JP4616517B2

JP4616517B2 - 電子ビーム露光方法、電子ビーム露光装置、及び半導体素子製造方法

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Publication number: JP4616517B2
Application number: JP2001182604A
Authority: JP
Inventors: 章夫山田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-06-15
Also published as: JP2002373856A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光方法、電子ビーム露光装置、及び半導体素子製造方法に関する。特に本発明は、ウェハにパターンを精度良く露光できる電子ビーム露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体デバイスの微細化に伴い、当該半導体デバイスが有する配線などの幅は１００ｎｍ以下となり、また、当該配線などの形成するための露光パターンの位置ずれも非常に高い精度が要求されている。そのため、電子ビーム露光装置では、電子ビームのチャージアップドリフト、ウェハ及びウェハステージの熱膨張ドリフト、鏡筒のメカニカルドリフト等を正確に検出し、電子ビームの照射位置を補正する必要がある。
【０００３】
例えば、特開平５−３４３３０６号公報では、予め定められた電子ビームのドリフトデータから、描画時点のドリフト値を予測演算し、演算結果に基づいて電子ビームの照射位置のステージの描画位置の関係が相対的に一致するように電子ビームの偏向系を制御する手段を備える電子線描画装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−３４３３０６号公報に開示された電子線描画装置では、線形的な演算を用いて電子ビームのドリフトを補正するため、電子ビームのチャージアップドリフト、ウェハ及びウェハステージの熱膨張ドリフト、鏡筒のメカニカルドリフト等が線形的に変化していない場合、精度良く電子ビームの照射位置を補正することができない。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電子ビーム露光方法、電子ビーム露光装置、及び半導体素子製造方法を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、電子ビームにより、ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光方法であって、ウェハにおける電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを測定する第１測定段階と、第１測定段階において測定された照射位置ずれに基づいて、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第１露光可能時間を決定する第１時間決定段階と、第１露光可能時間内に露光可能な領域である第１部分領域を決定する第１領域決定段階と、ウェハにおいて第１部分領域を露光する第１露光段階とを備える。
【０００７】
第１領域決定段階は、ウェハにおける露光すべき領域を第１露光可能時間内に露光可能な複数の第１部分領域に分割する段階を含み、第１露光段階は、複数の第１部分領域毎に、電子ビームの照射位置の補正処理をして露光する段階を含んでもよい。
【０００８】
第１部分領域を露光する場合の、電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する補正条件決定段階をさらに備え、第１露光段階は、補正条件に基づいて、電子ビームの照射位置を補正する補正値を線形的に変化させながら第１部分領域を露光する段階を含んでもよい。
【０００９】
第１露光段階における電子ビームの照射位置ずれを測定する第２測定段階と、第２測定段階において測定された照射位置ずれが、所定値よりも大きい場合に、ウェハにおける電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを再度測定する第３測定段階と、第３測定段階において測定された照射位置ずれに基づいて、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第２露光可能時間を決定する第２時間決定段階と、第２露光可能時間内に露光可能な領域である第２部分領域を決定する第２領域決定段階と、ウェハにおいて第２部分領域を露光する第２露光段階とをさらに備えてもよい。
【００１０】
第１露光段階における電子ビームの照射位置ずれを測定する第２測定段階と、第２測定段階において測定された照射位置ずれが、所定値よりも大きい場合に、第１部分領域より狭い領域である第２部分領域を決定する第２領域決定段階と、ウェハにおいて第２部分領域を露光する第２露光段階とをさらに備えてもよい。
【００１１】
第１露光段階における電子ビームの照射位置ずれを測定する第２測定段階と、第２測定段階において測定された照射位置ずれが、所定値よりも小さい場合に、ウェハにおける電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを再度測定する第３測定段階と、第３測定段階において測定された照射位置ずれに基づいて、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第２露光可能時間を決定する第２時間決定段階と、第２露光可能時間内に露光可能な領域である第２部分領域を決定する第２領域決定段階と、ウェハにおいて第２部分領域を露光する第２露光段階とをさらに備えてもよい。
【００１２】
第１露光段階における電子ビームの照射位置ずれを測定する第２測定段階と、第２測定段階において測定された照射位置ずれが、所定値よりも小さい場合に、第１部分領域より広い領域である第２部分領域を決定する第２領域決定段階と、ウェハにおいて第２部分領域を露光する第２露光段階とをさらに備えてもよい。
【００１３】
本発明の第２の形態によると、電子ビームにより、ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、ウェハにおける電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを測定する測定部と、測定部によって測定された照射位置ずれに基づいて、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第１露光可能時間を決定する時間決定部と、第１露光可能時間内に露光可能な領域である第１部分領域を決定する領域決定部と、ウェハにおいて第１部分領域を露光する露光部とを備える。
【００１４】
測定部によって測定された照射位置ずれを、照射時間に対応づけて記憶する記憶部をさらに備え、時間決定部は、ウェハに露光すべきパターンのデータである露光データと、記憶部に記憶された照射位置ずれとに基づいて、第１露光可能時間を決定してもよい。
【００１５】
第１部分領域を露光する場合の、電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する補正条件決定部と、補正条件を記憶するマスクメモリとをさらに備え、露光部は、マスクメモリに格納された補正条件に基づいて、第１部分領域を露光してもよい。
【００１６】
本発明の第３の形態によると、電子ビームによりウェハを露光して半導体素子を製造する半導体素子製造方法であって、ウェハにおける電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを測定する第１測定段階と、第１測定段階において測定された照射位置ずれに基づいて、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第１露光可能時間を決定する第１時間決定段階と、第１露光可能時間内に露光可能な領域である第１部分領域を決定する第１領域決定段階と、ウェハにおいて第１部分領域を露光する第１露光段階とを備える。
【００１７】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成図である。電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ６４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０の各構成の動作を制御する制御系１４０とを備える。
【００２０】
露光部１５０は、筐体１０内部に、所定の電子ビームを照射する電子ビーム照射系１１０と、電子ビーム照射系１１０から照射された電子ビームを偏向するとともに、電子ビームのマスク３０近傍における結像位置を調整するマスク用投影系１１２と、電子ビームのマスク通過前後の結像条件を調整する焦点調整レンズ系１１４と、マスク３０を通過した電子ビームをウェハステージ６２に載置されたウェハ６４の所定の領域に偏向するとともに、ウェハ６４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系１１６を含む電子光学系を備える。
【００２１】
また、露光部１５０は、ウェハ６４に露光すべきパターンをそれぞれ形成された複数の開口パターンを有するマスク３０を載置するマスクステージ７２と、マスクステージ７２を駆動するマスクステージ駆動部６８と、パターンを露光すべきウェハ６４を載置するウェハステージ６２と、ウェハステージ６２を駆動するウェハステージ駆動部７０とを含むステージ系を備える。さらに、露光部１５０は、電子光学系の調整のために、ウェハステージ６２側から飛散する電子を検出して、飛散した電子量に相当する電気信号に変換する電子検出器６０を有する。
【００２２】
電子ビーム照射系１１０は、電子ビームを発生させる電子ビーム発生部の一例である電子銃１２による、電子ビームの焦点位置を定める第１電子レンズ１４と、電子ビームを通過させる矩形形状の開口（スリット）が形成されたスリット部１６とを有する。電子銃１２は、安定した電子ビームを発生するのに所定の時間がかかるので、電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを発生してもよい。スリットは、マスク３０に形成された所定の開口パターンの形状に合わせて形成されるのが好ましい。図１において、電子ビーム照射系１１０から照射された電子ビームが、電子光学系により偏向されない場合の電子ビームの光軸を、一点鎖線Ａで表現する。
【００２３】
マスク用投影系１１２は、電子ビームを偏向するマスク用偏向系としての第１偏向器１８、第２偏向器２２及び第３偏向器２６と、電子ビームの焦点を調整するマスク用焦点系としての第２電子レンズ２０、さらに、第１ブランキング電極２４を有する。第１偏向器１８及び第２偏向器２２は、電子ビームをマスク３０上の所定の領域に照射する偏向を行う。例えば、所定の領域は、ウェハ６４に転写するパターンを有する開口パターン群であってよい。電子ビームがパターンを通過することにより、電子ビームの断面形状は、パターンと同一の形状になる。所定の形状の開口パターンを通過した電子ビームの像をパターン像と定義する。第３偏向器２６は、第１偏向器１８及び第２偏向器２２を通過した電子ビームの軌道を光軸Ａに略平行に偏向する。第２電子レンズ２０は、スリット部１６の開口の像を、マスクステージ７２上に載置されるマスク３０上に結像させる機能を有する。
【００２４】
第１ブランキング電極２４は、マスク３０に形成された開口パターンに電子ビームが当たらないように電子ビームを偏向する。第１ブランキング電極２４は、マスク３０に電子ビームが当たらないように電子ビームを偏向することが好ましい。電子ビームが照射されるにつれてマスク３０に形成されたパターンは劣化するので、第１ブランキング電極２４は、パターンをウェハ６４に転写するとき以外は、電子ビームを偏向する。従って、マスク３０の劣化を防止することができる。焦点調整レンズ系１１４は、第３電子レンズ２８と、第４電子レンズ３２とを有する。第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２は、マスク３０通過前後の電子ビームの結像条件を合わせる。ウェハ用投影系１１６は、第５電子レンズ４０と、第６電子レンズ４６と、第７電子レンズ５０と、第８電子レンズ５２と、第９電子レンズ６６と、第４偏向器３４と、第５偏向器３８と、第６偏向器４２と、主偏向器５６と、副偏向器５８と、第２ブランキング電極３６と、ラウンドアパーチャ部４８とを有する。
【００２５】
電界や磁界の影響を受けてパターン像は回転してしまう。第５電子レンズ４０は、マスク３０の所定の開口パターンを通過した電子ビームのパターン像の回転量を調整する。第６電子レンズ４６及び第７電子レンズ５０は、マスク３０に形成された開口パターンに対する、ウェハ６４に転写されるパターン像の縮小率を調整する。第８電子レンズ５２及び第９電子レンズ６６は、対物レンズとして機能する。第４偏向器３４及び第６偏向器４２は、電子ビームの進行方向に対するマスク３０の下流において、電子ビームを光軸Ａの方向に偏向する。第５偏向器３８は、電子ビームを光軸Ａに略平行になるように偏向する。主偏向器５６及び副偏向器５８は、ウェハ６４上の所定の領域に電子ビームが照射されるように、電子ビームを偏向する。本実施形態では、主偏向器５６は、１ショットの電子ビームで照射可能な領域（ショット領域）を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向するために用いられ、副偏向器５８は、サブフィールドにおけるショット領域間の偏向のために用いられる。
【００２６】
ラウンドアパーチャ部４８は、円形の開口（ラウンドアパーチャ）を有する。
第２ブランキング電極３６は、ラウンドアパーチャの外側に当たるように電子ビームを偏向する。従って、第２ブランキング電極３６は、電子ビームの進行方向に対してラウンドアパーチャ部４８から下流に電子ビームが進行することを防ぐことができる。電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを照射するので、第２ブランキング電極３６は、ウェハ６４に転写するパターンを変更するとき、更には、パターンを露光するウェハ６４の領域を変更するときに、ラウンドアパーチャ部４８から下流に電子ビームが進行しないように電子ビームを偏向することが望ましい。
【００２７】
制御系１４０は、統括制御部１３０及び個別制御部１２０を備える。個別制御部１２０は、偏向制御部８２と、マスクステージ制御部８４と、ブランキング電極制御部８６と、電子レンズ制御部８８と、反射電子処理部９０と、ウェハステージ制御部９２とを有する。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。また、統括制御部１３０は、電子ビームの照射時間に伴う照射位置ずれを測定し、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である露光可能時間を決定する。そして、統括制御部１３０は、決定した露光時間内に露光可能な領域である部分領域を決定し、部分領域毎に電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する。そして、統括制御部１３０は、決定した補正条件に基づいて、個別制御部１２０に含まれる各制御部を制御する。
【００２８】
偏向制御部８２は、偏向量を示す偏向データを、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、第４偏向器３４、第５偏向器３８、第６偏向器４２、主偏向器５６、及び副偏向器５８に供給し、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、第４偏向器３４、第５偏向器３８、第６偏向器４２、主偏向器５６、及び副偏向器５８の偏向量を制御する。マスクステージ制御部８４は、マスクステージ駆動部６８を制御して、マスクステージ７２を移動させる。
【００２９】
ブランキング電極制御部８６は、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御する。本実施形態では、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６は、露光時には、電子ビームをウェハ６４に照射させ、露光時以外には、電子ビームをウェハ６４に到達させないように制御されるのが望ましい。電子レンズ制御部８８は、第１電子レンズ１４、第２電子レンズ２０、第３電子レンズ２８、第４電子レンズ３２、第５電子レンズ４０、第６電子レンズ４６、第７電子レンズ５０、第８電子レンズ５２および第９電子レンズ６６に供給する電力を制御する。反射電子処理部９０は、反射電子検出部６０により検出された電気信号に基づいて電子量を示すデジタルデータを検出する。ウェハステージ制御部９２は、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を所定の位置に移動させる。
【００３０】
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。マスクステージ７２上には、所定のパターンを形成された複数の開口パターンを有するマスク３０が載置され、マスク３０は、所定の位置に固定されている。また、ウェハステージ６２上には、露光処理が施されるウェハ６４が載置されている。ウェハステージ制御部９２は、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を移動させて、ウェハ６４の露光されるべき領域が光軸Ａ近傍に位置するようにする。また、電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを照射するので、露光の開始前において、スリット部１６の開口を通過した電子ビームがマスク３０およびウェハ６４に照射されないように、ブランキング電極制御部８６が第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御する。マスク用投影系１１２において、電子レンズ２０及び偏向器（１８、２２、２６）は、ウェハ６４に転写するパターンが形成された開口パターンに電子ビームを照射できるように調整される。焦点調整レンズ系１１４において、電子レンズ（２８、３２）は、電子ビームのウェハ６４に対する焦点が合うように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）及び偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）は、ウェハ６４の所定の領域にパターン像を転写できるように調整される。
【００３１】
マスク投影系１１２、焦点調整レンズ系１１４及びウェハ用投影系１１６が調整された後、ブランキング電極制御部８６が、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６による電子ビームの偏向を停止する。これにより、以下に示すように、電子ビームはマスク３０を介してウェハ６４に照射される。電子銃１２が電子ビームを生成し、第１電子レンズ１４が電子ビームの焦点位置を調整して、スリット部１６に照射させる。そして、第１偏向器１８及び第２偏向器２２がスリット部１６の開口を通過した電子ビームをマスク３０の転写すべきパターンが形成された所定の領域に照射するように偏向する。スリット部１６の開口を通過した電子ビームは、矩形の断面形状を有している。第１偏向器１８及び第２偏向器２２により偏向された電子ビームは、第３偏向器２６により光軸Ａと略平行になるように偏向される。また、電子ビームは、第２電子レンズ２０により、マスク３０上の所定の領域にスリット部１６の開口の像が結像するように調整される。
【００３２】
そして、マスク３０に形成されたパターンを通過した電子ビームは、第４偏向器３４及び第６偏向器４２により光軸Ａに近づく方向に偏向され、第５偏向器３８により、光軸Ａと略平行になるように偏向される。また、電子ビームは、第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２により、マスク３０に形成されたパターンの像がウェハ６４の表面に焦点が合うように調整され、第５電子レンズ４０によりパターン像の回転量が調整され、第６電子レンズ４６及び第７電子レンズ５０により、パターン像の縮小率が調整される。それから、電子ビームは、主偏向器５６及び副偏向器５８により、ウェハ６４上の所定のショット領域に照射されるように偏向される。本実施形態では、主偏向器５６が、ショット領域を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向し、副偏向器５８が、サブフィールドにおけるショット領域間で電子ビームを偏向する。所定のショット領域に偏向された電子ビームは、電子レンズ５２及び電子レンズ６６によって調整されて、ウェハ６４に照射される。これによって、ウェハ６４上の所定のショット領域には、マスク３０に形成されたパターンの像が転写される。
【００３３】
所定の露光時間が経過した後、ブランキング電極制御部８６が、電子ビームがマスク３０およびウェハ６４を照射しないように、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御して、電子ビームを偏向させる。以上のプロセスにより、ウェハ６４上の所定のショット領域に、マスク３０に形成されたパターンが露光される。次のショット領域に、マスク３０に形成されたパターンを露光するために、マスク用投影系１１２において、電子レンズ２０及び偏向器（１８、２２、２６）は、ウェハ６４に転写するパターンを有する開口パターンに電子ビームを照射できるように調整される。焦点調整レンズ系１１４において、電子レンズ（２８、３２）は、電子ビームのウェハ６４に対する焦点が合うように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）及び偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）は、ウェハ６４の所定の領域にパターン像を転写できるように調整される。
【００３４】
具体的には、副偏向器５８は、マスク用投影系１１２により生成されたパターン像が、次のショット領域に露光されるように電界を調整する。この後、上記同様に当該ショット領域にパターンを露光する。サブフィールド内のパターンを露光すべきショット領域のすべてにパターンを露光した後に、主偏向器５６は、次のサブフィールドにパターンを露光できるように磁界を調整する。電子ビーム露光装置１００は、この露光処理を、繰り返し実行することによって、所望の回路パターンを、ウェハ６４に露光することができる。
【００３５】
本発明による電子ビーム露光装置１００は、可変矩形を用いた電子ビーム露光装置であってもよく、また、ブランキング・アパーチャ・アレイ・デバイスを用いた電子ビーム露光装置であってもよい。
【００３６】
図２は、本実施形態に係る統括制御部１３０の構成図である。統括制御部１３０は、統括制御部１３０を制御する中央処理部２００と、ウェハ６４に露光すべきパターンの露光データを格納するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２０２と、露光データを一時的に保持するバッファメモリ２０４と、バッファメモリ２０４から出力された露光データをショット単位に分割したショットデータを発生するパターン発生部２０６と、パターン発生部２０６が発生したショットデータに補正処理を行うパターン補正部２０８と、偏向データ及び補正データを格納するマスクメモリ２１０と、反射電子処理部９０から出力された電子量を示すデジタルデータに基づいて、電子ビーム照射位置を測定する測定部２１２と、測定部２１２によって測定された照射位置ずれを、電子ビームの照射時間に対応づけて記憶する記憶部２１４と、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である露光可能時間を決定する時間決定部２１６と、時間決定部２１６よって決定された露光可能時間内に露光可能な領域である部分領域を決定する領域決定部２１８と、部分領域を露光する場合の電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する補正条件決定部２２０とを備える。
【００３７】
まず、測定部２１２は、ウェハ６４に設けられたマークに照射された電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを測定する。そして、記憶部２１４は、測定部２１２によって測定された照射位置ずれを、照射時間に対応づけて記憶する。次に、中央処理部２００は、露光すべき露光データをハードディスクドライブ２０２から読み出し、時間決定部２１６に供給する。そして、時間決定部２１６は、記憶部２１４に記憶された照射位置ずれ及び照射時間を参照して、ハードディスクドライブ２０４から出力された露光データが許容する照射位置ずれの値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である露光可能時間を決定する。
【００３８】
なお、露光データが許容する照射位置ずれは、ウェハ６４に露光される露光パターンが許容できる露光位置ずれによって定められる。ウェハ６４に露光される露光パターンが許容できる位置ずれは、例えばウェハ６４に露光される露光パターンの最小線幅の５〜５０％、またはウェハ６４に露光パターンの最小ピッチ幅の５〜３０％である。
【００３９】
そして、領域決定部２１８は、ハードディスクドライブ２０４から出力された露光データに基づいて、時間決定部２１６によって決定された露光時間内に露光可能な領域である部分領域を決定する。また、領域決定部２１８は、ウェハ６４において露光すべき領域を複数の部分領域に分割する。そして、測定部２１２は、分割された複数の部分領域のうちの１つの部分領域の周囲に設けられたマークを用いて電子ビームの照射位置を測定する。そして、補正条件決定部２２０は、測定部２１２によって測定された電子ビームの照射位置に基づいて、当該部分領域に関する電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する。例えば、補正条件決定部２２０は、当該部分領域を露光する場合の露光時間に伴って、電子ビームの照射位置を線形的に補正するような補正データを決定してもよい。そして、マスクメモリ２１０は、補正条件決定部２２０よって決定された補正データを格納する。
【００４０】
また、測定部２１２は、露光処理が行われた部分領域の周囲に設けられたマークを用いて電子ビームの照射位置ずれを測定する。そして、比較部２２２は、測定された照射位置ずれと、ハードディスクドライブ２０４から出力された露光データが許容する照射位置ずれの値とを比較する。そして、測定された照射位置ずれが、ハードディスクドライブ２０４から出力された露光データが許容する照射位置ずれの値よりも大きい場合、測定部２１２は、ウェハ６４に設けられたマークに照射された電子ビームの、ウェハ６４における電子ビームの照射時間の経過に伴う照射位置ずれを再度測定する。また、測定された照射位置ずれが、ハードディスクドライブ２０４から出力された露光データが許容する照射位置ずれの値よりも非常に小さい場合、測定部２１２は、ウェハ６４に設けられたマークに照射された電子ビームの、ウェハ６４における電子ビームの照射時間の経過に伴う照射位置ずれを再度測定してもよい。そして、記憶部２１４は、測定部２１２によって再度測定された照射位置ずれを、照射時間に対応づけて記憶する。
【００４１】
また、中央処理部２００は、所望の露光データをハードディスクドライブ２０２から読み出し、バッファメモリ２０４に供給する。そして、バッファメモリ２０４は、ハードディスクドライブ２０４から出力された露光データを一時的に格納する。そして、中央処理部２００は、バッファメモリ２０４に対して、露光すべき露光パターンの露光データが格納されたアドレスを供給する。そして、バッファメモリ２０４は、中央処理部２００から受け取ったアドレスに対応した露光データを、パターン発生部２０６に供給する。
【００４２】
次に、パターン発生部２０６は、バッファメモリ２０４が出力した露光データをショット単位に分割したショットデータを発生する。そして、パターン発生部２０６は、発生したショットデータに基づいて、主偏向器５６に供給すべき偏向データを偏向制御部８２に供給する。また、パターン発生部２０６は、発生したショットデータに基づいて、マスク３０が有する開口パターンのうち、どの開口パターンを使用して露光を行うかを示すパターンデータコードをマスクメモリ２１０に供給する。そして、マスクメモリ２１０は、パターン発生部２０６から受け取ったパターンデータコードに基づいて、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、第４偏向器３４、第５偏向器３８、及び第６偏向器４２のそれぞれに供給すべき偏向データ及び補正データを発生する。
【００４３】
まず、マスクメモリ２１０は、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、及び副偏向器５８に供給すべき偏向データをパターン補正部２０８に供給する。そして、パターン補正部２０８は、マスクメモリ２１０から受け取った偏向データに補正処理を行い、補正された偏向データを偏向制御部８２に供給する。そして、偏向制御部８２は、パターン補正部２０８から受け取った偏向データを第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、副偏向器５８に供給する。そして、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、及び副偏向器５８は、偏向制御部８２から受け取った偏向データに基づいて電子ビームを偏向する。
【００４４】
また、マスクメモリ２１０は、第４偏向器３４、第５偏向器３８、及び第６偏向器４２に供給すべき偏向データ及び補正データを偏向制御部８２に供給する。そして、偏向制御部８２は、マスクメモリ２１０から受け取った補正データに基づいて偏向データを補正し、第４偏向器３４、第５偏向器３８、及び第６偏向器４２に供給する。そして、第４偏向器３４、第５偏向器３８、及び第６偏向器４２は、偏向制御部８２から受け取った偏向データに基づいて電子ビームを偏向する。
【００４５】
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００によれば、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な部分領域を決定し、部分領域毎に補正条件を決定して電子ビームを照射するため、電子ビームのチャージアップドリフト、ウェハ６４及びウェハステージの熱膨張ドリフト、鏡筒のメカニカルドリフト等による、電子ビームの照射位置ずれを所定値以内に抑えることができる。ひいては、本実施実施形態に係る電子ビーム露光装置１００は、ウェハ６４にパターンを精度良く露光することができる。
【００４６】
図３は、ウェハ６４から半導体素子を製造する半導体製造工程のフローチャートである。Ｓ１０で、本フローチャートが開始する。フォトレジスト塗布工程は、ウェハ６４の上面に、フォトレジストを塗布する（Ｓ１２）。それから、フォトレジストが塗布されたウェハ６４が、図１に示された電子ビーム露光装置１００におけるウェハステージ６２に載置される。露光工程は、図１及び図２に関連して説明したように、補正データよって補正された偏向データに基づいて電子ビームの照射位置を偏向し、ウェハ６４にパターン像を露光、転写する（Ｓ１４）。
【００４７】
次に、現像工程は、露光されたウェハ６４を、現像液に浸し、現像し、余分なレジストを除去する。そして、エッチング工程は、ウェハ６４上のフォトレジストが除去された領域に存在するシリコン基板、絶縁膜あるいは導電膜を、プラズマを用いた異方性エッチングによりエッチングする（Ｓ１８）。そして、イオン注入工程は、トランジスタやダイオードなどの半導体素子を形成するために、ウェハ６４に、ホウ素や砒素などの不純物を注入する（Ｓ２０）。そして、熱処理工程は、ウェハ６４に熱処理を施し、注入された不純物の活性化を行う（Ｓ２２）。そして、洗浄工程は、ウェハ６４上の有機汚染物や金属汚染物を取り除くために、薬液によりウェハ６４を洗浄する（Ｓ２４）。そして、成膜工程は、導電膜や絶縁膜の成膜を行い、配線層および配線間の絶縁層を形成する（Ｓ２６）。フォトレジスト塗布工程（Ｓ１２）〜成膜工程（Ｓ２６）を組み合わせ、繰り返し行うことによって、ウェハ６４に素子分離領域、素子領域および配線層を有する半導体素子を製造することが可能となる。そして、組み立て工程は、所要の回路が形成されたウェハ６４を切り出し、チップの組み立てを行う（Ｓ２８）。そして、Ｓ３０で半導体素子製造フローが終了する。
【００４８】
図４は、ウェハ６４にパターン像を露光する露光工程（Ｓ１４）のフローチャートである。まず、測定部２１２は、ウェハ６４に設けられたマークに照射された電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを測定する（Ｓ３２）。そして、時間決定部２１６は、測定部２１２によって測定された照射位置ずれに基づいて、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である露光可能時間を決定する（Ｓ３４）。そして、領域決定部２１８は、時間決定部２１６によって決定された露光可能時間内に露光可能な領域である部分領域を決定する（Ｓ３６）。Ｓ３６において、領域決定部２１８は、ウェハ６４における露光領域を、時間決定部２１６によって決定された露光可能時間内に露光可能な複数の部分領域に分割することが好ましい。
【００４９】
次に、補正条件決定部２２０は、複数の部分領域のうちの１つの部分領域を露光する場合の、電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する（Ｓ３８）。そして、露光部１５０は、補正条件決定部２２０によって決定された補正条件に基づいて、部分領域を露光する（Ｓ４０）。Ｓ４０において、露光部１５０は、補正条件決定部２２０によって決定された補正条件に基づいて、電子ビームの補正する補正データを線形的に変化させながら部分領域を露光してもよい。Ｓ４０の露光処理において、所望の全ての露光処理が完了した場合、Ｓ１４の露光工程は終了する。
【００５０】
また、Ｓ４０の露光処理において、所望の全ての露光処理が完了していない場合、測定部２１２は、Ｓ４０において露光された部分領域における電子ビームの照射位置ずれを測定する（Ｓ４２）。そして、比較部２２２は、所定値と、Ｓ４２において測定された照射位置ずれとを比較する（Ｓ４４）。そして、Ｓ４２において測定された照射位置ずれが、所定値よりも小さい場合、Ｓ３８の処理に戻る。そして、補正条件決定部２２０は、複数の部分領域のうちの次の部分領域を露光する場合の、電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する（Ｓ３８）。そして、露光部１５０は、補正条件決定部２２０によって決定された補正条件に基づいて、部分領域を露光する（Ｓ４０）。
【００５１】
また、Ｓ４２において測定された照射位置ずれが、所定値よりも大きい場合、Ｓ３２の処理に戻る。また、Ｓ４２において測定された照射位置ずれが、所定値よりも非常に小さい場合、Ｓ３２の処理に戻ってもよい。そして、測定部２１２は、ウェハ６４に設けられたマークに照射された電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを再度測定する（Ｓ３２）。そして、時間決定部２１６は、測定部２１２によって測定された照射位置ずれに基づいて、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である露光可能時間を再度決定する（Ｓ３４）。そして、領域決定部２１８は、時間決定部２１６によって決定された露光可能時間内に露光可能な領域である部分領域を再度決定する（Ｓ３６）。そして、補正条件決定部２２０は、複数の部分領域のうちの１つの部分領域を露光する場合の、電子ビームの照射位置を補正する補正条件を再度決定する（Ｓ３８）。そして、露光部１５０は、補正条件決定部２２０によって決定された補正条件に基づいて、部分領域を露光する（Ｓ４０）。以上の露光処理を、繰り返し実行することによって、所望の全ての露光処理が完了した場合、Ｓ１４の露光工程は終了する。
【００５２】
本実施形態に係る電子ビーム露光方法によれば、所定値以下の照射位置ずれで露光可能な部分領域を決定し、部分領域毎に補正条件を決定して電子ビームを照射するため、電子ビームのチャージアップドリフト、ウェハ６４及びウェハステージの熱膨張ドリフト、鏡筒のメカニカルドリフト等による、電子ビームの照射位置ずれを所定値以内に抑えることができる。ひいては、本実施形態に係る電子ビーム露光方法によれば、ウェハにパターンを精度良く露光することができる。また、本実施形態に係る電子ビーム露光方法によれば、適切な範囲の部分領域を決定し、部分領域毎に補正条件を決定することにより、過多に補正処理を行うことを防ぐことができ、露光処理のスループットの低下を防ぐことができる。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５４】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、ウェハにパターンを精度良く露光できる電子ビーム露光方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成図である。
【図２】本実施形態に係る統括制御部１３０の構成図である。
【図３】ウェハ６４から半導体素子を製造する半導体製造工程のフローチャートである。
【図４】ウェハ６４にパターン像を露光する露光工程（Ｓ１４）のフローチャートである。
【符号の説明】
１０・・・筐体、１２・・・電子銃、１４・・・第１電子レンズ、１６・・・スリット部、１８・・・第１偏向器、２０・・・第２電子レンズ、２２・・・第２偏向器、２４・・・第１ブランキング偏向器、２６・・・第３偏向器、２８・・・第３電子レンズ、３０・・・マスク、３２・・・第４電子レンズ、３４・・・第４偏向器、３６・・・第２ブランキング偏向器、３８・・・第５偏向器、４０・・・第５電子レンズ、４２・・・第６偏向器、４６・・・第６電子レンズ、４８・・・ラウンドアパーチャ、５０・・・第７電子レンズ、５２・・・第８電子レンズ、５６・・・主偏向器、５８・・・副偏向器、６０・・・電子検出器、６２・・・ウェハステージ、６４・・・ウェハ、６６・・・第９電子レンズ、６８・・・マスクステージ駆動部、７０・・・ウェハステージ駆動部、７２・・・マスクステージ、８２・・・偏向制御部、８４・・・マスクステージ制御部、８６・・・ブランキング電極制御部、８８・・・電子レンズ制御部、９０・・・反射電子処理部、９２・・・ウェハステージ制御部、１００・・・電子ビーム露光装置、１１０・・・電子ビーム照射系、１１２・・・マスク用投影系、１１４・・・焦点調整レンズ系、１１６・・・ウェハ用投影系、１２０・・・個別制御部、１３０・・・統括制御部、１４０・・・制御系、１５０・・・露光部、２００・・・中央処理部、２０２・・・ハードディスクドライブ、２０４・・・バッファメモリ、２０６・・・パターン発生部、２０８・・・パターン補正部、２１０・・・マスクメモリ、２１２・・・測定部、２１４・・・記憶部、２１６・・・時間決定部、２１８・・・領域決定部、２２０・・・補正条件決定部、２２２・・・比較部

Claims

電子ビームにより、ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光方法であって、
前記ウェハにおける前記電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを測定する第１測定段階と、
前記第１測定段階において測定された前記照射位置ずれに基づいて、予め定められた値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第１露光可能時間を決定する第１時間決定段階と、
前記第１露光可能時間内に露光可能な領域である第１部分領域を決定する第１領域決定段階と、
前記ウェハにおける露光すべき領域を複数の前記第１部分領域に分割する段階と、
前記第１部分領域を露光する場合の、前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する第１補正条件決定段階と、
前記ウェハにおいて前記第１部分領域を露光する第１露光段階と、
前記第１露光段階における前記電子ビームの照射位置ずれを測定する第２測定段階と、
前記第２測定段階において測定された前記照射位置ずれが、前記予め定められた値よりも小さい場合に、
前記ウェハにおいて前記複数の第１部分領域のうち次に露光すべき第１部分領域を露光する場合の、前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する段階と、
前記ウェハにおいて前記複数の第１部分領域のうち次に露光すべき第１部分領域を露光する段階と、
を実行し、
前記第２測定段階において測定された前記照射位置ずれが、前記予め定められた値よりも大きい場合に、
前記ウェハにおける前記電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを再度測定する第３測定段階と、
前記第３測定段階において測定された前記照射位置ずれに基づいて、前記予め定められた値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第２露光可能時間を決定する第２時間決定段階と、
前記第２露光可能時間内に露光可能な領域である第２部分領域を決定する第２領域決定段階と、
前記ウェハにおける露光すべき領域を複数の前記第２部分領域に分割する段階と、
前記第２部分領域を露光する場合の、前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する第２補正条件決定段階と、
前記ウェハにおいて前記第２部分領域を露光する第２露光段階と、
を実行する段階と、
を備えることを特徴とする、
電子ビーム露光方法。
前記第１露光段階は、前記複数の第１部分領域毎に、前記電子ビームの照射位置の補正処理をして露光する段階を含むことを特徴とする、
請求項１に記載の電子ビーム露光方法。
前記第２露光段階は、前記複数の第２部分領域毎に、前記電子ビームの照射位置の補正処理をして露光する段階を含む、
請求項１または請求項２に記載の電子ビーム露光方法。
前記第１露光段階は、前記補正条件に基づいて、前記電子ビームの照射位置を補正する補正データを線形的に変化させながら前記第１部分領域を露光する段階を含むことを特徴とする、
請求項１から請求項３までの何れか一項に記載の電子ビーム露光方法。
前記第２露光段階は、前記補正条件に基づいて、前記電子ビームの照射位置を補正する補正データを線形的に変化させながら前記第２部分領域を露光する段階を含むことを特徴とする、
請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の電子ビーム露光方法。
第２領域決定段階は、前記第２測定段階において測定された前記照射位置ずれが、前記予め定められた値よりも大きい場合に、前記第１部分領域より狭い領域である第２部分領域を決定する段階を含む、
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の電子ビーム露光方法。
電子ビームにより、ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、
電子ビームにより前記ウェハに露光処理を施す露光部と、
前記露光部の動作を制御する制御系と、
を備え、
前記制御系は、
前記ウェハにおける前記電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを測定する測定部と、
前記測定部によって測定された前記照射位置ずれに基づいて、予め定められた値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である露光可能時間を決定する時間決定部と、
前記露光可能時間内に露光可能な領域である部分領域を決定する領域決定部と、
前記部分領域毎に前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する補正条件決定部と、
を有し、
前記測定部が、前記ウェハに設けられたマークに照射された電子ビームの前記照射位置ずれを測定した場合に、
前記時間決定部は、前記測定部によって測定された前記照射位置ずれに基づいて、予め定められた値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第１露光可能時間を決定し、
前記領域決定部は、前記第１露光可能時間内に露光可能な領域である第１部分領域を決定し、前記ウェハにおける露光すべき領域を複数の前記第１部分領域に分割し、
前記補正条件決定部は、前記第１部分領域を露光する場合の前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定し、
前記露光部は、前記補正条件に基づいて、前記ウェハの前記第１部分領域を露光し、
前記測定部が、露光された前記第１部分領域における前記電子ビームの前記照射位置ずれを測定し、前記測定部によって測定された前記照射位置ずれが、前記予め定められた値よりも小さい場合に、
前記補正条件決定部は、前記ウェハにおいて前記複数の第１部分領域のうち次に露光すべき第１部分領域を露光する場合の、前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定し、
前記露光部は、前記補正条件に基づいて、前記ウェハにおいて前記複数の第１部分領域のうち次に露光すべき第１部分領域を露光し、
前記測定部が、露光された前記第１部分領域における前記電子ビームの前記照射位置ずれを測定し、前記測定部によって測定された前記照射位置ずれが、前記予め定められた値よりも大きい場合に、
前記測定部は、前記ウェハにおける前記電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを再度測定し、
前記時間決定部は、前記測定部によって測定された前記照射位置ずれに基づいて、前記予め定められた値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第２露光可能時間を決定し、
前記領域決定部は、前記第２露光可能時間内に露光可能な領域である第２部分領域を決定し、前記ウェハにおける露光すべき領域を複数の前記第２部分領域に分割し、
前記補正条件決定部は、前記第２部分領域を露光する場合の前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定し、
前記露光部は、前記補正条件に基づいて、前記ウェハの前記第２部分領域を露光する、
電子ビーム露光装置。
前記測定部によって測定された前記照射位置ずれを、前記照射時間に対応づけて記憶する記憶部をさらに備え、
前記時間決定部は、前記ウェハに露光すべき前記パターンのデータである露光データと、前記記憶部に記憶された前記照射位置ずれとに基づいて、前記露光可能時間を決定することを特徴とする
請求項７に記載の電子ビーム露光装置。
前記補正条件を記憶するマスクメモリをさらに備え、
前記露光部は、前記マスクメモリに格納された前記補正条件に基づいて、前記部分領域を露光することを特徴とする
請求項７または請求項８に記載の電子ビーム露光装置。
電子ビームによりウェハを露光して半導体素子を製造する半導体素子製造方法であって、
前記ウェハにおける前記電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを測定する第１測定段階と、
前記第１測定段階において測定された前記照射位置ずれに基づいて、予め定められた値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第１露光可能時間を決定する第１時間決定段階と、
前記第１露光可能時間内に露光可能な領域である第１部分領域を決定する第１領域決定段階と、
前記ウェハにおける露光すべき領域を複数の前記第１部分領域に分割する段階と、
前記第１部分領域を露光する場合の、前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する補正条件決定段階と、
前記ウェハにおいて前記第１部分領域を露光する第１露光段階と、
前記第１露光段階における前記電子ビームの照射位置ずれを測定する第２測定段階と、
前記第２測定段階において測定された前記照射位置ずれが、前記予め定められた値よりも小さい場合に、
前記ウェハにおいて前記複数の第１部分領域のうち次に露光すべき第１部分領域を露光する場合の、前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する段階と、
前記ウェハにおいて前記複数の第１部分領域のうち次に露光すべき第１部分領域を露光する段階と、
を実行し、
前記第２測定段階において測定された前記照射位置ずれが、前記予め定められた値よりも大きい場合に、
前記ウェハにおける前記電子ビームの、照射時間の経過に伴う照射位置ずれを再度測定する第３測定段階と、
前記第３測定段階において測定された前記照射位置ずれに基づいて、前記予め定められた値以下の照射位置ずれで露光可能な時間である第２露光可能時間を決定する第２時間決定段階と、
前記第２露光可能時間内に露光可能な領域である第２部分領域を決定する第２領域決定段階と、
前記ウェハにおける露光すべき領域を複数の前記第２部分領域に分割する段階と、
前記第２部分領域を露光する場合の、前記電子ビームの照射位置を補正する補正条件を決定する補正条件決定段階と、
前記ウェハにおいて前記第２部分領域を露光する第２露光段階と、
を実行する段階と、
を備え、
前記第１露光段階は、前記複数の第１部分領域毎に、前記電子ビームの照射位置の補正処理をして露光する段階を含み、
前記第２露光段階は、前記複数の第２部分領域毎に、前記電子ビームの照射位置の補正処理をして露光する段階を含む、
半導体素子製造方法。