(57)【要約】【課題】本発明は、電子線露光装置等の荷電粒子線露光装置等に用いるのに好適なビーム成形アパーチャ、及びその製造方法、荷電粒子線露光装置、及び半導体デバイスの製造方法に関し、開口部形状が六角形であり、六角形の角部にＲ部がないビ一ム成形アパーチャ等を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のビーム成形アパーチャは、六角形の開口部を有するビーム成形アパーチャであって、アパーチャ基材の対向する２方向から三角形形状を有する凹部が相互に反転するように形成され、それら凹部の重なり合う部分が、前記六角形の開口部を形成していることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
六角形の開口部を有するビーム成形アパーチャであって、アパーチャ基材の対向する２方向から三角形形状を有する凹部が相互に反転するように形成され、それら凹部の重なり合う部分が、前記六角形の開口部を形成していることを特徴とするビーム成形アパーチャ。
【請求項２】
請求項１に記載のビーム成形アパーチャであって、前記アパーチャ基材が、単一部材からなることを特徴とするビーム成形アパーチャ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のビーム成形アパーチャの製造方法であって、前記アパーチャ基材に基準穴となる貫通穴を加工し、続いてこの基準穴を基準として前記アパーチャ基材の一方向から三角形形状の第１の彫り込みを加工し、続いて前記基準穴を基準として、前記アパーチャ基材の逆方向から、前記三角形形状の彫り込みとは反転するように三角形の第２の彫り込みを加工して、前記三角形の第１の彫り込みと第２の彫り込みにより前記六角形の開口部を形成することを特徴とするビーム成形アパーチャの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のビーム成形アパーチャの製造方法であって、前記第１の彫り込みと前記第２の彫り込みは、定められた幅をもって前記三角形形状の外郭に沿って形成され、前記第１の彫り込みと前記第２の彫り込みの重なりの内側の部分を加工することなく分離し、前記六角形の開口部を形成することを特徴とするビーム成形アパーチャの製造方法。
【請求項５】
六角形の開口部を有するビーム成形アパーチャであって、三角形の開口部を有する２つの部材が、各々の三角形が反転して重ね合わされ、固着されてなることを特徴とするビーム成形アパーチャ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５に記載のビーム成形アパーチャを有してなることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の荷電粒子線露光装置を用いて、レチクル又はマスクに形成された回路パターンを、ウェハに転写するプロセスを有してな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、電子線露光装置等の荷電粒子線露光装置等に用いるのに好適なビーム成形アパーチャ、及びその製造方法、荷電粒子線露光装置、及び半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子線露光装置は、スループットの向上に限界があることから、高スループット化を目的として、より大面積のパターンを転写露光できるタイプの電子線露光装置（ＥＢステッパー等）が開発されている。
このような露光装置においては、露光転写すべきパターンを、複数のサブフィールドと呼ばれる正方形の区画に分割し、１つのサブフィールドを一度に転写し、複数の転写領域を繋ぎ合わせて全体の露光転写を行なう分割露光方式が採られている。
【０００３】
このような露光装置において、一度に露光される範囲を決定するためにビーム成形アパーチャが用いられている。ビーム成形アパーチャに設けられた開口部の角部は、穴あけ加工に伴う円弧部（以下Ｒ部という）がないことが要求される。ここでもしも、開口部の角部にＲ部があるとすると、このＲ部が投影される部分を避けてサブフィールドを形成しなければならない。したがって、レチクルにおいてパターンエリアの周りに形成する利用できない領域である所謂スカート部を広くとることになる。その結果、レチクルを大きくしなくてはならない。
【０００４】
そうすると、偏向幅やメインフィールド（最大偏向幅で決まる幅を有するサブフィールドのグループ）間のステージのスキップ量が大きくなり、光学系やステージの負荷が増大するばかりでなく、露光転写に時間がかかりスループットが低下するという問題が生じる。
なお、従来、開口部が正方形で角部にＲ部がないビーム成形アパーチャを加工する方法として、例えば、特開２００１−２４４１７１号公報に開示される方法が知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２４４１７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−２４４１７１号公報に示されるような露光装置において電子は、クーロン反発力でお互い退けあうようにして飛行するため、断面を四角形に成形された電子ビームの真中付近では周りから均等な反発力を受け直線的に飛行するが、角部では、異方性が強く出て、より大きく歪むという問題があった。
【０００７】
また、像のボケや歪みは、像の大きさの２乗や３乗で増加する成分があり、像の大きさは小さく抑えたいが、像が小さいと転写領域も小さくなり、スループットが低下してしまうので、小さくするには限界があった。
そこで、スループットを低下させることなく、像のボケや歪みを抑える方法として、六角形のサブフィールドを繋ぎ合わせて全体の露光転写を行なう方式が提案されている。
【０００８】
六角形のサブフィールドでは、四角形のサブフィールドに比べ、同じ面積でも像の大きさ（対角を結ぶ距離）が小さくなるので、歪みやボケを小さくできる。そして、同じ面積であれば、スループットは低下しない。また、成形された電子ビームの水平断面における角部のコーナー角度が、四角形よりも緩いため、異方性を小さく抑えられるメリットがある。
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１の加工方法では、正方形や平行四辺形の開口部は形成できるものの、六角形の形成は困難であった。
また、特許文献１の加工方法以外には、開口部の形状と相似の工具電極を用いて貫通穴を放電加工する方法や、マイクロエンドミルのような、径の小さい回転工具を用いて貫通穴を切削加工する方法も考えられるが、いずれの方法も、角部のＲ部を小さくするのには限界があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、開口部形状が六角形であり、六角形の角部にＲ部がないビ一ム成形アパーチャ、及びその製造方法、このようなビーム成形アパーチャを使用した荷電粒子線露光装置、及びこのような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を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１のビーム成形アパーチャは、六角形の開口部を有するビーム成形アパーチャであって、アパーチャ基材の対向する２方向から三角形形状を有する凹部が相互に反転するように形成され、それら凹部の重なり合う部分が、前記六角形の開口部を形成していることを特徴とする。
【００１２】
請求項２のビーム成形アパーチャは、請求項１に記載のビーム成形アパーチャであって、前記アパーチャ基材が、単一部材からなることを特徴とする。
請求項３のビーム成形アパーチャの製造方法は、請求項１または請求項２に記載のビーム成形アパーチャの製造方法であって、前記アパーチャ基材に基準穴となる貫通穴を加工し、続いてこの基準穴を基準として前記アパーチャ基材の一方向から三角形形状の第１の彫り込みを加工し、続いて前記基準穴を基準として、前記アパーチャ基材の逆方向から、前記三角形形状の彫り込みとは反転するように三角形の第２の彫り込みを加工して、前記三角形の第１の彫り込みと第２の彫り込みにより前記六角形の開口部を形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項４のビーム成形アパーチャの製造方法は、請求項３に記載のビーム成形アパーチャの製造方法であって、前記第１の彫り込みと前記第２の彫り込みは、定められた幅をもって前記三角形形状の外郭に沿って形成され、前記第１の彫り込みと前記第２の彫り込みの重なりの内側の部分を加工することなく分離し、前記六角形の開口部を形成することを特徴とする。
【００１４】
請求項５のビーム成形アパーチャは、六角形の開口部を有するビーム成形アパーチャであって、三角形の開口部を有する２つの部材が、各々の三角形が反転して重ね合わされ、固着されてなることを特徴とする。
請求項６の荷電粒子線露光装置は、請求項１ないし請求項５に記載のビーム成形アパーチャを有してなることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の半導体デバイスの製造方法は、請求項６に記載の荷電粒子線露光装置を用いて、レチクル又はマスクに形成された回路パターンを、ウェハに転写するプロセスを有してなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面により詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明のビーム成形アパーチャの第１の実施形態を示している。図１の（ａ）は平面図、図１の（ｂ）は縦断面図である。
図１のビーム成形アパーチャは、単一部材１の一方の面側に形成された第１の凹部１ａ、および他の面側に形成された第２の凹部１ｂとから構成されている。単一部材１は、円板形状をしており、例えば、グラファイト、タンタル、モリブデン等の材料からなる。
【００１８】
第１の凹部１ａは、正三角形形状をしており、単一部材１の一側から、その厚さ方向の略中心部まで形成されている。
第１の凹部１ａの角部には、加工に伴うＲ部１ｃが形成されている。
第２の凹部１ｂは、第１の凹部１ａと同じ大きさの正三角形形状をしており、単一部材１の他側から、その厚さ方向の略中心部まで形成されている。
【００１９】
第２の凹部１ｂの角部には、加工に伴うＲ部１ｄが形成されている。
この第２の凹部１ｂは、第１の凹部１ａに対して反転した方向に向いて形成されている。
すなわち、単一部材１の厚み方向（ビームの透過方向）をＺ軸とするＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系を設定すると、第１の凹部１ａと第２の凹部１ｂとは、Ｘ軸を中心にして反転した形状をしている。
【００２０】
そして、第１の凹部１ａと第２の凹部１ｂは中心部で重なり合い、開口部１ｅが形成されている。
この開口部１ｅは、上記のように、第１の凹部１ａと第２の凹部１ｂが、Ｘ軸を中心にした反転形状となっているため、正六角形形状である。
そして、第１の凹部１ａと第２の凹部１ｂには、それぞれ加工に伴うＲ部１ｃ，１ｄが角部に形成されているが、開口部１ｅはＲ部の無い六角形となっている。
【００２１】
図２は、図１に示したビーム成形アパーチャの製造方法の実施形態を示している。図２の左側が平面図、右側が縦断面図である。
先ず、図２の（ａ）に示すようにアパーチャとなる単一部材１の中心位置Ｏに、一方向から基準穴１ｆとなる貫通穴を加工する。
単一部材１の厚みｔは、電子ビームを吸収するために充分な厚みの２倍以上とする。すなわち、例えば、ｔ＝５００μｍとする。
【００２２】
このとき、基準穴１ｆの直径ｄは、所望の六角形の開口部１ｅの向かい合う二辺間の幅ａよりも小さくする。例えば、ａを１１８１μｍとし、ｄを４００μｍとする。
次に、図２の（ｂ）に示すように、単一部材１の一側の中心位置Ｏに、第１の凹部１ａを加工する。このとき、第１の凹部１ａの一辺がＸ軸と平行になるよう加工する。第１の凹部１ａの加工は、放電加工により行なっても良いし、刃具を用いた切削加工により行なっても良い。
【００２３】
加工の際、三角形の第１の凹部１ａの中心位置Ｏと辺の中点とを結ぶ距離Ｌを、開口部１ｅとなる所望の六角形の中心位置Ｏと１辺の中点を結ぶ距離Ｌと同じにする。
また、加工により生じる角の丸みであるＲ部１ｃの半径をｒとするとき、Ｒ部１ｃが開口部１ｅに掛からない大きさとする。例えば、半径ｒを１５０μｍとする。
【００２４】
そして、第１の凹部１ａの深さｃは、ｔ−ｃが電子ビームを吸収するために充分な厚み以上になるようにする。例えば、ｃを２５０μｍとする。
次に図２の（ｃ）に示すように、中心位置Ｏに、単一部材１の他側から三角形の第２の凹部１ｂを加工する。
このとき、第２の凹部１ｂの形状と図２の（ｂ）で示した第１の凹部１ａの形状とが、単一部材１の中心位置Ｏで、Ｘ軸まわりに反転しているよう第２の凹部１ｂを加工する。
【００２５】
そして、このとき、この実施形態では、第２の凹部１ｂのサイズと第１の凹部１ａのサイズが同じサイズであるので、図２の（ｂ）で示した工程で用いた電極や刃具をそのまま用いることができる。
そして、第２の凹部１ｂの深さｅを、ｔ≧ｅ≧ｔ−ｃの関係が成り立つ深さとすることで、開口部１ｅを貫通させることができる。
【００２６】
ただし、ビームを吸収するために充分な厚みを残す必要があるため、この実施形態では、ｅを例えば２６０μｍとする。
上述したビーム成形アパーチャでは、六角形の開口部１ｅの角にＲ部が形成されることがない。従って、Ｒ部のない開口部１ｅにより六角形の照明範囲を得ることができるので、スループットを低下させることなく、像の歪みやボケを低減することができる。
【００２７】
また、これらのビーム成形アパーチャを用いれば、所謂スカート部の面積を小さくすることができレチクルサイズを小さくできるので、ステージの小型化、低コスト化が図れる。
そして、上述したビーム成形アパーチャの製造方法では、上述したビーム成形アパーチャを、容易，確実に製造することができる。
【００２８】
図３は、図１に示したビーム成形アパーチャを、マイクロエンドミルのような回転工具を用いて切削加工で行なう場合の加工方法の一例を示している。
この加工方法では、図３の（ａ）に示すように、回転工具により、形成すべき第１の凹部１ａの外郭に沿って斜線で示す第１の彫り込み１ｈが形成され、第１の彫り込み１ｈの内側に三角形形状の非加工部１ｊが形成される。
【００２９】
また、図３の（ｂ）に示すように、回転工具により、形成すべき第２の凹部１ｂの外郭に沿って斜線で示す第２の彫り込み１ｉが形成され、第２の彫り込み１ｉの内側に三角形形状の非加工部１ｋが形成される。
そして、第１の彫り込み１ｈと第２の彫り込み１ｉとは、図３の（ｃ）に示すように、これらの重なりが、斜線で示すように六角形の開口部１ｅの外郭に沿って繋がるように加工される。
【００３０】
このように、第１の彫り込み１ｈと第２の彫り込み１ｉとの重なりが開口部１ｅの外郭に沿って繋がるようにすれば、第２の彫り込み１ｉを行うことにより、第１の彫り込み１ｈと第２の彫り込み１ｉの重なりの内側の非加工部１ｊ，１ｋが加工することなく分離される。
従って、単一部材１の開口部１ｅの内部のすべての体積を除去する必要がなく、加工時間が短くてすむ上、工具の寿命を長くすることができる。
【００３１】
図４は、本発明のビーム成形アパーチャの第２の実施形態を示している。
図４の（ａ）は平面図、図４の（ｂ）は縦断面図である。
この実施形態のビーム成形アパーチャは、平板からなる第１の部材２と、平板からなる第２の部材３とを、接着剤等により固着して形成されている。
【００３２】
第１の部材２と第２の部材３は、それぞれ単独で電子ビームを吸収するのに充分な厚さを有している。
第１の部材２および第２の部材３には、三角形の貫通穴２ａ，３ａが設けられている。
第１の部材２の貫通穴２ａと第２の部材３の貫通穴３ａとは、その外形形状が互いに反転するように配置されている。
【００３３】
そして、その交差する部分には、六角形の開口部４が形成されている。
三角形の貫通穴２ａ，３ａは、放電加工やその他の機械加工により形成され、それらの角部にはＲ部２ｂ，３ｂが形成されている。このＲ部２ｂ，３ｂは、開口部４に掛からない位置に形成されている。
この実施形態のビーム成形アパーチャにおいても第１の実施形態のビーム成形アパーチャと同様の効果を得ることができる。
【００３４】
図５は、本発明の荷電粒子線露光装置の一実施形態の光学系を概念的に示している。
図５において、１２は荷電粒子線源、１３は照明用レンズ、１４はビーム成形アパーチャ、１５は開口絞り、１６はマスク、１７は投影用レンズ、１８は開口絞り、１９はウェハである。
【００３５】
荷電粒子線源１２から放出された荷電粒子線は、照明系レンズ１３によりマスク１６上を均一に照射する。
マスク１６上に形成されたパターンの像は、投影レンズ１７によりウェハ１９上に結像し、ウェハ１９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１５，１８が設けられている。
【００３６】
これらの構成は従来の荷電粒子線露光装置と同じである。
この実施形態においては、マスク１６と光学的に共役な位置にビーム成形アパーチャ１４が設けられている。
そして、このビーム成形アパーチャ１４として、本実施形態においては、上述した実施形態のような本発明のビーム成形アパーチャを用いている。
【００３７】
よって、マスク１６の照明領域はＲ部を有しない六角形となり、例えば分割露光転写を行なう場合に、照明領域全体をサブフィールドとして使用することができる。
図６は、本発明の半導体デバイスの製造方法の一実施形態を示す説明図である。
この実施形態の製造工程は、以下の各主工程を含む。
【００３８】
▲１▼ウェハを製造するウェハ製造工程２１（又はウェハを準備するウェハ準備工程）。
▲２▼露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程２２（又はマスクを準備するマスク準備工程）。
▲３▼ウェハに必要な加工処理を行なうウェハプロセッシング工程２３。
【００３９】
▲４▼ウェ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２４。
▲５▼できたチップを検査するチップ検査工程２５。
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。これら主工程の中で、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２３である。
【００４０】
この工程２３では、設計された回路パターンをウェハ上に順次積層し、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２３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）。
【００４１】
▲２▼この薄膜層やウェハ基板を酸化する酸化工程。
▲３▼薄膜層やウェ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２３Ａ。
▲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）。
【００４２】
▲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ェハを検査する検査工程。
なお、ウェハプロセッシング工程２３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。
【００４３】
図７は、図６のウェハプロセッシング工程２３の中核をなすリソグラフィー工程２３Ａを示す説明図である。
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ェハにレジストをコートするレジスト塗布工程２７。
【００４４】
▲２▼レジストを露光する露光工程２８。
▲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２９。
▲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３０。
上述した半導体デバイスの製造工程、ウエ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。
【００４５】
この実施形態においては、上述した図６のウェハプロセッシング工程２３に、上述した実施形態で示したような本発明に係る荷電粒子線露光装置を使用している。
よって、微細なパターンを精度良くウェハ上に露光転写することができるので、微細な線幅のパターンを有する半導体デバイスを歩留まり良く製造することが可能となる。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、ビーム成形アパーチャの開口部１ｅ，４を正六角形に形成した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、対向する特定の２辺のみが他の辺より長い六角形状に形成しても良い。
また、上述した実施形態では、本発明を荷電粒子線露光装置のビーム成形アパーチャに適用した例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、レーザ加工用のマスク等のビーム成形アパーチャにも適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のビーム成形アパーチャでは、角部にＲ部のない六角形の照明範囲を得ることができるので、スループットを低下させることなく、像の歪みやボケを低減することができる。
また、これらのビーム成形アパーチャを用いれば、レチクルサイズを小さくできるので、ステージの小型化、低コスト化を図ることができる。
【００４８】
本発明のビーム成形アパーチャの製造方法では、本発明のビーム成形アパーチャを、容易，確実に製造することができる。
本発明の荷電粒子線露光装置では、スループットを低下することなく、像の歪みやボケを有効に低減することができる。また、レチクルサイズを小さくすることができ、ステージの小型化、低コスト化が図れるので、露光転写に時間がかかりスループットが低下するという問題を解消することができる。
【００４９】
本発明の半導体デバイスの製造方法では、微細なパターンを有する半導体デバイスを、高精度にスループット良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のビーム成形アパーチャの第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】図１に示したビーム成形アパーチャの製造方法を示す説明図である。
【図３】図２に示したビーム成形アパーチャの製造方法における回転工具を用いた加工方法を示す説明図である。
【図４】本発明のビーム成形アパーチャの第２の実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の荷電粒子線露光装置の一実施形態の光学系の概要を示す説明図である。
【図６】本発明の半導体デバイスの製造方法の一実施形態を示す説明図である。
【図７】図６のリソグラフィー工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１  単一部材
１ａ  第１の凹部
１ｂ  第２の凹部
１ｅ  開口部
１ｆ  基準穴
１ｈ  第１の彫り込み
１ｉ  第２の彫り込み
２  第１の部材
２ａ  貫通穴
３  第２の部材
３ａ  貫通穴
４  開口部
【図１】
2004266184.tif 000003
【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】
2004266184.tif 000008
【図７】
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