(57)【要約】【課題】像面湾曲収差や歪み収差を低減し、解像性能を保ちつつ、露光範囲が大きい露光装置を提供する。【解決手段】照射されたビーム束１の内、アパーチャ２に形成された、システム軸３（光軸）から等距離にある開口４を通過するもののみが、アパーチャ２を通過する。アパーチャ２の像は照明光学系５によりマスク６に投影される。この投影された部分がサブフィールドに対応する。照明光学系５には倍率調整手段７が備えられており、アパーチャ２の像を任意の倍率でマスク６上に形成することができる。マスク６を通過したビームは、転写光学系８により、ウエハ９上に結像し、マスク６のサブフィールドに形成されたパターンの像をウエハ９に露光転写する。輪体状の光束では結像面１１に像が結像するので、像面湾曲調整手段が、この位置までウエハ９を持ち上げることにより像面湾曲の補正を行っている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク上の露光領域を複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎のパターンをウエハ等の感応基板面上に露光転写する分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置であって、前記サブフィールドの形状を決定するアパーチャが輪帯又は輪帯の一部である円弧からなり、前記アパーチャ像を前記マスクに露光転写する照明光学系が倍率調整手段を備え、前記倍率調整手段の倍率を逐次変化させることにより前記感応基板面上の所定の露光領域が露光可能と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２】
請求項１に記載の荷電粒子線露光装置であって、照射された前記マスク上のパターンを前記感応基板面上に露光転写する転写光学系が像面湾曲調整手段を備え、かつ、前記転写光学系の像面湾曲が所定範囲になるように、前記倍率調整手段と前記像面湾曲調整手段を同期して駆動する制御装置を備えていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の荷電粒子線露光装置であって、照射された前記マスク上のパターンを前記感応基板面上に露光転写する転写光学系が回転倍率調整手段を備え、かつ、前記転写光学系の歪みが所定範囲になるように、前記倍率調整手段と前記回転倍率調整手段を同期して駆動する制御装置を備えていることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置であって、前記倍率調整手段は、前記倍率調整手段により定められたマスク上における被照射領域の半径が小さいときは、単位時間に対する倍率の変化率を大きくし、半径が大きいときは単位時間に対する倍率の変化率を小さくして、倍率を逐次変化させる機能を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置により、ウエハに形成されたパターンを感応基板に露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスク（本明細書においてマスクとはレチクルを含む概念である）に形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する荷電粒子線露光装置及びこの荷電粒子線露光装置を使用した半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを製造する工程においては、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する工程が含まれる。近年、半導体デバイスの集積度の向上に伴って微細化されたパターンは、従来の紫外光を用いた露光装置では満足な解像度で露光転写を行うことが困難になりつつあり、荷電粒子線やＸ線を用いた新しい露光装置が使用されるようになってきている。中でも荷電粒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視されている。
【０００３】
荷電粒子線露光装置においては、光学系の幾何収差や幾何歪み等のために、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、たとえば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露光転写を行い、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】
【発明が解決しようとする課題】
このような分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置において、スループットを上げ、単位時間当たりに生産できる半導体デバイスの個数を増加させることが、１つの課題となっている。
【０００５】
荷電粒子線露光装置においてスループットを向上させるには、荷電粒子線の電流量を増やし、単位時間あたりにウエハに与えられるエネルギーを増やすことによって、１回の露光に要する時間を短縮させればよい。しかし電流量を単純に増やすとマスク・ウェハ間を飛行する荷電粒子が互いに斥力を及ぼし合うことにより起きるクーロン効果によって、ウエハ上の露光転写像にぼけや歪みが発生するという別の問題が発生する。
【０００６】
電流量を増やしつつクーロン効果を抑制するには、１回に露光する領域であるサブフィールドの面積を拡大すればよい。サブフィールドの面積を拡大することによりウエハに到達する電流量が同じであっても鏡筒における荷電粒子の空間分布密度を減らすことができる。しかし、サブフィールドの面積を拡大すると幾何収差ぼけが増加し、これも解像性能の劣化につながるため、サブフィールド面積を増加させることには限界がある。
【０００７】
サブフィールドサイズの増大に従って問題となる幾何収差ぼけのうち、像面湾曲収差は、サブフィールドの中心からの距離の２乗に比例して焦点面をずらす振る舞いをすることが知られている。図８は、像面湾曲収差の概要を示した図である。ウエハ面２１に入射したビーム束２２はシステム軸２３（光軸でこれをｚ軸にとる）からの距離が大きくなるにつれて焦点（像面）がウエハ面２１から離れる。破線２４はこれらの焦点を結んだ線（像面）を表す。ウエハ面２１（ｘ−ｙ平面）におけるビーム像２５はシステム軸２３からの距離が大きくなるにつれて半径が大きくなり、ぼけが発生する。図８における円２５の大きさはボケの大きさを示している。
【０００８】
この収差は像面湾曲補正手段により低減が可能である。像面湾曲補正手段は原理的にはウエハ面２１自体を実際に上下動させる駆動機構により実現され得るが、焦点補正コイルのような電磁気的手段でウエハ面２１に対してビーム束２２を上下動させて、像面を上下させる方法でも実現され得る。
【０００９】
像面湾曲補正手段は、サブフィールド全面に対して等しく焦点（像面）を上下させる作用を持つ。そこで一般にはサブフィールドの中心とサブフィールドの端の両方においてそれぞれ焦点が外れた状態としつつ、両者の中間で焦点が合った状態とすることにより全体として像面湾曲収差に起因するぼけを低減することが行われている。
【００１０】
図９ではウエハ面２１に入射したビーム束２２において、システム軸２３からの距離が大きくなるにつれて焦点（像面）がウエハ面２１から離れるのに対応して、結像面（ウエハが置かれる面）を２６の位置にずらしている。これにより、結像面２６におけるビーム像２５は、図８の場合と比べて小さくなり、それだけボケが小さくなる。
【００１１】
しかし、サブフィールドのサイズを大きくすると、像面湾曲補正手段による低減を行っても補正残が大きく、良い解像性能を得ることが難しくなる。その結果、サブフィールドのサイズを拡大することができず、電流量を増すこともできないためスループットの向上が望めず問題である。
【００１２】
一方、像の歪みも、回転倍率補正手段によって低減することができるが、サブフィールドのサイズを大きくすると、回転倍率補正手段による低減を行っても、補正残が大きく、良い解像性能を得ることが難しくなる。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、像面湾曲収差や歪み収差を低減し、解像性能を保ちつつ、露光範囲が大きい露光装置、およびこの露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法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】
前記課題を解決するための第１の手段は、マスク上の露光領域を複数のサブフィールドに分割し、前記サブフィールド毎のパターンをウエハ等の感応基板面上に露光転写する分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置であって、前記サブフィールドの形状を決定するアパーチャが輪帯又は輪帯の一部である円弧からなり、前記アパーチャ像を前記マスクに露光転写する照明光学系が倍率調整手段を備え、前記倍率調整手段の倍率を逐次変化させることにより前記感応基板面上の所定の露光領域が露光可能と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）である。
【００１５】
本手段においては、第１の特徴として、サブフィールドの形状を決定するアパーチャ（成形開口）が輪帯又は輪帯の一部である円弧からなっている。すなわち、輪帯又は輪帯の一部である円弧の形状をした領域がサブフィールドとなり一括露光される。これらの領域は、システム軸からの距離が一定であるので、像面湾曲を初め、他の幾何収差がほぼ一定である。よって、これらの幾何収差を一括して補正しやすい。
【００１６】
第２の特徴として、照明光学系が倍率調整手段を備えており、これにより、マスク上に形成されるアパーチャの像の大きさが可変となっている。よって、倍率調整手段により、この像の大きさを逐次変化させて露光を行うことにより、広い輪帯状又は円弧状の範囲の露光を行うことができる。逐次変化させる方法としては、連続的に倍率を変化させても良いが、１つの領域（サブフィールド）の露光を行った後、ステップ状に倍率を変化させ、前に露光を行ったサブフィールドに隣接するサブフィールドの大きさに対応する倍率として、新しいサブフィールドの露光を行うようにしてもよい。
【００１７】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、照射された前記マスク上のパターンを、前記感応基板面上に露光転写する転写光学系が像面湾曲調整手段を備え、かつ、前記転写光学系の像面湾曲が所定範囲になるように、前記倍率調整手段と前記像面湾曲調整手段を同期して駆動する制御装置を備えていることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１８】
本手段は、感応基板面上に露光転写する転写光学系が像面湾曲調整手段を備えている。前述のように、前記第１の手段においては、アパーチャが輪帯状又は円弧状であるので、露光転写される部分に付いては、像面湾曲は同一とみなせる。よって、各部分の像面湾曲は一括して制御することができ、例えば、焦点位置（像面の位置）を変えるように光学系を調整することで簡単に制御できる。本手段においては、このことを利用し、前記制御装置が、倍率調整手段と像面湾曲調整手段を同期させるように制御し、照明される領域の半径（光軸からの距離）に応じて像面湾曲調整手段を操作し、照明されている領域の像面湾曲を小さくするように制御を行う。よって、像面湾曲を簡単に小さくすることができる。
【００１９】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、照射された前記マスク上のパターンを前記感応基板面上に露光転写する転写光学系が回転倍率調整手段を備え、かつ、前記転写光学系の歪みが所定範囲になるように、前記倍率調整手段と前記回転倍率調整手段を同期して駆動する制御装置を備えていることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００２０】
前述のように、前記第１の手段においては、アパーチャが輪帯状又は円弧状であるので、この部分がマスクから感応基板に露光転写される場合に発生する非線形の歪みのうち、大きな割合をしめる光軸からの半径によって決定される成分は、一括して補正することができる。本手段においては、転写光学系が回転倍率調整手段を備えており、この回転倍率調整手段により、半径が同一である部分の歪みを一括して小さくするようにしている。そして、制御装置は、照明光学系の倍率調整手段と転写光学系の回転倍率調整手段を同期して駆動することにより、照明される領域の半径（光軸からの距離）に応じて回転倍率調整手段を操作し、照明されている領域の歪みを小さくするように制御を行う。これにより、露光転写の際の像の歪みを小さくすることができる。
【００２１】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、前記倍率調整手段は、前記倍率調整手段により定められたマスク上における被照射領域の半径が小さいときは、単位時間に対する倍率の変化率を大きくし、半径が大きいときは単位時間に対する倍率の変化率を小さくして、倍率を逐次変化させる機能を有することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２２】
マスク上の照明領域はアパーチャと相似であり、倍率調整手段の倍率が大きいときは広い面積が照射され、倍率調整手段の倍率が小さいときは狭い面積が照射される。照射される荷電粒子線のドーズは変わらないので、倍率が小さいときは、単位面積当たりのドーズ量が大きく、倍率が大きいときは単位面積当たりのドーズ量が小さくなる。
【００２３】
本手段においては、このようなことを補償するために、マスク上における被照射領域の半径が小さいときは、時間に対する倍率の変化率を大きく、半径が大きいときは時間に対する倍率の変化率を小さくしている。一般に変化率を半径の２乗に反比例させるようにすれば、どの照射面でも一様な照射量とすることができる。倍率を連続して変化させる場合は、半径の変化率を上記のようにし、ステップ的に変化させる場合は、半径が大きくなるほど照射時間を長くするようにすればよい。
【００２４】
前記課題を解決するための第５の手段は、前記第１の手段から第４の手段のいずれかである荷電粒子線露光装置により、ウエハに形成されたパターンを感応基板に露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法（請求項５）である。
【００２５】
本手段においては、露光転写の際の像面湾曲や歪みを小さくすることができるので、微細なパターンでも解像度良く露光転写を行うことができ、よって、高集積度の半導体デバイスを製造することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
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例を示す図である。図１（ａ）において図示されない線源から照射されたビーム束１の内、アパーチャ２に形成された、システム軸３（光軸）から等距離にある開口４を通過するもののみが、アパーチャ２を通過する。アパーチャ２は、図１（ｂ）に示されるように、輪帯状の開口４を有している。図１（ｂ）では輪帯状の開口４は梁部によって３つの開口となっている。この梁部がマスク上に結像されると照明均一性が劣化したり、マスクの一部が照明されないと言う不具合が生じる可能性がある。そのため、梁部がマスク上で十分にボケるようにして、照明に寄与させないことが好ましく、具体的にはアパーチャ２とは光軸に沿って十分に離れた位置に梁部が配置されるようにする。また、梁部の幅もパターン結像に影響を及ぼさない程度に狭くすることが好ましい。アパーチャ２の像は照明光学系５によりマスク６に投影される。この投影された部分がサブフィールドに対応する。照明光学系５には倍率調整手段７が備えられており、アパーチャ２の像を任意の倍率でマスク６上に形成することができる。
【００２７】
マスク６を通過したビームは、転写光学系８により、ウエハ９上に結像し、マスク６のサブフィールドに形成されたパターンの像をウエハ９に露光転写する。図では簡単のため、転写光学系８の倍率を１：１として図示している。このとき、破線１０に示されたような焦点（像面）の移動が像面湾曲収差により発生するが、像面湾曲補正手段（図示せず）により、ちょうどビーム束１のシステム軸３からの距離に応じて補正される。１１はこのような輪帯状の光束により像が結像される結像面である。補正をかけない当初の結像面１２は、システム軸３上で焦点が形成される位置にあるが、実際には輪帯状の光束では結像面１１に像が結像するので、図においては、像面湾曲調整手段が、この位置までウエハ９を持ち上げることにより像面湾曲の補正を行っている。
【００２８】
像面湾曲調整手段による補正の方法としては、図に示すように物理的にウエハ９をこの高さまで持ち上げてもよいし、逆にこれと同様の作用をもたらすように焦点補正コイルを駆動して、焦点（像面）位置を移動させてもよい。応答速度の面、可動部分が無くて済む面からは後者の方が好ましい。
【００２９】
これと同時に、転写光学系８に備えられた回転倍率補正手段１３が像の歪みを補正するために駆動される。この実施の形態では、回転倍率補正手段１３を電磁レンズで実現している。回転倍率補正用電磁レンズは、ある電流を流したとき、これに応じた回転と拡縮を像に与え、既に像に生じている回転と倍率を打ち消す。
【００３０】
収差理論からサブフィールド中心（システム軸）を原点として（ｂｘ，  ｂｙ）の位置における歪みは  ｂ＝ｂｘ＋ｉ・ｂｙ（回転倍率に対応），ｂｃ＝ｂｘ−ｉ・ｂｙ（非点歪みに対応）とした複素座標表示（ｉは虚数単位）を用いて、ｂ・ｂ・ｂｃ（３次歪み）、ｂ・ｂ・ｂ・ｂｃ・ｂｃ（５次歪み）に比例することがわかっている。図３は典型的な３次歪みを示す図である。図３において、Ｏはシステム軸、各矢印は、各々の矢印の根本の位置における歪みの方向と大きさを示している。システム軸Ｏの中心から等距離にある点では、回転倍率の変化の大きさと、歪みの大きさが一致している。
【００３１】
歪みの大きさはサブフィールドの中心からの距離の３乗に比例する。歪みの方向はサブフィールド中心を中心とした回転や拡大縮小を構成するようにサブフィールドにおける位置に依存する。５次の歪みの場合も歪みの大きさがサブフィールドの中心からの距離の５乗に比例する点以外は同様である。
【００３２】
一般にこれらの歪みは転写光学系の回転倍率補正手段により低減することが可能である。歪みの大きさはサブフィールド内における位置に応じて異なるため全てを消去することはできないが、図４のようにサブフィールド中心からある半径の円１５上の点において歪みを低減できる。その方法を以下に示す。
【００３３】
転写光学系８の３次の歪みの収差係数を（ｃｘ３，  ｃｙ３）、５次の歪みの収差係数を（ｃｘ５，  ｃｙ５）とし、回転倍率補正手段１３の単位電流あたりの補正係数を（ｅｘ，  ｅｙ）とすると、回転倍率補正レンズに流す電流がＪであるとき、像には、
ｃ３＝ｃｘ３＋ｉ・ｃｙ３、ｃ５＝ｃｘ５＋ｉ・ｃｙ５，  ｅ＝ｅｘ＋ｉ・ｅｙ  とすると、前述のｂ、ｂｃを用いて
Ｊ・ｅ・ｂ  ＋  ｃ３・ｂ・ｂ・ｂｃ  ＋  ｃ５・ｂ・ｂ・ｂ・ｂｃ・ｂｃ
で表される歪みが生じる。ここで、半径がｒである領域において歪みが打ち消されていればよい。
ｒ２  ＝  ｂ・ｂｃ  であるから、
Ｊ  ＝  −  （  ｅ  ＋  ｃ３  ｒ２  ＋  ｃ５  ｒ４  ）・・（１）
とすれば露光領域における歪みを０に消去することができる。
【００３４】
図１においては、アパーチャ２のマスク６への投影は等倍で行われたが、この倍率を変化させることにより、マスク６上の任意の領域をあまねく照射することができる。厳密に言うと、中心部の一部に露光不能な部分が存在することになるが、輪帯の外径をパターン寸法よりも十分に小さくすれば、問題なく露光することができる。又、ステンシルマスクを使用する場合には、一部の特殊なパターンを除いて、パターンを相補的に分割して、複数回に分けて露光する必要があるので、このような場合には、各露光の中心位置をずらすことにより、露光されない部分を無くすることができる。さらには、露光されない中心部のみを、従来の露光方式で露光するようにしてもよい。光軸近傍における収差は小さいので、従来の方式でも十分に対応できる。
【００３５】
図２にアパーチャ２のマスク６への投影が１：２の縮小率で行われた場合を示す。図２の構成は図１に示したものと同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００３６】
アパーチャ２の像は倍率調整手段７により１：２の縮小倍率となり照明光学系５によりマスク６上に投影される。
【００３７】
マスク６を通過したビームは転写光学系８によりウエハ９上に結像する。転写光学系８の倍率は図１の場合と同じ１：１のままである。この時、破線１０に示されたような焦点（像面）の移動が像面湾曲収差により発生するが（図１のものと同じ）、像面湾曲補正手段（図示せず）により、ビーム束１のシステム軸３からの距離に応じて補正される。１１’はこのような輪帯状の光束により像が結像される結像面である。補正をかけない当初の結像面１２は、システム軸３上で焦点が形成される位置にあるが、実際には輪帯状の光束では結像面１１’に像が結像するので、図においては、像面湾曲調整手段が、この位置までウエハ９を持ち上げることにより像面湾曲の補正を行っている。
【００３８】
像面湾曲補正手段により移動した結像面１１’の高さは、図１における結像面１１の高さと異なり、照明光学系５の倍率調整手段７において設定された倍率の大きさと対応する。たとえば、像面湾曲は半径の２乗に比例する。そして、図２においては、アパーチャ２の開口４の像の半径は、図１における場合の１／２である。従って、図２において補正後の結像面１１’が当初の結像面１２より移動する量は、図１において補正後の結像面１１が当初の結像面１２より移動する量の１／４となる。
【００３９】
図１の場合と同じように、像面湾曲調整手段による補正の方法としては、図に示すように物理的にウエハ９をこの高さまで持ち上げてもよいし、逆にこれと同様の作用をもたらすように焦点補正コイルを駆動して、焦点（像面）位置を移動させてもよい。
【００４０】
また、図１の場合と同様に式（１）により、回転倍率補正手段１３の電流を求め、この電流で回転倍率補正手段１３を駆動することにより露光領域の半径における歪みが最も小さくなるようにすることができる。
【００４１】
サブフィールドの形状を決定するアパーチャ２を通過するビーム電流量は一定である一方、マスク６やウエハ９における露光領域の面積は照明系倍率調整手段において設定した倍率に応じて変化する。従って、時間あたりの倍率変化を単調とした場合、ウエハ９における露光量はサブフィールド中心近傍で最も大きく、サブフィールドの外側に行くにつれて小さくなる。これは望ましくないので、倍率を変化させるときは、露光領域がサブフィールド中心に近いほど早く倍率を変化させる一方、サブフィールドの外縁部ではゆっくり倍率を変化させることにより、ウエハ面における照射電流密度を、場所によらず均一にすることができる。
【００４２】
アパーチャ２からマスク６への転写光学系５の倍率が２分の１に変化したとき、マスクにおける被照射領域の面積はアパーチャ２における開口４の面積の４分の１になるので露光時間も４分の１にすればウエハ面における照射電流密度を場所に寄らず均一にすることができる。すなわち、各半径毎の露光時間は照明光学系５の倍率の２乗に比例するようにすればよい。
【００４３】
図５に、マスク６上に投影された開口４の投影像の概念を示す。この例においては、倍率調整手段７により、開口４の像がステップ的な倍率変化を受けてマスク６上に投影される。まず、最初にＡ１で示される領域が照明される。次に、それに隣接するＡ２で示される領域が照明される、続いてそれに隣接するＡ３で示される領域、続いてＡ４で示される領域、というように、順次、隣接する輪帯状の領域が照明される。
【００４４】
各領域の幅については、アパーチャ２に形成した開口４の形状を一定とし、外側から順次露光を行う場合を考えると、倍率によって領域Ａ１の外側半径Ｒｏと内側半径Ｒｉが決まり、次の領域Ａ２の外側半径Ｒｏは領域Ａ１の内側半径Ｒｉと同じになるように倍率が決まり、結果として、領域Ａ２の内側半径Ｒｉも一義的に決まる。内側の領域から外側へ順次露光を行う場合も同様にして決めることができる。ここで、この各領域においては像面湾曲や歪みが許容範囲となるようにする必要がある。この時、収差は半径のｎ乗に比例する。従って、外側と内側の半径の平均となる半径上で収差が最小となるようにするのではなく、下記の式から求まる半径Ｒ上で収差が最小となるようにする。
Ｒｏｎ−Ｒｎ＝Ｒｎ−Ｒｉｎ
複数の収差を考慮する場合には、最も収差が小さくなる半径は前述のｎの数値に応じて異なるので、各々の収差毎にＲを求め、各半径Ｒ上で該当する収差が最小となるように各種補正系の調整を行えばよい。
【００４５】
なお、以上の説明においては、開口４の像の倍率をステップ的に変化させる方法について説明したが、連続的に変化させるようにしてもよい。倍率を連続的に変化させれば、収差や歪みの大きさや方向が時間平均されるので、収差の一様性が改善される。一方、倍率をステップ的に変化させれば、制御が簡単であるという利点がある。
【００４６】
以下、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図６は、本発明の実施の形態である半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。
▲１▼ウエハを製造するウエハ製造工程（又はウエハを準備するウエハ準備工程）
▲２▼露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程（又はマスクを準備するマスク準備工程）
▲３▼ウエハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング工程
▲４▼ウエハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
▲５▼できたチップを検査するチップ検査工程
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
【００４７】
これらの主工程の中で、半導体のデバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシング工程は以下の各工程を含む。
▲１▼絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリング等を用いる）
▲２▼この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
▲３▼薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィー工程
▲４▼レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程（例えばドライエッチング技術を用いる）
▲５▼イオン・不純物注入拡散工程
▲６▼レジスト剥離工程
▲７▼さらに加工されたウエハを検査する検査工程
なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００４８】
図７は、図６のウェハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャートである。このリソグラフィー工程は以下の各工程を含む。
▲１▼前段の工程で回路パターンが形成されたウエハ上にレジストをコートするレジスト塗布工程
▲２▼レジストを露光する露光工程
▲３▼露光されたレジストを現像してレジストのパターンを得る現像工程
▲４▼現像されたレジストパターンを安定化させるためのアニール工程
【００４９】
以上の半導体デバイス製造工程、ウェハプロセッシング工程、リソグラフィー工程については、周知のものであり、これ以上の説明を要しないであろう。本発明の実施の形態である半導体デバイスの製造方法においては、本発明の実施の形態として説明した、前述のような電子線露光装置を、リソグラフィー工程におけるレジストの露光に使用しているので、像面湾曲や歪みが小さい状態で露光転写を大なうことができ、その結果、微細化されたパターンを有する高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、像面湾曲収差や歪み収差を低減し、解像性能を保ちつつ、露光範囲が大きい露光装置、およびこの露光装置を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の１例を示す図である。
【図３】典型的な３次歪みを示す図である。
【図４】サブフィールド中心からある半径の円上の点において歪みを低減した状態を示す図である。
【図５】輪帯状の開口の像の大きさをステップ的に変化させて露光する場合のマスク上の露光領域を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態である半導体デバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６のウェハプロセッシング工程の中核をなすリソグラフィー工程を示すフローチャートである。
【図８】像面湾曲収差の概要を示した図である。
【図９】従来の像面湾曲収差の低減方法を示したである。
【符号の説明】
１…ビーム束、２…アパーチャ、３…システム軸、４…開口、５…照明光学系、６…マスク、７…倍率調整手段、８…転写光学系、９…ウエハ、１０…焦点（像面）、１１…結像面、１１’…結像面、１２…当初の結像面、１３…回転倍率補正手段、１５…円
【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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