JP2008041891A - Exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子、イオン等の荷電ビームを用いた露光装置およびデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method using a charged beam such as electrons and ions.
近年、LSIのパターンの微細化が進み、例えばDRAMの世界では、256Mの開発以降も1G、4G、16Gとデバイスの集積化計画が進められている。
その中で、露光技術は、微細加工技術の中の極めて重要な技術とされており、特に荷電ビーム描画技術は、0.1μm以下の微細加工が可能であることから、将来の露光手段の1つとして期待されている。
従来用いられてきた荷電ビーム露光装置は、ガウシアンビーム方式と可変成形ビーム方式の単一ビームによる描画方式であった。
この従来例は、生産性が低いことから、マスク描画、超LSIの研究開発及び少量生産のASICデバイスへの応用分野に用いられてきた。
最近、荷電ビーム技術の研究開発が進み、荷電ビーム露光装置の生産性を向上し、DRAM等のメモリーデバイスの生産に用いることの出来る荷電ビーム描画方式が提案され、研究が進められている。
この荷電ビーム描画方式は、複数の荷電ビームを用いて描画速度を向上する方式である。
この荷電ビーム描画方式で半導体のデバイス生産に要求される30〜40枚/時以上のスループットを得るためには、荷電ビームのビーム本数として、数1000本以上のビームが必要となる。
このため、電子レンズを小型化して高い配列密度のマルチレンズを形成する技術が重要となっている。
In recent years, miniaturization of LSI patterns has progressed. For example, in the world of DRAMs, device integration plans of 1G, 4G, and 16G have been advanced even after the development of 256M.
Among them, the exposure technique is considered to be an extremely important technique among the fine processing techniques. In particular, the charged beam drawing technique is capable of fine processing of 0.1 μm or less, and is one of the future exposure means. It is expected as one.
Conventionally, a charged beam exposure apparatus used is a single beam drawing method of a Gaussian beam method and a variable shaped beam method.
Since this conventional example has low productivity, it has been used for mask drawing, research and development of VLSI, and application fields to low-volume ASIC devices.
Recently, research and development of charged beam technology has progressed, and a charged beam drawing method that can improve the productivity of a charged beam exposure apparatus and can be used for the production of memory devices such as DRAM has been proposed and researched.
This charged beam drawing method is a method for improving the drawing speed by using a plurality of charged beams.
In order to obtain a throughput of 30 to 40 wafers / hour or more required for semiconductor device production by this charged beam drawing method, several thousand or more beams are required as the number of charged beams.
For this reason, a technology for forming a multi-lens having a high arrangement density by downsizing an electron lens is important.
図7を参照して、これらのマルチ電子露光装置を説明する。
電子銃100、照射レンズ系110、荷電ビーム形成ユニット120、縮小光学系130のレンズ131、132、ステージ140で構成される。
電子銃100は、LaB6等の熱電子源101、ウエネルト電極102、アノード電極103の3極型の電子銃で構成される。
電子源101から放出した荷電ビーム1は、クロースオーバーを形成して50kVに加速され、そして、照射レンズ111に入射する。
そこで荷電ビームは略平行化されて荷電ビーム形成ユニット120に入射する。
荷電ビーム形成ユニット102は、単一光源から放出した荷電ビームを荷電ビームに分割するためのアパーチャアレー121、マルチに分割されたそれぞれの荷電ビームを収束する機能を備えたマルチレンズアレー122から構成される。
さらに、荷電ビーム形成ユニット102は、この荷電ビームを独立に偏向してビームブランキングを行うBLA(ブランキングアレー)123、ブランキングされたビームを遮断するビーム遮蔽電極124で構成される。
次に、荷電ビーム形成ユニット120を出た荷電ビームは下段の縮小光学系130に入射される。
次に、荷電ビームは、レンズ131、132から成るダブレット型のレンズにより、レンズアレー122で形成される荷電ビームの2次光源像をステージ140上に静電吸着された試料141上に投影する。
荷電ビームを用いた描画は、縮小光学系130内に備えられた偏向器10を用いて荷電ビームを同時に走査する。
そして、この走査に同期してBLA123がビームをON/OFFすることで任意のパターンが感光剤の塗布された試料141上に露光される。
このような方式では、荷電ビームの位置を移動するための偏向器として、特開2005−50888号公報(特許文献1)等で、荷電ビームが通過する軸に対して回転対象の4極、8極等の多極型の偏向器が提案された。
The
The
The
Therefore, the charged beam is made substantially parallel and enters the charged
The charged
Further, the charged
Next, the charged beam exiting the charged
Next, the charged beam projects a secondary light source image of the charged beam formed by the
In drawing using a charged beam, the charged beam is simultaneously scanned using the deflector 10 provided in the reduction
Then, in synchronization with this scanning, the
In such a system, as a deflector for moving the position of the charged beam, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-50888 (Patent Document 1) or the like is used. Multipolar deflectors such as poles have been proposed.
従来の荷電ビームの偏向器を用いて広い面積の荷電ビームを偏向した場合、周辺のビームに歪が生じるためサイズの大型化に限界があり、従来方式の性能を上回る高スループットの荷電ビーム露光装置を実現することが難しかった。
そこで、本発明は、広い面積の荷電ビームを偏向器により偏向したときにスループットの高い露光装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。
When a charged beam with a large area is deflected using a conventional charged beam deflector, the surrounding beam is distorted, so there is a limit to the increase in size, and the high-throughput charged beam exposure system exceeds the performance of the conventional method. It was difficult to realize.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposure apparatus and a device manufacturing method with high throughput when a charged beam having a large area is deflected by a deflector.
前記課題を解決するために本発明の露光装置は、複数の荷電ビームが縮小光学系により加速、収束、偏向作用を受けて試料上に照射される露光装置であって、
前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において対向して一対設けられる電極を有し、電界を発生する静電偏向器と、
前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において前記一対の電極を内側に挟んで対向して一対設けられるコイルを有し、磁界を発生する磁界偏向器と、を有し、
前記複数の荷電ビームが前記一対の電極の間を通過し、前記複数の荷電ビームが配列される方向と前記電界の方向および前記磁界が平行に重畳するように前記静電偏向器および前記磁界偏向器が設けられることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記静電偏向器と前記磁界偏向器の走査信号が前記試料の移動と同期し、かつ、図形情報に基づいて前記複数の荷電ビームを個別にオンオフすることを特徴とする。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus in which a plurality of charged beams are irradiated on a sample by being subjected to acceleration, convergence, and deflection by a reduction optical system.
An electrostatic deflector which has a pair of electrodes facing each other inside or directly below the reduction optical system located immediately above the sample and generates an electric field;
A magnetic deflector that generates a magnetic field, and has a pair of coils that are opposed to each other with the pair of electrodes sandwiched inside or directly below the reduction optical system located immediately above the sample;
The electrostatic deflector and the magnetic field deflection so that the plurality of charged beams pass between the pair of electrodes, and the direction in which the plurality of charged beams are arranged, the direction of the electric field, and the magnetic field overlap in parallel. A vessel is provided.
Further, the exposure apparatus of the present invention is configured such that scanning signals of the electrostatic deflector and the magnetic deflector are synchronized with the movement of the sample, and the plurality of charged beams are individually turned on / off based on graphic information. Features.
Furthermore, the device manufacturing method of the present invention includes a step of exposing a wafer using the exposure apparatus,
And a step of developing the wafer.
本発明の露光装置によれば、複数の荷電ビームが一対の電極の間を通過し、複数の荷電ビームが配列される方向と電界の方向および磁界が平行に重畳するように静電偏向器および磁界偏向器は設けられる。
このため、荷電ビームやイオンビームを面内に偏向でき、大面積を偏向歪の少なく描画できる。
荷電ビームの配列の長さに制限が無くなり、スループットの高い荷電ビーム露光装置、荷電ビーム顕微鏡装置、加工装置、検査装置等の露光装置を実現できる。
さらに、本発明の露光装置は、静電偏向器と磁界偏向器の走査信号が試料移動と同期し、且つ、荷電ビームを図形情報に基づいて個別にオンオフすることにより、露光装置のスループットを高くすることが出来る。
According to the exposure apparatus of the present invention, an electrostatic deflector and a plurality of charged beams pass between a pair of electrodes so that a direction in which the plurality of charged beams are arranged, an electric field direction, and a magnetic field overlap in parallel. A magnetic deflector is provided.
Therefore, the charged beam or ion beam can be deflected in the plane, and a large area can be drawn with little deflection distortion.
The length of the charged beam arrangement is not limited, and an exposure apparatus such as a charged beam exposure apparatus, a charged beam microscope apparatus, a processing apparatus, or an inspection apparatus with high throughput can be realized.
Furthermore, the exposure apparatus of the present invention increases the throughput of the exposure apparatus by synchronizing the scanning signals of the electrostatic deflector and the magnetic field deflector with the sample movement, and individually turning on and off the charged beam based on the graphic information. I can do it.
以下、本発明の荷電ビーム露光装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a charged beam exposure apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図7を参照して、本発明の露光装置を説明する。
図7に示される本発明の荷電ビーム露光装置は、複数の荷電ビーム2が縮小光学系130により加速、収束、偏向作用を受けて試料141上に照射される。
静電偏向器3は、試料141の直上に位置する縮小光学系130の内部あるいは直下において対向して一対設けられる電極3a,3aを有し、電界を発生する。
磁界偏向器4は、試料141の直上に位置する縮小光学系130の内部あるいは直下において一対の電極3a,3aを内側に挟んで対向して一対設けられるコイル4a,4aを有し、磁界を発生する。
複数の荷電ビーム2が一対の電極3a,3aの間を通過し、複数の荷電ビーム2が配列される方向と電界の方向および磁界が平行に重畳するように静電偏向器3の一対の電極3a,3aおよび磁界偏向器4の一対のコイル4a,4aは設けられる。
荷電ビーム2は、荷電ビーム発生部1から放射して連続移動型のステージ140に置かれた試料141上に照射される。
この時、荷電ビーム発生部1から放射された荷電ビーム2は、荷電ビーム2の配列方向と略平行に置かれた静電偏向器の電極3a,3aと磁界偏向器4のコイル4a,4a間を通過する。
The exposure apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the charged beam exposure apparatus of the present invention shown in FIG. 7, a plurality of
The
The
The pair of electrodes of the
The
At this time, the
次に、電界および磁界を平行に重畳した静電型偏向器3と磁界型偏向器4を用いた場合の荷電ビーム2の偏向動作を図2の側面図を用いて説明する。
この静電型偏向器3と磁界型偏向器4で発生する電界と磁界の方向は、図2において縦方向に発生する。
これにより、荷電ビーム2が、この静電型偏向器3の電極3a,3aと磁界型偏向器4のコイル4a,4aの間を通過した場合、静電偏向器3の電極3a,3aが作用する電界では、X方向に偏向する。
一方、磁界偏向器4のコイル4a,4aが作用する磁界では、Y方向に偏向することから、平行に配置した静電型偏向器3と磁界型偏向器4を重畳して用いることで偏向成分を直交させることが出来る。
Next, the deflection operation of the
The directions of the electric field and magnetic field generated by the
Thus, when the
On the other hand, since the magnetic field applied by the
図3は、静電型偏向器3と磁界型偏向器4の断面図であり、Y方向に荷電ビーム2が配列している。
ここで、荷電ビーム2は等間隔に配列している。磁界偏向器4のコイル4a,4aを動作させることでY方向に荷電ビーム2が偏向して、荷電ビーム2間のスペースを埋めて荷電ビーム2を照射することが出来る。
一方、静電偏向器3の電極3a,3aを動作させることで荷電ビーム2の配列方向であるX方向にビームを偏向する。
この様に静電偏向器3の電極3a,3aと磁界偏向器4のコイル4a,4aを相互に動作させることで、面内に自由に荷電ビーム2を移動することが出来る。
さらに、静電偏向器3と磁界偏向器4の走査信号が試料141の移動と同期し、かつ、図形情報に基づいて複数の荷電ビーム2を個別にオンオフする。
このため、静電偏向器3の偏向動作を図1に示されるステージ140の移動に同期して荷電ビーム2を追従させることで、ステージ140を連続移動した荷電ビーム描画を実現することが出来る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
Here, the
On the other hand, by operating the
In this way, by operating the
Further, the scanning signals of the
Therefore, by causing the charged
図4は、本発明の描画方式で描画した他の実施例で、試料141上の荷電ビーム2の配列7を千鳥配列とした実施例である。
ライン状の配列a、b、cのそれぞれのY方向に荷電ビーム2を磁界偏向器4で偏向して描画する。
また、ライン状の配列a、b、cのX方向のライン間のスペースを静電偏向器3により偏向することで、偏向描画の配列7に示すように離散した荷電ビーム2を使って2次元の領域を描画することが出来る。
以上説明した様に、大面積を偏向歪の少ない静電偏向器3と磁界偏向器4を用いて描画することで、従来精度面で限界とされていた荷電ビーム2の配列の長さに制限が無くなることから高スループットの荷電ビーム露光装置が実現する。
本発明の方法は、荷電ビーム露光装置だけでなく、荷電ビーム、イオンビームを広い領域に照射する荷電ビーム照射装置や試料観察、加工、検査装置等の露光装置に適用することが出来る。
FIG. 4 shows another embodiment in which drawing is performed by the drawing method of the present invention, in which the
The charged
Further, the space between the lines in the X direction of the line-shaped arrays a, b, c is deflected by the
As described above, a large area is drawn using the
The method of the present invention can be applied not only to a charged beam exposure apparatus, but also to an exposure apparatus such as a charged beam irradiation apparatus that irradiates a wide area with a charged beam or an ion beam, or a sample observation, processing, or inspection apparatus.
次に、図5及び図6を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図5は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。
ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
ステップS1(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S2(マスク製作)では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。
ステップS3(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S4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。
ステップS5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップS4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。
このステップS5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S6(検査)では、ステップS5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、それが出荷(ステップS7)される。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, etc.).
Here, a semiconductor chip manufacturing method will be described as an example.
In step S1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed.
In step S2 (mask production), a mask is produced based on the designed circuit pattern.
In step S3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step S4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by using the mask and the wafer by the above-described exposure apparatus using the lithography technique.
Step S5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer manufactured in step S4.
This step S5 includes assembly processes such as assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation) and the like.
In step S6 (inspection), inspections such as an operation check test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step S5 are performed.
Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step S7).
図6は、ステップ4の上はプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップS11(酸化)では、ウエハの表面を酸化させる。
ステップS12(CVD)では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップS14(イオン打ち込み)では、ウエハにイオンを打ち込む。
ステップS15(レジスト処理)では、ウエハに感光剤を塗布する。
ステップS16(露光)では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。
ステップS17(現像)では、露光したウエハを現像する。
ステップS18(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S19(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うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
FIG. 6 is a detailed flowchart of the process above
In step S11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized.
In step S12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer.
In step S14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer.
In step S15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer.
In step S16 (exposure), the circuit pattern of the mask is exposed on the wafer by the exposure apparatus.
In step S17 (development), the exposed wafer is developed.
In step S18 (etching), portions other than the developed resist image are removed.
In step S19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.
By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
1 荷電ビーム発生部 2 荷電ビーム
3 静電偏向器 3a 電極
4 磁界偏向器 4a コイル
a.b.c. ライン状の配列 7 配列
100 電子銃 110 照射系
120 荷電ビーム形成ユニット 121 アパーチャ−アレー
122 レンズアレー 123 ブランカーアレー
124 遮蔽電極 130 縮小光学系
131、132 レンズ 140 ステージ
141 試料
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において対向して一対設けられる電極を有し、電界を発生する静電偏向器と、
前記試料の直上に位置する前記縮小光学系の内部あるいは直下において前記一対の電極を内側に挟んで対向して一対設けられるコイルを有し、磁界を発生する磁界偏向器と、を有し、
前記複数の荷電ビームが前記一対の電極の間を通過し、前記複数の荷電ビームが配列される方向と前記電界の方向および前記磁界が平行に重畳するように前記静電偏向器および前記磁界偏向器が設けられることを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus in which a plurality of charged beams are accelerated, converged and deflected by a reduction optical system and irradiated onto a sample.
An electrostatic deflector which has a pair of electrodes facing each other inside or directly below the reduction optical system located immediately above the sample and generates an electric field;
A magnetic deflector that generates a magnetic field, and has a pair of coils that are opposed to each other with the pair of electrodes sandwiched inside or directly below the reduction optical system located immediately above the sample;
The electrostatic deflector and the magnetic field deflection so that the plurality of charged beams pass between the pair of electrodes, and the direction in which the plurality of charged beams are arranged, the direction of the electric field, and the magnetic field overlap in parallel. An exposure apparatus characterized in that an exposure apparatus is provided.
前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。 A step of exposing a wafer using the exposure apparatus according to claim 1;
And a step of developing the wafer.
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