(57)【要約】【課題】広い面積の荷電ビームを偏向器により偏向したときにスループットの高い露光装置およびデバイス製造方法を提供する。【解決手段】  複数の荷電ビームが縮小光学系により加速、収束、偏向作用を受けて試料上に照射される露光装置において、前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において対向して一対設けられる電極を有し、電界を発生する静電偏向器と、前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において前記一対の電極を内側に挟んで対向して一対設けられるコイルを有し、磁界を発生する磁界偏向器と、を有し、前記複数の荷電ビームが前記一対の電極の間を通過し、前記複数の荷電ビームが配列される方向と前記電界の方向および前記磁界が平行に重畳するように前記静電偏向器および前記磁界偏向器は設けられる。【選択図】  図１
2008041891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電ビームが縮小光学系により加速、収束、偏向作用を受けて試料上に照射される露光装置であって、
前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において対向して一対設けられる電極を有し、電界を発生する静電偏向器と、
前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において前記一対の電極を内側に挟んで対向して一対設けられるコイルを有し、磁界を発生する磁界偏向器と、を有し、
前記複数の荷電ビームが前記一対の電極の間を通過し、前記複数の荷電ビームが配列される方向と前記電界の方向および前記磁界が平行に重畳するように前記静電偏向器および前記磁界偏向器が設けられることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記静電偏向器と前記磁界偏向器の走査信号が前記試料の移動と同期し、かつ、図形情報に基づいて前記複数の荷電ビームを個別にオンオフするとことを特徴とする請求項1記載の露光装置
【請求項３】
請求項１又は２記載の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
前記ウエハを現像する工程とを備え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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子、イオン等の荷電ビームを用いた露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩのパターンの微細化が進み、例えばＤＲＡＭの世界では、２５６Ｍの開発以降も１Ｇ、４Ｇ、１６Ｇとデバイスの集積化計画が進められている。
その中で、露光技術は、微細加工技術の中の極めて重要な技術とされており、特に荷電ビーム描画技術は、０．１μｍ以下の微細加工が可能であることから、将来の露光手段の１つとして期待されている。
従来用いられてきた荷電ビーム露光装置は、ガウシアンビーム方式と可変成形ビーム方式の単一ビームによる描画方式であった。
この従来例は、生産性が低いことから、マスク描画、超ＬＳＩの研究開発及び少量生産のＡＳＩＣデバイスへの応用分野に用いられてきた。
最近、荷電ビーム技術の研究開発が進み、荷電ビーム露光装置の生産性を向上し、DRAM等のメモリーデバイスの生産に用いることの出来る荷電ビーム描画方式が提案され、研究が進められている。
この荷電ビーム描画方式は、複数の荷電ビームを用いて描画速度を向上する方式である。
この荷電ビーム描画方式で半導体のデバイス生産に要求される３０〜４０枚／時以上のスループットを得るためには、荷電ビームのビーム本数として、数１０００本以上のビームが必要となる。
このため、電子レンズを小型化して高い配列密度のマルチレンズを形成する技術が重要となっている。
【０００３】
図７を参照して、これらのマルチ電子露光装置を説明する。
電子銃１００、照射レンズ系１１０、荷電ビーム形成ユニット１２０、縮小光学系１３０のレンズ１３１、１３２、ステージ１４０で構成される。
電子銃１００は、ＬａＢ６等の熱電子源１０１、ウエネルト電極１０２、アノード電極１０３の３極型の電子銃で構成される。
電子源１０１から放出した荷電ビーム１は、クロースオーバーを形成して５０ｋＶに加速され、そして、照射レンズ１１１に入射する。
そこで荷電ビームは略平行化されて荷電ビーム形成ユニット１２０に入射する。
荷電ビーム形成ユニット１０２は、単一光源から放出した荷電ビームを荷電ビームに分割するためのアパーチャアレー１２１、マルチに分割されたそれぞれの荷電ビームを収束する機能を備えたマルチレンズアレー１２２から構成される。
さらに、荷電ビーム形成ユニット１０２は、この荷電ビームを独立に偏向してビームブランキングを行うＢＬＡ（ブランキングアレー）１２３、ブランキングされたビームを遮断するビーム遮蔽電極１２４で構成される。
次に、荷電ビーム形成ユニット１２０を出た荷電ビームは下段の縮小光学系１３０に入射される。
次に、荷電ビームは、レンズ１３１、１３２から成るダブレット型のレンズにより、レンズアレー１２２で形成される荷電ビームの２次光源像をステージ１４０上に静電吸着された試料１４１上に投影する。
荷電ビームを用いた描画は、縮小光学系１３０内に備えられた偏向器１０を用いて荷電ビームを同時に走査する。
そして、この走査に同期してＢＬＡ１２３がビームをＯＮ／ＯＦＦすることで任意のパターンが感光剤の塗布された試料１４１上に露光される。
このような方式では、荷電ビームの位置を移動するための偏向器として、特開２００５−５０８８８号公報（特許文献１）等で、荷電ビームが通過する軸に対して回転対象の４極、８極等の多極型の偏向器が提案された。
【特許文献１】特開２００５−５０８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の荷電ビームの偏向器を用いて広い面積の荷電ビームを偏向した場合、周辺のビームに歪が生じるためサイズの大型化に限界があり、従来方式の性能を上回る高スループットの荷電ビーム露光装置を実現することが難しかった。
そこで、本発明は、広い面積の荷電ビームを偏向器により偏向したときにスループットの高い露光装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために本発明の露光装置は、複数の荷電ビームが縮小光学系により加速、収束、偏向作用を受けて試料上に照射される露光装置であって、
前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において対向して一対設けられる電極を有し、電界を発生する静電偏向器と、
前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において前記一対の電極を内側に挟んで対向して一対設けられるコイルを有し、磁界を発生する磁界偏向器と、を有し、
前記複数の荷電ビームが前記一対の電極の間を通過し、前記複数の荷電ビームが配列される方向と前記電界の方向および前記磁界が平行に重畳するように前記静電偏向器および前記磁界偏向器が設けられることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記静電偏向器と前記磁界偏向器の走査信号が前記試料の移動と同期し、かつ、図形情報に基づいて前記複数の荷電ビームを個別にオンオフすることを特徴とする。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の露光装置によれば、複数の荷電ビームが一対の電極の間を通過し、複数の荷電ビームが配列される方向と電界の方向および磁界が平行に重畳するように静電偏向器および磁界偏向器は設けられる。
このため、荷電ビームやイオンビームを面内に偏向でき、大面積を偏向歪の少なく描画できる。
荷電ビームの配列の長さに制限が無くなり、スループットの高い荷電ビーム露光装置、荷電ビーム顕微鏡装置、加工装置、検査装置等の露光装置を実現できる。
さらに、本発明の露光装置は、静電偏向器と磁界偏向器の走査信号が試料移動と同期し、且つ、荷電ビームを図形情報に基づいて個別にオンオフすることにより、露光装置のスループットを高くすることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の荷電ビーム露光装置を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１、図７を参照して、本発明の露光装置を説明する。
図７に示される本発明の荷電ビーム露光装置は、複数の荷電ビーム２が縮小光学系１３０により加速、収束、偏向作用を受けて試料１４１上に照射される。
静電偏向器３は、試料１４１の直上に位置する縮小光学系１３０の内部あるいは直下において対向して一対設けられる電極３ａ，３ａを有し、電界を発生する。
磁界偏向器４は、試料１４１の直上に位置する縮小光学系１３０の内部あるいは直下において一対の電極３ａ，３ａを内側に挟んで対向して一対設けられるコイル４ａ，４ａを有し、磁界を発生する。
複数の荷電ビーム２が一対の電極３ａ，３ａの間を通過し、複数の荷電ビーム２が配列される方向と電界の方向および磁界が平行に重畳するように静電偏向器３の一対の電極３ａ，３ａおよび磁界偏向器４の一対のコイル４ａ，４ａは設けられる。
荷電ビーム２は、荷電ビーム発生部１から放射して連続移動型のステージ１４０に置かれた試料１４１上に照射される。
この時、荷電ビーム発生部１から放射された荷電ビーム２は、荷電ビーム２の配列方向と略平行に置かれた静電偏向器の電極３ａ，３ａと磁界偏向器４のコイル４ａ，４ａ間を通過する。
【０００９】
次に、電界および磁界を平行に重畳した静電型偏向器３と磁界型偏向器４を用いた場合の荷電ビーム２の偏向動作を図２の側面図を用いて説明する。
この静電型偏向器３と磁界型偏向器４で発生する電界と磁界の方向は、図２において縦方向に発生する。
これにより、荷電ビーム２が、この静電型偏向器３の電極３ａ，３ａと磁界型偏向器４のコイル４ａ，４ａの間を通過した場合、静電偏向器３の電極３ａ，３ａが作用する電界では、Ｘ方向に偏向する。
一方、磁界偏向器４のコイル４ａ，４ａが作用する磁界では、Ｙ方向に偏向することから、平行に配置した静電型偏向器３と磁界型偏向器４を重畳して用いることで偏向成分を直交させることが出来る。
【００１０】
図３は、静電型偏向器３と磁界型偏向器４の断面図であり、Ｙ方向に荷電ビーム２が配列している。
ここで、荷電ビーム２は等間隔に配列している。磁界偏向器４のコイル４ａ，４ａを動作させることでＹ方向に荷電ビーム２が偏向して、荷電ビーム２間のスペースを埋めて荷電ビーム２を照射することが出来る。
一方、静電偏向器３の電極３ａ，３ａを動作させることで荷電ビーム２の配列方向であるＸ方向にビームを偏向する。
この様に静電偏向器３の電極３ａ，３ａと磁界偏向器４のコイル４ａ，４ａを相互に動作させることで、面内に自由に荷電ビーム２を移動することが出来る。
さらに、静電偏向器３と磁界偏向器４の走査信号が試料１４１の移動と同期し、かつ、図形情報に基づいて複数の荷電ビーム２を個別にオンオフする。
このため、静電偏向器３の偏向動作を図１に示されるステージ１４０の移動に同期して荷電ビーム２を追従させることで、ステージ１４０を連続移動した荷電ビーム描画を実現することが出来る。
【００１１】
図４は、本発明の描画方式で描画した他の実施例で、試料１４１上の荷電ビーム２の配列７を千鳥配列とした実施例である。
ライン状の配列ａ、ｂ、ｃのそれぞれのＹ方向に荷電ビーム２を磁界偏向器４で偏向して描画する。
また、ライン状の配列ａ、ｂ、ｃのＸ方向のライン間のスペースを静電偏向器３により偏向することで、偏向描画の配列７に示すように離散した荷電ビーム２を使って２次元の領域を描画することが出来る。
以上説明した様に、大面積を偏向歪の少ない静電偏向器３と磁界偏向器４を用いて描画することで、従来精度面で限界とされていた荷電ビーム２の配列の長さに制限が無くなることから高スループットの荷電ビーム露光装置が実現する。
本発明の方法は、荷電ビーム露光装置だけでなく、荷電ビーム、イオンビームを広い領域に照射する荷電ビーム照射装置や試料観察、加工、検査装置等の露光装置に適用することが出来る。
【００１２】
次に、図５及び図６を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図５は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。
ステップＳ３（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Ｓ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。
ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４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る。  
このステップＳ５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）等の組み立て工程を含む。
ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５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う。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップＳ７）される。
【００１３】
図６は、ステップ４の上はプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップＳ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。
ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。
ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。
ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。
ステップＳ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。
ステップＳ１８（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Ｓ１９（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うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の露光装置である。
【図２】本発明の実施例１の露光装置の偏向器の側面図である。
【図３】本発明の実施例１の露光装置の偏向器の断面図である。
【図４】本発明の実施例１の荷電ビーム描画の露光装置である。
【図５】本発明の実施例１の露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図７】補正光学系荷電ビーム方式の露光装置の全体構成図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  荷電ビーム発生部  ２  荷電ビーム
３  静電偏向器    ３ａ  電極
４  磁界偏向器    ４ａ  コイル
ａ．ｂ．ｃ．  ライン状の配列  ７  配列    
１００  電子銃        １１０  照射系
１２０  荷電ビーム形成ユニット  １２１  アパーチャ−アレー
１２２  レンズアレー  １２３  ブランカーアレー
１２４  遮蔽電極      １３０  縮小光学系
１３１、１３２  レンズ  １４０  ステージ
１４１  試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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