WO2002041372A1 - Systeme d'exposition a un faisceau electronique, procede d'exposition a un faisceau electronique et procede de production d'elements semi-conducteurs - Google Patents

Systeme d'exposition a un faisceau electronique, procede d'exposition a un faisceau electronique et procede de production d'elements semi-conducteurs Download PDF

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Takeshi Haraguchi
Hiroshi Yasuda
Shinichi Hamaguchi
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Advantest Corporation
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/3045—Object or beam position registration
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    • 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
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    • H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • H01J37/3177—Multi-beam, e.g. fly's eye, comb probe

Definitions

  • Electron beam exposure apparatus Description Electron beam exposure apparatus, electron beam exposure method, and semiconductor element manufacturing method
  • the present invention relates to an electron beam exposure apparatus, an electron beam exposure method, and a semiconductor element manufacturing method.
  • This application is related to the following Japanese patent application. For those designated countries that are allowed to be incorporated by reference to the literature, the contents described in the following application are incorporated into this application by reference and are incorporated as a part of the description of this application.
  • a plurality of deflectors are used to independently deflect the plurality of electron beams to irradiate a desired position on the wafer. ing.
  • an object of the present invention is to provide an electron beam exposure apparatus, an electron beam exposure method, and a semiconductor element manufacturing method that can solve the above-mentioned problems. This object is achieved by a combination of features described in the independent claims.
  • the dependent claims define further advantageous embodiments of the present invention. Disclosure of the invention
  • an electron beam exposure apparatus for exposing a wafer with a plurality of electron beams.
  • An electron beam generating unit that generates a beam
  • a first deflecting unit that independently deflects a plurality of electron beams
  • a current amount obtaining unit that obtains a current amount of each of the plurality of electron beams
  • a deflection control unit for controlling the deflection unit based on the correction value.
  • the apparatus may further include a repulsive force calculating unit that calculates a repulsive force exerted by the plurality of electron beams on the basis of the amount of current, and the correction value calculating unit may calculate a correction value based on the repulsive force. Les ,.
  • the apparatus further includes a forming member for forming a cross section of the plurality of electron beams into a desired shape, the first deflecting unit is provided between the forming member and the wafer, and the forming member forms a cross section of each of the plurality of electron beams.
  • the current amount acquisition unit acquires the current amount of the electron beam passing through the molding member based on the current flow rate and the predetermined area, and the correction value calculation unit
  • a correction value may be calculated based on the amount of current of the electron beam to be adjusted, and the deflection control unit may control an irradiation position of the electron beam passing through the forming member based on the correction value.
  • the deflection control unit is provided between the first forming member and the second forming member, and the deflection control unit may control the irradiation position of the electron beam passing through the first forming member.
  • the first shaping member has a plurality of openings for shaping the cross sections of the plurality of electron beams, and the electric current acquisition unit passes the first shaping member based on the amount of current and the size of the plurality of openings.
  • the current value of the passing electron beam is acquired, the correction value calculation unit calculates a correction value based on the current amount of the electron beam passing through the first forming member, and the deflection control unit calculates the correction value based on the correction value. Accordingly, the irradiation position of the electron beam passing through the first molding member may be controlled.
  • a second deflection member provided between the second shaping member and the wafer and independently deflecting the plurality of electron beams, wherein the second shaping member has a cross section of each of the plurality of electron beams having a predetermined area.
  • the current amount obtaining unit obtains the current amount of the electron beam passing through the second forming member based on the current amount and the predetermined area, and the correction value calculation unit A correction value is calculated based on the amount of current of the electron beam passing through the second molding member, and the deflection control unit may control the irradiation position of the electron beam passing through the second molding member based on the correction value. Good.
  • an electron beam exposure method for exposing a pattern on a wafer with a plurality of electron beams, comprising: an electron beam generating step of generating a plurality of electron beams; A current value obtaining step of obtaining a current amount of the plurality of electrons; a correction value calculating step of calculating a correction value for correcting a shift of a plurality of electron beam irradiation positions based on the current amount; An exposure step of independently deflecting the beam for exposure.
  • a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device by exposing a pattern on a wafer with a plurality of electron beams comprising: an electron beam generating step of generating a plurality of electron beams; A current value obtaining step of obtaining the current amount of each of the electron beams; a correction value calculating step of calculating a correction value for correcting the irradiation positions of the plurality of electron beams based on the current amount; An exposure step of independently deflecting and exposing a plurality of electron beams.
  • FIG. 1 shows a configuration of an electron beam exposure apparatus 100 according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an example of a configuration of a control system 140 according to this embodiment.
  • FIG. 3 shows an example of a flowchart of a semiconductor device manufacturing process according to the present embodiment.
  • FIG. 1 shows a configuration of an electron beam exposure apparatus 100 according to one embodiment of the present invention.
  • the electron beam exposure apparatus 100 includes an exposure unit 150 that performs a predetermined exposure process on the wafer 44 by an electron beam, and a control system 140 that controls the operation of each component included in the exposure unit 150. Prepare.
  • the exposure unit 150 generates an electron beam inside the housing 8, and forms an electron beam forming means 110 for shaping the cross-sectional shape of the electron beam as desired, and a plurality of electron beams to the wafer 44.
  • Irradiation switching means 1 1 2 for independently switching whether or not to irradiate each electron beam, and wafer projection system 1 1 for adjusting the direction and size of the image of the pattern transferred to wafer 44 4 includes an electron optical system.
  • the exposure unit 150 includes a stage system including a wafer stage 46 on which a wafer 44 whose pattern is to be exposed is mounted, and a wafer stage driving unit 48 for driving the wafer stage 46.
  • the exposure section 150 is an electronic detection device that detects secondary electrons and reflected electrons emitted from the mark section by an electron beam applied to the mark section provided on the wafer 44 or the wafer stage 46.
  • a part 40 is provided.
  • the electron detection unit 40 outputs a detection signal corresponding to the detected amount of backscattered electrons to the backscattered electron processing unit 94.
  • the electron beam shaping means 110 includes a plurality of electron guns 10 for generating a plurality of electron beams, and a plurality of openings for shaping the cross-sectional shape of the irradiated electron beam by passing the electron beam.
  • a first shaping deflecting unit 18 and a second shaping deflecting unit 20 for independently deflecting a plurality of electron beams that have passed through.
  • the irradiation switching means 1 1 2 comprises a second multi-axis electron lens 24 for independently focusing a plurality of electron beams and adjusting the focal points of the plurality of electron beams, and by independently deflecting the plurality of electron beams.
  • a blanking electrode array 26 for independently switching whether or not to irradiate each electron beam to the wafer 44 with respect to each electron beam;
  • An electron beam shielding member that includes a plurality of openings for transmitting the beam and shields the electron beam deflected by the blanking electrode array 26;
  • the blanking electrode array 26 may be a blanking aperture 'array' device.
  • the wafer projection system 114 focuses a plurality of electron beams independently, and a third multi-axis electron lens 34 that reduces the irradiation diameter of the electron beam, and independently focuses a plurality of electron beams.
  • a fourth multi-axis electron lens 36 that adjusts the focus of the plurality of electron beams; and a deflecting unit 38 that deflects the plurality of electron beams to desired positions on the wafer 44 independently for each electron beam.
  • a fifth multi-axis electron lens 52 that functions as an objective lens for the wafer 44 and independently focuses a plurality of electron beams.
  • the control system 140 includes an individual control unit 120 and an overall control unit 130.
  • the individual control section 120 includes an electron beam control section 80, a multi-axis electron lens control section 82, a shaping deflection control section 84, a blanking electrode array control section 86, and a deflection control section 92.
  • the general control unit 130 calculates a current value acquisition unit 132 that acquires the current amount of the plurality of electron beams, and calculates a correction value that corrects the irradiation position of the plurality of electron beams based on the current amount. It has a correction value calculator 1 36. [Whole department 130 is, for example, a workstation, and performs overall control of each control unit included in individual control unit 120.
  • the electron beam controller 80 controls the electron gun 10.
  • the multi-axis electronic lens controller 82 includes a first multi-axis electronic lens 16, a second multi-axis electronic lens 24, a third multi-axis electronic lens 34, a fourth multi-axis electronic lens 36, and a fifth multi-axis.
  • the current supplied to the electronic lens 52 is controlled.
  • the molding / deflecting controller 84 controls the first molding / deflecting unit 18 and the second molding / deflecting unit 20.
  • the blanking electrode array controller 86 controls the voltage applied to the deflection electrodes included in the blanking electrode array 26.
  • the deflection controller 92 controls the voltage applied to the deflection electrodes of the plurality of deflectors included in the deflection unit 38.
  • the backscattered electron processing unit 94 detects the amount of backscattered electrons based on the detection signal output from the electron detection unit 40, and notifies the general control unit 130.
  • the wafer stage control unit 96 controls the wafer stage drive unit 48 Control and move the stage 4 to a predetermined position.
  • the operation of the electron beam exposure apparatus 100 will be described. First, the operation of the electron beam exposure apparatus 100 in the correction processing of the irradiation position of the electron beam will be described.
  • the current amount acquisition section 1332 acquires the current amount of a plurality of electron beams generated by the plurality of electron guns 10.
  • the correction value calculation unit 1336 calculates a correction value for correcting the irradiation positions of the plurality of electron beams based on the current amount acquired by the current amount acquisition unit 132.
  • the shaping deflection control section 84 controls the first shaping deflection section 18 and the second shaping deflection section 20 based on the correction value.
  • the deflection control unit 92 controls the deflection unit 38 based on the correction value.
  • the electron beam exposure apparatus 100 always performs the above-described correction processing in parallel with the exposure processing, and outputs the current amounts of a plurality of electron beams. It is preferable to calculate a correction value for correcting the irradiation positions of a plurality of electron beams based on the above, and to perform an exposure process on the wafer 44 using the correction value.
  • the plurality of electron guns 10 generate a plurality of electron beams.
  • the first molded member 14 allows a plurality of electron beams generated by the electron gun 10 and applied to the first molded member 14 to pass through a plurality of openings provided in the first molded member 14. Molding.
  • a plurality of electron beams may be generated by further including means for dividing the electron beam generated in the electron gun 10 into a plurality of electron beams.
  • the first multi-axis electron lens 16 independently focuses a plurality of rectangularly shaped electron beams, and independently adjusts the focus of the electron beam on the second formed member 22 for each electron beam.
  • the first shaping / deflecting unit 18 independently deflects the plurality of electron beams formed into a rectangular shape in the first shaping member 14 so as to irradiate a desired position on the second shaping member.
  • the second shaping deflection unit 20 deflects the plurality of electron beams deflected by the first shaping deflection unit 18 in directions substantially perpendicular to the second shaping member 22, respectively. Illuminate.
  • the second forming member 22 including a plurality of openings having a rectangular shape receives the plurality of electron beams having a rectangular cross-sectional shape applied to the second forming member 22 and the wafer 44. Is further shaped into an electron beam having a desired cross-sectional shape to be irradiated.
  • the second multi-axis electron lens 24 independently focuses the plurality of electron beams and adjusts the focus of the electron beam on the blanking electrode array 26 independently.
  • the plurality of electron beams whose focus has been adjusted by the second multi-axis electron lens 24 are
  • Electrode array control unit 86 controls whether or not to apply a voltage to the deflection electrode provided near each aperture in blanking electrode array 26.
  • the blanking electrode array 26 switches whether to irradiate the wafer 44 with the electron beam based on the voltage applied to the deflection electrode.
  • the electron beam not deflected by the blanking electrode array 26 passes through the third multi-axis electron lens 34. Then, the third multi-axis electron lens 34 reduces the electron beam diameter of the electron beam passing through the third multi-axis electron lens 34. The reduced electron beam passes through an opening included in the electron beam shielding member 28. Further, the electron beam shielding member 28 shields the electron beam deflected by the blanking electrode array 26. The electron beam that has passed through the electron beam shielding member 28 is incident on the fourth multi-axis electron lens 36. Then, the fourth multi-axis electron lens 36 independently focuses the incident electron beams, and adjusts the focus of the electron beams with respect to the deflection unit 38, respectively. The electron beam whose focus has been adjusted by the fourth multi-axis electron lens 36 is incident on the deflection unit 38.
  • the deflection control unit 92 controls a plurality of deflectors included in the deflection unit 38, and each of the electron beams incident on the deflection unit 38 is directed to a position where the wafer 44 should be irradiated. Deflected independently.
  • the fifth multi-axis electron lens 52 adjusts the focus of each electron beam passing through the fifth multi-axis electron lens 52 with respect to the laser beam 44. Then, each electron beam having a cross-sectional shape to be irradiated on the wafer 44 is irradiated to a desired position to be irradiated on the wafer 44.
  • the wafer stage driving section 48 continuously moves the wafer stage 46 in a fixed direction based on an instruction from the wafer stage control section 96. Then, in accordance with the movement of the wafer 44, the cross-sectional shape of the electron beam should be applied to the wafer 44.
  • the wafer stage driving section 48 continuously moves the wafer stage 46 in a fixed direction based on an instruction from the wafer stage control section 96. Then, in accordance with the movement of the wafer 44, the cross-sectional shape of the electron beam should be applied to the wafer 44.
  • FIG. 2 shows an example of the configuration of the control system 140 according to the present embodiment.
  • the control system 140 includes a general control unit 130 and an individual control unit 120. Based on the exposure pattern stored in the exposure pattern storage unit 131, which stores an exposure pattern to be exposed to the An exposure data generation unit 133 that generates exposure data as an exposure pattern in a region to be exposed by the beam, and a current amount acquisition unit 13 that obtains a current amount of each of a plurality of electron beams generated by a plurality of electron guns 10.
  • a repulsive force calculator 1 34 that calculates the repulsive force exerted by the plurality of electron beams on the basis of the current amount, and a correction that corrects the irradiation positions of the plurality of electron beams based on the repulsive force. It has a correction value calculation unit 135 for calculating a value, and an exposure data correction unit 135 for correcting the exposure data generated by the exposure data generation unit 133 based on the correction value.
  • the individual control unit 120 includes an electron beam control unit 80 that controls the electron gun 10, a shaping deflection control unit 84 that controls the first shaping deflection unit 18 and the second shaping deflection unit 20, And a deflection control unit 92 for controlling the deflection unit 38.
  • the exposure data generation unit 133 generates exposure data based on the exposure pattern stored in the exposure pattern storage unit 131, and outputs it to the exposure data correction unit 135.
  • the current amount acquisition unit 132 acquires the current amount of the electron beam generated by the electron gun 10 from the electron beam control unit 80.
  • the current amount acquisition unit 1332 performs the first forming member based on the current amount of the electron beam generated by the electron gun 10 and the size of the opening of the first forming member 14 through which the electron beam passes. The current amount of the electron beam passing through 14 is obtained.
  • the repulsive force calculation unit 134 calculates the repulsive force exerted by the plurality of electron beams on the basis of the amount of current of the electron beam passing through the first molded member 14.
  • the correction value calculation unit 1336 calculates the repulsion force calculated from the current amount of the electron beam passing through the first molding member 14. Based on this, a correction value for correcting the irradiation position of the electron beam passing through the first molding member 14 is calculated.
  • the forming / deflecting control unit 84 includes a first forming / deflecting unit 18 and a second forming / deflecting unit provided between the first forming member 14 and the second forming member 22. 20 is controlled to irradiate the electron beam passing through the first molding member 14 to a desired position of the second molding member 22.
  • the current amount obtaining unit 132 receives the exposure data generated by the exposure data generating unit 1333, and outputs the current amount of the electron beam generated by the electron gun 10 and the electron formed by the second forming member 22. It is preferable to obtain the current amount of the electron beam passing through the second molding member 22 based on the cross-sectional area of the beam.
  • the repulsive force calculation unit 134 calculates the repulsive force exerted by the plurality of electron beams on the basis of the amount of current of the electron beam passing through the second molded member 22.
  • the correction value calculation unit 1336 determines the irradiation position of the electron beam passing through the second forming member 22 based on the repulsive force calculated from the current amount of the electron beam passing through the second forming member 22. Is calculated. Then, the deflection control unit 92 controls the deflection unit 38 provided between the second forming member 22 and the wafer 44 based on the correction value, and passes through the second forming member 22. A desired position on the wafer 44 is irradiated with the electron beam. In another example, based on the current amount of the electron beam generated by the electron gun 10 or the current amount of the electron beam formed by the first forming member 18, the electron beam passes through the second forming member 22. The irradiation position of the electron beam may be corrected.
  • the correction value for correcting the irradiation position of the electron beam is calculated based on the repulsive force exerted by the plurality of electron beams on each other due to the Coulomb force.
  • a correction value for correcting the irradiation position of the electron beam on the second molding member 22 is calculated based on the amount of current of the electron beam passing through the first molding member 14, and the correction value is used.
  • a correction value for correcting the irradiation position of the electron beam on the wafer 44 is calculated based on the amount of current of the electron beam passing through the second forming member 22, and the deflection unit 38 is used by using the correction value.
  • FIG. 3 is an example of a flowchart of a semiconductor device manufacturing process according to the present embodiment.
  • the present flowchart is started.
  • a photoresist is applied to the upper surface of the wafer.
  • the wafer 44 coated with the photoresist is placed on the wafer stage 46 in the electronic beam exposure apparatus 100.
  • the wafer 44 includes a first multi-axis electron lens 16, a second multi-axis electron lens 24, a third multi-axis electron lens 34, and a fourth multi-axis electron lens 34.
  • a focus adjustment step for independently adjusting the focus of a plurality of electron beams by a lens 36, and a blanking electrode array 26 to determine whether or not the wafer 44 can be irradiated with a plurality of electron beams.
  • the pattern image is exposed and transferred by irradiating the wafer 44 with an electron beam.
  • the wafer 44 exposed at S16 is immersed in a developing solution and developed to remove excess resist (S16).
  • S18 the silicon substrate, insulating film or conductive film present in the region of the wafer from which the photoresist has been removed is etched by anisotropic etching using plasma.
  • impurities such as boron and arsenic are implanted into the wafer in order to form a semiconductor device such as a transistor diode.
  • heat treatment is performed to activate the implanted impurities.
  • the wafer is cleaned with a chemical solution to remove organic contaminants and metal contaminants on the wafer.
  • a conductive film and an insulating film are formed to form a wiring layer and an insulating layer between wirings.

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Description

明 細 書 電子ビーム露光装置、 電子ビーム露光方法、 及び半導体素子製造方法 技術分野
本発明は、 電子ビーム露光装置、 電子ビーム露光方法、及び半導体素子製造方 法に関する。 また本出願は、 下記の日本特許出願に関連する。 文献の参照による 組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照に より本出願に組み込み、 本出願の記載の一部とする。
特願 2 0 0 0— 3 5 1 0 5 5 出願日 平成 1 2年 1 1月' 1 7日 背景技術
複数の電子ビームにより、 ウェハにパターンを露光する従来の電子ビーム露光装 置では、 複数の偏向器を用いて、 複数の電子ビームをそれぞれ独立に偏向してゥヱ ハの所望の位置に照射させている。
しかしながら、 複数の電子ビームが近接して照射される電子ビーム露光装置にお いて、 複数の電子ビームが相互に及ぼすクーロン反発力により、 複数の電子ビーム をウェハに精度よく照射させることが困難であった。 そのため、 ウェハにパターン を精度よく露光することが非常に困難であった。
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装置、電 子ビーム露光方法、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。 発明の開示
このような目的を達成するために、本発明の第 1の形態によると、複数の電子 ビームにより、 ウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、複数の電子ビー ムを発生する電子ビーム発生部と、複数の電子ビームを独立に偏向する第 1偏向 部と、複数の電子ビームのそれぞれの電流量を取得する電流量取得部と、電流量 に基づいて、複数の電子ビームの照射位置を補正する補正値を算出する補正値算 出部と、 補正値に基づいて、 偏向部を制御する偏向制御部とを備える。
電流量に基づいて、複数の電子ビームが相互に及ぼす反発力を算出する反発す る反発力算出部をさらに備え、補正値算出部は、反発力に基づいて、補正値を算 出してもよレ、。
複数の電子ビームの断面を所望の形状に成形する成形部材をさらに備え、第 1 偏向部は、成形部材とウェハとの間に設けられており、成形部材は、複数の電子 ビームの断面をそれぞれ所定の面積を有する形状に成形し、電流量取得部は、電 流量及び所定の面積に基づいて、成形部材を通過する電子ビームの電流量を取得 し、補正値算出部は、 成形部材を通過する電子ビームの電流量に基づいて、補正 値を算出し、 偏向制御部は、補正値に基づいて、成形部材を通過する電子ビーム の照射位置を制御してもよい。
複数の電子ビームの断面を成形する第 1成形部材と、第 1成形部材を通過した 複数の電子ビームの断面を所望の形状に成形する第 2成形部材とをさらに備え、 第 1偏向部は、第 1成形部材と第 2成形部材との間に設けられており、偏向制御 部は、 第 1成形部材を通過する電子ビームの照射位置を制御してもよい。
第 1成形部材は、複数の電子ビームの断面を成形する複数の開口部を有し、電 流量取得部は、電流量及ぴ複数の開口部の大きさに基づいて、第 1成形部材を通 過する電子ビームの電流量を取得し、捕正値算出部は、第 1成形部材を通過する 電子ビームの電流量に基づいて、補正値を算出し、偏向制御部は、捕正値に基づ いて、 第 1成形部材を通過する電子ビームの照射位置を制御してもよい。
第 2成形部材とウェハとの間に設けられ、複数の電子ビームを独立に偏向する 第 2偏向部をさらに備え、第 2成形部材は、複数の電子ビームの断面をそれぞれ 所定の面積を有する形状に成形し、電流量取得部は、電流量及ぴ所定の面積に基 づいて、第 2成形部材を通過する電子ビームの電流量を取得し、補正値算出部は、 第 2成形部材を通過する電子ビームの電流量に基づいて、補正値を算出し、偏向 制御部は、補正値に基づいて、第 2成形部材を通過する電子ビームの照射位置を 制御してもよい。
本発明の第 2の形態によると、複数の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、複数の電子ビームを発生する電子ビーム発 生段階と、 複数の電子ビームのそれぞれの電流量を取得する電流量取得段階と、 電流量に基づいて、複数の電子ビームの照射位置のずれを補正する補正値を算出 する補正値算出段階と、補正値に基づいて、複数の電子ビームを独立に偏向して 露光する露光段階とを備える。
本発明の第 3の形態によると、複数の電子ビームによりウェハにパターンを露 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、複数の電子ビームを 発生する電子ビーム発生段階と、複数の電子ビームのそれぞれの電流量を取得す る電流量取得段階と、電流量に基づいて、複数の電子ビームの照射位置を補正す る補正値を算出する補正値算出段階と、補正値に基づいて、複数の電子ビームを 独立に偏向して露光する露光段階とを備える。
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。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置 1 0 0の構成を示す 図 2は、 本実施形態に係る制御系 1 4 0の構成の一例を示す。
図 3は、本実施形態に係る半導体素子製造工程のフローチャートの一例を示 す。 発明を実施するための最良の形態
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。
図 1は、 本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置 1 0 0の構成を示す。 電子ビーム露光装置 1 0 0は、電子ビームによりウェハ 4 4に所定の露光処理を 施す露光部 1 5 0と、露光部 1 5 0に含まれる各構成の動作を制御する制御系 1 4 0を備える。
露光部 1 5 0は、 筐体 8内部において複数の電子ビームを発生し、 電子ビームの 断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段 1 1 0と、 複数の電子ビームをゥェ ハ 4 4に照射する力否かを、 それぞれの電子ビームに対して独立に切替える照射切 替手段 1 1 2と、 ウェハ 4 4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 1 1 4を含む電子光学系を備える。 また、 露光部 1 5 0は、 パタ ーンを露光すべきウェハ 4 4を載置するウェハステージ 4 6と、 ウェハステージ 4 6を駆動するウェハステージ駆動部 4 8とを含むステージ系を備える。 さらに、 露 光部 1 5 0は、 ウェハ 4 4又はウェハステージ 4 6に設けられるマーク部に照射さ れた電子ビームにより、 マーク部から放射された 2次電子や反射電子等を検出する 電子検出部 4 0を備える。 電子検出部 4 0は、 検出した反射電子の量に対応した検 出信号を反射電子処理部 9 4に出力する。
電子ビーム成形手段 1 1 0は、 複数の電子ビームを発生させる複数の電子銃 1 0 と、 電子ビームを通過させることにより、 照射された電子ビームの断面形状を成形 する複数の開口部を有する第 1成形部材 1 4及び第 2成形部材 2 2と、 複数の電子 ビームをそれぞれ独立に集束し、 複数の電子ビームの焦点を調整する第 1多軸電子 レンズ 1 6と、 第 1成形部材 1 4を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第 1成形偏向部 1 8及び第 2成形偏向部 2 0とを有する。
照射切替手段 1 1 2は、 複数の電子ビームを独立に集束し、 複数の電子ビームの 焦点を調整する第 2多軸電子レンズ 2 4と、 複数の電子ビームをそれぞれ独立に偏 向させることにより、 それぞれの電子ビームをウェハ 4 4に照射する力否かを、 そ れぞれの電子ビームに対して独立に切替えるブランキング電極アレイ 2 6と、 電子 ビームを通過させる複数の開口部を含み、 プランキング電極アレイ 2 6で偏向され た電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材 2 8とを有する。 他の例においてブラ ンキング電極アレイ 2 6は、 プランキング ·アパーチャ 'アレイ 'デバイスであつ てもよい。
ウェハ用投影系 1 1 4は、 複数の電子ビームをそれぞれ独立に集束し、 電子ビー ムの照射径を縮小する第 3多軸電子レンズ 3 4と、 複数の電子ビームをそれぞれ独 立に集束し、 複数の電子ビームの焦点を調整する第 4多軸電子レンズ 3 6と、 複数 の電子ビームをウェハ 4 4の所望の位置に、 それぞれの電子ビームに対して独立に 偏向する偏向部 3 8と、 ウェハ 4 4に対する対物レンズとして機能し、 複数の電子 ビームをそれぞれ独立に集束する第 5多軸電子レンズ 5 2とを有する。
制御系 1 4 0は、 個別制御部 1 2 0及び統括制御部 1 3 0を備える。 個別制御部 1 2 0は、 電子ビーム制御部 8 0と、 多軸電子レンズ制御部 8 2と、 成形偏向制御 部 8 4と、 ブランキング電極ァレイ制御部 8 6と、 偏向制御部 9 2と、 反射電子処 理部 9 4と、 ゥヱハステージ制御部 9 6とを有する。 統括制御部 1 3 0は、 複数の 電子ビームの電流量を取得する電流量取得部 1 3 2と、 当該電流量に基づいて、 複 数の電子ビームの照射位置を補正する補正値を算出する補正値算出部 1 3 6を有す る。 また、 統括制; [卸部 1 3 0は、 例えばワークステーションであって、 個別制御部 1 2 0に含まれる各制御部を統括制御する。
電子ビーム制御部 8 0は、 電子銃 1 0を制御する。 多軸電子レンズ制御部 8 2は 、 第 1多軸電子レンズ 1 6、 第 2多軸電子レンズ 2 4、 第 3多軸電子レンズ 3 4、 第 4多軸電子レンズ 3 6及び第 5多軸電子レンズ 5 2に供給する電流を制御する。 成形偏向制御部 8 4は、 第 1成形偏向部 1 8及ぴ第 2成形偏向部 2 0を制御する。 ブランキング電極アレイ制御部 8 6は、 ブランキング電極アレイ 2 6に含まれる偏 向電極に印加する電圧を制御する。 偏向制御部 9 2は、 偏向部 3 8に含まれる複数 の偏向器が有する偏向電極に印加する電圧を制御する。 反射電子処理部 9 4は、 電 子検出部 4 0から出力された検出信号に基づいて反射電子の量を検出し、 統括制御 部 1 3 0に通知する。 ウェハステージ制御部 9 6は、 ウェハステージ駆動部 4 8を 制御し、 ゥヱハステージ 4 6を所定の位置に移動させる。
本実施形態に係る電子ビーム露光装置 1 0 0の動作について説明する。 まず、 電 子ビームの照射位置の補正処理における電子ビーム露光装置 1 0 0の動作について 説明する。 電流量取得部, 1 3 2は、 複数の電子銃 1 0が発生する複数の電子ビーム の電流量を取得する。 次に、 補正値算出部 1 3 6は、 電流量取得部 1 3 2が取得し た電流量に基づいて、 複数の電子ビームの照射位置を補正する捕正値を算出する。 そして、 成形偏向制御部 8 4は、 当該補正値に基づいて、 第 1成形偏向部 1 8及ぴ 第 2成形偏向部 2 0を制御する。 また、 偏向制御部 9 2は、 当該補正値に基づいて 、 偏向部 3 8を制御する。
以下、 露光処理における電子ビーム露光装置 1 0 0の動作について説明するが、 電子ビーム露光装置 1 0 0は、 露光処理に並行して上述の補正処理を常に行い、 複 数の電子ビームの電流量に基づレ、て複数の電子ビームの照射位置を補正する補正値 を算出し、 当該捕正値を用いてウェハ 4 4に露光処理を行うことが好ましい。 複数の電子銃 1 0は、 複数の電子ビームを生成する。 第 1成形部材 1 4は、 電子 銃 1 0により発生され、 第 1成形部材 1 4に照射された複数の電子ビームを、 第 1 成形部材 1 4に設けられた複数の開口部を通過させることにより成形する。 他の例 においては、 電子銃 1 0において発生した電子ビームを複数の電子ビームに分割す る手段を更に有することにより、 複数の電子ビームを生成してもよい。
第 1多軸電子レンズ 1 6は、 矩形に成形された複数の電子ビームを独立に集束し 、 第 2成形部材 2 2に対する電子ビームの焦点を、 電子ビーム毎に独立に調整する 。 第 1成形偏向部 1 8は、 第 1成形部材 1 4において矩形形状に成形された複数の 電子ビームを、 第 2成形部材における所望の位置に照射するように、 それぞれ独立 に偏向する。
第 2成形偏向部 2 0は、 第 1成形偏向部 1 8で偏向された複数の電子ビームを、 第 2成形部材 2 2に対して略垂直な方向にそれぞれ偏向し、 第 2成形部材 2 2に照 射する。 そして矩形形状を有する複数の開口部を含む第 2成形部材 2 2は、 第 2成 形部材 2 2に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、 ウェハ 4 4 に照射すべき所望の断面形状を有する電子ビームにさらに成形する。
第 2多軸電子レンズ 2 4は、 複数の電子ビームを独立に集束して、 ブランキング 電極アレイ 2 6に対する電子ビームの焦点を、 それぞれ独立に調整する。 そして、 第 2多軸電子レンズ 2 4により焦点がそれぞれ調整された複数の電子ビームは、 ブ
'、電極アレイ 2 6に含まれる複数のアパーチャを通過する。
> '電極ァレイ制御部 8 6は、 ブランキング電極ァレイ 2 6における各 アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。 ブラ ンキング電極アレイ 2 6は、 偏向電極に印加される電圧に基づいて、 電子ビームを ウェハ 4 4に照射させるか否かを切替える。
ブランキング電極アレイに 2 6により偏向されない電子ビームは、 第 3多軸電子 レンズ 3 4を通過する。 そして第 3多軸電子レンズ 3 4は、 第 3多軸電子レンズ 3 4を通過する電子ビームの電子ビーム径を縮小する。 縮小された電子ビームは、 電 子ビーム遮蔽部材 2 8に含まれる開口部を通過する。 また、 電子ビーム遮蔽部材 2 8は、 プランキング電極アレイ 2 6により偏向された電子ビームを遮蔽する。 電子 ビーム遮蔽部材 2 8を通過した電子ビームは、 第 4多軸電子レンズ 3 6に入射され る。 そして第 4多軸電子レンズ 3 6は、 入射された電子ビームをそれぞれ独立に集 束し、 偏向部 3 8に対する電子ビームの焦点をそれぞれ調整する。 第 4多軸電子レ ンズ 3 6により焦点が調整された電子ビームは、 偏向部 3 8に入射される。
偏向制御部 9 2は、 偏向部 3 8に含まれる複数の偏向器を制御し、 偏向部 3 8に 入射されたそれぞれの電子ビームを、 ウェハ 4 4に対して照射すべき位置にそれぞ れ独立に偏向する。 第 5多軸電子レンズ 5 2は、 第 5多軸電子レンズ 5 2を通過す るそれぞれの電子ビームのゥヱハ 4 4に対する焦点を調整する。 そしてウェハ 4 4 に照射すべき断面形状を有するそれぞれの電子ビームは、 ウェハ 4 4に対して照射 すべき所望の位置に照射される。
露光処理中、 ウェハステージ駆動部 4 8は、 ウェハステージ制御部 9 6からの指 示に基づき、 一定方向にウェハステージ 4 6を連続移動させるのが好ましい。 そし て、 ウェハ 4 4の移動に合わせて、 電子ビームの断面形状をウェハ 4 4に照射すベ き形状に成形し、 ウェハ 4 4に照射すべき電子ビームを通過させるアパーチャを定 め、 さらに偏向部 3 8によりそれぞれの電子ビームをウェハ 4 4に対して照射すベ き位置に偏向させることにより、 ウェハ 4 4に所望の回路パターンを露光すること ができる。
図 2は、 本実施形態に係る制御系 1 4 0の構成の一例を示す。 制御系 1 4 0は、 統括制御部 1 3 0及ぴ個別制御部 1 2 0を備える。 統括制御部 1 3 0は、 ゥヱハ 4 4に対して露光すべき露光パターンを格納する露光パターン格納部 1 3 1と、 露光 パターン格納部 1 3 1に格納された露光パターンに基づいて、 各電子ビームが露光 すべき領域における露光パターンである露光データを生成する露光データ生成部 1 3 3と、 複数の電子銃 1 0が発生する複数の電子ビームのそれぞれの電流量を電流 量取得部 1 3 2と、 当該電流量に基づいて、 複数の電子ビームが相互に及ぼす反発 力を算出する反発力算出部 1 3 4と、 当該反発力に基づいて複数の電子ビームの照 射位置を補正する補正値を算出する補正値算出部 1 3 6と、 当該補正値に基づいて 露光データ生成部 1 3 3が生成した露光データを補正する露光データ補正部 1 3 5 とを有する。個別制御部 1 2 0は、電子銃 1 0を制御する電子ビーム制御部 8 0と、 第 1成形偏向部 1 8及ぴ第 2成形偏向部 2 0を制御する成形偏向制御部 8 4と、 偏 向部 3 8を制御する偏向制御部 9 2とを有する。
次に、 本実施形態における制御系 1 4 0の動作について説明する。 露光データ生 成部 1 3 3は、 露光パターン格納部 1 3 1に格納された露光パターンに基づいて、 露光データを生成し、 露光データ補正部 1 3 5に出力する。 一方、 電流量取得部 1 3 2は、 電子ビーム制御部 8 0から電子銃 1 0が発生する電子ビームの電流量を取 得する。 また、 電流量取得部 1 3 2は、 電子銃 1 0が発生する電子ビームの電流量 と、 第 1成形部材 1 4における電子ビームが通過する開口部の大きさとに基づいて 、 第 1成形部材 1 4を通過する電子ビームの電流量を取得する。
次に、 反発力算出部 1 3 4は、 第 1成形部材 1 4を通過する電子ビームの電流量 に基づいて、 複数の電子ビームが相互に及ぼす反発力を算出する。 補正値算出部 1 3 6は、 第 1成形部材 1 4を通過する電子ビームの電流量から算出された反発力に 基づいて、 第 1成形部材 1 4を通過する電子ビームの照射位置を捕正する補正値を 算出する。 そして、 成形偏向制御部 8 4は、 当該補正値に基づいて、 第 1成形部材 1 4と第 2成形部材 2 2との間に設けられた第 1成形偏向部 1 8及び第 2成形偏向 部 2 0を制御し、 第 1成形部材 1 4を通過する電子ビームを第 2成形部材 2 2の所 望の位置に照射させる。
また、 電流量取得部 1 3 2は、 露光データ生成部 1 3 3が生成した露光データを 受け取り、 電子銃 1 0が発生する電子ビームの電流量と、 第 2成形部材 2 2が成形 する電子ビームの断面の面積とに基づいて、 第 2成形部材 2 2を通過する電子ビー ムの電流量を取得することが好ましい。 このとき、 反発力算出部 1 3 4は、 第 2成 形部材 2 2を通過する電子ビームの電流量に基づいて、 複数の電子ビームが相互に 及ぼす反発力を算出する。 また、 補正値算出部 1 3 6は、 第 2成形部材 2 2を通過 する電子ビームの電流量から算出された反発力に基づいて、 第 2成形部材 2 2を通 過する電子ビームの照射位置を補正する補正値を算出する。 そして、 偏向制御部 9 2は、 当該補正値に基づいて、 第 2成形部材 2 2とウェハ 4 4との間に設けられた 偏向部 3 8を制御し、 第 2成形部材 2 2を通過する電子ビームをウェハ 4 4の所望 の位置に照射させる。 また、 他の例においては、 電子銃 1 0で発生した電子ビーム の電流量、 又は第 1成形部材 1 8で成形された電子ビームの電流量に基づいて、 第 2成形部材 2 2を通過する電子ビームの照射位置を補正してもよい。
本実施形態の電子ビーム露光装置 1 0 0によれば、 複数の電子ビームがクーロン 力により相互に及ぼす反発力に基づいて、 電子ビームの照射位置を補正する補正値 を算出することにより、 電子ビームを所望の位置に照射させることができる。 具体 的には、 第 1成形部材 1 4を通過する電子ビームの電流量に基づいて、 電子ビーム の第 2成形部材 2 2に対する照射位置を補正する補正値を算出し、 当該捕正値を用 いて第 1成形偏向部 1 8及ぴ第 2成形偏向部 2 0を制御することにより、 電子ビー ムを第 2成形部材 2 2の所望の位置に精度よく照射させることができる。 また、 第 2成形部材 2 2を通過する電子ビームの電流量に基づいて、 電子ビームのウェハ 4 4に対する照射位置を補正する捕正値を算出し、 当該補正値を用いて偏向部 3 8を 制御することにより、 電子ビームをウェハ 4 4の所望の位置に精度よく照射させる ことができるため、 ウェハ 4 4にパターンを精度よく露光することができる。
図 3は、 本実施形態に係る半導体素子製造工程のフローチヤ一トの一例である。 S 1 0で、 本フローチャートが開始する。 S 1 2で、 ウェハの上面に、 フォトレジ ストを塗布する。 それから、 フォトレジストが塗布されたウェハ 4 4が、 電子ビー ム露光装置 1 0 0におけるウェハステージ 4 6に載置される。 ウェハ 4 4は、 図 1 に関連して説明したように、 第 1多軸電子レンズ 1 6、 第 2多軸電子レンズ 2 4、 第 3多軸電子レンズ 3 4、 及ぴ第 4多軸電子レンズ 3 6により複数の電子ビームの 焦点調整を独立に行う焦点調整工程と、 ブランキング電極アレイ 2 6により、 ゥェ ハ 4 4に、 複数の電子ビームを照射する力否かを、 電子ビーム毎に独立に切替える 照射切替工程により、 電子ビームをウェハ 4 4に対して照射することにより、 パタ ーン像が露光され、 転写される。
' それから、 S 1 4で露光されたウェハ 4 4は、 現像液に浸され、 現像され、 余 分なレジストが除去される （S 1 6 ) 。 ついで、 S 1 8で、 ウェハ上のフォトレ 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が、プ ラズマを用いた異方性エッチングによりエッチングされる。 また S 2 0で、 トラ ンジスタゃダイオードなどの半導体素子を形成するために、 ウェハに、ホウ素や 砒素などの不純物を注入する。 また S 2 2で、熱処理を施し、 注入された不純物 の活性化を行う。 また S 2 4で、 ウェハ上の有機汚染物や金属汚染物を取り除く ために、 薬液によりウェハを洗浄する。 また、 S 2 6で、 導電膜や絶縁膜の成膜 を行い、配線層及ぴ配線間の絶縁層を形成する。 S 1 2〜S 2 6の工程を組み合 わせ、 繰り返し行うことによって、 ウェハに素子分離領域、 素子領域及び配線層 を有する半導体素子を製造することが可能となる。 S 2 8で、所要の回路が形成 されたウェハを切り出し、チップの組み立てを行う。 S 3 0で半導体素子製造フ ローが終了する。
以上発明の実施の形態を説明したが、本出願に係る発明の技術的範囲は上記の 実施の形態に限定されるものではない。 上記実施の形態に種々の変更を加えて、 請求の範囲に記載の発明を実施することができる。そのような発明が本出願に係 る発明の技術的範囲に属することもまた、 請求の範囲の記載から明らかである。 産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数の電子ビームをウェハ に精度よく照射させる電子ビーム露光装置を提供することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 複数の電子ビームにより、 ウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、 前記複数の電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、
前記複数の電子ビームを独立に偏向する第 1偏向部と、
前記複数の電子ビームのそれぞれの電流量を取得する電流量取得部と、 前記電流量に基づいて、前記複数の電子ビームの照射位置を補正する補正値を 算出する補正値算出部と、
前記補正値に基づいて、 前記偏向部を制御する偏向制御部と
を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
2 . 前記電流量に基づいて、前記複数の電子ビームが相互に及ぼす反発力を算出 する反発する反発力算出部をさらに備え、
前記補正値算出部は、 前記反発力に基づいて、 前記補正値を算出する
ことを特徴とする請求項 1に記載の電子ビーム露光装置。
3 .前記複数の電子ビームの断面を所望の形状に成形する成形部材をさらに備え、 前記第 1偏向部は、 前記成形部材と前記ウェハとの間に設けられており、 前記成形部材は、前記複数の電子ビームの断面をそれぞれ所定の面積を有する 形状に成形し、
前記電流量取得部は、前記電流量及ぴ前記所定の面積に基づいて、前記成形部 材を通過する電子ビームの電流量を取得し、
前記補正値算出部は、前記成形部材を通過する前記電子ビームの前記電流量に 基づいて、 前記補正値を算出し、
前記偏向制御部は、前記補正値に基づいて、前記成形部材を通過する前記電子 ビームの照射位置を制御する
ことを特徴とする請求項 1に記載の電子ビーム露光装置。
4 . 前記複数の電子ビームの断面を成形する第 1成形部材と、
前記第 1成形部材を通過した前記複数の電子ビームの断面を所望の形状に成 形する第 2成形部材と
をさらに備え、
前記第 1偏向部は、前記第 1成形部材と前記第 2成形部材との間に設けられて おり、
前記偏向制御部は、前記第 1成形部材を通過する電子ビームの照射位置を制御 する
ことを特徴とする請求項 1に記載の電子ビーム露光装置。
5 . 前記第 1成形部材は、前記複数の電子ビームの断面を成形する複数の開口部 を有し、
前記電流量取得部は、 前記電流量及ぴ前記複数の開口部の大きさに基づいて、 前記第 1成形部材を通過する電子ビームの電流量を取得し、
前記補正値算出部は、前記第 1成形部材を通過する前記電子ビームの前記電流 量に基づいて、 前記補正値を算出し、
前記偏向制御部は、前記補正値に基づいて、前記第 1成形部材を通過する前記 電子ビームの照射位置を制御する
ことを特徴とする請求項 4に記載の電子ビーム露光装置。
6 . 前記第 2成形部材と前記ウェハとの間に設けられ、前記複数の電子ビームを 独立に偏向する第 2偏向部をさらに備え、
前記第 2成形部材は、前記複数の電子ビームの断面をそれぞれ所定の面積を有 する形状に成形し、
前記電流量取得部は、前記電流量及び前記所定の面積に基づいて、前記第 2成 形部材を通過する電子ビームの電流量を取得し、
前記補正値算出部は、前記第 2成形部材を通過する前記電子ビームの前記電流 量に基づいて、 前記補正値を算出し、
前記偏向制御部は、前記捕正値に基づいて、前記第 2成形部材を通過する前記 電子ビームの照射位置を制御する
ことを特徴とする請求項 4に記載の電子ビーム露光装置。
7 .複数の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、
前記複数の電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、
前記複数の電子ビームのそれぞれの電流量を取得する電流量取得段階と、 前記電流量に基づいて、前記複数の電子ビームの照射位置のずれを補正する補 正値を算出する補正値算出段階と、
前記補正値に基づいて、前記複数の電子ビームを独立に偏向して露光する露光 段階と
を備えることを特徴とする電子ビーム露光方法。
8 .複数の電子ビームによりウェハにパターン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、
前記複数の電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、
前記複数の電子ビームのそれぞれの電流量を取得する電流量取得段階と、 前記電流量に基づいて、前記複数の電子ビームの照射位置を捕正する捕正値を 算出する補正値算出段階と、
前記補正値に基づいて、前記複数の電子ビームを独立に偏向して露光する露光 段階と
を備えることを特徴とする半導体素子製造方法。
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