(57)【要約】【課題】  小さな加速用電源を使用するだけで済み、消費電力が小さく、かつ、機構の熱設計が容易な電子線露光装置を提供する。【解決手段】  電子源１には−100kVの電圧が印加され、成型アパーチャ７には−99kVの電圧が印加されている。電子源１から放出された電子線２は、コンデンサレンズ４により、開口角を決定するビーム制限アパーチャ６の開口部に集光される。ビーム制限アパーチャ６を透過した電子線２は、コンデンサレンズ５により、電子源１の電子放出面の像を成型アパーチャ７上に形成する。そして、成型アパーチャ７の像は、照明レンズ８、９により、マスク１０上に形成される。電子線の加速のほとんどは、成型アパーチャ７とアノード３の間で行われ、成型アパーチャ７に至るまでは１kVの加速が行われるだけである。よって、成型アパーチャ７に衝突して吸収される電子線の電荷を回収するための電源装置は、対応電圧が低い小さなもので済む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光学系により、電子源からの電子線をマスクの所定領域に照射し、その領域に形成されたパターンを、投影光学系によりウエハ等の感応基板に一括して投影転写する機能を有する電子線露光装置であって、前記マスクを照明する領域を決定する成型アパーチャが、前記電子源からの電子が加速される加速領域内に設けられていることを特徴とする電子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分割一括露光転写方式に代表されるような、照明光学系により、電子源からの電子線をマスクの所定領域に照射し、その領域に形成されたパターンを、投影光学系によりウエハ等の感応基板に一括して投影転写する機能を有する電子線露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの集積度の向上により微細化されたパターンは従来の紫外光を用いた露光方法では解像が困難になりつつあり、電子線や極短紫外線（ＥＵＶ）を用いた新しい露光方法が使用されるようになってきている。中でも電子線を用いた露光装置は、電気的手段による制御性が良い、等の利点を持ち、次世代の露光手段として有望である。
【０００３】
電子線露光装置においては、電子線光学系の収差や歪等のために、広い領域を一度に露光転写することができない。このため、例えば１つのチップに相当する領域を、複数のサブフィールドと呼ばれる領域に分けて、サブフィールドごとにマスクのパターンをウエハに露光転写し、露光転写されたパターンをつなぎ合わせて１つのチップのパターンを得る、分割露光転写方式が採用されるようになってきている。
【０００４】
このように広い領域を一度に露光転写しようとする場合、マスク面上の広い領域を一様な照度で照明することが不可欠である。また、幾何収差と空間電荷効果による収差を低減するために、照明ビームのマスク上の収束角が適正であることが要求される。たとえば分割露光転写方式の電子線露光装置におけるマスク上の照明領域は１mm角であり、この領域内での照明一様性は±O.5％以内、照明ビームのマスク上の収束半角は1.5mrad以上であることが要求されている。
【０００５】
これらの要求を満たすために、従来の技術では、平面電子源の材質としてタンタルの１１１結晶方位面または１１０結晶方位面を用いている。また広い領域を一様な照度で照明し、かっマスク上で適切なビーム収束角を得るために、電子源の平面部分を大きくし、平面の温度を均一にすると共に、電子源を温度制限領域で動作させることにより、熱電子の放出角が大きくなるようにしている。
【０００６】
電子源から放射された電子線は所定のエネルギーに加速され、照明光学系に入射する。近年、電子線のエネルギーは高い値を要求されており、現状では100kVの高エネルギー電子源が使用されることが多い。
【０００７】
図２に、従来の電子線露光装置における照明光学系の概要を示す。−100kVの電圧が印加された電子源３１からは、電子線３２が放出される。この電子線３２は、０Ｖ電位にあるアノード３３により加速され、コンデンサレンズ３４により、開口角を決定するビーム制限アパーチャ３５の開口部に集光される。
【０００８】
ビーム制限アパーチャ３５を透過した電子線３２は、コンデンサレンズ３６により、電子源３１の電子放出面の像を成型アパーチャ３７上に形成する。そして、成型アパーチャ３７の像は、照明レンズ３８、３９により、マスク４０上に形成される。すなわち、成型アパーチャ３７は、マスク４０の照明領域を決定する。なお、４１はブランキングアパーチャであり、露光転写を行わない場合、又は間欠的に行われる露光転写の間に、マスク４０に電子線３２が到達しないようにブランキングを行うためものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のような構造の照明光学系においては、照明一様性を得るために成形アパーチャ３７で大部分の電子を遮蔽する。通常成形アパーチャ３７で遮蔽される電子の割合は95％程度であり、露光に利用される電子の割合(利用効率)は５％程度である。このため大電流条件で露光するためには、必要な電流の20倍程度の電子を高エネルギーに加速する必要が生じ、結果として消費電力が増大する。消費電力の増大は加速用電源の設計を困難にするばかりでなく、機構系の熱設計を困難にし、装置のコストアップにつながるという問題点がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、消費電力が小さい加速用電源を使用するだけで済み、かつ、機構の熱設計が容易な電子線露光装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題は、照明光学系により、電子源からの電子線をマスクの所定領域に照射し、その領域に形成されたパターンを、投影光学系によりウエハ等の感応基板に一括して投影転写する機能を有する電子線露光装置であって、前記マスクを照明する領域を決定する成型アパーチャが、前記電子源からの電子が加速される加速領域内に設けられていることを特徴とする電子線露光装置（請求項１）により解決される。
【００１２】
本手段においては、成型アパーチャが加速領域内に設けられているので、電子源から成型アパーチャまでの間では、全電子線が加速されるが、成型アパーチャの後では、成型アパーチャを通過した電子線のみを加速すればよい。前述のように、成型アパーチャを通過する電子線は、全電子線の５％程度であるので、本手段によれば、加速電源の消費電力を大幅に小さくすることができる。又、成型アパーチャによって、遮られる電子のエネルギーが小さいので、成型アパーチャで発生する熱が少なくなり、熱的設計が容易となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、消費電力が小さい加速用電源を使用するだけで済み、かつ、機構の熱設計が容易な電子線露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である電子線露光装置における照明光学系の概要を示す図である。−100kVの電圧が印加された電子源１からは、電子線２が放出される。この電子線２は、０Ｖ電位にあるアノード３により加速される。
【００１５】
−100Vの電圧が印加された電子源１とアノード３の間には、コンデンサレンズ４、５及びビーム制限アパーチャ６と共に、成型アパーチャ７が設けられており、成型アパーチャ７には−99kVの電圧が印加されている。
【００１６】
電子源１から放出された電子線２は、コンデンサレンズ４により、開口角を決定するビーム制限アパーチャ６の開口部に集光される。ビーム制限アパーチャ６を透過した電子線２は、コンデンサレンズ５により、電子源１の電子放出面の像を成型アパーチャ７上に形成する。そして、成型アパーチャ７の像は、照明レンズ８、９により、マスク１０上に形成される。すなわち、成型アパーチャ７は、マスク１０の照明領域を決定する。なお、１１はブランキングアパーチャであり、露光転写を行わない場合、又は間欠的に行われる露光転写の間に、マスク１０に電子線２が到達しないようにブランキングを行うためものである。
【００１７】
図２に示した従来の照明光学系と、図１に示した本発明の実施の形態である電子線露光装置の照明光学系を比較すると分かるように、電子線の加速のほとんどは、成型アパーチャ７とアノード３の間で行われ、成型アパーチャ７に至るまでは１kVの加速が行われるだけである。
【００１８】
成形アパーチャに遮蔽、吸収される電子が全体の９５％であると仮定すれば、加速電源の消費電力は、
（0.95×１KV／100kV＋0.05×100kV／100kV）／（１×100kV／100kV）≒0.06
となり、従来の照明光学系を使用した場合の６％程度とすることができる。
【００１９】
又、成型アパーチャ７に衝突する電子線のエネルギーは従来の１／100程度になるので、成型アパーチャ７の加熱が少なくなり、成型アパーチャ７が溶解・変形する等の問題の発生を抑えることができる。
【００２０】
なお、図１は、マスク１０をクリティカル照明する例を示しているが、コンデンサレンズ５により、ビーム制限アパーチャ６の像を成型アパーチャ７の位置に形成するようにすれば、マスク１０をケーラ照明できることになる。この場合でも、電源を小さくできたり、熱発生の問題を軽減できることは、図１に示した実施の形態と変わらない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の１例である電子線露光装置における照明光学系の概要を示す図である。
【図２】従来の電子線露光装置における照明光学系の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…電子源、２…電子線、３…アノード、４…コンデンサレンズ、５…コンデンサレンズ、６…ビーム制限アパーチャ、７…成型アパーチャ、８…照明レンズ、９…照明レンズ、１０…マスク、１１…ブランキングアパーチャ
【図１】
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【図２】
2006005273.tif 000004