(57)【要約】【課題】荷電粒子線の電流を多く必要とするマスクを用いた転写装置であっても、クーロン効果による解像度の劣化することなく、高いスループット性能を得ることができる荷電粒子線転写装置を提供することにある。【解決手段】投影系の一対の投影レンズの上段の投影レンズと散乱絞りとの間と、散乱絞りと下段の投影レンズとの間に、クーロン効果補正レンズを設け、一対の投影レンズの設定焦点距離を各投影レンズと散乱絞りとの距離以上に設定し、上段のクーロン効果補正レンズにより、クロス・オーバー位置を散乱絞りの位置に設定することで、従来の対称ダブレットレンズ系よりクロス・オーバーでの荷電粒子の収束角を大きく設定し、後段の投影レンズと後段の補正レンズの設定焦点距離を上段の投影レンズと後段の補正レンズの設定焦点距離の１／倍率に設定するためのレンズ駆動する手段を有する。【選択図】      図１
2004165569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線をマスクに照射し、そのマスクのパターンの像を感応基板上に転写する荷電粒子線露光装置において、
荷電粒子のクーロン効果を低減するために、一対の荷電粒子線用レンズで構成された投影系で形成されるクロス・オーバーの位置の前側および後側の投影レンズとクロス・オーバーとの間に、クーロン効果補正のための一対の荷電粒子用補助レンズを設けたことを特徴とする荷電粒子線転写装置。
【請求項２】
請求項１記載の荷電粒子線転写装置において、
前記ダブレット型投影レンズの各投影レンズの設定焦点距離を各投影レンズと散乱絞りとの距離より長く設定し、前記補正レンズにより散乱絞りの位置に荷電粒子線のクロス・オーバーを形成するように設定し、かつ一対の前記投影レンズの焦点距離の比と一対の補正レンズの各焦点距離の比を前記投影系の倍率に設定することを特徴とした荷電粒子線転写装置。
【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のパターンを試料上に転写する荷電粒子線転写型の露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハー上に集積回路パターンを露光する装置として、これまで光を用いた露光法が用いられて来た。しかし、集積回路の微細化が進むにつれて光の解像限界が懸念されるようになり、荷電粒子線、Ｘ線等を用いた露光法の開発が行われている。この中でも特に電子線が最も現実的であると考えられ、可変成型、部分一括転写型の電子線露光装置が提案、開発されている。
【０００３】
上述した電子線による露光装置は、従来の光を用いた露光法に比べ解像性能では優れているが、スループット性能の点で劣っており、量産機としては用いられていない。荷電粒子線露光の場合、スループット性能を低下させている要因の一つとして荷電粒子同士の反発力から像のボケを生じさせるクーロン効果がある。荷電粒子光学鏡筒を通過する荷電粒子線の電流量が増加するほど、この効果は増加し、その結果、像の解像性能が劣化する。そのため、所望の像解像度を得るためには、荷電粒子線の電流量の限界値が存在し、その限界値によりスループット性能が決定されてしまう。
【０００４】
このクーロン効果は、鏡筒の中で荷電粒子の密度が高い個所で顕著にあらわれる。
【０００５】
図１は、一般的に転写型の荷電粒子線転写装置で用いられている投影レンズ系を中心とした構成、すなわち、マスクおよび試料間の装置構成を示す断面図である。１はマスク、２および３は、対称磁気ダブレット投影レンズ、４はマスクに設けたパターンで散乱された荷電粒子を遮断するための散乱絞り、５はマスク・パターンが転写されるウェハー等の試料である。
【０００６】
図１の投影系においては、散乱絞りの位置に形成されたクロス・オーバーの個所が荷電粒子の電流密度が最も高いところであり、クーロン効果による荷電粒子線が最も反撥し合う個所である。その個所でのクーロン効果による試料上での像のボケ量δは
δ＝Ｋ＊（Ｉ１／２  Ｆ２ｍ１／４  ）／（Ｅ５／４  αＤ１／２  ）      …（数１）
ここで、Ｋ  比例定数
Ｉ  荷電粒子線の電流量
Ｆ２  ダブレット・レンズのウェハー側の投影レンズの焦点距離
ｍ  荷電粒子の質量
Ｅ  荷電粒子のエネルギー
α  クロス・オーバーでの収束角度
Ｄ  クロス・オーバー径
で示される。（Ｊ．Ｊ．ＰＥＴＩＬＬＯ  ＡＮＤ  Ａ．Ａ．ＭＯＮＤＥＬＩ，Ｊ．ＶＡＣ．ＳＣＩ．ＴＥＣＨＮＯＬ．Ｂ１３（６）１９９５）
上式より、クーロン効果による荷電粒子のボケを低減するには、クロス・オーバーでの荷電粒子の角度を大きく設定することが、最も効果的である。
【０００７】
一般的な荷電粒子線の転写装置では、マスク面および試料面の高さ変動によって生じる荷電粒子線の照射位置ずれを無くするために、入射と出射の荷電粒子線をテレセントリックな系にする必要がある。そのために投影系として対称型ダブレットレンズを用いられている。この系の場合、投影系でのマスクと試料間の距離、投影系の倍率、試料上での転写像のサイズにより、クロス・オーバーでの荷電粒子線の角度が決まってしまい、クーロン効果を低減するために、任意な角度を設定することができないため、角度を大きくとることができない。その結果、クーロン効果のために、試料への照射電流量を大きくすることができないために、スループット性能を上げることができなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、荷電粒子線の電流を多く必要とするマスクを用いた転写方法であっても、クーロン効果による解像度の劣化を抑えることが可能となり、スループット性能が高く、解像性能の優れた荷電粒子線転写装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、一実施例を示す図２に対応付けて説明すると、転写パターンを有したマスク１から透過した荷電粒子線６を試料５上に投影する、光軸方向に一対の投影レンズ２、３と一対のクーロン効果補正レンズ７、８と、マスクのパターン部で散乱された荷電粒子線を遮断するための散乱絞り４が配置されている。一対の投影レンズ２、３の設定焦点距離は各投影レンズと散乱絞りとの距離以上に設定されており、クーロン効果補正レンズ７により、クロス・オーバー位置を散乱絞り４の位置に設定する。投影レンズ３とクーロン効果補正レンズ８の各設定焦点距離は、前段の投影レンズ２とクーロン効果補正レンズ７の（１／倍率）倍の値に設定してある。クロス・オーバーでの荷電粒子の収束角は、投影レンズとクーロン効果補正レンズの焦点距離によって決定される。
【００１０】
図３、４を用いて、従来の対称ダブレット・レンズを用いた投影系と本発明の投影系の場合の、クーロン効果の低減効果について説明する。
【００１１】
図３に従来の転写系を投影系に示す。投影レンズ１の設定焦点距離をＦ１、投影レンズ２の設定焦点距離をＦ２とし、投影系の倍率をＭ、マスクでの荷電粒子線のサイズをＤｏとすると、クロス・オーバーでのビーム収束角αは
α０＝Ｄｏ／（２＊Ｆ２＊（Ｍ＋２））      …（数２）
となり、荷電粒子線のサイズと投影レンズの焦点距離と倍率で決まる。
【００１２】
一方、図４に示した本発明の場合について説明すると、一対の投影レンズの上段のレンズ１の設定焦点位置を試料上に設定し、クーロン効果補正レンズによりクロス・オーバーを散乱絞りの位置に設定した場合のクロス・オーバーでのビーム収束角α１は
α１＝Ｄｏ＊（Ｍ＋４）／（２＊Ｍ＊Ｆ２＊（Ｍ＋２））    …（数３）
となり、本発明の投影系の場合は従来の投影系の場合に比べ、α１／α０＝（Ｍ４）／Ｍ倍大きく設定でき、数１より、クーロン効果によるボケ量はＭ／（Ｍ＋４）倍小さくなる。投影系の倍率が４の場合は、クーロン効果のボケ量は１／２に減少する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図２を参照して本発明の実施例を説明する。図２は本発明の荷電粒子線転写装置で用いられている投影系を中心とした構成、すなわち、マスクと試料間の装置構成とその制御系を示す断面図である。
【００１４】
マスク１は転写パターンを有しており、マスク１と透過した荷電粒子線６は一対の投影レンズ２、３と一対のクーロン効果補正レンズ７、８により、投影系の設定倍率の逆数に縮少投影される。その際、マスク・パターン部で散乱された荷電粒子線は散乱絞り４で遮断され、マスク基板からの荷電粒子線のみが試料５上に照射され試料上に塗布された感光材が露光される。散乱絞りは投影系の倍率で配分された位置に設定されている。すなわち、倍率が４の場合は、（マスク−散乱絞り間距離）：（散乱絞り−試料間距離）＝４：１となる。一対の投影レンズ２、３の上段のレンズ２の設定焦点距離はレンズ−散乱絞り間距離より長い距離に設定されており、一対の補正レンズ７、８の上段のレンズ７によりクロス・オーバーを散乱絞り４上に設定する。一対の投影レンズ２、３の上段のレンズ２の焦点距離を可変することで、散乱絞りの位置での収束角を可変することができる。一対の投影レンズ２、３の下段の投影レンズと一対の補正レンズ７、８の下段のレンズの設定焦点距離は、それぞれ各上段のレンズの焦点距離の１／（倍率）に設定されているためにマスク１より、テレセントリックに射出された荷電粒子は、テレセントリックに試料上に入射する。このように、散乱絞り４の位置での荷電粒子線の収束角を図１、３に示した従来の方式に比べ、大きく設定することができる。その結果、比較的大きな荷電粒子線の電流においてもクーロン効果による解像度の劣化を抑えた状態で、スループット性能を向上することができる。
【００１５】
図２においては、レンズは磁界型レンズを例にしており、各レンズはＣＰＵで設定倍率と設定焦点距離から決定される励磁レンズのデータを出力し、投影レンズ制御回路９、１１と補正レンズ制御回路１０、１２で一対の投影レンズと一対の補正レンズを駆動する。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一対の投影レンズの上段の投影レンズと散乱絞りとの間と散乱絞りと下段の投影レンズとの間にクーロン効果補正レンズに配置し、一対の投影レンズ２、３の設定焦点距離を各投影レンズと散乱絞りとの距離以上に設定する。クーロン効果補正レンズ７により、クロス・オーバー位置を散乱絞り４の位置に設定することで、クロス・オーバーでのビーム収束角を従来の方式より大きく設定することが可能となり、大きな荷電粒子線の電流でのクーロン効果による解像度劣化を抑えた状態で、スループット性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の対称磁気ダブレット方式の荷電粒子線装置の投影系を説明する図
【図２】本発明の実施例を示す図
【図３】従来の対称磁気ダブレット方式の投影系でのクロス・オーバーでの荷電粒子線の収束角を示す図
【図４】本発明の投影系でのクロス・オーバーでの荷電粒子線の収束角を示す図
【符号の説明】
１  マスク
２  上段の投影レンズ
３  下段の投影レンズ
４  散乱絞り
５  感光材を塗布した試料
６  マスクを透過した荷電粒子線
７  上段のクーロン効果補正レンズ
８  下段のクーロン効果補正レンズ
９  上段の投影レンズ制御回路
１０  上段のクーロン効果補正レンズ制御回路
１１  下段のクーロン効果補正レンズ制御回路
１２  下段の投影レンズ制御回路
１３  各レンズの設定焦点距離を算出するＣＰＵ
【図１】
2004165569.tif 000003
【図２】
2004165569.tif 000004
【図３】
2004165569.tif 000005
【図４】
2004165569.tif 000006