(57)【要約】      （修正有）【課題】ブランキングアパーチャアレイをマルチ荷電粒子ビーム描画装置に搭載したまま荷電粒子ビームの照射に伴うダメージから回復させ、ブランキングアパーチャアレイの使用期間を延ばす。【解決手段】荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを放出する放出部と、マルチビームを形成する成形アパーチャアレイと、各ビームのブランキング偏向を行うブランカが設けられた半導体基板３００を有するブランキングアパーチャアレイと、を備える。前記ブランキングアパーチャアレイは、前記半導体基板に形成され、前記ブランカを制御する制御回路と、前記制御回路の形成領域内に設けられたヒータＨとを有する。【選択図】図３
2019204898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の第１開口が形成され、前記複数の第１開口が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の第１開口を前記荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成する成形アパーチャアレイと、
前記複数の第１開口を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームが通過する複数の第２開口が形成され、各第２開口にビームのブランキング偏向を行うブランカが設けられた半導体基板を備えるブランキングアパーチャアレイと、
を備え、
前記ブランキングアパーチャアレイは、
前記半導体基板に形成され、前記ブランカを制御する制御回路と、
前記制御回路の形成領域内に設けられたヒータと、
を有することを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記制御回路は、それぞれ離間して設けられた複数の素子分離絶縁膜と、隣接する前記素子分離絶縁膜の間に設けられた能動素子とを有し、
前記ヒータは、前記半導体基板の深さ方向に前記能動素子と離間して、又は前記素子分離絶縁膜内に設けられることを特徴とする請求項１に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
マルチビームが通過する複数の開口を有する半導体基板と、
各前記開口に設けられ、前記マルチビームをブランキング偏向するブランカと、
前記半導体基板に形成され、前記ブランカを制御する制御回路と、
前記制御回路の形成領域内に設けられたヒータと、
を有することを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置用ブランキングアパーチャアレイ。
【請求項４】
荷電粒子ビームを放出する工程と、
複数の第１開口が形成され、前記複数の第１開口が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の第１開口を前記荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成する工程と、
前記複数の第１開口を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームが通過する複数の第２開口にそれぞれ設けられたブランカをそれぞれ制御する制御回路により、各前記対応するビームのブランキング偏向を行う工程と、
前記マルチビームにより描画対象物の所望の位置に描画する工程と、
を備え、
前記制御回路の形成領域に設けられたヒータを、所定の診断処理時に発熱させることを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置の運用方法。
【請求項５】
荷電粒子ビームを放出する工程と、
複数の第１開口が形成され、前記複数の第１開口が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の第１開口を前記荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成する工程と、
前記複数の第１開口を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームが通過する複数の第２開口にそれぞれ設けられたブランカをそれぞれ制御する制御回路により、各前記対応するビームのブランキング偏向を行う工程と、
前記制御回路の形成領域に設けられたヒータを発熱させながら、前記マルチビームにより描画対象物の所望の位置に描画する工程と、
を備えるマルチ荷電粒子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置、マルチ荷電粒子ビーム描画装置用ブランキングアパーチャアレイ、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の運用方法、及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。
【０００３】
マルチビームを使った描画装置は、１本の電子ビームで描画する場合に比べて、一度に多くのビームを照射できるので、スループットを大幅に向上させることができる。マルチビーム描画装置の一形態であるブランキングアパーチャアレイを使ったマルチビーム描画装置では、例えば、１つの電子銃から放出された電子ビームを複数の開口を持った成形アパーチャアレイに通してマルチビーム（複数の電子ビーム）を形成する。マルチビームは、ブランキングアパーチャアレイのそれぞれ対応するブランカ内を通過する。ブランキングアパーチャアレイはビームを個別に偏向するための電極対と、その間にビーム通過用の開口を備えており、電極対（ブランカ）の一方をグラウンド電位で固定して他方をグラウンド電位とそれ以外の電位に切り替えることにより、それぞれ個別に、通過する電子ビームのブランキング偏向を行う。ブランカによって偏向された電子ビームは遮蔽され、偏向されなかった電子ビームは試料上に照射される。
【０００４】
ブランキングアパーチャアレイは、各ブランカの電極電位を独立制御するための制御回路を搭載する。このためブランキングアパーチャアレイチップは制御回路を形成したＬＳＩチップをＭＥＭＳ加工して電極対や開口を形成することにより作成する。つまり、電極の直下、ビーム通過孔の周囲に制御回路を配置する。このため、成形アパーチャアレイでマルチビームを形成する際に、開口エッジで散乱された散乱電子が、ブランキングアパーチャアレイに搭載された制御回路に当たってダメージを与え、制御回路の動作不良を引き起こしたり、リーク電流を増大させたりするおそれがあった。制御回路の動作不良が発生したり、リーク電流が増大したりしたブランキングアパーチャアレイは描画処理に使用できず、交換する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１３４８６９号公報
【特許文献２】特開２０００−２５２１９８号公報
【特許文献３】特開平１１−１８６１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、ブランキングアパーチャアレイをマルチ荷電粒子ビーム描画装置に搭載したまま、荷電粒子ビームの照射に伴うダメージから回復させ、ブランキングアパーチャアレイの使用期間を延ばすことができるマルチ荷電粒子ビーム描画装置、マルチ荷電粒子ビーム描画装置用ブランキングアパーチャアレイ、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の運用方法、及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを放出する放出部と、複数の第１開口が形成され、前記複数の第１開口が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の第１開口を前記荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成する成形アパーチャアレイと、前記複数の第１開口を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームが通過する複数の第２開口が形成され、各第２開口にビームのブランキング偏向を行うブランカが設けられた半導体基板を備えるブランキングアパーチャアレイと、を備え、前記ブランキングアパーチャアレイは、前記半導体基板に形成され、前記ブランカを制御する制御回路と、前記制御回路の形成領域内に設けられたヒータと、を有するものである。
【０００８】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置において、前記制御回路は、それぞれ離間して設けられた複数の素子分離絶縁膜と、隣接する前記素子分離絶縁膜の間に設けられた能動素子とを有し、前記ヒータは、前記半導体基板の深さ方向に前記能動素子と離間して、又は前記素子分離絶縁膜内に設けられる。
【０００９】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置用ブランキングアパーチャアレイは、マルチビームが通過する複数の開口を有する半導体基板と、各前記開口に設けられ、前記マルチビームをブランキング偏向するブランカと、前記半導体基板に形成され、前記ブランカを制御する制御回路と、前記制御回路の形成領域内に設けられたヒータと、を有するものである。
【００１０】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置の運用方法は、荷電粒子ビームを放出する工程と、複数の第１開口が形成され、前記複数の第１開口が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の第１開口を前記荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成する工程と、前記複数の第１開口を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームが通過する複数の第２開口にそれぞれ設けられたブランカをそれぞれ制御する制御回路により、各前記対応するビームのブランキング偏向を行う工程と、前記マルチビームにより描画対象物の所望の位置に描画する工程と、を備え、前記制御回路の形成領域に設けられたヒータを、所定の診断処理時に発熱させるものである。
【００１１】
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビームを放出する工程と、複数の第１開口が形成され、前記複数の第１開口が含まれる領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記複数の第１開口を前記荷電粒子ビームが通過することによりマルチビームを形成する工程と、前記複数の第１開口を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームが通過する複数の第２開口にそれぞれ設けられたブランカをそれぞれ制御する制御回路により、各前記対応するビームのブランキング偏向を行う工程と、前記制御回路の形成領域に設けられたヒータを発熱させながら、前記マルチビームにより描画対象物の所望の位置に描画する工程と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブランキングアパーチャアレイをマルチ荷電粒子ビーム描画装置に搭載したまま、荷電粒子ビームの照射に伴うダメージから回復させ、ブランキングアパーチャアレイの使用期間を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチ荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。
【図２】成形アパーチャアレイの平面図である。
【図３】同実施形態に係るトランジスタの断面図である。
【図４】リーク電流の変化の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは電子ビームに限るものでなく、イオンビーム等でもよい。
【００１５】
図１は、実施形態に係る描画装置の概略構成図である。図１に示す描画装置は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画装置は、電子鏡筒１０２及び描画室１０３を有する描画部１００と、制御計算機５０と、ヒータ制御部５２とを備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃１１１、照明レンズ１１２、成形アパーチャアレイ１０、ブランキングアパーチャアレイ３０、縮小レンズ１１５、制限アパーチャ部材１１６、対物レンズ１１７及び偏向器１１８が配置されている。
【００１６】
ブランキングアパーチャアレイ３０は実装基板４０に実装（搭載）されている。実装基板４０の中央部には、電子ビーム（マルチビーム１３０Ｍ）が通過するための開口４２が形成されている。
【００１７】
描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象の基板１０１が配置される。基板１０１は、半導体装置を製造する際の露光用マスク、或いは、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）等でもよい。また、基板１０１は、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスでもよい。
【００１８】
図２に示すように、成形アパーチャアレイ１０には、縦ｍ列×横ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の開口（第１開口）１２が所定の配列ピッチで形成されている。各開口１２は、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。開口１２の形状は、円形であっても構わない。
【００１９】
電子銃１１１（放出部）から放出された電子ビーム１３０は、照明レンズ１１２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ１０全体を照明する。電子ビーム１３０が成形アパーチャアレイ１０の複数の開口１２を通過することによって、複数の電子ビーム（マルチビーム１３０Ｍ）が形成される。
【００２０】
ブランキングアパーチャアレイ３０は、成形アパーチャアレイ１０の下方に設けられ、成形アパーチャアレイ１０の各開口１２の配置位置に合わせて通過孔（第２開口）３２が形成されている。各通過孔３２には、対となる２つの電極の組からなるブランカが配置される。ブランカの片方はグラウンド電位で固定されており、他方をグラウンド電位と別の電位に切り替える。各通過孔３２を通過する電子ビームは、ブランカに印加される電圧によってそれぞれ独立に偏向される。このように、複数のブランカが、成形アパーチャアレイ１０の複数の開口１２を通過したマルチビーム１３０Ｍのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。
【００２１】
ブランキングアパーチャアレイ３０を通過したマルチビーム１３０Ｍは、縮小レンズ１１５によって、縮小され、制限アパーチャ部材１１６の中心の孔に向かって進む。ここで、ブランキングアパーチャアレイ３０のブランカによって偏向された電子ビームは、制限アパーチャ部材１１６の中心の孔から位置がはずれ、制限アパーチャ部材１１６によって遮蔽される。一方、ブランカによって偏向されなかった電子ビームは、制限アパーチャ部材１１６の中心の孔を通過する。ブランカのオン／オフによって、ブランキング制御が行われ、ビームのオン／オフが制御される。
【００２２】
制限アパーチャ部材１１６は、複数のブランカによってビームオフの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。ビームオンになってからビームオフになるまでに形成された、制限アパーチャ部材１１６を通過したビームにより１回分のショットのビームが形成される。
【００２３】
制限アパーチャ部材１１６を通過したマルチビームは、対物レンズ１１７により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となる。偏向器１１８によってマルチビーム全体が同方向にまとめて偏向され、各ビームの基板１０１上のそれぞれの照射位置に照射される。ＸＹステージ１０５が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹステージ１０５の移動に追従するように偏向器１１８によって制御される。
【００２４】
一度に照射されるマルチビームは、理想的には成形アパーチャアレイ１０の複数の開口１２の配列ピッチに、上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置１００は、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、不要なビームはブランキング制御によりビームオフに制御される。
【００２５】
制御計算機５０は、描画データに対し複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。ショットデータには、各ショットの照射量及び照射位置座標等が定義される。
【００２６】
制御計算機５０は、ショットデータに基づき各ショットの照射量を偏向制御部（図示略）に出力する。偏向制御部は、入力された照射量を電流密度で割って照射時間ｔを求める。そして、偏向制御部は、対応するショットを行う際、照射時間ｔだけビームＯＮするように、対応するブランカに印加する偏向電圧を制御する。
【００２７】
制御計算機５０は、ショットデータが示す位置（座標）に各ビームが偏向されるように、偏向位置データを偏向制御部に出力する。偏向制御部は、偏向量を演算し、偏向器１１８に偏向電圧を印加する。これにより、その回にショットされるマルチビームがまとめて偏向される。
【００２８】
上述したように、ブランキングアパーチャアレイ３０において、各ブランカが対応するビームのブランキング偏向を行う。そのため、ブランキングアパーチャアレイ３０には、各ブランカの電極電位を独立制御するための制御回路が設けられている。制御回路は、トランジスタや配線を含む。
【００２９】
電子ビーム１３０が成形アパーチャアレイ１０の開口１２を通過してマルチビーム１３０Ｍを形成する際に、開口エッジで散乱された散乱電子が、ブランキングアパーチャアレイに搭載された制御回路に当たってダメージを与える（正孔が帯電する）ことがある。このようなダメージは、リーク電流の増大等のトランジスタの動作の不具合を引き起こす。
【００３０】
そこで、本実施形態では、ブランキングアパーチャアレイ３０のブランカの電極電位を制御する制御回路を構成する能動素子であるトランジスタの近傍にヒータを設け、ヒータを用いてアニール処理（熱処理）することで、ダメージを回復させる。例えば、ヒータを用いて２００℃程度でアニール処理することで、トランジスタをダメージから再生させることができる。
【００３１】
図３は、ブランキングアパーチャアレイ３０に設けられるトランジスタの構成の一例を示す。トランジスタＴｒは、ソース電極、ドレイン電極となる不純物拡散層３０６、３０８と、不純物拡散層３０６と不純物拡散層３０８との間の半導体基板３００上にゲート絶縁膜３０２を介して形成されたゲート電極３０４とを備える。配線の図示は省略する。
【００３２】
半導体基板３００は、例えばシリコン基板である。図３には、半導体基板３００の主面に平行で、互いに直交するＸ方向およびＹ方向と、半導体基板３００の主面に垂直なＺ方向が示されている。Ｘ方向は、トランジスタＴｒのゲート長方向に相当し、Ｙ方向はトランジスタＴｒのチャネル幅方向に相当する。
【００３３】
ゲート絶縁膜３０２は、例えばシリコン酸化膜であり、ゲート電極３０４は、例えばポリシリコン層である。ゲート電極３０４の側面に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜からなる側壁絶縁膜が設けられていてもよい。
【００３４】
ＳＴＩ（Shallow  Trench  Isolation）構造の複数の素子分離絶縁膜３１０が、互いに間隔を空けて、Ｙ方向に延びるように形成されている。素子分離絶縁膜３１０は、例えばシリコン酸化膜である。トランジスタＴｒは、素子分離絶縁膜３１０間に設けられる。
【００３５】
素子分離絶縁膜３１０は、半導体基板３００内に素子分離溝を形成し、素子分離溝内に絶縁膜を埋め込み、絶縁膜の表面をＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）により平坦化することで形成可能である。
【００３６】
トランジスタＴｒを覆うように、半導体基板３００上に層間絶縁膜３１２が形成されている。層間絶縁膜３１２は、例えばシリコン酸化膜である。
【００３７】
電子ビームの照射に伴う正孔の蓄積は、特に素子分離絶縁膜３１０の側面で多く発生する。そのため、ヒータＨを素子分離絶縁膜３１０の下面部（底面部）に設け、アニール処理を効率よく行う。例えば、素子分離溝を形成した後、溝の底面にヒータＨを形成する。ヒータＨの形成後、素子分離溝内に絶縁膜を埋め込む。
【００３８】
ヒータＨは、例えば、抵抗発熱体に電流を流すことで発生するジュール熱によってアニール処理を行うマイクロヒータを用いることができる。抵抗発熱体には、タングステンやニッケル等の金属の薄膜を用いることができる。
【００３９】
ヒータＨへの電流の供給は、ヒータ制御部５２によって制御される。例えば、ヒータ制御部５２は、描画装置において描画中に定期的に行われる診断の際にヒータＨに電流を供給し、アニール処理を行う。描画装置で定期的に行う診断は、例えば、電子ビームのドリフト量を診断するドリフト診断等である。
【００４０】
図４に示すように、アニール処理を行わない場合、時間の経過に伴いリーク電流は増加し続け、ブランキングアパーチャアレイを長期間使用できない。一方、時刻Ｔ１，Ｔ２の定期診断の際にアニール処理を行う場合、ダメージを回復させ、リーク電流を抑制できる。
【００４１】
このように本実施形態によれば、ヒータＨを用いてアニール処理を行うことで、ブランキングアパーチャアレイを荷電粒子ビームの照射に伴うダメージから回復させ、ブランキングアパーチャアレイの使用期間を延ばすことができる。
【００４２】
上記実施形態では、ヒータＨを素子分離絶縁膜３１０の下面部に設ける例について説明したが、ヒータＨの設置箇所はこれに限定されず、素子分離絶縁膜３１０の上面部でもよいし、トランジスタＴｒと深さ方向に離間した半導体基板３００の内部であってもよい。
【００４３】
上記実施形態では、定期診断の際にアニール処理を行う例について説明したが、アニール処理を常時行ってもよい。例えば、描画対象の基板１０１への描画処理中もアニール処理を継続して行い、ダメージ蓄積と回復がバランスした状態とした運用を行ってもよい。
【００４４】
上記実施形態では、ヒータＨとして、抵抗素子（抵抗発熱体）によるマイクロヒータを用いる例について説明したが、外部ヒータ（ミニヒータ）をブランキングアパーチャアレイ３０に貼り付ける構成としてもよい。また、ブランキングアパーチャアレイ３０の動作による発熱を利用してアニール処理を行ってもよい。
【００４５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０  成形アパーチャアレイ
３０  ブランキングアパーチャアレイ
４０  実装基板
１００  描画部
１０１  基板
１０２  電子鏡筒
１０３  描画室
１１１  電子銃
【図１】
2019204898.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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