JP4116316B2 - アレイ構造体の製造方法、荷電粒子ビーム露光装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイ構造体及びその製造方法、荷電粒子ビーム露光装置並びにデバイス製造方法に係り、特に、荷電粒子ビーム露光装置のブランキングアパーチャアレイとして好適なアレイ構造体及びその製造方法、該アレイ構造体をブランキングアパーチャアレイとして有する荷電粒子ビーム露光装置、並びに、該荷電粒子ビーム露光装置を利用したデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の荷電粒子ビームを用いたマルチ荷電粒子ビーム露光装置として、例えば、複数の開孔を有するブランキングアパーチャアレイによって複数の荷電粒子ビームの照射を個別に制御する方法がある（例えば、実公昭56-19402号公報参照）。
【０００３】
一般に、ブランキングアパーチャアレイは、シリコンなどの半導体結晶の基板に複数の開孔を所定間隔で２次元的に形成し、各開孔の両側面に一対のブランキング電極を形成することにより製造される。それぞれの一対のブランキング電極間に電圧を印加するか、しないかをパターンデータに従って制御することにより所望のパターンを試料に描画することができる。
【０００４】
例えば、各開孔に設けられた一対のブランキング電極のうち一方のブランキング電極を接地し、他方のブランキング電極に所定の電圧を印加すると、該開孔を通過する電子ビームが偏向されるので、該電子ビームは下方に配置されたレンズを通過した後に単開孔アパーチャでカットされて試料面（半導体基板上のレジスト層）には達しない。一方、他方の電極に電圧を印加しないと、開孔を通過する電子ビームが偏向されないので、該電子ビームは下方に配置されたレンズを通過した後に単開孔アパーチャでカットされずに試料面に達する。
【０００５】
ブランキングアパーチャアレイのブランキング電極は、典型的には金属で形成される。図４を参照して従来のブランキング電極の形成方法を説明する。なお、図４（ａ）には、複数対のブランキング電極のうち一対のブランキング電極のみが示されており、図４（ｂ）には該一対のブランキング電極のうち１つのブランキング電極のみが示されている。まず、図４（ａ）に示すように、基板４１に一対の溝を掘り、その溝表面及び基板表面を覆うように絶縁膜４２を形成し、該溝内に金属（例えば、タングステン）を蒸着法又はスパッタリング法などで堆積して金属電極４３を形成する。そして、金属電極４３の間の基板部分をエッチングにより除去して開孔を形成し、該開孔の側面の絶縁膜をエッチングにより除去する。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
従来の金属電極の形成方法においては、溝表面に絶縁膜４２を形成する際に、溝の開口の幅に比して深さが大きいために、図４（ｂ）に示すように、一様に溝表面に絶縁膜４２が堆積されず基板４１が剥き出しとなり、基板４１と金属電極４３とが電気的に短絡してしまうことがある。
【０００７】
基板４１と金属電極４３とが電気的に短絡すると、金属電極４３に所定の電圧を印加できなくなる。すると、電子ビームを適切に偏向させることができず、試料に所望のパターンを描画することができない。
【０００８】
また、仮に製造時には基板４１と金属電極４３とが短絡していなくても、絶縁膜４２の薄い部分の劣化等により露光装置の使用中に基板４１と金属電極４３とが短絡する可能性がある。
【０００９】
すなわち、従来の製造方法では、信頼性の高いブランキングアパーチャアレイを製造することが難しく、また、製造の歩留まりが低いという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、高い信頼性を有するブランキングアパーチャアレイその他のアレイ構造体、そのようなアレイ構造体を高歩留まりで製造する製造方法、そのようなアレイ構造体を有する荷電粒子ビーム露光装置、並びに、そのような荷電粒子ビーム露光装置を利用したデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、複数の開孔と、前記複数の開孔をそれぞれ通過する複数の荷電粒子ビームの軌道を制御するために前記複数の開孔にそれぞれ対応して配置された複数対の対向する電極とを有するアレイ構造体の製造方法に関する。この製造方法は、基板に複数対の対向する第１の溝を形成する第１溝形成工程と、前記の各対向する第１の溝に絶縁材料を充填することにより複数対の対向する絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記複数対の対向する絶縁層の各対向する絶縁層の内側に配置されるように複数対の対向する第２の溝を形成する第２溝形成工程と、前記の各対向する第２の溝に導電材料を充填することにより複数対の対向する電極を形成する電極形成工程と、前記の各対向する電極の間に開孔を形成する開孔形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記製造方法は、前記の各対向する電極に電位差を与える配線層を形成する配線層形成工程を更に含みうる。ここで、前記配線層形成工程では、典型的には、前記複数対の対向する電極にそれぞれ与える電位差を個別に制御することができる配線層を形成する。例えば、前記配線層形成工程は、前記第２溝形成工程の前に実施され、前記第２溝形成工程では、前記配線層形成工程で形成された配線層に通じるように前記複数対の対向する第２の溝を形成することが好ましい。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電極形成工程では、例えば、前記第２溝形成工程の後に前記複数対の対向する第２の溝の底に露出した配線層をメッキ用電極として利用して、前記複数対の対向する第２の溝にメッキ法により導電材料を充填する。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記絶縁層形成工程では、例えば、前記絶縁材料として、ＴＥＯＳを用いて形成されるシリコン酸化物を前記複数の対向する第１の溝に充填する。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記製造方法は、前記基板の裏面に絶縁層を形成する工程を更に含み、前記第１溝形成工程では、前記基板の裏面に形成された絶縁層をエッチングストッパーとして前記基板の表面から前記基板の所定部分をエッチングすることにより前記複数対の対向する第１の溝を形成する。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第２溝形成工程では、前記複数対の対向する第２の溝に導電材料を充填することにより形成される前記複数対の対向する電極によって、複数の荷電粒子ビームが前記複数対の対向する絶縁層から遮蔽されるように、前記複数対の対向する第２の溝を形成する。
【００１７】
本発明の第２の側面は、基板に設けられた複数の開孔と、前記複数の開孔をそれぞれ通過する複数の荷電粒子ビームの軌道を制御するために前記複数の開孔にそれぞれ対応して配置された複数対の対向する電極とを有するアレイ構造体に係り、前記の各対向する電極が、それぞれ絶縁層を介して前記基板によって支持されており、かつ、前記対向する電極間を通過する荷電粒子ビームが前記絶縁層から遮蔽されるように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記複数対の対向する電極は、例えば、メッキ法により形成されうる。また、前記絶縁層は、前記基板に溝を形成した後に前記溝に絶縁材料と充填することにより形成されうる。また、前記絶縁材料の充填は、ＴＥＯＳを用いたシリコン酸化膜の堆積によりなされうる。
【００１９】
本発明の第３の側面は、複数の荷電粒子ビームによりウエハ上にパターンを描画する荷電粒子ビーム露光装置に係り、複数の荷電粒子ビームを発生するビーム源と、前記ビーム源が発生した複数の荷電粒子ビームをそれらの軌道を制御することによりウエハに照射させるか否かを個別に制御するためのブランキングアパーチャアレイとを備え、前記ブランキングアパーチャアレイが、上記の製造方法によって製造されたアレイ構造体であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第４の側面は、複数の荷電粒子ビームによりウエハ上にパターンを描画する荷電粒子ビーム露光装置に係り、複数の荷電粒子ビームを発生するビーム源と、前記ビーム源が発生した複数の荷電粒子ビームをそれらの軌道を制御することによりウエハに照射させるか否かを個別に制御するためのブランキングアパーチャアレイとを備え、前記ブランキングアパーチャアレイが上記のアレイ構造体であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第５の側面は、リソグラフィー工程を経てデバイスを製造するデバイス製造方法に係り、前記リソグラフィー工程が、上記の荷電粒子ビーム露光装置を利用してウエハにパターンを描画する工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態としての電子ビーム露光装置について説明する。しかしながら、この電子ビーム露光装置は、本発明の一適用例に過ぎず、本発明は、電子ビーム以外の荷電粒子ビーム、例えば、イオンビームを利用した露光装置にも適用することができる。
【００２３】
まず、本発明の好適な実施の形態としての電子ビーム露光装置の概略構成を説明する。
【００２４】
図５Ａは、本発明の好適な実施の形態としての電子ビーム露光装置の要部を模式的に示す図である。図５Ｂは、図５Ａに示す電子ビーム露光装置を上方から見た図である。なお、図５Ａにおいて、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４についてはそれらの断面が示されている。
【００２５】
この露光装置は、電子ビームを発生する電子ビーム源として、複数のマルチソースモジュール１を有する。各マルチソースモジュール１は、複数の電子源像を形成し、それらの電子源像にそれぞれ対応する複数の電子ビームを放射する。マルチソースモジュール１は、この実施の形態では３ｘ３構成で配列されている。マルチソースモジュール１の詳細については後述する。
【００２６】
複数のマルチソースモジュール１とステージ５との間には、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４が配置されている。各磁界レンズアレイは、マルチソースモジュール１の配列に対応して３ｘ３構成で配列された同一形状の開孔を有する２枚の磁性体円板MDを間隔を置いて上下に配置し、それらを共通のコイルCC1、CC2、CC3、CC4によって励磁したものである。その結果、各開口部分が各磁界レンズMLの磁極となり、設計上は同一のレンズ磁界を発生する。各マルチソースモジュール１において形成される複数の電子源像は、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４の対応する４つの磁界レンズ（ML1,ML2、ML3,ML4）によって、ステージ５上に保持されたウエハ４上に投影される。ここで、１つのマルチソースモジュール１から出射された電子ビームがウエハに照射されるまでに、その電子ビームに磁界等の場を作用させる電子光学系をカラムと定義する。すなわち、この実施の形態の露光装置では、９カラム（col.1〜col.9）の構成を有する。
【００２７】
磁界レンズアレイ２１の磁界レンズと該磁界レンズに対応する磁界レンズアレイ２２の磁界レンズにより、マルチソースモジュール１中の電子源の中間像が形成され、次いで、磁界レンズアレイ２３の磁界レンズと該磁界レンズに対応する磁界レンズアレイ２４の磁界レンズにより電子源の更にもう１つの中間像がウエハ４上に形成される。すなわち、マルチソースモジュール1中の電子源がウエハ4上に投影される。そして、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４のそれぞれの励磁条件をそれぞれのコイルCC1、CC2、CC3、CC4で個別に制御することにより、各カラムの光学特性（焦点位置、像の回転、倍率）のそれぞれを略一様に（すなわち同じ量だけ）調整することができる。
【００２８】
各カラムには主偏向器３が配置されており、各主偏向器３は、該当するマルチソースモジュール１からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の電子源の像をウエハ４上でX,Y方向に変位させる。
【００２９】
ステージ５は、その上に載置されたウエハ４を光軸AX(Ｚ軸)と直交するＸＹ方向とＺ軸回りの回転方向に移動させることができる。ステージ５の上にはステージ基準板６が固設されている。
【００３０】
反射電子検出器７は、電子ビームによってステージ基準板６上のマークが照射された際に生じる反射電子を検出する。
【００３１】
図６は、図５Ａの１つのカラムの詳細を示す図である。図６を参照しながらマルチソースモジュール１及びカラムの詳細構成を示す図である。
【００３２】
マルチソースモジュール1は、電子源（クロスオーバ像）101を形成する電子銃（不図示）を有する。この電子源101から放射される電子の流れは、コンデンサーレンズ102によって略平行な電子ビームとなる。この実施の形態のコンデンサーレンズ102は、3枚の開口電極からなる静電レンズである。
【００３３】
コンデンサーレンズ102を通過して形成された略平行な1本の電子ビームは、複数の開孔が2次元配列して形成されたアパーチャアレイ103に照射され、これらの複数の開孔をそれぞれ電子ビームが通過する。アパーチャアレイ103を通過した複数の電子ビームは、同一の光学パワーを有する静電レンズが2次元配列されて形成されたレンズアレイ104を通り、更に、個別に駆動可能な静電型の8極偏向器が2次元配列されて形成された偏向器アレイ105、106を通り、更に、個別に駆動可能な静電型ブランカーが2次元配列されて形成されたブランキングアパーチャアレイ（以下ではブランカーアレイともいう）107を通り抜ける。このブランカーアレイ107の好適な構造及びその製造方法については、第１及び第２の実施の形態として後述する。
【００３４】
図7は、マルチソースモジュール1の一部を拡大した図である。図7を参照しながらマルチソースモジュール1の各部の機能を説明する。コンデンサーレンズ102で形成された略平行な電子ビームは、複数の開孔を有するアパーチャアレイ103によって複数の電子ビームに分割される。分割された複数の電子ビームは、対応するレンズアレイ104の静電レンズを介して、ブランカーアレイ107の対応するブランカー上（より正確には、各ブランカーのブランキング電極間）に電子源の中間像を形成する。
【００３５】
偏向器アレイ105、106の各偏向器は、ブランカーアレイ107上の対応するブランカーの位置に形成される電子源の中間像の位置（光軸AXと直交する面内の位置）を個別に調整する機能を有する。
【００３６】
また、ブランカーアレイ10７の各ブランカーで偏向された電子ビーム（すなわち軌道を変更された電子ビーム）は、図６のブランキングアパーチャ（前述の単開孔アパーチャに相当する）APによって遮断されるため、ウエハ４には照射されない。一方、ブランカーアレイ10７で偏向されなかった電子ビーム（すなわち軌道を変更されなかた電子ビーム）は、ブランキングアパーチャAPによって遮断されないため、ウエハ４に照射される。すなわち、主偏向器3で複数の電子ビームを偏向させながら、ブランカーアレイ10７の複数のブランカーにより、該複数の電子ビームをウエハ４上に照射させるか否かを個別に制御することにより、ウエハ４上に所望のパターンを描画することができる。
【００３７】
図６に戻り、各マルチソースモジュール１で形成された電子源の複数の中間像は、それぞれ磁界レンズアレイ21、22、23、24の該当する４つの磁界レンズ（同一カラムの４つの磁界レンズ）を介して、ウエハ４に投影される。
【００３８】
ここで、複数の中間像がウエハ４に投影される際の各カラムの光学特性のうち、像の回転、倍率は、ブランカーアレイ107上の各中間像の位置（すなわち、磁界レンズアレイへの電子ビームの入射位置）を個別に調整するための複数の独立した偏向器をそれぞれ有する偏向器アレイ105、106によって個別に補正することができる。すなわち、偏向器アレイ105、106は、ウエハ４に投影される像の回転、倍率をカラムごとに個別に補正するための電子光学素子として機能する。一方、各カラムの焦点位置は、カラム毎に設けられたダイナミックフォーカスレンズ（静電若しくは磁界レンズ）108、109によって個別に調整することができる。すなわち、ダイナミックフォーカスレンズ108、109は、カラムごとに焦点位置を個別に補正するための電子光学素子として機能する。
【００３９】
図８は、上記の電子ビーム露光装置のシステム構成を示す図である。
【００４０】
ブランカーアレイ制御回路４１は、ブランカーアレイ107を構成する複数のブランカー（ブランキング電極）を個別に制御する回路、偏向器アレイ制御回路42は、偏向器アレイ105、106を構成する複数の偏向器を個別に制御する回路、D_FOCUS制御回路43は、ダイナミックフォーカスレンズ108、109を個別に制御する回路、主偏向器制御回路44は、主偏向器３を制御する回路、反射電子検出回路45は、反射電子検出器７からの信号を処理する回路である。これらのブランカーアレイ制御回路４１、偏向器アレイ制御回路42、D_FOCUS制御回路43、主偏向器制御回路44、反射電子検出回路45は、カラムの数（col.1〜col.9の9個）と同じだけ装備されている。
【００４１】
磁界レンズアレイ制御回路４６は、磁界レンズアレイ21，22、23，２４のそれぞれの共通コイルCC1、CC2、CC3、CC4を制御する回路、ステージ駆動制御回路4７は、ステージ5の位置を検出する不図示のレーザ干渉計と共同してステージ５を駆動制御する制御回路である。主制御系48は、上記複数の制御回路を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する。
【００４２】
（光学特性の調整方法の説明）
この実施の形態の電子ビーム露光装置では、磁性体円板の透磁率および開孔形状の不均一性等により、磁界レンズアレイを構成する複数の磁界レンズの電子光学特性が相互に僅かに異なる。例えば、カラムごとに異なる像の回転、倍率のために、実際にウエハに照射される電子ビームの入射位置は、図９のようになっている（ただし、図９は誇張して表現されている）。すなわち、カラムごとに電子光学特性（焦点位置、像の回転、倍率等）が異なる。
【００４３】
以下、上記のような問題点を解決する方法として、本発明の好適な実施の形態の電子ビーム露光装置における電子光学特性の調整方法について説明する。
【００４４】
主制御系48は、図１０に示すような電子光学特性の調整処理を実行する。主制御系48は、このような電子光学特性の調整処理をカラムの電子光学特性の経時変化及び電子光学特性の目標値の変更を考慮して、例えば、ウエハに描画すべきパターンが変更される都度（すなわちジョブの変更の都度）実行する。以下、各ステップを説明する。
【００４５】
ステップS101では、主制御系48は、ウエハ上において各カラムを代表する電子ビーム（ここでは、各カラムの複数の電子ビームの中で中心に位置する電子ビーム）の焦点位置を検出するために、ブランカー制御回路41に命じ、焦点位置の検出対象として選択された電子ビームだけをウエハ４側に照射するようにするブランカーアレイ107を制御する。
【００４６】
その際、予め、ステージ駆動制御回路47によってステージ５を移動させ、選択された電子ビームの照射位置近傍に基準板6の基準マークを位置させておく。そして、主制御系48は、D_FOCUS制御回路43に命じ、ダイナミックフォーカスレンズ108及び／又は109で電子ビームの焦点位置を振りながら、主偏向制御回路44により、選択された電子ビームで基準マーク上を走査し、基準マークからの反射電子に関する情報を反射電子検出回路45から得る。それにより、電子ビームの現在の焦点位置を検出する。ステップS101では、カラムを代表する電子ビームのすべてに対して以上の処理を実行する。
【００４７】
ステップS102では、主制御系48は、図１１(a)に示すように、カラムごとに代表する電子ビームについて検出された実際の焦点位置の中から、最大位置（MAXP）と最小位置（MINP）を検出し、その中間位置（CP）を決定する。
【００４８】
ステップS103では、主制御系48は、中間位置（CP）が目標位置（TP）になるように、磁界レンズアレイ制御回路４６に命じ、磁界レンズアレイ21，22、23，24のそれぞれの共通コイルを調整して、全カラムについて、それらの焦点位置だけを略一定量だけ移動させる。その結果、図１１(b)のようになる。すなわち、目標位置とそれぞれのカラムの実際の焦点位置との差の最大値（δmax）が最小になり、次のステップにおいてカラムごとに設けられた焦点位置補正器としてのダイナミックフォーカスコイル108,109による調整量を最小化することができる。これは、カラムごとに設けられた複数の焦点位置補正器108,109を小型化することができること、及び、それらの相互干渉を最小化することができることを意味する。
【００４９】
ステップS104では、主制御系48は、図１１(b)に示すような目標位置と各カラムの実際の焦点位置との差に基づいて、カラム毎に、焦点位置を目標位置に一致させるように、ダイナミックフォーカスコイル108,109によって焦点位置を調整する。
【００５０】
ステップS105では、主制御系48は、ウエハに対する各電子ビームの入射位置を検出するために、ブランカー制御回路41に命じ、選択した電子ビームだけをウエハ側に照射するようにする。その際、予め、ステージ駆動制御回路47によってステージ５を移動させ、選択された電子ビームの理想的照射位置（設計上の照射位置）に基準板6の基準マークを位置させておく。そして、主制御系48は、主偏向制御回路44によって選択された電子ビームで基準マーク上を走査し、基準マークからの反射電子に関する情報を反射電子検出回路45から得る。それにより、電子ビームの現在の照射位置を検出することができる。ステップS105では、以上の処理をすべての電子ビームについて実行する。そして、主制御系48は、カラムごとの実際の電子ビーム照射位置に基づいて、対応するカラムの像の回転、倍率を求める。
【００５１】
ステップS106では、主制御系48は、図１２(a)に示すように、カラムごとに求められた像の回転、倍率の中から、最大値（MAXV）と最小値（MINV）を検出し、その中間値（CV）を決定する。
【００５２】
ステップS107では、主制御系48は、中間値（CV）が目標値（TP）になるように、磁界レンズアレイ制御回路４６に命じ、磁界レンズアレイ21，22、23，２４のそれぞれの共通コイルを調整して、全カラムについて、それらにおける像の回転、倍率だけ（すなわち、焦点位置を変化させずに）を略一定量だけ移動させる。その結果、図１２(b)のようになる。すなわち、目標値と各カラムとの間の実際の像の回転、倍率の差の最大値（δmax）が最小になり、次のステップにおいてカラムごとに設けられた像の回転、倍率補正器としての偏向器アレイ105,106の調整量を最小化することができる。これは、カラムごとに設けられた像の回転、倍率補正器としての偏向器アレイ105,106をそれぞれ構成する複数の偏向器を小型化することができること、及び、該複数の偏向器間の相互干渉を低減することができることを意味する。
【００５３】
ステップS107では、主制御系48は、図１２(b)に示すような目標値と各カラムとの間の実際の像の回転、倍率の差に基づいて、カラム毎に、像の回転、倍率をそれぞれ目標値に一致させるように、対応する像の回転、倍率補正器としての偏向器アレイ105、106によって像の回転、倍率を調整する。ここで、像の回転、倍率の補正は、偏向器アレイ105,106をそれぞれ構成する複数の偏向器を個別に制御することによりなされる。
【００５４】
以下、上記のブランキングアパーチャアレイ（ブランカーアレイ）１０７及びその製造方法に関して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００５５】
図1Ａ〜図１Ｎは、電子ビーム露光装置のブランキングアパーチャアレイ（アレイ構造体）１０７の好適な製造方法を説明する断面図である。なお、図１Ａ〜図１Ｎは、作図の便宜上、複数対のブランキング電極（複数のブランカー）のうち一対のブランキング電極（１つのブランカー）のみを示している。また、以下の説明において適宜用いられる「一対」という表現は、「複数対」の構成要素を代表するものである。
【００５６】
まず、基板201として、例えば、直径4inch（100mm）、厚さ200μmのSiウェハを準備し、その裏面に、図1Ａに示すように、例えばプラズマCVD法を用いて正ケイ酸エチール(TEOS)をソースとして、絶縁層202としてのSi酸化膜を約1μmの厚さに成膜する。
【００５７】
次に、図１Ｂに示すように、絶縁層202上に、例えば、リフトオフ法を用いて、配線層203として、Cr膜が500Å、Pt膜が2000Å、Cr膜が500ÅのCr/Pt/Cr積層膜を形成し、その後、配線層203上に、プラズマCVD法を用いて、絶縁層204としてのSi酸化膜を約0.5μm厚さに成膜する。この配線層203は、後に形成される複数対のブランキング電極を個別に制御することができるようパタニングされる。
【００５８】
次に、図１Ｃに示すように、基板201の表面上にレジストを塗布して、これを露光及び現像工程によりパタニングしてレジストパターン205を形成する。そして、レジストパターン205をエッチングマスクとして、基板201を誘導結合型プラズマ(ICP)による反応性イオンエッチング(RIE)法により加工して一対の溝206を形成する。このとき、絶縁層202は、基板201をエッチングする際のエッチングストッパー層として機能する。
【００５９】
次に、図１Ｄに示すように、基板201上のレジスト205をアッシング法とレジスト剥離液により除去した後、一対の溝206に絶縁材を埋め込むために、例えばTEOSをソースとしてプラズマCVD法により、絶縁層207としてのSi酸化膜を約20umの膜厚となるように成膜する。
【００６０】
次に、図１Eに示すように、化学的機械的研磨法(CMP)により、例えばフュームドシリカとKOHと水からなるスラリーを用いて、基板201表面が露出するまで絶縁材207を研磨する。
【００６１】
次に、図１Ｆに示すように、基板201上にレジストを塗布して、これを露光及び現像工程によりパターニングしてレジストパターン208を形成する。そして、レジストパターン208をエッチングマスクとして、基板201をICP-RIE法でドライエッチングすることにより、一対の絶縁材207の内側に該一対の絶縁材207に隣接するように一対の溝209を形成する。このとき、絶縁層202は、エッチングストッパー層として機能する。
【００６２】
次に、図１Ｇに示すように、基板201上のレジストパターン208を除去した後、基板201の表面側の全面に、例えばスパッタ法によりCr膜210を約500Åの厚さに成膜する。
【００６３】
次に、図１Ｈに示すように、Cr膜210を例えばRIE法で異方性エッチングすることにより、溝209の側壁部のCr膜210のみを残して、他の部分のCr膜210を除去する。
【００６４】
次に、図１Ｉに示すように、基板201を貫通した溝209の底部に位置する絶縁層202を例えばRIE法により除去する。
【００６５】
次に、図１Ｊに示すように、基板201に形成された溝209に、導電層203をメッキ用電極として利用して、電解メッキ法により、例えば金からなる導電材（ブランキング電極）211を埋め込む。その後、基板201から突出した部分の金を、例えばCMP法により所定のスラリーを用いて除去する。
【００６６】
次に、図１Ｋに示すように、基板201上にレジストを塗布し、これを露光及び現像工程によりパターニングしてレジストパターン212を形成する。これをエッチングマスクとして、ICP-RIE法でドライエッチングすることにより、基板201に開孔213を形成する。
【００６７】
次に、図１Ｌに示すように、基板201の裏面に、裏面保護のための例えばレジスト214を塗布し更にベーク処理を施した後、開孔213の側壁部のSiを例えばRIE法により除去する。このとき、開孔213の側壁部のSiを除去するために、RIE法の代わりに、例えばTMAH溶液を用いたウェットエッチング法を用いてもよい。
【００６８】
次に、図１Ｍに示すように、開孔213から露出する絶縁層202及び204をHFとNH4Fの混合液を用いてウェットエッチングにより除去する。
【００６９】
次に、図１Ｎに示すように、導電材211の側壁に形成されているCr膜210を例えば硝酸二アンモニウムセリウム水溶液を用いたウェットエッチングで除去して、その後、レジストパターン212及び214をアッシング法とレジスト剥離液を用いて除去する。これにより、ブランキングアパーチャアレイ107が完成する。
【００７０】
図２は、図１ＮのAA’断面図である。図２に示すように、ブランキング電極としての一対の導電材211は、開孔213を通過する電子ビーム215の経路を挟んで対向しており、該一対の導電材211は、それぞれ対応する絶縁層207を介して基板201に固定されている。電子ビーム215と一対の絶縁層207との各間には、導電材211が配置されているので、絶縁層207がチャージアップされても、その電荷によって形成される電界は、電子ビーム215に対して導電材211によって遮蔽される。
【００７１】
図３は、図１ＮのBB’断面図である。図３に示すように、ブランキング電極としての導電材211には、それとコンタクトする配線層203によって所定の電位が印加される。ここで、絶縁層207が十分に厚くすることにより、配線層203のパターンが設計上の位置からずれたとしても、配線層203はアースに接続される基板201に短絡されない。
【００７２】
（デバイスの生産方法）
次に上記の電子ビーム露光装置等の荷電粒子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法について説明する。
【００７３】
図１３は微小デバイス（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図である。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（露光制御データ作成）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、リソグラフィー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、これが出荷（ステップ７）される。
【００７４】
図１４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形成する。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）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに描画する。ここで、該露光装置は、露光処理に先立って、上記の方法により、カラムごとに焦点位置が調整されるとともに、カラムごとに像の回転及び倍率が調整される。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が形成される。
【００７５】
このような製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、高い信頼性を有するブランキングアパーチャアレイその他のアレイ構造体を高歩留まりで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】、
【図１Ｂ】、
【図１Ｃ】、
【図１Ｄ】、
【図１Ｅ】、
【図１Ｆ】、
【図１Ｇ】、
【図１Ｈ】、
【図１Ｉ】、
【図１Ｊ】、
【図１Ｋ】、
【図１Ｌ】、
【図１Ｍ】、
【図１Ｎ】電子ビーム露光装置のブランキングアパーチャアレイの好適な製造方法を説明する断面図である。
【図２】図１ＮのAA’断面図である。
【図３】図１ＮのBB’断面図である。
【図４】従来のブランキング電極の形成方法を説明する図である。
【図５Ａ】本発明の好適な実施の形態としての電子ビーム露光装置の要部を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す電子ビーム露光装置を上方から見た図である。
【図６】図５Ａの１つのカラムの詳細を示す図である。
【図７】マルチソースモジュールの一部を拡大した図である。
【図８】電子ビーム露光装置のシステム構成を示す図である。
【図９】複数のカラムの電子光学特性を説明する図である。
【図１０】電子光学特性の調整処理を説明する図である。
【図１１】磁界レンズアレイによる焦点位置の調整を説明する図である。
【図１２】磁界レンズアレイによる像の回転、倍率の調整を説明する図である。
【図１３】微小デバイスの製造フローを説明する図である。
【図１４】ウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１ マルチソースモジュール
２１，２２，２３，２４ 磁界レンズアレイ
３ 主偏向器
４ ウエハ
５ ステージ
６ 基準板
７ 反射電子検出器
ML1,ML2,ML3,ML4 磁界レンズ
CC1,CC2,CC3,CC4 コイル
１０１ 電子源
１０２ コンデンサーレンズ
１０３ アパーチャアレイ
１０４ レンズアレイ
１０５、1０６ 偏向器アレイ
１０７ ブランカーアレイ
１０８、１０９ ダイナミックフォーカスレンズ
４１ ブランカーアレイ制御回路
４２ 偏向器アレイ制御回路
４３ D_FOCUS制御回路
４４ 主偏向制御回路
４５ 反射電子検出回路
４６ 磁界レンズアレイ制御回路
４７ ステージ駆動制御回路
４８ 主制御系
２０１ 基板
２０２ 絶縁層
２０３ 配線層
２０４ 絶縁層
２０５ レジストパターン
２０６ 溝
２０７ 絶縁層
２０８ レジストパターン
２０９ 溝
２１０ Cr膜
２１１ 導電材
２１２ レジストパターン
２１３ 開孔
２１５ 電子ビーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、アレイ構造体及びその製造方法、荷電粒子ビーム露光装置並びにデバイス製造方法に係り、特に、荷電粒子ビーム露光装置のブランキングアパーチャアレイとして好適なアレイ構造体及びその製造方法、該アレイ構造体をブランキングアパーチャアレイとして有する荷電粒子ビーム露光装置、並びに、該荷電粒子ビーム露光装置を利用したデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の荷電粒子ビームを用いたマルチ荷電粒子ビーム露光装置として、例えば、複数の開孔を有するブランキングアパーチャアレイによって複数の荷電粒子ビームの照射を個別に制御する方法がある（例えば、実公昭56-19402号公報参照）。
【０００３】
一般に、ブランキングアパーチャアレイは、シリコンなどの半導体結晶の基板に複数の開孔を所定間隔で２次元的に形成し、各開孔の両側面に一対のブランキング電極を形成することにより製造される。それぞれの一対のブランキング電極間に電圧を印加するか、しないかをパターンデータに従って制御することにより所望のパターンを試料に描画することができる。
【０００４】
例えば、各開孔に設けられた一対のブランキング電極のうち一方のブランキング電極を接地し、他方のブランキング電極に所定の電圧を印加すると、該開孔を通過する電子ビームが偏向されるので、該電子ビームは下方に配置されたレンズを通過した後に単開孔アパーチャでカットされて試料面（半導体基板上のレジスト層）には達しない。一方、他方の電極に電圧を印加しないと、開孔を通過する電子ビームが偏向されないので、該電子ビームは下方に配置されたレンズを通過した後に単開孔アパーチャでカットされずに試料面に達する。
【０００５】
ブランキングアパーチャアレイのブランキング電極は、典型的には金属で形成される。図４を参照して従来のブランキング電極の形成方法を説明する。なお、図４（ａ）には、複数対のブランキング電極のうち一対のブランキング電極のみが示されており、図４（ｂ）には該一対のブランキング電極のうち１つのブランキング電極のみが示されている。まず、図４（ａ）に示すように、基板４１に一対の溝を掘り、その溝表面及び基板表面を覆うように絶縁膜４２を形成し、該溝内に金属（例えば、タングステン）を蒸着法又はスパッタリング法などで堆積して金属電極４３を形成する。そして、金属電極４３の間の基板部分をエッチングにより除去して開孔を形成し、該開孔の側面の絶縁膜をエッチングにより除去する。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】
従来の金属電極の形成方法においては、溝表面に絶縁膜４２を形成する際に、溝の開口の幅に比して深さが大きいために、図４（ｂ）に示すように、一様に溝表面に絶縁膜４２が堆積されず基板４１が剥き出しとなり、基板４１と金属電極４３とが電気的に短絡してしまうことがある。
【０００７】
基板４１と金属電極４３とが電気的に短絡すると、金属電極４３に所定の電圧を印加できなくなる。すると、電子ビームを適切に偏向させることができず、試料に所望のパターンを描画することができない。
【０００８】
また、仮に製造時には基板４１と金属電極４３とが短絡していなくても、絶縁膜４２の薄い部分の劣化等により露光装置の使用中に基板４１と金属電極４３とが短絡する可能性がある。
【０００９】
すなわち、従来の製造方法では、信頼性の高いブランキングアパーチャアレイを製造することが難しく、また、製造の歩留まりが低いという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、高い信頼性を有するブランキングアパーチャアレイその他のアレイ構造体、そのようなアレイ構造体を高歩留まりで製造する製造方法、そのようなアレイ構造体を有する荷電粒子ビーム露光装置、並びに、そのような荷電粒子ビーム露光装置を利用したデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、複数の開孔と、前記複数の開孔をそれぞれ通過する複数の荷電粒子ビームの軌道を制御するために前記複数の開孔にそれぞれ対応して配置された複数対の対向する電極とを有するアレイ構造体の製造方法に関する。この製造方法は、基板に複数対の対向する第１の溝を形成する第１溝形成工程と、前記の各対向する第１の溝に絶縁材料を充填することにより複数対の対向する絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記複数対の対向する絶縁層の各対向する絶縁層の内側に配置されるように複数対の対向する第２の溝を形成する第２溝形成工程と、前記の各対向する第２の溝に導電材料を充填することにより複数対の対向する電極を形成する電極形成工程と、前記の各対向する電極の間に開孔を形成する開孔形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記製造方法は、前記の各対向する電極に電位差を与える配線層を形成する配線層形成工程を更に含みうる。ここで、前記配線層形成工程では、典型的には、前記複数対の対向する電極にそれぞれ与える電位差を個別に制御することができる配線層を形成する。例えば、前記配線層形成工程は、前記第２溝形成工程の前に実施され、前記第２溝形成工程では、前記配線層形成工程で形成された配線層に通じるように前記複数対の対向する第２の溝を形成することが好ましい。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記電極形成工程では、例えば、前記第２溝形成工程の後に前記複数対の対向する第２の溝の底に露出した配線層をメッキ用電極として利用して、前記複数対の対向する第２の溝にメッキ法により導電材料を充填する。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記絶縁層形成工程では、例えば、前記絶縁材料として、ＴＥＯＳを用いて形成されるシリコン酸化物を前記複数の対向する第１の溝に充填する。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記製造方法は、前記基板の裏面に絶縁層を形成する工程を更に含み、前記第１溝形成工程では、前記基板の裏面に形成された絶縁層をエッチングストッパーとして前記基板の表面から前記基板の所定部分をエッチングすることにより前記複数対の対向する第１の溝を形成する。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第２溝形成工程では、前記複数対の対向する第２の溝に導電材料を充填することにより形成される前記複数対の対向する電極によって、複数の荷電粒子ビームが前記複数対の対向する絶縁層から遮蔽されるように、前記複数対の対向する第２の溝を形成する。
【００１７】
本発明の第２の側面は、基板に設けられた複数の開孔と、前記複数の開孔をそれぞれ通過する複数の荷電粒子ビームの軌道を制御するために前記複数の開孔にそれぞれ対応して配置された複数対の対向する電極とを有するアレイ構造体に係り、前記の各対向する電極が、それぞれ絶縁層を介して前記基板によって支持されており、かつ、前記対向する電極間を通過する荷電粒子ビームが前記絶縁層から遮蔽されるように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記複数対の対向する電極は、例えば、メッキ法により形成されうる。また、前記絶縁層は、前記基板に溝を形成した後に前記溝に絶縁材料と充填することにより形成されうる。また、前記絶縁材料の充填は、ＴＥＯＳを用いたシリコン酸化膜の堆積によりなされうる。
【００１９】
本発明の第３の側面は、複数の荷電粒子ビームによりウエハ上にパターンを描画する荷電粒子ビーム露光装置に係り、複数の荷電粒子ビームを発生するビーム源と、前記ビーム源が発生した複数の荷電粒子ビームをそれらの軌道を制御することによりウエハに照射させるか否かを個別に制御するためのブランキングアパーチャアレイとを備え、前記ブランキングアパーチャアレイが、上記の製造方法によって製造されたアレイ構造体であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第４の側面は、複数の荷電粒子ビームによりウエハ上にパターンを描画する荷電粒子ビーム露光装置に係り、複数の荷電粒子ビームを発生するビーム源と、前記ビーム源が発生した複数の荷電粒子ビームをそれらの軌道を制御することによりウエハに照射させるか否かを個別に制御するためのブランキングアパーチャアレイとを備え、前記ブランキングアパーチャアレイが上記のアレイ構造体であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第５の側面は、リソグラフィー工程を経てデバイスを製造するデバイス製造方法に係り、前記リソグラフィー工程が、上記の荷電粒子ビーム露光装置を利用してウエハにパターンを描画する工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態としての電子ビーム露光装置について説明する。しかしながら、この電子ビーム露光装置は、本発明の一適用例に過ぎず、本発明は、電子ビーム以外の荷電粒子ビーム、例えば、イオンビームを利用した露光装置にも適用することができる。
【００２３】
まず、本発明の好適な実施の形態としての電子ビーム露光装置の概略構成を説明する。
【００２４】
図５Ａは、本発明の好適な実施の形態としての電子ビーム露光装置の要部を模式的に示す図である。図５Ｂは、図５Ａに示す電子ビーム露光装置を上方から見た図である。なお、図５Ａにおいて、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４についてはそれらの断面が示されている。
【００２５】
この露光装置は、電子ビームを発生する電子ビーム源として、複数のマルチソースモジュール１を有する。各マルチソースモジュール１は、複数の電子源像を形成し、それらの電子源像にそれぞれ対応する複数の電子ビームを放射する。マルチソースモジュール１は、この実施の形態では３ｘ３構成で配列されている。マルチソースモジュール１の詳細については後述する。
【００２６】
複数のマルチソースモジュール１とステージ５との間には、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４が配置されている。各磁界レンズアレイは、マルチソースモジュール１の配列に対応して３ｘ３構成で配列された同一形状の開孔を有する２枚の磁性体円板MDを間隔を置いて上下に配置し、それらを共通のコイルCC1、CC2、CC3、CC4によって励磁したものである。その結果、各開口部分が各磁界レンズMLの磁極となり、設計上は同一のレンズ磁界を発生する。各マルチソースモジュール１において形成される複数の電子源像は、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４の対応する４つの磁界レンズ（ML1,ML2、ML3,ML4）によって、ステージ５上に保持されたウエハ４上に投影される。ここで、１つのマルチソースモジュール１から出射された電子ビームがウエハに照射されるまでに、その電子ビームに磁界等の場を作用させる電子光学系をカラムと定義する。すなわち、この実施の形態の露光装置では、９カラム（col.1〜col.9）の構成を有する。
【００２７】
磁界レンズアレイ２１の磁界レンズと該磁界レンズに対応する磁界レンズアレイ２２の磁界レンズにより、マルチソースモジュール１中の電子源の中間像が形成され、次いで、磁界レンズアレイ２３の磁界レンズと該磁界レンズに対応する磁界レンズアレイ２４の磁界レンズにより電子源の更にもう１つの中間像がウエハ４上に形成される。すなわち、マルチソースモジュール1中の電子源がウエハ4上に投影される。そして、磁界レンズアレイ２１、２２、２３、２４のそれぞれの励磁条件をそれぞれのコイルCC1、CC2、CC3、CC4で個別に制御することにより、各カラムの光学特性（焦点位置、像の回転、倍率）のそれぞれを略一様に（すなわち同じ量だけ）調整することができる。
【００２８】
各カラムには主偏向器３が配置されており、各主偏向器３は、該当するマルチソースモジュール１からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の電子源の像をウエハ４上でX,Y方向に変位させる。
【００２９】
ステージ５は、その上に載置されたウエハ４を光軸AX(Ｚ軸)と直交するＸＹ方向とＺ軸回りの回転方向に移動させることができる。ステージ５の上にはステージ基準板６が固設されている。
【００３０】
反射電子検出器７は、電子ビームによってステージ基準板６上のマークが照射された際に生じる反射電子を検出する。
【００３１】
図６は、図５Ａの１つのカラムの詳細を示す図である。図６を参照しながらマルチソースモジュール１及びカラムの詳細構成を示す図である。
【００３２】
マルチソースモジュール1は、電子源（クロスオーバ像）101を形成する電子銃（不図示）を有する。この電子源101から放射される電子の流れは、コンデンサーレンズ102によって略平行な電子ビームとなる。この実施の形態のコンデンサーレンズ102は、3枚の開口電極からなる静電レンズである。
【００３３】
コンデンサーレンズ102を通過して形成された略平行な1本の電子ビームは、複数の開孔が2次元配列して形成されたアパーチャアレイ103に照射され、これらの複数の開孔をそれぞれ電子ビームが通過する。アパーチャアレイ103を通過した複数の電子ビームは、同一の光学パワーを有する静電レンズが2次元配列されて形成されたレンズアレイ104を通り、更に、個別に駆動可能な静電型の8極偏向器が2次元配列されて形成された偏向器アレイ105、106を通り、更に、個別に駆動可能な静電型ブランカーが2次元配列されて形成されたブランキングアパーチャアレイ（以下ではブランカーアレイともいう）107を通り抜ける。このブランカーアレイ107の好適な構造及びその製造方法については、第１及び第２の実施の形態として後述する。
【００３４】
図7は、マルチソースモジュール1の一部を拡大した図である。図7を参照しながらマルチソースモジュール1の各部の機能を説明する。コンデンサーレンズ102で形成された略平行な電子ビームは、複数の開孔を有するアパーチャアレイ103によって複数の電子ビームに分割される。分割された複数の電子ビームは、対応するレンズアレイ104の静電レンズを介して、ブランカーアレイ107の対応するブランカー上（より正確には、各ブランカーのブランキング電極間）に電子源の中間像を形成する。
【００３５】
偏向器アレイ105、106の各偏向器は、ブランカーアレイ107上の対応するブランカーの位置に形成される電子源の中間像の位置（光軸AXと直交する面内の位置）を個別に調整する機能を有する。
【００３６】
また、ブランカーアレイ10７の各ブランカーで偏向された電子ビーム（すなわち軌道を変更された電子ビーム）は、図６のブランキングアパーチャ（前述の単開孔アパーチャに相当する）APによって遮断されるため、ウエハ４には照射されない。一方、ブランカーアレイ10７で偏向されなかった電子ビーム（すなわち軌道を変更されなかた電子ビーム）は、ブランキングアパーチャAPによって遮断されないため、ウエハ４に照射される。すなわち、主偏向器3で複数の電子ビームを偏向させながら、ブランカーアレイ10７の複数のブランカーにより、該複数の電子ビームをウエハ４上に照射させるか否かを個別に制御することにより、ウエハ４上に所望のパターンを描画することができる。
【００３７】
図６に戻り、各マルチソースモジュール１で形成された電子源の複数の中間像は、それぞれ磁界レンズアレイ21、22、23、24の該当する４つの磁界レンズ（同一カラムの４つの磁界レンズ）を介して、ウエハ４に投影される。
【００３８】
ここで、複数の中間像がウエハ４に投影される際の各カラムの光学特性のうち、像の回転、倍率は、ブランカーアレイ107上の各中間像の位置（すなわち、磁界レンズアレイへの電子ビームの入射位置）を個別に調整するための複数の独立した偏向器をそれぞれ有する偏向器アレイ105、106によって個別に補正することができる。すなわち、偏向器アレイ105、106は、ウエハ４に投影される像の回転、倍率をカラムごとに個別に補正するための電子光学素子として機能する。一方、各カラムの焦点位置は、カラム毎に設けられたダイナミックフォーカスレンズ（静電若しくは磁界レンズ）108、109によって個別に調整することができる。すなわち、ダイナミックフォーカスレンズ108、109は、カラムごとに焦点位置を個別に補正するための電子光学素子として機能する。
【００３９】
図８は、上記の電子ビーム露光装置のシステム構成を示す図である。
【００４０】
ブランカーアレイ制御回路４１は、ブランカーアレイ107を構成する複数のブランカー（ブランキング電極）を個別に制御する回路、偏向器アレイ制御回路42は、偏向器アレイ105、106を構成する複数の偏向器を個別に制御する回路、D_FOCUS制御回路43は、ダイナミックフォーカスレンズ108、109を個別に制御する回路、主偏向器制御回路44は、主偏向器３を制御する回路、反射電子検出回路45は、反射電子検出器７からの信号を処理する回路である。これらのブランカーアレイ制御回路４１、偏向器アレイ制御回路42、D_FOCUS制御回路43、主偏向器制御回路44、反射電子検出回路45は、カラムの数（col.1〜col.9の9個）と同じだけ装備されている。
【００４１】
磁界レンズアレイ制御回路４６は、磁界レンズアレイ21，22、23，２４のそれぞれの共通コイルCC1、CC2、CC3、CC4を制御する回路、ステージ駆動制御回路4７は、ステージ5の位置を検出する不図示のレーザ干渉計と共同してステージ５を駆動制御する制御回路である。主制御系48は、上記複数の制御回路を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する。
【００４２】
（光学特性の調整方法の説明）
この実施の形態の電子ビーム露光装置では、磁性体円板の透磁率および開孔形状の不均一性等により、磁界レンズアレイを構成する複数の磁界レンズの電子光学特性が相互に僅かに異なる。例えば、カラムごとに異なる像の回転、倍率のために、実際にウエハに照射される電子ビームの入射位置は、図９のようになっている（ただし、図９は誇張して表現されている）。すなわち、カラムごとに電子光学特性（焦点位置、像の回転、倍率等）が異なる。
【００４３】
以下、上記のような問題点を解決する方法として、本発明の好適な実施の形態の電子ビーム露光装置における電子光学特性の調整方法について説明する。
【００４４】
主制御系48は、図１０に示すような電子光学特性の調整処理を実行する。主制御系48は、このような電子光学特性の調整処理をカラムの電子光学特性の経時変化及び電子光学特性の目標値の変更を考慮して、例えば、ウエハに描画すべきパターンが変更される都度（すなわちジョブの変更の都度）実行する。以下、各ステップを説明する。
【００４５】
ステップS101では、主制御系48は、ウエハ上において各カラムを代表する電子ビーム（ここでは、各カラムの複数の電子ビームの中で中心に位置する電子ビーム）の焦点位置を検出するために、ブランカー制御回路41に命じ、焦点位置の検出対象として選択された電子ビームだけをウエハ４側に照射するようにするブランカーアレイ107を制御する。
【００４６】
その際、予め、ステージ駆動制御回路47によってステージ５を移動させ、選択された電子ビームの照射位置近傍に基準板6の基準マークを位置させておく。そして、主制御系48は、D_FOCUS制御回路43に命じ、ダイナミックフォーカスレンズ108及び／又は109で電子ビームの焦点位置を振りながら、主偏向制御回路44により、選択された電子ビームで基準マーク上を走査し、基準マークからの反射電子に関する情報を反射電子検出回路45から得る。それにより、電子ビームの現在の焦点位置を検出する。ステップS101では、カラムを代表する電子ビームのすべてに対して以上の処理を実行する。
【００４７】
ステップS102では、主制御系48は、図１１(a)に示すように、カラムごとに代表する電子ビームについて検出された実際の焦点位置の中から、最大位置（MAXP）と最小位置（MINP）を検出し、その中間位置（CP）を決定する。
【００４８】
ステップS103では、主制御系48は、中間位置（CP）が目標位置（TP）になるように、磁界レンズアレイ制御回路４６に命じ、磁界レンズアレイ21，22、23，24のそれぞれの共通コイルを調整して、全カラムについて、それらの焦点位置だけを略一定量だけ移動させる。その結果、図１１(b)のようになる。すなわち、目標位置とそれぞれのカラムの実際の焦点位置との差の最大値（δmax）が最小になり、次のステップにおいてカラムごとに設けられた焦点位置補正器としてのダイナミックフォーカスコイル108,109による調整量を最小化することができる。これは、カラムごとに設けられた複数の焦点位置補正器108,109を小型化することができること、及び、それらの相互干渉を最小化することができることを意味する。
【００４９】
ステップS104では、主制御系48は、図１１(b)に示すような目標位置と各カラムの実際の焦点位置との差に基づいて、カラム毎に、焦点位置を目標位置に一致させるように、ダイナミックフォーカスコイル108,109によって焦点位置を調整する。
【００５０】
ステップS105では、主制御系48は、ウエハに対する各電子ビームの入射位置を検出するために、ブランカー制御回路41に命じ、選択した電子ビームだけをウエハ側に照射するようにする。その際、予め、ステージ駆動制御回路47によってステージ５を移動させ、選択された電子ビームの理想的照射位置（設計上の照射位置）に基準板6の基準マークを位置させておく。そして、主制御系48は、主偏向制御回路44によって選択された電子ビームで基準マーク上を走査し、基準マークからの反射電子に関する情報を反射電子検出回路45から得る。それにより、電子ビームの現在の照射位置を検出することができる。ステップS105では、以上の処理をすべての電子ビームについて実行する。そして、主制御系48は、カラムごとの実際の電子ビーム照射位置に基づいて、対応するカラムの像の回転、倍率を求める。
【００５１】
ステップS106では、主制御系48は、図１２(a)に示すように、カラムごとに求められた像の回転、倍率の中から、最大値（MAXV）と最小値（MINV）を検出し、その中間値（CV）を決定する。
【００５２】
ステップS107では、主制御系48は、中間値（CV）が目標値（TP）になるように、磁界レンズアレイ制御回路４６に命じ、磁界レンズアレイ21，22、23，２４のそれぞれの共通コイルを調整して、全カラムについて、それらにおける像の回転、倍率だけ（すなわち、焦点位置を変化させずに）を略一定量だけ移動させる。その結果、図１２(b)のようになる。すなわち、目標値と各カラムとの間の実際の像の回転、倍率の差の最大値（δmax）が最小になり、次のステップにおいてカラムごとに設けられた像の回転、倍率補正器としての偏向器アレイ105,106の調整量を最小化することができる。これは、カラムごとに設けられた像の回転、倍率補正器としての偏向器アレイ105,106をそれぞれ構成する複数の偏向器を小型化することができること、及び、該複数の偏向器間の相互干渉を低減することができることを意味する。
【００５３】
ステップS107では、主制御系48は、図１２(b)に示すような目標値と各カラムとの間の実際の像の回転、倍率の差に基づいて、カラム毎に、像の回転、倍率をそれぞれ目標値に一致させるように、対応する像の回転、倍率補正器としての偏向器アレイ105、106によって像の回転、倍率を調整する。ここで、像の回転、倍率の補正は、偏向器アレイ105,106をそれぞれ構成する複数の偏向器を個別に制御することによりなされる。
【００５４】
以下、上記のブランキングアパーチャアレイ（ブランカーアレイ）１０７及びその製造方法に関して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００５５】
図1Ａ〜図１Ｎは、電子ビーム露光装置のブランキングアパーチャアレイ（アレイ構造体）１０７の好適な製造方法を説明する断面図である。なお、図１Ａ〜図１Ｎは、作図の便宜上、複数対のブランキング電極（複数のブランカー）のうち一対のブランキング電極（１つのブランカー）のみを示している。また、以下の説明において適宜用いられる「一対」という表現は、「複数対」の構成要素を代表するものである。
【００５６】
まず、基板201として、例えば、直径4inch（100mm）、厚さ200μmのSiウェハを準備し、その裏面に、図1Ａに示すように、例えばプラズマCVD法を用いて正ケイ酸エチール(TEOS)をソースとして、絶縁層202としてのSi酸化膜を約1μmの厚さに成膜する。
【００５７】
次に、図１Ｂに示すように、絶縁層202上に、例えば、リフトオフ法を用いて、配線層203として、Cr膜が500Å、Pt膜が2000Å、Cr膜が500ÅのCr/Pt/Cr積層膜を形成し、その後、配線層203上に、プラズマCVD法を用いて、絶縁層204としてのSi酸化膜を約0.5μm厚さに成膜する。この配線層203は、後に形成される複数対のブランキング電極を個別に制御することができるようパタニングされる。
【００５８】
次に、図１Ｃに示すように、基板201の表面上にレジストを塗布して、これを露光及び現像工程によりパタニングしてレジストパターン205を形成する。そして、レジストパターン205をエッチングマスクとして、基板201を誘導結合型プラズマ(ICP)による反応性イオンエッチング(RIE)法により加工して一対の溝206を形成する。このとき、絶縁層202は、基板201をエッチングする際のエッチングストッパー層として機能する。
【００５９】
次に、図１Ｄに示すように、基板201上のレジスト205をアッシング法とレジスト剥離液により除去した後、一対の溝206に絶縁材を埋め込むために、例えばTEOSをソースとしてプラズマCVD法により、絶縁層207としてのSi酸化膜を約20umの膜厚となるように成膜する。
【００６０】
次に、図１Eに示すように、化学的機械的研磨法(CMP)により、例えばフュームドシリカとKOHと水からなるスラリーを用いて、基板201表面が露出するまで絶縁材207を研磨する。
【００６１】
次に、図１Ｆに示すように、基板201上にレジストを塗布して、これを露光及び現像工程によりパターニングしてレジストパターン208を形成する。そして、レジストパターン208をエッチングマスクとして、基板201をICP-RIE法でドライエッチングすることにより、一対の絶縁材207の内側に該一対の絶縁材207に隣接するように一対の溝209を形成する。このとき、絶縁層202は、エッチングストッパー層として機能する。
【００６２】
次に、図１Ｇに示すように、基板201上のレジストパターン208を除去した後、基板201の表面側の全面に、例えばスパッタ法によりCr膜210を約500Åの厚さに成膜する。
【００６３】
次に、図１Ｈに示すように、Cr膜210を例えばRIE法で異方性エッチングすることにより、溝209の側壁部のCr膜210のみを残して、他の部分のCr膜210を除去する。
【００６４】
次に、図１Ｉに示すように、基板201を貫通した溝209の底部に位置する絶縁層202を例えばRIE法により除去する。
【００６５】
次に、図１Ｊに示すように、基板201に形成された溝209に、導電層203をメッキ用電極として利用して、電解メッキ法により、例えば金からなる導電材（ブランキング電極）211を埋め込む。その後、基板201から突出した部分の金を、例えばCMP法により所定のスラリーを用いて除去する。
【００６６】
次に、図１Ｋに示すように、基板201上にレジストを塗布し、これを露光及び現像工程によりパターニングしてレジストパターン212を形成する。これをエッチングマスクとして、ICP-RIE法でドライエッチングすることにより、基板201に開孔213を形成する。
【００６７】
次に、図１Ｌに示すように、基板201の裏面に、裏面保護のための例えばレジスト214を塗布し更にベーク処理を施した後、開孔213の側壁部のSiを例えばRIE法により除去する。このとき、開孔213の側壁部のSiを除去するために、RIE法の代わりに、例えばTMAH溶液を用いたウェットエッチング法を用いてもよい。
【００６８】
次に、図１Ｍに示すように、開孔213から露出する絶縁層202及び204をHFとNH4Fの混合液を用いてウェットエッチングにより除去する。
【００６９】
次に、図１Ｎに示すように、導電材211の側壁に形成されているCr膜210を例えば硝酸二アンモニウムセリウム水溶液を用いたウェットエッチングで除去して、その後、レジストパターン212及び214をアッシング法とレジスト剥離液を用いて除去する。これにより、ブランキングアパーチャアレイ107が完成する。
【００７０】
図２は、図１ＮのAA’断面図である。図２に示すように、ブランキング電極としての一対の導電材211は、開孔213を通過する電子ビーム215の経路を挟んで対向しており、該一対の導電材211は、それぞれ対応する絶縁層207を介して基板201に固定されている。電子ビーム215と一対の絶縁層207との各間には、導電材211が配置されているので、絶縁層207がチャージアップされても、その電荷によって形成される電界は、電子ビーム215に対して導電材211によって遮蔽される。
【００７１】
図３は、図１ＮのBB’断面図である。図３に示すように、ブランキング電極としての導電材211には、それとコンタクトする配線層203によって所定の電位が印加される。ここで、絶縁層207が十分に厚くすることにより、配線層203のパターンが設計上の位置からずれたとしても、配線層203はアースに接続される基板201に短絡されない。
【００７２】
（デバイスの生産方法）
次に上記の電子ビーム露光装置等の荷電粒子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法について説明する。
【００７３】
図１３は微小デバイス（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図である。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（露光制御データ作成）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、リソグラフィー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、これが出荷（ステップ７）される。
【００７４】
図１４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形成する。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）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに描画する。ここで、該露光装置は、露光処理に先立って、上記の方法により、カラムごとに焦点位置が調整されるとともに、カラムごとに像の回転及び倍率が調整される。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が形成される。
【００７５】
このような製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、高い信頼性を有するブランキングアパーチャアレイその他のアレイ構造体を高歩留まりで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】、
【図１Ｂ】、
【図１Ｃ】、
【図１Ｄ】、
【図１Ｅ】、
【図１Ｆ】、
【図１Ｇ】、
【図１Ｈ】、
【図１Ｉ】、
【図１Ｊ】、
【図１Ｋ】、
【図１Ｌ】、
【図１Ｍ】、
【図１Ｎ】電子ビーム露光装置のブランキングアパーチャアレイの好適な製造方法を説明する断面図である。
【図２】図１ＮのAA’断面図である。
【図３】図１ＮのBB’断面図である。
【図４】従来のブランキング電極の形成方法を説明する図である。
【図５Ａ】本発明の好適な実施の形態としての電子ビーム露光装置の要部を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す電子ビーム露光装置を上方から見た図である。
【図６】図５Ａの１つのカラムの詳細を示す図である。
【図７】マルチソースモジュールの一部を拡大した図である。
【図８】電子ビーム露光装置のシステム構成を示す図である。
【図９】複数のカラムの電子光学特性を説明する図である。
【図１０】電子光学特性の調整処理を説明する図である。
【図１１】磁界レンズアレイによる焦点位置の調整を説明する図である。
【図１２】磁界レンズアレイによる像の回転、倍率の調整を説明する図である。
【図１３】微小デバイスの製造フローを説明する図である。
【図１４】ウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１ マルチソースモジュール
２１，２２，２３，２４ 磁界レンズアレイ
３ 主偏向器
４ ウエハ
５ ステージ
６ 基準板
７ 反射電子検出器
ML1,ML2,ML3,ML4 磁界レンズ
CC1,CC2,CC3,CC4 コイル
１０１ 電子源
１０２ コンデンサーレンズ
１０３ アパーチャアレイ
１０４ レンズアレイ
１０５、1０６ 偏向器アレイ
１０７ ブランカーアレイ
１０８、１０９ ダイナミックフォーカスレンズ
４１ ブランカーアレイ制御回路
４２ 偏向器アレイ制御回路
４３ D_FOCUS制御回路
４４ 主偏向制御回路
４５ 反射電子検出回路
４６ 磁界レンズアレイ制御回路
４７ ステージ駆動制御回路
４８ 主制御系
２０１ 基板
２０２ 絶縁層
２０３ 配線層
２０４ 絶縁層
２０５ レジストパターン
２０６ 溝
２０７ 絶縁層
２０８ レジストパターン
２０９ 溝
２１０ Cr膜
２１１ 導電材
２１２ レジストパターン
２１３ 開孔
２１５ 電子ビーム
Claims (10)
- 複数の開孔と、前記複数の開孔をそれぞれ通過する複数の荷電粒子ビームの軌道を制御するために前記複数の開孔にそれぞれ対応して配置された複数対の対向する電極とを有するアレイ構造体の製造方法であって、
基板に複数対の対向する第１の溝を形成する第１溝形成工程と、
前記の各対向する第１の溝に絶縁材料を充填することにより複数対の対向する絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記複数対の対向する絶縁層の各対向する絶縁層の内側に配置されるように複数対の対向する第２の溝を形成する第２溝形成工程と、
前記の各対向する第２の溝に導電材料を充填することにより複数対の対向する電極を形成する電極形成工程と、
前記の各対向する電極の間に開孔を形成する開孔形成工程と、
を含むことを特徴とするアレイ構造体の製造方法。 - 前記の各対向する電極に電位差を与える配線層を形成する配線層形成工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のアレイ構造体の製造方法。
- 前記配線層形成工程では、前記複数対の対向する電極にそれぞれ与える電位差を個別に制御することができる配線層を形成することを特徴とする請求項２に記載のアレイ構造体の製造方法。
- 前記配線層形成工程は、前記第２溝形成工程の前に実施され、前記第２溝形成工程では、前記配線層形成工程で形成された配線層に通じるように前記複数対の対向する第２の溝を形成することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のアレイ構造体の製造方法。
- 前記電極形成工程では、前記第２溝形成工程の後に前記複数対の対向する第２の溝の底に露出した配線層をメッキ用電極として利用して、前記複数対の対向する第２の溝にメッキ法により導電材料を充填することを特徴とする請求項４に記載のアレイ構造体の製造方法。
- 前記絶縁層形成工程では、前記絶縁材料として、ＴＥＯＳを用いて形成されるシリコン酸化物を前記複数の対向する第１の溝に充填することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のアレイ構造体の製造方法。
- 前記基板の裏面に絶縁層を形成する工程を更に含み、前記第１溝形成工程では、前記基板の裏面に形成された絶縁層をエッチングストッパーとして、前記基板の表面から、前記基板の前記複数対の対向する第１の溝を形成すべき部分をエッチングすることにより、前記複数対の対向する第１の溝を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のアレイ構造体の製造方法。
- 前記第２溝形成工程では、前記複数対の対向する第２の溝に導電材料を充填することにより形成される前記複数対の対向する電極によって、複数の荷電粒子ビームが前記複数対の対向する絶縁層から遮蔽されるように、前記複数対の対向する第２の溝を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載のアレイ構造体の製造方法。
- 複数の荷電粒子ビームによりウエハにパターンを描画する荷電粒子ビーム露光装置であって、
前記複数の荷電粒子ビームの軌道を制御することにより、前記複数の荷電粒子ビームを前記ウエハに照射させるか否かを個別に制御するためのブランキングアパーチャアレイを備え、
前記ブランキングアパーチャアレイは、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されたアレイ構造体であることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。 - 請求項９に記載の荷電粒子ビーム露光装置を利用してウエハにパターンを描画する工程と、該パターンを描画したウエハを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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