(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビーム発生源から放出された電子ビームを、露光パターン形成開口に照射して通過させることによって整形し、整形された電子ビームを試料に照射して露光を行う電子ビーム露光装置であって、
クロスオーバー像を結像させる電磁レンズと、
該クロスオーバー像の結像位置に設けられ、該電磁レンズで結像される該クロスオーバー像の周辺部をカットして該電子ビームを整形する円形開口を有する第１の板と、
該電子ビームの流れに関して該第１の板より上流で該電子ビームの電流量を削減する開口を有する第２の板
を含み該円形開口によって整形された電子ビームを該露光パターン形成開口に照射することを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
前記露光パターン形成開口によって整形された電子ビームをブランキングのために偏向するブランキング電極と、偏向された電子ビームを遮断してブランキングするラウンドアパーチャーとを更に含み、前記円形開口の大きさは、該円形開口によって整形された電子ビームの該ラウンドアパーチャーの位置での大きさが該ラウンドアパーチャーの大きさに略等しくなるような大きさであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第２の板の前記開口の大きさは、前記第１の板の前記円形開口から該第２の板の該開口の大きさに依存した出射角で出射する前記電子ビームが、前記露光パターン形成開口を均一に全面照射する条件を満たすような大きさであることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記第２の板の前記開口は円形であることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第１の板及び前記第２の板はモリブデン製であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記電子ビームを前記第１の板の前記円形開口に通過させるための第１の偏向手段と、該電子ビームを前記第２の板の前記開口に通過させるための第２の偏向手段を更に含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記第２の板を冷却するための冷却手段を更に含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記電子ビーム発生部を含む第１のチャンバーと、
該第１のチャンバーと前記第２の板で隔てられ該第２の板の前記開口によって連結される第２のチャンバーと、
該第２のチャンバーと前記第１の板で隔てられ該第１の板の前記円形開口によって連結される第３のチャンバー
を更に含み、該電子ビーム発生部を含む該第１のチャンバー内を該第２のチャンバー内及び第３のチャンバー内よりも高い真空度に保つことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記第２のチャンバー内の真空度は前記第３のチャンバー内の真空度よりも高いことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記第３のチャンバーにはＯ3 が注入されることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
電子ビーム発生源から放出された電子ビームを、露光パターン形成開口に照射して通過させ、通過した該電子ビームを試料に照射して露光を行う電子ビーム露光方法であって、
ａ）該電子ビームを該電子ビーム発生源直下で部分的にカットしてその電流量を削減し、
ｂ）カットされた電子ビームのクロスオーバー像を結像させ、
ｃ）該クロスオーバーの結像位置で、該クロスオーバー像の周辺部をカットして該電子ビームを整形する
各段階を含み整形された電子ビームを該露光パターン形成開口に照射することを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項１２】
前記段階ｃ）は、前記電子ビームが偏向されたときに遮断してブランキングするためのラウンドアパーチャーの径と、該ラウンドアパーチャーの位置に於ける該整形された電子ビームの大きさとが略等しくなるような大きさに前記クロスオーバー像の周辺部をカットして該電子ビームを整形することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記段階ｂ）は、前記整形された電子ビームが該露光パターン形成開口を均一に全面照射する条件を満たすような大きさに前記電子ビームを部分的にカットしてその電流量を削減することを特徴とする請求項１１又は１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム露光方法及び装置に関し、詳しくは電子ビームに対する高い加速電圧を必要とする電子ビーム露光方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの高集積度化を進歩させる半導体の微細加工技術として、試料の露光に電子ビームを用いる電子ビーム露光方式が実現されている。高いスループットで高精度に加工を行える電子ビーム露光方式として、可変矩形露光方式、ブロック露光方式、ブランキングアパーチャーアレー（ＢＡＡ）露光方式等がある。
【０００３】
図７に従来のブロック露光方式の電子ビーム露光装置の露光コラム部（光学系）１１０を示す。露光コラム部１１０は、カソード電極１１１、ウェーネルト１１２およびアノード１１３を有する電子ビーム発生源（電子銃）１１４を含む。露光コラム部１１０は更に、電子ビームを例えば矩形状に整形する第１のスリット１１５と、整形されたビームを収束させる第１電子レンズ１１６を含む。露光コラム部１１０は更に、対向して設けられた第２及び第３のレンズ１１８及び１１９と、この第２レンズと第３レンズの間に水平方向に移動可能に装着されたブロックマスク１２０を含む。ブロックマスク１２０上には、種々のパターンの透過孔が設けられている。そのうちの一つを選択し、第１〜第４の偏向器１２１、１２２、１２３、及び１２４を用いて電子ビームを偏向し、選択されたパターンの透過孔に電子ビームを照射する。これによって、選択されたパターンの形状を有する電子ビームが形成される。露光コラム部１１０は更に、ブランキング信号に応じてビームを遮断或いは通過させるブランキング１２５と、ビームを縮小させる為の第４のレンズ１２６と、ラウンドアパーチャ１２７と、第５のレンズ１２９を含む。露光コラム部１１０は更に、試料Ｗ上のビーム位置決めをする主偏向器１３３及び副偏向器１３４と、試料台１３５に載せられた試料Ｗ上にビームを投影する為の第６の対物レンズ１３２を含む。
【０００４】
ＢＡＡ露光方式に於ては、ブロックマスク１２０の位置にブロックマスク１２０の代わりに、試料に照射する微細ビーム群を形成するための多数の開口を有したブランキングアパーチャーアレー（ＢＡＡ）が配置される。また可変矩形方式においては、ブロックマスク１２０の代わりに電子ビームを可変な矩形形状に整形する第２のスリットが配置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子ビーム露光装置に於て、電子銃１１４から発射された電子ビームの電流値を制限する構成要素としては、１）第１のスリット１１５、２）ブロックマスク１２０（或いはＢＡＡまたは第２のスリット、以降これらを露光パターン形成開口と呼ぶ）、及び３）ラウンドアパーチャ１２７の３つの構成要素が挙げられる。
【０００６】
電子銃１１４から放出された時点では数百μＡの電流値である電子ビームは、第１のスリット１１５でカットされ、通過した電子ビームの電流値は数十μＡにまで減少される。この数十μＡの電流値の電子ビームが、ブロックマスク１２０（露光パターン形成開口）に照射される。例えば、印加電圧が５０ｋＶであり電流値は２０μＡであるとすると、ブロックマスク１２０（露光パターン形成開口）は、１. ０Ｗで発熱する可能性がある。
【０００７】
電子ビームの電流値を制限する上記３つの構成要素のうち、第１のスリット１１５及びラウンドアパーチャ１２７はモリブデンやタングステン等の金属で構成されるため、発熱によって溶解する危険性は殆どない。しかしながらブロックマスク１２０（露光パターン形成開口）は、半導体技術により微細に加工される必要がありシリコンによって構成される。シリコンの融点は１４４０度であり、電子ビーム照射による発熱で溶解する危険性がある。
【０００８】
従って、従来の電子ビーム露光装置の問題点として、電子ビームの大きな電流値によるブロックマスク等の溶解の危険性が挙げられる。
電子ビームはラウンドアパーチャ１２７でも部分的にカットされる。ここでラウンドアパーチャ１２７は、電子ビームの試料への入射半角を制限するためにクロスオーバー像をカットするように機能する。なおクロスオーバー像とは電子ビーム発生源１１４の像であり、クロスオーバー像が結像する位置で電子ビームをカットしても、ブロックマスク１２０の像に影響を与えることはない。
【０００９】
ラウンドアパーチャ１２７はまた、電子ビームを完全にカット（ブランキング）するためにも用いられる。電子ビームをブランキングするときには、ブランキング１２５によって電子ビームを偏向させ、ラウンドアパーチャ１２７の開口部分から電子ビームを外すことによりビームを完全に遮断する。しかしながら電子ビームは空間的に大きなガウス分布をしているために、電子ビームをラウンドアパーチャ１２７の開口から完全に外すためには、ブランキング１２５によって電子ビームを大きく偏向する必要がある。従って、ブランキング１２５に大きな電圧を印加する必要があり、高速なブランキング動作が困難である。
【００１０】
ラウンドアパーチャ１２７で部分的にカットされる分の電子ビームは、試料露光のためには用いられないのであるから、本来は必要ない余分な部分である。しかもこの余分な電子ビームのために、高速なブランキング動作が阻害されていることになる。
【００１１】
従って、従来の電子ビーム露光装置の問題点として、余分な電子ビームによる高速なブランキング動作の阻害が挙げられる。
また電子ビームが余分な電流分を含んでいることの弊害として更に、コンタミネーションの問題が挙げられる。電子ビームの電流値が大きいと、コンタミネーション（露光コラム部１１０中を浮遊している塵埃等）が電子ビームによって弾かれ、露光コラム部１１０の構成要素に付着する可能性が高くなる。また更には、構成要素に付着したコンタミネーションに電荷が蓄積され易くなる。このようにして蓄積された電荷は、電子ビームの軌道を歪めるために好ましくない。
【００１２】
従って本発明の目的は、電子ビーム露光装置に於て、余分な電子ビームをカットすることによって、構成要素の発熱による溶解の危険性を排除し、高速なブランキング動作を可能とし、更にはコンタミネーションの付着及び電荷蓄積の可能性を低減することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に於ては、電子ビーム発生源から放出された電子ビームを、露光パターン形成開口に照射して通過させることによって整形し、整形された電子ビームを試料に照射して露光を行う電子ビーム露光装置は、クロスオーバー像を結像させる電磁レンズと、該電磁レンズで結像される該クロスオーバー像の周辺部をカットして該電子ビームを整形する円形開口を有する第１の板と、該電子ビームの流れに関して該第１の板より上流で該電子ビームの電流量を削減する開口を有する第２の板を含み該円形開口によって整形された電子ビームを該露光パターン形成開口に照射する。
【００１４】
請求項２の発明に於ては、請求項１記載の装置に於て、前記露光パターン形成開口によって整形された電子ビームをブランキングのために偏向するブランキング電極と、偏向された電子ビームを遮断してブランキングするラウンドアパーチャーとを更に含み、前記円形開口の大きさは、該円形開口によって整形された電子ビームの該ラウンドアパーチャーの位置での大きさが該ラウンドアパーチャーの大きさに略等しくなるような大きさである。
【００１５】
請求項３の発明に於ては、請求項１又は２記載の装置に於て、前記第２の板の前記開口の大きさは、前記第１の板の前記円形開口から該第２の板の該開口の大きさに依存した出射角で出射する前記電子ビームが、前記露光パターン形成開口を均一に全面照射する条件を満たすような大きさである。
【００１６】
請求項４の発明に於ては、請求項３記載の装置に於て、前記第２の板の前記開口は円形である。
請求項５の発明に於ては、請求項１記載の装置に於て、前記第１の板及び前記第２の板はモリブデン製である。
【００１７】
請求項６の発明に於ては、請求項１記載の装置に於て、前記電子ビームを前記第１の板の前記円形開口に通過させるための第１の偏向手段と、該電子ビームを前記第２の板の前記開口に通過させるための第２の偏向手段を更に含む。
請求項７の発明に於ては、請求項１記載の装置に於て、前記第２の板を冷却するための冷却手段を更に含む。
【００１８】
請求項８の発明に於ては、請求項１記載の装置に於て、前記電子ビーム発生部を含む第１のチャンバーと、該第１のチャンバーと前記第２の板で隔てられ該第２の板の前記開口によって連結される第２のチャンバーと、該第２のチャンバーと前記第１の板で隔てられ該第１の板の前記円形開口によって連結される第３のチャンバーを更に含み、該電子ビーム発生部を含む該第１のチャンバー内を該第２のチャンバー内及び第３のチャンバー内よりも高い真空度に保つことを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明に於ては、請求項８記載の装置に於て、前記第２のチャンバー内の真空度は前記第３のチャンバー内の真空度よりも高い。
請求項１０の発明に於ては、請求項９記載の装置に於て、前記第３のチャンバーにはＯ3 が注入される。
【００２０】
請求項１１の発明に於ては、電子ビーム発生源から放出された電子ビームを、露光パターン形成開口に照射して通過させ、通過した該電子ビームを試料に照射して露光を行う電子ビーム露光方法は、ａ）該電子ビームを該電子ビーム発生源直下で部分的にカットしてその電流量を削減し、ｂ）カットされた電子ビームのクロスオーバー像を結像させ、ｃ）該クロスオーバー像の周辺部をカットして該電子ビームを整形する各段階を含み整形された電子ビームを該露光パターン形成開口に照射する。
【００２１】
請求項１２の発明に於ては、請求項１１記載の方法に於て、前記段階ｃ）は、前記電子ビームが偏向されたときに遮断してブランキングするためのラウンドアパーチャーの径と、該ラウンドアパーチャーの位置に於ける該整形された電子ビームの大きさとが略等しくなるような大きさに前記クロスオーバー像の周辺部をカットして該電子ビームを整形する。
【００２２】
請求項１３の発明に於ては、請求項１１又は１２記載の方法に於て、前記段階ｂ）は、前記整形された電子ビームが該露光パターン形成開口を均一に全面照射する条件を満たすような大きさに前記電子ビームを部分的にカットしてその電流量を削減する。
【００２３】
請求項１の発明に於ては、円形開口がクロスオーバー像の周辺部をカットして電子ビームを整形し、また円形開口を有する第１の板が電子ビームによる発熱で溶解しないように、第１の板より上流で第２の板に設けられた開口により電子ビームの電流量を削減する。電子ビームのクロスオーバー像の周辺部をカットして電子ビーム整形しているので、円形開口から出射された電子ビームを用いて露光パターン形成開口を照射する際に、露光パターン形成開口を有するマスクが溶解する危険性を無くすことが出来る。更にはコンタミネーションの付着及び電荷蓄積の可能性を低減することが出来る。
【００２４】
請求項２の発明に於ては、円形開口の大きさは、円形開口によって整形された電子ビームのラウンドアパーチャーの位置での大きさがラウンドアパーチャーの大きさに略等しくなるような大きさに設定される。従って、偏向された電子ビームをラウンドアパーチャーによって遮断してブランキングを行う場合、高速なブランキング動作を実現することが出来る。
【００２５】
請求項３の発明に於ては、第２の板の開口の大きさは、第１の板の円形開口から出射する電子ビームが、前記露光パターン形成開口を均一に全面照射する条件を満たすような大きさに設定される。従って、第２の板の開口によって電子ビームを部分的にカットしても、試料に対する露光処理に悪影響を及ぼすことがない。
【００２６】
請求項４の発明に於ては、第２の板の開口は円形である。従って等方的なビーム削減を行うことが出来る。
請求項５の発明に於ては、第１の板及び第２の板はモリブデン製である。従って電子ビームの照射による発熱によって、第１の板或いは第２の板が溶解することがない。
【００２７】
請求項６の発明に於ては、電子ビームを第１の板の円形開口及び第２の板の開口に通過させるために、第１の偏向手段と第２の偏向手段が設けられている。従って、第１及び第２の偏向手段を調節することによって、第１の板の円形開口及び第２の板の開口に対する電子ビームのアライメントを、容易に行うことが出来る。
【００２８】
請求項７の発明に於ては、第２の板を冷却するための冷却手段が設けられている。これによって、第２の板及び周辺部の熱上昇を防ぐことが出来る。従って、電子ビーム露光装置の露光コラム部の熱上昇を低減することができ、熱による動作特性の変化を最小限に抑さえることが可能となる。
【００２９】
請求項８の発明に於ては、試料に電子ビームを露光する第３のチャンバーと電子ビーム発生部を含む第１のチャンバーとは、第１の板及び第２の板で形成される第２のチャンバーによって隔てられ、第１の板の円形開口と第２の板の開口によって連結される。このような構成によって、電子ビーム発生部を含む第１のチャンバー内を、第３のチャンバー内よりも高い真空度に保つことが出来る。
【００３０】
請求項９の発明に於ては、第２のチャンバー内の真空度は第３のチャンバー内の真空度よりも高い。このように差動排気を行うことによって、第１のチャンバー内に高い真空度を実現することが出来る。
請求項１０の発明に於ては、第３のチャンバーにはＯ3 が注入される。上述の差動排気によって、第３のチャンバー内にＯ3 を注入しても、第１のチャンバー内の電子ビーム発生部に悪影響を与えない。
【００３１】
請求項１１の発明に於ては、クロスオーバー像の周辺部をカットして電子ビームを整形し、整形された電子ビームを用いて露光パターン形成開口を照射する。従って、照射された露光パターン形成開口を有するマスクが溶解する危険性を無くすことが出来る。更にはコンタミネーションの付着及び電荷蓄積の可能性を低減することが出来る。
【００３２】
請求項１２の発明に於ては、電子ビームが偏向されたときに遮断してブランキングするためのラウンドアパーチャーの径と、ラウンドアパーチャーの位置に於ける整形された電子ビームの大きさとが略等しくなるような大きさにクロスオーバー像の周辺部をカットする。従って、偏向された電子ビームをラウンドアパーチャーによって遮断してブランキングを行う場合、高速なブランキング動作を実現することが出来る。
【００３３】
請求項１３の発明に於ては、整形された電子ビームが露光パターン形成開口を均一に全面照射する条件を満たすような大きさに電子ビームを部分的にカットしてその電流量を削減する。従って、電子ビームを部分的にカットしても、試料に対する露光処理に悪影響を及ぼすことがない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施例による電子ビーム露光装置の光学系１０を示す。図１に於て、図７と同一の構成要素は同一の記号によって参照され、その説明は省略される。
【００３５】
本発明の光学系１０は、従来の光学系に於て電子ビーム流の最上流に位置される第１のスリット１１５より更に上流に位置される。この位置で、光学系１０は、クロスオーバー像を結像させて整形（部分的にカット）することによって、無駄な電子ビームをカットする。図１に示されるように、本発明の第１の実施例による光学系１０は、モリブデン等の金属製のビーム削減アパーチャー１１、クロスオーバー結像レンズ１２、モリブデン等の金属製の整形ラウンドアパーチャー１３、第１のアライメントコイル１４、及び第２のアライメントコイル１５を含む。
【００３６】
電子銃１１４から放射された電子ビームは、ビーム削減アパーチャー１１によって電流量が削減され、クロスオーバー結像レンズ１２によってクロスオーバー像が結像される。クロスオーバー像結像位置には整形ラウンドアパーチャー１３が配置されており、クロスオーバー像を整形（部分的にカット）する。
【００３７】
図２に、本発明の第１の実施例による光学系１０の拡大図を示す。図２に示された各構成要素のサイズを示す数値は、実際の電子ビーム露光装置に対応する一例である。図２に於て、電子銃直下に５０μｍの直径の第１のクロスオーバー像Ｃ１が形成される。クロスオーバー結像レンズ１２によって５０μｍの第２のクロスオーバー像Ｃ２が形成され、この位置で、３０μｍの直径の円形開口である整形ラウンドアパーチャー１３がクロスオーバー像Ｃ２の周辺部分をカットして整形する。整形されて電流値が削減された電子ビームは、従来の光学系の第１のスリット１１５に照射される。
【００３８】
ここで整形ラウンドアパーチャー１３は、クロスオーバー像Ｃ２の結像位置即ち電子ビームが最も収束される焦点位置に配置されている。この焦点位置においては、モリブデンやタングステン等の金属でさえ、電子ビームのエネルギーによる発熱で溶解する危険がある。特に、整形ラウンドアパーチャー１３は、約３０μｍの小さな開口を加工するために厚さが１００μｍ程度の薄膜である必要があり、電子ビーム照射による発熱で溶解して損壊する可能性がある。従って、焦点位置以外に配置されたビーム削減アパーチャー１１（直径２００μｍ）によって、電子銃１１４から放出された電子ビームを予め部分的にカットして、その電流値を削減しておく必要がある。
【００３９】
ビーム削減アパーチャー１１及び整形ラウンドアパーチャー１３を通過する電子ビームは、５００μＡ程度の電流値から３０μＡ程度の電流値にまで低減される。
従って、ブロックマスク１２０（露光パターン形成開口）の発熱による溶解を避けることができ、またコンタミネーションの付着と電荷の蓄積を軽減することが出来る。
【００４０】
整形ラウンドアパーチャー１３の大きさは、電子ビーム下流にあるラウンドアパーチャー１２７の大きさに対応して決定される。つまり整形ラウンドアパーチャー１３によってビーム形状・太さが決定された電子ビームがラウンドアパーチャー１２７に到達したとき、電子ビームの径がラウンドアパーチャー１２７の径と略等しくなるように整形ラウンドアパーチャー１３を形成する。
【００４１】
従って、ブランキング時に、電子ビームをラウンドアパーチャー１２７によって完全に遮断するために必要な電子ビームの偏向量は、最小限に抑さえられる。これによりブランキング１２５に印加すべき電圧が軽減されるので、高速なブランキング動作を達成することが出来る。
【００４２】
図２に於て、ビーム削減アパーチャー１１は円形の開口であり、その直径は２００μｍである。上述のように、ビーム削減アパーチャー１１は、焦点に位置される整形ラウンドアパーチャー１３が溶解しないように、電子銃１１４から放出された電子ビームを予め部分的にカットしてその電流値を削減する機能を有する。更に、ビーム削減アパーチャー１１は、整形ラウンドアパーチャー１３に対する電子ビームの入射角度、及び整形ラウンドアパーチャー１３からの電子ビームの出射角度を規定するものでもある。
【００４３】
図３に示されるように、ビーム削減アパーチャー１１が大きい開口である場合、整形ラウンドアパーチャー１３への入射角φin及び整形ラウンドアパーチャー１３からの出射角φout は小さなものとなる。この場合、第１のスリット１１５の位置に於て十分広い範囲が照射され、第１のスリット１１５に対する電子ビームの照射が欠落することがない。従って、電子ビーム下流にあるブロックマスク１２０（露光パターン形成開口）が十分均一に全面照射される。逆に図４に示されるように、ビーム削減アパーチャー１１が小さすぎる場合、整形ラウンドアパーチャー１３への入射角φin及び整形ラウンドアパーチャー１３からの出射角φout は大きなものとなり、第１のスリット１１５に対する電子ビームの照射が欠落することになる。この場合、電子ビーム下流にあるブロックマスク１２０（露光パターン形成開口）が十分均一に全面照射されず、また第１のスリット１１５による像とビーム削減アパーチャー１１の像とが誤認される可能性がある。
【００４４】
従って、ビーム削減アパーチャー１１は、第１のスリットに対する電子ビームの照射に欠落がなく、電子ビーム下流にあるブロックマスク１２０（露光パターン形成開口）が十分均一に全面照射される条件を満たす必要がある。
図１を再び参照して、第１のアライメントコイル１４及び第２のアライメントコイル１５は、電子ビームをアライメントして、ビーム削減アパーチャー１１及び整形ラウンドアパーチャー１３に通すために設けられる。即ち、第１のアライメントコイル１４を用いて、電子ビームの光軸位置を調整してビーム削減アパーチャー１１に通す。次に、第２のアライメントコイルを用いた調節によって、電子ビームを更に整形ラウンドアパーチャー１３に通す。このようにアライメントコイル（偏向器）をビーム削減アパーチャー１１の上下に配置することによって、ビーム削減アパーチャー１１及び整形ラウンドアパーチャー１３に対する電子ビームの軸合わせを行うことが出来る。
【００４５】
以上のように、本発明の第１の実施例に於ては、電子銃１１４から放射された電子ビームはビーム削減アパーチャー１１によって電流量が削減され、クロスオーバー像結像位置に配置された整形ラウンドアパーチャー１３によってクロスオーバー像が整形される。これによって電子ビーム下流に於て余分な電流分がカットされ、ブロックマスク１２０（露光パターン形成開口）が発熱により溶解することを避けることができ、またコンタミネーションの付着と電荷の蓄積を軽減することが出来る。更に、整形ラウンドアパーチャー１３を電子ビーム下流にあるラウンドアパーチャー１２７に対応した大きさとすることによって、ブランキング時に必要な電子ビームの偏向量を最小限に抑さえることが出来る。これによって高速なブランキング動作を達成することが出来る。
【００４６】
また本発明の第１の実施例に於ては、電子ビームの電流量が削減されるので、電子の反発力により焦点において電子ビームがぼやけるクーロン相互作用を低減する効果も期待できる。クーロン相互作用は、負の電荷を有する電子同士が互いに反発することにより、電子ビームが集中する焦点において電子ビームが広がってしまう現象である。このクーロン相互作用の大きさは、電子ビームの電流密度と電子ビームの面積との積、即ち電子ビームの総電流量に略比例する。従って、本発明の第１の実施例によって電子ビームの電流量を削減することにより、クーロン相互作用を軽減することが出来る。
【００４７】
図５に本発明の第２の実施例による電子ビーム露光装置を示す。
一般に電子ビーム露光装置の露光コラム部１１０の内部にはオゾンＯ3 が注入されている。純粋なオゾンだけを生成することは困難であるため、実際にはオゾン以外のほかのガスが混入されることになる。この時、これらのガスがイオン化して正の電荷を帯びると、電子銃１１４にイオンが高速に衝突し、電子銃１１４の電子放出面の形状がイオン衝突の衝撃で歪められてしまう。これによって電子ビームの形状が歪められると試料の露光に支障をきたすため、電子銃１１４周辺を高度の真空状態に保つことが望ましい。本発明の第２の実施例による電子ビーム露光装置に於ては、図１のビーム削減アパーチャー１１及び整形ラウンドアパーチャー１３を利用することによって、電子銃１１４周囲の空間の真空度を上げることが出来る。
【００４８】
図５に於て、電子ビーム露光装置は大略、電子銃１１４及び第１のアライメントコイル１４を含む第１のチャンバー２１、クロスオーバー結像レンズ１２及び第２のアライメントコイル１５を含む第２のチャンバー２２、及び従来の電子ビーム光学系と同様に試料台１３５上の試料Ｗに対する電子ビーム露光を行う第３のチャンバー２５を含む。図５の電子ビーム露光装置は更に、第１のチャンバー２１からイオンを排出するためのイオンポンプ２３、第２のチャンバー２２から排気するためのターボポンプ２４を含む。また第３のチャンバー２５にはターボポンプ２６が設けられており、第３のチャンバー２５内部から空気を排出して真空状態に近付けると共に、オゾン注入口２７からオゾンが注入される。
【００４９】
第１のチャンバー２１の空間及び第２のチャンバー２２の空間はビーム削減アパーチャー１１によって結合される。また第２のチャンバー２２の空間及び第３のチャンバー２５の空間は整形ラウンドアパーチャー１３によってつながっている。
【００５０】
第２のチャンバー２２及び第３のチャンバー２５間の整形ラウンドアパーチャー１３は３０μｍ程度の小さな開口であるので、ターボポンプ２４の排気によって、第２のチャンバー２２内の真空度を第３のチャンバー２５内の真空度よりも大きくすることが出来る。また、イオンポンプ２３は、電子銃１１４に有害なイオンを排出すると共に、第１のチャンバー２１内を第２のチャンバー２２よりも高い真空度に保つ。
【００５１】
以上のように、本発明の第２の実施例に於ては、ビーム削減アパーチャー１１及び整形ラウンドアパーチャー１３を利用して、イオンポンプ２３及びターボポンプ２４によってチャンバー内を差動排気することにより、電子銃１１４の周囲の空間を高真空度に保つことが出来る。従って、電子銃１１４がイオンの衝突によって損傷を受けて電子ビームが歪むことを防ぐことが出来る。
【００５２】
図６に本発明の第３の実施例による電子ビーム露光装置を示す。図６に於て、図５と同一の構成要素は同一の記号によって参照され、その説明は省略される。図６の電子ビーム露光装置に於て、ビーム削減アパーチャー１１に設けられた冷却機構３０のみが、図５の本発明の第２の実施例による電子ビーム露光装置とは異なる。
【００５３】
冷却機構３０は好ましくは水冷方式によるものであり、これによって、ビーム削減アパーチャー１１及び周辺部の熱上昇を防ぐことが出来る。これによって電子ビーム露光装置の露光コラム部の熱上昇を低減することができ、熱による動作特性の変化を最小限に抑さえることが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の発明に於ては、円形開口がクロスオーバー像の周辺部をカットして電子ビームを整形し、また円形開口を有する第１の板が電子ビームによる発熱で溶解しないように、第１の板より上流で第２の板に設けられた開口により電子ビームの電流量を削減する。電子ビームのクロスオーバー像の周辺部をカットして電子ビーム整形しているので、円形開口から出射された電子ビームを用いて露光パターン形成開口を照射する際に、露光パターン形成開口を有するマスクが溶解する危険性を無くすことが出来る。更にはコンタミネーションの付着及び電荷蓄積の可能性を低減することが出来る。
【００５５】
請求項２の発明に於ては、円形開口の大きさは、円形開口によって整形された電子ビームのラウンドアパーチャーの位置での大きさがラウンドアパーチャーの大きさに略等しくなるような大きさに設定される。従って、偏向された電子ビームをラウンドアパーチャーによって遮断してブランキングを行う場合、高速なブランキング動作を実現することが出来る。
【００５６】
請求項３の発明に於ては、第２の板の開口の大きさは、第１の板の円形開口から出射する電子ビームが、前記露光パターン形成開口を均一に全面照射する条件を満たすような大きさに設定される。従って、第２の板の開口によって電子ビームを部分的にカットしても、試料に対する露光処理に悪影響を及ぼすことがない。
【００５７】
請求項４の発明に於ては、第２の板の開口は円形である。従って等方的なビーム削減を行うことが出来る。
請求項５の発明に於ては、第１の板及び第２の板はモリブデン製である。従って電子ビームの照射による発熱によって、第１の板或いは第２の板が溶解することがない。
【００５８】
請求項６の発明に於ては、電子ビームを第１の板の円形開口及び第２の板の開口に通過させるために、第１の偏向手段と第２の偏向手段が設けられている。従って、第１及び第２の偏向手段を調節することによって、第１の板の円形開口及び第２の板の開口に対する電子ビームのアライメントを、容易に行うことが出来る。
【００５９】
請求項７の発明に於ては、第２の板を冷却するための冷却手段が設けられている。これによって、第２の板及び周辺部の熱上昇を防ぐことが出来る。従って、電子ビーム露光装置の露光コラム部の熱上昇を低減することができ、熱による動作特性の変化を最小限に抑さえることが可能となる。
【００６０】
請求項８の発明に於ては、試料に電子ビームを露光する第３のチャンバーと電子ビーム発生部を含む第１のチャンバーとは、第１の板及び第２の板で形成される第２のチャンバーによって隔てられ、第１の板の円形開口と第２の板の開口によって連結される。このような構成によって、電子ビーム発生部を含む第１のチャンバー内を、第３のチャンバー内よりも高い真空度に保つことが出来る。
【００６１】
請求項９の発明に於ては、第２のチャンバー内の真空度は第３のチャンバー内の真空度よりも高い。このように差動排気を行うことによって、第１のチャンバー内に高い真空度を実現することが出来る。
請求項１０の発明に於ては、第３のチャンバーにはＯ3 が注入される。上述の差動排気によって、第３のチャンバー内にＯ3 を注入しても、第１のチャンバー内の電子ビーム発生部に悪影響を与えない。
【００６２】
請求項１１の発明に於ては、クロスオーバー像の周辺部をカットして電子ビームを整形し、整形された電子ビームを用いて露光パターン形成開口を照射する。従って、照射された露光パターン形成開口を有するマスクが溶解する危険性を無くすことが出来る。更にはコンタミネーションの付着及び電荷蓄積の可能性を低減することが出来る。
【００６３】
請求項１２の発明に於ては、電子ビームが偏向されたときに遮断してブランキングするためのラウンドアパーチャーの径と、ラウンドアパーチャーの位置に於ける整形された電子ビームの大きさとが略等しくなるような大きさにクロスオーバー像の周辺部をカットする。従って、偏向された電子ビームをラウンドアパーチャーによって遮断してブランキングを行う場合、高速なブランキング動作を実現することが出来る。
【００６４】
請求項１３の発明に於ては、整形された電子ビームが露光パターン形成開口を均一に全面照射する条件を満たすような大きさに電子ビームを部分的にカットしてその電流量を削減する。従って、電子ビームを部分的にカットしても、試料に対する露光処理に悪影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による光学系を示す電子ビーム露光装置の露光コラム部の構成図である
【図２】本発明の第１の実施例による光学系の拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施例による光学系に於て、ビーム削減アパーチャーの開口が十分大きい場合のビーム形状を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例による光学系に於て、ビーム削減アパーチャーの開口が小さい場合のビーム形状を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例による電子ビーム露光装置の構成図である。
【図６】本発明の第３の実施例による電子ビーム露光装置の構成図である。
【図７】従来の電子ビーム露光装置の光学系を示す露光コラム部の構成図である。
【符号の説明】
１０  光学系
１１  ビーム削減アパーチャー
１２  クロスオーバー結像レンズ
１３  整形ラウンドアパーチャー
１４  第１のアライメントコイル
１５  第２のアライメントコイル
２１  第１のチャンバー
２２  第２のチャンバー
２３  イオンポンプ
２４  ターボポンプ
２５  第３のチャンバー
２６  ターボポンプ
２７  オゾン注入口
３０  冷却機構
１１０  露光コラム部
１１１  カソード電極
１１２  ウェーネルト
１１３  アノード
１１４  電子ビーム発生源
１１５  第１のスリット
１１６  第１電子レンズ
１１８  第２のレンズ
１１９  第３のレンズ
１２０  ブロックマスク
１２１  第１の偏向器
１２２  第２の偏向器
１２３  第３の偏向器
１２４  第４の偏向器
１２５  ブランキング
１２６  第４のレンズ
１２７  ラウンドアパーチャ
１２８  リフォーカスコイル
１２９  第５のレンズ
１３２  第６の対物レンズ
１３３  主偏向器
１３４  復偏向器
１３５  試料台
【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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