(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元の光パターンを発生するための光パターン発生部と、
入射された前記光パターンに基づく電子ビームアレイを生成し、前記電子ビームアレイを増幅し、増幅電子ビームアレイとして一括出射するための電子増幅部と、
前記増幅電子ビームアレイを、電子線レジスト上に集束するための電子ビームレンズ部と、を有し、
前記増幅電子ビームアレイは、複数の各マイクロ電子ビームを集合したものであり、
前記電子増幅部は、電子を増幅する、筒状のマイクロチャネルを、前記マイクロチャネルの軸方向を前記光パターンの光軸方向に対し沿うように、複数、それぞれ、前記光軸方向に対し直交する方向に互いに平行に隣り合って形成して、
前記複数の各マイクロ電子ビームは、互いに離間しており、かつ、前記光パターンの光路方向に沿っていることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
前記電子ビームレンズ部は、さらに、前記増幅電子ビームアレイを、加速、アライメントおよび投影することの、少なくとも一つをできるようになっている請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項３】
前記マイクロチャネルの直径が、１μｍ〜１００μｍであり、前記マイクロチャネルの直径に対する長さの比（Ｌ／ｄ）が、２０〜２００である請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項４】
前記電子増幅部は、前記光パターンの入射側に、入射してくる光子を電子に変換して出射する光電膜を備えている請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項５】
前記光パターン発生部は、前記電子増幅部における光パターンの入射部において多光子励起状態とするためのフェムト秒レーザと、上記フェムト秒レーザからのレーザ光を前記二次元の光パターンにて反射するためのマイクロミラーアレイ部とを有している請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項６】
さらに、前記増幅電子ビームアレイによって描画されたパターンに生じる歪を低減するように前記光パターンを補正するための補正部を有している請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記光パターン発生部を制御して、前記増幅電子ビームアレイに生じる歪を相殺するように逆歪光パターンを生成するための逆歪光パターン生成部を備えている請求項６に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記光パターン発生部を制御して、前記光パターンを、互いに補間し合う複数の分割光パターンをそれぞれ生成するための分割光パターン生成部を備えており、
前記複数の分割光パターンに基づく、互いに隣り合う各マイクロ電子ビームの間隔は、前記光パターンに基づく、互いに隣り合う各マイクロ電子ビームの間隔より広いものである請求項６に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項９】
さらに、前記電子増幅部からの増幅電子ビームアレイの出射角度のバラツキを抑制するため、電子増幅部の出射側にグリッド状静電レンズ部を有している請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１０】
前記マイクロチャネルは、前記電子増幅部からの増幅電子ビームアレイの出射角度のバラツキを抑制するように、前記増幅電子ビームアレイの出射口側端部の内周面が、前記マイクロチャネルの出射端に向かって末広がりとなるように形成されている請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１１】
前記マイクロチャネルは、前記増幅電子ビームアレイの電子を間欠的に出射するものである請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１２】
前記補正部は、前記各分割光パターンをそれぞれ時分割にて生成するものである請求項８に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１３】
前記光パターン発生部は、二次元パターンデータから前記二次元の光パターンを発生するものである請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１４】
前記二次元の光パターンは、半導体素子の回路パターンに応じたものである請求項１に記載の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、ＬＳＩといった半導体装置の製造において、上記半導体装置における半導体素子の微細加工が可能な、電子ビーム露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体素子の性能は、図１２に示すように、半導体リソグラフィー技術による微細加工の精度（つまり、最小加工寸法の低減化）に委ねられているといっても過言ではない。これまでの可視光帯域の光（電磁波）を利用したリソグラフィー技術による微細加工は、その光の波長に依存して解像度が決まる。このため、微細加工のより微細化を進めるためには、図１３に示すように、可視光領域からＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ  ｒａｙｓ、極紫外線）やＸ線などの、より短波長帯域の光を利用する必要があった。
【０００３】
しかし、それらの短波長帯域の光は、その光の発生装置の実現や光ビームの縮小などに用いる光学系の実現が容易ではない。
【０００４】
このことから、発生や制御が比較的容易である電子ビーム（電子線）を半導体リソグラフィー技術による微細加工に用いることが考えられた。
【０００５】
しかしながら、電子ビームを用いた既存の半導体製造（リソグラフィー）装置は、一本の電子ビームにて、半導体素子の回路パターンを直接描画するので、高集積度の半導体素子における回路パターンの全てを描画するのに多大な露光時間（数時間から数十時間）を要することが問題であった。つまり、光の波長に依存した微細加工限界を打ち破る電子ビーム露光方式は、”一筆書き”の一次元的な露光方式であるが故に直接ウェハー全体を露光するには多大な露光時間を要し、実用的でないという問題を生じている。
【０００６】
近年、電子ビームを用いた露光方法において、露光時間を短縮化するために、上記パターンを一括描画する二次元電子ビームによる一括露光方法が開発されている。そのような二次元電子ビーム一括露光方式としては、ＳＣＡＬＰＥＬ方式（ＡＴ＆Ｔ）や、ＰＲＩＶＡＩＬ方式（ＩＢＭ）が提案されている。
【０００７】
ＳＣＡＬＰＥＬ方式では、図１４（ａ）に示すように、メンブレン３２ａの表面上にパターン化された散乱部３２ｂを備えるレチクル３２に対し、電子ビーム３１を照射する。出射電子ビームを電子レンズ３３およびバックフォーカルプレーンフィルタ３４を有する光学系により電子線レジストを塗布した金属薄膜３５に照射・露光して上記パターンの回路を形成する方式である。ＳＣＡＬＰＥＬ方式については、特許文献１にも記載されている。
【０００８】
ＰＲＩＶＡＩＬ方式においては、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、前記パターンに応じた空孔４４ａを形成したＳｉ基板４４をレチクルとして用い、上記Ｓｉ基板４４に電子ビーム４１を照射する。このとき、空孔４４ａを通過した電子ビーム４１を、光学系を用いて、電子線レジストが塗布された金属薄膜を備えたウェハー４７上にそれぞれ照射・露光する方式である。上記光学系としては、電子レンズ４２、電子ビーム軸偏向用ヨーク４３ａを備えたイルミネーションレンズ４３、コリメーションレンズ４５、およびコントラストアパーチャ４６を備えたプロジェクションレンズ４６が挙げられる。ただし、ＰＲＩＶＡＩＬ方式は、図１５（ｃ）に示すような、中空の部分を備えたＳｉ基板４４を作製できないという不都合を有している。ＰＲＩＶＡＩＬ方式については、特許文献２にも記載されている。
【特許文献１】
米国特許第５，２６０，１５１号（Ｄａｔｅ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ：１９９３年１１月０９日）
【特許文献２】
米国特許第５，４６６，９０４号（Ｄａｔｅ  ｏｆ  Ｐａｔｅｎｔ：１９９５年１１月１４日）
【発明の開示】
【０００９】
（発明が解決しようとする課題）
前記のＳＣＡＬＰＥＬ方式は、図１４（ｂ）に示すように、電子ビーム３１がメンブレン３２ａを通過する必要があるため、その部分で著しく解像度が低下してしまうという課題を生じている。
【００１０】
前記のＰＲＩＶＡＩＬ方式は、複雑なパターン、例えば図１５（ｃ）に示すような中空を備えたパターンを形成するときには、上記パターンを分割した各小パターンを上記ウェハー４７上にそれぞれ照射する。このため、上記方式は、上記各小パターンの相互間での位置あわせが必要となり、この位置あわせの精度が原因でＳＣＡＬＰＥＬ方式と同様に解像度が著しく低下する（解像度としては１００ｎｍが限界）という課題を生じている。
【００１１】
また、上記両方式においては、レチクルの製作や真空室内への上記レチクルの設置など面倒な操作が必要であるという課題も生じている。このように各方式には、上述した根本的な課題がある。
本発明の目的は、電子ビームによる高精細な描画パターンを形成できる電子ビーム露光装置を提供すると共に、所望する二次元の描画パターンの形成を、二次元一括露光によって迅速に実現できて上記形成を低コスト化できる、電子ビーム露光装置を提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明に係る電子ビーム露光装置は、上記課題を解決するために、二次元の光パターンを発生するための光パターン発生部と、入射された前記光パターンに基づく電子ビームアレイを生成し、前記電子ビームアレイを増幅し、二次元パターンの増幅電子ビームアレイとして一括出射するための電子増幅部と、前記増幅電子ビームアレイを、電子線レジスト上に集束するための電子ビームレンズ部と、を有し、上記増幅電子ビームアレイは、複数の各マイクロ電子ビームが集合したものであり、上記複数の各マイクロ電子ビームは、互いに離間しており、かつ、前記光パターンの光路方向に沿っていることを特徴としている。
上記電子ビーム露光装置では、前記電子ビームレンズ部は、さらに、前記増幅電子ビームアレイを、加速、アライメントおよび投影することの、少なくとも一つをできるようになっていることが好ましい。
上記構成によれば、二次元の光パターンに基づく増幅電子ビームアレイを、電子線レジストが塗布された金属薄膜を備えた基板上の上記電子線レジスト上に照射・露光する。このことにより、二次元の露光パターンを一括して描画でき、露光時間を短縮化できる。さらに、上記構成は、光パターンに基づく電子ビームアレイを増幅した増幅電子ビームアレイを用いているので、上記電子線レジストに照射される電子ビーム強度を大きくできる。この結果、上記露光時間をさらに短縮化できて、描画速度を向上できる。
これにより、上記構成は、上記描画パターンの精度および描画速度を向上できるから、例えば半導体素子の最小加工寸法が、５ｎｍ以下といった、より微細な加工精度をより迅速に実現できて、５ｎｍスケール以下の高集積度の半導体素子を有する超高密度のＬＳＩを、より低コストにて製造できる。
また、前記電子ビームレンズ部が、さらに、前記増幅電子ビームアレイを加速できるようになっていると、電子線を短波長化できるので、描画パターンを、より微細化できて、上記描画パターンの精度および描画速度を向上できる。また、前記電子ビームレンズ部が、さらに、前記増幅電子ビームアレイをアライメントできるようになっていると、上記描画パターンの精度をより向上できる。
【００１８】
上記電子ビーム露光装置では、前記電子増幅部は、電子を増幅する、筒状のマイクロチャネルが、前記マイクロチャネルの軸方向を前記光パターンの光軸方向に対し沿うように、複数、それぞれ、前記光軸方向に対し直交する方向に互いに隣り合って形成されていることが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、上記各マイクロチャネルを設けたことにより、照射した光パターンを分割化した各マイクロ電子ビームの集合体である増幅電子ビームアレイをより確実に形成できる。
【００２０】
この結果、上記構成は、増幅された増幅電子ビームアレイを、より確実に得ることができるので、上記描画パターンの描画速度をより向上させることができる。このことから、例えば半導体素子の最小加工寸法が、５ｎｍ以下といった、より微細な加工精度をより迅速に実現できて、５ｎｍスケール以下の高集積度の半導体素子を有する超高密度のＬＳＩを、より低コストにて製造できる。
【００２１】
上記電子ビーム露光装置においては、前記電子増幅部は、前記光パターンの入射側に、入射してくる光子を電子に変換して出射する光電膜を備えていてもよい。
【００２２】
上記構成によれば、光パターン発生部からの光パターンの光強度が小さくとも、光電部を、電子増幅部における、光パターンの入射側に設けたことで、上記光パターンに応じた電子パターンを電子増幅部に入射し増幅して、増幅電子ビームアレイを、より確実に得ることが可能となる。
【００２３】
上記電子ビーム露光装置では、前記光パターン発生部は、フェムト秒レーザと、上記フェムト秒レーザからのレーザ光を前記二次元の光パターンにて反射するためのマイクロミラーアレイ部とを有していてもよい。
【００２４】
上記構成によれば、マイクロミラーアレイ部により二次元の光パターンとなった、フェムト秒レーザからのレーザ光は、電子増幅部に照射されると、上記電子増幅部において、上記光パターンに準じた電子ビームアレイを生成できる。
【００２５】
これにより、上記構成は、光電膜を用いた場合と同様な、高精細で、迅速化できる描画パターンによる半導体素子を形成できる。その上、上記構成は、光電膜を省くことが可能であるから、光電膜に必要な真空状態の維持という、装置の大型化や高コスト化を抑制できる。
上記電子ビーム露光装置においては、さらに、前記増幅電子ビームアレイによって描画されたパターンに生じる歪を低減するように前記光パターンを補正するための補正部を備えていることが望ましい。
上記構成によれば、増幅電子ビームアレイによって描画されたパターンに生じる歪を低減するように光パターンを補正するための補正部を設けたので、増幅電子ビームアレイにより描画されるパターンを、光パターン側から補正することで、所望する描画パターンに近づけることが確実化および迅速化できる。
上記電子ビーム露光装置では、前記補正部は、前記光パターン発生部を制御して、前記増幅電子ビームアレイに生じる歪を相殺するように逆歪光パターンを生成するための逆歪光パターン生成部を備えていてもよい。
上記構成によれば、増幅電子ビームアレイに生じる歪を相殺するように逆歪光パターンを生成するための逆歪光パターン生成部を設けたことで、上記相殺によって描画パターンの精度を改善できる。
上記電子ビーム露光装置においては、前記補正部は、前記光パターン発生部を制御して、前記光パターンを、互いに補間し合う複数の分割光パターンをそれぞれ生成するための分割光パターン生成部を備えており、上記複数の分割光パターンに基づく、互いに隣り合う各マイクロ電子ビームの間隔は、前記光パターンに基づく、互いに隣り合う各マイクロ電子ビームの間隔より広いものであってもよい。
上記構成によれば、互いに補間し合う複数の分割光パターンをそれぞれ生成するための分割光パターン生成部を備えたことにより、複数の各分割光パターンから、互いに補間し合う、複数の各分割パターン電子ビームアレイを得ることができる。それらの各分割パターン電子ビームアレイを時間軸に沿って互いに異なる時間に電子線レジストの同一エリアに照射することで、前記光パターンに対応した描画パターンを電子線レジスト上に形成できる。
このとき、時分割にて用いられる、各分割パターン電子ビームアレイにおける、互いに隣り合うマイクロ電子ビームの間隔を大きくできる。これにより、各分割パターン電子ビームアレイにおける、互いに近接したマイクロ電子ビーム間および電子線レジスト内部での散乱電子間の静電相互作用力を軽減することができる。
【００３３】
その結果、上記構成は、所望の描画パターンによる歪の少ない感光パターンが電子線レジスト上に得られるので、分割パターン電子ビームアレイによる上記感光パターンにおける描画の高精度化が可能となる。
【００３４】
上記電子ビーム露光装置では、さらに、前記電子増幅部からの増幅電子ビームアレイの出射角度のバラツキを抑制するため、電子増幅部の出射側にグリッド状静電レンズ部を有していてもよい。
【００３５】
上記構成によれば、増幅電子ビームアレイをグリッド状静電レンズ部におけるグリッド状部を通過させることで、互いに平行化できて前記出射角度のバラツキを抑制して、上記バラツキに起因する解像度の低下を軽減できる。その上、前記出射角度のバラツキを抑制できるから、前述の光パターンとの相似性を向上できて、描画パターンの高精度化が可能となる。
【００３６】
上記電子ビーム露光装置においては、前記マイクロチャネルは、前記電子増幅部からの増幅電子ビームアレイの出射角度のバラツキを抑制するように、前記増幅電子ビームアレイの出射口側端部の内周面が、前記マイクロチャネルの出射端に向かって末広がりとなるように形成されていてもよい。
【００３７】
上記構成によれば、上記末広がりの形状により、グリッド状静電レンズ部を設けた場合と同様に、出射された増幅電子ビームアレイの各マイクロ電子ビームの各出射方向を上記マイクロチャネルの中心軸に対し平行となるように近づけることができる。
【００３８】
この結果、前記出射角度のバラツキを抑制できるから、上記バラツキに起因する解像度の低下を軽減できる。その上、前記出射角度のバラツキを抑制できるから、前述の光パターンとの相似性を向上できて、描画パターンの高精度化が可能となる。
【００３９】
（発明の効果）
本発明の電子ビーム露光装置は、以上のように、二次元の光パターンに基づく、電子ビームアレイを生成し、前記電子ビームアレイを増幅し、増幅電子ビームアレイとして出射するための電子増幅部と、前記増幅電子ビームアレイを電子線レジスト上に集束するための電子ビームレンズ部とを有している構成である。
【００４０】
それゆえ、上記構成は、パターン化された増幅電子ビームアレイにより、描画パターンを高分解能、高精度かつプログラマブルに描画して形成することができる。この結果、前述したように、例えば最小加工寸法が５ｎｍ以下といった、より微細な加工が実現でき、５ｎｍスケール以下の半導体素子を備えた超高密度ＬＳＩが製造できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る実施の第一形態の電子ビーム露光装置を示す概略要部断面図である。
【図２】上記電子ビーム露光装置に用いるＭＣＰのマイクロチャネルにおける要部破断の斜視図である。
【図３】上記ＭＣＰの要部破断の斜視図である。
【図４】上記ＭＣＰの要部平面図である。
【図５】上記ＭＣＰの印加電圧とゲインとの関係を示すグラフである。
【図６（ａ）】上記電子ビーム露光装置の電子ビームレンズ部を示す斜視図である。
【図６（ｂ）】上記電子ビーム露光装置の電子ビームレンズ部を示す正面図である。
【図７】上記ＭＣＰと電子レンズビーム部とにおける、光パターンから増幅電子ビームアレイが生成され、集束され、投影される状態を示す斜視図である。
【図８（ａ）】上記増幅電子ビームアレイが集束される状態を示す斜視図である。
【図８（ｂ）】集束されて電子線レジスト上での上記増幅電子ビームアレイの状態を示す斜視図である。
【図８（ｃ）】集束された上記増幅電子ビームアレイでの各電子ビーム間の相互作用を示す概略正面図である。
【図９（ａ）】上記増幅電子ビームアレイの各マイクロ電子ビーム間の相互作用を緩和するための一例を示し、上記増幅電子ビームアレイを生成するための光パターンを分割して形成した、互いに補間する各分割光パターンの例を示す平面図である。
【図９（ｂ）】上記各分割光パターンを合わせたときの増幅電子ビームアレイを示す平面図である。
【図１０（ａ）】上記ＭＣＰからの増幅電子ビームアレイを整形するためのグリッド状静電レンズ部を示す要部破断斜視図である。
【図１０（ｂ）】上記グリッド状静電レンズ部の断面図である。
【図１１（ａ）】本発明の増幅電子ビームを示す概略正面図である。
【図１１（ｂ）】従来の電子ビームを示す概略正面図である。
【図１２】半導体素子としてのＤＲＡＭ、マイクロプロッセッサの最小加工寸法における、経年的で、一般的な減少の変化を示すグラフである。
【図１３】Ｘ線露光、ＥＵＶ露光、電子線露光における露光波長と解像度との関係を示すグラフである。
【図１４（ａ）】従来の電子ビームでの露光の例を示す断面図である。
【図１４（ｂ）】図１４（ａ）に示す従来の電子ビームでの露光の例の要部拡大断面図である。
【図１５（ａ）】従来の電子ビームでの露光の他の例を示す断面図である。
【図１５（ｂ）】図１５（ａ）に示す従来の電子ビームでの露光の他の例の要部拡大断面図である。
【図１５（ｃ）】上記他の例では不可能な、レチクルとしてのＳｉ基板での空孔の例を示す正面図である。
【図１６】本発明に係る実施の第二形態の電子ビーム露光装置を示す概略要部断面図である。
【図１７】上記実施の第二形態の電子ビーム露光装置における、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス、登録商標、マイクロミラーアレイ部）の要部斜視図である。
【図１８】本発明に係る実施の第一形態および第二形態の電子ビーム露光装置におけるＭＣＰのマイクロチャネルの一変形を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
（実施の第一形態）
本発明に係る電子ビーム露光装置、半導体製造装置の一実施形態について図１ないし図１１に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、上記電子ビーム露光装置を備えた半導体製造装置では、図１に示すように、内部での真空状態を維持できる箱状の真空チェンバー１が、その真空度を１０−６Ｔｏｒｒ以下となるように設けられている。本実施の形態では、上記真空度を１０−８Ｔｏｒｒに設定した。
【００４３】
真空チェンバー１内の底部には、露光される基板５を載置するためのステージ（載置台）２が、二次元の水平方向に移動可能に取り付けられている。真空チェンバー１の内部または外部には、ステージ２を移動駆動するためのメカニカルドライブ３が、後述するコントローラ１７により制御可能に設けられている。また、上記ステージ２の位置（つまり移動位置）をモニタするためのステージ位置モニタ４が、そのモニタ位置を後述するコントローラ１７に通知するように取り付けられている。
【００４４】
上記ステージ２に載置される基板５の表面上には、半導体素子の回路を形成するための金属薄膜、半導体膜または絶縁膜といった薄膜６が形成されており、さらに、上記薄膜６の表面上においては電子線レジスト７が塗布されている。
【００４５】
電子線レジスト７としては、ポジ型レジスト、ネガ型レジストが挙げられる。上記ポジ型レジストとしては、主鎖に４級炭素を有する高分子が、電子線により主鎖切断の割合（放射線化学では１００ｅＶ当たりの反応数を表すＧ値を用いる）が大きいので好ましい。ポジ型レジストの高分子の例は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリヘキサフルオロブチルメタクリレート（ＦＢＭ）、ポリ（トリフルオロ−α−クロロアクリレート）（ＥＢＲ−９）などのハロゲン化ポリアクリレートや、それれとメチルアクリレートの共重合体が挙げられる。ポジ型レジストの高分子の他の例は、ポリ（ブテン−１−スルホン、１μＣ／ｃｍ２と感度が高い）、ＤＮＱ−ノボラック樹脂が挙げられる。ＤＮＱ−ノボラック樹脂の例は、ポリメチルペンテンスルホン（ＰＭＰＳ）とノボラック樹脂からなるものである。ポジ型レジストのさらに他の例は、化学増幅系レジストである、酸触媒脱保護反応を利用したものが挙げられる。
【００４６】
前記ネガ型レジストとしては、エポキシ基を含む高分子が電子線に対する、架橋の反応感度が高いことを利用したポリ（グリシジルメタクリレート）（ＰＧＭＡ）や、グリシジルメタクリレートとエチルアクリレートとの共重合体（ＣＯＰ）、ポリスチレン系レジストが挙げられる。ポリスチレン系レジストは、エポキシ基を含むモノマーと芳香環を含むモノマーとの共重合体である。上記各レジストには、感度向上のために、化学構造として、ハロゲンや、クロルメチル基、およびアリル基の少なくとも一つが導入されていてもよい。
【００４７】
真空チェンバー１内の頂部近傍には、半導体素子の回路パターンに応じた二次元の光パターン１３を生成するためのプロジェクター（光パターン発生部）８が、プロジェクター８の発光表面から上記光パターン１３を外部に対して出射するように設けられている。
【００４８】
上記プロジェクター８としては、透過型液晶方式と単板式ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式とが挙げられる。光パターン１３のダーク部分に存在する微量の光子は、後述するＭＣＰ１１により１０００倍以上に増倍され、最終的に電子線レジスト７の被感光箇所を感光するため、コントラスト比が一般に高いとされる単板式ＤＬＰ方式がより望ましい。
【００４９】
プロジェクター８のコントラスト比が問題となる程度の十分な感光感度を持つレジスト材料を電子線レジスト７として使用する場合は、光を遮るマスクをＭＣＰ１１の上面（光の入射側面）に配置し、プロジェクター８に代えて使用することも可能である。フォトマスク（液晶シャッター等含む）をＭＣＰ１１の背面（光パターン１３の入射側）に設置し、ＭＣＰ１１の背面に対し、全面光を照射することで、プロジェクター８を不必要となる。この場合、光パターン１３毎にフォトマスクを設置する必要がある。最終的には、後述する電子ビームレンズ部１２で、パターン化された増幅電子ビームアレイ１４を集束させるため、フォトマスクに高い解像度は必要ない。
【００５０】
また、有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと略記する）発光素子をマトリクス上に配置したＥＬ発光部をプロジェクター８と後述のレンズ９の代わりに利用できる。この場合、ＥＬ発光部を後述する光電膜１０と集積し、ＥＬ発光部から光パターン１３を、直接、光電膜１０に等倍投射して、上記光電膜１０から上記光パターン１３に応じた、パターン化された電子ビームアレイを後述するＭＣＰ１１に入射することも考えられる。いずれにせよ、光パターン１３を、後述する光電膜１０に照射する段階（言い換えると、後述するＭＣＰ１１への入射位置）では、上記光パターン１３は、μｍレベルの精度があれば充分である。
【００５１】
上記光パターン１３の光路上には、入射された光パターン１３に基づく、パターン化された電子ビームアレイを生成し、その電子ビームアレイを数千倍から数千万倍までに増幅した、パターン化された増幅電子ビームアレイ１４を出射するためのマイクロチャネルプレート（以下、ＭＣＰと略記する、電子増幅部）１１が、上記増幅電子ビームアレイ１４の光路を上記光パターン１３の光路方向にほぼ沿うように設けられている。
【００５２】
上記プロジェクター８とＭＣＰ１１との間の光路中には、必要に応じて、光パターン１３をＭＣＰ１１の入射側に効率よく入射するための凸または凹のレンズ９が設けられていてもよい。また、ＭＣＰ１１の入射側に、入射した光を電子に変換して出射する光電膜１０が設けられていることが望ましい。
【００５３】
上記光電膜１０の素材としては、マルチアルカリ（Ｎａ−Ｋ−Ｓｂ−Ｃｓ）、バイアルカリ（Ｓｂ−Ｒｂ−Ｃｅ、Ｓｂ−Ｋ−Ｃｓ）、Ｃｅ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ等が代表的なものとして挙げられる。可視領域では、ＣｄＳが広く用いられ、感度を増すために一般に（Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｂ等）が添加される。本実施形態では、ＣｄＳを用いている。
【００５４】
なお、上記光パターン１３の光子がＭＣＰ１１のマイクロチャネルにおける内面の半導体部の仕事関数を上回るエネルギーを持つ場合、光電膜１０を省くことができる。また、２００ｎｍ以下の短波長のＵＶによる光パターン１３をＭＣＰ１１の内側に照射した場合も、上記内面の半導体部から二次電子（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ）が発生し、上記光パターン１３に応じた増幅電子ビームアレイ１４を得ることができるので、光電膜１０は不必要となる。上記ＵＶによる光パターン１３の作製には、ＵＶフォトマスクをＭＣＰ１１の上面（光の入射側）に設置すればよい。
【００５５】
次に、前記ＭＣＰ１１について説明する。ＭＣＰ１１は、図２および図３に示すように、電子を増幅する、筒状のマイクロチャネル１１ａが、マイクロチャネル１１ａの軸方向を、ＭＣＰ１１に向かって入射してくる前記光パターン１３の光軸方向に対し沿うように、複数、それぞれ、前記光軸方向に対し直交する方向に互いに平行に隣り合って形成されている。上記筒状としては、円筒状や、四角筒状、六角筒状が挙げられるが、製作の容易さから、本実施形態では、円筒状が用いられている。
【００５６】
ＭＣＰ１１の作製については、ＭＣＰ１１の１つのマイクロチャネル１１ａを取り上げて以下に説明する。まず、例えば鉛ガラス板の本体１１ｂに、その厚さ方向に複数の筒状部を互いに平行に形成する。上記筒状部の直径は、１μｍ〜１００μｍに、その直径に対する筒状部の長さの比（Ｌ／ｄ）は、２０〜２００、より好ましくは４０〜１００に設定されている。本実施形態では、直径を２μ〜１０μｍ、比（Ｌ／ｄ）を４０〜８０に設定している。また、筒状部の軸方向は、鉛ガラス板の表面の法線方向に沿った平行としてもよいし、８°程度まで傾斜していてもよいが、本実施形態では平行としている。
【００５７】
次に、各筒状部の内面に、一個の電子が衝突すると、上記衝突方向に沿った方向に複数の二次電子を放出する構造を備えた半導体部１１ｃを形成する。上記半導体部１１ｃは、本体１１ｂを水素雰囲気下、２５０℃〜４５０℃の高温での還元により本体１１ｂの表面状に抵抗性の半導体部として形成される。上記半導体部１１ｃの本体１１ｂの厚さ方向での抵抗値は、１０８Ω〜１０１０Ωに設定されている。
【００５８】
なお、上記半導体部１１ｃとしては、プラズマＣＶＤ（化学的気相成長法）により堆積されたダイモンドライクカーボン膜であってもよい。
【００５９】
続いて、筒状の各半導体部１１ｃが厚さ方向に形成された鉛ガラス板の本体１１ｂの両表面に、ニクロムまたはインコネルの蒸着により各電極１１ｄ、１１ｅをそれぞれ形成して、図４に示すようなマイクロチャネル１１ａが作製される。
【００６０】
このようなマイクロチャネル１１ａでは、各電極１１ｄ、１１ｅ間に、電子の入射側をマイナス、電子の出射側をプラスとして、図５に示すように、６００Ｖ〜１１００Ｖの直流電圧を印加しておくと、電子の入射側の電極１１ｄ側から、マイクロチャネル１１ａ内の半導体部１１ｃに一個の電子２５が衝突すると、上記衝突方向に沿った方向に複数の二次電子２７を放出し、その放出された各電子２７が半導体部１１ｃにそれぞれ衝突して、さらに多くの電子を放出することを繰り返すことにより、１個の電子２５が５×１０２個〜３×１０５個の電子ビーム２９となって出射することになる。図５に示すＣＨＥＶＲＯＮとは、ＭＣＰ１１を二段に形成したものである。
【００６１】
各マイクロチャネル１１ａからの各電子ビーム２９の各電子は、ＭＣＰ１１の充放電特性から間欠的に出射するので、互いに隣り合うに各電子ビーム２９の各電子が、上記各電子ビーム２９の中心軸間の距離にて、互いに隣り合う確率は十分小さく、上記各電子ビーム２９の各電子が互いに反発する斥力は小さい。
【００６２】
よって、前述の増幅電子ビームアレイ１４は、上記の各マイクロチャネル１１ａにそれぞれ対応した複数の各マイクロ電子ビームが集合したものである。複数の各マイクロ電子ビームは、互いに離間しており、かつ、前記光パターン１３の光路方向、および上記の各マイクロチャネル１１ａの長手方向に沿ったものである。ただし、複数の各マイクロ電子ビームは、上記光路方向や長手方向に対して、必ずしも平行となっていなくともよく、電子線レジスト表面で集束すれば、傾斜していてもよい。
【００６３】
なお、上述した光電膜１０＋ＭＣＰ１１の代用品としてＨＡＲＰ（Ｈｉｇｈ−ｇａｉｎ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｒｕｓｈｉｎｇ  ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）膜をアバランシュ型フォトコンダクタ膜として利用することができる。ＨＡＲＰ膜とは、高圧を印加したアモルファスセレンの膜を意味する。ＨＡＲＰ膜の表面に光が入射すると、ＨＡＲＰ膜にて光電変換が起こり、さらに膜中で電荷がなだれ増幅し、電子を出射する。したがって、パターン光１３をＨＡＲＰ膜の一方の表面に入射することで、パターン化された増幅電子ビームアレイ１４がＨＡＲＰ膜の他方の表面から出射して得られる。
【００６４】
また、本実施形態では、光パターン発生部８と光電膜１０とＭＣＰ１１との組み合わせに代えて、他のデバイスを用いることができる。上記他のデバイスとしては、電圧制御によりパターン化された増幅電子ビームアレイ１４を生成し、レジストを感光させることができるものであればよい。上他のデバイスとして、表面伝導型電子放出素子（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ）、シリコンやモリブデンから成る先端を尖らせた先端部を備えたマイクロディップアレイ、カーボンナノチューブアレイ、およびダイヤモンド薄膜等の電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ，Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）用電子放出源からなるデバイス群から選択された少なくとも一つを利用することが挙げられる。
【００６５】
上記真空チェンバー１内においては、図１、図６および図７に示すように、ＭＣＰ１１から出射される、パターン化された増幅電子ビームアレイ１４の光路に沿って、上記増幅電子ビームアレイ１４を加速、集束、アライメント、および投影するための電子ビームレンズ部１２が設けられている。
【００６６】
電子ビームレンズ部１２は、加速管部１２ａ、集束レンズ部１２ｂ、アライメント用の多重極偏向電極部１２ｃ、および投影レンズ部１２ｄを、それぞれ、上記増幅電子ビームアレイ１４の進行方向に沿って有している。電子ビームレンズ部１２では、少なくとも集束レンズ部１２ｂが設けられていればよいが、必要に応じて、加速管部１２ａ、アライメント用の多重極偏向電極部１２ｃ、および投影レンズ部１２ｄの少なくとも何れかが設けられていてもよい。
【００６７】
加速管部１２ａは、増幅電子ビームアレイ１４を加速させ、その電子線の波長を短波長化させ、最終的に、電子線レジスト７での描画解像度を向上させるためのものである。集束レンズ部１２ｂは、パターン化された増幅電子ビームアレイ１４の光路方向に直交する面内方向において、パターンを集束させるためのものである。多重極偏向電極部１２ｃは、集束レンズ部１２ｂを通過後の増幅電子ビームアレイ１４の歪みを補正するためのものである。投影レンズ部１２ｄは、多重極偏向電極部１２ｃの通過後の増幅電子ビームアレイ１４を所望のサイズにて電子線レジスト７上に投影して増幅電子ビームアレイ１４に対応する描画パターン１４ａを形成するためのものである。
【００６８】
加速レンズまたは加速電極といった加速管部１２ａによって、増幅電子ビームアレイ１４の電子線は１００ｋｅＶにおいて約波長０．０１ｎｍ程度まで短波長化されるので、短波長化された上記増幅電子ビームアレイ１４により、より微細な、５ｎｍスケール以下の描画パターン１４ａを電子線レジスト７上に描いて上記電子線レジスト７を露光することが可能となる。以下、通常の半導体製造の工程により、微細パターンを有する高集積度の半導体素子が形成される。
【００６９】
図１に示すように、プロジェクター８での二次元の光パターン１３を発生させるたり、電子ビームレンズ部１２を制御したり、また、前述のステージ２を移動駆動するメカニカルドライブ３を制御したりするためのコントローラ（補正部）１７がコンピュータにより設けられている。コントローラ１７には、表示出力部としてのディスプレイ１８と、キーボードやマウス等の入力部１９とが接続されている。
【００７０】
そして、コントローラ１７は、加速、集束、アライメント、および投影された増幅電子ビームアレイ１４によって描画される描画パターン１４ａに生じる歪を低減するように前記光パターン１３を補正するための補正部としても機能するように設定されている。
【００７１】
まず、上記補正の第一の例として、電子ビームレンズ部１２における歪の補正が挙げられる。電子ビームレンズ部１２により発生する電界は、空間的に強度分布を示すため、集束される、パターン化された増幅電子ビームアレイ１４の中心付近とパターンの外郭付近では縮小率が異なる。これを解決するために、所望パターンに対する、電子ビームレンズ部１２にて生じる歪の逆関数の積である入射光パターン（逆歪光パターン）を生成するように、コントローラ１７はプロジェクター８を制御する。よって、コントローラ１７は、逆歪光パターン生成部を備えていることになる。
【００７２】
これにより、上記第一の例では、電子ビームレンズ部１２において、増幅電子ビームアレイ１４によって描画される描画パターン１４ａに生じる歪を、上記入射光パターンにより相殺できて、電子線レジスト７上に、通常の電子ビームの解像度で、所望する回路パターンに沿った二次元一括の、集束され投影された増幅電子ビームアレイ１４によって描画される描画パターン１４ａが得られる。
【００７３】
この結果、上記第一の例においては、上記増幅電子ビームアレイ１４により描画される露光パターンである描画パターン１４ａを、光パターン１３側から補正することで、高精度かつプログラマブルに描画することができる。それゆえ、たとえば最小加工寸法が５ｎｍ以下といった、より微細な加工が実現でき、５ｎｍスケール以下の半導体素子を備えた超高密度ＬＳＩが高精度、低コストかつプログラマブルに製造できる。
【００７４】
次に、上記補正の第二の例として、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、増幅電子ビームアレイ１４が電子ビームレンズ部１２により電子線レジスト７上に集束されて、電子線レジスト７に近づくに伴い、図８（ｃ）に示すように、互いに隣り合うマイクロ電子ビーム１４ｂ間での相互作用力が大きくなり、上記相互作用力による散乱に起因した解像度が低下するという不都合を回避する例を挙げる。
【００７５】
そこで、図９（ａ）に示すように、ＭＣＰ１１の各マトリクスである各マイクロチャネル１１ａに入射する光パターン１３から、互いに補間し合う各ドットからなる複数の各分割光パターン１１ａ−１〜１１ａ−３を、時分割的にそれぞれ生成するようにプロジェクター８がコントローラ１７により制御される。各分割光パターン１１ａ−１〜１１ａ−３は、互いに補間し合うように形成されているので、図９（ｂ）に示すように、互いに重ねると元の光パターン１３となるようになっている。よって、コントローラ１７は、分割光パターン生成部を備えていることになる。
【００７６】
このように補正の第二例においては、電子線レジスト７上に照射される、各分割光パターン１１ａ−１〜１１ａ−３に基づくマイクロ電子ビーム１４ｂは、互いの間隔が広くなるために、上記相互作用力による不都合をさらに抑制できる。この結果、補正の第二の例においても、解像度の低下を回避できるので、超高密度ＬＳＩが、より高精度、低コストかつプログラマブルに製造できる。
【００７７】
なお、本実施の第一形態では、各分割光パターン１１ａ−１〜１１ａ−３を３枚の例を挙げたが、それらを例えば１００枚の各分割光パターンとしてもよい。上記各分割光パターンは光にて制御されることから、それら１００枚を順次描写しても、その全描写時間をミリセカンドオーダーにできる。
【００７８】
また、本発明の電子ビーム露光装置や半導体製造装置において、ＭＣＰ１１からの増幅電子ビームアレイ１４の出射角度のバラツキに起因した解像度の低下を防止するために、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、ＭＣＰ１１の出射側にグリッド状静電レンズ部１６を設けてもよい。
【００７９】
グリッド状静電レンズ部１６には、ＭＣＰ１１の各マイクロチャネル１１ａにそれぞれ対応したグリッド（格子）状の各空間部１６ａが各マイクロチャネル１１ａからの各増幅電子ビームの進行方向に沿った空間を備えるようにそれぞれ形成されている。これにより、上記グリッド状静電レンズ部１６に電圧を印加しておくと、ＭＣＰ１１からの増幅電子ビームアレイ１４に対し引力を発生し、加速化させた上記増幅電子ビームアレイ１４をグリッド状の各空間部１６ａ内を通過させることで、互いに平行化できて前記出射角度のバラツキを抑制して、上記バラツキに起因する解像度の低下を軽減でき、かつ、前述の光パターン１３との相似性を向上できて、描画パターン１４ａの高精度化が可能となる。
【００８０】
このように直径が１０μｍのマイクロチャネル１１ａを、互いに隣り合う各マイクロチャネル１１ａの中心間の間隔が１２μｍのＭＣＰ１１を用いて、定格２ｋｅＶをＭＣＰ１１の各電極１１ｄ、１１ｅに印加して露光電流の合計が２０ｍＡとすると、図１１（ａ）に示すように、ＭＣＰ１１の１マイクロチャネル１１ａ当たり０．５μＡのマイクロ電子ビーム１４ｂが得られるので、同じ露光電流を利用した従来の電子ビーム１４ｃを用いたリソグラフィーの４００００倍の露光速度になることが分かった。
【００８１】
この数値はＭＣＰ１１の各マイクロチャネル１１ａの形成数に相当し、さらに多数のマイクロチャネル１１ａを備えたＭＣＰを利用すれば、露光速度（描画速度）はそれに比例して上昇すると考えられる。
【００８２】
また、計算結果から、電子線レジスト７の感光に利用する全体の電子の総量と波長を同一と仮定した場合、従来の電子ビームリソグラフィの解像度の４００００倍向上すると考えられる。これは、解像度つまり電子ビームの拡がりが電流の１次に比例しているという仮定に基づいている。以上の結果から、本発明の電子ビーム露光装置、半導体製造装置は、大きな可能性を備えていることが分かる。
【００８３】
また、本発明は、光の波長限界を超えた微細な露光や加工が可能な電子ビームを用いるので、半導体素子やマイクロマシンの製造過程におけるレジストの露光や直接的な微細加工が可能となる。
【００８４】
その上、本発明は、電子ビームの二次元パターンを一括照射することで、レチクルが不要となり、高速、かつプログラマブル露光や加工が実現できる。電子ビームは、その波長が加速電圧に依存するため、高圧を印加し、使用する電子線を加速させれば、その速度に応じて微細な加工が可能になる。本発明は、従来、実用化に至らせなかった課題を根本的に解決し得るものであり、ＬＳＩ製造技術を大幅に進展させるものである。
【００８５】
例えば、従来、１８０ｎｍ〜１５０ｎｍスケールのルールを用いた１ＧのＤＲＡＭの製造においては、エキシマレーザ・波長１９３ｎｍを利用している。本発明による二次元一括露光では、理想的にはその１万分の１以下の露光波長で微細加工が可能となり（１０ＴのＤＲＡＭが可能）、電子散乱を考慮しても大幅なＬＳＩ性能の向上が見込まれる。
【００８６】
（実施の第二形態）
本発明の実施の第二形態に係る、電子ビーム露光装置を図１６および図１７に基づいて以下に説明する。なお、本実施の第二形態では、前記実施の第一形態と同様な機能を有する部材については、同一の部材番号を付与してそれらの説明を省いた。
【００８７】
まず、前記実施の第一形態では、光電膜１０を用いていた。光電膜１０は、真空状態を維持する必要から、大気中に露出できないものである。このような光電膜１０を用いていたため、真空チェンバー１や真空ポンプ等の装置全体の大型化を招来していた。
【００８８】
そこで、本実施の第二形態においては、図１６に示すように、光電膜１０を省くために、プロジェクタ８に代えて、別の光パターン発生部２１が設けられている。光パターン発生部２１は、フェムト秒レーザ２２と、上記フェムト秒レーザ２２からのレーザ光を前記二次元の光パターンにて反射するためのマイクロミラーアレイ部２３とを有している。
【００８９】
フェムト秒レーザ２２としては、例えば、繰り返し周波数が５０ＭＨｚで、パルス幅が９０ｆｓｅｃ（フェムト秒）〜１８０ｆｓｅｃ、波長が可視部、例えば７８０ｎｍのフェムト秒レーザであればよい。その具体例として、例えばチタン−サファイアレーザ、Ｙｂ：ＹＡＧレーザを用いることができる。また、フェムト秒レーザ２２の出力としては、平均出力１０ｍＷから６０ｍＷまでのものが適用できる。
【００９０】
マイクロミラーアレイ部２３は、図１７に示すように、基板２３ａと、基板２３ａ上の複数の各駆動部２３ｂと、各駆動複数によりそれぞれ駆動される各マイクロミラー２３ｃと有している。マイクロミラーアレイ部２３としては、デジタルミラーデバイス（登録商標）が挙げられる。
【００９１】
各マイクロミラー２３ｃは、可視部の光を反射する正方形板状のミラーであり、互いに隣り合って密にマトリクス状に、４８万枚〜１３１万枚配置されている。マトリクス状とは、碁盤目状に、互いに交差（好ましくは直交）する行方向と列方向とに配列されて２次元の前記光パターン１３を形成できるものである。本実施の第二形態では、各マイクロミラー２３ｃは、データ伝送単位ブロック（６４×１６枚）で分割された１６×６４ブロックのマイクロミラーアレイ部２３が用いられている。
【００９２】
また、各駆動部２３ｂは、マイクロミラー２３ｃ毎にそれぞれ設けられ、例えば、各マイクロミラー２３ｃを、行方向に沿った中心軸を回転軸として±１２度程度回動駆動できるようになっている。さらに、各駆動部２３ｂは、各マイクロミラー２３ｃを、１秒間に数千回の回動駆動を繰り返せるように設定されている。
【００９３】
このような各駆動部２３ｂの制御は、液晶パネルでの画像表示制御と同様に以下の通りである。
【００９４】
まず、前記光パターン１３のための二次元パターンデータは、シフトレジスタにてラッチ（ＬＡＴＨＥＳ、データの同期をとるために保持すること）され、各マイクロミラー２３ｃの行列のブロック毎にデータがロードされる。
【００９５】
続いて、各マイクロミラー２３ｃのための行復号機器（ＲＯＷ  ＤＥＣＯＤＥＲ）で指定された番地の行ブロック要素に、０または１（つまり、例えばマイナス１２度またはプラス１２度）の情報を伝送する。
【００９６】
この情報により、各駆動部２３ｂは、各マイクロミラー２３ｃを、各マイクロミラー２３ｃ１、または、各マイクロミラー２３ｃ２というようにそれぞれ傾斜させる。
【００９７】
その後、上記各マイクロミラー２３ｃ上に、フェムト秒レーザ２２からのレーザ光２２ａを照射し、上記各マイクロミラー２３ｃからの反射光を光パターン１３としてＭＣＰ１１の各マイクロチャネル１１ａに対し照射する。
【００９８】
各マイクロチャネル１１ａにおける内面の半導体部１１ｃでは、上記光パターン１３の複数個の光子のエネルギーの総和が上記半導体部１１ｃの仕事関数を上回るエネルギーであるので、多光子励起状態となって電子を、上記光子の進入方向に沿った方向に主に放出する。このように放出された電子は、前述したように、上記半導体部１１ｃにおいて二次電子が発生し、以下、同様にパターン化された増幅電子ビームアレイ１４を電子線レジスト７上に集束させて描画できる。
【００９９】
本実施の第二形態では、増幅電子ビームアレイ１４を電子線レジスト７上に５ｎｍ以下の線幅の描画パターン１４ａをプログラマブル露光により形成できると共に、真空状態の維持が必要な光電膜１０を省くことができるので、露光装置の小型化や、真空ポンプの小型化ができ、低コスト化できる。
【０１００】
また、本実施の第二形態では、マイクロミラーアレイ部２３を用いたことにより、上記各マイクロミラー２３ｃを個々に制御して、光パターン１３の補正が前記実施の第一形態と同様に可能となる。
【０１０１】
なお、前記実施の第一形態および第二形態では、各マイクロチャネル１１ａの内面形状を、光の入射側から出射側まで内径が一定な直筒状の例を挙げたが、例えば図１８の変形例に示すように、光の出射側端部を、末広がりの形状とした電子ビーム整形部１１ｈとしてもよい。末広がりの形状とは、光の出射側端に向かって、順次、内径が大きくなるものである。
【０１０２】
このような末広がり形状の電子ビーム整形部１１ｈにより、各マイクロチャネル１１ａから出射され電子ビームを、より各マイクロチャネル１１ａの中心軸方向に沿わせる、コリメート（平行化）することが可能となる。
【０１０３】
これにより、本変形例では、前述のグリッド状静電レンズ部１６を省いても、それを設けた場合と同様な効果を発揮できて、小型化を図りながら、描画パターンの高精細化が可能となる。
【０１０４】
上記電子ビーム露光装置では、さらに、前記電子増幅部は、アバランシュ型フォトコンダクタ膜であってもよい。
【０１０５】
上記電子ビーム露光装置においては、前記光パターン発生部は、光源と、前記光源からの光により前記光パターンを生成するためのマスクパターンとを備えていてもよい。上記構成によれば、マスクパターンを用いることで、光パターン発生部を簡素化できて、全体でのコストダウンが可能となる。また、上記構成は、描画パターンに生じる歪が、ある程度まで予測できる場合、その予測に応じて補正されたマスクパターンを用いることで、上記歪を抑制できて、描画パターンの精度の向上を図ることが可能となる。
【０１０６】
本発明に係る半導体製造装置は、上記課題を解決するために、真空チェンバーと、前記真空チェンバー内に設けられた、上記の何れかに記載の電子ビーム露光装置と、前記真空チェンバー内に設けられ、前記増幅電子ビームアレイが表面上に集束される、電子線レジスト、および前記電子線レジストが表面上に形成された基板を載置する載置台とを有し、前記露光装置の光パターン発生部は、半導体素子の回路パターンに応じた二次元の光パターンを発生するようになっていることを特徴としている。
【０１０７】
上記構成によれば、本発明に係る電子ビーム露光装置を備えることで、光パターン発生部が、半導体素子の回路パターンに応じた二次元の光パターンを発生するようになっており、その光パターンからパターン化された電子ビームアレイを生成できる。その電子ビームアレイを、加速することにより、電子ビームアレイの電子線を極限まで短波長化させることが可能となる。これにより、上記構成は、例えば加工寸法が５ｎｍ以下といった、より微細な加工が実現でき、５ｎｍスケール以下の半導体素子を備えた超高密度ＬＳＩが製造できる。
【０１０８】
上記半導体製造装置においては、さらに、前記基板に集束される前記増幅電子ビームアレイの照射方向に対し直交する方向に前記基板を移動させる基板移動部を有していることが望ましい。
【０１０９】
上記構成によれば、増幅電子ビームアレイの照射方向に対し直交する方向、例えば水平方向に基板（例えば１００ｍｍ径や５００ｍｍ径のウェハー）を移動させる基板移動部を設けたので、上記基板を移動させて、それぞれの回路パターンに応じた描画パターンを形成できて、大面積の基板上にも回路パターンに対応した描画パターンを形成できる。
【０１１０】
また、上記構成は、用いた露光装置に備えた補正部により、光パターン側に補正を加えることで、パターン化された電子ビームアレイによって描画されたパターンの歪みを低減させることができ、超高集積度の半導体素子の製造をより確実化および迅速化できる。
【０１１１】
本発明の半導体製造装置は、以上のように、本発明に係る電子ビーム露光装置を備え、光パターン発生部が、半導体素子の回路パターンに応じた二次元の光パターンを発生するようになっている構成である。
【０１１２】
それゆえ、上記構成は、前述したように、増幅電子ビームアレイにより描画される所望の回路パターンを、高分解能、高精度かつプログラマブルに描画して形成することができる。この結果、例えば最小加工寸法が５ｎｍ以下といった、より微細な加工が実現でき、５ｎｍスケール以下の半導体素子を備えた超高密度ＬＳＩが製造できるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の電子ビーム露光装置は、より微細加工が可能な電子ビームを用いたパターン露光を迅速化できる。このことから、より微細加工されて性能が向上した半導体素子を低コストにて製造できる。
【０１１４】
この結果、本発明の電子ビーム露光装置は、より高精細な半導体素子の製造を容易化、迅速化できるので、半導体リソグラフィー装置、ＬＳＩといった半導体製造装置の分野や、上記ＬＳＩを使用する携帯電話などの通信機分野や上記ＬＳＩといった半導体素子を多用するコンピュータ分野に好適に利用できる。
【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（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１５（ｃ）】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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