(57)【要約】      （修正有）【課題】梁の無いマスクのパターン部を強く引っ張らずに固定できる。【解決手段】  等倍マスクとウエハとを鉛直になるように配置したものである。これによると、等倍マスクのパターン部が全くたわまないようになり、特に梁の無いマスクでもパターン部を強く引っ張る必要がなくなった。しかもマスクとウエハとのギャップをさらに小さくできるようになった。ステンシルマスクのパターン部を強く引っ張る必要がないことから、パターン部に極めて薄いメンブレンを貼り付けることができる。これにより、電子ビームの加速電圧が数ｋＶと低い場合でも、メンブレンマスクと呼ばれるマスクが利用でき、ドーナツ状のパターンでも１回の露光でパターン形成できるようになった。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム発射手段と、被照射基板を保持する手段と、前記電子ビーム発射手段と前記被照射基板との間で前記被照射基板の近傍に置かれるべき等倍マスクを保持する手段とを有する電子ビーム露光装置において、前記被照射基板を保持する手段および前記等倍マスクを保持する手段は、前記被照射基板および前記等倍マスクをそれぞれ実質的に鉛直に保持するようにしたことを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
前記被照射基板を保持する手段および前記等倍マスクを保持する手段は、前記被照射基板および前記等倍マスクを実質的に平行に保持するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項３】
電子ビーム発射手段からの電子ビームを等倍マスクを介して、前記等倍マスクによって定められるパターンで被照射基板に照射する電子ビーム露光方法において、前記被照射基板および前記等倍マスクをそれぞれ実質的に鉛直に配置することを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項４】
前記等倍マスクとして、マスクのパターン部の梁の少なくとも一部が省略された薄膜を有するマスクを用いることを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項５】
パターン部に梁を持たない薄膜からなる等倍マスクを用いることを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項６】
前記被照射基板が半導体ウエハであり、請求項１または２に記載の電子ビーム露光装置を用いて露光する工程を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記被照射基板が半導体ウエハであり、請求項３乃至５のいずれか１つに記載の電子ビーム露光方法によって露光する工程を少なくとも有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
等倍マスクと当該等倍マスクに対向して配置される被照射基板とを備えた電子ビーム露光装置において、前記等倍マスク及び被照射基板は重力方向に並行に配置されていることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程の一つである露光工程で利用される露光装置に関し、詳しくは、等倍マスクを用いた電子ビーム露光装置の構造と、その露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、露光装置では、光、特に紫外線を露光源に用いる場合と、電子ビームを用いる場合とがあり、後者は電子ビーム露光装置と広く呼ばれている。電子ビーム露光装置には大別して２方式があり、１つには、電子ビームを直接ウエハに照射する電子ビーム直接描画装置がある。もう１つには、露光したいパターンの形状に抜け部を有する構造のマスク（一般にステンシルマスクと呼ばれ、図４に示したように、例えば「Ａ」の文字を露光する場合、島状の部分が含まれると２つのマスクを用いて２回の露光が必要になる。）を用いて電子ビームをマスクに照射させ、マスクにおけるパターンの部分を通過した電子ビームをウエハに照射してパターン描画（パターン状に露光）する方式がある。さらに後者のマスクを用いた電子ビーム露光装置も、大別すると２つに分類できる。１つは、実際に露光したいパターンの４倍程度の大きなパターンを有するマスクを用いた縮小投影露光装置（これを電子ビーム方式縮小投影露光装置と呼ぶ。）である。構造例として、図２に示した電子ビーム方式縮小投影露光装置２００のように、電子銃２１から発生する電子ビーム２２は、偏向器２３を通り、ステンシルマスク２４を照射する。ステンシルマスク２４におけるパターン状の抜け部から進んだ電子ビームは電子レンズ２５を通過してウエハ２６上に照射される。すなわち、ステンシルマスク２４のパターンがウエハ２６に縮小投影されることになる。
【０００３】
なお、このような電子ビーム方式縮小投影露光装置はＥＰＬ（Electron Projection Lithography）と呼ばれており、例えば、Electronic Journal、２００２年２月号、第６２頁から６５頁に示されている。
【０００４】
もう１つには、実際に露光したいパターンと同じ大きさのパターンを有するステンシルマスクを用いた等倍露光装置（これを電子ビーム方式等倍露光装置と呼ぶ。）がある。構造例として、図３に示した電子ビーム方式等倍露光装置３００のように、電子銃３１から照射された電子ビーム３２は、電子レンズ３３、アパーチャ３４、主偏向器３５、歪補正偏向器３６を通過して、ウエハ３８の直ぐ上に配置された等倍マスク３７を照射する。等倍マスク３７はステンシルマスクになっているため、その抜け部から進んだ電子ビームがウエハ３８を照射する。これによってウエハ３８がパターン露光される。
【０００５】
なお、このような電子ビーム方式等倍露光装置は、広くＬＥＥＰＬ（Low Energy E-Beam Proximity Lithography）と呼ばれており、これに関しては、例えば、日経エレクトロニクス、２００１年１２月１７日号、第３３頁から３４頁において示されている。これによると、ＬＥＥＰＬで用いられるステンシルマスクは、４分割相補マスクと呼ばれているが、パターン部には数ミリ角ピッチで縦横に梁（格子）がめぐらされている。その結果、梁がある部分は露光できなくなることから、１つの回路パターンをウエハ上に形成するのに４つのパターンを重ね合わせ露光する必要がある。
【非特許文献１】Electronic Journal、２００２年２月号、第６２頁〜６５頁
【非特許文献２】日経エレクトロニクス、２００１年１２月１７日号、第３３頁〜３４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、４分割相補マスクではスループットが低いことから、図５に示したように、梁が無いステンシルマスク（サポートフリーＬＥＥＰＬマスクと呼ばれることがある。）も提案されている。ところが、広くて薄いパターン部がたるまないように、パターン部は強く引っ張ってマスク基板に固定しなければならない。その結果、マスクをセットした時などにパターン部に発生した振動が減衰するまでの時間が長くなり、露光開始までに無駄な停止時間が発生することから、スループットを高くできなかった。
【０００７】
また、パターン部を破壊限界近くまで強く引っ張っても、たわみは原理的に０にすることはできないことから、マスクとウエハとの隙間をある程度以上狭くすることができなかった。その結果、マスクから進んだ電子ビームがウエハに達するまでに広がることによって発生する露光のボケをある程度以上小さくすることができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、電子ビーム方式等倍露光装置で用いられる等倍マスクにおいて、特に梁の無いマスクのパターン部を強く引っ張らずに固定できる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の電子ビーム方式等倍露光装置では、等倍マスクとウエハとを実質的に鉛直になるように配置したものである。換言すれば、本発明によれば、等倍マスクとウエハとを重力方向に対して並行に配置した電子ビーム方式等倍露光装置が得られる。この構成によれば、等倍マスクのパターン部が全くたわまないようになり、特に梁の無いマスクでもパターン部を強く引っ張る必要がなくなった。しかもマスクとウエハとのギャップをさらに小さくできるようになった。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、梁の無い等倍マスクのパターン部を強く引っ張る必要がなく、その結果、パターン部が振動しなくなり、マスクのセット後、直ぐに露光を開始できるようになった。
【００１１】
さらにまた、ステンシルマスクのパターン部を強く引っ張る必要がないことから、パターン部に極めて薄いメンブレンを貼り付けることができる。これにより、例えば、ＬＥＥＰＬのように、電子ビームの加速電圧が数ｋＶと低い場合でも、メンブレンマスクと呼ばれるマスクが利用でき、ドーナツ状のパターンでも１回の露光でパターン形成できるようになった。
【００１２】
さらに、パターン部が全くたわまないことから、マスクとウエハとのギャップをさらに小さくすることができ、マスク通過後の電子ビームのボケを抑制できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を用いて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る電子ビーム方式等倍露光装置１００の構成を示した図であり、図３に示された従来の電子ビーム方式等倍露光装置３００を横に倒したような構造になっている。電子銃１から照射された電子ビーム２は実質的に水平に進んで、電子レンズ３、アパーチャ４、主偏向器５、歪補正偏向器６を通過して、ウエハ８の直ぐ前に配置された等倍マスク７を照射する。等倍マスク７はステンシルマスクになっているため、その抜け部から進んだ電子ビームがウエハ８を照射する。これによってウエハ８がパターン露光される。ウエハ８は縦型ステージ９に固定されており、したがって、等倍マスク７とウエハ８は鉛直に固定されている。ウエハ８は、縦型ステージ９内で左右と上下に移動できるようになっている。ウエハ８とマスク７との間隔は公知の距離でよい。
【００１５】
本実施形態のように、電子ビーム方式等倍露光装置１００では、等倍マスク７が鉛直に配置されているため、パターン部が重力でたわむことがない。その結果、等倍マスク７とウエハ８とのギャップを従来よりも数分の一小さい１０ミクロン以下まで狭くすることができるようになった。この構成によれば、ウエハ８に照射される電子ビームがギャップ間で広がることによるボケも数分の一に抑制された。
【００１６】
また、等倍マスク７が重力でたわまない結果、そのパターン部を強く引っ張らなくてもよい。その結果、等倍マスク７として、図６に示したように、メンブレン６２を有するステンシルマスク６００を利用できるようになった。すなわち、極めて薄いメンブレン６２でも、破れずに利用できるからである。これによると、図５に示した通常のステンシルマスクでは１回で露光できない島状のパターンも１回で露光できるようになった。なお、メンブレン６２の材質としては、ダイヤモンドライクカーボン等、強度が高く、薄くできる材質を使用できるため、極めて薄く且つ強度の高いステンシルマスクを構成できる。
【００１７】
なお、実施例ではマスク７およびウエハ８を鉛直に保持したが、鉛直からプラスマイナス１０°程度（本発明では、これを含めて「実質的に鉛直」という）傾けても、等倍マスクのたわみを大幅に防止することができる。同様に電子ビーム２についても、水平からプラスマイナス１０°程度傾けて進行させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る電子ビーム方式等倍露光装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】電子ビーム方式縮小投影露光装置の構成を示す図である。
【図３】従来の電子ビーム方式等倍露光装置の構成を示す図である。
【図４】一般のステンシルマスクのパターン部を示した斜視図である。
【図５】一般のステンシルマスクの構造を示した断面図である。
【図６】本発明のステンシルマスクの構造を示した断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１、２１、３１    電子銃
２、２２、３２    電子ビーム
３、２５    電子レンズ
４、３４    アパーチャ
５、３５    主偏向器
６、３６    歪補正偏向器
７、３７    等倍マスク
８、２６、３８    ウエハ
９    縦型ステージ
２４    ステンシルマスク
３９    ステージ
５１、６１    フレーム
６２    メンブレン
１００、３００    電子ビーム方式等倍露光装置
２００    電子ビーム方式縮小投影露光装置
４００    ステンシルマスクのパターン部
５００、６００    ステンシルマスク
【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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