(57)【要約】【課題】クーロン効果に起因するぼけを抑制しつつ、荷電粒子線の電流を増加させ、スループットが大きな荷電粒子線露光装置を提供する。【解決手段】感応基板に結像する荷電粒子線を、従来のようにテレセントリックに入射させるのをやめ、前記のクロスオーバからレンズまでに荷電粒子線を広げ、レンズにより、感応基板に入射する荷電粒子線の主光線が、光軸に収束する方向から入射するようにしている。従って、テレセントリックに入射させる場合よりも、クロスオーバから感応基板までの荷電粒子線の分布を広げることができ、その分、クーロン効果を小さくできる。よって、クーロン効果によって生じるぼけを小さくできるので、その分電流を増加させることができ、スループットを向上させることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク又はレチクル上のパターンを感応基板上に転写する方式の荷電粒子線露光装置であって、前記感応基板に入射する荷電粒子線の主光線が、光軸に収束する方向から入射するようにされていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線を用いてマスク又はレチクルに形成されたパターンをウェハ等の感応基板に露光転写する荷電粒子線露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の荷電粒子線露光装置の露光方式はおおむね以下の三種類に分類される。
【０００３】
（１）スポットビーム露光方式
（２）可変成形露光方式
（３）ブロック露光方式
これらの露光方式は従来の光による一括転写方式に比較して、解像度において非常に優位性はあるが、スループットにおいて大きく劣っていた。特に（１）、（２）の露光方式では非常に小さいスポット径や矩形ビームでパターンをなぞるようにして露光を行うため、スループットは制限される。また、（３）のブロック露光方式はスループットを改善するために開発された方式であり、定型化されたパターンをマスク化し、その部分については一括露光することにより、スループットを改善している。しかし、この方式においてもマスク化されるパターン数が制限されるため、可変成形露光方式を併用せざるを得ず、そのためスループットは期待ほどには向上できない。
【０００４】
このように、従来の荷電粒子線露光装置の欠点であるスループットを向上させるために、レチクルの一部を一括して試料上に投影露光する分割投影転写方式の露光装置の開発が進められている。
【０００５】
この分割投影転写方式の露光装置を図２、図３に従って説明する。
図２は分割露光の単位を示す図である。まず、転写体（通常はウェハ）上には複数のチップが形成され、さらにチップはストライプに、ストライプはサブフィールドに分割される。レチクル等の被転写体も同様に分割されている。
【０００６】
分割投影露光装置では通常、図３に示すような方法で露光が行われる。まず、レチクルステージとウェハステージは対応するストライプの中心を縮小比に従った速度で定速移動する。電子線はレチクル上のサブフィールドを照明し、レチクル上に形成されたパターンは投影光学系によって試料上に投影露光される。
【０００７】
そして、電子線をレチクルステージの進行方向と直角な方向に偏向させ、順次、一列に配置されたサブフィールドの投影露光を行う。一列のサブフィールドの投影露光が終了すると、次のサブフィールドの投影露光を開始するが、その際図７に示すように電子線の偏向方向を逆にして、順次サブフィールドの投影露光を行うことにより、スループットを上げるようにしている。
【０００８】
このような方法で露光が行われるため、従来の電子線露光装置と比較すると、サブフィールド領域が一括露光され、またレチクルには露光すべきパターンがすべて形成されているため、非常にスループットを向上させることができる。
【０００９】
この露光装置で使用するレチクルは、光を使用した露光装置の場合とは異なり、サブフィールド部（パターン部）とその周辺の梁部（以下ストラットと呼ぶ）に分割されている。梁部はレチクル自体の強度を保つためや、照明ビームが確実に露光すべきサブフィールドのみを選択するための目的で設けられている。
【００１０】
図４は、このような荷電粒子線露光装置の光学系の概要図である。図４において、１１は荷電粒子線源、１２は照明用レンズ、１３はビーム成形アパーチャ、１４は開口絞り、１５はマスク、１６は投影用レンズ、１７は開口絞り、１８はウェハである。
【００１１】
荷電粒子線源１１から放出された荷電粒子線は、照明用レンズ１２によりマスク１５上を均一に照明する。マスク１５上に形成されたパターンの像は、投影用レンズ１６によりウェハ１８上に結像し、ウェハ１８上のレジストを感光させる。散乱線をカットし、開口角を制限するために開口絞り１４が設けられ、散乱線をカットするために開口絞り１７が設けられている。マスク１５と光学的に共役な位置にビーム成形アパーチャ１３が設けられている。このビーム成形アパーチャ１３により、一つのサブフィールドに対応する領域が照明されるようになっている。
【００１２】
開口絞り１７の位置において、荷電粒子線源１１から放出された荷電粒子線が最も絞られたクロスオーバが形成され、その後、広がった荷電粒子線が、開口絞り１７よりウェハ１８側にある投影用レンズ１６によって絞られ、テレセントリックな状態でウェハ面に結像するようになっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような荷電粒子線露光装置で、さらにスループットを高める方法のひとつとして、電流を増やす方法がある。しかし、単に電流を増やすと、クーロン効果によるボケが大きくなってしまうという問題点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、クーロン効果に起因するぼけを抑制することが可能な荷電粒子線露光装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、マスク又はレチクル上のパターンを感応基板上に転写する方式の荷電粒子線露光装置であって、前記感応基板に入射する荷電粒子線の主光線が、光軸に収束する方向から入射するようにされていることを特徴とする荷電粒子線露光装置（請求項１）により解決される。
【００１５】
本手段においては、感応基板に結像する荷電粒子線を、従来のようにテレセントリックに入射させるのをやめ、前記のクロスオーバからレンズまでに荷電粒子線を広げ、レンズにより、感応基板に入射する荷電粒子線の主光線が、光軸に収束する方向から入射するようにしている。従って、テレセントリックに入射させる場合よりも、クロスオーバから感応基板までの荷電粒子線の分布を広げることができ、その分、クーロン効果を小さくできる。よって、クーロン効果によって生じるぼけを小さくできるので、その分電流を増加させることができ、スループットを向上させることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例（従来例）と比較して説明する。これらの実施例、比較例においては、鏡筒長６００ｍｍの電子線露光装置について、サブフィールドサイズをウェハ上で０．２５ｍｍ角、ビームの開き半角をウェハ上で６ｍｒａｄとしてシミュレーションを行った。なお、Ｗａ軌道の入射角と出射角は、実施例、比較例について同じとし、両者の間でＷｂ軌道（主光線）を変化させてボケ（Ｂｌｕｒ）を比較した。
【００１７】
図１において横軸は光軸方向位置（ｍｍ）を示し、０がレチクル面、６００がウェハ面である。縦軸は光軸からの距離（ｍｍ）を示す。この投影光学系は、１／４の縮小投影光学系であり、４８０ｍｍの位置にクロスオーバが形成される。レチクルから、１６０ｍｍ、３２０ｍｍ、５４０ｍｍの位置にレンズを配置した。
【００１８】
電子レンズを薄レンズとみなして計算した場合、電子のＷｂ軌道は図１に示すようになった。図１の実線は従来例のＷｂ軌道を示す。クロスオーバを通過した電子線は、５４０ｍｍの位置に配置されたレンズにより光軸に平行になり、ウェハ面にテレセントリックに入射する。すなわち、ウェハ面に入射するＷｂ軌道は、光軸に平行になる。このときのクーロン効果に起因するボケ（Ｂｌｕｒ）は、８４．９ｎｍとなった。
【００１９】
これに対し、実施例の１例におけるＷｂ軌道を図１に破線で示す。この場合には、クロスオーバを通過した電子線は、５４０ｍｍの位置に配置されたレンズの位置で広がりが最大となり、レンズを通った後で光軸に近づきながらウェハ面に入射する。すなわち、ビームは非テレセンでウェハに入射するが、図１の破線は、このときの入射角を０．５ｍｒａｄとしたときのものである。このときのクーロン効果に起因するボケ（Ｂｌｕｒ）は、７１ｎｍとなり、従来例に比べて大幅に減少した。
【００２０】
このようにして、Ｗｂ軌道のウェハへの入射角が非テレセンとなるように、すなわち、垂直入射しないように入射角を変えて、ボケを計算した。その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１において、テレセン値とは、ウェハへのＷｂ軌道の入射角を示し、マイナスは、光軸から遠ざかる方向に向かって入射すること、プラスは光軸に近づくように入射することを意味する。０はテレセントリックであることを意味し、従来例に当たる。表１におけるテレセン値が０以下のものが比較例、０を超えるものが実施例に当たる。
【００２３】
表１を見るとわかるように、本発明の実施例、すなわち、ウェハに入射する荷電粒子線の主光線が、光軸に収束する方向から入射するようにされている場合（テレセン値が正である場合）に、ボケ（ｂｌｕｒ）が小さく、特にテレセン値が１〜３ｍｒａｄで小さくなっている。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クーロン効果に起因するぼけを抑制することが可能なため、荷電粒子線の電流を増加させ、スループットが大きな荷電粒子線露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例と従来例における電子軌道の広がりを示す図である。
【図２】分割露光の単位を示す図である。
【図３】分割投影露光装置による露光方法を示す図である。
【図４】荷電粒子線露光装置の光学系の概要図である。
【符号の説明】
１１…荷電粒子線源
１２…照明用レンズ
１３…ビーム成形アパーチャ
１４…開口絞り
１５…マスク
１６…投影用レンズ
１７…開口絞り
１８…ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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