KR20040010083A - 하전 빔 노광 장치, 하전 빔을 이용한 노광 방법, 하전빔의 제어 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

하전 빔 노광 장치, 하전 빔을 이용한 노광 방법, 하전빔의 제어 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040010083A
KR20040010083A KR1020030019604A KR20030019604A KR20040010083A KR 20040010083 A KR20040010083 A KR 20040010083A KR 1020030019604 A KR1020030019604 A KR 1020030019604A KR 20030019604 A KR20030019604 A KR 20030019604A KR 20040010083 A KR20040010083 A KR 20040010083A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
charged beam
electric field
substrate
charged
cell
Prior art date
Application number
KR1020030019604A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100518290B1 (ko
Inventor
나가노오사무
하시모또스스무
야마자끼유이찌로
안도아쯔시
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2002092570A external-priority patent/JP3703774B2/ja
Priority claimed from JP2003013749A external-priority patent/JP4008827B2/ja
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20040010083A publication Critical patent/KR20040010083A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100518290B1 publication Critical patent/KR100518290B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

하전 빔 노광 장치는, 하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사기와, 상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐와, 상기 하전 빔을 제1 전계에 의해 편향시켜서 상기 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향기와, 상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제2 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 광학계와, 상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제3 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에서의 조사 위치를 조정하는 제2 편향기를 포함하며, 상기 하전 빔 출사기는, 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 상기 하전 빔을 출사시키고, 상기 축소 투영 광학계는, N중(重)(N은 2 이상의 자연수)의 M극자 렌즈(M은 4 이상의 짝수)를 포함하고, 상기 하전 빔의 상기 기판 상에서 결상하는 위치에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 저감하기 위해서 상기 조명 광학계에 의해 상기 빔 직경이 확대된 경우에 발생하는 개구 수차 및 색수차 중 적어도 어느 하나를, 각각이 상기 광축에 직교하는 (M/2) 방향에서 서로 독립적으로 보정하는 수차 보정기를 갖는다.

Description

하전 빔 노광 장치, 하전 빔을 이용한 노광 방법, 하전 빔의 제어 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법{CHARGED BEAM EXPOSING DEVICE, EXPOSING METHOD USING CHARGED BEAM, CONTROLLING METHOD OF CHARGED BEAM, AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 출원은 35USC §119 하에서 2002년 3월 28일 출원된 일본 특허 출원 제2002-92570호 및 2003년 1월 22일 출원된 일본 특허 출원 제2003-13749호를 우선권 주장하며, 그 내용은 본 발명에 참조로서 포함되어 있다.
본 발명은, 하전 빔 노광 장치, 하전 빔을 이용한 노광 방법, 하전 빔의 제어 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
하전 빔 노광 장치는, 그 파장이 빛보다 짧은 전자(이온)의 파장 레벨의 분해능으로 묘화할 수 있기 때문에, 높은 해상도의 패턴을 형성할 수 있는 기능을 갖고 있다. 반면, 광 노광에 의한 마스크 묘화 방식과 달리, 완성 패턴을 작은 분할 패턴 빔으로 직접 묘화하기 때문에 묘화에 긴 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
그러나, 고정밀도의 세선(細線) 패턴을 형성할 수 있는 특징을 갖고 있어, 광 노광 방식의 리소그래피 기술의 차세대 기술, 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 다품종 소량 생산용 반도체 집적 회로 장치를 제조하기위해서 유력한 툴로서 발전하고 있다. 하전 빔으로서 예를 들면 전자 빔으로 직접 패턴을 형성하는 방법으로서는, 작은 구 빔을 ON/OFF 제어하면서 웨이퍼 전면을 스캔하여 패턴을 형성하는 방법 이외에, 스텐실 애퍼쳐를 통과한 전자 빔을 패턴 묘화하는 VSB 묘화 방식이 있다(예를 들면, H.Sunaoshi et al: Jpn.J.Appl.Phys.Vol.34(1995). pp.6679-6683, Part1, No.128. December 1995). 또한, VSB 묘화를 더욱 발전시킨 묘화 방식으로서, 반복 패턴으로 하나의 블록을 구성하도록 하여 스텐실을 준비하고, 이것을 선택 묘화함으로써 고속 묘화하는 일괄 묘화 방식의 전자선 묘화 기술도 개발되어 있다.
H. Sunaoshi et al에 의해 개시된 VSB 묘화 방식의 전자선 묘화 장치는, 전자 렌즈나 정전 편향기로 구성된 전자 광학계를 포함하기 때문에, 이들 렌즈 및 편향기의 종합적인 광학 특성, 기계적인 조립 정밀도, 및 컨태미네이션의 영향 등을 충분히 고려한 구성으로 할 수 밖에 없다. 또한, 빔 해상도를 향상시키기 위해서, 고 가속도로 가속한 전자 빔을 웨이퍼 상의 레지스트에 주입하는 방식을 채용하고 있다. 이 때문에, 조사된 전자 빔에 의해 웨이퍼면의 레지스트 하면에 붙어 있는 각종 다층 박막 내에서 후방 산란 전자가 발생하여 다시 레지스트 상측을 향하는 현상인 근접 효과의 현상이 발생하고, 이 근접 효과가 묘화 패턴에 불선명이나 해상도 열화를 야기한다. 따라서, 이 근접 효과를 보정하기 위한 제어가 필요해져서, 전자 광학계 뿐만 아니라 제어면에서도 대규모인 시스템을 구축해야만 하였다. 이 때문에, 시스템이 복잡화하여 그 결과 트러블을 유발하는 등, 도리어 정밀도가 저하한다고 하는 문제가 있었다. 또, 고 가속도의 전자 빔을 이용하고 있기 때문에, 웨이퍼 표면으로의 손상도 우려된다.
고 가속 전압 하전 빔의 VSB 방식에 있어서의 상기 문제점을 극복하기 위해, 저 가속 전압의 전자 빔을 이용한 애퍼쳐 방식의 전자선 묘화 방식이 제안되어 있다(예를 들면, 특개2000-173529호 공보, J. Vac. Sci. Technol. B14(6) 1996. 3802). 특개2000-173529호 공보에 개시된 전자 빔 묘화 장치의 전자 광학계는, 축소 투영 광학계에 아인젤(enzel) 렌즈를 사용하기 때문에, 도 1에 도시한 바와 같이, 전자 빔(67)은 광축에 대하여 회전 대칭인 궤도를 통과한다. 이 때문에, 프리 주 편향기(95'), 주 편향기(95), 프리 부(副) 편향기(93'), 부 편향기(93)에 의해, 전자 빔(67)의 궤도는, 전부 동일한 편향 감도로 편향되고, 발생하는 편향 수차도 광축에 대하여 회전대칭으로 발생한다.
그러나, 특개2000-173529호 공보에 개시된 전자 빔 묘화 장치의 축소 투영 광학계에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 셀 애퍼쳐(19) 이하에 전류 밀도가 높은 크로스오버(98, 99)가 형성된다. 또한, 이 투영 광학계에서는, 회전 대칭형의 정전형 렌즈(아인젤)(64, 66)를 감속형의 집속 모드로 채용하고 있기 때문에, 렌즈 내에서 전자 빔(67)이 감속한다. 이들의 2점이 원인이 되어, 특개2000-173529호 공보에 개시된 전자 빔 묘화 장치에는, 색수차 및 공간 전하 효과(특히 Boersch 효과)에 의한 빔 불선명이 발생하여, 셀 애퍼쳐 상(像)이 웨이퍼(14) 상에서 불선명하게 되어, 이 결과 묘화 특성이 열화한다는 문제가 있었다.
저 가속 전압의 하전 빔을 이용한 애퍼쳐 방식의 하전 빔 묘화 방식에 있어서, 상술한 문제점을 극복하기 위해서, 축소 투영 광학계를 다중의 멀티폴(multipole) 렌즈로 구성한 묘화 방식이 제안되고 있다(특개2001-93825, 특개2002-50567호 공보, 특개2002-93357호 공보, 특개2002-216690호 공보). 특개 2002-50567호 공보에 개시된 전자 빔 묘화 장치를 도 2에 도시한다. 도 2에 도시한 하전 빔 묘화 장치(100)는, 전자 광학계 내의 축소 투영 광학계를 4중 멀티폴 렌즈로 구성한 것이다. 하전 빔으로서 전자 빔을 이용한 때, 전자총(11)으로부터 가속된 전자 빔(8)은, 구형 또는 원형의 개구를 갖는 제1 애퍼쳐(13)에 조사된다. 이 제1 애퍼쳐(13)를 통과한 전자 빔(8)은, 일괄 노광 셀 패턴이 복수 배열된 셀 애퍼쳐(19)을 향한다. 전자 빔(8)은, 조명 렌즈(15)에 의해, 임의의 한 개의 셀 패턴에 대하여 충분히 크고, 또한 인접하는 셀 패턴에 간섭하지 않는 크기의 빔 직경으로 성형된다. 조명 렌즈(15)는, 2개의 정전 렌즈(15a, 15b)(아인젤 렌즈)로 구성되어 있고, 중앙의 전극에 마이너스의 전압을 인가하여 사용된다. 제2 조명 렌즈(15b)를 통과한 전자 빔(8)은, 제1 성형 편향기(17)에 의해, 셀 애퍼쳐(19) 내에서 목표로 하는 셀 패턴을 선택할 수 있도록 편향 제어되어, 셀 애퍼쳐(19)를 통과하면, 제2 성형 편향기(21)에 의해 셀 애퍼쳐 상이 광축 상에 복귀된다. 제1 성형 편향기(17) 및 셀 애퍼쳐(19)를 통과한 전자 빔(8)은, 셀 애퍼쳐(19)를 기점으로 하는 셀 패턴 빔으로서 시작하여, 제2 성형 편향기(21)에 의해 광학계의 광축 상에 복귀된 상태에서 멀티폴 렌즈(23)내로 조명된다. 멀티폴 렌즈(23)는 4중의 정전형 렌즈 Q1∼Q4로 구성되고, 8극자 전극을 이용하여 4극자장(멀티폴 렌즈장)을 발생시키고 있다.
여기서 광축을 Z축, Z축에서 상호 직교하는 두 평면을 X 평면과 Y 평면으로 하고, 이 X 평면의 전자 빔 궤도를 X 궤도, Y 평면의 전자 빔 궤도를 Y 궤도로 한다. 4중 멀티폴 렌즈 Q1∼Q4는, X 방향과 Y 방향의 2 방향의 전계가 각각 X 방향에서 1중째로부터 4중째까지 순서대로 발산 전계, 발산 전계, 수속 전계, 발산 전계, Y 방향에서 수속 전계, 수속 전계, 발산 전계, 수속 전계가 되도록 전압이 인가된다. 이 멀티폴 렌즈(23), 제1 성형 편향기(17), 제2 성형 편향기(21), 및 프리 주 편향기(25a, 25b)의 광축 방향에서의 양단의 근방에는 접지 전극인 실드 전극(36, 39)이 배치되고, 1중째과 2중째의 멀티폴 렌즈(23) 사이의 실드 전극(36)과 프리 주 편향기(25) 바로 윗쪽의 실드 전극(39)은, 애퍼쳐(38, 41)를 각각 겸하고, 애퍼쳐(38, 41)에서 빔 전류를 검출함으로써 조명 렌즈(15), 제1 성형 편향기(17), 제2 성형 편향기(21), 멀티폴 렌즈(23)(Q1, Q2)의 빔 얼라인먼트를 행한다. 이 때의 셀 애퍼쳐(19)로부터 웨이퍼(14) 사이의 전자 빔(8)의 궤도를 도 3에 도시한다. 전자 빔(8)은, 멀티폴 렌즈(23)의 Q1∼Q4가 형성하는 각 전계의 작용에 의해 X 방향과 Y 방향에서 서로 다른 궤도 8X, 8Y를 각각 따르고, 또한 전자 밀도가 높은 영역을 형성하지 않고 웨이퍼(14) 상으로 집광한다. 프리 주 편향기(25a) 및 멀티폴 렌즈(23)의 Q3와 Q4에 편향 전계를 중첩시켜 편향기로서 제어하는 주 편향 제어에 의해, 도시하지 않은 XY 스테이지의 위치를 참조하면서, XY 스테이지상에 탑재한 웨이퍼(14)에 대하여 메인 필드의 위치를 편향 제어하여, 부 편향기(31)에 의해 서브필드의 위치를 편향 제어한다. 멀티폴 렌즈(23)의 Q2와 Q3 사이의 프리 주 편향기(25) 및 멀티폴 렌즈(23)의 Q3와 Q4에 편향 전계를 중첩시키고, 멀티폴 렌즈(23) Q3, Q4를 편향기로서 제어하는 주 편향 제어의 편향 전압비를 조정함으로써, 웨이퍼(14) 상에서 발생하는 편향 수차가 최소가 되도록 제어한다. 편향 전계를 중첩시키는 멀티폴 렌즈 Q3, Q4의 내부 직경은 4극자 렌즈 Q1, Q2에 비해 크게 설계되어 있다(도 2 참조). 이에 의해, 편향 수차를 저감할 수 있다. 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이, X 방향으로의 편향에는 프리 주 편향기(25a)와 주 편향기(23)(Q3, 27)와 부 편향기(31)을 이용하여 편향시키고(X 방향 편향 빔 궤도 48X), Y 방향으로의 편향에는 주 편향기(23)(Q3, 27)와 부 편향기(31)을 이용하여 편향을 행하여(Y 방향 편향 빔 궤도 48Y), 편향 전압비를 조정함으로써 편향 수차를 최소로 한다.
그러나, 축소 투영 광학계에 멀티폴 렌즈(23)를 이용하는 광학계에서는, 전자 빔(8)이 광축에 대하여 크게 비 대칭인 궤도를 따라, X 방향과 Y 방향에서 수차 성능이 크게 달라지게 된다. 이 결과, 셀 애퍼쳐 상이 웨이퍼(14) 상에서 크게 비대칭으로 흐려지게 된다.
이 한편, 전자 광학 렌즈에 멀티폴 렌즈를 응용하여, 공간 전하 효과를 저감시키기 위해서 전자 빔이 전자 밀도가 높은 영역(99)을 형성하지 않도록, 광축에 대하여 크게 비대칭인 전자 빔 궤도를 형성하면, 묘화 특성이 열화된다고 하는 문제가 있었다.
또한, 개구 수차와 색수차에 대해서는 종래에, 전자 현미경 등의 광학계를 아인젤 렌즈로 구성하고, 이 광학계의 일부에 멀티폴 렌즈를 수차 보정기로서 조립함으로써 이들 수차를 보정하는 방법이 이용되어 왔다(예를 들면, 특개평5-234550호 공보, J. Zach and M.Haider, "Aberration correction in a low-voltagescanning microscope", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research(Section A) Vol.363, No.1, 2. pp316-325, 1995, J. Zach, "Design of a high-resolution low-voltage scanning electron microscope", Optik 83, No.1, pp. 30-40. 1989).
그러나, 아인젤 렌즈로 구성된 광학계에서 개구 수차와 색수차를 보정하려고 하면, 어느 것이나 결상 광학계와는 별개로 수차 보정기를 조립할 필요가 있어, 결과적으로 광학 길이가 길어져 공간 전하 효과에 의한 불선명이 도리어 증대한다는 결점이 있었다.
도 1은 종래의 기술에 의한 전자 빔 묘화 장치의 축소 투영 광학계의 일례에 있어서의 빔 궤도를 도시하는 설명도.
도 2는 종래의 기술에 의한, 저 가속 전압의 전자 빔을 이용한 애퍼쳐 방식의 전자 빔 묘화 장치의 일례를 도시하는 개략 구성도.
도 3은 도 2에 도시하는 전자 빔 묘화 장치의 정전형 멀티폴 렌즈 광학계 내의 전자 빔 궤도를 도시하는 설명도.
도 4는 도 2에 도시하는 전자 빔 묘화 장치의 정전형 멀티폴 렌즈 광학계 내에서의 전자 빔의 편향궤도를 도시하는 설명도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 하전 빔 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도.
도 6a 내지 도 6c는, 도 5에 도시하는 전자 빔 묘화 장치가 포함하는 멀티폴 렌즈의 전극 형상을 설명하는 평면도.
도 7은 전자 빔의 조명 위치를 조정하는 한 방법의 개략 수순을 도시하는 흐름도.
도 8a 내지 도 8c는 도 7에 도시하는 조정 방법의 설명도.
도 9a 및 도 9b는 전자 빔의 조명 위치를 조정하는 다른 방법의 설명도.
도 10a는 적절한 조명 위치가 얻어졌을 때의 전자 빔의 X 방향의 궤도를 도시하는 도면이며, 도 10b는 도 10a의 부분 확대도.
도 11은 적절한 조명 위치가 얻어졌을 때의 전자 빔의 Y 방향의 궤도를 도시하는 도면.
도 12는 도 5에 도시하는 전자 빔 묘화 장치를 이용한 편향 제어 방법에 의한 묘화 영역을 설명하는 모식도.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 하전 빔 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도.
도 14는 도 13에 도시하는 하전 빔 노광 장치가 포함하는 자계형 4극자 렌즈의 일례를 도시하는 평면도.
도 15는 도 13에 도시하는 하전 빔 노광 장치가 포함하는 자계형 4극자 렌즈의 다른 일례를 도시하는 평면도.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 하전 빔 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도.
도 17는 도 16에 도시하는 하전 빔 노광 장치가 포함하는 전계 자계 겸용형의 4극자 렌즈의 일례를 도시하는 평면도.
도 18은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 하전 빔 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도.
도 19는 도 18에 도시하는 하전 빔 노광 장치가 포함하는 8극자 렌즈의 일례를 도시하는 평면도.
도 20은 도 19에 도시하는 8극자 렌즈의 동작의 설명도.
도 21은 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 하전 빔 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 전자 빔 노광 장치
11 : 전자총
13 : 제1 애퍼쳐
15 : 조명 렌즈
17 : 제1 성형 편향기
19 : 셀 애퍼쳐
21 : 제2 성형 편향기
23 : 멀티폴 렌즈
25 : 프리 주 편향기
31 : 부 편향기
36, 38, 39, 41, 42 : 실드 전극
33 : 2차 전자 검출기
40 : 제어 컴퓨터
42 : 전류계
44 : A/D 컨버터
46 : 편향 제어 회로
48 : 조명 렌즈 제어 회로
PS1, PS2 : 전원
본 발명의 제1 측면에 따르면,
하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사기와,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와,
원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐와,
상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향기와,
상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 광학계와,
상기 축소 투영 광학계 내에 입사한 상기 하전 빔이, 광축에서 직교하는 두 평면 중 한쪽 면에 있어서 상기 광축을 중심으로 거의 대칭인 궤도를 통과하도록상기 하전 빔의 조명 위치를 조정하는 조명 위치 조정부와,
상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시키고 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향기를 포함하며,
상기 하전 빔 출사기는, 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 상기 하전 빔을 출사시키는 하전 빔 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면,
하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사기와,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와,
원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐와,
상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향기와,
상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 광학계와,
상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향기를 포함하며,
상기 하전 빔 출사기는, 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 상기 하전 빔을 출사시키고,
상기 하전 빔은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 축소 투영 광학계에 의해 상기 제1 방향의 배율과 상기 제2 방향의 배율이 서로 독립적으로 제어되고,
상기 셀 애퍼쳐는, 상기 축소 투영 광학계의 제어에 의해 상기 하전 빔의 상기 제1 방향의 배율과 상기 하전 빔의 상기 제2 방향의 배율이 서로 다른 것에 대응한 형상을 상기 셀 패턴이 갖도록 형성되는 하전 빔 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 측면에 따르면,
하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사기와,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와,
원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐와,
상기 하전 빔을 제1 전계에 의해 편향시켜서 상기 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향기와,
상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제2 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 광학계와,
상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제3 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에서의 조사 위치를 조정하는 제2 편향기를 포함하는 하전 빔 노광 장치로서,
상기 하전 빔 출사기는, 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 상기 하전 빔을 출사시키고,
상기 축소 투영 광학계는, N중(重)(N은 2 이상의 자연수)의 M극자 렌즈(M은 4 이상의 짝수)를 포함하며, 상기 하전 빔의 상기 기판 상에서 결상하는 위치에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 저감하기 위해서 상기 조명 광학계에 의해 상기 빔 직경이 확대된 경우에 발생하는 개구 수차 및 색수차 중 적어도 어느 하나를, 각각이 상기 광축에 직교하는 (M/2) 방향에서 서로 독립적으로 보정하는 수차 보정기를 포함하는 하전 빔 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제4 측면에 따르면,
하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔이, 광축에서 직교하는 두 평면 중 한쪽면에서 상기 광축을 중심으로 거의 대칭인 궤도를 통과하도록 상기 하전 빔의 조명 위치를 조정하는 조명 위치 제어 공정과,
상기 조명 위치가 조정된 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정을 포함하며,
상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되는, 하전 빔을 이용한 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제5 측면에 따르면,
하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정을 포함하며,
상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
상기 제2 편향 공정은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차와, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차가 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 하전 빔을 이용한 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제6 측면에 따르면,
하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정을 포함하며,
상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
상기 축소 투영 공정은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 하전 빔을 이용한 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제7 측면에 따르면,
하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
상기 하전 빔을 제1 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제2 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 하전 빔을 제3 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에서의 조사 위치를 조정하는 제2 편향 공정을 포함하며,
상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
상기 제2 전계는, 각각 M극자 렌즈(M은 4 이상의 짝수)에 의해 생성되는 N중(N은 2 이상의 자연수)의 M극자장의 전계를 포함하고,
상기 축소 투영 공정은, 상기 하전 빔의 상기 기판 상에서 결상하는 위치에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 저감하기 위해서 상기 빔 직경 조정 공정에 의해 상기 빔 직경이 확대된 경우에 발생하는 개구 수차 및 색수차 중 적어도 어느 하나를, 각각이 상기 광축에 직교하는 (M/2) 방향에서 서로 독립적으로 보정하는 수차 보정 공정을 포함하는 하전 빔 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 제8 측면에 따르면,
하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔이, 광축에서 직교하는 두 평면 중 한쪽 면에서 상기 광축을 중심으로 거의 대칭인 궤도를 통과하도록 상기 하전 빔의 조명 위치를 조정하는 조명 위치 제어 공정과,
상기 조명 위치가 조정된 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정을 포함하며,
상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되는, 하전 빔을 이용한노광 방법을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제9 측면에 따르면,
하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정을 포함하며,
상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
상기 제2 편향 공정은, 광축에서 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차와, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차가 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는, 하전 빔을 이용한 노광 방법을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제10 측면에 따르면,
하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정을 포함하며,
상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
상기 축소 투영 공정은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는, 하전 빔을 이용한 노광 방법을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제11 측면에 따르면,
하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
상기 하전 빔을 제1 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제2 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
상기 셀 패턴을 통과한 하전 빔을 제3 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에서의 조사 위치를 조정하는 제2 편향 공정을 포함하며,
상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
상기 제2 전계는, 각각 M극자 렌즈(M은 4 이상의 짝수)에 의해 생성되는 N중(N은 2 이상의 자연수)의 M 극자장의 전계를 포함하고,
상기 축소 투영 공정은, 상기 하전 빔의 상기 기판 상에서 결상하는 위치에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 저감하기 위해 상기 빔 직경 조정 공정에 의해 상기 빔 직경이 확대된 경우에 발생하는 개구 수차 및 색수차 중 적어도 어느 하나를, 각각이 상기 광축에 직교하는 (M/2) 방향에서 서로 독립적으로 보정하는 수차 보정 공정을 포함하는, 하전 빔 제어 방법을 이용한 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
<실시예>
이하, 본 발명의 여러 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 설명하기로 한다. 도면에 있어서, 동일한 부분에는 동일한 참조 번호를 붙여, 그 설명을 적절하게 생략한다. 이하의 실시 형태에서는, 전자 빔을 이용하여 웨이퍼상에 패턴을 묘화하는 전자 빔 노광에 대하여 설명하기로 한다.
(1) 제1 실시 형태
도 5는, 본 발명에 따른 하전 빔 노광 장치의 제1 실시 형태의 주요부를 도시하는 개략 구성도이다. 도 5에 도시하는 전자 빔 노광 장치(1)는, 전자 광학계와 조명 위치 조정부를 포함한다. 전자 광학계는, 전자총(11)과, 제1 애퍼쳐(13)와, 조명 렌즈(15)(15a, 15b)와, 제1 성형 편향기(17)(17a, 17b)와, 셀 애퍼쳐(19)와, 제2 성형 편향기(21)(21a, 21b)와, 4중 멀티폴 렌즈(23)(Q1∼Q4)와, 프리 주 편향기(25)(25a, 25b)와, 부 편향기(31)과, 실드 전극(36, 38, 39, 41, 42)과, 2차 전자 검출기(33)를 포함한다. 또한, 조명 위치 조정부는, 제어 컴퓨터(40)와, 전류계(42)와, A/D 컨버터(44)와, 편향 제어 회로(46)와, 조명 렌즈 제어 회로(48)와, 전원 PS1, PS2을 포함한다.
전자총(11)은, 저 가속의 전자 빔(8)을 생성하여, 기판(14)을 향하여 조사한다. 전자 빔(8)은, 구형 또는 원형의 개구를 갖는 제1 애퍼쳐(13)을 통과하여, 노광 셀 패턴이 일괄적으로 복수 배열된 셀 애퍼쳐(19)를 향한다. 조명 렌즈(15)는, 2개의 정전 렌즈(아인젤 렌즈)로 구성되고, 중앙의 전극에 마이너스의 전압을 인가함으로써 사용되어, 전자 빔(8)이 임의의 한 개의 셀 패턴에 대하여 충분히 크고,또한 인접하는 셀 패턴에 간섭하지 않는 크기의 빔 직경을 갖도록 전자 빔(8)을 성형한다. 제1 성형 편향기(17)는, 제2 조명 렌즈(15b)를 통과한 전자 빔(8)에 의해 셀 애퍼쳐(19)에 있어서 목표로 하는 셀 패턴이 선택되도록 그 목표 위치를 편향 제어한다. 제2 성형 편향기(21)는, 셀 애퍼쳐(19)를 통과한 셀 애퍼쳐 상을 광축 상에 복귀시킨다. 제1 성형 편향기(17) 및 셀 애퍼쳐(19)를 통과한 전자 빔(8)은, 셀 애퍼쳐(19)를 기점으로 하는 셀 패턴 빔으로서 시작하여, 제2 성형 편향기(21)에 의해 광축 상에 복귀된 상태에서 멀티폴 렌즈(23) 내로 조명된다. 멀티폴 렌즈(23)(Q1∼Q4)는, 프리 주 편향기(25a, 25b)를 사이에 두고 배치된 4중의 정전형 멀티폴 렌즈로 구성된다. 각 멀티폴 렌즈는, 4극자장(멀티폴 렌즈장)라고 불리는 전계를 발생시켜 전자 빔(8)의 X 방향, Y 방향에서 상호 다른 궤도로 제어한다. 멀티폴 렌즈(23)의 구체적 형상의 몇개를 도 6a 내지 도 6c에 도시한다.
도 6a는, 4개의 전극으로 구성되는 4극자 렌즈를 도시한다. 도 6a에 도시하는 4극자 렌즈의 전극 Q11a∼Q11d은, 각각 원주 형상을 갖고, 상호 90°의 각도를 두고 배치된다. 도 6b는, 8극자 렌즈의 일 구성예를 도시하고, 상호 45°의 각도를 두고 배치된 8개의 원주 형상의 전극 Q12a∼Q12h가 도시되어 있다. 도 6c는, 8극자 렌즈의 다른 구성예를 도시하고, 부채형의 평면 형상을 갖는 8개의 전극 Q13a∼Q13h이 상호 45°의 각도를 두고 배치된다.
도 6b 및 도 6c에 도시한 경우에는, 8개의 전극에 대하여, 인접하는 두개의 전극을 하나의 4극자 전극으로서 이용함으로써, 멀티폴 렌즈(23)의 전체를 4극자렌즈로서 기능시킨다. 예를 들면, 전극 Q13a, Q13b는, +V의 전압이 함께 인가되고, 이에 따라 도 6a에 도시한 전극 Q11a로서 기능하도록 제어된다.
여기서 광축을 Z축, Z 축을 중심으로 한 때의 상호 직교하는 두 평면을 X 평면과 Y 평면으로 하고, 이 X 평면의 전자 빔 궤도를 X 궤도, Y 평면의 전자 빔 궤도를 Y 궤도로 한다. 4중 멀티폴 렌즈(23)에 의해 생성되는 X 방향과 Y 방향의 2 방향의 전계는, X 방향이 1중째로부터 4중째까지 순서대로 발산 전계(Q1), 발산 전계(Q2), 수속 전계(Q3), 발산 전계(Q4)가 되고, Y 방향이 수속 전계(Q1), 수속 전계(Q2), 발산 전계(Q3), 수속 전계(Q4)가 되도록 제어된다(도 3 참조). 본 실시 형태에 있어서, 이들의 멀티폴 렌즈(23)(Q1∼Q4)는, 축소 배율이 X 방향과 Y 방향에서 서로 다른 배율이 되도록 제어된다. 이 점은, 후에 상술하기로 한다.
도 5로 되돌아가, 프리 주 편향기(25) 및 멀티폴 렌즈(23)의 Q3, Q4는, 전자 빔 궤도를 제어하는 상술한 발산 전계 및 수속 전계에 편향 전계를 중첩시킴에 따라 전자 빔(8)에 대한 주 편향 제어를 행하고, 도시하지 않은 XY 스테이지 상에 탑재한 웨이퍼(14)의 메인 필드의 위치를 XY 스테이지의 위치를 참조하면서 편향 제어한다. 부 편향기(31)는, 사중째의 4극자 렌즈(23)의 Q4와 웨이퍼(14) 사이에 배치되어, 웨이퍼(14)의 서브필드에 대하여 전자 빔(8)의 위치를 제어한다. 도 4에 도시한 바와 같이, X 방향으로의 편향에는 프리 주 편향기(25a)와 주 편향기(23)(Q3, 27)(Q4, 27), 부 편향기(31)를 이용하여 편향시키고, Y 방향으로의 편향에는 주 편향기(23)(Q3, 27)(Q4, 27)와 부 편향기(31)만으로 편향을 행한다.이와 같이, X 방향과 Y 방향에서 서로 다른 주 편향기를 이용하고, 또한, X 방향과 Y 방향에서 서로 독립적으로 편향 전압비를 조정함으로써, 편향 수차를 저감시킬 수 있다. 여기서, 도 5에 도시한 바와 같이, 편향 전계를 중첩시키는 멀티폴 렌즈(23)의 Q3, Q4의 내부 직경은, 멀티폴 렌즈 Q1, Q2에 비해 커지도록 설계되어 있다. 이에 의해, 편향 수차를 더욱 저감할 수 있다.
본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(1)에 있어서는, 이들 주 편향기 및 부 편향기는, X 방향과 Y 방향에서 서로 다른 편향 폭으로 전자 빔(8)을 편향하도록 제어된다. 이 점도 후에 상술하기로 한다.
2차 전자 검출기(33)는, 부 편향기(31)의 하부에 설치되고, 전자 빔(8)이 웨이퍼(14) 상에 조사했을 때 발생하는 2차 전자, 반사 전자 및 후방 산란 전자를 검출한다. 이들의 반사 전자 신호를 도시 생략된 처리 장치에 의해 처리함으로써 SEM 화상이 취득되어, 빔 조정 등의 제어에 이용된다.
실드 전극(36)은, 제2 성형 편향기(21a, 21b)의 사이, 제2 성형 편향기(21b)의 광축 방향 하면(下面), 멀티폴 렌즈(23) Q1의 광축 방향 상면, 멀티폴 렌즈 Q2의 광축 방향 하면에 각각 근접하여 설치된다. 실드 전극(38)은, 멀티폴 렌즈(23)의 Q1와 Q2 사이에 배치된다. 실드 전극(39)은, 프리 주 편향기(25a, 25b) 사이, 프리 주 편향기(25b)의 광축 방향 하면, 멀티폴 렌즈(23)의 Q3와 Q4 사이 및 Q4의 광축 방향 하면에 근접하여 배치된다. 실드 전극(41)은 프리 주 편향기(25a)의 광축 방향 상면에 근접하여 배치되고, 실드 전극(42)은 멀티폴 렌즈(23) Q3의 광축 방향 상면에 근접하여 배치된다. 이들 실드 전극(36, 38. 39, 41, 42)은, 어느것이나 접지 접속되어, 각 전극에 의해 여기되는 정전장이 누출되는 것을 방지함으로써, 각 렌즈 또는 각 편향기로부터 형성되는 정전계가 서로 간섭할 우려를 대폭 해소하고 있다. 또, 실드 전극(38, 41, 42)은, 애퍼쳐를 겸하여 이들 애퍼쳐를 이용하여 빔 전류를 검출함으로써, 조명 렌즈(15), 제1 성형 편향기(17), 제2 성형 편향기(21), 멀티폴 렌즈(23) Q1, Q2 및 프리 주 편향기(25) 각각에 대하여 전자 빔(8)과의 얼라인먼트를 조정할 수 있다.
본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(1)의 조명 위치 조정부는, 실드 전극(38)을 이용하여 멀티폴 렌즈(23)로의 전자 빔(8)의 조명 위치를 조정한다. 이 조정 방법에 대하여 도 7∼도 9b를 참조하면서 설명하기로 한다.
도 7은, 전자 빔(8)의 조명 위치를 조정하는 방법의 개략 수순을 도시하는 흐름도이다. 우선, 제어 컴퓨터(40)가 멀티폴 렌즈(23)의 렌즈를 오프의 상태로 하고, 조명 렌즈 제어 회로(48)에 제어 신호를 공급하여 전원 PS1으로부터 마이너스의 전압을 조명 렌즈(15)에 인가하고, 이에 따라 전자 빔(8)을 애퍼쳐(38)로 조명한다(단계 S1). 다음으로, 제어 컴퓨터(40)가 편향 제어 회로(46)에 제어 신호를 공급하고, 전원 PS2으로부터 제2 성형 편향기(21)로 전압을 인가하고, 이에 따라 예를 들면 도 8a의 화살표에 도시한 바와 같이, 전자 빔(8)을 애퍼쳐(38)상에서 주사시킨다(단계 S2). 전자 빔(8)의 조사에 의해 애퍼쳐(38)로 흡수되는 흡수 전류 I를 전류계(42)가 측정하고, 측정 결과를 A/D 컨버터(44)가 디지털 신호로 변환하여 제어 컴퓨터(40)에 공급한다. 제어 컴퓨터(40)는, 애퍼쳐 엣지에서의 흡수 전류 I의 상승(하강) 시간 D를 산출한다(단계 S3).
여기서, 전자 빔(8)이 적절한 조명 위치에 있어, 그 빔 직경이 충분히 작은 경우, 흡수 전류 I는, 전자 빔(8)의 애퍼쳐 엣지의 통과에 의해 급격히 감소(증대)한다. 따라서, 도 8b에 도시한 바와 같이, 흡수 전류 I의 파형에 있어서의 하강(상승) 시간 D는 짧다. 한편, 전자 빔(8)이 적절한 조명 위치에 있지 않고, 그 빔 직경이 큰 경우, 전자 빔(8)이 애퍼쳐 엣지를 통과하여도 흡수 전류 I는 천천히 감소(증대)한다. 따라서, 도 8c에 도시한 바와 같이, 흡수 전류 I의 파형에 있어서의 하강(상승) 시간 D가 길어진다.
제어 컴퓨터(40)는, 산출한 상승(하강) 시간 D를 소정의 임계값 W와 비교하여(단계 S4), 상승(하강) 시간 D가 임계값 W 이하이면, 전자 빔(8)의 조명 위치가 적절하다고 판단한다. 한편, 상승(하강) 시간 D가 임계값 W를 상회하면, 제어 컴퓨터(40)는 전자 빔(8)의 조명 위치가 부적절하다고 판단하여, 조명 렌즈 제어 회로(48)에의 공급 신호를 조정하고, 이에 의해, 조명 렌즈(15)의 렌즈 전압을 조정하고(단계 S5), 상승(하강) 시간 D가 임계값 W 이하가 될 때까지 상술한 단계 S2∼S4를 반복한다.
상술한 조명 위치의 조정 방법에서는, 임계값 W를 이용하여 전자 빔(8)의 빔 직경을 조정하였지만, 이것에 한정하지 않고, 예를 들면 최소착란원의 단면 형상이 얻어질 때까지 빔 직경을 조정하도록 해도 된다. 또한, 본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(1)에서는, 조명 위치 조정부에 의해 전자 빔(8)의 조명 위치를 자동적으로 조정하도록 하였지만, 이러한 조명 위치 조정부를 포함하고 있지 않은 경우에도, 도시하지 않은 디스플레이를 이용하여 애퍼쳐(38)의 흡수 전류를 눈으로 확인하여 모니터함으로써 전자 빔(8)의 조명 위치를 검출할 수 있다. 애퍼쳐(38)를 주사하는 전자 빔(8)의 빔 직경이 충분히 작은 경우에는, 예를 들면 도 9a의 화상 Im1에 도시한 바와 같이, 애퍼쳐의 개구를 명료히 확인할 수 있다. 한편, 애퍼쳐(38)를 주사하는 전자 빔(8)의 빔 직경이 큰 경우에는, 예를 들면 도 9b의 화상 Im2에 도시한 바와 같이, 애퍼쳐의 엣지가 매우 불선명한 화상이 투영되게 된다. 따라서, 애퍼쳐(38)의 엣지가 선명한 화상이 얻어질 때까지, 조작자가 조명 렌즈(15)의 렌즈 전압을 조정함으로써, 전자 빔(8)의 조명 위치를 조정하는 것은 가능하다.
적절한 조명 위치가 얻어졌을 때의 셀 애퍼쳐(19)로부터 웨이퍼(14) 사이의 전자 빔(8)의 궤도를 도 10a∼도 11에 도시한다. 도 10a는 전자 빔(8)의 X 방향의 궤도를 도시하고, 도 11은 그 때의 Y 방향의 궤도를 도시한다. 또, 도 10b는, 도 10a 내에서 부호 R로 도시하는 영역의 확대도이다. 도 10a와 도 11와의 대비에 의해 분명해진 바와 같이, 멀티폴 렌즈(23)(Q1∼Q4)의 작용에 의해, 전자 빔(8)은, X 방향과 Y 방향에서 서로 다른 궤도를 따르고, 또한 전자 밀도가 높은 영역을 형성하지 않고 웨이퍼(14) 상에 집광한다. 전자 빔(8)의 조명 위치는, 축소 투영 광학계 내에서 제1중째의 멀티폴 렌즈(23) Q1를 포함하여 그보다 하류측의 영역이 된다. 이에 의해, 전자 빔(8)의 조명 위치에서도 전자 밀도가 높은 영역을 형성하지 않는 궤도를 형성할 수가 있어, 공간 전하 효과를 더욱 저감할 수 있다.
본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(1)가 포함하는 조명 위치 조정부에 따르면, 셀 애퍼쳐(19) 상의 임의의 점으로부터, 수차 성능이 나쁜 X 방향의 전자빔(8)이 도 10b에 도시한 바와 같은 개방각 α0으로 출사할 때에, 광축(Z 축)으로부터의 각도가 α+α0인 8 X(α+α0) 궤도와, 광축에서의 각도가 α-α0인 8 X(α-α0) 궤도는, 어느 것이나 광축에 대하여 대칭인 빔 궤도가 된다. 이에 따라, 전자 빔(8)의 X 방향에서의 수차 성능을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(1)에서는, X 방향과 Y 방향에서 서로 다른 궤도를 형성하는 축소 투영 광학계를 이용하기 때문에, 전자 빔(8)에의 편향 제어는, X 방향과 Y 방향에서 편향 감도, 편향 수차 특성이 크게 다르다. 보다 구체적으로는, 도 10a에 도시한 바와 같이, X 방향의 전자 빔(8)이 웨이퍼(14)의 직전에서 발산 전계를 받기 때문에, X 방향의 편향 수차 성능이 열화한다. 그래서, 주 편향 영역과 부 편향 영역에서의 각 편향 전압에 대하여, 편향 수차 성능이 나쁜 X 방향을 작게 Y 방향을 크게 함으로써, X 방향, Y 방향의 편향 수차 특성을 거의 동일하게 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 프리 주 편향기(25a)와 주 편향기(23)(Q3, 27)(Q4, 27), 부 편향기(31)에 인가하는 X 방향의 편향 전압과, 주 편향기(23)(Q3, 27)(Q4, 27)와 부 편향기(31)에 인가하는 Y 방향의 편향 전압과의 비(편향 전압비)에 대하여, X 방향의 편향 폭이 Y 방향의 편향 폭보다 좁아지도록 조정한다. 편향 폭의 구체적인 조정량은, 예를 들면 X 방향 및 Y 방향 모두 동일 폭으로 편향한 경우에 발생하는 X 방향과 Y 방향의 수차를 각각 시뮬레이션 등으로 산출하고, 그 산출 결과로부터 X 방향의 수차가 Y 방향의 수차와 같게 되는 비율을 산출함으로써 얻어진다.
도 12는, 본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(1)를 이용한 편향 제어 방법에 의한 묘화 영역을 설명하는 모식도이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 예를 들면 묘화 영역 전체가 사각형의 묘화 영역(101)일 때, X 방향의 편향 폭이 Y 방향의 편향 폭보다 좁아지도록 편향 제어하기 때문에, 주 편향 묘화 영역(102)(메인 필드) 및 부 편향 묘화 영역(103)(서브필드)중 어디에 대하여도 Y 방향을 길이 방향으로 하는 장방형이 된다. 그러나, 각 방향의 편향 폭의 조정은, X 방향과 Y 방향의 상호간에서 상대적인 조정이므로, 주 편향 묘화 영역(102) 및 부 편향 묘화 영역(103)의 면적 자체는 종래의 편향 영역의 면적과 각각 동일하다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 각 편향 영역의 면적을 작게 하지 않고 통합 수차 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 일반적으로, 축소 투영 광학계의 배율 M(M≤1)이 작아짐에 따라 수차 특성은 나쁘게 된다. 상술된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, X 방향과 Y 방향에서 서로 다른 궤도를 형성하여, X 방향의 전자 빔(8) X가 웨이퍼(14)의 직전에서 발산 전계를 받기 때문에, X 방향의 수차 성능이 열화한다. 그래서, 수차 성능이 나쁜 X 방향의 배율이 상대적으로 커져, Y 방향의 배율이 상대적으로 작아지도록, 멀티폴 렌즈(23)(Q1∼Q4)에의 인가 전압을 조정한다. 이에 따라, 배율 M을 작게 유지한 채로 수차 성능을 향상시킬 수 있다. X 방향과 Y 방향의 배율의 구체적 비율은, 예를 들면 상술한 편향량의 시뮬레이션과 마찬가지의 방법에 의해 구할 수 있다. 또, 셀 애퍼쳐(19) 상의 셀 패턴은, 이러한 배율 조정에 대응시켜, 웨이퍼(14)에 투영되는 원하는 묘화 패턴과 X 방향과 Y 방향에서 배율이 서로 다르게 미리 제작된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 저 가속의 하전 빔으로 공간 전하 효과의 영향을 대폭 저감함과 함께, 수차 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
(2) 제2 실시 형태
본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 도 13∼도 15를 참조하면서 설명하기로 한다.
도 13는, 본 실시 형태에 의한 전자 빔 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도이다. 도 13에 도시하는 전자 빔 노광 장치(2)의 특징은, 광축에 따른 방향에서 제3중째 및 제4중째의 정전형 멀티폴 렌즈(23)(Q3, Q4)와 각각 거의 동일한 위치에서, 정전형 멀티폴 렌즈(23)(Q3, Q4)의 외측에 설치된 자계형 4극자 렌즈(43a, 43b)를 포함하는 점에 있다. 자계형 4극자 렌즈(43a, 43b)는, 각각 자계형의 4극자장을 여기하고, 제3중째과 제4중째의 멀티폴 렌즈(23)(Q3, Q4)에 의해 여기되는 전계형의 4극자장에 중첩시킨다. 이에 따라, 자계형 4극자 렌즈(43a, 43b)는, 전자 빔(8)의 궤도가 광축에서 가장 떨어지도록 하기 위해서 색수차가 현저히 발생하는 위치에서 색수차를 보정한다. 본 실시 형태에 의한 전자 빔 노광 장치(2)의 전자 광학계에서의 그 밖의 구성은, 도 5에 도시하는 전자 빔 노광 장치(1)의 전자 광학계와 실질적으로 동일하다.
자계형 4극자 렌즈(43a, 43b)의 일례를 도 14의 평면도에 도시한다. 도 14에 도시하는 예에서는, 8개의 코일 QM3a∼QM3h가 4극자 렌즈(23)의 각 전극QE3a∼QE3h에 각각 대응하도록 각 전극의 외측에서 광축을 중심으로 하여 방사형으로 배치되어 있다. 이들 코일 QM3a∼QM3h에 전류가 제공됨으로써, 자계형의 4극자장이 여자되고, 이 자계형 4극자장은 멀티폴 렌즈(23)의 각 전극 QE3a∼QE3h에 의해 여기되는 전계형 4극자장에 중첩된다.
또한, 도 15는, 자계형 4극자 렌즈의 다른 일례를 도시하는 평면도이다. 도 15에 도시하는 자계형 4극자 렌즈(43')는, 4개의 코일 Qa'∼Qd'로 구성되고, X 방향과 Y 방향과의 사이에서 각각 45°의 각도를 이루도록, 4극자 렌즈(23)의 전극 Qa와 Qb, Qc와 Qd, Qe와 Qf, Qg와 Qh의 각 조합에 대응하도록 이들 외측에 배치되어 있다.
도 13으로 되돌아가, X 방향에서는, 전자 빔(8)이 가장 넓어지는 제3중째의 정전형 4극자 렌즈(23)(Q3)의 위치에서(도 3 참조) 자계형 4극자 렌즈(43a)가 자계형 4극자장을 여자하여 전계형 4극자장에 중첩시킴에 의해 색수차를 보정한다. 또한, Y 방향에서는, 가장 전자 빔이 넓어지는 제4중째의 정전형 4극자 렌즈(23)(Q4)의 위치에서(도 3 참조) 자계형 4극자 렌즈(43b)가 자계형 4극자장을 여자하여 전계형 4극자장에 중첩시킴에 의해 색수차를 보정한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 전자 빔(8)이 축소 투영 광학계 내에서 넓어지는 것에 기인하는 색수차를 보정하기 때문에, 전자 빔(8)의 조명 위치 LP를보다 웨이퍼(14) 측에 가깝게 할 수 있고, 또한, 개방각을 크게 함에 따른 빔 직경의 확대가 가능하게 된다. 이에 의해, 개개의 전자 사이의 거리를 크게 할 수가있어, 공간 전하 효과에 의한 불선명을 대폭 저감할 수 있다.
(3)제3 실시 형태
본 발명의 제3 실시 형태에 대하여, 도 16 및 도 17을 참조하면서 설명하기로 한다.
도 16은, 본 실시 형태에 의한 전자 빔 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도이다. 도 13에 도시하는 전자 빔 노광 장치(2)와의 대비에 있어서 분명한 바와 같이, 본 실시 형태의 전자 노광 장치(3)의 특징은, 도 13의 멀티폴 렌즈(23)(Q3, Q4) 및 자계형 8극자 렌즈(43a, 43b) 대신에, 전계형과 자계형을 겸용하는 4극자 렌즈(45)(45a, 45b)를 포함하여, 이들의 전계 자계 겸용형의 4극자 렌즈(45)에 의해 전계형 4극자장과 자계형 4극자장을 동시에 여기하여 중첩하는 점에 있다. 전자 빔 노광 장치(3)의 그 밖의 구성 및 기본적인 동작은, 도 13의 전자 빔 노광 장치(2)와 실질적으로 동일하다.
4극자 렌즈(45)의 일례를 도 17의 평면도에 도시한다. 도 17에 도시하는 4극자 렌즈(45)는, 각각 8개의 코일 La∼Lh가 내부에 매립된 금속 전극 QEMa∼QEMh가 상호 45°의 각도로 원환을 이루도록 배치되어 구성된다. 코일 La∼Lh와 각 전극 QEMa∼QEMh는 상호 전기적으로 절연되도록 형성된다. 전극 QEMA∼QEMh의 재료로서는 예를 들면 철을 사용하면 되지만, 세라믹의 표면에 금속을 도금한 전극을 이용하여도 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 전계형과 자계형을 겸용하는 4극자렌즈(45a, 45b)를 포함하기 때문에, 전자 광학계의 광축으로부터의 직경을 외측으로 더욱 넓어지게 하지 않고, 상술한 제2 실시 형태와 같이 가장 효과적으로 색수차를 보정할 수 있다.
(4) 제4 실시 형태
본 발명의 제4 실시 형태에 대하여 도 18∼도 20를 참조하면서 설명하기로 한다.
도 18은, 본 실시 형태의 하전 빔 노광 장치의 주요부를 도시하는 개략 구성도이다. 도 18에 도시하는 전자 빔 노광 장치(4)의 특징은, 제3중째의 멀티폴 렌즈(23)(Q3)의 Z 방향 상면 근방에 설치되고 전원 PS3에 접속된 8극자 렌즈(51a)와, 제3중째의 멀티폴 렌즈(23)(Q3)와 제4중째의 멀티폴 렌즈(23)(Q4) 사이에 설치되고 전원 PS3에 마찬가지로 접속된 8극자 렌즈(51b)를 포함하는 점에 있다. 전자 빔 노광 장치(4)의 그 밖의 구성은, 자계형 8극자 렌즈(43a, 43b)를 제외하고 도 13에 도시하는 전자 빔 노광 장치(2)와 실질적으로 동일하다. 전자 빔 노광 장치(4)의 기본적인 동작도, 자계형 8극자 렌즈(43)에 의한 색수차 보정 기능을 제외하고 도 13에 도시하는 전자 빔 노광 장치(2)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하에서는, 8극자 렌즈(51a, 51b)의 구성 및 기능을 중심으로 설명하기로 한다.
8극자 렌즈(51a, 51b)는, 전원 PS3으로부터 가변 전압의 인가를 받아, 축소 투영 광학계로의 입사 시에 있어서의 전자 빔(8)의 개방각을 크게 할 때에 발생하는 개구 수차를 보정한다.
도 19는, 8극자 렌즈(51)의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 19에 도시하는8극자 렌즈(51)는, 부채형의 평면 형상을 갖는 8개의 전극 Qa∼Qh가 상호 22.5°의 각도를 두고 원환을 이루도록 배치됨으로써 구성된다. 전극 Qa∼Qh는, 인접하는 전극끼리 서로 다른 극성의 전압의 인가를 전원 PS3으로부터 받아 8극자장을 여기시킨다. 이 점을 도 20의 부분 확대도를 참조하면서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 20에 도시한 바와 같이, 8극자 렌즈(51a)에는 ±Va1의 전압이 인가되고, 8극자 렌즈(51b)에는 ±Va2의 전압이 인가된다. 8극자 렌즈(51a)에 의해 여기되는 8극자장에 의해 X 방향의 개구 수차가 보정되고, 8극자 렌즈(51b)에 의해 여기되는 8극자장에 의해 Y 방향의 개구 수차가 보정된다.
8극자장을 발생시키기 위해서는, 반드시 8극자 렌즈를 배치할 필요는 없고, 상술한 8극자 렌즈 대신에, 개구 애퍼쳐(39)를 배치하고 이것에 전압을 인가함으로써 개구 애퍼쳐(39)와 4극자 렌즈(23)의 프린지부 FR2∼FR4에 8극자장을 발생시킴으로써도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 간이한 구성으로 개구 수차를 보정할 수 있기 때문에, 셀 애퍼쳐로부터 축소 투영 광학계에 전자 빔(8)이 입사될 때의 개방각을 크게 취할 수 있다. 이에 의해, 광학 수차와 웨이퍼(14) 상에서의 결상부에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 동시에 저감 할 수 있다.
(5) 제5 실시 형태
본 발명의 제5 실시 형태에 대하여 도 21를 참조하면서 설명하기로 한다. 본 실시 형태의 특징은, 상술한 제3 실시 형태에 의한 색수차 보정과 상술한 제4실시 형태에 의한 개구 수차 보정을 조합하여 단일의 장치에서 양방의 수차 보정을 실현하는 점에 있다.
도 21은, 본 실시 형태의 전자 빔 노광 장치(5)의 주요부를 도시하는 개략 구성도이다. 도 21에 도시한 전자 빔 노광 장치(5)는, 전계 자계 겸용형 4극자 렌즈(45a, 45b)와, 전계 자계 겸용형 4극자 렌즈(45a)의 Z 방향 상면 근방 및 전계 자계 겸용형 4극자 렌즈(45a, 45b) 사이에 각각 배치되어 전원 PS3에 접속된 개구 애퍼쳐(39)를 포함하는 점에 있다. 전계 자계 겸용형 4극자 렌즈(45a)의 Z 방향 상면 근방 및 전계 자계 겸용형 4극자 렌즈(45a, 45b) 사이에 배치된 개구 애퍼쳐(39)는, 전원 PS3으로부터 가변 전압의 인가를 받고 도 20에 도시하는 8극자 렌즈(51a, 51b)와 같이 동작하여 마찬가지의 기능을 발휘한다. 전자 빔 노광 장치(5)의 기본적인 동작 및 전계 자계 겸용형 4극자 렌즈(45a, 45b)의 동작 및 기능에 대해서는, 제2 및 제4 실시 형태와 실질적으로 동일하기 때문에, 이들 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 전자 빔(8)이 축소 투영 광학계 내에서 넓어지는 것에 기인하는 색수차를 보정하는 전계 자계 겸용형 4극자 렌즈(45a, 45b)와, 개구 수차를 보정하는 개구 애퍼쳐(39)의 모두를 포함하기 때문에, 전자 빔(8)의 축소 투영 광학계 내에 있어서 조명 위치 LP를 보다 웨이퍼(14) 측에 가깝게 할 수 있음과 함께, 전자 빔(8)의 개방각을 크게 취할 수 있다. 이에 따라, 전자 빔의 빔 직경을 확대할 수 있기 때문에, 광학 수차를 희생시키지 않고, 웨이퍼(14) 상에서의 결상부에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 대폭 저감 할수 있다.
(6) 반도체 장치의 제조 방법
상술한 본 발명의 제1 실시 형태에 따르면, 공간 전하 효과의 영향이 대폭 저감되고, 또한, 수차 성능이 우수한 노광을 실현할 수 있기 때문에, 이러한 노광 장치 또는 노광 방법을 이용함으로써, 한층 더 집적화된 반도체 장치를 높은 수율로 제조할 수 있다.
또한, 상술한 전자 빔의 제어 방법을 이용하여 기판에 미세 패턴을 묘화함으로써, 불선명이나 왜곡이 없는 정확한 패턴을 기판 상에 용이하게 형성하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 간이한 구성으로 고정밀도의 패턴을 기판에 묘화할 수 있기 때문에, 보다 높은 쓰루풋(throughput) 및 수율로 반도체 장치를 제조하는 것이 가능하게 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 기술적 범위 내에서 여러가지 변형하여 실시할 수 있다. 상술한 제1 실시 형태에서는, 전자 빔의 X 방향으로의 편향에 프리 주 편향기(25a), 주 편향기(23) 및 부 편향기(31)를 이용하여 편향시키고, Y 방향으로의 편향에 주 편향기(23) 및 부 편향기(31)만을 이용하여 편향시키며, 각각 편향 전압비를 조정하여 편향을 행하였지만, 이것에 한정되지 않고, 축소 배율의 변경이나 멀티폴 렌즈(23)의 배치 변경 등에 의해 멀티폴 렌즈(23) 내에 있어서 전자 빔 궤도에 변화가 생긴 경우에는, 예를 들면 X 방향으로의 편향에 프리 주 편향기(25b), 주 편향기(23) 및 부 편향기(31)를 이용하여 편향하고, Y 방향으로의편향에는 프리 주 편향기(25a), 주 편향기(23) 및 부 편향기(31)를 이용하여 편향하는 등, X 방향과 Y 방향에서 각각 편향에 이용하는 편향기를 변경하고, 이에 따라 편향 연동비를 변경해도 된다.
또한, 예를 들면, 상술한 제5 실시 형태에서는, 제3 실시 형태와 제4 실시 형태를 조합한 전자 빔 노광 장치 및 전자 빔 제어 방법에 대하여 설명하였지만, 예를 들면 제2 실시 형태와 제4 실시 형태와의 조합이어도, 제2 실시 형태와 제4 실시 형태에 있어서의 개구 애퍼쳐와의 조합이어도 물론 선택 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 4극자 렌즈를 이용하여 X 방향 및 Y 방향에서 서로 독립적으로 개구 수차 및 색수차의 적어도 어느 하나를 보정하는 형태에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 8극자 렌즈(M= 8)를 사용하면, 각각이 전자 빔의 광축에 직교하는 4개의(M/2=4) 방향에서 서로 독립적으로 개구 수차 및 색수차 중 적어도 어느 하나를 보정할 수도 있다. 또한, 상술한 실시 형태에서는, 하전 빔으로서 전자 빔을 이용하는 경우에 대해 설명하였지만, 예를 들면 이온 빔, 을 이용하는 노광 장치에도 본 발명이 적용할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명에 따르면, 저 가속의 하전 빔으로 공간 전하 효과의 영향을 대폭 저감함과 함께, 수차 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

Claims (38)

  1. 하전 빔 노광 장치에 있어서,
    하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사기와,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와,
    원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐와,
    상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향기와,
    상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 광학계와,
    상기 축소 투영 광학계 내에 입사한 상기 하전 빔이, 광축에서 직교하는 두 평면 중 한쪽 면에서 상기 광축을 중심으로 거의 대칭인 궤도를 통과하도록 상기 하전 빔의 조명 위치를 조정하는 조명 위치 조정부와,
    상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향기
    를 포함하며,
    상기 하전 빔 출사기는, 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 상기 하전빔을 출사시키는 하전 빔 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축소 투영 광학계는, 그 광학계 내에서 상기 기판에 가장 가까운 영역에서 광축에 직교하는 제1 방향과, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서 발산 전계와 수속 전계를 각각 형성하고,
    상기 두 평면 중 한쪽 면은, 상기 제1 방향에 따른 직선과 상기 광축으로 규정되는 면인 하전 빔 노광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 축소 투영 광학계는, 상기 제1 편향기와 상기 제2 편향기 사이에 배치된 이중의 멀티폴(multipole) 렌즈를 포함하여,
    상기 하전 빔 노광 장치는, 1중(重)째와 2중째의 멀티폴 렌즈 사이에 배치된 애퍼쳐를 더 포함하며,
    상기 조명 위치 조정부는, 상기 애퍼쳐 상에서 상기 하전 빔을 주사하고, 상기 하전 빔의 주사에 의해 상기 애퍼쳐에 흐르는 전류의 변화를 검출함으로써, 상기 하전 빔의 조명 위치를 조정하는 하전 빔 노광 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하전 빔은, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과 상기 제2방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 축소 투영 광학계에 의해 상기 제1 방향의 배율과 상기 제2 방향의 배율이 서로 독립적으로 제어되고,
    상기 셀 애퍼쳐는, 상기 축소 투영 광학계의 제어에 의해 상기 하전 빔의 상기 제1 방향의 배율과 상기 하전 빔의 상기 제2 방향의 배율이 서로 다른 것에 대응한 형상을 상기 셀 패턴이 갖도록 형성되는 하전 빔 노광 장치.
  5. 하전 빔 노광 장치에 있어서,
    하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사기와,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와,
    원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐와,
    상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향기와,
    상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 광학계와,
    상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향기
    를 포함하며,
    상기 하전 빔 출사기는, 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 상기 하전 빔을 출사시키고,
    상기 하전 빔은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 축소 투영 광학계에 의해 상기 제1 방향의 배율과 상기 제2 방향의 배율이 서로 독립적으로 제어되고,
    상기 셀 애퍼쳐는, 상기 축소 투영 광학계의 제어에 의해 상기 하전 빔의 상기 제1 방향의 배율과 상기 하전 빔의 상기 제2 방향의 배율이 서로 다른 것에 대응한 형상을 상기 셀 패턴이 갖도록 형성되는 하전 빔 노광 장치.
  6. 하전 빔을 발생시켜 기판에 조사하는 하전 빔 출사기와,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 조명 광학계와,
    원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐와,
    상기 하전 빔을 제1 전계에 의해 편향시켜서 상기 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향기와,
    상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제2 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 광학계와,
    상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제3 전계에 의해 편향시켜서 상기기판 상에서의 조사 위치를 조정하는 제2 편향기
    를 포함하는 하전 빔 노광 장치로서,
    상기 하전 빔 출사기는, 상기 하전 빔의 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 상기 하전 빔을 출사시키고,
    상기 축소 투영 광학계는, N중(N은 2 이상의 자연수)의 M극자 렌즈(M은 4 이상의 짝수)를 포함하고, 상기 하전 빔의 상기 기판 상에서 결상하는 위치에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 저감하기 위해서 상기 조명 광학계에 의해 상기 빔 직경이 확대된 경우에 발생되는 개구 수차 및 색수차 중 적어도 어느 하나를, 각각이 상기 광축에 직교하는 (M/2) 방향에서 서로 독립적으로 보정하는 수차 보정기를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 M극자 렌즈는 4극자 렌즈이고,
    상기 (M/2) 방향은, 상호 직교하는 제1 방향 및 제2 방향인 하전 빔 노광 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수차 보정기는, 4극자장의 자계를 여자하여 상기 셀 애퍼쳐측으로부터기산하여 제(N-1)중째의 상기 4극자 렌즈의 전계에 중첩시킴에 따라 상기 제1 방향에서의 색수차를 보정하는 제1 색수차 보정기를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 색수차 보정기는, 상기 광축에 따른 방향에서 상기 제(N-1)중째의 4극자 렌즈와 각각 거의 동일한 위치이고 상기 제(N-1)중째의 4극자 렌즈의 외측에 설치된 자계형 4극자 렌즈를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 수차 보정기는, 4극자장의 자계를 여자하여 상기 셀 애퍼쳐측으로부터 기산하여 제N중째의 상기 4극자 렌즈의 전계에 중첩시킴에 따라 상기 제2 방향에서의 색수차를 보정하는 제2 색수차 보정기를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 색수차 보정기는, 상기 광축에 따른 방향에서 상기 제N중째의 4극자 렌즈와 거의 동일한 위치이고 상기 제N중째의 4극자 렌즈의 외측에 설치된 자계형 4극자 렌즈를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 셀 애퍼쳐측으로부터 기산하여 제N중째 및 제(N-1)중째 상기 4극자 렌즈 중 적어도 하나는, 코일과, 상기 코일을 각각 덮도록 자성 재료로 형성되고 각 코일로부터 전기적으로 절연된 전극을 가지며, 상기 제(N-1)중째의 상기 4극자 렌즈의 전계 및 상기 제N중째의 상기 4극자 렌즈의 전계 중 적어도 어느 하나를 생성함과 함께, 자계를 여자하여 상기 제(N-1)중째의 상기 4극자 렌즈의 전계와 상기 제N중째 상기 4극자 렌즈의 전계 중 적어도 어느 하나에 중첩시킴에 따라, 상기 제1 방향에서의 색수차를 보정하는 제1 색수차 보정기와 상기 제2 방향에서의 색수차를 보정하는 제2 색수차 보정기 중 적어도 일부를 구성하는 전계 자계 겸용형의 4극자 렌즈인 하전 빔 노광 장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 수차 보정기는, 상기 셀 애퍼쳐측으로부터 기산하여 상기 제(N-1)중째의 상기 M극자 렌즈의 상기 셀 애퍼쳐측에 제4 전계를 생성함으로써 상기 (M/2) 중의 적어도 하나의 방향에서의 개구 수차를 보정하는 제1 개구 수차 보정기를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 개구 수차 보정기는, 상기 광축에 따른 방향에서 상기 제(N-1)중째의 상기 M극자 렌즈의 상면측 및 하면측 중 적어도 어느 하나에 배치된 M극자 렌즈를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 수차 보정기는, 상기 셀 애퍼쳐측으로부터 기산하여 상기 제(N-1)중째의 상기 M극자 렌즈의 상기 기판측에 제5 전계를 생성함으로써 상기 (M/2)중 적어도 한 방향에서의 개구 수차를 보정하는 제2 개구 수차 보정기를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 개구 수차 보정기는, 상기 광축에 따른 방향에서 상기 제(N-1)중째의 상기 M극자 렌즈의 상면측 및 하면측 중 적어도 어느 하나에 배치되어, 전압의 인가를 받아 상기 M극자 렌즈와의 사이에 상기 제4 전계, 상기 제5 전계를 생성하는 개구 애퍼쳐를 포함하는 하전 빔 노광 장치.
  17. 하전 빔을 이용한 노광 방법에 있어서,
    하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
    상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔이, 광축에서 직교하는 두 평면 중 한쪽 면에서 상기 광축을 중심으로 거의 대칭인 궤도를 통과하도록 상기 하전 빔의 조명 위치를 조정하는 조명 위치 제어 공정과,
    상기 조명 위치가 조정된 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정
    을 포함하며,
    상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되는 하전 빔을 이용한 노광 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 기판에 가까운 영역에서 광축에 직교하는 제1 방향과, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서 발산 전계와 수속 전계를 각각 형성하는 최종 축소 투영 공정을 포함하며,
    상기 하전 빔의 조명 위치는, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔이, 상기 제1 방향에 따른 직선과 상기 광축으로 규정되는 면에서 상기 광축을 중심으로 거의 대칭인 궤도를 통과하도록 제어되는 노광 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 노광 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 기판에 가까운 영역에서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에서 발산 전계와 수속 전계를 각각 형성하는 최종 축소 투영 공정을 포함하고,
    상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율은, 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율보다 큰 노광 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 제2 편향 공정은, 상기 기판에 가까운 영역에서 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차와, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차가 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 하전 빔의 편향 폭을 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에서 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 노광 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 기판에 가까운 영역에서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에서 발산 전계와 수속 전계를 각각 형성하는 최종 축소 투영 공정을 포함하고,
    상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭은, 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭보다 좁은 노광 방법.
  23. 하전 빔을 이용한 노광 방법에 있어서,
    하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
    상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정
    을 포함하며,
    상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
    상기 제2 편향 공정은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차와, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차가 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 하전 빔을 이용한 노광 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 기판에 가까운 영역에서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에서 발산 전계와 수속 전계를 각각 형성하는 최종 축소 투영 공정을 포함하고,
    상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭은, 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭보다 좁은 노광 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 노광 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 기판에 가까운 영역에서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에서 발산 전계와 수속 전계를 각각 형성하는 최종 축소 투영 공정을 포함하고,
    상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율은, 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율보다 큰 노광 방법.
  27. 하전 빔을 이용한 노광 방법에 있어서,
    하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
    상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정
    을 포함하며,
    상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
    상기 축소 투영 공정은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 하전 빔을 이용한 노광 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 기판에 가까운 영역에서, 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에서 발산 전계와 수속 전계를 각각 형성하는 최종 축소 투영 공정을 포함하고,
    상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율은, 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율보다 큰 노광 방법.
  29. 하전 빔 제어 방법에 있어서,
    하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
    상기 하전 빔을 제1 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
    상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제2 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 하전 빔을 제3 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에서의 조사 위치를 조정하는 제2 편향 공정
    을 포함하며,
    상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
    상기 제2 전계는, 각각 M극자 렌즈(M은 4 이상의 짝수)에 의해 생성되는 N중(N은 2 이상의 자연수)의 M극자장의 전계를 포함하고,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 하전 빔의 상기 기판 상에서 결상하는 위치에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 저감하기 위해서 상기 빔 직경 조정 공정에 의해 상기 빔 직경이 확대된 경우에 발생하는 개구 수차 및 색수차 중 적어도 어느 하나를, 각각이 상기 광축에 직교하는 (M/2) 방향에서 서로 독립적으로 보정하는 수차 보정 공정을 포함하는 하전 빔 제어 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 M극자 렌즈는, 4극자장의 전계를 생성하는 4극자 렌즈이고,
    상기 (M/2) 방향은, 상호 직교하는 제1 방향 및 제2 방향인 하전 빔 제어 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 수차 보정 공정은, 상기 셀 애퍼쳐측으로부터 기산하여 제(N-1)중째의 상기 4극자 렌즈의 전계에 중첩하는 4극자장의 제1 자계를 여자함으로써 상기 제1 방향에서의 색수차를 보정하는 공정을 포함하는 하전 빔 제어 방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 수차 보정 공정은, 상기 셀 애퍼쳐측으로부터 기산하여 제N중째의 상기 4극자 렌즈의 전계에 중첩하는 4극자장의 제2 자계를 여자함으로써 상기 제2 방향에서의 색수차를 보정하는 공정을 포함하는 하전 빔 제어 방법.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 수차 보정 공정은, 상기 셀 애퍼쳐측으로부터 기산하여 제(N-1)중째의 상기 4극자 렌즈의 상기 셀 애퍼쳐측의 영역에 제4 전계를 생성함으로써 상기 제1 방향에서의 개구 수차를 보정하는 공정을 포함하는 하전 빔 제어 방법.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 수차 보정 공정은, 상기 셀 애퍼쳐측으로부터 기산하여 제(N-1)중째의 상기 4극자 렌즈의 상기 기판측의 영역에 제5 전계를 생성함으로써 상기 제2 방향에서의 개구 수차를 보정하는 공정을 포함하는 하전 빔 제어 방법.
  35. 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
    상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔이, 광축에서 직교하는 두 평면 중 한쪽 면에서 상기 광축을 중심으로 거의 대칭인 궤도를 통과하도록 상기 하전 빔의 조명 위치를 조정하는 조명 위치 제어 공정과,
    상기 조명 위치가 조정된 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정
    을 포함하며,
    상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되는 하전 빔을 이용한 노광 방법을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법.
  36. 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
    상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정
    을 포함하며,
    상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
    상기 제2 편향 공정은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차와, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 수차가 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 편향 폭을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 하전 빔을 이용한 노광 방법을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법.
  37. 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
    상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에 주사시키는 제2 편향 공정
    을 포함하며,
    상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 하전 빔의 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
    상기 축소 투영 공정은, 광축에 직교하는 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능과, 상기 제1 방향 및 상기 광축에 직교하는 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 수차 성능이 상기 기판 상에서 거의 동일하게 되도록, 상기 제1 방향에서의 상기 하전 빔의 배율과 상기 제2 방향에서의 상기 하전 빔의 배율을 서로 독립적으로 제어하는 공정을 포함하는 하전 빔을 이용한 노광 방법을 이용하는 반도체 장치의 제조 방법.
  38. 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    하전 빔을 생성하여 기판에 조사하는 하전 빔 조사 공정과,
    상기 하전 빔의 빔 직경을 조정하는 빔 직경 조정 공정과,
    상기 하전 빔을 제1 전계에 의해 편향시켜서, 원하는 묘화 패턴에 대응한 형상의 셀 패턴을 갖는 셀 애퍼쳐의 원하는 셀 패턴에 입사시키고, 상기 셀 패턴을 통과한 상기 하전 빔을 그 광축 상에 복귀시키는 제1 편향 공정과,
    상기 셀 애퍼쳐를 통과한 상기 하전 빔을 제2 전계에 의해 축소시켜 상기 기판 상에 결상시키는 축소 투영 공정과,
    상기 셀 패턴을 통과한 하전 빔을 제3 전계에 의해 편향시켜서 상기 기판 상에서의 조사 위치를 조정하는 제2 편향 공정
    을 포함하며,
    상기 하전 빔은, 그 조사를 받은 상기 기판 내에서 발생하는 후방 산란 전자가 상기 조사 위치에 근접하는 묘화 패턴의 노광량에 영향을 미치는 근접 효과가 발생하는 전압을 하회하는 가속 전압으로 생성되고,
    상기 제2 전계는, 각각 M극자 렌즈(M은 4 이상의 짝수)에 의해 생성되는 N중(N은 2 이상의 자연수)의 M극자장의 전계를 포함하고,
    상기 축소 투영 공정은, 상기 하전 빔의 상기 기판 상에서 결상하는 위치에서의 공간 전하 효과에 의한 불선명을 저감하기 위해서 상기 빔 직경 조정 공정에 의해 상기 빔 직경이 확대된 경우에 발생하는 개구 수차 및 색수차 중 적어도 어느하나를, 각각이 상기 광축에 직교하는 (M/2) 방향에서 서로 독립적으로 보정하는 수차 보정 공정을 포함하는 하전 빔 제어 방법을 이용한 반도체 장치의 제조 방법.
KR10-2003-0019604A 2002-03-28 2003-03-28 하전 빔 노광 장치, 하전 빔을 이용한 노광 방법, 하전빔의 제어 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 KR100518290B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002092570A JP3703774B2 (ja) 2002-03-28 2002-03-28 荷電ビーム露光装置、荷電ビームを用いた露光方法およびこの露光方法を用いた半導体装置の製造方法
JPJP-P-2002-00092570 2002-03-28
JPJP-P-2003-00013749 2003-01-22
JP2003013749A JP4008827B2 (ja) 2003-01-22 2003-01-22 荷電ビーム制御方法、これを用いた半導体装置の製造方法および荷電ビーム装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040010083A true KR20040010083A (ko) 2004-01-31
KR100518290B1 KR100518290B1 (ko) 2005-10-04

Family

ID=29217971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0019604A KR100518290B1 (ko) 2002-03-28 2003-03-28 하전 빔 노광 장치, 하전 빔을 이용한 노광 방법, 하전빔의 제어 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6940080B2 (ko)
KR (1) KR100518290B1 (ko)
CN (1) CN1311300C (ko)
DE (1) DE10312989A1 (ko)
TW (1) TWI262361B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170093062A (ko) * 2016-02-04 2017-08-14 주식회사 아도반테스토 노광장치

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6667385B2 (en) * 2002-01-28 2003-12-23 Energenetics International, Inc. Method of producing aminium lactate salt as a feedstock for dilactic acid or dimer production
GB2406704B (en) * 2003-09-30 2007-02-07 Ims Nanofabrication Gmbh Particle-optic electrostatic lens
JP3968338B2 (ja) * 2003-10-08 2007-08-29 株式会社東芝 荷電ビーム露光装置
JP4092280B2 (ja) * 2003-10-23 2008-05-28 株式会社東芝 荷電ビーム装置および荷電粒子検出方法
JP2005276869A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム描画装置。
US7609362B2 (en) 2004-11-08 2009-10-27 Asml Netherlands B.V. Scanning lithographic apparatus and device manufacturing method
JP4708854B2 (ja) * 2005-05-13 2011-06-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
TWI323004B (en) 2005-12-15 2010-04-01 Nuflare Technology Inc Charged particle beam writing method and apparatus
JP5438937B2 (ja) * 2008-09-05 2014-03-12 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子ビーム装置
DE102009020663A1 (de) * 2009-05-11 2010-11-25 Carl Zeiss Ag Mikroskopie eines Objektes mit einer Abfolge von optischer Mikroskopie und Teilchenstrahlmikroskopie
US8217352B2 (en) * 2009-09-11 2012-07-10 Lawrence Livermore National Security, Llc Ponderomotive phase plate for transmission electron microscopes
JP2011086643A (ja) * 2009-10-13 2011-04-28 Panasonic Corp 不純物注入方法及びイオン注入装置
US20110168888A1 (en) * 2010-01-11 2011-07-14 Lawrence Livermore National Security, Llc Weak-lens coupling of high current electron sources to electron microscope columns
JP6240500B2 (ja) 2010-04-27 2017-11-29 エータイアー ファーマ， インコーポレイテッド スレオニルｔＲＮＡ合成酵素のタンパク質フラグメントに関連した治療用、診断用および抗体組成物の革新的発見
WO2012012548A2 (en) * 2010-07-20 2012-01-26 The Research Foundation Of State University Of New York Methods, devices, and systems for manipulating charged particle streams
JP5777984B2 (ja) * 2011-09-08 2015-09-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 多極子測定装置
CN104335685B (zh) * 2012-06-01 2017-10-03 西门子公司 用于使带电粒子偏转的偏转板和偏转设备
JP6087154B2 (ja) * 2013-01-18 2017-03-01 株式会社ニューフレアテクノロジー 荷電粒子ビーム描画装置、試料面へのビーム入射角調整方法、および荷電粒子ビーム描画方法
JP6353229B2 (ja) * 2014-01-22 2018-07-04 株式会社ニューフレアテクノロジー マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法
JP6340216B2 (ja) * 2014-03-07 2018-06-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡
US9607805B2 (en) * 2015-05-12 2017-03-28 Hermes Microvision Inc. Apparatus of plural charged-particle beams
JP7442441B2 (ja) * 2017-09-29 2024-03-04 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 荷電粒子ビーム検査のためのサンプルの予備帯電方法及び装置
CN112098438B (zh) * 2020-07-23 2021-11-19 西安交通大学 一种高分辨大扫描场系统的二阶像差补偿方法
CN111766414B (zh) * 2020-08-14 2020-12-25 强一半导体（苏州）有限公司 面向导引板mems探针结构模板烧刻的探针定位方法
US11437216B2 (en) * 2020-12-31 2022-09-06 Fei Company Reduction of thermal magnetic field noise in TEM corrector systems
CN113707513A (zh) * 2021-08-06 2021-11-26 无锡日联科技股份有限公司 一种电子束对中装置及对中方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4075488A (en) * 1974-09-06 1978-02-21 Agency Of Industrial Science & Technology Pattern forming apparatus using quadrupole lenses
NL8602196A (nl) * 1986-08-29 1988-03-16 Philips Nv Geladen deeltjes bestralingsapparaat met optisch vervormbaar bundel begrenzend diafragma.
JPH06105598B2 (ja) 1992-02-18 1994-12-21 工業技術院長 荷電ビーム用レンズ
JP3082662B2 (ja) * 1996-03-28 2000-08-28 日本電気株式会社 荷電ビーム露光装置および露光方法
JP4234242B2 (ja) 1997-12-19 2009-03-04 株式会社東芝 電子ビーム描画装置
JP2001052998A (ja) 1999-06-03 2001-02-23 Advantest Corp 荷電粒子ビーム結像方法、荷電粒子ビーム結像装置及び荷電粒子ビーム露光装置
JP3859404B2 (ja) 1999-09-27 2006-12-20 株式会社東芝 荷電ビーム描画装置およびパターン描画方法並びに記録媒体
JP3859437B2 (ja) 2000-08-04 2006-12-20 株式会社東芝 荷電ビーム露光装置
JP2002093357A (ja) 2000-09-19 2002-03-29 Toshiba Corp 荷電粒子ビームの制御方法とその装置ならびに電子ビーム描画装置
JP2002216690A (ja) 2001-01-22 2002-08-02 Toshiba Corp 荷電ビーム制御方法および制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170093062A (ko) * 2016-02-04 2017-08-14 주식회사 아도반테스토 노광장치
TWI629572B (zh) * 2016-02-04 2018-07-11 日商愛德萬測試股份有限公司 曝光設備

Also Published As

Publication number Publication date
US20040029046A1 (en) 2004-02-12
KR100518290B1 (ko) 2005-10-04
TW200402602A (en) 2004-02-16
US6940080B2 (en) 2005-09-06
DE10312989A1 (de) 2003-11-06
CN1452014A (zh) 2003-10-29
CN1311300C (zh) 2007-04-18
TWI262361B (en) 2006-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100518290B1 (ko) 하전 빔 노광 장치, 하전 빔을 이용한 노광 방법, 하전빔의 제어 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법
JP3787417B2 (ja) 電子ビーム露光方法及び電子ビーム露光装置
US6903353B2 (en) Charged particle beam exposure apparatus, device manufacturing method, and charged particle beam applied apparatus
EP2575143B1 (en) Particle-optical systems and arrangements and particle-optical components for such systems and arrangements
US7041988B2 (en) Electron beam exposure apparatus and electron beam processing apparatus
US7235799B2 (en) System and method for evaluation using electron beam and manufacture of devices
US6815698B2 (en) Charged particle beam exposure system
TW201546864A (zh) 多重帶電粒子束描繪裝置
JP3658235B2 (ja) 電子銃および電子銃を用いた描画装置および電子線応用装置
US7173262B2 (en) Charged particle beam exposure apparatus, charged particle beam exposure method and device manufacturing method
JP5159035B2 (ja) レンズアレイ及び該レンズアレイを含む荷電粒子線露光装置
JP2006294962A (ja) 電子ビーム描画装置および描画方法
US10832886B2 (en) Beam irradiation device
JP2006221870A (ja) 電子線装置
JP2006277996A (ja) 電子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法
JPWO2008084537A1 (ja) 電子銃及び電子ビーム露光装置
JP4327434B2 (ja) 電子ビーム装置及び電子ビーム描画方法
JP3703774B2 (ja) 荷電ビーム露光装置、荷電ビームを用いた露光方法およびこの露光方法を用いた半導体装置の製造方法
JP4008827B2 (ja) 荷電ビーム制御方法、これを用いた半導体装置の製造方法および荷電ビーム装置
JP3976835B2 (ja) 電子ビーム露光方法及び電子ビーム露光装置
JP7480917B1 (ja) マルチ荷電粒子ビーム描画装置
JP7192254B2 (ja) マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びその調整方法
JPH10208996A (ja) 電子ビーム露光装置及び該装置を用いたデバイス製造方法
JPH10335223A (ja) 電子ビーム露光方法及び電子ビーム露光装置
JP2000243337A (ja) 荷電粒子線露光装置及び該装置を用いたデバイス製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120907

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130906

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150819

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee