(57)【要約】【課題】  電子ビームの自己磁界がアクティブ磁場キャンセラーに及ぼす影響を回避して、電子線露光装置における環境磁界のキャンセルを良好に行う。【解決手段】  電子線露光装置１を、電子ビーム１５により生じる自己磁界を偏向器２０の偏向量に応じて決定し、磁気センサ６０により検出された環境磁界からこの自己磁界を差し引いた磁界成分を求め、この磁界成分を打ち消す消去磁界を、電子線露光装置１内に発生させる。【選択図】      図５
2006209980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを発生する電子線源と、前記電子ビームを所定領域内の各位置に入射させるために前記各位置にそれぞれ対応する偏向指令量に応じて前記電子ビームを偏向する偏向手段と、を備え、前記所定領域内に置かれた試料の表面に前記電子ビームを照射することにより該試料を露光する電子線露光装置であって、さらに、
前記電子線露光装置内の環境磁界を検出する磁気センサと、
前記電子ビームにより生じ、前記磁気センサに作用する自己磁界を、前記偏向指令量に応じて前記所定領域内の各位置毎に決定する自己磁界決定手段と、
前記磁気センサにより検出される前記環境磁界から、前記自己磁界決定手段により決定される前記自己磁界を差し引いた磁界成分を求め、この磁界成分を打ち消す消去磁界を発生させる磁界発生手段と、
を備えることを特徴とする電子線露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子線露光装置であって、
前記偏向指令量に応じて前記自己磁界を記憶する自己磁界記憶手段を、さらに備え、
前記自己磁界決定手段は、前記偏向指令量に応じて、前記自己磁界を前記自己磁界記憶手段から読み出すことを特徴とする請求項１に記載の電子線露光装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子線露光装置であって、
所定の露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスクを、さらに備え、
前記偏向手段は、前記マスク上の各位置に対応してそれぞれ予め定められた前記各偏向指令量の入力に従い前記電子ビームを該各位置に偏向し、
前記電子線露光装置は、前記電子ビームを前記マスク上に照射させて前記マスクを通過した前記電子ビームで、前記試料の表面に前記露光パターンを露光することを特徴とする電子線露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路などの製造工程で使用され、電子線源により発生させた電子ビームを半導体ウエハなどの試料上に照射して露光を行なう電子線露光装置に関し、特に、このような電子線露光装置内に存在する、電子ビームの軌道に作用する磁界を消去することが可能な電子線露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やＸ線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。
【０００３】
最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子線近接露光装置が開示されている（例えば特許文献１、およびこれに対応する日本国特許出願の特許文献２）。
【０００４】
図１は、特許文献１に開示された電子線近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して電子線近接露光装置について説明する。図示するように、電子線近接露光装置１は、その内部が高い真空状態に保たれた電子光学鏡筒（カラム）１０と試料室（チャンバ）８とを備える。
そして、カラム１０内には、電子ビーム１５を発生する電子線源１４と整形アパチャ１８と電子ビーム１５を平行ビームにする照射レンズ１６とを有する電子銃１２、対となる主偏向器２１、２２と、対となる副偏向器５１、５２とを含み、電子ビームを光軸に平行に走査する走査手段２４が備えられる。
【０００５】
一方、チャンバ８内には、露光するパターンに対応する開口を有するマスク３０と、このマスク３０を保持するマスクステージ３１と、静電チャック４４と、ＸＹステージ４６とが備えられる。試料（半導体ウエハ）４０は、表面にレジスト層４２が形成され、静電チャック４４上に保持されている。
【０００６】
マスク３０は、厚い外縁部の中央部に、開口が形成された薄膜部を有しており、試料４０は表面がマスク３０に近接するように（例えば、マスク３０と試料４０との間隔が５０μｍとなるように）配置される。この状態で、マスク３０に垂直に電子ビーム１５を照射すると、マスク３０の開口を通過した電子ビーム１５が試料４０の表面のレジスト層４２に照射される。
【０００７】
走査手段２４に含まれる主偏向器２１及び２２は、図２に示すように、電子ビーム１５を、その光軸を電子銃１２の光軸１９に平行に保ったままマスク３０の薄膜部全面で走査するように偏向制御する。このように電子ビーム１５が薄膜部を全面走査することよりマスク３０のマスクパターンが試料４０上のレジスト層４２に等倍転写される。
【０００８】
ＸＹステージ４６は、載置する試料４０を水平の直交２軸方向（ＸＹ方向）に移動させるもので、マスクパターンの等倍転写が終了する毎に試料４０を所定量移動させ、これにより１枚の試料４０に複数のマスクパターンを転写できるようにしている。なおＸＹステージ４６は、垂直方向（Ｚ方向）を回転軸にして、試料４０を回転させることも可能である。
【０００９】
走査手段２４に含まれる副偏向器５１、５２は、マスク歪みを補正するように電子ビームのマスクパターンへの入射角度を制御（傾き補正）する。図３に示すように、電子ビーム１５のマスク３０への入射角度をα、露光用のマスク３０と試料４０との間隔をＧとすると、入射角度αによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、次式、
δ＝Ｇ・ｔａｎα
で表され、マスクパターンは、ずれ量δだけ正規の位置からずれた位置に転写される。したがって、露光用のマスク３０に図４の（Ａ）に示すようなマスク歪みがあっても、電子ビーム走査位置におけるマスク歪みに応じて電子ビームの傾き制御を行なうことにより、このマスク歪みを、図４の（Ｂ）のように補正することが可能である。
【００１０】
さて、上記のような電子線露光装置では、装置内に環境磁界が存在するとこの環境磁界の影響で電子ビームの軌道が曲がり、試料上に露光される形成パターンに歪みなどを生じる原因となる。
ここに環境磁界とは、試料室内で動作するウエハ等を移動するステージや、電子線露光装置外で動作するウエハローダや真空ポンプ等の周辺機器などが発生させる交流外乱磁場と、主に地磁気などを要因として発生する直流磁場と、の双方を含む。
このような、交流外乱磁場及び直流磁場により及ぼされる電子ビームへの悪影響を防止するため、従来よりアクティブ磁場キャンセラーが用いられている（例えば、下記特許文献３）。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第5,831,272号明細書
【特許文献２】日本特許第2951947号公報
【特許文献３】特開２００４−１５８６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献３に記載されるアクティブ磁場キャンセラーを用いる方式を用いた場合には、電子ビームに作用する外乱磁界をキャンセルするには、磁気センサの設置位置を、極力、電子ビーム近傍に設置することが望ましいが、磁気センサを電子ビーム近くに設置すると、電子ビーム自身が発生する自己磁界を磁気センサが検知してしまい、正確な外乱磁界（環境磁界）のキャンセルを行うことができなかった。
【００１３】
本発明は、電子ビームの自己磁界がアクティブ磁場キャンセラーに及ぼす影響を回避して、電子線露光装置における環境磁界のキャンセルを良好に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る電子線露光装置は、電子ビームにより生じる自己磁界を偏向器の偏向量に応じて決定し、磁気センサにより検出された環境磁界からこの自己磁界を差し引いた磁界成分を求め、この磁界成分を打ち消す消去磁界を、電子線露光装置内に発生させる。
【００１５】
すなわち、本発明に係る電子線露光装置は、電子ビームを発生する電子線源と、電子ビームを所定領域内の各位置に入射させるために各位置にそれぞれ対応する偏向指令量に応じて電子ビームを偏向する偏向手段と、を備え、所定領域内に置かれた試料の表面に電子ビームを照射することにより試料を露光する電子線露光装置であって、さらに、電子線露光装置内の環境磁界を検出する磁気センサと、電子ビームにより生じ、磁気センサに作用する自己磁界を、偏向指令量に応じて所定領域内の各位置毎に決定する自己磁界決定手段と、磁気センサにより検出される環境磁界から、自己磁界決定手段により決定される自己磁界を差し引いた磁界成分を求め、この磁界成分を打ち消す消去磁界を発生させる磁界発生手段と、を備えて構成される。
【００１６】
上記自己磁界は、予め偏向指令量に応じて測定されて、上記電子線露光装置が備える自己磁界記憶手段に記憶しておくこととしてよく、このとき自己磁界決定手段は、電子ビーム偏向中の偏向指令量に応じて、自己磁界を自己磁界記憶手段から読み出すこととしてよい。
また、本発明に係る電子線露光装置は、投影方式の電子線露光装置などの各種の電子線露光装置に適用可能であるが、特に、所定の露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスクを備え、偏向手段により、マスク上の各位置に対応してそれぞれ予め定められた各偏向指令量の入力に従い電子ビームを該各位置に偏向し、電子ビームをマスク上に照射させてマスクを通過した電子ビームで、試料の表面に露光パターンを露光する電子線近接露光装置に好適に使用可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、電子ビームの自己磁界がアクティブ磁場キャンセラーに及ぼす影響を回避することが可能となり、電子線露光装置における環境磁界のキャンセルを良好に行うことを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図５は、本発明の実施例に係る電子線近接装置の概略構成図である。電子線近接露光装置１の基本構成は、図１に示した構成及び上記の文献１に開示された構成に類似した構成を有している。よって、図１と同一の機能部分には同一の参照番号を付して表し説明を省略する。また、図５においては、図１に示す主偏向器２１及び２２を１つの構成要素２０により、図１に示す副偏向器５１及び５２を１つの構成要素５０によって示している。
【００１９】
図示するように、電子線近接露光装置１は、露光装置全体を司るコンピュータなどの全体制御部（図示せず）からの、電子ビーム走査位置信号及び傾き補正信号に基づいて、主偏向器２０に主偏向指令量信号を出力し、また副偏向器５０に副偏向指令量信号を出力する偏向制御部２５と、試料室８や電子線鏡筒１０内に少なくとも１つ設置され、電子線近接露光装置１内の環境磁界を検出する磁気センサ６０と、主偏向指令量信号より駆動される主偏向器２０により偏向された電子ビーム１５が発生する磁界のうち、磁気センサ６０に作用する自己磁界を、主偏向指令量信号に応じて決定する自己磁界決定部６１と、磁気センサ６０により検出される前記環境磁界から、自己磁界決定部６１により決定される自己磁界を差し引いた磁界成分を求め、この磁界成分を打ち消す消去磁界を発生させるための、ヘルムホルツコイル７１〜７６（ヘルムホルツコイル７３〜７６については下記参照）及びこのヘルムホルツコイル７１〜７６に流す電流を制御する消去磁界制御部６２と、を備えて構成される。
【００２０】
なお図５の例では、上記ヘルムホルツコイルは、図のＸ方向への磁界を発生させるために、Ｘ方向に対向して配置される１対のコイル７１及び７２のみが示されているが、実際には、図６に示すように、図のＸ、Ｙ及びＺ方向に示すそれぞれ直交する３方向への磁界を発生させるために、Ｘ、Ｙ及びＺのそれぞれの方向に対向して配置される、３対のコイル７１及び７２、７３及び７４、並びに７５及び７６で構成され、試料室８や電子線鏡筒１０の周囲を取り囲むように配置されている。
【００２１】
以下、電子線近接露光装置１による自己磁界をキャンセルする動作について説明する。
電子線近接露光装置１が試料４０への露光を開始すると、露光装置全体を司るコンピュータなどの全体制御部（図示せず）は、電子ビーム１５の現在の走査位置を示す電子ビーム走査位置信号と、この走査位置に応じた傾き補正信号を偏向制御部２５へ出力する。
【００２２】
そして、偏向制御部２５は電子ビーム走査位置信号に基づいて、主偏向器２０への主偏向指令量を定めてこの指令量に応じて主偏向器２０を駆動し、この主偏向器２０によって電子ビーム１５は電子ビーム走査位置信号に対応する走査位置に偏向される。一方で偏向制御部２５は傾き補正信号に基づいて、副偏向器５０への副偏向指令量を定めてこの指令量に応じて副偏向器５０を駆動し、この副偏向器５０によって電子ビーム１５は、傾き補正信号に応じた傾き、すなわち走査位置におけるマスク歪みを補正する傾きでマスク３０に入射するように偏向される。
【００２３】
このとき自己磁界決定部６１は、偏向制御部２５が出力する主偏向指令量に応じて、この主偏向指令量によって偏向された電子ビームが生じる磁界のうち、磁気センサ６０に作用する自己磁界を決定する。自己磁界決定部６１がこの自己磁界を決定する動作については後述する。
一方で、磁気センサ６０は、試料室８内で動作するウエハ４０等を移動するステージ４６や、電子線近接露光装置１外で動作するウエハローダや真空ポンプ等の周辺機器（図示せず）などが発生させる交流外乱磁場と、主に地磁気などを要因として発生する直流磁場と、を含む環境磁界を測定する。
【００２４】
その後、消去磁界制御部６２は、磁気センサ６０が検出した環境磁界から、自己磁界決定部６１が決定した自己磁界を差し引いた磁界成分（真の環境磁界）を求め、この磁界成分を電子線近接露光装置１内で打ち消すために必要な消去磁界を電子線近接露光装置１内に発生させるために必要な電流を、ヘルムホルツコイル７１〜７６に流す。
【００２５】
なお、図６の例では、これらヘルムホルツコイル７１〜７６が試料室８や電子線鏡筒１０の外側に設けられているが、試料室８や電子線鏡筒１０の内部に設けることも可能である。また、上記説明では、自己磁界決定部６１は、主偏向器２０の偏向量を定める主偏向指令量に応じて自己磁界を決定することとしたが、これに加え又はこれに代えて自己磁界決定部６１は、副偏向器５０の偏向量を定める副偏向指令量に応じて自己磁界を決定することとしてもよい。
【００２６】
自己磁界決定部６１がこの自己磁界を決定する動作について説明する。電子線近接露光装置１は、電子ビーム１５を走査させる各位置に応じて偏向制御部２５が定める各主偏向指令量のそれぞれに対応させて、その主偏向指令量に応じて偏向された電子ビーム１５が生じる自己磁界の強さ及び方向を記憶するための自己磁界記憶手段を備える。
そして実際の露光に先立って、電子線近接露光装置１を磁気シールドした状態で、露光装置１の電子ビーム偏向可能領域内の各位置に電子ビーム１５を偏向し、そのとき磁気センサ６０が検出する磁界成分を自己磁界として予め測定し、このときに偏向制御部２５が定める主偏向指令量に対応して、例えばテーブル形式のデータとして自己磁界記憶手段６３に記憶する。
【００２７】
そして実際の露光の際には、自己磁界決定手段６１は、電子ビーム１５の走査位置に応じて偏向制御部２５が定める各主偏向指令量に対応して記憶された自己磁界を、自己磁界記憶部６３から順次読み出す。
【００２８】
また、上記ヘルムホルツコイル７１〜７６を使用するのに代えて、磁気センサ６０が検出した環境磁界から、自己磁界決定部６１が決定した自己磁界を差し引いた磁界成分（真の環境磁界）を求めた後、この磁界成分に応じて主偏向器２０及び／又は副偏向器５０を駆動することにより、環境磁界により生じる電子ビーム１５の軌道の変動分を、主偏向器２０及び／又は副偏向器５０によって補正するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、半導体集積回路などの製造工程で使用され、電子線源により発生させた電子ビームを半導体ウエハなどの試料上に照射して露光を行なう電子線露光装置に利用可能である。またこのような露光装置以外にも、電子線源より発生させた電子ビームを、試料上に照射する電子線装置一般に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電子線近接露光装置の基本構成図である。
【図２】図１の電子線近接露光による電子ビーム走査の説明図である。
【図３】図１の電子線近接露光による電子ビームの傾き補正の説明図である。
【図４】図１の電子線近接露光によるマスクの歪み補正の説明図である。
【図５】本発明の実施例に係る電子線近接露光装置の概略構成図である。
【図６】図５に示す電子線近接露光装置におけるヘルムホルツコイルの配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
８    試料室
１０    電子線鏡筒
１４    電子線源
１５    電子ビーム
２０、２１、２２    主偏向器
５０、５１、５２    主偏向器
６０    磁気センサ
７１〜７６    ヘルムホルツコイル
【図１】
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【図２】
2006209980.tif 000004
【図３】
2006209980.tif 000005
【図４】
2006209980.tif 000006
【図５】
2006209980.tif 000007
【図６】
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