荷電粒子線光学系用収差測定装置、該収差測定装置を具備する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
【課題】 荷電粒子線光学系の収差を分離して測定できるようにし、荷電粒子線光学系の有効領域における収差をバランスよく調整することが可能な収差測定装置を提供する。
【解決手段】 荷電粒子線光学系の収差を測定するために、複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる荷電粒子生成手段と、前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段とを有し、前記荷電粒子生成手段は、各荷電粒子線に対応した電子光学系を有し、各電子光学系の瞳位置に、対応する荷電粒子線が互いに異なる入射角で前記物体面に入射するような開口絞りを有することを特徴とする。
【解決手段】 荷電粒子線光学系の収差を測定するために、複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる荷電粒子生成手段と、前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段とを有し、前記荷電粒子生成手段は、各荷電粒子線に対応した電子光学系を有し、各電子光学系の瞳位置に、対応する荷電粒子線が互いに異なる入射角で前記物体面に入射するような開口絞りを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線光学系用収差測定装置、および該収差測定装置を具備する、主に半導体集積回路等の露光に用いられる電子線露光装置や、イオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム露光装置には、従来、ビームをスポット状にして使用するポイントビーム型や、サイズ可変の矩形断面にして使用する可変矩形ビーム型の装置がある。
【０００３】
ポイントビーム型の電子ビーム露光装置では単一の電子ビームを用いて描画するためスループットが低いので、研究開発用にしか使用されていない。可変矩形ビーム型の電子ビーム露光装置では、ポイント型と比べるとスループットが１〜２桁高いが、基本的には単一の電子ビームを用いて描画するため、０．１μｍ程度の微細なパターンが高集積度で詰まったパターンを露光する場合などでは、やはりスループットの点で問題が多い。
【０００４】
この問題点を解決する装置として、描画するパターンをステンシルマスクにパターン透過孔として形成し、ステンシルマスクを電子ビームで照明することにより、縮小電子光学系を介して描画するパターンを試料面に転写するステンシルマスク型の電子ビーム露光装置がある。また、複数の開口を有する基板を電子ビームで照明し、複数の開口からの複数の電子ビームを、縮小電子光学系を介して試料面に照射し、その複数の電子ビームを偏向させて試料面を走査させるとともに、描画するパターンに応じて複数の電子ビームを個別にｏｎ／ｏｆｆしてパターンを描画するマルチ電子ビーム型露光装置がある。双方とも一度に露光する面積すなわち露光面積が従来にくらべ広い為、スループットがより改善できるという特徴がある。
【特許文献１】特開平９−２４５７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ステンシルマスク型の電子ビーム露光装置およびマルチ電子ビーム型露光装置の縮小電子光学系は、従来に比べ広くなった露光領域全域で、収差をバランスよく抑えるように調整する必要がある。その為には、露光領域全域内の各像高における、球面、コマ、非点、位置ずれ、およびフォーカス位置等を分離して測定し、その測定結果に基づいて、調整しなければならない。しかしながら、従来の収差測定は、ビームのボケとその位置を計測するだけ、露光領域全域で収差をバランスよく抑えることができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、荷電粒子線光学系の収差を分離して測定できるようにし、荷電粒子線光学系の有効領域における収差をバランスよく調整することが可能な収差測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の荷電粒子線光学系の収差を測定する収差測定装置のある形態は、複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる荷電粒子生成手段と、前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
前記荷電粒子生成手段は、例えば、各荷電粒子線に対応した電子光学系を有し、各電子光学系の瞳位置に、対応する荷電粒子線が互いに異なる入射角で前記物体面に入射するような開口絞りを有することを特徴とする。
【０００９】
前記検出手段の検出結果と、前記荷電粒子線光学系の歪曲に基づいて、収差を求めることを特徴とすることができる。
【００１０】
前記複数の荷電粒子線は、例えば、互いに異なる物体面を通過するが、略同一像高とみなして収差を求めることを特徴とする。
【００１１】
前記荷電粒子生成手段が、例えば、更に複数の荷電粒子線を等しい入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる手段を有し、前記検出手段がその結像位置を検出し、その検出結果に基づいて、前記歪曲を求めることを特徴とする。
前記収差をツェルニケ係数で成分分けする演算手段を有することを特徴することができる。
【００１２】
本発明の複数の荷電粒子線を用いて被露光面を露光する荷電粒子線露光装置のある形態は、荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割するための開口を複数有する開口基板と、前記開口の夫々を瞳とする複数の電子光学系と、前記複数の電子光学系が形成する前記荷電粒子源像を前記被露光面に投影する荷電粒子光学系と、前記開口基板の各開口を露光用開口と複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系に入射させる収差測定用開口とに設定する手段と、前記収差測定用開口を通過した前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
前記検出手段の検出結果と、前記荷電粒子線光学系の歪曲に基づいて、収差を求めることを特徴とすることができる。
【００１４】
前記収差測定用の開口を通過した複数の荷電粒子線は、例えば、互いに異なる物体面を通過するが、略同一像高とみなして収差を求めることを特徴とする。
【００１５】
前記収差測定用の開口が、例えば、更に複数の荷電粒子線を等しい入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させ、前記検出手段がその結像位置を検出し、その検出結果に基づいて、前記歪曲を求めることを特徴とする。
前記収差をツェルニケ係数で成分分けする演算手段を有することを特徴することができる。
【００１６】
本発明のデバイス製造方法のある形態は、上記荷電粒子線露光装置を用いて、被露光対象に露光を行う工程と、露光された前記被露光対象を現像する工程と、を具備してデバイスを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、荷電粒子線光学系の収差を分離して測定することができるようになり、荷電粒子線光学系の有効領域での収差をバランスよく調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態に係る荷電粒子線露光装置の一例として電子線露光装置の例を示す。なお、本発明は電子線に限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
【実施例１】
【００１９】
＜電子ビーム露光装置の構成要素および描画方法の説明＞
図１は本発明に係る電子線露光装置の要部概略図である。
図１において、電子銃（図示せず）で発生した電子線はクロスオーバ像を形成する（以下、このクロスオーバ像を電子源１と記す）。この電子源１から放射される電子ビームは、ビーム整形光学系２，３を介して、電子源１の像ＳＩを形成する。電子源１の像ＳＩの大きさは、ビーム整形光学系２，３のレンズパワーをそれぞれ調整することにより変えることができる。像ＳＩから放射される電子線は、コリメータレンズ４によって略平行の電子ビームとなる。
【００２０】
ＡＡは、開口が２次元配列して形成されたアパーチャアレイである。Ｐre-ＡＡは、アパーチャアレイＡＡの開口より大きい開口をアパーチャアレイＡＡと同一の２次元配列で形成したプリアパーチャアレイであって、電子線照射によるアパーチャアレイＡＡの熱的損傷を低減するものである。５は、同一の光学パワーを有する静電レンズが２次元配列して形成されたレンズアレイである。６，７は、個別に駆動可能な静電の８極偏向器が２次元配列して形成された偏向器アレイである。８は、個別に駆動可能な静電のブランカーが２次元配列して形成されたブランカーアレイである。
【００２１】
コリメータレンズ４からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイＡＡによって複数の電子ビームに分割される。分割された電子ビームは、対応するレンズアレイ５の静電レンズを介して、ブランカーアレイ８の対応するブランカー上に、電子源１の中間像を形成する。ここで、各電子レンズの瞳は、アパーチャアレイＡＡ上の対応する開口となっている。
【００２２】
中間像面の下流には、２段の対称磁気ダブレット・レンズＤ1，Ｄ2で構成された縮小投影系ＰＬがあり、複数の中間像をウエハ９上に投影する。そして、縮小投影系ＰＬの瞳とアパーチャアレイＡＡの開口とは共役となっている。
【００２３】
偏向器アレイ６，７は、ブランカーアレイ８上に形成される電子源の中間像の位置（光軸と直交する面内の位置）を個別に調整することができ、コリメータレンズ４の励磁や、光源像ＳＩの近傍に配置されたスティグメータＳＴＧによって、複数の電子源の中間像の位置を系統的に調整することができる。
【００２４】
ブランカーアレイ８は、電子ビームを偏向することにより、ブランキングアパーチャＢＡによって遮断させ、ウエハ９への電子ビームの照射を制御できる。
【００２５】
下段のダブレット・レンズＤ2内には、複数の電子ビームを同時にＸ，Ｙ方向の所望の位置に変位させるための主偏向器１０、複数の電子ビームの非点を同時に調整する静電型の８極子スティグメータであるスティグメータＤＳ、および複数の電子ビームのフォーカスを同時に調整するフォーカスコイルＤＦが配置されている。
【００２６】
光軸調整用のアライナーとして、ビーム整形光学系３とコリメータレンズ４の間に第１のアライナーＡＬ1が配置され、ダブレットレンズＤ1とＤ2との間に第２のアライナーＡＬ2が配置されている。
【００２７】
１１はウエハ９を搭載し、光軸と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。このＸＹステージ１１上にはウエハ９を固着するための静電チャック１３と、電子ビームの位置を測定するために電子ビーム入射側に開口パターンを有する半導体検出器１２が配置されている。
【００２８】
システム構成図を図２に示す。
【００２９】
レンズ制御回路２１は、ビーム整形光学系２，３、コリメータレンズ４、レンズアレイ５、および対称磁気ダブレット・レンズＤ1，Ｄ2の各々の電子光学的パワー（焦点距離）を制御する回路である。ブランキング制御回路２２は、ブランカーアレイ８を構成する複数のブランカーを個別に制御する回路である。偏向器制御回路２３は、主偏向器１０を制御する回路である。収差補正制御回路２４は、偏向器アレイ６，７、スティグメータＤＳ、およびフォーカスコイルＤＦを制御して、発生する収差を調整する回路である。アライナー制御回路２５は、光軸調整のためにアライナーＡＬ1，ＡＬ2を制御する回路である。検出回路２６は、半導体検出器１２からの信号を処理する回路である。ステージ制御回路２７は、ステージの位置を検出する不図示のレーザ干渉計と共同してステージ１１を駆動制御する制御回路である。ＡＡ移動回路２８は、アパーチャアレイＡＡの水平方向位置を切り替える回路である。主制御系２９は、上記複数の制御回路を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する。
【００３０】
本実施例の描画方法の説明図を図３に示す。
【００３１】
主制御系２９は、露光制御データに基づいて、ブランキング制御回路２２と偏向器制御回路２３に命じ、主偏向器１０によって、複数の電子ビームを偏向させるとともに、ウエハ９に露光すべきピクセルに応じてブランカーアレイ８のブランカーを個別にｏｎ／ｏｆｆさせる。各電子ビームは、図３に示すようにウエハ９上の対応する要素露光領域（ＥＦ）をラスタースキャン露光する。各電子ビームの要素露光領域（要素フィールドＥＦ）は、２次元に隣接するように設定されているので、その結果、同時に露光される複数の要素露光領域（要素フィールドＥＦ）で構成されるサブフィールド（ＳＦ）が露光される。次に、主制御系２９は、サブフィールド(ＳＦ1)を露光後、次のサブフィールド(ＳＦ2)を露光する為に、主偏向器１０によって、複数の電子ビームを次のサブフィールド(ＳＦ2)に偏向させる。
【００３２】
＜収差測定の説明＞
図４において、Ａを射出瞳の中心、Ｆをガウス像点とし、Ｆを通る光軸に直角の平面を像面とし、この上にＸ，Ｙ軸をとる。Ａを通る光線（主光線）がこの像面と交わる点をＱ0（Ｘ0，Ｙ0）とすれば、瞳面上の任意の1点から出た光線が像面と交わる点をＱとするとき、Ｑ−Ｑ0（δＸ，δＹ）はこの点のＱ0（像高）に対する幾何光学的収差と呼ばれている。
また、幾何光学的収差は、下記式（１）および（２）のように表される。
【００３３】
【数１】
【００３４】
Ｗ(ρ，θ)は、波面収差をツェルニケの多項式で表したものである。ここで、ツェルニケの多項式による表現について基本的な事項を説明する。ツェルニケの多項式の表現では、座標系として極座標を用い、直交関数系としてツェルニケ円筒関数を用いる。ここで、ρは射出瞳の半径を1に規格した規格化瞳半径であり、θは極座標の動径角である。Ｃnは展開係数である。以下、ツェルニケの円筒関数系Ｚn(ρ，θ) のうち、第1項から第１６項の円筒関数系Ｚ1〜Ｚ16と各項の収差内容を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
したがって、収差を測定するには、射出瞳面に特定の光線だけを通過させるアパーチャを設け、像面上のその像とガウス像点との位置ずれを測定し、順次、射出瞳面の特定光線の場所を異ならしめて位置ずれを測定する。この位置ずれ情報に対してツェルニケの円筒関数系Ｚn(ρ，θ)をフィッティングして各項毎の展開係数Ｃnを求め、この展開係数Ｃｎとツェルニケの円筒関数系Ｚn(ρ，θ)とを用いて最終的に波面収差Ｗ(ρ，θ)を求めることができる。
【００３７】
次に、本実施例での収差測定方法の特徴を、図５を用いて説明する。
【００３８】
図５の光学系は、説明のために図１の光学系を簡略化したものであり、図１と同機能を有するものに同符号を与えている。
【００３９】
図示されていない光学系からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイＡＡによって複数の電子ビームに分割される。分割された電子ビームは、縮小投影系ＰＬの物体面に中間像を形成する。そして、その中間像は、縮小投影系ＰＬを介して、その像面に投影される。このときアパーチャアレイＡＡの開口が射出瞳に相当する。
【００４０】
露光時のアパーチャアレイＡＡの開口ＡＰを、参考のために表示している。収差測定の際は、上述したように、射出瞳面に特定の光線だけを通過させる開口絞りを設けることが必要である。そこで、射出瞳面に相当する開口ＡＰ0内のＰ0，Ｐ1，Ｐ2だけからの光線だけを通過する開口を設け、各光線の像面上の位置Ｑ0，Ｑ1，Ｑ2を測定し、δＸ，δＸを測定すれば、収差が求められる。しかし収差が小さいと、Ｑ0，Ｑ1，Ｑ2は分離して測定することが難しい。そこで、Ｐ1の代わりに、隣の射出瞳面である開口ＡＰ1のＰ1に相当する位置Ｐ1’だけからの光線だけを通過させる開口を設ける。同様に、Ｐ2の代わりに、隣の射出瞳面である開口ＡＰ2のＰ2に相当する位置Ｐ2’だけからの光線だけを通過させる開口を設ける。開口ＡＰ0，ＡＰ1，ＡＰ2からの光線が同一像高の光線（すなわち、収差が等しい光線）であるとみなすと、位置Ｐ1’、位置Ｐ2’からの光線の像面上の位置Ｑ1’，Ｑ2’を測定し、ガウス像点からの変位δＸ1，δＸ2を測定すれば、収差が小さくても、光線の像面上の位置Ｑ1’，Ｑ2’が分離できるため、収差が小さくてもその収差を測定することができる。
【００４１】
次に本実施例の実際のアパーチャアレイＡＡについて、説明する。
図６において、左図（１）がアパーチャアレイの露光用開口パターンであり、右図（２）が収差測定用開口パターンである。図示するように、露光用開口パターンを５×５の２５ブロックに分割し、その中心の開口パターンに対応する収差測定用開口パターンを、同じ開口にしている。そして２５ブロックのうち９ブロックでは、露光用開口パターンに対応する収差測定用パターンを、露光用開口パターン内の特定の光線だけ（射出瞳位置（ξ，η）に対応する）を通過するような微小開口にしている。そしてこの9ブロックでは、同一ブロック内の光線を同一像高とみなして、図示するようにブロック中心の像高を代表像高とする。そして、上述のように収差を測定している。他のブロックは、ブロック中心の開口パターンに対応する収差測定用開口パターンだけを有し、後述するようにディスト-ション測定のために通過する光線を設定している。ここで、ブロックは、言い換えれば、像高を意味することになる。
【００４２】
図1に戻り、アパーチャアレイＡＡには、図６に示した露光用開口パターンと収差測定用開口パターンが、図７(１)に示すように隣接して形成されている。アパーチャアレイＡＡの真上には、図７(２)に示すようなプリアパーチャアレイＰre-ＡＡがあり、その開口パターンは、前述したように、露光用の開口より大きい開口が、同じ配列で形成されたものである。露光の時は、プリアパーチャアレイＰre-ＡＡの開口パターンの直下に露光用開口パターンが配置されるようにアパーチャアレイＡＡの位置を移動させる。一方、収差測定の時は、プリアパーチャアレイＰre-ＡＡの開口パターンの直下に収差測定用開口パターンが配置されるようにアパーチャアレイＡＡの位置を移動させる。
【００４３】
次に収差測定の際に用いられる本実施例の半導体検出器１２について、図８を用いて説明する。
半導体検出器１２は、複数の開口が形成された基板１２１と基板の開口に対応した図８（２）に示す半導体デバイス１２２（ＰＩＮフォト、アバランシェダイオード等）で構成される。基板１２１の開口は、上述した収差測定用開口パターンの９ブロックの中心に位置する開口に対応して形成されている。その開口の形状は、図示するようにＬ字形である。主偏向器により、ビームを走査し、開口を通過する電子線を半導体デバイス１２２で検出することにより、その信号と開口位置とに基づいて、走査方向のビーム位置が検出できる。
【００４４】
次に、図９を用いて本実施例の電子ビーム露光装置における収差測定の動作について説明する。
露光装置の収差測定のために、主制御系２９は下記ステップを実行する。
【００４５】
（ステップ１）主制御系２９は、ＡＡ移動回路２８に命じ、プリアパーチャアレイＰre-ＡＡの直下にアパーチャアレイＡＡの収差測定用開口パターンを位置させる。
【００４６】
（ステップ２）主制御系２９は、ステージ制御回路２７に命じ、半導体検出器１２の９個の開口を、収差測定用開口パターンの９ブロック（像高）の瞳位置（０，０）に対応する開口からの電子ビームが入射する位置に移動させる。
【００４７】
（ステップ３）主制御系２９は、図１０(１)に示すように各像高の瞳位置（ξk，ηk）に対応した収差測定用開口を選択し、その開口からの電子線だけを半導体検出器１２に入射するようにブランキング制御回路２７に命じる。
【００４８】
（ステップ４）主制御系２９は、選択された測定用ビームを半導体検出器１２上を走査させるように偏向器制御回路２３に命じるとともに、検出回路２６に半導体検出器１２からの信号を記憶させることを命じる。
【００４９】
（ステップ５）主制御系２９は、予め取得した半導体検出器１２の各開口位置と検出回路２６に記憶された検出信号に基づいて、図１０(２)に示すような、像高（Ｘi，Ｙj）、瞳位置（ξk，ηk）ごとの
電子ビームの設計上の結像位置と実際の結像位置との変位（δＸk，δＹk）を算出し、記憶する。
【００５０】
（ステップ６）主制御系２９は、９ブロックにおける像高のすべての計測対象開口からビーム位置を検出した場合、ステップ７に進め、そうでない場合ステップ３に戻る。
【００５１】
（ステップ７）主制御系２９は、その他の１６ブロックの像高における、瞳位置（０，０）の変位（δＸk，δＹk ）を先の９ブロックの像高と同様のステップで検出し、算出して、記憶する
（ステップ８）主制御系２９は、記憶されている像高（Ｘi，Ｙj）、瞳位置（ξk，ηk）ごとの変位（δＸk、δＹk）を読み込む。
【００５２】
（ステップ９）主制御系２９は、各像高（Ｘi，Ｙj）の瞳位置（０，０）の（δＸ，δＹ）より、下記のような像高位置（ｘ，ｙ）に関するディストーション関数を関数近似より求める。これは、各ブロックが同一像高であるとみなすものの、若干のディストーションの違いがあり、求められる収差に誤差をもたらすので、それを補正するために求める。
【００５３】
δｘ＝ｆ(ｘ，ｙ）
δｙ＝ｇ(ｘ，ｙ)
（ステップ１０）ディスト-ション関数から、下式のように各像高の瞳位置（ξ，η）と、（δＸ，δＹ）を補正し、（δＸ’，δＹ’）を求める。
【００５４】
δＸ’＝δＸ−ｆ(x，y)
δＹ’＝δＹ−ｇ(x，y)
ただし、(ｘ，ｙ)は、各像高の瞳位置（ξ，η）の実際の像高位置を表す。
【００５５】
（ステップ１１） 各像高ごとの瞳位置（ξ，η）と、（δＸ’，δＹ’）に基づいて、各像高のツェルニケ係数を求める。このツェルニケ係数Ｃnとツェルニケの円筒関数系Ｚn(ρ,θ) とを用いて最終的に波面収差Ｗ(ρ,θ)を求めることができる。
【実施例２】
【００５６】
（デバイスの生産方法）
次に上記説明した電子線露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図１１は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（ＥＢデータ変換）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５７】
図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００５８】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストにて製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１に係る電子露光装置の要部概略を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るシステム構成を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係る描画方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係る幾何光学的収差を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係る収差測定を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例１に係るアパーチャアレイの開口パターンを説明するための図である。
【図７】本発明の実施例１に係るアパーチャアレイとプリアパーチャアレイを説明するための図である。
【図８】本発明の実施例１に係る半導体検出器を説明するための図であり、（１）が平面図、（２）が断面図である。
【図９】本発明の実施例１に係る収差測定の動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例１に係る収差測定用開口と結像位置を説明するための図である。
【図１１】デバイスの製造プロセスのフローを説明するための図である。
【図１２】ウエハプロセスを説明するための図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：電子源、２：ビーム整形光学系、３：ビーム整形光学系、４：コリメータレンズ、５：レンズアレイ、６：偏向器アレイ、７：偏向器アレイ、８：ブランカーアレイ、９：ウエハ、１０：主偏向器、１１：ＸＹステージ、１２：半導体検出器、１３：静電チャック、ＡＡ：アパーチャアレイ、ＡＬ1，ＡＬ2：アライナー、ＡＰ0，ＡＰ1，ＡＰ2：開口、ＢＡ：ブランキングアパーチャ、ＰＬ：縮小投影系、ＳＩ：電子源の像（光源像）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線光学系用収差測定装置、および該収差測定装置を具備する、主に半導体集積回路等の露光に用いられる電子線露光装置や、イオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム露光装置には、従来、ビームをスポット状にして使用するポイントビーム型や、サイズ可変の矩形断面にして使用する可変矩形ビーム型の装置がある。
【０００３】
ポイントビーム型の電子ビーム露光装置では単一の電子ビームを用いて描画するためスループットが低いので、研究開発用にしか使用されていない。可変矩形ビーム型の電子ビーム露光装置では、ポイント型と比べるとスループットが１〜２桁高いが、基本的には単一の電子ビームを用いて描画するため、０．１μｍ程度の微細なパターンが高集積度で詰まったパターンを露光する場合などでは、やはりスループットの点で問題が多い。
【０００４】
この問題点を解決する装置として、描画するパターンをステンシルマスクにパターン透過孔として形成し、ステンシルマスクを電子ビームで照明することにより、縮小電子光学系を介して描画するパターンを試料面に転写するステンシルマスク型の電子ビーム露光装置がある。また、複数の開口を有する基板を電子ビームで照明し、複数の開口からの複数の電子ビームを、縮小電子光学系を介して試料面に照射し、その複数の電子ビームを偏向させて試料面を走査させるとともに、描画するパターンに応じて複数の電子ビームを個別にｏｎ／ｏｆｆしてパターンを描画するマルチ電子ビーム型露光装置がある。双方とも一度に露光する面積すなわち露光面積が従来にくらべ広い為、スループットがより改善できるという特徴がある。
【特許文献１】特開平９−２４５７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ステンシルマスク型の電子ビーム露光装置およびマルチ電子ビーム型露光装置の縮小電子光学系は、従来に比べ広くなった露光領域全域で、収差をバランスよく抑えるように調整する必要がある。その為には、露光領域全域内の各像高における、球面、コマ、非点、位置ずれ、およびフォーカス位置等を分離して測定し、その測定結果に基づいて、調整しなければならない。しかしながら、従来の収差測定は、ビームのボケとその位置を計測するだけ、露光領域全域で収差をバランスよく抑えることができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、荷電粒子線光学系の収差を分離して測定できるようにし、荷電粒子線光学系の有効領域における収差をバランスよく調整することが可能な収差測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の荷電粒子線光学系の収差を測定する収差測定装置のある形態は、複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる荷電粒子生成手段と、前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
前記荷電粒子生成手段は、例えば、各荷電粒子線に対応した電子光学系を有し、各電子光学系の瞳位置に、対応する荷電粒子線が互いに異なる入射角で前記物体面に入射するような開口絞りを有することを特徴とする。
【０００９】
前記検出手段の検出結果と、前記荷電粒子線光学系の歪曲に基づいて、収差を求めることを特徴とすることができる。
【００１０】
前記複数の荷電粒子線は、例えば、互いに異なる物体面を通過するが、略同一像高とみなして収差を求めることを特徴とする。
【００１１】
前記荷電粒子生成手段が、例えば、更に複数の荷電粒子線を等しい入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる手段を有し、前記検出手段がその結像位置を検出し、その検出結果に基づいて、前記歪曲を求めることを特徴とする。
前記収差をツェルニケ係数で成分分けする演算手段を有することを特徴することができる。
【００１２】
本発明の複数の荷電粒子線を用いて被露光面を露光する荷電粒子線露光装置のある形態は、荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割するための開口を複数有する開口基板と、前記開口の夫々を瞳とする複数の電子光学系と、前記複数の電子光学系が形成する前記荷電粒子源像を前記被露光面に投影する荷電粒子光学系と、前記開口基板の各開口を露光用開口と複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系に入射させる収差測定用開口とに設定する手段と、前記収差測定用開口を通過した前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
前記検出手段の検出結果と、前記荷電粒子線光学系の歪曲に基づいて、収差を求めることを特徴とすることができる。
【００１４】
前記収差測定用の開口を通過した複数の荷電粒子線は、例えば、互いに異なる物体面を通過するが、略同一像高とみなして収差を求めることを特徴とする。
【００１５】
前記収差測定用の開口が、例えば、更に複数の荷電粒子線を等しい入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させ、前記検出手段がその結像位置を検出し、その検出結果に基づいて、前記歪曲を求めることを特徴とする。
前記収差をツェルニケ係数で成分分けする演算手段を有することを特徴することができる。
【００１６】
本発明のデバイス製造方法のある形態は、上記荷電粒子線露光装置を用いて、被露光対象に露光を行う工程と、露光された前記被露光対象を現像する工程と、を具備してデバイスを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、荷電粒子線光学系の収差を分離して測定することができるようになり、荷電粒子線光学系の有効領域での収差をバランスよく調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態に係る荷電粒子線露光装置の一例として電子線露光装置の例を示す。なお、本発明は電子線に限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
【実施例１】
【００１９】
＜電子ビーム露光装置の構成要素および描画方法の説明＞
図１は本発明に係る電子線露光装置の要部概略図である。
図１において、電子銃（図示せず）で発生した電子線はクロスオーバ像を形成する（以下、このクロスオーバ像を電子源１と記す）。この電子源１から放射される電子ビームは、ビーム整形光学系２，３を介して、電子源１の像ＳＩを形成する。電子源１の像ＳＩの大きさは、ビーム整形光学系２，３のレンズパワーをそれぞれ調整することにより変えることができる。像ＳＩから放射される電子線は、コリメータレンズ４によって略平行の電子ビームとなる。
【００２０】
ＡＡは、開口が２次元配列して形成されたアパーチャアレイである。Ｐre-ＡＡは、アパーチャアレイＡＡの開口より大きい開口をアパーチャアレイＡＡと同一の２次元配列で形成したプリアパーチャアレイであって、電子線照射によるアパーチャアレイＡＡの熱的損傷を低減するものである。５は、同一の光学パワーを有する静電レンズが２次元配列して形成されたレンズアレイである。６，７は、個別に駆動可能な静電の８極偏向器が２次元配列して形成された偏向器アレイである。８は、個別に駆動可能な静電のブランカーが２次元配列して形成されたブランカーアレイである。
【００２１】
コリメータレンズ４からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイＡＡによって複数の電子ビームに分割される。分割された電子ビームは、対応するレンズアレイ５の静電レンズを介して、ブランカーアレイ８の対応するブランカー上に、電子源１の中間像を形成する。ここで、各電子レンズの瞳は、アパーチャアレイＡＡ上の対応する開口となっている。
【００２２】
中間像面の下流には、２段の対称磁気ダブレット・レンズＤ1，Ｄ2で構成された縮小投影系ＰＬがあり、複数の中間像をウエハ９上に投影する。そして、縮小投影系ＰＬの瞳とアパーチャアレイＡＡの開口とは共役となっている。
【００２３】
偏向器アレイ６，７は、ブランカーアレイ８上に形成される電子源の中間像の位置（光軸と直交する面内の位置）を個別に調整することができ、コリメータレンズ４の励磁や、光源像ＳＩの近傍に配置されたスティグメータＳＴＧによって、複数の電子源の中間像の位置を系統的に調整することができる。
【００２４】
ブランカーアレイ８は、電子ビームを偏向することにより、ブランキングアパーチャＢＡによって遮断させ、ウエハ９への電子ビームの照射を制御できる。
【００２５】
下段のダブレット・レンズＤ2内には、複数の電子ビームを同時にＸ，Ｙ方向の所望の位置に変位させるための主偏向器１０、複数の電子ビームの非点を同時に調整する静電型の８極子スティグメータであるスティグメータＤＳ、および複数の電子ビームのフォーカスを同時に調整するフォーカスコイルＤＦが配置されている。
【００２６】
光軸調整用のアライナーとして、ビーム整形光学系３とコリメータレンズ４の間に第１のアライナーＡＬ1が配置され、ダブレットレンズＤ1とＤ2との間に第２のアライナーＡＬ2が配置されている。
【００２７】
１１はウエハ９を搭載し、光軸と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。このＸＹステージ１１上にはウエハ９を固着するための静電チャック１３と、電子ビームの位置を測定するために電子ビーム入射側に開口パターンを有する半導体検出器１２が配置されている。
【００２８】
システム構成図を図２に示す。
【００２９】
レンズ制御回路２１は、ビーム整形光学系２，３、コリメータレンズ４、レンズアレイ５、および対称磁気ダブレット・レンズＤ1，Ｄ2の各々の電子光学的パワー（焦点距離）を制御する回路である。ブランキング制御回路２２は、ブランカーアレイ８を構成する複数のブランカーを個別に制御する回路である。偏向器制御回路２３は、主偏向器１０を制御する回路である。収差補正制御回路２４は、偏向器アレイ６，７、スティグメータＤＳ、およびフォーカスコイルＤＦを制御して、発生する収差を調整する回路である。アライナー制御回路２５は、光軸調整のためにアライナーＡＬ1，ＡＬ2を制御する回路である。検出回路２６は、半導体検出器１２からの信号を処理する回路である。ステージ制御回路２７は、ステージの位置を検出する不図示のレーザ干渉計と共同してステージ１１を駆動制御する制御回路である。ＡＡ移動回路２８は、アパーチャアレイＡＡの水平方向位置を切り替える回路である。主制御系２９は、上記複数の制御回路を制御し、電子ビーム露光装置全体を管理する。
【００３０】
本実施例の描画方法の説明図を図３に示す。
【００３１】
主制御系２９は、露光制御データに基づいて、ブランキング制御回路２２と偏向器制御回路２３に命じ、主偏向器１０によって、複数の電子ビームを偏向させるとともに、ウエハ９に露光すべきピクセルに応じてブランカーアレイ８のブランカーを個別にｏｎ／ｏｆｆさせる。各電子ビームは、図３に示すようにウエハ９上の対応する要素露光領域（ＥＦ）をラスタースキャン露光する。各電子ビームの要素露光領域（要素フィールドＥＦ）は、２次元に隣接するように設定されているので、その結果、同時に露光される複数の要素露光領域（要素フィールドＥＦ）で構成されるサブフィールド（ＳＦ）が露光される。次に、主制御系２９は、サブフィールド(ＳＦ1)を露光後、次のサブフィールド(ＳＦ2)を露光する為に、主偏向器１０によって、複数の電子ビームを次のサブフィールド(ＳＦ2)に偏向させる。
【００３２】
＜収差測定の説明＞
図４において、Ａを射出瞳の中心、Ｆをガウス像点とし、Ｆを通る光軸に直角の平面を像面とし、この上にＸ，Ｙ軸をとる。Ａを通る光線（主光線）がこの像面と交わる点をＱ0（Ｘ0，Ｙ0）とすれば、瞳面上の任意の1点から出た光線が像面と交わる点をＱとするとき、Ｑ−Ｑ0（δＸ，δＹ）はこの点のＱ0（像高）に対する幾何光学的収差と呼ばれている。
また、幾何光学的収差は、下記式（１）および（２）のように表される。
【００３３】
【数１】
【００３４】
Ｗ(ρ，θ)は、波面収差をツェルニケの多項式で表したものである。ここで、ツェルニケの多項式による表現について基本的な事項を説明する。ツェルニケの多項式の表現では、座標系として極座標を用い、直交関数系としてツェルニケ円筒関数を用いる。ここで、ρは射出瞳の半径を1に規格した規格化瞳半径であり、θは極座標の動径角である。Ｃnは展開係数である。以下、ツェルニケの円筒関数系Ｚn(ρ，θ) のうち、第1項から第１６項の円筒関数系Ｚ1〜Ｚ16と各項の収差内容を表１に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
したがって、収差を測定するには、射出瞳面に特定の光線だけを通過させるアパーチャを設け、像面上のその像とガウス像点との位置ずれを測定し、順次、射出瞳面の特定光線の場所を異ならしめて位置ずれを測定する。この位置ずれ情報に対してツェルニケの円筒関数系Ｚn(ρ，θ)をフィッティングして各項毎の展開係数Ｃnを求め、この展開係数Ｃｎとツェルニケの円筒関数系Ｚn(ρ，θ)とを用いて最終的に波面収差Ｗ(ρ，θ)を求めることができる。
【００３７】
次に、本実施例での収差測定方法の特徴を、図５を用いて説明する。
【００３８】
図５の光学系は、説明のために図１の光学系を簡略化したものであり、図１と同機能を有するものに同符号を与えている。
【００３９】
図示されていない光学系からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイＡＡによって複数の電子ビームに分割される。分割された電子ビームは、縮小投影系ＰＬの物体面に中間像を形成する。そして、その中間像は、縮小投影系ＰＬを介して、その像面に投影される。このときアパーチャアレイＡＡの開口が射出瞳に相当する。
【００４０】
露光時のアパーチャアレイＡＡの開口ＡＰを、参考のために表示している。収差測定の際は、上述したように、射出瞳面に特定の光線だけを通過させる開口絞りを設けることが必要である。そこで、射出瞳面に相当する開口ＡＰ0内のＰ0，Ｐ1，Ｐ2だけからの光線だけを通過する開口を設け、各光線の像面上の位置Ｑ0，Ｑ1，Ｑ2を測定し、δＸ，δＸを測定すれば、収差が求められる。しかし収差が小さいと、Ｑ0，Ｑ1，Ｑ2は分離して測定することが難しい。そこで、Ｐ1の代わりに、隣の射出瞳面である開口ＡＰ1のＰ1に相当する位置Ｐ1’だけからの光線だけを通過させる開口を設ける。同様に、Ｐ2の代わりに、隣の射出瞳面である開口ＡＰ2のＰ2に相当する位置Ｐ2’だけからの光線だけを通過させる開口を設ける。開口ＡＰ0，ＡＰ1，ＡＰ2からの光線が同一像高の光線（すなわち、収差が等しい光線）であるとみなすと、位置Ｐ1’、位置Ｐ2’からの光線の像面上の位置Ｑ1’，Ｑ2’を測定し、ガウス像点からの変位δＸ1，δＸ2を測定すれば、収差が小さくても、光線の像面上の位置Ｑ1’，Ｑ2’が分離できるため、収差が小さくてもその収差を測定することができる。
【００４１】
次に本実施例の実際のアパーチャアレイＡＡについて、説明する。
図６において、左図（１）がアパーチャアレイの露光用開口パターンであり、右図（２）が収差測定用開口パターンである。図示するように、露光用開口パターンを５×５の２５ブロックに分割し、その中心の開口パターンに対応する収差測定用開口パターンを、同じ開口にしている。そして２５ブロックのうち９ブロックでは、露光用開口パターンに対応する収差測定用パターンを、露光用開口パターン内の特定の光線だけ（射出瞳位置（ξ，η）に対応する）を通過するような微小開口にしている。そしてこの9ブロックでは、同一ブロック内の光線を同一像高とみなして、図示するようにブロック中心の像高を代表像高とする。そして、上述のように収差を測定している。他のブロックは、ブロック中心の開口パターンに対応する収差測定用開口パターンだけを有し、後述するようにディスト-ション測定のために通過する光線を設定している。ここで、ブロックは、言い換えれば、像高を意味することになる。
【００４２】
図1に戻り、アパーチャアレイＡＡには、図６に示した露光用開口パターンと収差測定用開口パターンが、図７(１)に示すように隣接して形成されている。アパーチャアレイＡＡの真上には、図７(２)に示すようなプリアパーチャアレイＰre-ＡＡがあり、その開口パターンは、前述したように、露光用の開口より大きい開口が、同じ配列で形成されたものである。露光の時は、プリアパーチャアレイＰre-ＡＡの開口パターンの直下に露光用開口パターンが配置されるようにアパーチャアレイＡＡの位置を移動させる。一方、収差測定の時は、プリアパーチャアレイＰre-ＡＡの開口パターンの直下に収差測定用開口パターンが配置されるようにアパーチャアレイＡＡの位置を移動させる。
【００４３】
次に収差測定の際に用いられる本実施例の半導体検出器１２について、図８を用いて説明する。
半導体検出器１２は、複数の開口が形成された基板１２１と基板の開口に対応した図８（２）に示す半導体デバイス１２２（ＰＩＮフォト、アバランシェダイオード等）で構成される。基板１２１の開口は、上述した収差測定用開口パターンの９ブロックの中心に位置する開口に対応して形成されている。その開口の形状は、図示するようにＬ字形である。主偏向器により、ビームを走査し、開口を通過する電子線を半導体デバイス１２２で検出することにより、その信号と開口位置とに基づいて、走査方向のビーム位置が検出できる。
【００４４】
次に、図９を用いて本実施例の電子ビーム露光装置における収差測定の動作について説明する。
露光装置の収差測定のために、主制御系２９は下記ステップを実行する。
【００４５】
（ステップ１）主制御系２９は、ＡＡ移動回路２８に命じ、プリアパーチャアレイＰre-ＡＡの直下にアパーチャアレイＡＡの収差測定用開口パターンを位置させる。
【００４６】
（ステップ２）主制御系２９は、ステージ制御回路２７に命じ、半導体検出器１２の９個の開口を、収差測定用開口パターンの９ブロック（像高）の瞳位置（０，０）に対応する開口からの電子ビームが入射する位置に移動させる。
【００４７】
（ステップ３）主制御系２９は、図１０(１)に示すように各像高の瞳位置（ξk，ηk）に対応した収差測定用開口を選択し、その開口からの電子線だけを半導体検出器１２に入射するようにブランキング制御回路２７に命じる。
【００４８】
（ステップ４）主制御系２９は、選択された測定用ビームを半導体検出器１２上を走査させるように偏向器制御回路２３に命じるとともに、検出回路２６に半導体検出器１２からの信号を記憶させることを命じる。
【００４９】
（ステップ５）主制御系２９は、予め取得した半導体検出器１２の各開口位置と検出回路２６に記憶された検出信号に基づいて、図１０(２)に示すような、像高（Ｘi，Ｙj）、瞳位置（ξk，ηk）ごとの
電子ビームの設計上の結像位置と実際の結像位置との変位（δＸk，δＹk）を算出し、記憶する。
【００５０】
（ステップ６）主制御系２９は、９ブロックにおける像高のすべての計測対象開口からビーム位置を検出した場合、ステップ７に進め、そうでない場合ステップ３に戻る。
【００５１】
（ステップ７）主制御系２９は、その他の１６ブロックの像高における、瞳位置（０，０）の変位（δＸk，δＹk ）を先の９ブロックの像高と同様のステップで検出し、算出して、記憶する
（ステップ８）主制御系２９は、記憶されている像高（Ｘi，Ｙj）、瞳位置（ξk，ηk）ごとの変位（δＸk、δＹk）を読み込む。
【００５２】
（ステップ９）主制御系２９は、各像高（Ｘi，Ｙj）の瞳位置（０，０）の（δＸ，δＹ）より、下記のような像高位置（ｘ，ｙ）に関するディストーション関数を関数近似より求める。これは、各ブロックが同一像高であるとみなすものの、若干のディストーションの違いがあり、求められる収差に誤差をもたらすので、それを補正するために求める。
【００５３】
δｘ＝ｆ(ｘ，ｙ）
δｙ＝ｇ(ｘ，ｙ)
（ステップ１０）ディスト-ション関数から、下式のように各像高の瞳位置（ξ，η）と、（δＸ，δＹ）を補正し、（δＸ’，δＹ’）を求める。
【００５４】
δＸ’＝δＸ−ｆ(x，y)
δＹ’＝δＹ−ｇ(x，y)
ただし、(ｘ，ｙ)は、各像高の瞳位置（ξ，η）の実際の像高位置を表す。
【００５５】
（ステップ１１） 各像高ごとの瞳位置（ξ，η）と、（δＸ’，δＹ’）に基づいて、各像高のツェルニケ係数を求める。このツェルニケ係数Ｃnとツェルニケの円筒関数系Ｚn(ρ,θ) とを用いて最終的に波面収差Ｗ(ρ,θ)を求めることができる。
【実施例２】
【００５６】
（デバイスの生産方法）
次に上記説明した電子線露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図１１は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（ＥＢデータ変換）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５７】
図１２は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００５８】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストにて製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例１に係る電子露光装置の要部概略を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るシステム構成を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係る描画方法を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係る幾何光学的収差を説明するための図である。
【図５】本発明の実施例１に係る収差測定を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例１に係るアパーチャアレイの開口パターンを説明するための図である。
【図７】本発明の実施例１に係るアパーチャアレイとプリアパーチャアレイを説明するための図である。
【図８】本発明の実施例１に係る半導体検出器を説明するための図であり、（１）が平面図、（２）が断面図である。
【図９】本発明の実施例１に係る収差測定の動作を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施例１に係る収差測定用開口と結像位置を説明するための図である。
【図１１】デバイスの製造プロセスのフローを説明するための図である。
【図１２】ウエハプロセスを説明するための図である。
【符号の説明】
【００６０】
１：電子源、２：ビーム整形光学系、３：ビーム整形光学系、４：コリメータレンズ、５：レンズアレイ、６：偏向器アレイ、７：偏向器アレイ、８：ブランカーアレイ、９：ウエハ、１０：主偏向器、１１：ＸＹステージ、１２：半導体検出器、１３：静電チャック、ＡＡ：アパーチャアレイ、ＡＬ1，ＡＬ2：アライナー、ＡＰ0，ＡＰ1，ＡＰ2：開口、ＢＡ：ブランキングアパーチャ、ＰＬ：縮小投影系、ＳＩ：電子源の像（光源像）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線光学系の収差を測定する収差測定装置において、
複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる荷電粒子生成手段と
前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段と
を有することを特徴とする収差測定装置。
【請求項２】
前記荷電粒子生成手段は、各荷電粒子線に対応した電子光学系を有し、各電子光学系の瞳位置に、対応する荷電粒子線が互いに異なる入射角で前記物体面に入射するような開口絞りを有することを特徴とする請求項１に記載の収差測定装置。
【請求項３】
前記検出手段の検出結果と、前記荷電粒子線光学系の歪曲に基づいて、収差を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の収差測定装置。
【請求項４】
前記複数の荷電粒子線は、互いに異なる物体面を通過するが、略同一像高とみなして収差を求めることを特徴とする請求項1乃至３のいずれかに記載の収差測定装置。
【請求項５】
前記荷電粒子生成手段が、更に複数の荷電粒子線を等しい入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる手段を有し、前記検出手段がその結像位置を検出し、その検出結果に基づいて、前記歪曲を求めることを特徴とする請求項３に記載の収差測定装置。
【請求項６】
前記収差をツェルニケ係数で成分分けする演算手段を有することを特徴する請求項３乃至５のいずれかに記載の収差測定装置。
【請求項７】
複数の荷電粒子線を用いて被露光面を露光する荷電粒子線露光装置において、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源からの荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割するための開口を複数有する開口基板と、
前記開口の夫々を瞳とする複数の電子光学系と、
前記複数の電子光学系が形成する前記荷電粒子源像を前記被露光面に投影する荷電粒子光学系と、
前記開口基板の各開口を露光用開口と複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系に入射させる収差測定用開口とに設定する手段と、
前記収差測定用開口を通過した前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段と
を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項８】
前記検出手段の検出結果と、前記荷電粒子線光学系の歪曲に基づいて、収差を求めることを特徴とする請求７に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項９】
前記収差測定用の開口を通過した複数の荷電粒子線は、互いに異なる物体面を通過するが、略同一像高とみなして収差を求めることを特徴とする請求項７または８に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１０】
前記収差測定用の開口が、更に複数の荷電粒子線を等しい入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させ、前記検出手段がその結像位置を検出し、その検出結果に基づいて、前記歪曲を求めることを特徴とする請求項８に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１１】
前記収差をツェルニケ係数で成分分けする演算手段を有することを特徴する請求項８または９に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置を用いて、被露光対象に露光を行う工程と、露光された前記被露光対象を現像する工程と、を具備してデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
荷電粒子線光学系の収差を測定する収差測定装置において、
複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる荷電粒子生成手段と
前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段と
を有することを特徴とする収差測定装置。
【請求項２】
前記荷電粒子生成手段は、各荷電粒子線に対応した電子光学系を有し、各電子光学系の瞳位置に、対応する荷電粒子線が互いに異なる入射角で前記物体面に入射するような開口絞りを有することを特徴とする請求項１に記載の収差測定装置。
【請求項３】
前記検出手段の検出結果と、前記荷電粒子線光学系の歪曲に基づいて、収差を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の収差測定装置。
【請求項４】
前記複数の荷電粒子線は、互いに異なる物体面を通過するが、略同一像高とみなして収差を求めることを特徴とする請求項1乃至３のいずれかに記載の収差測定装置。
【請求項５】
前記荷電粒子生成手段が、更に複数の荷電粒子線を等しい入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させる手段を有し、前記検出手段がその結像位置を検出し、その検出結果に基づいて、前記歪曲を求めることを特徴とする請求項３に記載の収差測定装置。
【請求項６】
前記収差をツェルニケ係数で成分分けする演算手段を有することを特徴する請求項３乃至５のいずれかに記載の収差測定装置。
【請求項７】
複数の荷電粒子線を用いて被露光面を露光する荷電粒子線露光装置において、
荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、
前記荷電粒子源からの荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割するための開口を複数有する開口基板と、
前記開口の夫々を瞳とする複数の電子光学系と、
前記複数の電子光学系が形成する前記荷電粒子源像を前記被露光面に投影する荷電粒子光学系と、
前記開口基板の各開口を露光用開口と複数の荷電粒子線を互いに異なる入射角で前記荷電粒子線光学系に入射させる収差測定用開口とに設定する手段と、
前記収差測定用開口を通過した前記複数の荷電粒子線が、前記荷電粒子線光学系の像面上に結像する位置を検出する検出手段と
を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項８】
前記検出手段の検出結果と、前記荷電粒子線光学系の歪曲に基づいて、収差を求めることを特徴とする請求７に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項９】
前記収差測定用の開口を通過した複数の荷電粒子線は、互いに異なる物体面を通過するが、略同一像高とみなして収差を求めることを特徴とする請求項７または８に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１０】
前記収差測定用の開口が、更に複数の荷電粒子線を等しい入射角で前記荷電粒子線光学系の物体面に入射させ、前記検出手段がその結像位置を検出し、その検出結果に基づいて、前記歪曲を求めることを特徴とする請求項８に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１１】
前記収差をツェルニケ係数で成分分けする演算手段を有することを特徴する請求項８または９に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置を用いて、被露光対象に露光を行う工程と、露光された前記被露光対象を現像する工程と、を具備してデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−２１０４５８（Ｐ２００６−２１０４５８Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７６９８（Ｐ２００５−１７６９８）
【出願日】平成１７年１月２６日（２００５．１．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１４年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「基盤技術研究促進事業（民間基盤技術研究支援制度）ＭＬ２システム基本技術の開発」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２６日（２００５．１．２６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１４年度新エネルギー・産業技術総合開発機構「基盤技術研究促進事業（民間基盤技術研究支援制度）ＭＬ２システム基本技術の開発」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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