(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームによって被露光物体を露光する電子ビーム露光装置において、
パターンが形成された基板を光で照明する照明光学系と、
入射された光を電子に変換する光電変換面を有する光電変換部材と、
前記パターンの像を前記光電変換面に投影する投影光学系と、
前記光電変換面から放射される電子を加速する加速手段と、
前記加速された電子を前記被露光物体上に投影する電子光学系と、
前記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光電変換面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。
【請求項２】
前記補正手段は、前記加速手段を兼ねることを特徴とする請求項１の電子ビーム露光装置。
【請求項３】
前記補正手段は、電子ビームを発散または収斂させる作用を有し、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１の電子ビーム露光装置。
【請求項４】
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３の電子ビーム露光装置。
【請求項５】
前記基板を所定方向に移動させる手段と、前記被露光物体を前記所定方向に移動させる手段と、露光の際、前記被露光物体の移動に同期して前記基板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１乃至４の電子ビーム露光装置。
【請求項６】
前記基板の移動方向に関する前記照明光学系の照明領域の幅を変更する手段を有することを特徴とする請求項５の電子ビーム露光装置。
【請求項７】
前記基板の移動方向に関する記照明光学系の照明領域の幅を前記基板の移動方向と直交する方向に異ならしめる手段を有することを特徴とする請求項５の電子ビーム露光装置。
【請求項８】
前記被露光物体に入射する電子ビームの総電流に関する情報を求める情報収得手段と、求められた総電流に関する情報に基づいて前記電子光学系の焦点位置を補正する手段とを有することを特徴とする請求項５の電子ビーム露光装置。
【請求項９】
前記情報収得手段は、前記光電変換面からの電子を検出する手段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。
【請求項１０】
前記電子検出手段は、前記電子光学系の瞳位置に位置し前記電子の一部を遮断する開口からの電流を検出する手段を有することを特徴とする請求項９の電子ビーム露光装置。
【請求項１１】
前記情報収得手段は、前記基板の位置とその時に前記被露光物体に入射する電子ビームの総電流の関係を予め記憶する手段を有することを特徴とする請求項９の電子ビーム露光装置。
【請求項１２】
前記光電変換面を移動若しくは振動させる手段を有することを特徴とする請求項１の電子ビーム露光装置。
【請求項１３】
請求項１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。
【請求項１４】
電子ビームによって被露光物体を露光する電子ビーム露光方法において、
パターンが形成された基板を光で照明する照明段階と、
入射された光を電子に変換する光電変換面に前記パターンの像を投影する段階と、
前記光電変換面から放射される電子を加速する加速段階と、
電子光学系によって前記加速された電子を前記被露光物体上に投影する段階と、
前記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光電変換面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。
【請求項１５】
前記補正段階は、前記加速段階を兼ねることを特徴とする請求項１４の電子ビーム露光方法。
【請求項１６】
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を異ならせることを特徴とする請求項１４の電子ビーム露光方法。
【請求項１７】
露光の際、前記被露光物体の移動に同期して前記基板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１４乃至１６の電子ビーム露光方法。
【請求項１８】
前記基板の移動方向に関する前記照明段階の照明領域の幅を変更する段階を有することを特徴とする請求項１７の電子ビーム露光方法。
【請求項１９】
前記基板の移動方向に関する前記照明段階の照明領域の幅を前記基板の移動方向と直交する方向に異ならしめる段階を有することを特徴とする請求項１７の電子ビーム露光方法。
【請求項２０】
前記被露光物体に入射する電子ビームの総電流に関する情報を求める情報収得段階と、求められた総電流に関する情報に基づいて前記電子光学系の焦点位置を補正する段階とを有することを特徴とする請求項１７の電子ビーム露光方法。
【請求項２１】
前記情報収得段階は、前記光電変換面からの電子を検出する段階を有することを特徴とする請求項２０の電子ビーム露光方法。
【請求項２２】
前記電子検出段階は、前記電子光学系の瞳位置に位置し前記電子の一部を遮断する開口からの電流を検出する段階を有することを特徴とする請求項２１の電子ビーム露光方法。
【請求項２３】
前記情報収得段階は、前記基板の位置とその時に前記被露光物体に入射する電子ビームの総電流の関係を予め記憶する段階を有することを特徴とする請求項２１の電子ビーム露光方法。
【請求項２４】
前記光電変換面を移動若しくは振動させる段階を有することを特徴とする請求項１４の電子ビーム露光方法。
【請求項２５】
請求項１４乃至２４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。
【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、特に生産性の高い電子ビーム露光装置および該装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【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９）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２〜３０ｎｍ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、従来より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】
本発明の電子ビーム露光装置のある形態は、電子ビームによって被露光物体を露光する電子ビーム露光装置において、パターンが形成された基板を光で照明する照明光学系と、入射された光を電子に変換する光電変換面を有する光電変換部材と、前記パターンの像を前記光電変換面に投影する投影光学系と、前記光電変換面から放射される電子を加速する加速手段と、前記加速された電子を前記被露光物体上に投影する電子光学系と、前記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光電変換面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。
【００１２】
前記補正手段は、前記加速手段を兼ねることを特徴とする。
【００１３】
前記補正手段は、電子ビームを発散または収斂させる作用を有し、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。
【００１４】
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。
【００１５】
前記基板を所定方向に移動させる手段と、前記被露光物体を前記所定方向に移動させる手段と、露光の際、前記被露光物体の移動に同期して前記基板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。
【００１６】
前記基板の移動方向に関する前記照明光学系の照明領域の幅を変更する手段を有することを特徴とする。
【００１７】
前記基板の移動方向に関する記照明光学系の照明領域の幅を前記基板の移動方向と直交する方向に異ならしめる手段を有することを特徴とする。
【００１８】
前記被露光物体に入射する電子ビームの総電流に関する情報を求める情報収得手段と、求められた総電流に関する情報に基づいて前記電子光学系の焦点位置を補正する手段とを有することを特徴とする。
【００１９】
前記情報収得手段は、前記光電変換面からの電子を検出する手段を有することを特徴とする。
【００２０】
前記電子検出手段は、前記電子光学系の瞳位置に位置し前記電子の一部を遮断する開口からの電流を検出する手段を有することを特徴とする。
【００２１】
前記情報収得手段は、前記基板の位置とその時に前記被露光物体に入射する電子ビームの総電流の関係を予め記憶する手段を有することを特徴とする。
【００２２】
前記光電変換面を移動若しくは振動させる手段を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の電子ビーム露光方法のある形態は、電子ビームによって被露光物体を露光する電子ビーム露光方法において、パターンが形成された基板を光で照明する照明段階と、入射された光を電子に変換する光電変換面に前記パターンの像を投影する段階と、前記光電変換面からの放射される電子を加速する加速段階と、電子光学系によって前記加速された電子を前記被露光物体上に投影する段階と前記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光電変換面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。
【００２４】
前記補正段階は、前記加速段階を兼ねることを特徴とする。
【００２５】
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を異ならせることを特徴とする。
【００２６】
露光の際、前記被露光物体の移動に同期して前記基板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。
【００２７】
前記基板の移動方向に関する前記照明段階の照明領域の幅を変更する段階を有することを特徴とする。
【００２８】
前記基板の移動方向に関する前記照明段階の照明領域の幅を前記基板の移動方向と直交する方向に異ならしめる段階を有することを特徴とする。
【００２９】
前記被露光物体に入射する電子ビームの総電流に関する情報を求める情報収得段階と、求められた総電流に関する情報に基づいて前記電子光学系の焦点位置を補正する段階とを有することを特徴とする。
【００３０】
前記情報収得段階は、前記光電変換面からの電子を検出する段階を有することを特徴とする。
【００３１】
前記電子検出段階は、前記電子光学系の瞳位置に位置し前記電子の一部を遮断する開口からの電流を検出する段階を有することを特徴とする。
【００３２】
前記情報収得段階は、前記基板の位置とその時に前記被露光物体に入射する電子ビームの総電流の関係を予め記憶する段階を有することを特徴とする。
【００３３】
前記光電変換面を移動若しくは振動させる段階を有することを特徴とする。
【００３４】
【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悪い。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。
【００３５】
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。
【００３６】
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８(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８(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。
【００３７】
（実施例１）
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。光（ｇ線、ｉ線、若しくはエキシマ光）を放射する光源若しくは２次光源１からの光２は、照明光学系３によってアパーチャ４に入射する。アパーチャ４の詳細な構成は後述する。アパーチャ４では円弧状の領域(後述する投影光学系PL及び縮小電子光学系８の共通の光軸AXを中心とした２つの円弧で挟まれた円弧状領域)に光を切り取り、光透過部と光不透過部でパターンが形成されたマスク５へと導く。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。
【００３８】
円弧状の照明領域を有する光によってマスク５は照明され、マスク５上のパターン像は、投影光学系PLを介して光電変換面PEに投影される。光電変換面PEは光が入射されると電子を放出する光電変換材料を光透明部材S面上に形成したものであり、マスク５上のパターン像に応じた電子ビームを放出する。光電変換面PEと光透明部材Sとで光電変換部材を構成する。そして、光電変換部材は、マスク５上のパターン像に応じた電子ビームを放出する。ここで、光電面PEは、入射する光に対する変換される電子の量の比である変換効率が経時的に劣化するので、同一の光電変換面に光が当たらないように光電変換部材を回転（移動）または振動させる駆動系が光電変換部材に接続されている。さらに寿命を考えてロ−ドロック機能をつけて光電変換部材が交換可能な構成にすればなお良い。
【００３９】
また光透明部材Sには屈折率の高い材料を使用することが望ましい。これは屈折率の高いガラス基板を使用することでＮＡ（ＮＡ＝ｎθ）が増して光電面に形成されるパターン像の解像度が向上するからである。
【００４０】
光電変換面PE上の円弧状領域(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領域)からの電子ビームは、加速電極AE(加速電圧V0)によって加速され、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２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光電変換面PE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発散また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。本実施例では、収差補正光学系７を光電面PEから離して配置したため加速電極AEがひつようであったが、収差補正光学系７を光電面PEに近接する場合は、ユニポテンシャルレンズの電極EL1と加速電極AEが兼用できるので加速電極AEを必要としない。すなわち収差補正光学系７は加速電極AEを兼ねることができる。
【００４１】
１０は、ウエハ１４に投影される光電面PEからの電子ビームによるパターン像を回転させる回転レンズ、１１は、光電面PEからの電子ビームの拡がり角を規定する角度規定アパーチャ、１２は、ウエハ１４に投影される光電面PEからの電子ビームによる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。
【００４２】
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。
【００４３】
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投影光学系PLと縮小電子光学系８との合成された縮小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。
【００４４】
ここで、少なくともVCで囲まれた部分は高真空容器内に配置されており、投影光学系PLからの光はシールガラスSGを介して真空容器内の光電面PEに導光されている。
【００４５】
図３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。
【００４６】
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の倍率（縮小率）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。
【００４７】
そして、図３を用いて、本実施例の露光動作について説明する。
【００４８】
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。
【００４９】
アパーチャ４の具体的な構成を図４に示す。本実施例のアパーチャは同図に示すように、円弧５１に内接する形状の縁を持ったのブレード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。
【００５０】
図５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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。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。
【００５３】
その時の走査露光経路を図６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。
【００５４】
通常、電子ビーム露光装置では、ウエハ１４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。
【００５５】
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３６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１６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。
【００５６】
（実施例２）
本発明の特徴は、１ショットで露光できる縮小電子光学系の露光領域が広い為電流密度を低く抑えられることにある。それによって、クーロン効果による像のぼけを小さく抑えられる効果がある。この点においても従来のポイントビームでの電子線描画やセル（ブロック）パターン転写露光に比べて本発明は優れている。
【００５７】
このように従来に比較して大幅に利点がある本方法でも、ウエハに照射される電子ビームの量は転写されるパターンによって変動する。なぜならば、アパーチャにて切り取られた照明領域上をマスク５が常に移動する。その際に照明領域上のマスクのパターンの粗密の度合いが違うので、ウエハ上に照射される電子ビームの量が変動し、結果的には光電変換面PEからウエハ１４に照射される総電流が変動し、縮小電子光学系の焦点位置が微妙にずれる。本実施例では、ウエハ１４に入射する電子ビームの総電流に関する情報を求め、求められた総電流に関する情報に基づいて縮小電子光学系の焦点位置を補正している。
【００５８】
総電流の情報を得るための一つの方法は、マスク５に形成されているパターンの情報を利用する方法である。すなわち、照明領域上のマスクのパターン粗密が知れれば、その時の総電流が推定できるので、照明領域上に位置するパターンから推定される総電流の情報より縮小電子光学系の焦点位置を補正するのである。その実施例を図３を用いて説明する。
【００５９】
マスク５の位置が分かれば照明領域上のマスク５のパターン粗密の度合いが分かり、よってその時の総電流が推定できる。そこで、マスク５の位置とそれに対応する推定される総電流に関する情報をメモリ４１に記憶させておく。そして、露光の際、制御系４０はレーザ干渉系１によってマスクステージ６の位置を検出し、検出されたマスク５の位置とメモリ４１に記憶されたマスク５の位置に対応する推定される総電流に関する情報とに基づいて縮小電子光学系８の焦点位置を焦点補正レンズ１３によって補正する。
【００６０】
総電流の情報を得るためのもう一つの方法は、ウエハに入射する電子ビームの総電流と関連する光電変換面PEでの放射電子を直接検出する方法である。すなわち光電変換面PEで放射された電子のうちを図１の角度規制アパーチャ１１で遮蔽される電子を直接検出し、検出された電流量に基づいて、制御系４０が前述の方法のようにを縮小電子光学系８の焦点位置を補正するのである。
【００６１】
（実施例３）
露光領域をより拡大することにより、略長方形のデバイス１チップの短尺方向が１回の走査で露光できるようになれば問題ないが、実際はそのように拡大することは非常に困難である。前述したように、限りある照射領域を用いて走査方向と直行する方向にステップしながら複数回走査する事によって一つのデバイスパターンを露光できる構成を採らざるを得ない場合が多い。その際にの問題点は、１デバイスパターンを形成する際のパターンのつなぎ合わせの精度である。前述した例では、４回の走査によって一つのデバイスパターンを形成するため、３つのつなぎ合わせラインができる事になる。このとき走査位置が微量でもずれてしまうと露光過多や最悪の場合断線等の問題が起こる。つなぎ合わせのために１／１００〜１／１０００μｍの精度を保つ走査制御は非常にむずかしい。
【００６２】
本実施例では、つなぎ合わせを確実にする方法として、つなぎ合わせの部分を重ねて露光する。本発明の露光方法では、走査露光を用いるため、照射量をアパーチャスリットの幅で調整できる。そこで、つなぎ合わせのために重ねて露光する部分のスリット幅をそれ以外の領域を露光する部分のスリット幅より狭くする（単純には１／２とする）ことで、重複露光された露光領域の露光量が多くなることを防ぐと同時につなぎ合わせの際に微妙なずれが生じても断線等の最悪の事態は避けられる。
【００６３】
本実施例の照射領域を決めるアパーチャスリット形状を図７（ａ）に示す。５３、５４はスリット幅を規定する可動ブレードであり、５５、５６はスリット長さを規定する可動ブレードである。ここで、可動ブレード５５及び５６を走査方向に対して角度を持たせて設置する。（SDは走査方向の中心線を示す。）これによって走査方向に対してスリット幅が徐々に狭くなる。ウエハ上においてつなぎ合わせのための重ねて露光する幅は５μｍ、円弧露光領域の走査方向の幅Ｓｘは１００μｍであるのでブレードの傾きは０．０５ｒａｄである。この構成の場合、アパーチャによって作られる円弧状露光領域の走査方向と直交する方向の長さＳｙは１０．０１ｍｍとなる。本実施例の場合、マスク５のデバイスパターンを４つ小領域に分割して照明する際、各小領域の両側に５μｍの重複照明領域をデバイスパターンの最小線幅によって適切に選べる構成となる。
【００６４】
７１に本例の円弧状露光領域の走査方向と直交する方向の露光量分布、７２は重ね合わせ露光を行う重複照明領域を示す。前述のように重ね合わせ露光を行う領域のアパーチャスリットの幅を徐々に狭くする構造では、走査を行うことによって露光量が露光領域の両端で徐々に減ってゆく分布となる。図７（ｂ）に本例の重ね合わせた際の露光量分布図を示す。同図において点線７３はある走査におけるスリット長さ方向の露光量分布を、点線７４はその次の走査における同方向の露光量分布、実線７５はこれらの露光量分布の和を示す。実線７５に示すように７３と７４の重ね部分ではそれぞれの露光量が徐々に変化しているため合計で最適露光量となる。徐々に変化させているので、重ね合わせ部分が転写線幅に対して許される程度にずれた場合でも露光量が大きく変動する事はない。このように本実施例を用いればつなぎの問題を解決することができ、分割パターン走査方式を用いても良好な転写が実現できる。
【００６５】
（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１０は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、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。
【００６６】
図１１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１５（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。
【００６７】
【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。
【００６８】
・ 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。
【００６９】
・ 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。
【００７０】
・ マスクからの総電流に対応した焦点補正機能を持たせることにより、電子ビーム像のぼけを無くし良好な露光が可能となった。
【００７１】
・ 転写縮小率を電子光学系とウエハステージ駆動制御部が共に制御する機能を持たせることにより、ミックスアンドマッチ等を用いた露光においても倍率の補正が容易にできる。
【００７２】
・ デバイスパターンを分割走査露光する上で、重複露光を行える露光機能を有することにより、分割パターンのつなぎ精度が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の電子ビーム露光装置の構成を示す図
【図２】収差補正光学系の説明図
【図３】実施例１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４】実施例１のアパーチャの構成図
【図５】円弧状露光領域を説明する図
【図６】走査露光経路を説明する図
【図７】実施例３のアパーチャの構成図
【図８】本発明の基本的技術思想を説明する図
【図９】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１０】  半導体デバイスの製造フローを示す図
【図１１】  ウエハプロセスの詳細なフローを示す図
【符号の説明】
１  光源
２  光
３  照明光学系
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  角度規定アパーチャ
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  投影光学系
ＰＥ  光電変換面
【図１】
0003689512.tif 000002
【図２】
0003689512.tif 000003
【図３】
0003689512.tif 000004
【図４】
0003689512.tif 000005
【図５】
0003689512.tif 000006
【図６】
0003689512.tif 000007
【図７】
0003689512.tif 000008
【図８】
0003689512.tif 000009
【図９】
0003689512.tif 000010
【図１０】
0003689512.tif 000011
【図１１】
0003689512.tif 000012