JPH10214777A - 電子ビーム照明装置及び該装置を備えた電子ビーム露光装置 - Google Patents

電子ビーム照明装置及び該装置を備えた電子ビーム露光装置

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JPH10214777A
JPH10214777A JP9018773A JP1877397A JPH10214777A JP H10214777 A JPH10214777 A JP H10214777A JP 9018773 A JP9018773 A JP 9018773A JP 1877397 A JP1877397 A JP 1877397A JP H10214777 A JPH10214777 A JP H10214777A
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electron beam
electron
optical system
axis
deflecting
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Masato Muraki
真人 村木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 円弧状照明領域を有する電子ビーム照明装置
の提供。 【解決手段】 電子ビームを放射する光源を用いて物体
を照明する電子ビーム照明装置において、前記光源から
発散する電子ビームを収斂させる電子光学系と、共通の
軸を中心とした２つの円筒面電極を有し、該２つの円筒
面電極間に電界をかけることにより該２つの電極間を通
過する前記電子光学系からの電子ビームを偏向して前記
物体に導く第１の偏向手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造のリソグラフィに於ける電子ビーム露光技術に関する
分野に属し、特に利用効率の高い電子ビーム照明装置お
よび該装置を備えた生産性の高い電子ビーム露光装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体メモリデバイス製造の量産段階に
おいては、高い生産性を持つ光ステッパが用いられてき
たが、線幅が０．２μｍ以下の１Ｇ、４ＧＤＲＡＭ以降
のメモリデバイスの生産においては、光露光方式に代わ
る露光技術の１つに、解像度が高く、生産性の優れた電
子ビーム露光法が期待されている。
【０００３】従来の電子ビーム露光法は、単一ビームの
ガウシアン方式と可変成形方式が中心で、生産性が低い
ことから、マスク描画や超ＬＳＩの研究開発、少量生産
のＡＳＩＣデバイスの露光等の電子ビームの優れた解像
性能の特徴を活かした用途に用いられてきた。
【０００４】この様に、電子ビーム露光法の量産化への
課題は、生産性を如何に向上させるかが大きな課題であ
った。
【０００５】近年、この課題解決の１つの方法として、
部分一括転写方式が提案されている。この方式（図１
０）は、メモリ回路パターンの繰り返し部分を数μｍ領
域にセル化することで、描画の生産性を向上することが
狙いである。
【０００６】しかし、この方式の１度に露光出来る最大
露光領域は、可変成形方式と同じ数μｍ程度であり、広
い露光領域を得るためには、２段ないし３段の複数の偏
向器を用いたり、ＭＯＬ（移動収束レンズ系）を用いて
偏向に伴う色収差や歪等を除く必要があった。
【０００７】生産性を向上するためには、描画領域を拡
大することが要求されるが、解像度０．２μｍ以下でし
かも２０〜３０ｎｍのフィールド間繋ぎ精度が確保でき
る偏向領域は、数ｍｍ前後とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
子ビーム露光装置では１度に露光できる領域、いわゆる
露光領域が光露光装置等に比較して極端に小さい。この
ため、電子ビームの走査およびウエハやマスクの機械的
な走査を行ってウエハ全体を露光する方法が用いられて
いる。そしてウエハを全面露光するには多数回のステー
ジ往復走査が必要となり、結果的にステージ走査時間が
生産性を決める主要因であった。ゆえに光露光装置に比
べて１枚のウエハを露光するために非常に多くの時間を
要していた。
【０００９】スループットを大きくする方法としては、
前記走査をより高速にするか、照射領域を広げるかどち
らか少なくとも一方を大幅に改善する必要がある。一
方、従来のような数μｍの照射領域では、ビーム電流の
空間電荷の影響から、電流密度を大きくすると像がぼけ
るという欠点がある。このため最大の照射電流値にも限
界があり、走査をより高速にしたとしても問題は残る。
【００１０】従来の露光方式の電子光学系の軸上の収差
の少ない狭い領域を用いた像形成を行う限り、露光領域
を広げることは困難である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の電子ビー
ム照明装置のある形態は、電子ビームを放射する光源を
用いて物体を照明する電子ビーム照明装置において、前
記光源から発散する電子ビームを収斂させる電子光学系
と、共通の軸を中心とした２つの円筒面電極を有し、該
２つの円筒面電極間に電界をかけることにより該２つの
電極間を通過する前記電子光学系からの電子ビームを偏
向して前記物体に導く第１の偏向手段とを有することを
特徴とする。
【００１２】前記共通の軸と同じ軸を中心とした２つの
円筒面電極を有し、前記共通の軸に対し前記第１の偏向
手段と逆の電界を該２つの円筒面電極間にかけることに
より該２つの電極間を通過する前記第１の偏向手段から
の電子ビームを偏向させる第２の偏向手段を有すること
を特徴とする。
【００１３】前記電子光学系の光軸と前記共通の軸とは
偏心していることを特徴とする。
【００１４】本発明の電子ビーム露光装置のある形態
は、電子ビーム透過部と電子ビーム不透過部でパターン
が形成された第１物体を電子ビームで照明し、前記第１
物体からの電子ビームを縮小電子光学系を介して第２物
体上に縮小投影する電子ビーム露光装置において、電子
ビームを放射する光源と、前記光源から発散する電子ビ
ームを収斂させる照明用電子光学系と、共通の軸を中心
とした２つの円筒面電極を有し、該２つの円筒面電極間
に電界をかけることにより該２つの電極間を通過する前
記照明用電子光学系からの電子ビームを偏向して前記第
１物体に照明する第１の偏向手段と、前記縮小電子光学
系の軸を中心とした２つの円弧で挟まれた前記第１物体
の円弧状領域からの電子ビームが前記投影光学系を通過
する際に発生する収差を補正する補正手段とを有するこ
とを特徴とする。
【００１５】前記共通の軸と同じ軸を中心とした２つの
円筒面電極を有し、前記共通の軸に対し前記第１の偏向
手段と逆の電界を該２つの円筒面電極間にかけることに
より該２つの電極間を通過する前記第１の偏向手段から
の電子ビームを偏向させる第２の偏向手段を有すること
を特徴とする。
【００１６】前記照明用電子光学系の光軸と前記共通の
軸とは偏心していることを特徴とする。
【００１７】前記縮小電子光学系の光軸と前記共通の軸
とが一致すること特徴とする。
【００１８】前記補正手段は、電子ビームを発散または
収斂作用を有し、前記円弧状領域の切線方向と動径方向
とでは発散また収斂作用が異なることを特徴とする。
【００１９】前記補正手段は、円弧状の開口を有する電
極を有することを特徴とする。
【００２０】前記第１物体を所定方向に移動させる手段
と、前記第２物体を前記所定方向に移動させる手段と、
露光の際、前記第２物体の移動に同期して前記第１物体
を前記所定方向に移動させる制御手段を有することを特
徴とする。
【００２１】前記第１物体を電子ビームで照明する際、
照明領域を前記円弧状の領域に規定する照明領域規定手
段を有することを特徴とする。
【００２２】前記照明領域規定手段は、前記第１物体と
電子光学的に共役な位置に配置されることを特徴とす
る。
【００２３】本発明の電子ビーム照明方法のある形態
は、電子ビームを放射する光源を用いて物体を照明する
電子ビーム照明方法において、電子光学系によって前記
光源から発散する電子ビームを収斂させる段階と、予め
決められた軸を中心とした２つの円弧で挟まれた前記第
１物体の円弧状領域を照明するために、前記予め決めら
れた軸を中心とした放射方向に前記電子光学系からの電
子ビームを偏向する第１の偏向段階とを有する。
【００２４】前記予め決められた軸を中心とし前記第１
の偏向段階と逆の放射方向に前記第１の偏向段階からの
電子ビームを偏向させる第２の偏向段階を有することを
特徴とする。
【００２５】前記電子光学系の光軸と前記予め決められ
た軸とは偏心していることを特徴とする。
【００２６】本発明の電子ビーム露光装置のある形態
は、電子ビーム透過部と電子ビーム不透過部でパターン
が形成された第１物体を電子ビームで照明し、前記第１
物体からの電子ビームを縮小電子光学系を介して第２物
体上に縮小投影する電子ビーム露光方法において、光源
から電子ビームを放射させる段階と、照明用電子光学系
によって前記光源から発散する電子ビームを収斂させる
段階と、前記縮小電子光学系の光軸を中心とした２つの
円弧で挟まれた前記第１物体の円弧状領域を照明するた
めに、前記縮小電子光学系の光軸を中心とした放射方向
に前記照明用電子光学系からの電子ビームを偏向する第
１の偏向段階と、前記第１物体の円弧状領域からの電子
ビームが前記投影光学系を通過する際に発生する収差を
補正する補正段階とを有することを特徴とする。
【００２７】前記縮小電子光学系の光軸を中心とし前記
第１の偏向段階と逆の放射方向に前記第１の偏向段階か
らの電子ビームを偏向させる第２の偏向段階を有するこ
とを特徴とする。
【００２８】前記照明用電子光学系の光軸と前記縮小電
子光学系の光軸とは偏心していることを特徴とする。
【００２９】前記補正段階は、電子ビームを発散または
収斂させ、前記円弧状領域の切線方向と動径方向とでは
発散また収斂作用が異なることを特徴とする。
【００３０】露光の際、前記第２物体の移動に同期して
前記第１物体を前記所定方向に移動させる段階を有する
ことを特徴とする。
【００３１】前記第１物体を電子ビームで照明する際、
照明領域を前記円弧状の領域に規定する段階を有するこ
とを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】(本発明の基本的技術思想)従来よ
り電子ビーム露光装置では１ショットで露光できる電子
光学系の露光領域が、光露光装置の投影光学系の露光領
域に比較して極端に小さい。このため、ウエハ全体を露
光するには電子的な走査および機械的な走査の距離が光
露光装置に比べて長いので非常に多くの時間を要し、ス
ループットは極端に小さい。スループットを大きくする
方法としては、電子的な走査および機械的な走査をより
高速にするか、１ショットの露光領域を広げるかどちら
か少なくとも一方を大幅に改善する必要がある。
【００３３】本発明は、露光領域の拡大を可能にした電
子ビーム露光装置若しくは電子ビーム露光方法である。
【００３４】広い領域の電子ビームをウエハ上で結像さ
せようとすると電子光学系の光軸から離れる（光軸に対
して動径方向に離れる）に従って収差（特に像面湾曲、
非点）が大きくなる。そこで本発明では、図９(A)に示
すように、従来の電子線露光装置で用いられていたよう
な電子光学系の軸上の領域（図中Ａ）の電子ビームを用
いず、光軸を中心とした２つの円弧で挟まれた円弧状領
域(図中Ｂ)の電子ビームを用いる。これにより、露光領
域の像面湾曲はほとんどない。また非点収差（図９
（Ｂ））はあるが露光領域内の電子ビームは動径方向の
焦点位置及び切線方向の焦点位置はそれぞれ略同一位置
であるので露光領域内の電子ビームに対し動径方向と切
線方向とで異なる発散または収斂作用を与える補正手段
を備えることにより非点収差がほとんどなくなる。その
結果、本発明の電子ビーム露光装置の露光領域は、従来
に比べ大幅に広げることが可能である。
【００３５】（実施例）図１は本発明の電子ビーム露光
装置の構成を示す図である。ILは、電子ビーム透過部と
電子ビーム不透過部でパターンが形成されたマスク５
を、電子ビームによって後述する縮小電子光学系８の光
軸AXを中心とした２つの円弧で挟まれた円弧状の照明領
域で、照明する電子ビーム照明装置である。
【００３６】図２を用いて電子ビーム照明装置ILについ
て詳細に説明する。
【００３７】１は電子ビームを放射するいわゆる光源で
ある電子銃である。電子銃１から発散しながら放射され
た電子ビームは、電子光学系である電子レンズによって
収斂作用を受け縮小電子光学系８の光軸AXと略平行な電
子ビームとなる。ここで、電子レンズ３の光軸AX'は縮
小電子光学系８の光軸AXとは偏心しており、電子銃１は
電子レンズ３の光軸AX'上に位置する。
【００３８】略平行な電子ビームは、縮小電子光学系８
の光軸AXを中心とした２つの円筒面電極（EP11,EP12)を
有する第１の偏向器DEF1を通過することにより縮小電子
光学系８の光軸AXを中心とした放射方向に偏向され、次
いで、第１の偏向器DEF1と同様に縮小電子光学系８の光
軸AXを中心とした２つの円筒面電極（EP21,EP22)を有す
る第２の偏向器DEF2を通過して第１の偏向器DEF1と逆の
放射方向に電子ビームを偏向させる。具体的には、第２
の偏向器DEF2は小電子光学系８の光軸AXに対し第１の偏
向器DEF1と逆の電界をかけている。
【００３９】第２の偏向器DEF2によって偏向された電子
ビームは縮小電子光学系８の光軸ＡＸと略平行な電子ビ
ームとなりマスク５の照明領域を規定するアパーチャ４
を照明する。アパーチャ４の詳細については後述する。
【００４０】この時電子ビームの強度分布は、図２の矢
印Ａの断面では、図３（A)のDAのような円形状の強度分
布を有するが、第１の偏向器DEF1を通過して縮小電子光
学系８の光軸AXを中心とした放射方向に偏向されること
により、図２の矢印Bの断面では、図３（A)のDBのよう
な縮小電子光学系8の光軸を中心とした円弧状に近い強
度分布となる。さらに第２の偏向器DEF2を通過して第１
の偏向器DEF1と逆の放射方向に電子ビームを偏向させる
ことにより、図２の矢印Cの断面では、図３（A)のDBの
と略同一の強度分布DCを有し、かつ縮小電子光学系８の
光軸AXと略平行な電子ビームとなる。
【００４１】円弧状の強度分布となった電子ビームは、
図３（B)に示す用にアパーチャ４の開口APによって所望
の円弧状(縮小電子光学系８の光軸AXを中心とした２つ
の円弧で挟まれた円弧状領域)に電子ビームを切り取
る。元々円弧状の強度分布である電子ビームであるた
め、開口APによって所望の円弧状の電子ビームにする
際、電子銃１からの電子ビームを効率よく利用すること
ができる。
【００４２】開口APによって所望の円弧状の強度分布と
なった電子ビームは、投影電子光学系PLによってマスク
５に結像され、マスク５の縮小電子光学系８の光軸AXを
中心とした２つの円弧で挟まれた円弧状領域を照明す
る。すなわち、アパーチャ４とマスク５は投影電子光学
系PLによって電子光学的に共役な位置に配置されてい
る。
【００４３】図１に戻り、マスク５は電子ビームが透過
するメンブレンの上に電子ビームを散乱させる散乱体パ
ターンが存在する散乱型、もしくは電子ビームを遮断ま
たは減衰させるメンブレインにパターン開口を形成した
ステンシル型のどちらを用いることも可能であるが、本
実施例では、散乱型のマスクを用いている。マスク５は
少なくともＸＹ方向に移動可能なマスクステージ６に載
置されている。
【００４４】電子ビーム照明装置ILによってマスク５上
の円弧状領域を照明すると、円弧状領域からの電子ビー
ムは、電子レンズ８Ａ、８Ｂで構成される縮小電子光学
系８を介してウエハ１４上に結像される。その際、電子
ビームが縮小電子光学系を通過する際に発生する収差
（特に非点収差）を補正する収差補正光学系７を介して
電子ビームはウエハ上に結像する。収差補正光学系７
は、図４に示すように、アパーチャ４と同じように縮小
電子光学系８の光軸AXを中心とした２つの円弧で挟まれ
た円弧状の形状の開口であってマスク５からの電子ビー
ムを遮らない開口を有する電極３枚（EL1,EL2,EL3）で
構成されるユニポテンシャルレンズで、電極EL1,EL3は
加速電極AEと同電位（V0）で、電極EL2はV0と異なる電
位V1に設定されている。その結果、収差補正光学系７
は、円弧状の開口の切線方向と動径方向とでは収斂作用
が異なる電子レンズであり、言い換えれば円弧状の開口
の切線方向と動径方向とでは焦点距離が異なる電子レン
ズである。
【００４５】本実施例では電極３枚のユニポテンシャル
レンズを採用しているが、円弧状の開口を有する１枚の
電極で構成された電子レンズを採用しても構わない。す
なわち、その電極の電位はマスク５からの電子ビームを
加速、又は減速させるように設定して、円弧状の開口の
切線方向と動径方向とでは発散または収斂作用が異なら
せている。
【００４６】１０は、ウエハ１４に投影されるマスク５
上のパターン像を回転させる回転レンズ、１１は、マス
ク５の散乱体を透過散乱してきた電子ビームを遮断し、
散乱体の無いところを透過してきた電子ビームを通過さ
せる散乱電子制限アパーチャ、１２は、ウエハ１４に投
影される電子ビームマスク５上のパターン像の位置を補
正する位置補正偏向器、１３は縮小電子光学系８の焦点
を補正する焦点補正レンズである。
【００４７】１５は、ウエハ１４を載置するウエハチャ
ック、１６はウエハチャックを載置しＸＹ方向及びＸＹ
面内の回転方向に移動可能なウエハステージである。
【００４８】上記構成において、マスク５を矢印２１の
方向に、ウエハ１４を矢印２２の方向に同期させるとと
もに縮小電子光学系８の縮小倍率に応じた速度で双方を
移動させることにより、マスク５上の円弧状領域のパタ
ーンがウエハ１４に順次露光される。
【００４９】図５は、本実施例の電子ビーム露光装置の
主要な構成を示すブロック図である。同図中、図１およ
び図２と同一構成要素には同一符号を付し、その説明は
省略する。
【００５０】３０は電子ビーム照明装置ILの第１、第２
の偏光器の偏向量を制御してアパーチャ４の電子ビーム
強度分布を調整する照明分布制御回路、３１はアパーチ
ャ４の開口形状を制御する制御回路、３２はマスクステ
ージ６の移動を制御するマスクステージ駆動制御回路、
３３はマスクステージ６の位置をリアルタイムで測定す
るレーザ干渉計１、３４は収差補正光学系７の収差特性
を制御する収差制御回路、３５は、位置補正偏向器１２
によってウエハ１４に投影されるパターン像の位置を制
御する偏向位置補正回路、３６は縮小電子光学系８の縮
小倍率を制御する倍率制御回路、３７は縮小電子光学系
８の光学特性（焦点位置、像の回転）を調整するために
回転レンズ１０、焦点補正レンズ１３を制御する光学特
性制御回路、３８はウエハステージ１６の移動を制御す
るウエハステージ駆動制御回路、３９はウエハステージ
１６の位置をリアルタイムで測定するレーザ干渉計２、
４０は上記説明した構成を制御する制御系、４１は制御
系４０の制御データが記憶されているメモリー、４２は
インターフェース、４３は電子ビーム露光装置全体を制
御するＣＰＵを示す。
【００５１】そして、図５を用いて、本実施例の露光動
作について説明する。
【００５２】制御系４０はＣＰＵ４３に「露光」を指令
されると、アパーチャ制御回路３１によってアパーチャ
４のアパーチャの開口の走査方向の幅(スリット幅)と走
査方向と直交する方向の長さ（スリット長さ）を設定す
る。
【００５３】アパーチャ４の具体的な構成を図６に示
す。本実施例のアパーチャは同図に示すように、円弧５
１に内接する形状の縁を持ったブレード５３と前記円弧
と半径が同一の円弧５２に外接する形状の縁を持ったブ
レード５４とを図のように所望の距離をおいて、構成す
ることにより、円弧状のアパーチャの開口のスリット幅
を一定にしている。更に、これらブレード５３、５４の
少なくとも片方を可動でき、制御系４０は、使用される
レジストの感度及び変換される電子ビームの強度の情報
に基づいて、アパーチャ制御回路に命じて円弧状のアパ
ーチャの開口のスリット幅を調整し、最適な露光量を設
定できる。また、同図に示すようにブレード５５、５６
の間隔を調整することにより、チップサイズに対応して
最適なアパーチャの開口のスリット長さを設定できる。
図中５７〜６０はそれぞれのブレード５３〜５６の駆動
部で、アパーチャ制御回路３１によって制御されてい
る。また、SDは走査方向の中心線を示す。
【００５４】そしてアパーチャの開口形状の調整ととも
に、調整されたアパーチャ形状に応じて、第１、第２の
偏向器（DEF1,DEF2)の偏向量を照明分布制御回路によっ
て制御してアパーチャ４を照明する電子ビームの強度分
布を調整する。
【００５５】図７は、上記アパーチャ４によりウエハ上
に形成される円弧状露光領域の拡大図を示す。Ｓｘは円
弧露光領域の走査方向の幅であり、Ｓｙは円弧状露光領
域の走査方向と直交する方向の長さである。
【００５６】本実施例では、上記アパーチャ４の調整に
より、Ｓｘは０．１から１ｍｍまで、Ｓｙを１ｍｍから
６ｍｍに設定可能である。
【００５７】制御系４０は、マスクステージ駆動制御回
路３２及びウエハステージ駆動制御回路３８を介してマ
スクステージ６及びウエハステージ１６を同期して走査
方向２１、２２に移動させて、マスク５に形成されたパ
ターンを４つの小領域に分割しそのうちの一つの小領域
のパターンをアパーチャ４によって規定される照明領域
上を通過させることによって、ウエハ１４にパターンを
走査露光する。その際、マスクステージ６及びウエハス
テージ１６の位置をそれぞれレーザ干渉計１（３３）、
レーザ干渉計２（３９）にて検出し、マスクステージ６
とウエハステージ１６との所望の位置関係からの位置ず
れを検出し偏向位置補正回路３５を経て位置補正偏向器
１２によって、ウエハ１４上に転写されるパターン像を
所望の位置になるように位置を補正する。一つの小領域
の転写が終了すると、制御系４０は、マスクステージ駆
動制御回路３２及びウエハステージ制御回路３８を介し
てマスクステージ６及びウエハステージ１６を走査方向
と直交する方向にステップさせ、走査方向を反転させ
て、次の小領域のパターンをウエハ１４上のそのパター
ンに対応する領域に先の小領域と同様に走査露光する。
【００５８】そして、順次小領域を走査露光し、すべて
の小領域を走査露光することによって、ウエハ１４上に
デバイスパターンが露光される。
【００５９】その時の走査露光経路を図８に示す。１チ
ップ形状が２０×３５（ｍｍ）の場合のスキャン露光経
路は、まずウエハ１４上での円弧状露光領域のＳｙ寸法
を５ｍｍに設定する。この場合スキャン回数は２０／５
＝４回となる。図中の円弧ａで示した位置を露光スタ−
ト位置とすると、まずこの位置からウエハステ−ジ１６
とマスクステ−ジ６をＣx方向に走査され、１回目の走
査が終わると両ステ−ジ６、１６をＣy方向（走査方向
と直交する方向）にウエハで５ｍｍ、マスクで２０ｍｍ
移動して次の２回目の走査スタ−ト位置に位置させる。
そして、１回目走査とは、反対方向に走査され、この動
作を繰り返し、計２往復の走査で、１チップの露光が完
了する。
【００６０】通常、電子ビーム露光装置では、ウエハ１
４に予め形成されたパターンにマスク５上のパターンを
重ね露光する。その際、重ね合わさるパターン同志が精
度よく重ね合わさることが必要である。しかしながら、
ウエハ１４は成膜するプロセスを経由することにより、
ウエハ１４自体が伸縮する為マスク５上のパターンを設
計上の縮小率で露光してもその重ね合わせが劣化する。
そこで、制御系４０は、露光されるウエハ１４の伸縮率
を予め収得し、その伸縮率に基づいて、倍率制御回路３
６を介して縮小電子光学系８の倍率を調整する。同時
に、制御系４０は、設定された倍率に対応したウエハス
テージ１６の走査速度になるようにウエハステージ制御
回路３８の設定を変更するとともに、ウエハステージ１
６のステップ移動する距離を設定された倍率に基づいて
変更する。
【００６１】（デバイス生産の実施形態）次に上記説明
した電子ビーム露光装置を利用した半導体デバイスの生
産方法の実施形態を説明する。図１１は微小デバイス
（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣ
Ｄ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフロ
ーを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイス
の回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を
用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを
用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回
路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と
呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて
半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダ
イシング、ボンディング）、パッケージング工程（チッ
プ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステ
ップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、
耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半
導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）す
る。
【００６２】図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では電子ビーム露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンを形成する。
【００６３】
【発明の効果】以上述べたとおり、本発明は以下の効果
を有する。・電子銃からの電子ビームを効率よく円弧状
の電子ビームに変換することができる。・ 円弧状の電
子ビームと、収差補正手段と、マスク及びウエハを走査
する手段を用いる事により、従来に比較して広い露光領
域を速く描画する事が可能となり、スループットは大幅
に向上した。・ 円弧状の電子ビームの大きさ及び形状
を制御する機能を持たせることにより、広い露光領域に
おいて電子ビームの照度ムラを補正でき、良好な露光が
可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム露光装置の構成を示す図
【図２】本発明の電子ビーム照明装置の構成を示す図
【図３】本発明の電子ビーム照明装置の機能を説明する
図
【図４】収差補正光学系を説明する図
【図５】本発明の電子ビーム露光装置の主要な構成を示
すブロック図
【図６】アパーチャの構成図
【図７】円弧状露光領域を説明する図
【図８】走査露光経路を説明する図
【図９】本発明の基本的技術思想を説明する図
【図１０】従来の部分一括転写方式の電子ビーム露光装
置を説明する図
【図１1】半導体デバイスの製造フローを示す図
【図１２】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図
【符号の説明】
１ 電子銃 ３ 電子レンズ ４ アパーチャ ５ マスク ６ マスクステージ ７ 収差補正光学系 ８ 縮小電子光学系 １０ 回転レンズ １１ 散乱電子制限アパーチャ １２ 位置補正偏向器 １３ 焦点補正レンズ １４ ウエハ １５ ウエハチャック １６ ウエハステージ ＰＬ 投影電子光学系 ＤＥＦ１ 第１の偏向器 ＤＥＦ２ 第２の偏向器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｈ０１Ｊ 37/305 Ｂ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｂ

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子ビームを放射する光源を用いて物体
    を照明する電子ビーム照明装置において、 前記光源から発散する電子ビームを収斂させる電子光学
    系と、 共通の軸を中心とした２つの円筒面電極を有し、該２つ
    の円筒面電極間に電界をかけることにより、該２つの電
    極間を通過する前記電子光学系からの電子ビームを偏向
    して前記物体に導く第１の偏向手段とを有することを特
    徴とする電子ビーム照明装置。
  2. 【請求項２】 前記共通の軸と同じ軸を中心とした２つ
    の円筒面電極を有し、前記共通の軸に対し前記第１の偏
    向手段と逆の電界を該２つの円筒面電極間にかけること
    により該２つの電極間を通過する前記第１の偏向手段か
    らの電子ビームを偏向させる第２の偏向手段を有するこ
    とを特徴とする請求項１の電子ビーム照明装置。
  3. 【請求項３】 前記電子光学系の光軸と前記共通の軸と
    は偏心していることを特徴とする請求項１乃至２の電子
    ビーム照明装置。
  4. 【請求項４】 電子ビーム透過部と電子ビーム不透過部
    でパターンが形成された第１物体を電子ビームで照明
    し、前記第１物体からの電子ビームを縮小電子光学系を
    介して第２物体上に縮小投影する電子ビーム露光装置に
    おいて、 電子ビームを放射する光源と、 前記光源から発散する電子ビームを収斂させる照明用電
    子光学系と、 共通の軸を中心とした２つの円筒面電極を有し、該２つ
    の円筒面電極間に電界をかけることにより該２つの電極
    間を通過する前記照明用電子光学系からの電子ビームを
    偏向して前記第１物体に照明する第１の偏向手段と、 前記縮小電子光学系の軸を中心とした２つの円弧で挟ま
    れた前記第１物体の円弧状領域からの電子ビームが前記
    投影光学系を通過する際に発生する収差を補正する補正
    手段とを有することを特徴とする電子ビーム露光装置。
  5. 【請求項５】 前記共通の軸と同じ軸を中心とした２つ
    の円筒面電極を有し、前記共通の軸に対し前記第１の偏
    向手段と逆の電界を該２つの円筒面電極間にかけること
    により該２つの電極間を通過する前記第１の偏向手段か
    らの電子ビームを偏向させる第２の偏向手段を有するこ
    とを特徴とする請求項４の電子ビーム露光装置。
  6. 【請求項６】 前記照明用電子光学系の光軸と前記共通
    の軸とは偏心していることを特徴とする請求項４乃至５
    の電子ビーム露光装置。
  7. 【請求項７】 前記縮小電子光学系の光軸と前記共通の
    軸とが一致すること特徴とする請求項４乃至６の電子ビ
    ーム露光装置。
  8. 【請求項８】 前記補正手段は、電子ビームを発散また
    は収斂作用を有し、前記円弧状領域の切線方向と動径方
    向とでは発散また収斂作用が異なることを特徴とする請
    求項４の電子ビーム露光装置。
  9. 【請求項９】 前記補正手段は、円弧状の開口を有する
    電極を有することを特徴とする請求項８の電子ビーム露
    光装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１物体を所定方向に移動させる
    手段と、前記第２物体を前記所定方向に移動させる手段
    と、露光の際、前記第２物体の移動に同期して前記第１
    物体を前記所定方向に移動させる制御手段を有すること
    を特徴とする請求項４乃至９の電子ビーム露光装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１物体を電子ビームで照明する
    際、照明領域を前記円弧状の領域に規定する照明領域規
    定手段を有することを特徴とする請求項４乃至１１の電
    子ビーム露光装置。
  12. 【請求項１２】 前記照明領域規定手段は、前記第１物
    体と電子光学的に共役な位置に配置されることを特徴と
    する請求項１１の電子ビーム露光装置。
  13. 【請求項１３】 請求項４乃至１２の電子ビーム露光装
    置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイ
    ス製造方法。
  14. 【請求項１４】 電子ビームを放射する光源を用いて物
    体を照明する電子ビーム照明方法において、 電子光学系によって前記光源から発散する電子ビームを
    収斂させる段階と、 予め決められた軸を中心とした２つの円弧で挟まれた前
    記第１物体の円弧状領域を照明するために、前記予め決
    められた軸を中心とした放射方向に前記電子光学系から
    の電子ビームを偏向する第１の偏向段階とを有すること
    を特徴とする電子ビーム照明方法。
  15. 【請求項１５】 前記予め決められた軸を中心とし前記
    第１の偏向段階と逆の放射方向に前記第１の偏向段階か
    らの電子ビームを偏向させる第２の偏向段階を有するこ
    とを特徴とする請求項１４の電子ビーム照明方法。
  16. 【請求項１６】 前記電子光学系の光軸と前記予め決め
    られた軸とは偏心していることを特徴とする請求項１４
    乃至１５の電子ビーム照明方法。
  17. 【請求項１７】 電子ビーム透過部と電子ビーム不透過
    部でパターンが形成された第１物体を電子ビームで照明
    し、前記第１物体からの電子ビームを縮小電子光学系を
    介して第２物体上に縮小投影する電子ビーム露光方法に
    おいて、 光源から電子ビームを放射させる段階と、 照明用電子光学系によって前記光源から発散する電子ビ
    ームを収斂させる段階と、 前記縮小電子光学系の光軸を中心とした２つの円弧で挟
    まれた前記第１物体の円弧状領域を照明するために、前
    記縮小電子光学系の光軸を中心とした放射方向に前記照
    明用電子光学系からの電子ビームを偏向する第１の偏向
    段階と、 前記第１物体の円弧状領域からの電子ビームが前記投影
    光学系を通過する際に発生する収差を補正する補正段階
    とを有することを特徴とする電子ビーム露光方法。
  18. 【請求項１８】 前記縮小電子光学系の光軸を中心とし
    前記第１の偏向段階と逆の放射方向に前記第１の偏向段
    階からの電子ビームを偏向させる第２の偏向段階を有す
    ることを特徴とする請求項４の電子ビーム露光方法。
  19. 【請求項１９】 前記照明用電子光学系の光軸と前記縮
    小電子光学系の光軸とは偏心していることを特徴とする
    請求項４乃至５の電子ビーム露光方法。
  20. 【請求項２０】 前記補正段階は、電子ビームを発散ま
    たは収斂させ、前記円弧状領域の切線方向と動径方向と
    では発散また収斂作用が異なることを特徴とする請求項
    １７の電子ビーム露光方法。
  21. 【請求項２１】 露光の際、前記第２物体の移動に同期
    して前記第１物体を前記所定方向に移動させる段階を有
    することを特徴とする請求項１７乃至２０の電子ビーム
    露光方法。
  22. 【請求項２２】 前記第１物体を電子ビームで照明する
    際、照明領域を前記円弧状の領域に規定する段階を有す
    ることを特徴とする請求項１７乃至２１の電子ビーム露
    光方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１７乃至２２の電子ビーム露光
    方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバ
    イス製造方法。
JP9018773A 1996-10-25 1997-01-31 電子ビーム照明装置及び該装置を備えた電子ビーム露光装置 Withdrawn JPH10214777A (ja)

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EP97118465A EP0838837B1 (en) 1996-10-25 1997-10-23 Electron beam exposure apparatus and method
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