荷電粒子線装置、レンズパワー調整方法、及びデバイス製造方法
【課題】 偏向器の偏向中心と光学系の中間像を正確に一致させた荷電粒子線装置を提供する。
【解決手段】 荷電粒子線を偏向する偏向器１０７と、前記荷電粒子線を収束させるレンズ１０２と、前記レンズによる中間像１０３と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測する位置計測手段１１３と、前記位置計測手段により計測される荷電粒子線の位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整するレンズパワー調整手段１１４とを備える。
【解決手段】 荷電粒子線を偏向する偏向器１０７と、前記荷電粒子線を収束させるレンズ１０２と、前記レンズによる中間像１０３と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測する位置計測手段１１３と、前記位置計測手段により計測される荷電粒子線の位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整するレンズパワー調整手段１１４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、及び半導体集積回路の製造過程で回路等のパターンを検査する検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の電子ビームを被露光基板上に照射し、その複数の電子ビームを偏向させて基板上を走査させるとともに、描画すべきパターンに応じて複数の電子ビームを個別にオンオフしてパターンを描画するマルチビーム方式の電子線露光装置については、例えば、特開平９−３３０８７０号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
この例において、ブランキング用偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置とを一致させることが求められる。
【０００４】
また、電子ビームを用いてウエハ上の回路等のパターンを検査する走査電子顕微鏡については、例えば、特開２００４−３１９７６号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００５】
この例においても、ブランキング用偏向器の偏向中心と電子ビームのクロスオーバーの位置とを一致させることが求められる。
【特許文献１】特開平９−３３０８７０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、偏向器の偏向中心と光学系の中間像（クロスオーバー像）とを正確に合わせるのは、偏向器の偏向中心を正確に把握できないため、困難である。電子線露光装置の場合、偏向器の偏向中心と中間像とを正確に合わせないと、偏向器の偏向中心とウエハもしくは試料表面が光学系にとって共役な位置関係でなくなる。そのため、ウエハもしくは試料表面で電子ビームの像が動き、結果として電子ビームはぼけてしまう。走査電子顕微鏡の場合、ブランキングの最中に試料上の電子ビームによる照射位置が変化してしまい、照射領域に隣接した領域を帯電させてしまう。
【０００７】
ウエハもしくは試料表面で電子ビームの像が動いてしまうのを避けるために、ステージを光軸方向に上下させて補正することも可能だが、電磁レンズもしくは静電レンズや偏向器を光学的に補正する必要がでてきて、煩雑な手順が増してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、意図しない照射位置の変化がなく、照射領域に隣接した領域を帯電させてしまうのを回避することができ、パターン寸法精度など描画性能の良い荷電粒子線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る荷電粒子線装置は、荷電粒子線を偏向する偏向器と、前記荷電粒子線を収束させるレンズと、前記レンズによる中間像の結像位置と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測する位置計測手段と、前記位置計測手段により計測される前記荷電粒子線の位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整するレンズパワー調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記レンズパワー調整手段は、例えば、前記偏向器の動作時における前記荷電粒子線の位置と、前記偏向器の非動作時における前記荷電粒子線の位置と、を一致させるように、前記レンズのパワーを調整することを特徴とする。
【００１１】
前記レンズは、例えば、電磁レンズもしくは静電レンズであることを特徴とすることができ、前記レンズは前記偏向器より光軸方向において上段に配置されることを特徴としてもよい。前記荷電粒子線装置は露光装置であることを特徴とすることもでき、前記荷電粒子線装置は電子ビームを用いた走査電子顕微鏡であることを特徴とすることもでき、前記露光装置は複数の荷電粒子線を用いて被露光基板上に所望のパターンを露光するマルチビーム露光装置であることを特徴とすることもできる。
【００１２】
また、本発明は、前記露光装置を用いて前記被露光基板に露光を行う工程と、露光された前記被露光基板を現像する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法にも適用される。
【００１３】
また、本発明に係るレンズパワー調整方法は、荷電粒子線を収束させるレンズによる中間像の結像位置と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測し、その位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整することを特徴とする。前記レンズは前記荷電粒子線を偏向する偏向器より光軸方向において上段に配置されることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パターン寸法精度など描画性能の良い荷電粒子線装置を提供することができる。また、この装置を用いてデバイスを製造すれば、従来以上に高精度なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。荷電粒子線装置の例として以下の実施例では、（１）１本の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置、（２）複数の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置、（３）電子ビームを用いてウエハ上の回路等のパターンを検査する走査電子顕微鏡、の例を示す。なお、上記（１）と（２）の実施例では、電子ビーム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。また、マスクを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置や、フォトカソードを持つ電子ビーム描画装置にも同様に適用できる。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１は、（１）１本の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置に係るものである。図１は、本発明の実施例１に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【００１７】
電子源１０１から放出された電子ビームは電磁レンズ１０２によって電子源１０１の中間像１０３を形成する。その中間像１０３は、電磁レンズ１０５，１０８を備えて成る光学系を介してウエハ１０９上に投影され、像１１０を形成する。その際、中間像１０３と像１１０は光学系にとって共役な位置関係となっている。
【００１８】
ブランカー１０４は中間像１０３の位置にある偏向器であり、ウエハ１０９に対する電子ビームの照射と遮蔽を制御する。すなわち、電子ビームをウエハ１０９に対して照射する場合は、ブランカー１０４を用いずに、ウエハ１０９上に電子ビームを照射する。一方、電子ビームをウエハ１０９に対して遮蔽する場合は、ブランカー１０４を用いて電子ビームを偏向させ、光学系の瞳上に位置するブランキングアパーチャ１０６で電子ビームを遮蔽する。また、電子ビームは静電偏向器１０７によってウエハ上を走査される。
【００１９】
ウエハステージ１１１には、像１１０の位置を計測するためのマーク１１２が備えられており、反射電子検出器１１３が、マーク１１２からの反射電子を検出する。マーク１１２及び反射電子検出器１１３によって計測された像１１０の位置情報に基づき、電磁レンズパワー補正制御回路１１４において、電磁レンズ１０２のパワーが決定され、レンズパワーにフィードバックされる。
【００２０】
偏向器の偏向中心とウエハの表面が光学系にとって共役な位置関係にある場合とない場合の、ウエハ近傍における像の位置について、図２と図３を用いて説明する。最初に、図２を用いて、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致している場合の、ウエハ近傍における像の位置について説明する。
【００２１】
図２（Ａ）は、偏向器２０３の偏向中心２０４と図示しないレンズの中間像２０５が一致していることを示す概観図である。このとき、光軸２０１と電子ビームの主光線２０２は一致している。そして、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の状態のときの、ウエハ２０８の近傍における電子ビームの偏向中心２０６と電子ビームの像２０７の位置を示す概観図である。レンズの中間像２０５と電子ビームの像２０７は共役な関係となっており、偏向器２０３の偏向中心２０４とレンズの中間像２０５は一致しているため、ウエハ２０８の近傍における電子ビームの偏向中心２０６と電子ビームの像２０７は一致する。なお、図２（Ａ）と同様に、光軸２０１と電子ビームの主光線２０２は一致している。
【００２２】
一方、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の状態から偏向器２０３を動作させた状態を示す概観図である。偏向中心２０４とレンズの中間像２０５は一致しているため、電子ビームはレンズの中間像２０５、つまり偏向中心２０４を基点に偏向される。そして、図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）の状態のときの、ウエハ２０８の近傍における電子ビームの偏向中心２０６と電子ビームの像２０７の位置、及び電子ビームの主光線２０２が傾いていることを示す概観図である。電子ビームの主光線２０２は偏向中心２０６を基点に傾き、電子ビームの像２０７はウエハ２０８の表面でシフトしない。
【００２３】
以上、図２（Ａ）から図２（Ｄ）で説明したように、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致している場合、偏向器２０３を動作させないときと動作させたときとで、ウエハ２０８の表面における電子ビームの像２０７の位置はずれない。つまり、偏向器２０３をＯＮ／ＯＦＦさせながらウエハ２０８の表面上における電子ビームの位置を計測すると、その位置は偏向器２０３のＯＮ／ＯＦＦに従って動かない。
【００２４】
次に、図３を用いて、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致していない場合の、ウエハ近傍における像の位置について説明する。
図３（Ａ）は、偏向器３０３の偏向中心３０４よりも下側に図示しないレンズの中間像３０５があることを示す概観図である。このとき、光軸３０１と電子ビームの主光線３０２は一致している。そして、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の状態のときの、ウエハ３０８の近傍における電子ビームの偏向中心３０６と電子ビームの像３０７の位置を示す概観図である。レンズの中間像３０５と電子ビームの像３０７は共役な関係となっているが、偏向器３０３の偏向中心３０４とレンズの中間像３０５が一致していないため、ウエハ３０８の近傍における電子ビームの偏向中心３０６と電子ビームの像３０７は一致していない。なお、図３（Ａ）と同様に、光軸３０１と電子ビームの主光線３０２は一致している。
【００２５】
一方、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の状態から偏向器３０３を動作させた状態を示す概観図である。偏向中心３０４とレンズの中間像３０５は一致していないため、電子ビームはレンズの中間像３０５ではなく、偏向中心３０４を基点に偏向される。そして、図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）の状態のときの、ウエハ３０８の近傍における電子ビームの偏向中心３０６と電子ビームの像３０７の位置、及び電子ビームの主光線３０２が傾いていることを示す概観図である。電子ビームの主光線３０２は偏向中心３０６を基点に傾くため、電子ビームの像３０７はウエハ３０８の表面でシフトする。
【００２６】
以上、図３（Ａ）から図３（Ｄ）を参照して説明したように、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致していない場合、偏向器３０３を動作させないときと動作させたときとで、ウエハ３０８の表面における電子ビームの像３０７の位置はずれる。つまり、偏向器３０３をＯＮ／ＯＦＦさせながらウエハ３０８の表面上における電子ビームの位置を計測すると、その位置は偏向器３０３のＯＮ／ＯＦＦに従って動くことになる。偏向器３０３より上側に位置する図示しないレンズのパワーを調整することで、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置を一致させ、偏向器３０３を動作させないときと動作させたときにおけるウエハ３０８の表面での電子ビームの像３０７の位置を動かないようにさせることができる。
また、電子ビームの像３０７の位置を計測する場所は、ウエハの表面ではなく中間像３０５と光軸方向において共役な位置でも良い。
【００２７】
ウエハ表面における電子ビームの位置は、ウエハ表面と同等の位置にあるマークをスキャンしたことにより得られる２次元像もしくは１次元プロファイルから計測する。２次元像による電子ビームの位置計測は、適切な評価領域内での像の重心を電子ビーム位置とする方法や、電子ビームの形状を円もしくは楕円として検出し、円の中心もしくは楕円の２つの焦点の中心を電子ビーム位置とする方法などがある。１次元プロファイルによる電子ビームの位置計測は、プロファイルの立ち上がりと立ち下がりを微分した部分をガウシアンとして検出し、それら２つのガウシアンの中心を電子ビーム位置とする方法などがある。
【００２８】
図４を用いて、本実施例の電子ビーム露光装置において、光学系の中間像と偏向器の偏向中心を一致させる動作について説明する。
（ステップ４１）では、偏向器に、あらかじめ決められた電圧のパルス信号を印加する。その際、印加する電圧は偏向器よりも下側にあるブランキングアパーチャによって遮蔽される電圧よりも低い電圧とする。つまり、偏向器にパルス信号を印加している間、ウエハの表面と同等の位置にあるマークを用いて、常に電子ビームの像の位置を計測することができる。偏向器にパルス信号を印加した後、ステップ４２に移行する。
【００２９】
（ステップ４２）では、ウエハの表面と同等の位置にあるマークを用いて、電子ビームの像の位置を計測する。電子ビームの像の位置を計測した後、ステップ４３へ移行する。
【００３０】
（ステップ４３）では、ウエハの表面と同等の位置において、電子ビームの像が動いているかどうかを判断する。電子ビームの像が動いている場合ステップ４４へ、電子ビームの像が動いていない場合ステップ４５へ、それぞれ移行する。
【００３１】
（ステップ４４）では、あらかじめ決められた範囲内で、偏向器の偏向中心にフォーカスさせたいレンズのパワーを微小量変化させる。レンズのパワーを微小量変化させた後、ステップ４２へ移行する。
【００３２】
（ステップ４５）では、偏向器に印加されているパルス信号を停止する。偏向器に印加されているパルス信号を停止した後、処理終了へ移行する。
【実施例２】
【００３３】
本発明の実施例２は、（２）複数の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置に係るものである。図５は、本発明の実施例２に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【００３４】
５０１から５０９は、複数の電子源像を形成し、その電子源像から電子ビームを放射するマルチソースモジュールであり、図５の場合、マルチソースモジュールは５×５の２５個が２次元配列されている。５０１は、電子銃が形成する電子源（クロスオーバー像）である。この電子源５０１から放射される電子ビームは、コンデンサーレンズ５０２によって略平行な電子ビームとなる。５０３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り、５０４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。５０５，５０６，５０７，５０８は、個別に駆動可能な静電偏向器が２次元配列して形成されたマルチ偏向器アレイであり、５０９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。
【００３５】
マルチソースモジュールの各機能について説明する。コンデンサーレンズ５０２からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイ５０３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５０４の静電レンズを介して、ブランカーアレイ５０９の対応するブランカー上に、電子源５０１の中間像５２３を形成する。この時、マルチ偏向器アレイ５０５，５０６，５０７，５０８は、ブランカーアレイ５０９上に形成される電子源の中間像５２３の位置（光軸と直交する面内の位置）を個別に調整する。また、ブランカーアレイ５０９で偏向された電子ビームは、ブランキングアパーチャ５１０によって遮断されるため、ウエハ５２０には照射されない。一方、ブランカーアレイ５０９で偏向されない電子ビームは、ブランキングアパーチャ５１０によって遮断されないため、ウエハ５２０には照射される。
【００３６】
マルチソースモジュールで形成された電子源の複数の中間像は、磁界レンズ５１５，５１６，５１７，５１８の縮小投影系を介して、ウエハ５２０に投影される。この時、複数の中間像がウエハ５２０に投影される際、焦点位置は、ダイナミックフォーカスレンズ（静電もしくは磁界レンズ）５１１，５１２で調整できる。５１３と、５１４は各電子ビームを露光すべき個所へ偏向させる主偏向器と副偏向器である。５１９はウエハ５２０上に形成された電子源の各中間像の位置を計測するための反射電子検出器である。５２１はウエハを移動させるためのステージである。５２２は電子ビームの位置およびビーム形状を検出するためのマークである。５２４は、レンズアレイパワー補正制御回路であり、マーク５２２及び反射電子検出器５１９によって計測された像の位置情報に基づいて、レンズアレイ５０４のパワーを決定する。
【００３７】
マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心と中間像５２３とを正確に合わせるのは、マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心を正確に把握できないため、困難である。マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心と中間像５２３とを正確に合わせないと、上記実施例１で述べたように、ウエハ５２０の表面上で電子ビームの像が動いてしまう。特に、ブランカーアレイ５０９を動作させて電子ビームのＯＮ／ＯＦＦを行う際、ウエハ５２０の表面上で電子ビームの像が動いてしまい、電子ビームがぼけてしまう。その結果、描画したパターンの寸法精度などが悪化する。
【００３８】
また、ウエハ５２０の表面上で電子ビームの像が動いてしまうのを避けるために、ステージ５２１を光軸方向に上下させて補正することも可能だが、縮小投影系の倍率が変化し、縮小投影系のレンズや偏向器を光学的に調整する必要がでてくる。
【００３９】
マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心と中間像５２３とを正確に合わせるために、実施例１の図４で説明した動作と同様の動作をここで行う。つまり、マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８にパルス信号を印加し、マーク５２２及び反射電子検出器５１９によって計測された像５２５の位置情報に基づいて、レンズアレイパワー補正制御回路５２４においてレンズアレイ５０４のパワーを決定し、マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心と中間像５２３とを正確に合わせる。その結果、電子ビームのＯＮ／ＯＦＦを行う際に、ウエハ５２０表面上で電子ビームの像が動かないようにすることができ、描画パターンの寸法精度などを向上させることができる。
【実施例３】
【００４０】
本発明の実施例３は、（３）電子ビームを用いてウエハ上の回路等のパターンを検査する走査電子顕微鏡に係るものである。図６は、本発明の実施例３に係る走査電子顕微鏡の要部概略図である。
【００４１】
この走査電子顕微鏡は、電子銃６０１に、電子源６０２、引出電極６０３、及び加速電極６０４を備えて構成される。電子源６０２と引出電極６０３の間には引出電圧Ｖ１が印加され、これによって電子源６０２から電子ビーム６０５が引き出される。加速電極６０４はアース電位に維持され、そして加速電極６０４と電子源６０２との間には加速電圧Ｖａｃｃが印加されることで、電子ビーム６０５は加速される。加速された電子ビーム６０５は、電磁レンズ６０６によって、クロスオーバー６０８が生じるように収束され、さらに電磁レンズ６１０によって、試料ステージ６１３上にあるウエハ等の試料６１２の表面上に収束される。
【００４２】
試料６１２の表面上に収束された電子ビーム６０５の像６１５が試料６１２の表面上を走査すると、試料６１２から２次電子及び反射電子が発生する。発生した２次電子は電子検出器６１４によって検出され、電気信号に変換される。
【００４３】
電磁レンズ６０６とクロスオーバー６０８との間には、アパーチャ６０７が配置されており、このアパーチャ６０７によって電子ビーム６０５の開口角は決められる。また、クロスオーバー６０８と電磁レンズ６１０との間または電磁レンズ６１０の中には、電子ビーム走査用偏向器６１１が配置され、この電子ビーム走査用偏向器６１１は像６１５で試料６１２を走査するように電子ビーム６０５を偏向させる機能を持つ。本実施例の場合、電子ビーム走査用偏向器６１１は、電磁レンズ６１０の中に設けられており、電子ビーム走査用偏向器６１１の偏向中心と電磁レンズ６１０のレンズ中心とが一致させることで、偏向歪を低減させる構造となっている。像６１５で試料６１２を走査することで、試料６１２の各所から発生する２次電子を電子検出器６１４によって検出し、検出された情報に基づいて試料６１２上の回路等のパターンを検査する。
【００４４】
ブランキング用偏向器６０９は、アパーチャ６０７と電子ビーム走査用偏向器６１１との間に配置されていて、電子ビーム６０５を、クロスオーバー６０８が形成される位置において偏向してブランキングする。電子ビーム６０５をブランキングするために、クロスオーバー６０８以外の点を支点として偏向すると、実施例１で説明したように、偏向時に試料６１２の表面上で電子ビーム６０５の照射位置が移動してしまう。また、電子ビーム６０５がある程度の面積を持つビームである場合にブランキングすると、ブランキングの最中にアパーチャ６０７で遮蔽できない電子ビームが存在し、照射したくない隣接した領域を照射してしまう場合がある。
【００４５】
ブランキング用偏向器６０９の偏向中心とクロスオーバー６０８とを正確に合わせるために、実施例１の図４で説明した動作と同様の動作がここで行われる。つまり、ブランキング用偏向器６０９にパルス信号を印加し、電子検出器６１４によって計測された回路等のパターンの位置情報に基づいて、電磁レンズパワー補正制御回路６１６において電磁レンズ６０６のパワーを決定して、ブランキング用偏向器６０９の偏向中心とクロスオーバー６０８とは正確に合わせられる。その結果、ブランキングの最中に照射したくない隣接した領域を照射しないようにすることができる。
【実施例４】
【００４６】
次に、本発明の実施例４として、上述の実施例１または実施例２で説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の一例を説明する。
【００４７】
図７に微小デバイス（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７１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ７２（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７３（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７４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記ステップ７２で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７５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ７４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７６（検査）ではステップ７５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７７）される。
図８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ８１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ８２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ８３（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８４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ８５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ８６（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８７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ８８（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８９（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。
本実施例の製造方法を用いれば、高集積度の半導体デバイスをパターン寸法精度良く製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係り、１本の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置の要部概略を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１に係り、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致している場合のウエハ近傍における像の位置について説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係り、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致していない場合のウエハ近傍における像の位置について説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係り、光学系の中間像と偏向器の偏向中心を一致させるフローについて説明するための図である。
【図５】本発明の実施例２に係り、複数の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置の要部概略を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例３に係り、電子ビームを用いてウエハ上の回路等のパターンを検査する走査電子顕微鏡の要部概略を説明するための図である。
【図７】微小デバイスの製造フローを説明するための図である。
【図８】ウエハプロセスを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１：電子源、１０２：電磁レンズ、１０３：中間像、１０４：ブランカー、１０５：電磁レンズ、１０６：ブランキングアパーチャ、１０７：静電偏向器、１０８：電磁レンズ、１０９：ウエハ、１１０：像、１１１：ウエハステージ、１１２：位置検出用マーク、１１３：反射電子検出器、１１４：レンズパワー補正制御回路、２０１：光軸、２０２：電子ビームの主光線、２０３：偏向器、２０４：偏向器の偏向中心、２０５：中間像、２０６：ウエハ近傍での偏向中心、２０７：像、２０８：ウエハ、３０１：光軸、３０２：電子ビームの主光線、３０３：偏向器、３０４：偏向器の偏向中心、３０５：中間像、３０６：ウエハ近傍での偏向中心、３０７：像、３０８：ウエハ、５０１：電子源（クロスオーバー像）、５０２：コンデンサーレンズ、５０３：アパーチャアレイ、５０４：レンズアレイ、５０５：マルチ偏向器アレイ、５０６：マルチ偏向器アレイ、５０７：マルチ偏向器アレイ、５０８：マルチ偏向器アレイ、５０９：ブランカーアレイ、５１０：ブランキングアパーチャ、５１１：ダイナミックフォーカスレンズ、５１２：ダイナミックフォーカスレンズ、５１３：主偏向器、５１４：副偏向器、５１５：磁界レンズ、５１６：磁界レンズ、５１７：磁界レンズ、５１８：磁界レンズ、５１９：反射電子検出器、５２０：ウエハ、５２１：ステージ、５２２：マーク、５２３：中間像、５２４：レンズアレイパワー補正制御回路、５２５：像、６０１：電子銃、６０２：電子源、６０３：引出電極、６０４：加速電極、６０５：電子ビーム、６０６：電磁レンズ、６０７：アパーチャ、６０８：クロスオーバー、６０９：ブランキング用偏向器、６１０：電磁レンズ、６１１：電子ビーム走査用偏向器、６１２：試料、６１３：試料ステージ、６１４：電子検出器、６１５：像、６１６：電磁レンズパワー補正制御回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、及び半導体集積回路の製造過程で回路等のパターンを検査する検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の電子ビームを被露光基板上に照射し、その複数の電子ビームを偏向させて基板上を走査させるとともに、描画すべきパターンに応じて複数の電子ビームを個別にオンオフしてパターンを描画するマルチビーム方式の電子線露光装置については、例えば、特開平９−３３０８７０号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
この例において、ブランキング用偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置とを一致させることが求められる。
【０００４】
また、電子ビームを用いてウエハ上の回路等のパターンを検査する走査電子顕微鏡については、例えば、特開２００４−３１９７６号公報（特許文献２）に開示されている。
【０００５】
この例においても、ブランキング用偏向器の偏向中心と電子ビームのクロスオーバーの位置とを一致させることが求められる。
【特許文献１】特開平９−３３０８７０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、偏向器の偏向中心と光学系の中間像（クロスオーバー像）とを正確に合わせるのは、偏向器の偏向中心を正確に把握できないため、困難である。電子線露光装置の場合、偏向器の偏向中心と中間像とを正確に合わせないと、偏向器の偏向中心とウエハもしくは試料表面が光学系にとって共役な位置関係でなくなる。そのため、ウエハもしくは試料表面で電子ビームの像が動き、結果として電子ビームはぼけてしまう。走査電子顕微鏡の場合、ブランキングの最中に試料上の電子ビームによる照射位置が変化してしまい、照射領域に隣接した領域を帯電させてしまう。
【０００７】
ウエハもしくは試料表面で電子ビームの像が動いてしまうのを避けるために、ステージを光軸方向に上下させて補正することも可能だが、電磁レンズもしくは静電レンズや偏向器を光学的に補正する必要がでてきて、煩雑な手順が増してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、意図しない照射位置の変化がなく、照射領域に隣接した領域を帯電させてしまうのを回避することができ、パターン寸法精度など描画性能の良い荷電粒子線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る荷電粒子線装置は、荷電粒子線を偏向する偏向器と、前記荷電粒子線を収束させるレンズと、前記レンズによる中間像の結像位置と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測する位置計測手段と、前記位置計測手段により計測される前記荷電粒子線の位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整するレンズパワー調整手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記レンズパワー調整手段は、例えば、前記偏向器の動作時における前記荷電粒子線の位置と、前記偏向器の非動作時における前記荷電粒子線の位置と、を一致させるように、前記レンズのパワーを調整することを特徴とする。
【００１１】
前記レンズは、例えば、電磁レンズもしくは静電レンズであることを特徴とすることができ、前記レンズは前記偏向器より光軸方向において上段に配置されることを特徴としてもよい。前記荷電粒子線装置は露光装置であることを特徴とすることもでき、前記荷電粒子線装置は電子ビームを用いた走査電子顕微鏡であることを特徴とすることもでき、前記露光装置は複数の荷電粒子線を用いて被露光基板上に所望のパターンを露光するマルチビーム露光装置であることを特徴とすることもできる。
【００１２】
また、本発明は、前記露光装置を用いて前記被露光基板に露光を行う工程と、露光された前記被露光基板を現像する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法にも適用される。
【００１３】
また、本発明に係るレンズパワー調整方法は、荷電粒子線を収束させるレンズによる中間像の結像位置と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測し、その位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整することを特徴とする。前記レンズは前記荷電粒子線を偏向する偏向器より光軸方向において上段に配置されることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パターン寸法精度など描画性能の良い荷電粒子線装置を提供することができる。また、この装置を用いてデバイスを製造すれば、従来以上に高精度なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。荷電粒子線装置の例として以下の実施例では、（１）１本の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置、（２）複数の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置、（３）電子ビームを用いてウエハ上の回路等のパターンを検査する走査電子顕微鏡、の例を示す。なお、上記（１）と（２）の実施例では、電子ビーム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。また、マスクを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置や、フォトカソードを持つ電子ビーム描画装置にも同様に適用できる。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１は、（１）１本の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置に係るものである。図１は、本発明の実施例１に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【００１７】
電子源１０１から放出された電子ビームは電磁レンズ１０２によって電子源１０１の中間像１０３を形成する。その中間像１０３は、電磁レンズ１０５，１０８を備えて成る光学系を介してウエハ１０９上に投影され、像１１０を形成する。その際、中間像１０３と像１１０は光学系にとって共役な位置関係となっている。
【００１８】
ブランカー１０４は中間像１０３の位置にある偏向器であり、ウエハ１０９に対する電子ビームの照射と遮蔽を制御する。すなわち、電子ビームをウエハ１０９に対して照射する場合は、ブランカー１０４を用いずに、ウエハ１０９上に電子ビームを照射する。一方、電子ビームをウエハ１０９に対して遮蔽する場合は、ブランカー１０４を用いて電子ビームを偏向させ、光学系の瞳上に位置するブランキングアパーチャ１０６で電子ビームを遮蔽する。また、電子ビームは静電偏向器１０７によってウエハ上を走査される。
【００１９】
ウエハステージ１１１には、像１１０の位置を計測するためのマーク１１２が備えられており、反射電子検出器１１３が、マーク１１２からの反射電子を検出する。マーク１１２及び反射電子検出器１１３によって計測された像１１０の位置情報に基づき、電磁レンズパワー補正制御回路１１４において、電磁レンズ１０２のパワーが決定され、レンズパワーにフィードバックされる。
【００２０】
偏向器の偏向中心とウエハの表面が光学系にとって共役な位置関係にある場合とない場合の、ウエハ近傍における像の位置について、図２と図３を用いて説明する。最初に、図２を用いて、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致している場合の、ウエハ近傍における像の位置について説明する。
【００２１】
図２（Ａ）は、偏向器２０３の偏向中心２０４と図示しないレンズの中間像２０５が一致していることを示す概観図である。このとき、光軸２０１と電子ビームの主光線２０２は一致している。そして、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の状態のときの、ウエハ２０８の近傍における電子ビームの偏向中心２０６と電子ビームの像２０７の位置を示す概観図である。レンズの中間像２０５と電子ビームの像２０７は共役な関係となっており、偏向器２０３の偏向中心２０４とレンズの中間像２０５は一致しているため、ウエハ２０８の近傍における電子ビームの偏向中心２０６と電子ビームの像２０７は一致する。なお、図２（Ａ）と同様に、光軸２０１と電子ビームの主光線２０２は一致している。
【００２２】
一方、図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の状態から偏向器２０３を動作させた状態を示す概観図である。偏向中心２０４とレンズの中間像２０５は一致しているため、電子ビームはレンズの中間像２０５、つまり偏向中心２０４を基点に偏向される。そして、図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）の状態のときの、ウエハ２０８の近傍における電子ビームの偏向中心２０６と電子ビームの像２０７の位置、及び電子ビームの主光線２０２が傾いていることを示す概観図である。電子ビームの主光線２０２は偏向中心２０６を基点に傾き、電子ビームの像２０７はウエハ２０８の表面でシフトしない。
【００２３】
以上、図２（Ａ）から図２（Ｄ）で説明したように、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致している場合、偏向器２０３を動作させないときと動作させたときとで、ウエハ２０８の表面における電子ビームの像２０７の位置はずれない。つまり、偏向器２０３をＯＮ／ＯＦＦさせながらウエハ２０８の表面上における電子ビームの位置を計測すると、その位置は偏向器２０３のＯＮ／ＯＦＦに従って動かない。
【００２４】
次に、図３を用いて、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致していない場合の、ウエハ近傍における像の位置について説明する。
図３（Ａ）は、偏向器３０３の偏向中心３０４よりも下側に図示しないレンズの中間像３０５があることを示す概観図である。このとき、光軸３０１と電子ビームの主光線３０２は一致している。そして、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の状態のときの、ウエハ３０８の近傍における電子ビームの偏向中心３０６と電子ビームの像３０７の位置を示す概観図である。レンズの中間像３０５と電子ビームの像３０７は共役な関係となっているが、偏向器３０３の偏向中心３０４とレンズの中間像３０５が一致していないため、ウエハ３０８の近傍における電子ビームの偏向中心３０６と電子ビームの像３０７は一致していない。なお、図３（Ａ）と同様に、光軸３０１と電子ビームの主光線３０２は一致している。
【００２５】
一方、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の状態から偏向器３０３を動作させた状態を示す概観図である。偏向中心３０４とレンズの中間像３０５は一致していないため、電子ビームはレンズの中間像３０５ではなく、偏向中心３０４を基点に偏向される。そして、図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）の状態のときの、ウエハ３０８の近傍における電子ビームの偏向中心３０６と電子ビームの像３０７の位置、及び電子ビームの主光線３０２が傾いていることを示す概観図である。電子ビームの主光線３０２は偏向中心３０６を基点に傾くため、電子ビームの像３０７はウエハ３０８の表面でシフトする。
【００２６】
以上、図３（Ａ）から図３（Ｄ）を参照して説明したように、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致していない場合、偏向器３０３を動作させないときと動作させたときとで、ウエハ３０８の表面における電子ビームの像３０７の位置はずれる。つまり、偏向器３０３をＯＮ／ＯＦＦさせながらウエハ３０８の表面上における電子ビームの位置を計測すると、その位置は偏向器３０３のＯＮ／ＯＦＦに従って動くことになる。偏向器３０３より上側に位置する図示しないレンズのパワーを調整することで、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置を一致させ、偏向器３０３を動作させないときと動作させたときにおけるウエハ３０８の表面での電子ビームの像３０７の位置を動かないようにさせることができる。
また、電子ビームの像３０７の位置を計測する場所は、ウエハの表面ではなく中間像３０５と光軸方向において共役な位置でも良い。
【００２７】
ウエハ表面における電子ビームの位置は、ウエハ表面と同等の位置にあるマークをスキャンしたことにより得られる２次元像もしくは１次元プロファイルから計測する。２次元像による電子ビームの位置計測は、適切な評価領域内での像の重心を電子ビーム位置とする方法や、電子ビームの形状を円もしくは楕円として検出し、円の中心もしくは楕円の２つの焦点の中心を電子ビーム位置とする方法などがある。１次元プロファイルによる電子ビームの位置計測は、プロファイルの立ち上がりと立ち下がりを微分した部分をガウシアンとして検出し、それら２つのガウシアンの中心を電子ビーム位置とする方法などがある。
【００２８】
図４を用いて、本実施例の電子ビーム露光装置において、光学系の中間像と偏向器の偏向中心を一致させる動作について説明する。
（ステップ４１）では、偏向器に、あらかじめ決められた電圧のパルス信号を印加する。その際、印加する電圧は偏向器よりも下側にあるブランキングアパーチャによって遮蔽される電圧よりも低い電圧とする。つまり、偏向器にパルス信号を印加している間、ウエハの表面と同等の位置にあるマークを用いて、常に電子ビームの像の位置を計測することができる。偏向器にパルス信号を印加した後、ステップ４２に移行する。
【００２９】
（ステップ４２）では、ウエハの表面と同等の位置にあるマークを用いて、電子ビームの像の位置を計測する。電子ビームの像の位置を計測した後、ステップ４３へ移行する。
【００３０】
（ステップ４３）では、ウエハの表面と同等の位置において、電子ビームの像が動いているかどうかを判断する。電子ビームの像が動いている場合ステップ４４へ、電子ビームの像が動いていない場合ステップ４５へ、それぞれ移行する。
【００３１】
（ステップ４４）では、あらかじめ決められた範囲内で、偏向器の偏向中心にフォーカスさせたいレンズのパワーを微小量変化させる。レンズのパワーを微小量変化させた後、ステップ４２へ移行する。
【００３２】
（ステップ４５）では、偏向器に印加されているパルス信号を停止する。偏向器に印加されているパルス信号を停止した後、処理終了へ移行する。
【実施例２】
【００３３】
本発明の実施例２は、（２）複数の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置に係るものである。図５は、本発明の実施例２に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【００３４】
５０１から５０９は、複数の電子源像を形成し、その電子源像から電子ビームを放射するマルチソースモジュールであり、図５の場合、マルチソースモジュールは５×５の２５個が２次元配列されている。５０１は、電子銃が形成する電子源（クロスオーバー像）である。この電子源５０１から放射される電子ビームは、コンデンサーレンズ５０２によって略平行な電子ビームとなる。５０３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り、５０４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。５０５，５０６，５０７，５０８は、個別に駆動可能な静電偏向器が２次元配列して形成されたマルチ偏向器アレイであり、５０９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。
【００３５】
マルチソースモジュールの各機能について説明する。コンデンサーレンズ５０２からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイ５０３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５０４の静電レンズを介して、ブランカーアレイ５０９の対応するブランカー上に、電子源５０１の中間像５２３を形成する。この時、マルチ偏向器アレイ５０５，５０６，５０７，５０８は、ブランカーアレイ５０９上に形成される電子源の中間像５２３の位置（光軸と直交する面内の位置）を個別に調整する。また、ブランカーアレイ５０９で偏向された電子ビームは、ブランキングアパーチャ５１０によって遮断されるため、ウエハ５２０には照射されない。一方、ブランカーアレイ５０９で偏向されない電子ビームは、ブランキングアパーチャ５１０によって遮断されないため、ウエハ５２０には照射される。
【００３６】
マルチソースモジュールで形成された電子源の複数の中間像は、磁界レンズ５１５，５１６，５１７，５１８の縮小投影系を介して、ウエハ５２０に投影される。この時、複数の中間像がウエハ５２０に投影される際、焦点位置は、ダイナミックフォーカスレンズ（静電もしくは磁界レンズ）５１１，５１２で調整できる。５１３と、５１４は各電子ビームを露光すべき個所へ偏向させる主偏向器と副偏向器である。５１９はウエハ５２０上に形成された電子源の各中間像の位置を計測するための反射電子検出器である。５２１はウエハを移動させるためのステージである。５２２は電子ビームの位置およびビーム形状を検出するためのマークである。５２４は、レンズアレイパワー補正制御回路であり、マーク５２２及び反射電子検出器５１９によって計測された像の位置情報に基づいて、レンズアレイ５０４のパワーを決定する。
【００３７】
マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心と中間像５２３とを正確に合わせるのは、マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心を正確に把握できないため、困難である。マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心と中間像５２３とを正確に合わせないと、上記実施例１で述べたように、ウエハ５２０の表面上で電子ビームの像が動いてしまう。特に、ブランカーアレイ５０９を動作させて電子ビームのＯＮ／ＯＦＦを行う際、ウエハ５２０の表面上で電子ビームの像が動いてしまい、電子ビームがぼけてしまう。その結果、描画したパターンの寸法精度などが悪化する。
【００３８】
また、ウエハ５２０の表面上で電子ビームの像が動いてしまうのを避けるために、ステージ５２１を光軸方向に上下させて補正することも可能だが、縮小投影系の倍率が変化し、縮小投影系のレンズや偏向器を光学的に調整する必要がでてくる。
【００３９】
マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心と中間像５２３とを正確に合わせるために、実施例１の図４で説明した動作と同様の動作をここで行う。つまり、マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８にパルス信号を印加し、マーク５２２及び反射電子検出器５１９によって計測された像５２５の位置情報に基づいて、レンズアレイパワー補正制御回路５２４においてレンズアレイ５０４のパワーを決定し、マルチ偏向器アレイ５０５〜５０８の偏向中心と中間像５２３とを正確に合わせる。その結果、電子ビームのＯＮ／ＯＦＦを行う際に、ウエハ５２０表面上で電子ビームの像が動かないようにすることができ、描画パターンの寸法精度などを向上させることができる。
【実施例３】
【００４０】
本発明の実施例３は、（３）電子ビームを用いてウエハ上の回路等のパターンを検査する走査電子顕微鏡に係るものである。図６は、本発明の実施例３に係る走査電子顕微鏡の要部概略図である。
【００４１】
この走査電子顕微鏡は、電子銃６０１に、電子源６０２、引出電極６０３、及び加速電極６０４を備えて構成される。電子源６０２と引出電極６０３の間には引出電圧Ｖ１が印加され、これによって電子源６０２から電子ビーム６０５が引き出される。加速電極６０４はアース電位に維持され、そして加速電極６０４と電子源６０２との間には加速電圧Ｖａｃｃが印加されることで、電子ビーム６０５は加速される。加速された電子ビーム６０５は、電磁レンズ６０６によって、クロスオーバー６０８が生じるように収束され、さらに電磁レンズ６１０によって、試料ステージ６１３上にあるウエハ等の試料６１２の表面上に収束される。
【００４２】
試料６１２の表面上に収束された電子ビーム６０５の像６１５が試料６１２の表面上を走査すると、試料６１２から２次電子及び反射電子が発生する。発生した２次電子は電子検出器６１４によって検出され、電気信号に変換される。
【００４３】
電磁レンズ６０６とクロスオーバー６０８との間には、アパーチャ６０７が配置されており、このアパーチャ６０７によって電子ビーム６０５の開口角は決められる。また、クロスオーバー６０８と電磁レンズ６１０との間または電磁レンズ６１０の中には、電子ビーム走査用偏向器６１１が配置され、この電子ビーム走査用偏向器６１１は像６１５で試料６１２を走査するように電子ビーム６０５を偏向させる機能を持つ。本実施例の場合、電子ビーム走査用偏向器６１１は、電磁レンズ６１０の中に設けられており、電子ビーム走査用偏向器６１１の偏向中心と電磁レンズ６１０のレンズ中心とが一致させることで、偏向歪を低減させる構造となっている。像６１５で試料６１２を走査することで、試料６１２の各所から発生する２次電子を電子検出器６１４によって検出し、検出された情報に基づいて試料６１２上の回路等のパターンを検査する。
【００４４】
ブランキング用偏向器６０９は、アパーチャ６０７と電子ビーム走査用偏向器６１１との間に配置されていて、電子ビーム６０５を、クロスオーバー６０８が形成される位置において偏向してブランキングする。電子ビーム６０５をブランキングするために、クロスオーバー６０８以外の点を支点として偏向すると、実施例１で説明したように、偏向時に試料６１２の表面上で電子ビーム６０５の照射位置が移動してしまう。また、電子ビーム６０５がある程度の面積を持つビームである場合にブランキングすると、ブランキングの最中にアパーチャ６０７で遮蔽できない電子ビームが存在し、照射したくない隣接した領域を照射してしまう場合がある。
【００４５】
ブランキング用偏向器６０９の偏向中心とクロスオーバー６０８とを正確に合わせるために、実施例１の図４で説明した動作と同様の動作がここで行われる。つまり、ブランキング用偏向器６０９にパルス信号を印加し、電子検出器６１４によって計測された回路等のパターンの位置情報に基づいて、電磁レンズパワー補正制御回路６１６において電磁レンズ６０６のパワーを決定して、ブランキング用偏向器６０９の偏向中心とクロスオーバー６０８とは正確に合わせられる。その結果、ブランキングの最中に照射したくない隣接した領域を照射しないようにすることができる。
【実施例４】
【００４６】
次に、本発明の実施例４として、上述の実施例１または実施例２で説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の一例を説明する。
【００４７】
図７に微小デバイス（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７１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ７２（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７３（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７４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記ステップ７２で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７５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ７４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７６（検査）ではステップ７５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７７）される。
図８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ８１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ８２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ８３（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８４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ８５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ８６（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８７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ８８（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８９（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。
本実施例の製造方法を用いれば、高集積度の半導体デバイスをパターン寸法精度良く製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１に係り、１本の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置の要部概略を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１に係り、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致している場合のウエハ近傍における像の位置について説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１に係り、偏向器の偏向中心と光学系の中間像の位置が一致していない場合のウエハ近傍における像の位置について説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係り、光学系の中間像と偏向器の偏向中心を一致させるフローについて説明するための図である。
【図５】本発明の実施例２に係り、複数の電子ビームを用いてウエハなど被露光基板を露光する電子ビーム露光装置の要部概略を説明するための図である。
【図６】本発明の実施例３に係り、電子ビームを用いてウエハ上の回路等のパターンを検査する走査電子顕微鏡の要部概略を説明するための図である。
【図７】微小デバイスの製造フローを説明するための図である。
【図８】ウエハプロセスを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１：電子源、１０２：電磁レンズ、１０３：中間像、１０４：ブランカー、１０５：電磁レンズ、１０６：ブランキングアパーチャ、１０７：静電偏向器、１０８：電磁レンズ、１０９：ウエハ、１１０：像、１１１：ウエハステージ、１１２：位置検出用マーク、１１３：反射電子検出器、１１４：レンズパワー補正制御回路、２０１：光軸、２０２：電子ビームの主光線、２０３：偏向器、２０４：偏向器の偏向中心、２０５：中間像、２０６：ウエハ近傍での偏向中心、２０７：像、２０８：ウエハ、３０１：光軸、３０２：電子ビームの主光線、３０３：偏向器、３０４：偏向器の偏向中心、３０５：中間像、３０６：ウエハ近傍での偏向中心、３０７：像、３０８：ウエハ、５０１：電子源（クロスオーバー像）、５０２：コンデンサーレンズ、５０３：アパーチャアレイ、５０４：レンズアレイ、５０５：マルチ偏向器アレイ、５０６：マルチ偏向器アレイ、５０７：マルチ偏向器アレイ、５０８：マルチ偏向器アレイ、５０９：ブランカーアレイ、５１０：ブランキングアパーチャ、５１１：ダイナミックフォーカスレンズ、５１２：ダイナミックフォーカスレンズ、５１３：主偏向器、５１４：副偏向器、５１５：磁界レンズ、５１６：磁界レンズ、５１７：磁界レンズ、５１８：磁界レンズ、５１９：反射電子検出器、５２０：ウエハ、５２１：ステージ、５２２：マーク、５２３：中間像、５２４：レンズアレイパワー補正制御回路、５２５：像、６０１：電子銃、６０２：電子源、６０３：引出電極、６０４：加速電極、６０５：電子ビーム、６０６：電磁レンズ、６０７：アパーチャ、６０８：クロスオーバー、６０９：ブランキング用偏向器、６１０：電磁レンズ、６１１：電子ビーム走査用偏向器、６１２：試料、６１３：試料ステージ、６１４：電子検出器、６１５：像、６１６：電磁レンズパワー補正制御回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を偏向する偏向器と、
前記荷電粒子線を収束させるレンズと、
前記レンズによる中間像の結像位置と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測する位置計測手段と、
前記位置計測手段により計測される前記荷電粒子線の位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整するレンズパワー調整手段と、を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記レンズパワー調整手段は、前記偏向器の動作時における前記荷電粒子線の位置と、前記偏向器の非動作時における前記荷電粒子線の位置と、を一致させるように、前記レンズのパワーを調整することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】
前記レンズは電磁レンズもしくは静電レンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線装置。
【請求項４】
前記レンズは前記偏向器より光軸方向において上段に配置され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荷電粒子線装置。
【請求項５】
前記荷電粒子線装置は露光装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の荷電粒子線装置。
【請求項６】
前記荷電粒子線装置は電子ビームを用いた走査電子顕微鏡であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の荷電粒子線装置。
【請求項７】
前記露光装置は複数の荷電粒子線を用いて被露光基板上に所望のパターンを露光するマルチビーム露光装置であることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線装置。
【請求項８】
荷電粒子線を収束させるレンズによる中間像の結像位置と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測し、その位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整することを特徴とするレンズパワー調整方法。
【請求項９】
前記レンズは前記荷電粒子線を偏向する偏向器より光軸方向において上段に配置されることを特徴とする請求項８に記載のレンズパワー調整方法。
【請求項１０】
請求項５または７に記載の露光装置を用いて前記被露光基板に露光を行う工程と、露光された前記被露光基板を現像する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
荷電粒子線を偏向する偏向器と、
前記荷電粒子線を収束させるレンズと、
前記レンズによる中間像の結像位置と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測する位置計測手段と、
前記位置計測手段により計測される前記荷電粒子線の位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整するレンズパワー調整手段と、を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記レンズパワー調整手段は、前記偏向器の動作時における前記荷電粒子線の位置と、前記偏向器の非動作時における前記荷電粒子線の位置と、を一致させるように、前記レンズのパワーを調整することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】
前記レンズは電磁レンズもしくは静電レンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線装置。
【請求項４】
前記レンズは前記偏向器より光軸方向において上段に配置され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荷電粒子線装置。
【請求項５】
前記荷電粒子線装置は露光装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の荷電粒子線装置。
【請求項６】
前記荷電粒子線装置は電子ビームを用いた走査電子顕微鏡であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の荷電粒子線装置。
【請求項７】
前記露光装置は複数の荷電粒子線を用いて被露光基板上に所望のパターンを露光するマルチビーム露光装置であることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線装置。
【請求項８】
荷電粒子線を収束させるレンズによる中間像の結像位置と共役な位置で、光軸に垂直な平面内における前記荷電粒子線の位置を計測し、その位置情報に基づき前記レンズのパワーを調整することを特徴とするレンズパワー調整方法。
【請求項９】
前記レンズは前記荷電粒子線を偏向する偏向器より光軸方向において上段に配置されることを特徴とする請求項８に記載のレンズパワー調整方法。
【請求項１０】
請求項５または７に記載の露光装置を用いて前記被露光基板に露光を行う工程と、露光された前記被露光基板を現像する工程と、を備え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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１９１９３（Ｐ２００７−１９１９３Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９８０９２（Ｐ２００５−１９８０９２）
【出願日】平成１７年７月６日（２００５．７．６）
【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１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月６日（２００５．７．６）
【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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