JP2006019439A - 荷電粒子線露光装置、荷電粒子線露光方法、および、デバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】露光される基板に対して荷電粒子線の遮蔽と露光を繰り返すブランキング手段を用いて前記基板を露光する荷電粒子線露光装置において、ブランキングの方向を調整する。ブランキングの方向は、例えばラスタースキャン方向と垂直な方向または荷電粒子線の基板上でのビーム径が最も短い方向となるように調整する。
【選択図】 図1
Description
電子源101から放出された電子ビームは電磁レンズ102によって電子源101の像103を形成する。その電子源像103は電磁レンズ105、108から成る縮小電子光学系を介してウエハ109上に縮小投影される。ブランカー104は電子源像103の位置にある静電型偏向器で、ウエハ109に対する電子ビームの照射と遮蔽を制御する。すなわち、電子ビームをウエハ109に対して照射する場合は、ブランカー104を用いずに、ウエハ109上に電子ビームを照射する。一方、電子ビームをウエハ109に対して遮蔽する場合は、ブランカー104を用いて電子ビームを偏向させ、縮小電子光学系の瞳上に位置するブランキングアパーチャ106で電子ビームを遮蔽する。また、電子ビームは静電偏向器107によってウエハ上を走査される。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
本発明において、前記設定手段は、例えば、前記被露光基板上での前記荷電粒子線のビーム形状に基づいて前記荷電粒子線の偏向方向を設定する。この場合、前記設定手段は、前記荷電粒子線の偏向方向を前記被露光基板上での前記荷電粒子線のビーム径が最も短い方向に設定することが好ましい。
本発明は、前記被露光基板に対して前記荷電粒子線を相対的に走査させる走査手段を備える走査型荷電粒子線露光装置に適用して好適である。この場合、前記設定手段は、前記荷電粒子線の走査方向に基づいて前記荷電粒子線の偏向方向を設定することが好ましい。前記設定手段は、例えば、前記荷電粒子線の偏向方向を前記荷電粒子線の走査方向と略垂直な方向に設定する。
ここでは、荷電粒子線露光装置の例として、(1)ラスタースキャン方向と垂直な方向にブランキングを行う(以下、ブランキングのために電子ビームを偏向する方向をブラン
キング方向という)電子ビーム露光装置、(2)ビーム径が最も短い方向にブランキングを行う電子ビーム露光装置(1本の電子ビームを用いる場合)、(3)ビーム径が最も短い方向にブランキングを行う電子ビーム露光装置(複数の電子ビームを用いる場合)の例を示す。なお、本発明は、電子ビームに限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
(1)ラスタースキャン方向と垂直な方向にブランキングを行う電子ビーム露光装置 本実施例のラスタースキャン方向と垂直な方向にブランキングを行う電子ビーム露光装置について、ラスタースキャン方向と垂直な方向に電子ビームをブランキングさせることで、描画パターンの寸法精度を向上出来ることを示す。
(2)ビーム径が最も短い方向にブランキングを行う電子ビーム露光装置
(1本の電子ビームを用いる場合)
図3を用いて本実施例の電子ビーム露光装置の動作について説明する。
(ステップ61)
図4に示すように、電子ビームを用いて露光すべき基板内の露光フィールド701を複数の小領域であるブランキングフィールド702に分割する。図4では露光すべきフィールドを4×4のブランキングフィールドに分割している。露光フィールド701をブランキングフィールド702に分割後、ステップ62に移行する。
(ステップ62)
各ブランキングフィールド702の中心位置もしくは最大偏向位置でのビーム形状を検出する。全ブランキングフィールド702でのビーム形状を検出後、ステップ63に移行する。
(ステップ63)
各ブランキングフィールド702でのビーム形状からビーム径が最も短くなる方向を算出する。全ブランキングフィールド702でのビーム短径方向を算出後、ステップ65に移行する。
(ステップ64)
あらかじめ収差計算等から求めたビーム径から、ビーム径が最も短くなる方向を算出する。全ブランキングフィールド702でのビーム短径方向を算出後、ステップ65に移行する。
(ステップ65)
ステップ4もしくはステップ5から、ビーム径が最も短くなる方向を各ブランキングフィールドのブランキング方向として決定する。全ブランキングフィールド702でのブランキング方向を決定後、ステップ66に移行する。
(ステップ66)
各ブランキングフィールドに電子ビームが偏向されたとき、ステップ65で決定したブランキング方向に電子ビームをブランキングしながら描画を行う。
横軸はフォーカスのずれ量、縦軸はパターン寸法精度を示している。+2ミクロンのフォーカスのずれがある場合、パターン寸法精度が4倍以上向上していることが分かる。
つまり、ブランキング手段を用いて基板を露光する電子ビーム露光装置において、ブランキングの方向をあらかじめ決められた方向に調整する機能を有することで、パターン寸法精度を向上することが出来る。
(3)ビーム径が最も短い方向にブランキングを行う電子ビーム露光装置
(複数の電子ビームを用いる場合)
図6は本発明に係るマルチビーム方式の電子ビーム露光装置の要部概略図である。 901から909は複数の電子源像を形成し、その電子源像から電子ビームを放射するマルチソースモジュールで、図6の場合、マルチソースモジュールは5×5の25個が2次元配列されている。901は、電子銃が形成する電子源(クロスオーバー像)である。この電子源901から放射される電子ビームは、コンデンサーレンズ902によって略平行な電子ビームとなる。903は、開孔が2次元配列して形成されたアパーチャアレイ、904は、同一の光学パワーを有する静電レンズが2次元配列して形成されたレンズアレイ、905、906、907、908は、個別に駆動可能な静電偏向器が2次元配列して形成されたマルチ偏向器アレイ、909は、個別に駆動可能な静電のブランカーが2次元配列して形成されたブランカーアレイである。
電子源の中間像1001の位置(光軸と直交する面内の位置)を個別に調整する。また、ブランカーアレイ909で偏向された電子ビームは、図6のブランキングアパーチャ910によって遮断されるため、ウエハ920には照射されない。一方、ブランカーアレイ909で偏向されない電子ビームは、図6のブランキングアパーチャ910によって遮断されないため、ウエハ920には照射される。
(ステップ111)
複数の電子ビーム一本毎のビーム形状を検出する。全電子ビームのビーム形状を検出後、ステップ112に移行する。
(ステップ112)
各電子ビームの形状からビーム径が最も短くなる方向を算出する。全電子ビームの短径方向を算出後、ステップ113もしくはステップ114に移行する。
(ステップ113)
ビーム径が最も短くなる方向を、電子ビーム1本毎にブランキング方向として決定する。電子ビーム1本毎のブランキング方向を決定後、ステップ115に移行する。(ステップ114)
あらかじめ決められた近接電子ビーム複数本の中心位置もしくは最大軸外位置にある電子ビームのビーム径が最も短くなる方向を、近接電子ビーム複数本のブランキング方向として決定する。近接電子ビーム複数本のブランキング方向を決定後、ステップ115に移行する。
(ステップ115)
各電子ビームをステップ113もしくはステップ114で決定したブランキング方向に電子ビームをブランキングしながら描画を行う。
例として、8極子偏向器を上から見た図を図14に示す。
例えばY方向の正側に電子ビームを変更したい場合には、8極の電極(a)から(h)それぞれに、(a)(√2−1)Vy、(b)Vy、(c)Vy、(d)(√2−1)Vy、(e)−(√2−1)Vy、(f)−Vy、(g)−Vy、(h)−(√2−1)Vyの電圧を印加する。ただしVyは任意の電圧である。
ブランキングの際に用いるブランカーは、12極子偏向器でも20極子偏向器でも良い。
次に以上説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図9に微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。ステップ121(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ122(EBデータ変換)では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ123(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124(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、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125(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ124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)等の工程を含む。ステップ126(検査)ではステップ125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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ127)される。
102 電磁レンズ
103 電子源の像
104 ブランカー
105 電磁レンズ
106 電磁レンズ
107 静電偏向器
108 電磁レンズ
109 ウエハ
201 ピクセル
202 電子ビーム
203 描画すべきピクセル
701 露光フィールド
702 ブランキングフィールド
901 電子源(クロスオーバー像)
902 コンデンサーレンズ
903 アパーチャアレイ
904 レンズアレイ
905 マルチ偏向器アレイ
906 マルチ偏向器アレイ
907 マルチ偏向器アレイ
908 マルチ偏向器アレイ
909 ブランカーアレイ
910 ブランキングアパーチャ
911 ダイナミックフォーカスレンズ
912 ダイナミックフォーカスレンズ
913 主偏向器
914 副偏向器
915 磁界レンズ
916 磁界レンズ
917 磁界レンズ
918 磁界レンズ
919 反射電子検出器
920 ウエハ
921 ステージ
922 マーク
1001 電子源の中間像
Claims (10)
- 荷電粒子線を用いて被露光基板上に所望のパターンを露光する荷電粒子線露光装置であって、
前記荷電粒子線を少なくとも2つの方向に偏向する偏向器を有し、前記荷電粒子線を偏向して前記被露光基板への照射を制御するブランキング手段と、
前記荷電粒子線の偏向方向を設定する設定手段と、を備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 - 前記ブランキング手段は、前記荷電粒子線を通過させるための開口部を有し、前記偏向器は、前記開口部を挟んで異なる4つの方向に配置された4対の電極を含み、前記荷電粒子線は少なくとも4つの方向に偏向可能であることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記被露光基板に対して前記荷電粒子線を相対的に走査させる走査手段をさらに備え、前記設定手段は、前記荷電粒子線の走査方向に基づいて前記荷電粒子線の偏向方向を設定することを特徴とする請求項1または2に記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記設定手段は、前記荷電粒子線の偏向方向を前記荷電粒子線の走査方向と略垂直な方向に設定することを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記設定手段は、前記被露光基板上での前記荷電粒子線のビーム形状に基づいて前記荷電粒子線の偏向方向を設定することを特徴とする請求項1または2に記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記設定手段は、前記荷電粒子線の偏向方向を前記被露光基板上での前記荷電粒子線のビーム径が最も短い方向に設定することを特徴とする請求項5に記載の荷電粒子線露光装置。
- 複数の荷電粒子線を用いて被露光基板上に所望のパターンを露光する荷電粒子線露光装置であって、
前記荷電粒子線を少なくとも2つの方向に偏向する偏向器をそれぞれ有し、前記荷電粒子線をそれぞれ偏向して前記被露光基板への照射を制御するブランキングアレイ手段と、
前記荷電粒子線の偏向方向を設定する設定手段と、を備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置。 - 荷電粒子線を用いて被露光基板上に所望のパターンを露光する荷電粒子線露光方法であって、
前記被露光基板上の露光フィールドを、複数のブランキングフィールドに分割するステップと、
前記ブランキングフィールド毎に、ビーム形状を検出するステップと、 前記ブランキングフィールド毎に、検出された前記ビーム形状からビーム短径方向を算出するステップと、
前記ブランキングフィールド毎に、算出された前記ビーム短径方向に前記荷電粒子線を偏向して前記被露光基板への照射を制御するステップと、を備えることを特徴とする荷電粒子線露光方法。 - 複数の荷電粒子線を用いて被露光基板上に所望のパターンを露光する荷電粒子線露光方法であって、
前記荷電粒子線のビーム形状をそれぞれ検出するステップと、
前記荷電粒子線毎に、検出された前記ビーム形状からビーム短径方向を算出するステップと、
前記荷電粒子線毎に、算出された前記ビーム短径方向に前記荷電粒子線をそれぞれ偏向して前記被露光基板への照射を制御するステップと、を備えることを特徴とする荷電粒子線露光方法。 - 請求項1〜7のいずれか1つに記載の荷電粒子線露光装置を用いて被露光基板を露光する工程と、露光された前記被露光基板を現像する工程と、を備えるデバイス製造方法。
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