(57)【要約】【課題】高スループットで小型の電子ビーム近接露光装置を低コストで実現する。【解決手段】真空チャンバ８１と、真空チャンバに収容され、複数枚の試料を保持して移動する移動ステージ６１と、真空チャンバに付属して設けられ、複数枚の試料４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄのそれぞれの表面に近接して配置されたマスク３０の開口を通過した電子ビームで、試料の表面に開口に対応するパターンを露光する複数の電子ビーム近接露光部７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄとを備える。【選択図】　　　図５
2004072091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、
前記真空チャンバに収容され、複数枚の試料を保持して移動する移動ステージと、
前記真空チャンバに付属して設けられ、前記複数枚の試料のそれぞれの表面に近接して配置されたマスクの開口を通過した電子ビームで、前記試料の表面に前記開口に対応するパターンを露光する複数の電子ビーム近接露光部とを備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部は、
前記電子ビームを放射する電子ビーム源と、
複数の電子ビームを平行ビームにする電子レンズと、
前記マスクを走査するように前記電子ビームを偏向し、前記電子ビームの前記マスクへの入射角を変えることが可能である偏向器とを備え、
前記電子ビームの前記マスクへの入射角を変えることで、前記マスクを通過した前記電子ビームの前記試料上の照射位置が調整可能である電子ビーム近接露光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記偏向器は、偏向量の大きな主偏向器と偏向量の小さな副偏向器とを備え、
前記電子ビームの走査のための偏向は、前記主偏向器で行われ、
前記入射角を変えるための偏向は、前記副偏向器により行われる電子ビーム近接露光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部は、
前記電子ビームを放射する複数の電子ビーム源と、
複数の電子ビームをそれぞれ平行ビームにする複数の電子レンズと、
前記マスクを走査するように前記電子ビームをそれぞれ偏向し、前記電子ビームの前記マスクへの入射角を変えることが可能である複数の偏向器とを備え、
前記電子ビームの前記マスクへの入射角を変えることで、前記マスクを通過した前記電子ビームの前記試料上の照射位置が調整可能であり、
各電子ビーム近接露光部の複数の電子ビームは同一の試料に照射される電子ビーム近接露光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記偏向器は、偏向量の大きな主偏向器と偏向量の小さな副偏向器とを備え、
前記電子ビームの走査のための偏向は、前記主偏向器で行われ、
前記入射角を変えるための偏向は、前記副偏向器により行われる電子ビーム近接露光装置。
【請求項６】
請求項４に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部には複数のマスクがセットされ、各電子ビーム近接露光部の前記複数の電子ビームは対応するマスクをそれぞれ走査する電子ビーム近接露光装置。
【請求項７】
請求項４に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部には１枚マスクがセットされ、各電子ビーム近接露光部の前記複数の電子ビームは前記１枚のマスクの複数の部分をそれぞれ走査する電子ビーム近接露光装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部は、
前記電子ビームを放射する複数の電子ビーム源と、
複数の電子ビームをそれぞれ平行ビームにする複数の電子レンズと、
前記マスクを走査するように前記電子ビームをそれぞれ偏向する偏向量の大きな共通の主偏向器と、
前記電子ビームの前記マスクへの入射角を変えるように前記電子ビームをそれぞれ独立に偏向する偏向量の小さな複数の副偏向器とを備え、
前記電子ビームの前記マスクへの入射角を変えることで、前記マスクを通過した前記電子ビームの前記試料上の照射位置が調整可能であり、
各電子ビーム近接露光部の複数の電子ビームは同一の試料に照射される電子ビーム近接露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部には複数のマスクがセットされ、各電子ビーム近接露光部の前記複数の電子ビームは対応するマスクをそれぞれ走査する電子ビーム近接露光装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部には１枚マスクがセットされ、各電子ビーム近接露光部の前記複数の電子ビームは前記１枚のマスクの複数の部分をそれぞれ走査する電子ビーム近接露光装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記移動ステージは、
前記複数枚の試料をチャックする複数のチャックステージと、
各チャックステージに対応して設けられ、前記複数のチャックステージの回転位置をそれぞれ独立して調整する複数の回転調整機構とを備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各回転調整機構の回転調整範囲は、５度以内である電子ビーム近接露光装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記移動ステージは、
各チャックステージに対応して設けられ、前記複数のチャックステージをそれぞれ独立して平行移動する複数のチャックステージ移動機構とを備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各チャックステージ移動機構の移動可能範囲は、１０ｍｍ以内である電子ビーム近接露光装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記真空チャンバと接続状態又は遮断状態にすることが可能な複数の副チャンバを有し、前記試料を前記副チャンバと前記複数のチャックステージの間で搬送する複数の試料搬送機構を備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記複数の試料搬送機構を２組備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記真空チャンバと接続状態又は遮断状態にすることが可能な複数の副チャンバを有し、前記マスクを前記副チャンバと前記複数の電子ビーム近接露光部の間で搬送する複数のマスク搬送機構を備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記複数のマスク搬送機構を２組備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記複数の試料搬送機構は、前記マスクを前記副チャンバと前記複数の電子ビーム近接露光部の間で搬送する電子ビーム近接露光装置。
【請求項２０】
請求項１５に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記複数の副チャンバは、一体の共通副チャンバである電子ビーム近接露光装置。
【請求項２１】
請求項１７に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記複数の副チャンバは、一体の共通副チャンバである電子ビーム近接露光装置。
【請求項２２】
請求項１９に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記複数の副チャンバの少なくとも一部は、一体の共通副チャンバである電子ビーム近接露光装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部は、前記マスクと前記試料の相対的な位置関係を検出する相対位置検出器を備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項２４】
請求項２に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
各電子ビーム近接露光部は、前記マスクと前記試料の相対的な位置関係を検出する相対位置検出器を備える電子ビーム近接露光装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記偏向器は、前記相対位置検出器で検出した前記マスクと前記試料の相対的な位置関係に基づいて、前記マスクを通過した前記電子ビームが前記試料の対応する位置に照射されるように制御される電子ビーム近接露光装置。
【請求項２６】
請求項２に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記偏向器は、あらかじめ測定された前記マスクのパターンの歪みに基づいて、前記マスクを通過した前記電子ビームの前記試料上の露光パターンの歪みを補正するように制御される電子ビーム近接露光装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の電子ビーム近接露光装置であって、
前記偏向器は、あらかじめ測定された前記マスクのパターンの歪みに基づいて、前記マスクを通過した前記電子ビームの前記試料上の露光パターンの歪みを補正するようにも制御される電子ビーム近接露光装置。
【請求項２８】
真空チャンバに収容された１つの移動ステージに複数枚の試料を保持し、
前記複数枚の試料のそれぞれの表面に近接してマスクを配置し、
前記真空チャンバに付属して設けられた複数の電子ビーム近接露光部の電子ビームを前記マスクに照射して、前記マスクの開口を通過した電子ビームで前記試料の表面に前記マスクの開口に対応するパターンを露光することを特徴とする電子ビーム近接露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光するパターンと同一の開口パターンを有するマスク（等倍マスク）をウエハに近接して配置した状態で、マスクに電子ビームを照射してパターンを露光する電子ビーム近接露光装置及び方法に関し、特にスループットを向上した小型で低コストの電子ビーム近接露光装置及び高スループットで低コストの電子ビーム近接露光方法を実現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の集積度は微細加工技術により規定されており、微細加工技術には一層の高性能が要求されている。特に、露光技術においては、ステッパなどに用いられるフォトリソグラフィの技術的な限界が予想されており、一層の微細化を難しくしている。この限界を打ち破る技術として電子ビーム露光技術が注目されているが、一般に電子ビーム露光はスループットが低いという問題がある。
米国特許５８３１２７２号（日本特許第２９５１９４７号）は、露光パターンと同一の開口パターンを有するステンシルマスクに、感光剤（レジスト）を塗布した試料（ウエハ）を近接して配置し、大きなサイズの電子ビームでマスクを走査することにより短時間で露光を終了する電子ビーム近接露光技術を開示している。
【０００３】
図１は、米国特許５８３１２７２号に開示された電子ビーム近接露光装置の基本構成を示す図である。図１に示すように、コラム７０内には、電子ビーム１５を発生する電子ビーム源１４と、電子ビームを平行ビームにする照射レンズ１８と、主偏向器２０と、副偏向器２２とが設けられている。真空チャンバ８０内には、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０と、表面にレジスト層が形成された試料（半導体ウエハ）４０を静電チャックで保持するチャックステージ５０とが設けられている。チャックステージ５０は、ステージ６０により３軸方向に移動可能で且つ回転可能である。マスク３０は、開口パターンの形成された薄い膜を有しており、ウエハ４０は表面がマスクに近接するように配置される。この状態で、マスクに垂直に電子ビームを照射すると、マスクの開口を通過した電子ビームがウエハ４０の表面のレジスト層に照射される。
【０００４】
電子ビーム１５の大きさはマスク３０より小さいので、主偏向器２０により電子ビーム１５を偏向して、図２に示すように、電子ビーム１５でマスク３０上を走査してマスク全面のパターンをウエハ４０上に露光する。図１では、３箇所に偏向されたビームが示されている。主偏向器２０は、電子ビーム１５を偏向して光軸から変位させた後、偏向させた分と同じ量だけ逆方向に偏向して電子ビーム１５がマスク３０に垂直に入射させる。副偏向器２２は、次に説明するマスクの歪みおよびウエハ上の前記チップ形状の歪みによる露光位置のずれを補正するのに使用される。
【０００５】
電子ビーム近接露光装置は、０．１μｍ以下の線幅のパターンが露光可能であり、マスク３０の開口パターンの部分の厚さは０．５μｍ程度にする必要がある。開口パターンは位置により異なるため、開口の割合が多い部分と少ない部分があり、マスク３０の開口パターンは位置により歪みを生じる。この歪みはあまり大きくはないが、０．１μｍ以下の線幅のパターンを露光するためには、パターンの露光位置精度は０．０２μｍ程度以下であることが要求され、上記の歪みによるパターンの露光位置の誤差を補正する必要がある。そこで、図３に示すように、副偏向器２２を２段の偏向器２６と２８で構成し、偏向器２６で角度αだけ偏向した後、偏向器２８で逆方向に２倍の角度（−２α）だけ偏向することにより、電子ビーム１５はマスク３０上の同じ位置に入射角−αで照射される。そしてマスクの開口を通過した電子ビームは、垂直入射の場合に比べて照射位置がδだけずれて照射される。δは、マスク３０とウエハ４０の間のギャップをＧとするとδ＝−αＧで表される。このように、副偏向器によりマスク上の照射位置を変えること無しに入射角を変えることにより、開口パターンのウエハ４０上の露光位置を微小量変えることができる。なお、図３では一方向にのみ偏向する様子を示したが、紙面に垂直な方向の入射角を変える場合もある。従って、副偏向器は、Ｘ方向とＹ方向の２方向に独立に偏向可能な偏向器であることが必要であり、静電偏向器が使用される。
【０００６】
マスク３０が図４の（Ａ）に示すように歪んでいる時、電子ビームの入射角を部分的に変えることにより露光位置をずらして図４の（Ｂ）に示すような歪みのない正規のパターンを露光することが可能である。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許５８３１２７２号（日本特許第２９５１９４７号）
【特許文献２】
特開平１１−３２９３２２号公報
【特許文献３】
特開２０００−２１７３１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
電子ビーム近接露光装置は、従来の電子ビーム露光装置に比べて飛躍的にスループットが向上するが、一層のスループットの向上が求められている。そこで、特願２００１−２９４１８１号では、１つの真空チャンバ内に複数の電子ビーム近接露光装置を設け、これにマスク検査機とマスク修正機を一体に組み合わせる露光システムを開示している。このシステムでは、１つの真空チャンバ内に複数の露光部を設け、各露光部は、１個の近接露光用電子コラムと１個のステージを備える。このシステムであれば、複数のウエハを並行して露光できるので、システムとしてのスループットが向上する。
【０００９】
しかし、複数の電子ビーム近接露光装置を１つの真空チャンバ内に設けるため、システム全体が非常に大きくなるという問題がある。更に、複数の電子ビーム近接露光装置をそのまま組み合わせるので、システムのコストは、単体の電子ビーム近接露光装置のコストに組み合わせる台数を乗じたコストに近くなる。
【００１０】
したがって、高スループットで低コストの小型の電子ビーム近接露光装置が要望されており、本発明は、そのような電子ビーム近接露光装置を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するため、本発明の電子ビーム近接露光装置は、ステージを共通化する。
【００１２】
すなわち、本発明の電子ビーム近接露光装置は、真空チャンバと、前記真空チャンバに収容され、複数枚の試料を保持して移動する移動ステージと、前記真空チャンバに付属して設けられ、前記複数枚の試料のそれぞれの表面に近接して配置されたマスクの開口を通過した電子ビームで、前記試料の表面に前記開口に対応するパターンを露光する複数の電子ビーム近接露光部とを備える。
【００１３】
電子ビーム近接露光装置では、電子ビーム近接露光部（コラム）は簡単な構造で低コストであり、試料（ウエハ）を保持して移動するステージがコストとスペースの大きな部分を占めているので、本発明の電子ビーム近接露光装置のように、ステージを共通化することにより、低コスト化と省スペースを図れる。
【００１４】
各電子ビーム近接露光部は、図１に示した米国特許５８３１２７２号に開示された構成を有すればよい。この場合、１枚のウエハには１つの電子ビームが照射される。
【００１５】
しかし、各電子ビーム近接露光部で同一のウエハに複数の電子ビームが同時に照射されるように構成することも可能である。この場合、１枚のウエハ上の異なるチップ（ダイ）が同時に露光される。このような構成は、各電子ビーム近接露光部において、複数のコラムを近接して配置することにより実現される。この場合、コラムの筐体を別々にしても、共通にしてもよい。また、偏向器を構成する主偏向器と副偏向器のうち、主偏向器を共通化して、副偏向器は別々のものにしてもよい。更に、各電子ビーム近接露光部において複数の電子ビームが照射されるマスクは、１枚でも独立した複数枚でもよい。
【００１６】
前述のように、電子ビーム近接露光装置では、電子ビームのマスクへの入射角を変えることで、マスクを通過した電子ビームのウエハ上の照射位置が調整可能である。共通の移動ステージに保持される複数のウエハは対応するマスクに対して位置決めする必要があるが、この機能を利用すれば、少しの位置ずれであれば調整可能である。なお、このためには、マスクとウエハの相対位置を検出する相対位置検出器を備える。
【００１７】
移動ステージには、複数枚の試料をチャックする複数のチャックステージを設ける。ウエハは位置決めした上でチャックステージ上に載置されて保持されるので、ウエハのマスクに対する位置ずれ及び回転方向のずれが小さければ、電子ビームのマスクへの入射角を変えることで調整が可能である。しかし、チャックステージに回転調整機構と移動機構を設ければ、ウエハの搬送時の位置決め精度が低減できるので、望ましい。
【００１８】
チャックステージの回転調整機構と移動機構は、ウエハをチャックステージ上に保持する際の誤差を補正するだけであるので、回転調整機構の回転範囲と移動機構の移動範囲は小さくてよい。
【００１９】
複数のウエハを同時に露光する場合、スループットを低下させずに、未露光の複数のウエハを複数のチャックステージに供給し、露光済の複数のウエハを複数のチャックステージから回収することが重要である。また、露光には複数のマスクが使用されるが、スループットを低下させずに、これらを供給してセットし、使用の終了した複数のマスクを回収することが重要である。
【００２０】
そこで、複数のチャックステージに試料又はマスクを搬送する複数の試料又はマスク搬送機構に複数の副チャンバを設ける。真空チャンバとの間でマスク又はウエハを入出力する場合には、副チャンバを真空状態にして行う。これにより、真空チャンバ内を真空状態に保持したままマスク又はウエハの入出力が行える。
【００２１】
露光するウエハ又は使用するマスクをスループットを低下させずに効率よく交換するには、更に複数の試料又はマスク搬送機構を２組設ける。これにより、一方で次にセットするウエハ又はマスクを準備しておき、露光又は使用の終了したウエハ又はマスクを他方に搬送し、直後に一方に準備したウエハ又はマスクを搬送してセットすれば、交換に要する時間を短縮できる。
【００２２】
複数の試料搬送機構と複数のマスク搬送機構を共用にすることも可能である。
【００２３】
更に、複数の副チャンバの少なくとも一部を、一体の共通副チャンバとしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明の第１実施例の電子ビーム近接露光装置の外観を示す図である。図示のように、メイン真空チャンバ８１に４個のコラム７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄが設けられている。参照番号８２で示されるロードロック室（チャンバ）は、エレベータ機能付きの搬送ロボット８３から搬送されたマスク及びウエハのプリアライメントを行い、ウエハの場合はパレットに保持した上でメイン真空チャンバ８１内に送るマスク・ウエハ搬送機構を有する。マスク・ウエハ搬送機構は、露光の終了したウエハ及び使用の終了したマスクをメイン真空チャンバ８１内から取り出す。ロードロックチャンバ８２は、搬送ロボット８３の部分とメイン真空チャンバ８１の間を遮断する開閉自在のゲートを有している。搬送ロボット８３からマスク又はウエハを受け取る時には、メイン真空チャンバ８１との間を遮断するようにゲートを閉じた状態で内部を大気圧状態にして搬送ロボット８３との間のゲートを開いて受け渡しを行う。次に、搬送ロボット８３との間のゲートを閉じて内部を真空状態にしてからメイン真空チャンバ８１との間のゲートを開いてメイン真空チャンバ８１内にマスク又はウエハを送る。メイン真空チャンバ８１からマスク又はウエハを回収する時には逆の動作を行う。
【００２５】
図６の（Ａ）と（Ｂ）は、メイン真空チャンバ８１内に配置されるステージを示す図である。ステージ６２は、３次元移動機構６１によりＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に移動可能である。ステージ６２には、４個のチャックステージ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄが設けられている。各チャックステージは、約５度の範囲で回転位置が調整可能で、約１０ｍｍの範囲で平行移動可能である。なお、各チャックステージは、表面の傾きも調整可能であることが望ましい。
【００２６】
各チャックステージは、ロードロックチャンバ８２から搬送されたウエハ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄを載置したパレット４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを静電チャックで固定して保持する。ステージ６２は、ウエハ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄがコラム７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄの下に位置するように移動し露光が行われる。すなわち、電子ビーム近接露光装置が１個の真空チャンバ８１内に４つ構成されることになる。
【００２７】
なお、本実施例では、各コラムにセットされるマスクも搬送ロボット８３からロードロックチャンバ８２を介してメイン真空チャンバ８１に搬送されてセットされる。使用が終了したマスクは、ロードロックチャンバ８２内に戻され、搬送ロボット８３により搬出される。
【００２８】
ロードロックチャンバ８２は１つのチャンバであり、その中に４枚のウエハ及びマスクのプリアライメントをそれぞれ行う４つの装置が設けられている。
【００２９】
上記のように、ウエハはロードロックチャンバ８２でプリアライメントされた後にチャックステージ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄにセットされる。しかし、セットするだけではマスクとウエハの間に位置ずれがある。そこで、チャックステージ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄにウエハ（パレット）を載置して、図示していないマスクとウエハの相対位置を検出する相対位置検出器でマスクとの位置ずれを検出し、ウエハチャックステージの回転機構と平行移動機構を使用してマスクとの位置ずれをそれぞれ補正する。
【００３０】
このように、チャックステージの回転調整機構と移動機構は、ウエハをチャックステージ上に保持する際の誤差を補正するだけであるので、回転調整機構の回転範囲と移動機構の移動範囲は小さくてよい。
【００３１】
前述のように、電子ビーム近接露光装置では、電子ビームのマスクへの入射角を変えることで、マスクを通過した電子ビームのウエハ上の照射位置が調整可能である。そこで、この機能を、チャックステージの回転調整機構と移動機構と併用して、マスクとウエハの位置ずれを補正することも可能である。
【００３２】
また、複数のウエハ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄはロードロックチャンバ８２でプリアライメントされているので、チャックステージ５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄにセットするだけで、マスクとウエハの位置ずれが十分に小さければ、電子ビームのマスクへの入射角を変えることでウエハ上の照射位置を変える機能だけを利用して位置ずれを補正し、チャックステージに回転調整機構と移動機構を設けないことも可能である。
【００３３】
図７は、第１実施例の電子ビーム近接露光装置の上面図である。図５では示していないが、メイン真空チャンバ８１の裏側には、前側と同じロードロックチャンバ８４と搬送ロボット８５が設けられている。これにより、メイン真空チャンバ８１の裏側からも前側と同様にウエハ及びマスクの入出力が可能である。
【００３４】
前側と後側のロードロックチャンバ８２と８４の一方に次にセットするウエハ又はマスクを準備しておく。露光の終了したウエハ又は使用の終了したマスクを他方に搬送し、直後に一方に準備したウエハ又はマスクを搬送してセットすれば、交換に要する時間を短縮でき、スループットの低下が小さい。
【００３５】
ウエハの全面にパターンを露光するには、ウエハの露光範囲（ダイの形成される範囲）が各コラムの露光範囲内に位置することが必要である。そのため、ウエハは、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ約ウエハの直径分だけ移動できることが必要である。第１実施例では、４枚のウエハが１つのステージ６２の上に載置されて移動するので、ステージ６２の移動範囲は、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ約ウエハの直径分であればよい。
【００３６】
図８は、図１に示した従来の４台の電子ビーム露光装置８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄを、第一実施例と同様に１列に配置した場合を示している。各電子ビーム露光装置のステージは、それぞれＸ方向とＹ方向にウエハの直径分移動できることが必要である。そのため、４個のステージの合計のＸ方向の移動範囲は、ウエハの直径の４倍になる。このように、第１実施例のステージ６２のＸ方向の移動範囲は、４台の電子ビーム露光装置を並列に配列した場合に比べて狭くでき、設置スペースを低減できる。また、移動台の部分は長くなるが、１台の電子ビーム露光装置のステージと同じ移動範囲のステージを１個だけ使用すればよいので、４個のステージを使用するのに比べてコストを低減できる。
【００３７】
ここで、マスクについて簡単に説明する。電子ビーム近接露光用マスクは、例えば、ＵＳ２００２／００７０３５４Ａ１に開示された方法で製作することができる。各コラムには１枚のマスクがセットされる。図９の（Ａ）に示すような１つのダイ又はダイの一部に相当するパターンを有するマスク３０を使用することも可能であるが、図９の（Ｂ）に示すような複数のダイに相当するパターンを有するマスク３６を使用することも可能である。
【００３８】
複数のコラムを配列する方法は、各種の変形例が可能である。図１０は、４個のコラムを２×２の配列で配置した場合の例であり、ステージ６３は正方形に近い上面を有する。この場合、コラム７０Ａに対するウエハ及びマスクの入出力のためのロードロックチャンバ８２Ａと８４Ａは図の上辺と左辺に設け、コラム７０Ｂに対するウエハ及びマスクの入出力のためのロードロックチャンバ８２Ｂと８４Ｂは図の下辺と左辺に設け、コラム７０Ｃに対するウエハ及びマスクの入出力のためのロードロックチャンバ８２Ｃと８４Ｃは図の下辺と右辺に設け、コラム７０Ｄに対するウエハ及びマスクの入出力のためのロードロックチャンバ８２Ｄと８４Ｄは図の上辺と左辺に設ける。
【００３９】
なお、第１実施例と図１０の変形例では、ウエハとマスクのロードロックチャンバを共通化したが、ウエハとマスクの搬送機構を別にして、図７及び図１０のロードロックチャンバ８２をウエハ用とし、ロードロックチャンバ８４をマスク用とすることも可能である。
【００４０】
更に、１つのメイン真空チャンバに設けるコラムの個数に応じて多数の変形例が可能である。
【００４１】
図１１は、本発明の第２実施例の電子ビーム近接露光装置のメイン真空チャンバ８１の上面図である。図示のように、第２実施例の電子ビーム近接露光装置は、チャックステージ５０Ａに対応して４個のコラム７１Ａ，７２Ａ，７３Ａ，７４Ａが設けられ、チャックステージ５０Ｂに対応して４個のコラム７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂ，７４Ｂが設けられ、チャックステージ５０Ｃに対応して４個のコラム７１Ｃ，７２Ｃ，７３Ｃ，７４Ｃが設けられ、チャックステージ５０Ｄに対応して４個のコラム７１Ｄ，７２Ｄ，７３Ｄ，７４Ｄが設けられている点が第１実施例と異なる。すなわち、各電子ビーム近接露光部が４個のコラムで構成される点が特徴である。したがって、同時に４本の電子ビームがマスクを介して１枚のウエハに照射されることになる。
【００４２】
図１２の（Ａ）は、第２実施例の１個のチャックステージ５０に対応する部分の断面図であり、２個のコラム７１，７２のみが示されている。コラム７１，７２は、図１に示したコラムと同様の構成を有する。各コラムの下部には、それぞれマスク３１，３２が配置され、その下にチャックステージ５０に保持されたウエハ４０が近接して配置される。なお、ここではパレットを使用していないが、第１実施例と同様にパレットを使用することも可能である。参照番号９１と９２は、マスク３１とウエハ４０の露光するダイとの位置ずれを検出する相対位置検出器であり、参照番号９３と９４は、マスク３２とウエハ４０の露光するダイとの位置ずれを検出する相対位置検出器である。ここで検出された位置ずれは、チャックステージ４０の回転機構と移動機構では補正できないので、コラム７１と７２のそれぞれの電子ビームのマスク３１，３２への入射角を調整することで補正する。
【００４３】
図１２の（Ｂ）は、第２実施例の変形例を示す図である。この変形例では、４個のコラムの替わりに１個のコラム７５を設け、その内部に、４個の電子ビーム源と、電子ビームを平行ビームにする４個の電子レンズと、４個の主偏向器と、４個の副偏向器を設ける。また、コラム７５には１枚のマスク３３が配置され、４本の電子ビームが１枚のマスク３３に照射される。参照番号９５と９６は、マスク３３とウエハ４０の露光するダイとの位置ずれを検出する相対位置検出器である。
【００４４】
第２実施例では、１枚のマスクに４本の電子ビームが同時に照射されるが、主偏向器や副偏向器を複数設ける必要があり、その間の部分には電子ビームを照射できない。そのため、マスクの各パターンが１個のダイの範囲のパターンであるとすると、隣接するダイを同時に露光することはできず、離れたダイを複数個同時に露光する。図１３はこの様子を示す図である。図示のように、ウエハ４０には複数のダイ４１が配列される。コラム７１から７４が２×２で配列され、コラムの中心軸がＸ方向とＹ方向のそれぞれダイの３ピッチ分離れているとすると、図１３のダイ４２から４５が同時に露光されることになる。ステージ６２は、Ｘ方向に隣接する３個のダイ（合計１２個）を露光した後、Ｙ方向に１ダイ分移動して逆のＸ方向に隣接する３個のダイを露光し、更にＹ方向に１ダイ分移動して元のＸ方向に隣接する３個のダイを露光する。これにより、６×６の３６個のダイが露光される。この後、Ｘ方向又はＹ方向に３ダイ分移動して同様の動作を繰り返す。この場合、ウエハの周辺部を露光する時には、一部のコラムは露光を行わない状態になる。そのため、コラムを４個設けてもスループットは４倍にはならず、コラムの個数分だけスループットは向上しないが、３倍以上のスループットは十分に実現できる。いずれにしろ、コラムの本数とスループットの向上は、コラムの配列と間隔、及びダイの配列ピッチにより決定される。電子ビーム近接露光装置のコラムは比較的低コストで実現できるので、多少コストパーフォーマンスはは低下しても、スループットの向上の効果が大きい。
【００４５】
ここでは、隣接するコラムがダイの３ピッチ分離れている例を説明したが、図１２の（Ｂ）に示すような構成であれば隣接するコラムの間隔をより短くできるので、例えば、隣接するコラムがダイの２ピッチ分離れているように配置することも可能である。
【００４６】
図１３のように、離れたダイを複数個同時に露光する場合、隣接するコラムにより露光されるパターンの間隔はダイの配列ピッチの整数倍であることが要求される。しかし、コラムの間隔は固定であるのに対して、ダイの配列ピッチはウエハ（半導体装置）の種類により異なるので、このような条件が常に満たされるとは限らない。そこで、コラムを移動可能にして間隔をダイのピッチの整数倍になるように調整可能にする。
【００４７】
しかし、コラムを正確に移動させる機構は非常に複雑で、コストの増加という問題が生じる恐れがある。電子ビーム近接露光装置は、上記のようにコラムの構成が簡単であり、コラムの直径に対して比較的大きな電子ビームの偏向範囲が得られる。そこで、図１４の（Ａ）に示すように、隣接するコラム７１から７４の間隔がダイの配列ピッチの整数倍の時には、マスクパターン３４から３７の中心がコラムの中心軸に一致するように配置する。そして、図１４の（Ｂ）に示すように、隣接するコラム７１から７４の間隔がダイの配列ピッチの整数倍でない時には、マスクパターン３４から３７の中心がダイの配列ピッチの整数倍になるが、コラムの中心軸には一致しないように配置する。もちろん、マスクパターン３４から３７のパターンの範囲は、コラムにおける電子ビームの偏向範囲内であることが必要である。
【００４８】
図１４の（Ａ）及び（Ｂ）で使用されるマスクは、マスクパターン３４から３７をそれぞれ含む４枚の独立したマスクでも、マスクパターン３４から３７を含む１枚のマスクでもよい。
【００４９】
図１５の（Ａ）と（Ｂ）は、第２実施例の別の変形例を示す。この変形例は、図１２Ｂの構成において、４個の主偏向器を１個の主偏向器２３で置き換えた構成を有する。上記のように、副偏向器２４Ａから２４Ｂは、電子ビームのマスクへの入射角を変化させて、マスクを通過した電子ビームのウエハ上の照射位置を変化させており、これを利用して各種の調整を行う。そのため、副偏向器２４Ａから２４Ｂは、各電子ビームに対して個別に設ける必要がある。一方、主偏向器は、走査のために電子ビームを偏向するのに使用され、走査時には４本の電子ビームは４個の主偏向器により同じように偏向されるので、１個の主偏向器２３で共通に偏向することが可能である。
【００５０】
この変形例では、主偏向器の個数を低減できるので、その分コストを低減できる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高スループットで小型の電子ビーム近接露光装置が低コストで実現でき、高スループットで低コストの電子ビーム近接露光方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】近接露光方式の電子ビーム露光の基本構成を示す図である。
【図２】近接露光方式の電子ビーム露光装置における電子ビームの走査を示す図である。
【図３】副偏向器による電子ビームの偏向動作を示す図である。
【図４】マスクの歪み補正を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施例の電子ビーム近接露光装置の外観を示す図である。
【図６】第１実施例のステージの部分を示す図である。
【図７】第１実施例の電子ビーム近接露光装置の上面図である。
【図８】単一ビームでマスクを走査する電子ビーム近接露光装置を４台配列した場合のステージの設置スペースを説明する図である。
【図９】第１実施例で使用するマスクの例を示す図である。
【図１０】第１実施例の変形例を示す図である。
【図１１】本発明の第２実施例の電子ビーム近接露光装置の上面図である。
【図１２】第２実施例の電子ビーム近接露光装置のコラムの構成と変形例のコラムの構成を示す図である。
【図１３】第２実施例で１枚のウエハに露光されるパターンの位置を説明する図である。
【図１４】第２実施例でコラムの間隔がダイの配列ピッチに一致する場合と一致しない場合のマスクパターンの位置を説明する図である。
【図１５】第２実施例の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１４…電子ビーム源
１５…電子ビーム
２０…主偏向器
２２…副偏向器
３０−３７…マスク
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…ウエハ
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ…チャックステージ
６０，６２…ステージ
７０，７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ…コラム
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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