電子ビーム装置及びデバイス製造方法
【課題】 試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】ブランキングデータに基づいて、電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、偏向制御手段により試料上に照射されるように偏向制御された電子ビームを通過させる開口部、および、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部を有するアパーチャ手段と、電子ビームが遮蔽部に照射された際に前記アパーチャ手段から発生する光または反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて、試料上での照射状態を求める手段と、を備える。
【解決手段】ブランキングデータに基づいて、電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、偏向制御手段により試料上に照射されるように偏向制御された電子ビームを通過させる開口部、および、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部を有するアパーチャ手段と、電子ビームが遮蔽部に照射された際に前記アパーチャ手段から発生する光または反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出する検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて、試料上での照射状態を求める手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置に関し、特に、描画中に発生する電子ビーム位置異常や電子ビーム照射量等、電子ビーム特性の異常を即座に検知できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子ビームを試料に照射中に装置に何等かの異常が発生すると、照射ビームにもその影響が発生する。特に電子ビーム描画装置を用いてマスクブランクや半導体ウエハにパターンを描画する際、装置に何等かの異常が発生すると、パターン描画不良の原因となる。
電子ビーム描画装置の場合に異常が生じる原因には次のようなことが考えられる。１つは描画システムに起因するもので、具体的には、サブシステム相互間のタイミングのずれ、雑音の混入等である。これらの原因によって、例えばブランキング制御システムに異常が発生すると、ショットの位置ずれやドーズ量の異常等、描画不良が発生する。もう１つは電子ビームへの物理的外乱によるもので、例えばカラム内各部のチャージアップによるビーム軌道の乱れやマイクロ放電による装置内電場の急激な変動によって、いわゆるケラレが発生しドーズ量不足やパターン抜けなどの描画不良を引き起こす。
このような異常を描画中に検出することは困難で、実際に描画したパターン又はウエハ上に形成された半導体集積を回路として検査していた。そのため異常が判明するのはパターン描画後の工程であり、従って異常が発生しているにもかかわらず、それを検知できないために描画を続けなければならず、さらに少なからず時間を要する検査を経なければ良否判定できないという問題がある。
異常の発生が即座に判明すればその後の描画時間及び検査時間を省略することができる。
このために従来は、描画システムの偏向データのエラーをチェックするという方法や、ブランキングアパーチャに流入する電流量を計測して偏向データと比較を行う方法、試料からの反射電子や２次電子の量を計測して偏向データと比較を行うという方法がとられている。
例えば、特開平２−２１５０３３号公報（特許文献１）では、簡単な構成で、ビーム電流の測定等を行うことができる電子ビーム装置が提案され、アパーチャの下方に設けられる導電性の筒状体等に入射する電子ビームを検出して電子ビーム軸の調整を行っていた。
【特許文献１】特開平２−２１５０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、描画システムの偏向データのエラーをチェックするという方法では、実際にビームが試料に照射されたかどうかを検知することはできないという問題がある。
ブランキングアパーチャに流れる電流量を計測する方法や反射電子や２次電子の量を計測する方法では、電子ビームの電流量が小さいため、正確な計測が困難であるという問題がある。また、ブランキングを高速で行う場合には、高速での計測が求められる。
そこで、本発明は、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するために本発明の電子ビーム装置は、電子源からの電子ビームを試料上に照射する電子ビーム装置において、
ブランキングデータに基づいて、前記電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、
前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された電子ビームを通過させる開口部、および、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部を有するアパーチャ手段と、
前記電子ビームが前記遮蔽部に照射された際に前記アパーチャ手段から発生する光または反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、求められた前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較する手段をさらに備える。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記遮蔽部は前記電子ビームが照射された際に発光する発光体を有し、前記検出手段は前記発光体から発生する光を検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも１方には、導電性物質が設けられている。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記アパーチャ手段から発生する信号は反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つであり、前記検出手段は前記反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記遮蔽部は反射物質を有し、前記検出手段は前記反射物質からの反射電子を検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行う。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求める。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正する。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の電子ビーム装置によれば、偏向制御手段により試料上に照射されるように偏向制御された電子ビームを通過させる開口部、および、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部を有するアパーチャ手段と、前記電子ビームが前記遮蔽部に照射された際に前記アパーチャ手段から発生する信号を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えるため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
ここで、前記遮蔽部は前記電子ビームが照射された際に発光する発光体を有し、前記検出手段は前記発光体から発生する光を検出し、あるいは、前記遮蔽部は反射物質を有し、前記検出手段は前記反射物質からの反射電子を検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも１方には、導電性物質が設けられるため、電子ビームがブランキングアパーチャに照射されることによって起きる帯電を効果的に防止して、電子ビームの照射位置のドリフトを少なくする。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めるため、試料の描画中に発生する電子ビーム照射量の異常の発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正するため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出し、さらに、電子ビームの試料への照射状態を制御できる。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備えるため、半導体デバイスの製造中に前記電子ビーム装置による試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明を、その実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
まず、図１の概略構成図、図２および図３を参照して、本発明の実施例１の電子ビーム装置を説明する。
電子銃１から電子ビーム２が照射され、電子ビーム２は、ブランキング装置であるブランカー３を構成する二つのビームブランキング電極４、５の電圧によって、オン状態の電子ビーム６とオフ状態の偏向電子ビーム７が作られる。
オン状態の電子ビーム６は、ブランキングアパーチャ８に設けられた電子ビーム開口９を通過し、試料１２に照射される。オフ状態の電子ビーム７は、ブランキングアパーチャ８の表面８ａに照射されて遮蔽される。ブランキングアパーチャ８は、発光物質を含有しているか、または、ブランキングアパーチャ８の表面８ａが発光物質でコーティングされる。オフ状態の電子ビーム７がブランキングアパーチャ８の表面８ａに照射されると発光１０が発生する。検出器１１は発光１０を検出する検出器で、ブランキングアパーチャ８近傍の電子ビーム６の入射側に設けられている。
ブランカー３は、それらを制御する制御部１３に接続され、検出器１１は、計測回路１４に接続されている。制御部１３の出力信号と、計測回路１４の計測結果は、比較部１５に入力され、制御部１３に比較結果が出力される。
【０００８】
ブランキングアパーチャ８は、電子ビーム７が照射されることによって発光する性質を持つ、例えばＹ２ＳｉＯ５：Ｔｂといった蛍光材料を含有するかまたは表面８ａにコーティングされている。この他にも、ブラウン管の蛍光材料として用いられるようなＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ｃｕ， Ａｌ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ等の種々の蛍光材料を使用することが可能である。
このような材料は多くが絶縁材料であるため、電子ビーム７の照射によって帯電する。その対策として、ブランキンアパーチャ８に用いられる蛍光材料を、例えばアルミニウムのような導電性材料でコーティングを行うと、ブランキングアパーチャ８上への帯電を効果的に予防して、電子ビーム７の照射位置のドリフト等を少なくすることができる。
検出器１１は、蛍光材料が含有あるいは塗布されるブランキングアパーチャ８の表面８ａの発光強度を感知するものでもよく、また、蛍光材料が含有あるいは塗布されるブランキングアパーチャ８の表面８ａの発光状態を観察するカメラやＣＣＤでもよい。
本実施例１において、検出器１１の形状は図１に示すように板状に構成されるが、検出器１１の形状は、実装上許される範囲で形状で構成されることができる。
本実施例１では、オン状態の電子ビーム６およびオフ状態の電子ビーム７が検出器１１に接触することなく通過できる形状であればよく、例えば、光軸上に開口を持つリング形状のものであってもよい。
【０００９】
次に、図２の詳細図を参照して、図１に示される電子ビーム装置におけるブランカー３に接続された制御部１３、検出器１１に接続された計測回路１４および比較部１５の動作を説明する。
データ処理部２５はビームのオンオフ信号パターンを生成し所望の照射時間と照射タイミングを総合的に制御するための構成要素、バンクメモリ２６は多値化されたビットマップで構成された照射データを格納する構成要素、バッファメモリ２７はバンクメモリ２６から出力された照射データを一時的に蓄積する構成要素、パルス幅変調回路２８はバッファメモリ２７から出力された照射データをパルス幅に変換する構成要素、ドライバ２９はパルス幅変調回路２８から出力されたデータをブランカー３に駆動信号として送出する構成要素である。
増幅器３０は検出器１１で検出された信号を増幅するための構成要素、ＡＤ変換器３１は増幅器３０で増幅された信号をディジタル値に変換するための構成要素、導出部３２はＡＤ変換器３１の出力から試料に照射された電子ビームの特性を導出する構成要素である。
【００１０】
データ信号３３はバッファメモリ２７がパルス幅変調回路２８に出力する信号、信号３４は検出器１１からの信号を計測回路１４で処理した信号である。これらの信号３３、３４は比較部１５で比較される。データ処理部２５はビームのオンオフ信号パターンから多値化されたビットマップデータを生成し、バンクメモリ２６に格納する。バンクメモリ２６に格納されたビットマップデータはデータ処理部２５の指令する所望のタイミングでバッファメモリ２７に転送され、逐次更新される。バッファメモリ２７からから出力されたビットマップデータはパルス幅変調回路２８で各データの大きさに見合ったパルス幅を持つブランキング信号に加工され、ドライバ２９に出力されてブランキング電極４、５を駆動する。ここで、パルス幅変調回路２８はデータの出力周期で決まる時間間隔の中央にパルス幅の中心が重なるように変調を行う。データ処理部２５は、バンクメモリ２６とバッファメモリ２７がデータを出力するタイミング以外にも、パルス幅変調回路２８の動作タイミング、さらに計測回路１４の動作タイミング等をコントロールする。
【００１１】
次に、図３を参照して比較部１５が行う比較動作を説明する。
ここで、試料１２に照射される電子ビーム６の量に関する比較動作について説明する。照射信号４０はパルス幅変調回路２８が出力する信号、出力信号４１は増幅器３０が出力する信号である。パルス幅変調回路２８の出力は、０と１の２値で、０がビームオフ、１がビームオンに対応する。ビームのオン時間、オフ時間はパルスの幅によって決定される。
一方、試料１２に照射された電子ビーム６のビーム量は、ブランキングアパーチャ８で遮蔽されなかった電子ビーム６である。従って、ブランキングアパーチャ８で遮蔽された電子ビーム７による発光１０を検出し、発光量をもとにブランキングアパーチャ８で遮蔽された電子ビーム７の量が分かれば、試料12に到達した電子ビーム量を導出することができる。照射信号４０と出力４１を比較することによって、ブランカー３に送られた信号と試料に照射された電子ビーム量の比較を行うことができる。
本実施例１では、この比較結果によって照射エラーを検出している。実際に比較器１５に入力される信号は信号３３、３４である。信号３３はパルス幅に変調がされる前のデータであり、信号３４はディジタル変換されたデータであるが、信号３３と信号３４を比較することは、照射信号４０と出力４１とを比較することと等価である。
比較の方法としては、例えば、パルス幅変調回路２８のサンプリング周波数に従いパルスの中心部分で信号３４を計測し、その結果と信号３３のデータからパルスの有無のみを比較する方法や、信号３４を高速にサンプリングして実際の波形データを得、その結果と信号３３のデータで決定される論理上の波形との比較を行う方法などがある。これらの方法以外にも得られた実際の波形と論理的な波形の相関等を診るといった統計的な処理方法によっても、信号３３と信号３４の比較判定を行うことができる。
上述のような方法で得られた比較結果３５はデータ処理部２５に出力され、装置シーケンス、表示といった種々の用途に供される。
本実施例１では、ブランキングアパーチャ８は発光物質を含有しているか、またはブランキングアパーチャ８の表面８ａが発光物質でコーティングされている構成とし、検出器１１は発光１０を検出する。
この発光物質の代わりに、Ａｕ等の反射物質を用いることもできる。反射物質を用いた場合、ブランキングアパーチャ８の表面８ａで電子が反射するため、検出器１１に電子を検出する検出器を用いることで、同様の機能が期待できる。
また、ブランキングアパーチャ８に電子ビーム７が照射されることにより反射される反射電子や、発生する２次電子を検出器１１で検出する構成としても同様の機能が期待できる。
【実施例２】
【００１２】
次に、本発明の実施例２の電子ビーム装置は、電子銃から放出される電子ビームを複数本に分割してマトリックス状に並べ、各々のビームで同時にパターンを描画する所謂マルチビーム方式の電子線描画装置に適用した実施例である。
この種の装置は複数の電子ビームでより広い視野に同時にパターンを描画するので、スループットを向上させることができる。
図４を参照して、本発明の実施例２の電子ビーム装置であるマルチビーム方式の電子線描画装置を説明する。
電子銃５０は、描画装置の光源である。この光源から放射された電子ビーム５１はコンデンサーレンズ５２によって略平行の電子ビーム５１ａとなる。この略平行の電子ビーム５１ａは複数の要素電子光学系５４が配列された、マルチビームモジュール５３に入射する。ブランキング電極を有する要素電子光学系５４は複数の光源の中間像５５、５６を散乱などによる不要なビームを遮蔽するアパーチャ５７の開口付近に形成すると同時に、複数のブランキング電極を各々個別に作動させ、後述する投影系の瞳位置にあるブランキングアパーチャ６１で複数の電子ビームを遮蔽する構成になっている。
次に、磁界レンズ５９と磁界レンズ６０は磁気対称ダブレットで投影系を構成する。ここで、磁界レンズ５９と磁界レンズ６０との距離は各々のレンズの焦点距離の和に等しく、光源である電子銃５０の中間像５５、５６は磁界レンズ５９の焦点位置付近にあって、それらの像は磁界レンズ６０の焦点位置付近に形成される。磁界偏向器６３は磁界によって偏向を行う装置、静電偏向器６４は電界によって偏向を行う装置で、これら二つの偏向器を用いて複数の中間像５５、５６からの電子ビームを偏向させて、複数の中間像の像を試料６２の上で平面的に移動させるようになっている。ここで磁界偏向器６３と静電偏向器６４は、光源像の移動距離によって使い分ける。ダイナミックフォーカスコイル６５は偏向器を作動させた際に発生する偏向収差によるフォーカス位置のずれを補正するための構成要素、ダイナミックスティグコイル５８は同様な過程で発生する非点収差を補正する構成要素である。また、ＸＹＺステージ６６は試料６２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動するための構成要素である。描画の際には、パターンデータに基づいて、複数の中間像の像を投影系によって試料６２上に投影し、複数の要素電子光学系５４のブランキング電極を作動させて複数の電子ビームをオン・オフさせながら、磁界偏向器６３と静電偏向器６４及びＸＹＺステージ６６を用いて試料６２の全面を走査し所望の露光パターンを得る。
【００１３】
次に、電子線描画装置におけるマルチビームモジュール５３に載置された要素電子光学系５４のブランキング電極とそれらを駆動するドライバ及び駆動信号を伝送する伝送路を図５に示す。
描画データを各ビームのオンオフ信号パターンに変換し所望の露光時間を与えるデータ処理系６７からドライバ６８に駆動信号を出力する。この出力は駆動信号ケーブル６９を介して中継基板７１のインターフェースコネクタ７０に接続され、配線パターンによって電子光学鏡筒７８を通過し駆動信号の終端回路であるターミネータ７２に入力する。ターミネータ７２を通過した駆動信号は真空シール７９を通過しコンタクトユニット７３を経由してブランキングモジュール７４に接続される。さらに、ブランキングモジュール７４の上には各ブランキング開口７７に一対ずつ設けられたブランキング電極７６があり、コンタクトユニット７３から配線パターン７５を通して駆動信号がそれらブランキング電極７６に接続される。
【００１４】
次に、図６を参照して図４及び図５で説明した装置において電子ビームの特性を検出する方法を説明する。
電子ビーム９０は分割された電子ビームで、ブランキングモジュール７４は前述中継基板７１に載置された構成要素、投影光学系の一部９１は分割された電子ビーム９０を縮小投影する投影光学系の一部、ブランキングアパーチャ６１は電子ビーム９０をオンオフする構成要素である。ここで、データ処理系６７には、パターンデータをビームのオンオフ信号パターンに変換し所望の照射時間と照射タイミングを提供するデータ処理部１０２、多値化されたビットマップで構成された照射データを格納しているバンクメモリ９５ａ、９５ｂ・・・から出力された照射データを一時的に蓄積するバッファメモリ９４ａ、９４ｂ・・・から出力された照射データをパルス幅に変換するパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂ・・・の出力を時系列上で加算し照射プロファイルを出力する演算部９６、検出信号の不要な高周波成分を除去するローパスフィルタ９９、検出信号をディジタル化するＡＤ変換器１００、照射プロファイルとＡＤ変換器１００の出力を分析、比較、判定、等の処理を行う信号処理部１０１、信号処理部１０１の出力からデータ処理部１０２の判定処理によって生成される判定出力１０３から構成される。
さらに、ドライバ６８ａ、６８ｂ・・・はパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂ・・・から出力された信号をブランキングモジュール７４に載置されたブランカーに駆動信号として送出する構成要素、検出器９７はブランキングアパーチャ６１の表面６１ａ上に具備された蛍光体の発光９２を検出するための構成要素、増幅器９８は検出器９７で検出された信号を増幅するための構成要素である。
データ処理部１０２は描画するべきパターンデータから多値化されたビットマップデータを生成しバンクメモリ９５に格納する。バンクメモリ９５は分割された電子ビーム９０をブランキングするブランカーの数に対応して複数用意されており、またこれに続く後段の各処理部分も同数用意される。バンクメモリ９５に格納されたビットマップデータは所望のタイミングでバッファメモリ９４に転送される。
【００１５】
本実施例２においてはバッファメモリは所謂ＦＩＦＯでデータ処理部１０２の指令によって逐次更新される。バッファメモリ９４から出力されたビットマップデータはパルス幅変調回路９３に入力し各データの大きさに見合ったパルス幅を持つブランキング信号に加工されドライバ６８へ出力され、ドライバ６８はブランキングモジュール７４に配列されたブランキング電極を駆動する。ここで、パルス幅変調回路９３は、データ出力周期で決まる時間間隔の中央にパルス幅の中心が重なるように変調をかける。
分割された電子ビーム９０はブランキングモジュール７４のブランキング電極に印加されたパルス幅変調信号によって偏向を受けながら、投影光学の一部９１を通りブランキングアパーチャ６１付近に到達する。ブランキングアパーチャ６１は投影光学系の光軸付近に開口を持ち、ブランキングモジュール７４で偏向を受けた電子ビームを遮蔽し、受けないものは開口６１ｂを通過して、さらに下部にある試料に照射される。ここで、ブランキングアパーチャ６１のビーム入射側（本実施例では上部の表面６１ａ）には蛍光体が塗布され、遮蔽された電子ビームが入射すると発光９２を発生する。ここで蛍光体は実施例１と同様な形態、材料を用いる。発光９２を検出する検出器９７は、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ、ＰＩＮ、フォトマル等、種々のものを使用する。選定に際しては、用いる蛍光体の発光波長に合わせて最適なもの使用する。
本実施例２では所謂ＰＩＮダイオードを用いる。ＰＩＮダイオードの出力は高速応答性を持たせるために軽負荷とし、後段の増幅器９８で１００倍程度のゲインを得る。増幅器の出力はローパスフィルタ９９を通り不要な高周波を除去しＡＤ変換器１００でディジタル化される。信号処理部１０１は演算部９６の出力とＡＤ変換器１００の出力を取り込み、其々のデータから波形トレース、積分、微分、２階微分、重心計算、等の手法を用いて波形解析を行う。
さらに両データの同一性、相似性、相関、等の比較、統計的処理を行うと同時に、波形解析や比較、統計的処理で得られた情報を用いて異常性判定も行う。
これらの波形データや特性データ、比較、統計情報、判定結果はデータ処理部１０２に送出され、データ処理部がそれらの情報を元に、照射パラメータの補正を行うと同時に照射状況の評価を行い判定出力１０３を得る。
【００１６】
一例として、ドーズ量の処理を行った場合について図７を用いて説明する。
図７はパルス幅変調回路の出力と演算部の出力イメージ、及び増幅器の出力を時間経過に従ってグラフ化したものである。
出力信号Ｐａ、Ｐｂはパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂの出力である。ここでは分割された電子ビームが４本、即ちブランカーも４個という想定で説明するために、出力Ｐｃ、Ｐｄを追加する。従って、出力信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ，４つの信号が各ドライバに出力され、ドライバに接続された４つのブランカーが駆動される。ここで、縦軸の破線は各パルスの時間中心位置で、この位置がパルスの中央になるように変調される。この破線の間隔はパルスの送出周期を表していることになり、本実施例２では送出周期が１００ＭＨｚである。従ってパルスの間隔は１０ｎｓｅｃであり、このインターバル毎に全てのビームのオンオフ制御が行われる。信号Ｐｓは出力信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの時系列上の和である。実際にはパルス幅変調回路の出力ではなく、前段のバッファ９４ａ、９４ｂ・・・の出力を演算部９６でディジタル的に時系列加算する。
一方、図７に示される信号Ｄｓは検出器９７で得られた信号に増幅器９８でゲインをかけ、ＬＰＦを通過した信号である。信号Ｐｓの波形と信号Ｄｓが相似であり、正常な描画ができている。ドーズ量を処理する場合いくつかの手法があるが、本実施例２では積分法と２階微分法とを用いる。積分法は信号Ｐｓ、Ｄｓ其々をパルス毎の積分ウィンドウ内で積分しその結果の差分をパラメータとして判定に用いる方法である。２階微分法は信号Ｐｓ、Ｄｓの波形に注目し、各々の波形の増減を２回の微分操作による傾きの符号変化としてデータ化し、各々の波形から得られたデータの一致度を評価して判定に用いる方法である。
本実施例２がドーズ量を比較するときに異なる二つの方法を同時に用いるのは、判定精度を上げるためである。
さらに本実施例２では、それらを補完する中心値判定も併用する。中心値判定は文字通り中心値、即ちパルスの中心位置のデータに着目する方法で、図７に示される信号Ｐｓ、Ｄｓと各破線との交点のデータから、ある閾値をもとにパルスの有無を判別する。この方法は判別が簡単にでき信号処理部を構成する回路への負担が軽いのでラフチェックの目的で常時モニタに使用している。尚、前述したようにＤｓはＡＤ変換機１００によってディジタル化した後に信号処理を実行している。
さて、こうして得られたドーズ量の評価結果はデータ処理部へ出力され、リアルタイム補正とスタティック補正の両方にフィードバックされている。リアルタイム部分は基本ドーズ量であり、描画条件によって決まる量でありその変動分を補正する意味合いがある。スタティック部分は所謂オフセットであり、適正なインターバルで補正される量である。
【００１７】
図５に戻って、さらにこうして得られた情報からデータ処理部１０２は総合的に判断を下し、判定出力１０３を出力する。この出力は、不図示の上位コントローラや表示装置等で利用される。例えば、装置シーケンスの変更や停止、エラー表示、アラート出力、エラーログへの登録、エラー回復、リトライシーケンスの起動、等の動作の起動に利用される。
本実施例２ではブランキングアパーチャ６１や検出器９７の形状設計について特段の配慮をしなかったが、実施例１で示したブランキングアパーチャ８の構成および検出器１１の形状のように、検出感度やＳＮ比の向上などを目的に種々の形態や構成が考えられる。
【実施例３】
【００１８】
次に、図８、図９を参照して、本発明の実施例１の電子ビーム装置を用いて半導体デバイスを製造する本発明の実施例３のデバイス製造方法を説明する。
図８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う。ステップ２（露光制御データ作成）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。
図９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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１を構成する制御装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施例１の信号波形の説明図である。
【図４】本発明の実施例２の説明図である。
【図５】本発明の実施例２を構成するブランキングモジュールの説明図である。
【図６】本発明の実施例２を構成するブランキングモジュールとその周辺回路の説明図である。
【図７】本発明の実施例２の信号波形の説明図である。
【図８】本発明の実施例３のデバイス製造方法のフローの説明図である。
【図９】図８のフローの詳細なウエハプロセスの説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１ 電子銃 ２ 電子ビーム ３ ブランカー ４ ブランキング電極
５ ブランキング電極 ６ オン状態の電子ビーム
７ オフ状態の電子ビーム ８ ブランキングアパーチャ
９ 電子ビーム開口 １０ 発光 １１ 検出器
１２ 試料 １３ 制御部 １４ 計測回路
１５ 比較部 ２５データ処理部 ２６ バンクメモリ
２７ バッファメモリ ２８ パルス幅変調回路 ２９ ドライバ
３０ 増幅器 ３１ ＡＤ変換器 ３２ 導出部
３３、３４信号 ３５ 比較結果 ４０ 照射信号
４１ 出力 ５０ 電子銃 ５１ 電子ビーム
５２ コンデンサーレンズ ５３ マルチビームモジュール
５４ 要素電子光学系 ５５ 中間像 ５６ 中間像
５７ アパーチャ ５８ ダイナミックスティグコイル
５９ 磁界レンズ ６０ 磁界レンズ ６１ ブランキングアパーチャ
６２ 試料 ６３ 磁界偏向器 ６４ 静電偏向器
６５ ダイナミックフォーカスコイル ６６ ＸＹＺステージ
６７ データ処理系 ６８ ドライバ ６９ 駆動信号ケーブル
７０ インターフェースコネクタ ７１ 中継基板
７２ ターミネータ ７３ コンタクトユニット
７４ ブランキングモジュール ７５ 配線パターン
７６ ブランキング電極 ７７ ブランキング開口
７８ 電子光学鏡筒 ７９ 真空シール
９０ 電子ビーム ９１ 投影光学系 ９２ 発光
９３ａ、９３ｂ パルス幅変調回路 ９４ａ、９４ｂ バッファメモリ
９５ａ、９５ｂ バンクメモリ ９６ 演算部
９７ 検出器 ９８ 増幅器 ９８ ローパスフィルタ
１００ ＡＤ変換器 １０１ 信号処理部
１０２ データ処理部 １０３ 判定出力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置に関し、特に、描画中に発生する電子ビーム位置異常や電子ビーム照射量等、電子ビーム特性の異常を即座に検知できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子ビームを試料に照射中に装置に何等かの異常が発生すると、照射ビームにもその影響が発生する。特に電子ビーム描画装置を用いてマスクブランクや半導体ウエハにパターンを描画する際、装置に何等かの異常が発生すると、パターン描画不良の原因となる。
電子ビーム描画装置の場合に異常が生じる原因には次のようなことが考えられる。１つは描画システムに起因するもので、具体的には、サブシステム相互間のタイミングのずれ、雑音の混入等である。これらの原因によって、例えばブランキング制御システムに異常が発生すると、ショットの位置ずれやドーズ量の異常等、描画不良が発生する。もう１つは電子ビームへの物理的外乱によるもので、例えばカラム内各部のチャージアップによるビーム軌道の乱れやマイクロ放電による装置内電場の急激な変動によって、いわゆるケラレが発生しドーズ量不足やパターン抜けなどの描画不良を引き起こす。
このような異常を描画中に検出することは困難で、実際に描画したパターン又はウエハ上に形成された半導体集積を回路として検査していた。そのため異常が判明するのはパターン描画後の工程であり、従って異常が発生しているにもかかわらず、それを検知できないために描画を続けなければならず、さらに少なからず時間を要する検査を経なければ良否判定できないという問題がある。
異常の発生が即座に判明すればその後の描画時間及び検査時間を省略することができる。
このために従来は、描画システムの偏向データのエラーをチェックするという方法や、ブランキングアパーチャに流入する電流量を計測して偏向データと比較を行う方法、試料からの反射電子や２次電子の量を計測して偏向データと比較を行うという方法がとられている。
例えば、特開平２−２１５０３３号公報（特許文献１）では、簡単な構成で、ビーム電流の測定等を行うことができる電子ビーム装置が提案され、アパーチャの下方に設けられる導電性の筒状体等に入射する電子ビームを検出して電子ビーム軸の調整を行っていた。
【特許文献１】特開平２−２１５０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、描画システムの偏向データのエラーをチェックするという方法では、実際にビームが試料に照射されたかどうかを検知することはできないという問題がある。
ブランキングアパーチャに流れる電流量を計測する方法や反射電子や２次電子の量を計測する方法では、電子ビームの電流量が小さいため、正確な計測が困難であるという問題がある。また、ブランキングを高速で行う場合には、高速での計測が求められる。
そこで、本発明は、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するために本発明の電子ビーム装置は、電子源からの電子ビームを試料上に照射する電子ビーム装置において、
ブランキングデータに基づいて、前記電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、
前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された電子ビームを通過させる開口部、および、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部を有するアパーチャ手段と、
前記電子ビームが前記遮蔽部に照射された際に前記アパーチャ手段から発生する光または反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、求められた前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較する手段をさらに備える。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記遮蔽部は前記電子ビームが照射された際に発光する発光体を有し、前記検出手段は前記発光体から発生する光を検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも１方には、導電性物質が設けられている。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記アパーチャ手段から発生する信号は反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つであり、前記検出手段は前記反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記遮蔽部は反射物質を有し、前記検出手段は前記反射物質からの反射電子を検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行う。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求める。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正する。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の電子ビーム装置によれば、偏向制御手段により試料上に照射されるように偏向制御された電子ビームを通過させる開口部、および、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部を有するアパーチャ手段と、前記電子ビームが前記遮蔽部に照射された際に前記アパーチャ手段から発生する信号を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えるため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
ここで、前記遮蔽部は前記電子ビームが照射された際に発光する発光体を有し、前記検出手段は前記発光体から発生する光を検出し、あるいは、前記遮蔽部は反射物質を有し、前記検出手段は前記反射物質からの反射電子を検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも１方には、導電性物質が設けられるため、電子ビームがブランキングアパーチャに照射されることによって起きる帯電を効果的に防止して、電子ビームの照射位置のドリフトを少なくする。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めるため、試料の描画中に発生する電子ビーム照射量の異常の発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正するため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出し、さらに、電子ビームの試料への照射状態を制御できる。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備えるため、半導体デバイスの製造中に前記電子ビーム装置による試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明を、その実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
まず、図１の概略構成図、図２および図３を参照して、本発明の実施例１の電子ビーム装置を説明する。
電子銃１から電子ビーム２が照射され、電子ビーム２は、ブランキング装置であるブランカー３を構成する二つのビームブランキング電極４、５の電圧によって、オン状態の電子ビーム６とオフ状態の偏向電子ビーム７が作られる。
オン状態の電子ビーム６は、ブランキングアパーチャ８に設けられた電子ビーム開口９を通過し、試料１２に照射される。オフ状態の電子ビーム７は、ブランキングアパーチャ８の表面８ａに照射されて遮蔽される。ブランキングアパーチャ８は、発光物質を含有しているか、または、ブランキングアパーチャ８の表面８ａが発光物質でコーティングされる。オフ状態の電子ビーム７がブランキングアパーチャ８の表面８ａに照射されると発光１０が発生する。検出器１１は発光１０を検出する検出器で、ブランキングアパーチャ８近傍の電子ビーム６の入射側に設けられている。
ブランカー３は、それらを制御する制御部１３に接続され、検出器１１は、計測回路１４に接続されている。制御部１３の出力信号と、計測回路１４の計測結果は、比較部１５に入力され、制御部１３に比較結果が出力される。
【０００８】
ブランキングアパーチャ８は、電子ビーム７が照射されることによって発光する性質を持つ、例えばＹ２ＳｉＯ５：Ｔｂといった蛍光材料を含有するかまたは表面８ａにコーティングされている。この他にも、ブラウン管の蛍光材料として用いられるようなＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ｃｕ， Ａｌ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ等の種々の蛍光材料を使用することが可能である。
このような材料は多くが絶縁材料であるため、電子ビーム７の照射によって帯電する。その対策として、ブランキンアパーチャ８に用いられる蛍光材料を、例えばアルミニウムのような導電性材料でコーティングを行うと、ブランキングアパーチャ８上への帯電を効果的に予防して、電子ビーム７の照射位置のドリフト等を少なくすることができる。
検出器１１は、蛍光材料が含有あるいは塗布されるブランキングアパーチャ８の表面８ａの発光強度を感知するものでもよく、また、蛍光材料が含有あるいは塗布されるブランキングアパーチャ８の表面８ａの発光状態を観察するカメラやＣＣＤでもよい。
本実施例１において、検出器１１の形状は図１に示すように板状に構成されるが、検出器１１の形状は、実装上許される範囲で形状で構成されることができる。
本実施例１では、オン状態の電子ビーム６およびオフ状態の電子ビーム７が検出器１１に接触することなく通過できる形状であればよく、例えば、光軸上に開口を持つリング形状のものであってもよい。
【０００９】
次に、図２の詳細図を参照して、図１に示される電子ビーム装置におけるブランカー３に接続された制御部１３、検出器１１に接続された計測回路１４および比較部１５の動作を説明する。
データ処理部２５はビームのオンオフ信号パターンを生成し所望の照射時間と照射タイミングを総合的に制御するための構成要素、バンクメモリ２６は多値化されたビットマップで構成された照射データを格納する構成要素、バッファメモリ２７はバンクメモリ２６から出力された照射データを一時的に蓄積する構成要素、パルス幅変調回路２８はバッファメモリ２７から出力された照射データをパルス幅に変換する構成要素、ドライバ２９はパルス幅変調回路２８から出力されたデータをブランカー３に駆動信号として送出する構成要素である。
増幅器３０は検出器１１で検出された信号を増幅するための構成要素、ＡＤ変換器３１は増幅器３０で増幅された信号をディジタル値に変換するための構成要素、導出部３２はＡＤ変換器３１の出力から試料に照射された電子ビームの特性を導出する構成要素である。
【００１０】
データ信号３３はバッファメモリ２７がパルス幅変調回路２８に出力する信号、信号３４は検出器１１からの信号を計測回路１４で処理した信号である。これらの信号３３、３４は比較部１５で比較される。データ処理部２５はビームのオンオフ信号パターンから多値化されたビットマップデータを生成し、バンクメモリ２６に格納する。バンクメモリ２６に格納されたビットマップデータはデータ処理部２５の指令する所望のタイミングでバッファメモリ２７に転送され、逐次更新される。バッファメモリ２７からから出力されたビットマップデータはパルス幅変調回路２８で各データの大きさに見合ったパルス幅を持つブランキング信号に加工され、ドライバ２９に出力されてブランキング電極４、５を駆動する。ここで、パルス幅変調回路２８はデータの出力周期で決まる時間間隔の中央にパルス幅の中心が重なるように変調を行う。データ処理部２５は、バンクメモリ２６とバッファメモリ２７がデータを出力するタイミング以外にも、パルス幅変調回路２８の動作タイミング、さらに計測回路１４の動作タイミング等をコントロールする。
【００１１】
次に、図３を参照して比較部１５が行う比較動作を説明する。
ここで、試料１２に照射される電子ビーム６の量に関する比較動作について説明する。照射信号４０はパルス幅変調回路２８が出力する信号、出力信号４１は増幅器３０が出力する信号である。パルス幅変調回路２８の出力は、０と１の２値で、０がビームオフ、１がビームオンに対応する。ビームのオン時間、オフ時間はパルスの幅によって決定される。
一方、試料１２に照射された電子ビーム６のビーム量は、ブランキングアパーチャ８で遮蔽されなかった電子ビーム６である。従って、ブランキングアパーチャ８で遮蔽された電子ビーム７による発光１０を検出し、発光量をもとにブランキングアパーチャ８で遮蔽された電子ビーム７の量が分かれば、試料12に到達した電子ビーム量を導出することができる。照射信号４０と出力４１を比較することによって、ブランカー３に送られた信号と試料に照射された電子ビーム量の比較を行うことができる。
本実施例１では、この比較結果によって照射エラーを検出している。実際に比較器１５に入力される信号は信号３３、３４である。信号３３はパルス幅に変調がされる前のデータであり、信号３４はディジタル変換されたデータであるが、信号３３と信号３４を比較することは、照射信号４０と出力４１とを比較することと等価である。
比較の方法としては、例えば、パルス幅変調回路２８のサンプリング周波数に従いパルスの中心部分で信号３４を計測し、その結果と信号３３のデータからパルスの有無のみを比較する方法や、信号３４を高速にサンプリングして実際の波形データを得、その結果と信号３３のデータで決定される論理上の波形との比較を行う方法などがある。これらの方法以外にも得られた実際の波形と論理的な波形の相関等を診るといった統計的な処理方法によっても、信号３３と信号３４の比較判定を行うことができる。
上述のような方法で得られた比較結果３５はデータ処理部２５に出力され、装置シーケンス、表示といった種々の用途に供される。
本実施例１では、ブランキングアパーチャ８は発光物質を含有しているか、またはブランキングアパーチャ８の表面８ａが発光物質でコーティングされている構成とし、検出器１１は発光１０を検出する。
この発光物質の代わりに、Ａｕ等の反射物質を用いることもできる。反射物質を用いた場合、ブランキングアパーチャ８の表面８ａで電子が反射するため、検出器１１に電子を検出する検出器を用いることで、同様の機能が期待できる。
また、ブランキングアパーチャ８に電子ビーム７が照射されることにより反射される反射電子や、発生する２次電子を検出器１１で検出する構成としても同様の機能が期待できる。
【実施例２】
【００１２】
次に、本発明の実施例２の電子ビーム装置は、電子銃から放出される電子ビームを複数本に分割してマトリックス状に並べ、各々のビームで同時にパターンを描画する所謂マルチビーム方式の電子線描画装置に適用した実施例である。
この種の装置は複数の電子ビームでより広い視野に同時にパターンを描画するので、スループットを向上させることができる。
図４を参照して、本発明の実施例２の電子ビーム装置であるマルチビーム方式の電子線描画装置を説明する。
電子銃５０は、描画装置の光源である。この光源から放射された電子ビーム５１はコンデンサーレンズ５２によって略平行の電子ビーム５１ａとなる。この略平行の電子ビーム５１ａは複数の要素電子光学系５４が配列された、マルチビームモジュール５３に入射する。ブランキング電極を有する要素電子光学系５４は複数の光源の中間像５５、５６を散乱などによる不要なビームを遮蔽するアパーチャ５７の開口付近に形成すると同時に、複数のブランキング電極を各々個別に作動させ、後述する投影系の瞳位置にあるブランキングアパーチャ６１で複数の電子ビームを遮蔽する構成になっている。
次に、磁界レンズ５９と磁界レンズ６０は磁気対称ダブレットで投影系を構成する。ここで、磁界レンズ５９と磁界レンズ６０との距離は各々のレンズの焦点距離の和に等しく、光源である電子銃５０の中間像５５、５６は磁界レンズ５９の焦点位置付近にあって、それらの像は磁界レンズ６０の焦点位置付近に形成される。磁界偏向器６３は磁界によって偏向を行う装置、静電偏向器６４は電界によって偏向を行う装置で、これら二つの偏向器を用いて複数の中間像５５、５６からの電子ビームを偏向させて、複数の中間像の像を試料６２の上で平面的に移動させるようになっている。ここで磁界偏向器６３と静電偏向器６４は、光源像の移動距離によって使い分ける。ダイナミックフォーカスコイル６５は偏向器を作動させた際に発生する偏向収差によるフォーカス位置のずれを補正するための構成要素、ダイナミックスティグコイル５８は同様な過程で発生する非点収差を補正する構成要素である。また、ＸＹＺステージ６６は試料６２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動するための構成要素である。描画の際には、パターンデータに基づいて、複数の中間像の像を投影系によって試料６２上に投影し、複数の要素電子光学系５４のブランキング電極を作動させて複数の電子ビームをオン・オフさせながら、磁界偏向器６３と静電偏向器６４及びＸＹＺステージ６６を用いて試料６２の全面を走査し所望の露光パターンを得る。
【００１３】
次に、電子線描画装置におけるマルチビームモジュール５３に載置された要素電子光学系５４のブランキング電極とそれらを駆動するドライバ及び駆動信号を伝送する伝送路を図５に示す。
描画データを各ビームのオンオフ信号パターンに変換し所望の露光時間を与えるデータ処理系６７からドライバ６８に駆動信号を出力する。この出力は駆動信号ケーブル６９を介して中継基板７１のインターフェースコネクタ７０に接続され、配線パターンによって電子光学鏡筒７８を通過し駆動信号の終端回路であるターミネータ７２に入力する。ターミネータ７２を通過した駆動信号は真空シール７９を通過しコンタクトユニット７３を経由してブランキングモジュール７４に接続される。さらに、ブランキングモジュール７４の上には各ブランキング開口７７に一対ずつ設けられたブランキング電極７６があり、コンタクトユニット７３から配線パターン７５を通して駆動信号がそれらブランキング電極７６に接続される。
【００１４】
次に、図６を参照して図４及び図５で説明した装置において電子ビームの特性を検出する方法を説明する。
電子ビーム９０は分割された電子ビームで、ブランキングモジュール７４は前述中継基板７１に載置された構成要素、投影光学系の一部９１は分割された電子ビーム９０を縮小投影する投影光学系の一部、ブランキングアパーチャ６１は電子ビーム９０をオンオフする構成要素である。ここで、データ処理系６７には、パターンデータをビームのオンオフ信号パターンに変換し所望の照射時間と照射タイミングを提供するデータ処理部１０２、多値化されたビットマップで構成された照射データを格納しているバンクメモリ９５ａ、９５ｂ・・・から出力された照射データを一時的に蓄積するバッファメモリ９４ａ、９４ｂ・・・から出力された照射データをパルス幅に変換するパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂ・・・の出力を時系列上で加算し照射プロファイルを出力する演算部９６、検出信号の不要な高周波成分を除去するローパスフィルタ９９、検出信号をディジタル化するＡＤ変換器１００、照射プロファイルとＡＤ変換器１００の出力を分析、比較、判定、等の処理を行う信号処理部１０１、信号処理部１０１の出力からデータ処理部１０２の判定処理によって生成される判定出力１０３から構成される。
さらに、ドライバ６８ａ、６８ｂ・・・はパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂ・・・から出力された信号をブランキングモジュール７４に載置されたブランカーに駆動信号として送出する構成要素、検出器９７はブランキングアパーチャ６１の表面６１ａ上に具備された蛍光体の発光９２を検出するための構成要素、増幅器９８は検出器９７で検出された信号を増幅するための構成要素である。
データ処理部１０２は描画するべきパターンデータから多値化されたビットマップデータを生成しバンクメモリ９５に格納する。バンクメモリ９５は分割された電子ビーム９０をブランキングするブランカーの数に対応して複数用意されており、またこれに続く後段の各処理部分も同数用意される。バンクメモリ９５に格納されたビットマップデータは所望のタイミングでバッファメモリ９４に転送される。
【００１５】
本実施例２においてはバッファメモリは所謂ＦＩＦＯでデータ処理部１０２の指令によって逐次更新される。バッファメモリ９４から出力されたビットマップデータはパルス幅変調回路９３に入力し各データの大きさに見合ったパルス幅を持つブランキング信号に加工されドライバ６８へ出力され、ドライバ６８はブランキングモジュール７４に配列されたブランキング電極を駆動する。ここで、パルス幅変調回路９３は、データ出力周期で決まる時間間隔の中央にパルス幅の中心が重なるように変調をかける。
分割された電子ビーム９０はブランキングモジュール７４のブランキング電極に印加されたパルス幅変調信号によって偏向を受けながら、投影光学の一部９１を通りブランキングアパーチャ６１付近に到達する。ブランキングアパーチャ６１は投影光学系の光軸付近に開口を持ち、ブランキングモジュール７４で偏向を受けた電子ビームを遮蔽し、受けないものは開口６１ｂを通過して、さらに下部にある試料に照射される。ここで、ブランキングアパーチャ６１のビーム入射側（本実施例では上部の表面６１ａ）には蛍光体が塗布され、遮蔽された電子ビームが入射すると発光９２を発生する。ここで蛍光体は実施例１と同様な形態、材料を用いる。発光９２を検出する検出器９７は、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ、ＰＩＮ、フォトマル等、種々のものを使用する。選定に際しては、用いる蛍光体の発光波長に合わせて最適なもの使用する。
本実施例２では所謂ＰＩＮダイオードを用いる。ＰＩＮダイオードの出力は高速応答性を持たせるために軽負荷とし、後段の増幅器９８で１００倍程度のゲインを得る。増幅器の出力はローパスフィルタ９９を通り不要な高周波を除去しＡＤ変換器１００でディジタル化される。信号処理部１０１は演算部９６の出力とＡＤ変換器１００の出力を取り込み、其々のデータから波形トレース、積分、微分、２階微分、重心計算、等の手法を用いて波形解析を行う。
さらに両データの同一性、相似性、相関、等の比較、統計的処理を行うと同時に、波形解析や比較、統計的処理で得られた情報を用いて異常性判定も行う。
これらの波形データや特性データ、比較、統計情報、判定結果はデータ処理部１０２に送出され、データ処理部がそれらの情報を元に、照射パラメータの補正を行うと同時に照射状況の評価を行い判定出力１０３を得る。
【００１６】
一例として、ドーズ量の処理を行った場合について図７を用いて説明する。
図７はパルス幅変調回路の出力と演算部の出力イメージ、及び増幅器の出力を時間経過に従ってグラフ化したものである。
出力信号Ｐａ、Ｐｂはパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂの出力である。ここでは分割された電子ビームが４本、即ちブランカーも４個という想定で説明するために、出力Ｐｃ、Ｐｄを追加する。従って、出力信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ，４つの信号が各ドライバに出力され、ドライバに接続された４つのブランカーが駆動される。ここで、縦軸の破線は各パルスの時間中心位置で、この位置がパルスの中央になるように変調される。この破線の間隔はパルスの送出周期を表していることになり、本実施例２では送出周期が１００ＭＨｚである。従ってパルスの間隔は１０ｎｓｅｃであり、このインターバル毎に全てのビームのオンオフ制御が行われる。信号Ｐｓは出力信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの時系列上の和である。実際にはパルス幅変調回路の出力ではなく、前段のバッファ９４ａ、９４ｂ・・・の出力を演算部９６でディジタル的に時系列加算する。
一方、図７に示される信号Ｄｓは検出器９７で得られた信号に増幅器９８でゲインをかけ、ＬＰＦを通過した信号である。信号Ｐｓの波形と信号Ｄｓが相似であり、正常な描画ができている。ドーズ量を処理する場合いくつかの手法があるが、本実施例２では積分法と２階微分法とを用いる。積分法は信号Ｐｓ、Ｄｓ其々をパルス毎の積分ウィンドウ内で積分しその結果の差分をパラメータとして判定に用いる方法である。２階微分法は信号Ｐｓ、Ｄｓの波形に注目し、各々の波形の増減を２回の微分操作による傾きの符号変化としてデータ化し、各々の波形から得られたデータの一致度を評価して判定に用いる方法である。
本実施例２がドーズ量を比較するときに異なる二つの方法を同時に用いるのは、判定精度を上げるためである。
さらに本実施例２では、それらを補完する中心値判定も併用する。中心値判定は文字通り中心値、即ちパルスの中心位置のデータに着目する方法で、図７に示される信号Ｐｓ、Ｄｓと各破線との交点のデータから、ある閾値をもとにパルスの有無を判別する。この方法は判別が簡単にでき信号処理部を構成する回路への負担が軽いのでラフチェックの目的で常時モニタに使用している。尚、前述したようにＤｓはＡＤ変換機１００によってディジタル化した後に信号処理を実行している。
さて、こうして得られたドーズ量の評価結果はデータ処理部へ出力され、リアルタイム補正とスタティック補正の両方にフィードバックされている。リアルタイム部分は基本ドーズ量であり、描画条件によって決まる量でありその変動分を補正する意味合いがある。スタティック部分は所謂オフセットであり、適正なインターバルで補正される量である。
【００１７】
図５に戻って、さらにこうして得られた情報からデータ処理部１０２は総合的に判断を下し、判定出力１０３を出力する。この出力は、不図示の上位コントローラや表示装置等で利用される。例えば、装置シーケンスの変更や停止、エラー表示、アラート出力、エラーログへの登録、エラー回復、リトライシーケンスの起動、等の動作の起動に利用される。
本実施例２ではブランキングアパーチャ６１や検出器９７の形状設計について特段の配慮をしなかったが、実施例１で示したブランキングアパーチャ８の構成および検出器１１の形状のように、検出感度やＳＮ比の向上などを目的に種々の形態や構成が考えられる。
【実施例３】
【００１８】
次に、図８、図９を参照して、本発明の実施例１の電子ビーム装置を用いて半導体デバイスを製造する本発明の実施例３のデバイス製造方法を説明する。
図８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う。ステップ２（露光制御データ作成）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。
図９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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１を構成する制御装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施例１の信号波形の説明図である。
【図４】本発明の実施例２の説明図である。
【図５】本発明の実施例２を構成するブランキングモジュールの説明図である。
【図６】本発明の実施例２を構成するブランキングモジュールとその周辺回路の説明図である。
【図７】本発明の実施例２の信号波形の説明図である。
【図８】本発明の実施例３のデバイス製造方法のフローの説明図である。
【図９】図８のフローの詳細なウエハプロセスの説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１ 電子銃 ２ 電子ビーム ３ ブランカー ４ ブランキング電極
５ ブランキング電極 ６ オン状態の電子ビーム
７ オフ状態の電子ビーム ８ ブランキングアパーチャ
９ 電子ビーム開口 １０ 発光 １１ 検出器
１２ 試料 １３ 制御部 １４ 計測回路
１５ 比較部 ２５データ処理部 ２６ バンクメモリ
２７ バッファメモリ ２８ パルス幅変調回路 ２９ ドライバ
３０ 増幅器 ３１ ＡＤ変換器 ３２ 導出部
３３、３４信号 ３５ 比較結果 ４０ 照射信号
４１ 出力 ５０ 電子銃 ５１ 電子ビーム
５２ コンデンサーレンズ ５３ マルチビームモジュール
５４ 要素電子光学系 ５５ 中間像 ５６ 中間像
５７ アパーチャ ５８ ダイナミックスティグコイル
５９ 磁界レンズ ６０ 磁界レンズ ６１ ブランキングアパーチャ
６２ 試料 ６３ 磁界偏向器 ６４ 静電偏向器
６５ ダイナミックフォーカスコイル ６６ ＸＹＺステージ
６７ データ処理系 ６８ ドライバ ６９ 駆動信号ケーブル
７０ インターフェースコネクタ ７１ 中継基板
７２ ターミネータ ７３ コンタクトユニット
７４ ブランキングモジュール ７５ 配線パターン
７６ ブランキング電極 ７７ ブランキング開口
７８ 電子光学鏡筒 ７９ 真空シール
９０ 電子ビーム ９１ 投影光学系 ９２ 発光
９３ａ、９３ｂ パルス幅変調回路 ９４ａ、９４ｂ バッファメモリ
９５ａ、９５ｂ バンクメモリ ９６ 演算部
９７ 検出器 ９８ 増幅器 ９８ ローパスフィルタ
１００ ＡＤ変換器 １０１ 信号処理部
１０２ データ処理部 １０３ 判定出力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源からの電子ビームを試料上に照射する電子ビーム装置において、
ブランキングデータに基づいて、前記電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、
前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された電子ビームを通過させる開口部、および、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部を有するアパーチャ手段と、
前記電子ビームが前記遮蔽部に照射された際に前記アパーチャ手段から発生する光または反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えることを特徴とする電子ビーム装置。
【請求項２】
求められた前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム装置。
【請求項３】
前記遮蔽部は前記電子ビームが照射された際に発光する発光体を有し、前記検出手段は前記発光体から発生する光を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の電子ビーム装置。
【請求項４】
前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも１方には、導電性物質が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電子ビーム装置。
【請求項５】
前記アパーチャ手段から発生する信号は反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つであり、前記検出手段は前記反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム装置。
【請求項６】
前記遮蔽部は反射物質を有し、前記検出手段は前記反射物質からの反射電子を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム装置。
【請求項７】
前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム装置。
【請求項８】
前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の電子ビーム装置。
【請求項９】
前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の電子ビーム装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備えるデバイス製造方法。
【請求項１】
電子源からの電子ビームを試料上に照射する電子ビーム装置において、
ブランキングデータに基づいて、前記電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、
前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された電子ビームを通過させる開口部、および、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部を有するアパーチャ手段と、
前記電子ビームが前記遮蔽部に照射された際に前記アパーチャ手段から発生する光または反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えることを特徴とする電子ビーム装置。
【請求項２】
求められた前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム装置。
【請求項３】
前記遮蔽部は前記電子ビームが照射された際に発光する発光体を有し、前記検出手段は前記発光体から発生する光を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の電子ビーム装置。
【請求項４】
前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも１方には、導電性物質が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電子ビーム装置。
【請求項５】
前記アパーチャ手段から発生する信号は反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つであり、前記検出手段は前記反射電子及び２次電子のうち少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム装置。
【請求項６】
前記遮蔽部は反射物質を有し、前記検出手段は前記反射物質からの反射電子を検出することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム装置。
【請求項７】
前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うことを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム装置。
【請求項８】
前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の電子ビーム装置。
【請求項９】
前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の電子ビーム装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備え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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−１９２４３（Ｐ２００７−１９２４３Ａ）
【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２００５−１９８８３７（Ｐ２００５−１９８８３７）
【出願日】平成１７年７月７日（２００５．７．７）
【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７日（２００５．７．７）
【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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