JP2007208038A - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 倍率を調整することによって発生する回転や焦点ズレを防止し、クーロン効果による横方向の電子線の位置ズレを補正する。
【解決手段】 複数の電子線を用いた電子線露光装置において、縮小ダブレット光学系により形成された中間像面位置に静電型ユニポテンシャルレンズを配置し、倍率調整する。また、ブランキング電極のオンオフ情報に基づいて露光電流量を算出し、それに基づいて静電型ユニポテンシャルレンズにより調整される倍率を補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、イオンビーム露光装置や電子線露光装置等の荷電粒子線露光装置に関し、特に、荷電粒子線露光装置の被露光面における倍率の調整を行うための補正電子光学系に関するものである。

大画角を有する転写像を露光できる電子線露光装置の場合は、軸外収差が比較的小さい対称型磁気ダブレット型の縮小投影レンズを用いている。この種の磁気ダブレット・レンズは２つの磁界レンズの電流を同じ大きさで増減することによって、倍率、回転に変化を与えないで焦点を調整できることは公知である。また、２段のレンズの内の片方のレンズのコイルを軸方向に２つに分割し、それぞれのコイルに流す電流比を、合計電流を一定に保ちながら、変えることにより倍率を変える方法が公知である。さらに、特許文献１では、電子線投影光学系に、主に転写像の倍率を調整する第１の投影レンズと、主に回転を調整する第２の投影レンズを設けることが提案されている。
特開平７−２３５４６９号公報

しかしながら、上記の如き従来の技術においては、倍率を調整することによって発生する回転や焦点ズレについて考慮されていない。また、スループット性能を有する電子線露光装置で問題となるクーロン効果による倍率変化に相当する横方向の電子線の位置ズレに対する補正も考慮されていない。
本発明は、荷電粒子線露光装置において、倍率調整用の光学系を配置し、電気的に制御することによって短時間に倍率調整でき、且つ回転や焦点ズレが事実上発生しないような荷電粒子線露光装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するための荷電粒子線露光装置は、複数の荷電粒子線を用いて被露光基板を露光するものである。また、中間像面を形成する縮小光学系と、該中間像を前記被露光基板上に結像する対物光学系とを有する。そして、本発明は、倍率調整用光学系を前記中間像面位置に配置することを特徴とする。
本発明において好ましくは、前記倍率調整用光学系は、静電型ユニポテンシャルレンズであり、該レンズを、前記複数の荷電粒子線を個々にオンオフするブランキング電極の駆動信号に基づき制御する。また、前記縮小光学系も前記対物光学系もダブレット光学系である。

本発明によれば、縮小光学系により中間像面を形成し、該中間像を対物光学系により被露光基板上に結像する荷電粒子線露光装置において、中間像面位置に倍率調整用光学系を配置し、倍率調整する。これにより、従来のこの種の装置において倍率調整時に二次的に発生する像回転や焦点ズレが事実上発生しないような荷電粒子線露光装置を提供することができる。

本発明の好ましい実施の形態に係る電子線露光装置においては縮小ダブレット光学系を構成する縮小光学系によって形成された中間像の位置に静電型のユニポテンシャルレンズを用いる。静電型のユニポテンシャルレンズは、動作条件を可変しても、像回転の変化や焦点ずれが生じないため、倍率のみを調整することが可能となる。また、静電レンズの電圧を露光パターンの形状に応じて高速制御することで露光中の電子線電流に応じて、クーロン効果による倍率の変化を補正することも可能である。
以下、添付図に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施例の係る電子線露光装置の縮小光学系、対物光学系及び倍率調整用電子レンズの構成を示す図である。
不図示の電子銃から放出された電子線は、不図示の電子レンズを通して平行ビームとなり、不図示の基板に複数の開口の空いたアパーチャ−アレイにより複数の電子線に分離される。この複数の電子線は、前記アパーチャ−アレイの後段にある不図示のレンズアレイにより縮小され、縮小系磁気ダブレット・レンズである縮小系ダブレット光学系１２の物面位置１にそれぞれ結像される。縮小系ダブレット光学系１２は、上段磁界レンズ６と下段磁界レンズ８とにより構成される。

個々の電子線のオンオフ制御は、ブランキング電極４とブランキング絞り７によって行われる。すなわち、ブランキング電極４は、前記アパーチャアレイの開口側面に電極を形成したもので、ブランキング電極４に電圧を印加することで電子線は偏向作用を受け、ブランキング絞り７上に照射される。その結果、電子線５ｂは被露光面３に到達しない。一方、電圧が印加されていないブランキング電極４を通過する電子線５ａは、ブランキング絞り７の開口を通過し、被露光面に到達する。
ブランキング絞り７を通過した複数の電子線は、縮小系ダブレット光学系１２の下段の磁界レンズ８により中間像面２の位置に結像される。

形成された中間像は下流に配置された上段磁界レンズ１０と下段磁界レンズ１１とにより構成される対物系ダブレット・レンズ１３で被露光面３上に結像される。中間像面の位置には静電型ユニポテンシャルレンズ９が配置されている。この位置に電子レンズ９を配置することで、電子レンズ９の印加電圧を可変しても、被露光面３（像面）の位置が変化することがなく、且つ静電系のレンズのために像の回転が生じることがない。したがって、静電レンズ９への印加電圧を調整することで、像の大きさ、すなわち倍率のみを調整することができる。図３に中間像面位置に配置した静電レンズ９の印加電圧と被露光面上での倍率の変化率と像回転の変化率を示す。図３に示すように、静電レンズの印加電圧と倍率の変化率の関係は比例している。一方、像回転角の変化率は変化していない。

高スループット性能を有する電子線露光装置においては、電子線の電流値の増大に伴い、クーロン効果が大きくなり、電子線スポットのボケと横方向の位置ズレが問題となる。横方向の位置ズレの様子を図４に示す。図４の白丸はクーロン効果が無い場合の像面上での複数の電子線の照射位置を示し、黒丸はクーロン効果がある場合の電子線の位置を示す。各電子線位置ズレ量は概ね電子線の電流量に比例し、電子線の中心位置からの距離が大きくなると、それに応じてズレ量も大きくなる。その量は倍率のように１次の関係ではないが、距離と１次の関係が主であり、この成分を補正することで、大半の位置ズレ量は補正することは可能である。

図２に図１の装置の制御系を示す。この制御系は、クーロン効果による電子線の位置ズレ量を倍率調整用の静電型ユニポテンシャルレンズ９を用いて補正するものである。
ブランキング電極４の中心位置に形成された複数の電子線のスポットを縮小系ダブレット・レンズ１２と対物系ダブレット・レンズ１３により、被露光面３に結像する。これは、縮小系ダブレット・レンズ制御回路１５及び対物系ダブレット・レンズ制御回路１７により縮小系ダブレット・レンズ１２と対物系ダブレット・レンズ１３を所望の焦点距離に設定して行う。カラム制御用コンピュータ１８は、パターンデータに基づき、ブランキング電極４のオンオフ情報をブランキング制御回路１４に転送する。制御回路１４は、各ブランキング電極４への印加電圧を発生し、各電子線のオンオフを制御する。カラム制御用コンピュータ１８は、さらに、ブランキング電極４のオンオフ情報により露光電流量を算出し、その電流量より、補正倍率を算出する。補正倍率のデータは静電型ユニポテンシャルレンズ制御回路１６に転送され、制御回路１６では調整倍率のデータと補正倍率のデータとに基づき静電型ユニポテンシャルレンズ９に印加する電圧を決定し、発生する。

以上説明したように、複数の電子線を用いた電子線露光装置において、縮小ダブレット光学系１２により形成された中間像面位置２に静電型ユニポテンシャルレンズ９を配置し、倍率調整する。これにより、従来のこの種の装置において倍率調整時に二次的に発生する像回転や焦点ズレが事実上発生しないような電子線露光装置を提供することができる。また、パターン形状に応じて時々刻々変化する露光電流量に応じて前記調整倍率を補正することによりクーロン効果による電子線の位置ズレやボケを補正することができる。

［微小デバイス製造の実施例］
次に、この露光装置を利用した微小デバイス（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）の製造プロセスを説明する。
図５は半導体デバイスの製造のフローを示す。
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う。ステップ２（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る。後工程は、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）等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップステップを有する。また、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップを有する。さらに、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の一実施例に係る電子線露光装置の要部の構成を示す図である。 図１の装置においてクーロン効果による倍率変化を補正するためのブランキング制御系と静電レンズ制御系を示す図である。 図１における倍率補正用の静電型ユニポテンシャルレンズの動作電圧と倍率変化率と像回転の変化率を示す図である。 クーロン効果による像面上での複数の電子線の位置変化を示す図である。 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。

符号の説明

１：縮小系ダブレット・レンズの物面位置
２：縮小系ダブレット・レンズによる中間像面位置
３：被露光面
４：ブランキング電極
５ａ、５ｂ：電子線
６：縮小系ダブレット・レンズの上段磁界レンズ
７：ブランキング絞り
８：縮小系ダブレット・レンズの下段磁界レンズ
９：倍率調整用静電レンズ
１０：対物系ダブレット・レンズの上段磁界レンズ
１１：対物系ダブレット・レンズの下段磁界レンズ
１２：縮小系ダブレット・レンズ
１３：対物系ダブレット・レンズ
１４：ブランキング制御回路
１５：縮小系ダブレット・レンズ制御回路
１６：倍率調整用静電型ユニポテンシャルレンズ制御回路
１７：対物系ダブレット・レンズ系制御回路
１８：カラム制御用コンピュータ
１９：クーロン効果が無い場合の像面上での電子線位置
２０：クーロン効果が有る場合の像面上での電子線位置

Claims (5)

1. 複数の荷電粒子線を用いて被露光基板を露光する荷電粒子線露光装置であって、
   中間像面を形成する縮小光学系と、
   該中間像を前記被露光基板上に結像する対物光学系と、
   前記中間像面位置に配置された倍率調整用光学系と
   を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
2. 前記倍率調整用光学系は静電型ユニポテンシャルレンズ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。
3. 前記倍率調整用光学系を、前記複数の荷電粒子線を個々にオンオフするブランキング電極の駆動信号に基づき制御する手段を有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。
4. 前記縮小光学系及び対物光学系は、いずれもダブレット光学系であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の荷電粒子線露光装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光した前記基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。

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