JP2004055767A - 電子ビーム露光装置及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】描画精度の劣化を低減し、高精度な露光が可能な電子ビーム露光装置を提供すること。
【解決手段】電子ビームを単数又は複数用いて基板５に所定のパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、基板５を搭載するθＺステージ１１と、平面上を移動し、θＺステージ１１を駆動するＸＹ運搬ステージ１２と、θＺステージ１１とＸＹ運搬ステージ１２との間に設けられ、ＸＹ運搬ステージ１２に対して、前記平面に略垂直なＺ軸の回転方向にθＺステージ１１を駆動する電磁アクチュエータ（θリニアモータ可動子１０６、θリニアモータ固定子１０６’）と、を備えることを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光装置及び半導体デバイスの製造方法に関し、特に、電子ビームを用いてパターン描画を行う電子ビーム露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、マスク上に形成された各種パターンを光でウエハ上に縮小転写するリソグラフィ技術が利用されている。リソグラフィ技術で用いられるマスクのパターンは、極めて高い精度が要求される。従って、マスクのパターンを作成する場合には、微細なパターンを描画しうる電子ビーム露光装置が使用されている。更に、マスクを用いないで微細なパターンをウエハ上に直接描画する場合にも、電子ビーム露光装置が使用されている。
【０００３】
電子ビーム露光装置には、ビームをスポット状にして使用するポイントビーム型やサイズ可変の矩形断面にして使用する可変矩形ビーム型等の装置がある。また、電子ビーム露光装置は、一般的には、電子ビームを発生させる電子銃部、電子銃部より発せられた電子ビームを試料上に導くための電子光学系、電子ビームに対して試料を全面にわたって走査するためのステージ系、及び電子ビームを試料面上に高精度に位置決めするための対物偏向器を備える。
【０００４】
この対物偏向器により電子ビームを位置決め可能な領域は、電子光学系の収差を小さく抑えるために、数ミリ程度である。これに対して、試料の大きさは、例えば、シリコンウエハであればφ２００〜３００ｍｍ程度であり、マスクに使用されるガラス基板であれば１５０ｍｍ角程度である。従って、これらの試料を全面にわたって電子ビームが走査可能なステージが用いられている。
【０００５】
ステージは、高精度な露光を行うために、その姿勢や位置のずれが計測されている。これらのずれ量は、電子ビームの位置決め応答性が極めて高いために、ステージの機械的・制御的特性を高めるというシステム構成ではなく、電子ビームを走査させる偏向器による電子ビームの位置決めによって調整されることが一般的であった。
【０００６】
従って、従来のステージは、ＸＹ平面方向に動きさえすればよかった。更に、従来のステージは、真空チャンバ内に設置され、かつ、電子ビームの位置決めに影響を与える磁場変動を引き起こしてはならないという制約があったため、例えば、転がりガイドやボールネジアクチュエータといった接触型の限られた機構要素で構成されていた。
【０００７】
しかしながら、接触型の機構要素では、潤滑の問題や発塵などの問題が生じる。その対応技術として、図５に示すように、真空エアガイド、リニアモータを用いた平面方向２自由度ステージ構成を有するＸＹ運搬ステージが開示されている。図５のステージ構成によれば、ＸＹ方向に対して極めてスムーズに加速し、かつ、ＸＹ方向の位置決めの際にガイドからの外乱を受けることも非常に少ないステージを実現できる。
【０００８】
一方、電子ビーム露光装置では、リソグラフィ工程の高速化（スループット）が課題とされていていた。その対応技術として、例えば、特開平９−３３０８６７号のように複数の電子ビームを設計上の座標に沿って試料面に照射し、設計上の座標に沿ってその複数の電子ビームを偏向させて試料面を走査させるとともに、描画するパターンに応じて複数の電子ビームを個別にｏｎ／ｏｆｆしてパターンを描画するマルチ電子ビーム露光装置が開示されている。マルチ電子ビーム露光装置は、複数の電子ビームで任意の描画パターンを描画できるので、スループットを改善できるという特徴がある。
【０００９】
図６は、マルチ電子ビーム露光装置の概要を示す図である。電子銃５０１ａ　，５０１ｂ，５０１ｃは、個別に電子ビームをｏｎ／ｏｆｆできる。縮小電子光学系５０２は、電子銃５０１ａ　，５０１ｂ，５０１ｃからの複数の電子ビームをウエハ５０３上に縮小投影する。偏向器５０４は、縮小投影された複数の電子ビームをウエハ５０３上に走査させる。
【００１０】
図７は、図６のマルチ電子ビーム露光装置により、ウエハ上で複数の電子ビームを走査した際の様子を示す図である。白丸は、各電子ビームが偏向器５０４により偏向を受けていないときにウエハに入射するビーム基準位置（ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３）であって、各ビーム基準位置（ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３）は設計上の直交座標系（Ｘｓ，Ｙｓ）に沿って配列される。一方、各電子ビームはビーム基準位置（ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３）を基準として、設計上の直交座標系（Ｘｓ，Ｙｓ）に沿って走査され、各電子ビーム毎の露光フィールド（ＥＦ１，ＥＦ２，ＥＦ３）を走査する。各電子ビームの露光フィールドは隣接して配置されており、これらの露光フィールドを順次露光してウエハ全体に配置された露光フィールドが露光される。
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今後、更なる高精度化および高速化が求められるリソグラフィにおいては、基板を支持するステージのヨーイング成分による描画精度の劣化を抑える必要がある。
【００１１】
これに対して、電子ビーム露光装置においては、偏向器を用いてヨーイング成分を補正する方法がある。しかし、そのような偏向器による補正制御系が複雑になることは避けられず、コストアップやスループット低下につながる。また、従来のステージ構成は、ＸＹ方向の位置決め特性は優れているが、ヨーイング成分を大幅に低減することは困難である。
【００１２】
更に、マルチ電子ビーム型の露光方式を用いる場合は、特に、ポイントビーム型、可変矩形ビーム型等の単一ビーム露光方式と比べて、ステージを走査して露光する際に、ヨーイング成分が各ビームに対する位置ズレとして発生しやすいという問題点がある。
【００１３】
即ち、従来の単一ビーム露光装置では、ビーム位置がステージの平面２軸方向の位置を計測する計測軸の交点に配置されているため、ヨーイングの回転中心がどこにあってもビーム位置との距離で発生する平面方向のズレは、位置フィードバックすることで自動的に追従しており、追従残分があればステージ位置ズレとして偏向器で補正すればよい。このとき回転分だけが補正されずに残ることになるが、例えば１０μｍのビーム径に対して１００μｒａｄステージが回転した場合、この回転による描画スポット内のウエハ面内方向の位置ズレは最大１ｎｍであり誤差としては無視できる。
【００１４】
しかし、ビームが複数本あるマルチ電子ビーム露光装置では、例えば、ビーム間距離が１０ｍｍ　の２本ビームの場合、前記計測軸の交点に配置できるビームは１本だけなので、交点に配置したビーム位置での位置ズレは単一ビーム露光装置と同じであるが、もう一方のビームは前記計測軸の交点からの距離に応じて位置ズレが発生してしまう。上記ビーム間距離では１００μｒａｄステージが回転すると両者の位置ズレ量の差は１０００ｎｍとなる。
【００１５】
この位置ズレ量に対して、回転偏向器で全ビームをまとめて回転補正する方法と、各々のビームをそれぞれ個別の偏向器で補正する方法がある。しかし、どちらの方法でも補正制御系が複雑になることは避けられず、コストアップやスループット低下につながる。
【００１６】
そこで、ステージのヨーイング成分による描画精度の劣化を低減し、高精度な露光を実現するために、ステージのヨーイング方向において高帯域な制御特性を有する電子ビーム露光装置が求められている。
【００１７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされてものであり、例えば、描画精度の劣化を低減し、高精度な露光が可能な電子ビーム露光装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、電子ビームを単数又は複数用いて基板に所定のパターンを露光する電子ビーム露光装置に係り、基板を搭載する基板ステージと、平面上を移動し、前記基板ステージを駆動する運搬ステージと、前記基板ステージと前記運搬ステージとの間に設けられ、前記運搬ステージに対して、前記平面に略垂直なＺ軸の回転方向に前記基板ステージを駆動する電磁アクチュエータと、を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電磁アクチュエータは可動子と固定子とを含み、前記可動子は前記基板ステージに固定され、前記固定子は前記運搬ステージに固定されることが好ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記可動子と前記固定子とは、互いに非接触であることをことが好ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記可動子は磁石であり、前記固定子はコイルであることが好ましい。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板ステージをＺ方向に駆動するためのＺアクチュエータと、前記Ｚアクチュエータを介して前記運搬ステージ上に支持されたチルトフレームと、を更に備え、前記基板ステージは、前記チルトフレームに連結されていることが好ましい。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チルトフレームは、前記Ｚ軸の回転方向に自由度を有する連結部材を有し、前記基板ステージは、前記連結部材を介して前記チルトフレームに支持されることが好ましい。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板ステージと前記運搬ステージとの間に設けられ、前記運搬ステージに対して、Ｘ軸の回転方向、Ｙ軸の回転方向、Ｚ軸方向、及びＸＹ方向の少なくとも１つの方向に前記基板ステージを駆動する第２の電磁アクチュエータを更に備えることが好ましい。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電磁アクチュエータを複数組み合わせることによって、前記基板ステージを６自由度駆動することが好ましい。
【００２６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電磁アクチュエータは、Ｚ軸方向において前記運搬ステージの重心を介して、前記基板と反対側に配置されたことが好ましい。
【００２７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電磁アクチュエータは、電磁シールドで覆われていることが好ましい。
【００２８】
本発明の第２の側面は、複数の電子ビームを用いた電子ビーム露光装置に係り、基板を搭載する基板ステージと、平面上を移動し、前記基板ステージを駆動する運搬ステージと、前記基板ステージと前記運搬ステージとの間に設けられ、前記運搬ステージに対して、前記平面に略垂直なＺ軸の回転方向及び前記複数の電子ビームの配列方向と直交する方向に、前記基板ステージを駆動する電磁アクチュエータと、を備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記基板ステージをＺ方向に駆動するためのＺアクチュエータと、前記Ｚアクチュエータを介して前記運搬ステージ上に支持されたチルトフレームと、を更に備え、前記基板ステージは、前記チルトフレームに連結されていることが好ましい。
【００３０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チルトフレームは、前記Ｚ軸の回転方向に自由度を有する連結部材を有し、前記基板ステージは、前記連結部材を介して前記チルトフレームに支持されることが好ましい。
【００３１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チルトフレームは、前記複数の電子ビームの配列方向と直交する方向に作用する第２の電磁アクチュエータを更に備えることが好ましい。
【００３２】
本発明の第３の側面は、半導体デバイスの製造方法に係り、基板に感光材を塗布する塗布工程と、前記塗布工程で前記感光材が塗布された前記基板に請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の電子ビーム露光装置を利用してパターンを転写する露光工程と、前記露光工程で前記パターンが転写された前記基板の前記感光材を現像する現像工程と、を有することを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る電子ビーム露光装置を示す図である。
【００３４】
電子銃１は、カソード１ａ、グリッド１ｂ、アノード１ｃを備える。カソード１ａから放射された電子は、グリッド１ｂとアノード１ｃとの間でクロスオーバ像を形成する（以下、これらのクロスオーバ像を光源と記す）。
【００３５】
この光源から放射される電子は、その前側焦点位置が前記光源位置にあるコンデンサレンズ２によって、略平行な電子ビームとなる。略平行な電子ビームは、要素電子光学系アレイ３に入射される。要素電子光学系アレイ３は、ブランキング電極と開口と電子レンズとで構成される要素電子光学系が、Ｚ軸に平行な光軸に直交する方向に複数配列されて形成されたものである。要素電子光学系アレイ３の詳細については後述する。
【００３６】
要素電子光学系アレイ３は、光源の中間像を複数形成する。各中間像は、後述する縮小電子光学系４によって縮小投影され、基板としてのウエハ５上に光源像を形成する。その際、ウエハ５上の光源像の間隔が光源像の大きさの整数倍になるように、要素電子光学系アレイ３の各要素が設定されている。更に、要素電子光学系アレイ３は、各中間像の光軸方向の位置を縮小電子光学系４の像面湾曲に応じて異ならせるとともに、各中間像が縮小電子光学系４よってウエハ５に縮小投影される際に発生する収差を予め補正している。
【００３７】
縮小電子光学系４は、第１投影レンズ４１（４３）と第２投影レンズ４２（４４）とを含む対称磁気タブレットで構成される。第１投影レンズ４１（４３）の焦点距離をｆ１、第２投影レンズ４２（４４）の焦点距離をｆ２とすると、この２つのレンズ間距離はｆ１＋ｆ２になっている。光軸上の物点は第１投影レンズ４１（４３）の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ４２（４４）の焦点に結ぶ。この像は−ｆ２／ｆ１に縮小される。また、２つのレンズ磁界が互いに逆方向に作用する様に決定されているので、理論上は、球面収差、等方性非点収差、等方性コマ収差、像面湾曲収差、軸上色収差の５つの収差を除いて、他のザイデル収差および回転と倍率に関する色収差が打ち消される。
【００３８】
偏向器６は、要素電子光学系アレイ３からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の光源像をウエハ５上でＸ軸方向，Ｙ軸方向に略同一の変位量だけ変位させる。偏向器６は、図示はされていないが、偏向幅が広い場合に用いられる主偏向器と偏向幅が狭い場合に用いられる副偏向器を含む。主偏向器は電磁型偏向器であり、副偏向器は静電型偏向器である。
【００３９】
ダイナミックフォーカスコイル７は、偏向器６を作動させた際に発生する偏向収差による光源像のフォーカス位置のずれを補正する。ダイナミックスティグコイル８は、ダイナミックフォーカスコイル７と同様に、偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正する。
【００４０】
基板ステージとしてのθＺチルトステージ１１は、ウエハ５を搭載し、光軸方向（Ｚ軸に略平行な方向）、Ｚ軸の回転方向（θ方向）およびチルト方向に移動可能である。
【００４１】
運搬ステージとしてのＸＹ運搬ステージ１２（以後、センタスライダ１２と呼ぶ）は、ステージベース１５上を移動し、θＺチルトステージ１１をＸＹ方向に駆動する。
【００４２】
図２は、図１の電子ビーム露光装置に用いられるステージ（θＺチルトステージ１１、センタスライダ１２）を詳細に示す図である。図２に示すように、θＺチルトステージ１１は、上面に例えばウエハ５を保持する基板ホルダ１０５、位置計測のための反射ミラー１０１ｘ、１０１ｙを備える。また、θＺチルトステージ１１は、センタスライダ１２を取り囲むようなカゴ型構造をしており、Ｘ可動ガイド１４ｘ、Ｙ可動ガイド１４ｙが貫通する開口１１１ｘ、１１１ｙを有している。
【００４３】
θＺチルトステージ１１のＸＹ方向の位置は、例えば、図１の試料チャンバ１００に保持されたレーザ干渉計１０２によりチャンバ内壁を基準にして計測される。反射ミラー１０１ｘ、１０１ｙでは、θおよびチルト方向の計測も行われる。θ計測１０２’は、複数ビームの並びに直交する側から、測定されることが望ましい。Ｚ軸方向の位置は、非感光性の光を用いた光学センサにより検出される。サーボ用のセンサとしては、真空対応のエンコーダを用いてもよい。
【００４４】
図２に示すように、センタスライダ１２は、光軸方向　（Ｚ軸に略平行な方向）に直交しステージベース１５に平行なＸＹ平面上でＸＹ方向に移動することができる。センタスライダ１２は、例えば、図４に示すようなＸＹ運搬ステージを適用することも可能である。
【００４５】
図５を用いてセンタスライダ１２の詳細を説明する。センタスライダ１２は、底板１２ｂおよび側板１２ｓを備える。底板１２ｂの下面には軸受がステージベース１５の上面に対向して構成され、また側板１２ｓの内側には同様の軸受がＸ可動ガイド１４ｘおよびＹ可動ガイド１４ｙを挟み込むように構成されている。
【００４６】
図２に示すように、θＺチルトステージ１１とセンタスライダ１２との間には、電磁アクチュエータを構成するθリニアモータ可動子１０６及び電磁アクチュエータを構成するθリニアモータ固定子１０６’が設けられている。θリニアモータ可動子１０６及びθリニアモータ固定子１０６’は、センタスライダ１２に対して少なくともＺ軸の回転方向にθＺチルトステージ１１を駆動する。具体的には、θＺチルトステージ１１の末端部には、θリニアモータ可動子１０６が固定されており、これに対向して、運搬ステージ１２の底板１２ｂには、θリニアモータ固定子１０６’が底板１２ｂに固定されている。リニアモータ可動子１０６とθリニアモータ固定子１０６’とは、互いに非接触であるため、基板ステージを非接触で駆動することができる。また、θリニアモータ可動子１０６は磁石、θリニアモータ固定子１０６’はコイルであることが熱的には好ましい。
【００４７】
また、θリニアモータ可動子１０６、θリニアモータ固定子１０６’は、多重の電磁シールドで覆われていることが好ましい。従って、θリニアモータ可動子１０６としての磁石は、磁場変動要因にならないようパーマロイなどで多重の電磁シールドが施されているのが好ましい。また、θリニアモータ可動子１０６としての磁石は、縮小電子光学系４からのもれ磁場により磁場変動をおこさぬよう、縮小電子光学系４より十分離れたところに配置されているのが好ましい。具体的には、θリニアモータ可動子１０６は、Ｚ軸方向においてセンタスライダ１２の重心を介して、ウエハ５と反対側に配置されることが望ましい。また、θリニアモータ固定子１０６’は、チルトフレーム１３上に構成されてもよい。
【００４８】
センタスライダ１２は、Ｘ可動ガイド１４ｘ及びＹ可動ガイド１４ｙを田の字状に備える。センタスライダ１２は、Ｘ可動ガイド１４ｘをＸ軸方向に動かすことにより、Ｙ可動ガイド１４ｙの側面およびステージベース１５の上面に沿ってＸ軸方向に滑らかに動かされ、Ｙ可動ガイド１４ｙをＹ軸方向に動かすことにより、ｘ可動ガイド１４ｘの側面およびステージベース１５の上面に沿ってＹ軸方向に滑らかに動かされる。
【００４９】
チルトフレーム１３は、θＺチルトステージ１１をセンタスライダ１２の底板１２ｂの上でＺ方向に駆動するためのＺアクチュエータ１０７を介して支持されている。Ｚアクチュエータ１０７は、ＸＹ平面に剛であるガイド付き圧電素子を用いてもよい。チルトフレーム１３は、θ方向（Ｚ軸の回転方向）のみに自由度を有する連結部材としてのθフリー板バネ１０８を有する。θフリー板バネ１０８を介して、θＺチルトステージ１１はチルトフレーム１３に支持されている。θフリー板バネ１０８は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ複数配置されており、θＺチルトステージ１１はチルトフレーム１３に対してＺ軸方向に剛である。チルトフレーム１３は、センタスライダ１２を取り囲むように構成される。
【００５０】
以上のように、本実施形態によれば、基板ステージと運搬ステージとの間に電磁アクチュエータを備えることによって、基板ステージを少なくともＺ軸の回転方向に非接触で駆動できるため、運搬ステージからの振動が基板ステージに伝達されることがなくなり、Ｚ軸の回転方向に対して高帯域な制御特性を有するステージ（基板ステージ、運搬ステージ）を実現できる。その結果、これらのステージを備えた電子ビーム露光装置、特に、複数の電子ビームを用いた電子ビーム露光装置において、ステージ走査時に生じるヨーイング成分による描画精度の劣化を低減し、高精度な露光が実現できる。
【００５１】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の好適な第２の実施形態に係る電子ビーム露光装置のステージを示す図である。
【００５２】
本実施形態では、電磁アクチュエータを複数組み合わせることによって、基板ステージとしてのθＺチルトステージ１１を６自由度駆動することができる。θＺチルトステージ１１は、センタスライダ１２を取り囲むようなカゴ型構造をしており、Ｘ可動ガイド１４ｘ、Ｙ可動ガイド１４ｙが貫通する開口１１１ｘ、１１１ｙを有している。θＺチルトステージ１１の側面部には、電磁アクチュエータを構成する６個のリニアモータ可動子１２０ｘ、１２０ｙ、１２０ｚがそれぞれ固定されている。これらに対向して、電磁アクチュエータを構成するリニアモータ固定子１２０ｘ’、１２０ｙ’、１２０ｚ’が底板１２ｂに固定されている。電磁アクチュエータとしてのリニアモータの各駆動方向は、図３（ｂ）に示すように、Ｚ軸方向に駆動力を発生する３組の１２０ｚ、Ｘ軸方向およびθ方向（Ｚ軸の回転方向）に駆動力を発生する１２０ｘ、Ｙ軸方向に駆動力を発生する１組の１２０ｙによって決定される。Ｘ軸の回転方向に駆動力を発生する電磁アクチュエータやＹ軸の回転方向に駆動力を発生する電磁アクチュエータも同様にして構成されうる。以上のようにして、複数方向の複数リニアモータを組み合わせることにより、θＺチルトステージ１１を６自由度駆動できる構成となっているが、これらのリニアモータの組み合わせ方法はこれに限定されない。
【００５３】
本実施形態においては、図２に示したチルトフレーム１３は必ずしも必要とされない。また、リニアモータ可動子とリニアモータ固定子とは、互いに非接触であるため、基板ステージを非接触で駆動することができる。リニアモータ可動子は磁石、リニアモータ固定子はコイルであることが熱的には好ましい。また、電磁アクチュエータは、多重の電磁シールドで覆われていることが好ましい。従って、リニアモータ可動子としての磁石は、磁場変動要因にならないようパーマロイなどで多重の電磁シールドが施されているのが好ましい。また、リニアモータ可動子としての磁石は、縮小電子光学系４からのもれ磁場により磁場変動をおこさぬよう、縮小電子光学系４より十分離れたところに配置されているのが好ましい。具体的には、リニアモータ可動子は、Ｚ軸方向においてセンタスライダ１２の重心を介して、ウエハ５と反対側に配置されることが望ましい。
【００５４】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の好適な第３の実施形態に係る電子ビーム露光装置のステージを示す図である。本実施形態におけるＹ軸方向は、複数の電子ビーム（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３．．．）の配列方向と直交する方向である。θ計測１０２’は、図４（ａ）に示すように、複数ビームの配列方向と直交する方向から測定されることが望ましい。センタスライダ１２の底板１２ｂの上では、θＺチルトステージ１１をＺ方向に駆動するＺアクチュエータ１０７を介してチルトフレーム１３が支持されている。チルトフレーム１３は、センタスライダ１２を取り囲むように構成されている。Ｚアクチュエータ１０７は、ＸＹ平面に剛であるガイド付き圧電素子であってもよい。θＺチルトステージ１１は、θ方向（Ｚ軸の回転方向）のみに自由度を有する連結部材としてのθフリー板バネ１０８を介して、チルトフレーム１３に支持されている。θフリー板バネ１０８はＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ複数構成されており、チルトフレーム１３に対して、θＺチルトステージ１１はＺ軸方向に剛である。θＺチルトステージ１１は、センタスライダ１２を取り囲むようなカゴ型構造をしており、Ｘ可動ガイド１４ｘ、Ｙ可動ガイド１４ｙが貫通する開口１１１ｘ、１１１ｙを有している。
【００５５】
θＺチルトステージ１１の側面部には、電磁アクチュエータを構成するθリニアモータ可動子１０６が固定されている。これに対向して、電磁アクチュエータを構成するθリニアモータ固定子１０６’が底板１２ｂに固定されている。θリニアモータ可動子１０６とθリニアモータ固定子１０６’とは、非接触であるため、基板ステージを非接触で駆動することができる。θリニアモータ可動子１０６は磁石、θリニアモータ固定子１０６’はコイルであることが熱的には好ましい。また、θリニアモータ可動子１０６、θリニアモータ固定子１０６’は、多重の電磁シールドで覆われていることが好ましい。従って、リニアモータ可動子１０６である磁石は、磁場変動要因にならないようパーマロイなどで多重の電磁シールドが施されているのが好ましい。また、θリニアモータ可動子１０６である磁石は、縮小電子光学系４からのもれ磁場により磁場変動をおこさぬよう、縮小電子光学系４より十分離れたところに配置されているのが好ましい。具体的には、θリニアモータ可動子１０６は、Ｚ軸方向においてセンタスライダ１２の重心を介して、基板と反対側に配置されるのが望ましい。また、θリニアモータ固定子１０６’は、チルトフレーム１３上に構成されてもよい。
【００５６】
更に、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、チルトフレーム１３は、Ｙ軸方向のみに作用する電磁アクチュエータとしての電磁石１３０を備える。これによって、Ｙ軸方向に加減速するときのθリニアモータの負荷を減らすことができ、θリニアモータ（θリニアモータ可動子１０６、θリニアモータ固定子１０６’）の大きさを小さくすることが可能である。電磁石１３０は、磁場変動要因にならないようにパーマロイなどで多重の電磁シールドが施されているのが好ましい。また、電磁石１３０は、縮小電子光学系４からのもれ磁場により磁場変動をおこさぬよう、縮小電子光学系４より十分離れたところに配置されているのが好ましい。
［他の実施形態］
次に本発明の好適な実施の形態に係る電子ビーム露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図８は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。
【００５７】
図９は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記の電子ビーム露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、例えば、描画精度の劣化を低減し、高精度な露光が可能な電子ビーム露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な第１の実施の形態に係る電子ビーム露光装置を示す図である。
【図２】図１の電子ビーム露光装置に用いられるステージを詳細に示す図である。
【図３】本発明の好適な第２の実施形態に係る電子ビーム露光装置のステージを示す図である。
【図４】本発明の好適な第３の実施形態に係る電子ビーム露光装置のステージを示す図である。
【図５】ＸＹ運搬ステージを示す図である。
【図６】マルチ電子ビーム露光装置の概要を示す図である。
【図７】図６のマルチ電子ビーム露光装置により、ウエハ上で複数の電子ビームを走査した際の様子を示す図である。
【図８】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図９】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
１：電子銃、２：コンデンサレンズ、３：要素電子光学系アレイ、４：縮小光学系電子アレイ、５：ウエハ、６：偏向器、１１：θＺチルトステージ、１２：ＸＹ運搬ステージ、１３：チルトフレーム、１４：可動ガイド、１００：試料チャンバ、１０２’：θ計測、１０６：θリニアモータ可動子、１０６’：θリニアモータ固定子、１０７：Ｚアクチュエータ、１０８：θフリー板バネ、１２０：リニアモータ、１３０：電磁石

Claims (15)

1. 電子ビームを単数又は複数用いて基板に所定のパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
   基板を搭載する基板ステージと、
   平面上を移動し、前記基板ステージを駆動する運搬ステージと、
   前記基板ステージと前記運搬ステージとの間に設けられ、前記運搬ステージに対して、前記平面に略垂直なＺ軸の回転方向に前記基板ステージを駆動する電磁アクチュエータと、
   を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
2. 前記電磁アクチュエータは可動子と固定子とを含み、前記可動子は前記基板ステージに固定され、前記固定子は前記運搬ステージに固定される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。
3. 前記可動子と前記固定子とは、互いに非接触であることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
4. 前記可動子は磁石であり、前記固定子はコイルであることを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光装置。
5. 前記基板ステージをＺ方向に駆動するためのＺアクチュエータと、前記Ｚアクチュエータを介して前記運搬ステージ上に支持されたチルトフレームと、を更に備え、前記基板ステージは、前記チルトフレームに連結されている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。
6. 前記チルトフレームは、前記Ｚ軸の回転方向に自由度を有する連結部材を有し、前記基板ステージは、前記連結部材を介して前記チルトフレームに支持されることを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム露光装置。
7. 前記基板ステージと前記運搬ステージとの間に設けられ、前記運搬ステージに対して、Ｘ軸の回転方向、Ｙ軸の回転方向、Ｚ軸方向、及びＸＹ方向の少なくとも１つの方向に前記基板ステージを駆動する第２の電磁アクチュエータを更に備える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。
8. 前記電磁アクチュエータを複数組み合わせることによって、前記基板ステージを６自由度駆動する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。
9. 前記電磁アクチュエータは、Ｚ軸方向において前記運搬ステージの重心を介して、前記基板と反対側に配置されたことを特徴とする請求項１又は請求項８に記載の電子ビーム露光装置。
10. 前記電磁アクチュエータは、電磁シールドで覆われていることを特徴とする請求項１、８、９のいずれか１項に記載の電子ビーム露光装置。
11. 複数の電子ビームを用いた電子ビーム露光装置であって、
    基板を搭載する基板ステージと、
    平面上を移動し、前記基板ステージを駆動する運搬ステージと、
    前記基板ステージと前記運搬ステージとの間に設けられ、前記運搬ステージに対して、前記平面に略垂直なＺ軸の回転方向及び前記複数の電子ビームの配列方向と直交する方向に、前記基板ステージを駆動する電磁アクチュエータと、
    を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
12. 前記基板ステージをＺ方向に駆動するためのＺアクチュエータと、前記Ｚアクチュエータを介して前記運搬ステージ上に支持されたチルトフレームと、を更に備え、前記基板ステージは、前記チルトフレームに連結されていることを特徴とする請求項１１に記載の電子ビーム露光装置。
13. 前記チルトフレームは、前記Ｚ軸の回転方向に自由度を有する連結部材を有し、前記基板ステージは、前記連結部材を介して前記チルトフレームに支持されることを特徴とする請求項１２に記載の電子ビーム露光装置。
14. 前記チルトフレームは、前記複数の電子ビームの配列方向と直交する方向に作用する第２の電磁アクチュエータを更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の電子ビーム露光装置。
15. 半導体デバイスの製造方法であって、
    基板に感光材を塗布する塗布工程と、
    前記塗布工程で前記感光材が塗布された前記基板に請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の電子ビーム露光装置を利用してパターンを転写する露光工程と、
    前記露光工程で前記パターンが転写された前記基板の前記感光材を現像する現像工程と、
    を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。

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