(57)【要約】【課題】電子ビームの電流を高精度に制御することにより、高い描画精度でウェハを露光する電子ビーム露光装置を提供する。【解決手段】電子ビームによりウェハを露光する電子ビーム露光装置１０は、電子ビームを発生する電子銃１１０と、電子ビームによって露光されるウェハ１４６を保持するウェハステージ１４８と、ウェハステージ１４８に設けられ、電子ビームの電流を検出してデジタルデータとして格納するビーム計測モジュール２０とを備える。【選択図】　図１
2004055933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームによりウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、
前記電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、
前記電子ビームによって露光される前記ウェハを保持するウェハステージと、
前記ウェハステージに設けられ、前記電子ビームの電流を検出する電流検出部と、
前記ウェハステージに設けられ、前記電流検出部が検出した前記電流を示す情報を格納する格納部と
を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
前記電流検出部は、ファラデーカップを有することを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項３】
前記ウェハステージに設けられ、前記電流検出部が検出した前記電流を、デジタル信号に変換して前記格納部に出力する信号処理部を更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露光装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、
前記電流検出部が検出した前記電流を電圧に変換するＩＶ変換部と、
前記ＩＶ変換部が変換した前記電圧をデジタル信号に変換して、前記格納部に出力するＡＤ変換部と
を有することを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項５】
前記ウェハステージに対して着脱可能に設けられ、前記電流検出部、前記信号処理部、及び前記格納部が設けられた基板を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項６】
前記電流検出部及び前記格納部を動作させる電力を蓄積する第１の蓄電部を、前記ウェハステージ上に更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露光装置。
【請求項７】
前記第１の蓄電部を充電する充電部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項８】
前記ウェハステージ及び前記充電部を収容するチャンバと、前記チャンバの内部の空間を、前記ウェハステージを収容する第１の空間と前記充電部を収容する第２の空間とに仕切るシャッタと、
前記第１の空間を減圧する第１のポンプと、
前記第２の空間を減圧する第２のポンプと、
前記第１の蓄電部を、前記ウェハステージから取り外して前記充電部に取り付ける着脱部と
を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項９】
前記電流検出部及び前記格納部を動作させる電力を蓄積する第２の蓄電部を更に備え、
前記着脱部は、前記第１の蓄電部を前記ウェハステージから取り外して前記充電部に取り付け、前記第２の蓄電部を前記充電部から取り外して前記ウェハステージに取り付けることを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項１０】
前記格納部が格納した前記情報を通信する通信部と、
前記通信部を介して取得した前記情報に基づいて、前記電子ビーム発生部の出力を制御する電子ビーム制御部と
を更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露光装置。
【請求項１１】
電子ビームの電流を計測する電子ビーム計測モジュールであって、
電子ビームの電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した前記電流を示す情報を格納する格納部と、
前記電流検出部及び前記格納部を実装する基板と
を備えることを特徴とする電子ビーム計測モジュール。
【請求項１２】
前記基板に実装され、前記電流検出部が検出した前記電流を電圧に変換するＩＶ変換部と、
前記基板に実装され、前記ＩＶ変換部が変換した前記電圧をデジタル信号に変換して前記格納部に出力するＡＤ変換部と
を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の電子ビーム計測モジュール。
【請求項１３】
前記基板に実装され、前記電流検出部、前記ＩＶ変換部、前記ＡＤ変換部、及び前記格納部を動作させる電力を蓄電する蓄電部を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の電子ビーム計測モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム露光装置、及び電子ビーム計測モジュールに関する。特に本発明は、電子ビームの電流を高精度に制御することにより、高い描画精度でウェハを露光する電子ビーム露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、高スループット化及び高解像度化を実現するために様々な電子ビーム露光装置が開発されている。電子ビーム露光装置の高スループット化を実現するためには、電子ビームのショット面積を拡大させること、あるいは、複数の電子ビームでウェハを露光すること等が有効である。また、高解像度化を実現するためには、電子レンズの収差を低減すること、及び電子ビームのクーロン効果を抑制すること等が求められる。また、ビーム電流を高精度に計測して描画寸法を精密に制御することも重要である。特開平１１−２１４４８２号公報には、ステージの配線負荷を低減することにより、ステージの動特性を向上するステージ装置が開示されている。また、特開平１０−２７０５３５号公報には、ステージにおけるウェハの吸着を無線で制御することにより、ステージ制御の精度を改善するステージ装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、マルチ電子ビーム露光装置において、ウェハを露光する電子ビームの電流を精度よく計測することはできなかった。
【０００４】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる電子ビーム露光装置、及び電子ビーム計測モジュールを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、電子ビームによりウェハを露光する電子ビーム露光装置は、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、電子ビームによって露光されるウェハを保持するウェハステージと、ウェハステージに設けられ、電子ビームの電流を検出する電流検出部と、ウェハステージに設けられ、電流検出部が検出した電流を示す情報を格納する格納部とを備える。
【０００６】
電流検出部は、ファラデーカップを有してもよい。また、電子ビーム露光装置は、ウェハステージに設けられ、電流検出部が検出した電流を、デジタル信号に変換して格納部に出力する信号処理部を更に備えてもよい。
【０００７】
信号処理部は、電流検出部が検出した電流を電圧に変換するＩＶ変換部と、ＩＶ変換部が変換した電圧をデジタル信号に変換して、格納部に出力するＡＤ変換部とを有してもよい。
【０００８】
ウェハステージに対して着脱可能に設けられ、電流検出部、信号処理部、及び格納部が設けられた基板を更に備えてもよい。また、電流検出部及び格納部を動作させる電力を蓄積する第１の蓄電部を、ウェハステージ上に更に備えてもよい。また、第１の蓄電部を充電する充電部を更に備えてもよい。
【０００９】
ウェハステージ及び充電部を収容するチャンバと、チャンバの内部の空間を、ウェハステージを収容する第１の空間と充電部を収容する第２の空間とに仕切るシャッタと、第１の空間を減圧する第１のポンプと、第２の空間を減圧する第２のポンプと、第１の蓄電部を、ウェハステージから取り外して充電部に取り付ける着脱部とを更に備えてもよい。
【００１０】
電流検出部及び格納部を動作させる電力を蓄積する第２の蓄電部を更に備え、着脱部は、第１の蓄電部をウェハステージから取り外して充電部に取り付け、第２の蓄電部を充電部から取り外してウェハステージに取り付けてもよい。
【００１１】
格納部が格納した情報を通信する通信部と、通信部を介して取得した情報に基づいて、電子ビーム発生部の出力を制御する電子ビーム制御部とを更に備えてもよい。
【００１２】
本発明の第２の形態によれば、電子ビームの電流を計測する電子ビーム計測モジュールは、電子ビームの電流を検出する電流検出部と、電流検出部が検出した電流を示す情報を格納する格納部と、電流検出部及び格納部を実装する基板と
を備える。
【００１３】
基板に実装され、電流検出部が検出した電流を電圧に変換するＩＶ変換部と、基板に実装され、ＩＶ変換部が変換した電圧をデジタル信号に変換して格納部に出力するＡＤ変換部とを更に備えてもよい。
【００１４】
基板に実装され、電流検出部、ＩＶ変換部、ＡＤ変換部、及び格納部を動作させる電力を蓄電する蓄電部を更に備えてもよい。
【００１５】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１０の構成の一例を示す。電子ビーム露光装置１０は、電子ビームにより、ウェハ１４６に所定の露光処理を施すための光学系１００と、光学系１００の各構成の動作を制御する制御系２００とを備える。なお、光学系１００において、図中の一点鎖線は、電子レンズのレンズ軸Ａを示し、点線は、電子線１０１を示す。
【００１８】
光学系１００は、筐体１０２内部に、電子ビームを発生する電子ビーム発生部の一例である電子銃１１０と、電子銃１１０が発生した電子ビームを略平行に照射するコリメータレンズ１１６と、コリメータレンズ１１６が平行な向きにした電子ビームを複数の電子ビームに分割するアパーチャアレイ３００を有する補正電子光学系１１８と、分割された複数の電子ビームを縮小投影する電子レンズ系１２４と、電子ビームの偏向収差を補正する非点／焦点補正系１３６と、電子ビームをウェハ１４６における電子ビームを照射すべき位置に偏向する偏向系１４２と、ウェハ１４６を保持するウェハステージ１４８と、ウェハステージ１４８に設けられ、電子ビームの電流を計測するビーム計測モジュール２０と、ウェハステージ１４８に設けられ、ビーム計測モジュール２０を動作させる電力を蓄積する蓄電部４０とを備える。
【００１９】
コリメータレンズ１１６は、電子銃１１０が発生した電子ビームを補正電子光学系１１８の所望の領域に略垂直に入射する。
【００２０】
補正電子光学系１１８は、アパーチャアレイ３００、静電レンズアレイ３０６、マルチ偏向器３０２、ブランキングアパーチャアレイ３０７、及びストッパアレイ３０８を有し、コリメータレンズ１１６から略垂直に入射された電子ビームを複数の電子ビームに分割し、複数の電子ビームのそれぞれの焦点位置を調整する。
【００２１】
アパーチャアレイ３００は、複数の開口部が形成されており、コリメータレンズ１１６から略垂直に入射される平行光を複数軌道の電子ビーム４００ａ、４００ｂ、４００ｃ・・・に分割する。
【００２２】
静電レンズアレイ３０６は、複数の静電レンズを有し、アパーチャアレイ３００で分割された複数の電子ビームのそれぞれを集束する。静電レンズアレイ３０６は、複数の電子ビームのそれぞれを独立に集束し、複数の電子ビームのそれぞれの焦点位置を調整することにより、電子レンズ系１２４による歪曲収差を補正する。
【００２３】
マルチ偏向器３０２は、複数の偏向電極を有し、アパーチャアレイ３００で分割された複数の電子ビーム４００ａ、４００ｂ、４００ｃ・・・をそれぞれ個別に偏向して、電子ビームの２次元配列のピッチ等を補正する。
【００２４】
ブランキングアパーチャアレイ３０７は、複数のブランキング電極を有し、マルチ偏向器３０２によってピッチが補正された複数の電子ビーム４００ａ、４００ｂ、４００ｃ・・・のそれぞれを独立にブランキングする。
【００２５】
ストッパアレイ３０８は、基板に複数の開口部が形成されており、ブランキングアパーチャアレイ３０７によって偏向された電子ビームを遮断する。ブランキングアパーチャアレイ３０７によって偏向されなかった電子ビームは、ストッパアレイ３０８の開口部を通過し、ウェハ１４６へ入射される。
【００２６】
電子レンズ系１２４は、第１投影レンズ１２０及び第２投影レンズ１２２をレンズ軸Ａの方向に並べて有するダブレットである。第１投影レンズ１２０の焦点距離がｆ１であり、第２投影レンズ１２２の焦点距離がｆ２である場合、第１投影レンズ１２０と第２投影レンズ１２２とは、ｆ１とｆ２とを加算した距離隔てて設けられる。電子レンズ系１２４の物点は、第１投影レンズ１２０の焦点位置にあり、電子レンズ系１２４の像点は、第２投影レンズ１２２の焦点位置である。そして、電子レンズ系１２４は、電子ビームの断面をｆ２／ｆ１に縮小する。対物絞り１０９は、第１投影レンズ１２０を通過した電子ビームの光量を決定し、電子レンズ系１２４のレンズ開口数（ＮＡ）を規定する。
【００２７】
偏向系１４２は、主偏向器１３８及び副偏向器１４０を有する。主偏向器１３８は、１ショットの電子ビームで照射可能な領域（ショット領域）を複数含むサブフィールド間で電子ビームを偏向するために用いられる。また、副偏向器１４０は、主偏向器１３８よりも偏向量が小さく、サブフィールドにおけるショット領域間の偏向のために用いられる。主偏向器１３８は、電磁偏向器であることが好ましく、副偏向器１４０は、静電偏向器であることが好ましい。
【００２８】
非点／焦点補正系１３６は、非点補正レンズ１３２及び焦点補正レンズ１３４とを有する。非点／焦点補正系１３６は、偏向系１４２を作動させた際に発生する偏向収差、即ちウェハ１４６において結像される電子ビームの偏向量及び偏向方向に基づく偏向収差を補正する。非点補正レンズ１３２は、主偏向器１３８及び／又は副偏向器１４０を作動させた際に発生する非点収差を補正する。焦点補正レンズ１３４は、主偏向器１３８及び／又は副偏向器１４０を作動させた際に発生する焦点位置のずれを補正する。
【００２９】
ビーム計測モジュール２０は、ウェハステージ１４８に対して着脱可能に設けられており、複数の電子ビームの電流をそれぞれ検出する複数のファラデーカップと、ファラデーカップが検出した電流を示すデジタルデータを格納する格納部とを備える。一つの電子銃１１０によって生成され、補正電子光学系１１８によって複数に分割された電子ビーム４００ａ、４００ｂ、４００ｃ・・は、ビーム計測モジュール２０が備える複数のファラデーカップのそれぞれによってそれぞれ検出される。また、一つのファラデーカップは、分割された電子ビーム４００ａ、４００ｂ、４００ｃ・・のうちの複数の電子ビームを同時に検出してもよい。電子銃１１０からウェハ１４６に照射される電子ビームの電流は、検出された電子ビーム４００ａ、４００ｂ、４００ｃ・・・のそれぞれの電流値の和として求められる。
【００３０】
蓄電部４０は、ウェハステージ１４８に対して着脱可能に設けられており、ビーム計測モジュール２０を動作させる電力を蓄積する。ビーム計測モジュール２０と蓄電部４０とは接点を介して電気的に接続され、ビーム計測モジュール２０を動作させる電力が蓄電部４０から供給される。
【００３１】
制御系２００は、統括制御部２０２及び個別制御部２０４を備える。統括制御部２０２は、例えばワークステーションであって、個別制御部２０４が有する各制御部を統括的に管理する。個別制御部２０４は、ビーム制御部２０５と、コリメータレンズ制御部２０６と、補正電子光学系制御部２０８と、電子レンズ系制御部２１２、非点／焦点補正系制御部２１４と、偏向系制御部２１６と、通信部２１８と、ウェハステージ制御部２２０とを有する。
【００３２】
ビーム制御部２０５は、電子銃１１０に印加する電圧及び／又は電流を制御する。ビーム制御部２０５は、電子銃１１０に印加する電圧及び／又は電流を制御することにより、電子銃１１０が発生する電子ビームの電流を調節する。
【００３３】
コリメータレンズ制御部２０６は、コリメータレンズ１１６に印加する電流を制御する。コリメータレンズ制御部２０６は、コリメータレンズ１１６に印加する電流を調整することにより、電子ビームを補正電子光学系１１８の所望の領域に略垂直に入射させる。
【００３４】
補正電子光学系制御部２０８は、補正電子光学系１１８の各部を制御する。具体的には、補正電子光学系制御部２０８は、静電レンズアレイ３０６が有する複数の静電レンズのそれぞれに供給する電圧を制御する。また、補正電子光学系制御部２０８は、マルチ偏向器３０２が有する複数のブランキング電極のそれぞれに印加する電圧を制御する。
【００３５】
電子レンズ系制御部２１２は、第１投影レンズ１２０及び第２投影レンズ１２２に供給する電力を制御する。具体的には、電子レンズ系制御部２１２は、第１投影レンズ１２０と第２投影レンズ１２２とがダブレットを構成するように、第１投影レンズ１２０のコイル及び第２投影レンズ１２２のコイルの励磁を調整する。
【００３６】
偏向系制御部２１６は、主偏向器１３８及び副偏向器１４０による電子ビームの偏向量を制御する。非点／焦点補正系制御部２１４は、主偏向器１３８及び／又は副偏向器１４０による電子ビームの偏向量及び偏向方向に基づいて、非点収差補正レンズ１３２及び焦点補正レンズ１３４に供給する電力を調整する。非点／焦点補正系制御部２１４は、偏向制御部２１６が主偏向器１３８及び／又は副偏向器１４０を制御する信号に同期して、非点収差補正レンズ１３２及び焦点補正レンズ１３４に供給する電力を調整する。
【００３７】
通信部２１８は、ビーム計測モジュール２０が検出して格納した、電子ビームの電流を示す情報を、ビーム計測モジュール２０から取得して統括制御部２０２に出力する。また、通信部２１８は、統括制御部２０２がビーム計測モジュール２０を制御する制御信号を、統括制御部２０２から取得してビーム計測モジュール２０に出力する。通信部２１８は、通信すべき情報を光、ＲＦなどのワイヤレスキャリアに変調し、所定のタイミングでビーム計測モジュール２０と統括制御部２０２との間で通信する。また、通信部２１８は、ウェハステージ１４８が筐体１０２に対して予め定められた位置にある場合において、ウェハステージ１４８側に設けられた端子と筐体１０２側に設けられた端子とを接触させて情報を伝送してもよい。なお、通信部２１８による情報の通信は、電子ビームの軌道に影響を与える可能性がある。そのため、通信部２１８は、ウェハ１４６の露光またはビーム計測モジュール２０によるビーム電流の計測が行われている場合には、通信を行わないことが望ましい。
【００３８】
ウェハステージ制御部２２０は、ウェハステージ１４８を所望の位置に移動させる。ウェハステージ制御部２２０は、ウェハステージ１４８の位置座標を計測するレーザ干渉系からの計測値が、指令された目標位置に対して所定の誤差範囲内に収まるように、駆動モータをサーボ制御する。
【００３９】
電子ビーム露光装置１０がウェハ１４６を露光する場合、先ず各種調整工程が行われる。調整工程は、予め定められた頻度で定期的に行われるのが一般的である。調整工程は、コリメータレンズ１１６の調整、補正電子光学系１１８の調整、電子レンズ系１２４の調整、非点／焦点補正系１３６の調整、偏向系１４２の調整、電子銃１１０の調整、及びウェハステージ１４８の調整を含む。ここで、電子銃１１０は、一旦フィラメントの温度を設定し、電子ビームを放出し続ける状態で使う。そこで、ウェハステージ１４８への電子ビームの照射が必要でない場合、統括制御部２０２は、ブランキングアパーチャアレイ３０７を通して電子ビームを偏向させる。
【００４０】
コリメータレンズ１１６の調整では、コリメータレンズ制御部２０６は、電子ビームが補正電子光学系１１８の所望の領域に略垂直に入射されるように、コリメータレンズ１１６を調整する。補正電子光学系１１８の調整では、補正電子光学系制御部２０８は、分割された複数の電子ビームのそれぞれが所望の結像条件になるように、静電レンズアレイ３０６の複数の静電レンズを調整する。電子レンズ系１２４の調整では、電子レンズ系制御部２１２は、複数の電子ビームのそれぞれがウェハ１４６上において所望の向きかつ所望のショットサイズを持つように、第１投影レンズ１２０及び第２投影レンズ１２２を調整する。
【００４１】
偏向系１４２の調整では、偏向系制御部２１６は、ウェハ１４６の所望の領域に複数の電子ビームが照射されるように、主偏向器１３８及び副偏向器１４０を調整する。非点／焦点補正系１３６の調整では、非点／焦点補正系制御部２１４が、主偏向器１３８及び／又は副偏向器１４０による電子ビームの偏向収差に起因する非点／焦点ずれを補正するように、非点収差補正レンズ１３２及び焦点補正レンズ１３４を調整する。
【００４２】
電子銃１１０の調整では、電子銃１１０から照射され、計測モジュール２０が検出した電子ビームの電流に基づいて、統括制御部２０２が、ビーム制御部２０５を制御する。具体的には、先ず、ウェハステージ制御部２２０は、ビーム計測モジュール２０が有するファラデーカップに電子ビームが照射されるように、ウェハステージ１４８の位置を制御する。統括制御部２０２は、ビーム計測モジュール２０が電子ビームの電流を計測できる位置にあると判断すると、マルチ偏向器３０２による電子ビームの偏向を停止する。マルチ偏向器３０２による電子ビームの偏向が停止されると、電子ビームは、ビーム計測モジュール２０が有するファラデーカップに入射する。そして、ビーム計測モジュール２０は、入射する電子ビームの電流を予め定められた手順で測定し、測定した電流を示す情報をデジタルデータとして格納部に格納する。
【００４３】
統括制御部２０２は、ビーム計測モジュール２０が格納した情報を通信部２１８を介して取得する。そして、統括制御部２０２は、取得した情報に基づいて、電子銃１１０の出力の補正値を決定する。ビーム制御部２０５は、統括制御部２０２が決定した電子銃１１０の出力の補正値を取得し、取得した補正値に基づいて、電子銃１１０に印加する電圧を決定する。電子銃１１０に印加する電圧が決定されると、統括制御部２０２は、マルチ偏向器３０２によって電子ビームを偏向する。以上で、一連の調整工程が完了する。
【００４４】
一連の調整工程が完了すると、ウェハステージ１４８には、露光処理が施されるウェハ１４６が載置される。ウェハステージ制御部２２０は、ウェハステージ１４８を移動させて、ウェハ１４６の露光されるべき領域がレンズ軸Ａ近傍に位置するようにする。
【００４５】
ウェハステージ１４８がウェハ１４６を所定の位置に定置すると、統括制御部２０２は、ブランキングアパーチャアレイ３０７による電子ビームの偏向を停止する。これにより、以下に示すように、電子ビームはウェハ１４６に照射される。
【００４６】
まず、電子銃１１０は、前述の調整工程で調整された出力により、電子ビームを発生する。コリメータレンズ１１６は、電子銃１１０が発生した電子ビームを、補正電子光学系１１８の所定の領域に略垂直に照射させる。補正電子光学系１１８において、アパーチャアレイ３００は、コリメータレンズから照射される電子ビームを複数の電子ビームに分割する。そして、静電レンズアレイ３０６は、複数に分割された電子ビームのそれぞれの焦点を調節する。マルチ偏向器３０２は、複数の電子ビームの２次元配列ピッチを調節する。ブランキングアパーチャアレイ３０７は、複数のブランキング電極のそれぞれに電圧を印加することにより、ピッチが調節された複数の電子ビームのそれぞれをウェハ１４６に照射させるか否かを切り替える。ブランキングアパーチャアレイ３０７によって偏向されない電子ビームは、ストッパアレイ３０８の開口部を通過する。ブランキングアパーチャアレイ３０７よって偏向された電子ビームは、ストッパアレイ３０８の開口部を通過できず、ストッパアレイ３０８に遮断される。
【００４７】
次に、電子レンズ系１２４は、補正電子光学系１１８が分割した電子ビームを縮小し、ウェハ１４６に焦点を合わせて投影する。また、偏向系１４２は、主偏向器１３８及び副偏向器１４０により電子ビームを偏向して、ウェハ１４６上の所定のショット領域に電子ビームを照射する。また、非点／焦点補正系１３６は、非点補正レンズ１３２により主偏向器１３８及び／又は副偏向器１４０を作動させた際に発生する非点収差を補正し、焦点補正レンズ１３４により主偏向器１３８及び／又は副偏向器１４０を作動させた際に発生する焦点位置のずれを補正する。そして、電子ビームは、ウェハ１４６に照射され、ウェハ１４６上の所定のショット領域に電子銃１１０のクロスオーバーの縮小像が転写される。以上のプロセスにより、電子ビーム露光装置１０は、アパーチャアレイ３００によって分割したマルチビームによって、ウェハ１４６上の所定のショット領域に所望のパターンを描画する。
【００４８】
以上のような、電子ビーム露光装置１０は、ビーム計測モジュール２０が、測定した電子ビームの電流をモジュール内でデジタルデータに変換して格納するので、配線が短くて済む。従って、電子ビームの電流が微弱な場合であっても、アナログデータの伝送損失とそれに伴うＳＮ比劣化とを低減することができる。この結果、統括制御部２０２及びビーム制御部２０５は、高精度に計測及び伝送された電子ビームの電流の情報に基づいて、電子銃１１０の出力を高精度に制御することができる。
【００４９】
図２は、本実施形態に係るビーム計測モジュール２０の詳細な構成の一例を示す。ビーム計測モジュール２０は、ウェハステージ１４８に対して着脱可能なモジュール基板３０、電子ビームの電流を検出するファラデーカップを複数配列して有するファラデーカップアレイ２２、モジュール基板３０に実装され、ファラデーカップアレイ２２とモジュール基板３０とを電気的に接続するソケット２８、モジュール基板３０に実装され、ファラデーカップアレイ２２が検出した電子ビームの電流を電圧に変換するＩＶアンプ３２、ＩＶアンプ３２が変換した電圧をデジタル信号に変換するＡＤ変換器３４、ＡＤ変換器３４が変換したデジタル信号を格納するメモリ３６、導電部材から成り、ビーム計測モジュール２０を電子ビームからシールドするシールド板２６、及びビーム計測モジュール２０を動作させる電力を蓄電する蓄電部３８を備える。なお、ビーム計測モジュール２０は、上記それぞれの機能要素を一体に備えてもよい。
【００５０】
ここで、ビーム計測モジュール２０は、本発明の電子ビーム計測モジュールの一例である。ファラデーカップアレイ２２は本発明の電流検出部の一例である。ＩＶアンプ３２は、本発明のＩＶ変換部の一例である。ＡＤ変換器３４は、本発明のＡＤ変換部の一例である。メモリ３６は、本発明の格納部の一例である。モジュール基板３０は、本発明の基板の一例である。また、ウェハステージ１４８に図１で説明した蓄電部４０が設けられている場合は、蓄電部３８は不要となる。
【００５１】
ファラデーカップアレイ２２は、ファラデーカップを複数配列してＰＧＡ（ピングリッドアレイ）等の形態にパッケージ化したものであり、個々のファラデーカップに対応した複数の端子が裏面に露出している。ファラデーカップアレイ２２は、パッケージの上面に、ファラデーカップアレイ２２の位置を検出するための基準マーク２４を含む。基準マーク２４はアライメントスコープで検出できる大きさのものである。ソケット２８は、ファラデーカップアレイ２２の裏面に露出した複数の端子をモジュール基板３０に接続する。ソケット２８は、ファラデーカップアレイ２２を着脱可能に保持する。シールド板２６は、周辺部がアースされており、全体が略等電位を保つ。なお、ファラデーカップアレイ２２は、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）等、モジュール基板３０に直接実装できる形状にパッケージ化してもよい。この場合、ソケット２８は不要となる。
【００５２】
このようなビーム計測モジュール２０によれば、ファラデーカップアレイ２２で検出された電子ビームの電流を、ビーム計測モジュール２０の内部でデジタルデータとして格納することができるので、計測した電流をケーブル配線を経てステージ外の回路に送信する場合よりも、データの伝送損失を低く抑えることが出来る。更に、ケーブルによる配線を削減したので、回路の浮遊容量や外乱ノイズなどを低減することができる。また、ファラデーカップアレイ２２が劣化した場合、ビーム計測モジュール２０は、ウェハステージ１４８に対して着脱可能に設けられているので交換が容易である。また、蓄電部３８をモジュール基板３０に実装することによって、モジュール基板３０の外部に蓄電部を有する場合よりも、電力の伝送効率を向上し、電力伝送に伴うノイズの発生を低減することができる。
【００５３】
図３は、本実施形態に係るビーム計測モジュール２０の機能ブロックの一例を示す。ビーム計測モジュール２０は、電子ビームの電流を検出する電流検出部２１と、電流検出部２１が検出した電流をデジタル信号に変換する信号処理部９８と、信号処理部９８が変換したデジタル信号を格納するメモリ３６と、メモリ３６が格納した情報を出力する出力部９６とを備える。信号処理部９８は、ＩＶアンプ３２、ＡＤ変換器３４、レジスタ９２、サンプリングクロック発生部９０、演算部９４を有する。なお、ビーム計測モジュール２０は、電流検出部がファラデーカップアレイとして複数のファラデーカップを有する場合には、ファラデーカップの数量と同じ数量の本機能ブロックを備えることが好ましい。
【００５４】
電流検出部２１は、照射される電子ビームの電流を検出する。ＩＶアンプ３２は、電流検出部２１が検出した電流を電圧に変換する。ＡＤ変換器３４は、サンプリングクロック発生部９０が発生する第１のサンプリングクロックに同期して、ＩＶアンプ３２が出力する電圧の値をデジタル値に変換する。レジスタ９２は、サンプリングクロック発生部９０が発生する第２のサンプリングクロックに同期して、ＡＤ変換器３４が発生するデジタル値を取り込む。演算部９４は、レジスタ９２に取り込まれた複数のデジタル値の平均値を算出する。メモリ３６は、演算部９４が算出した平均値を、測定した電子ビームの電流を示すデジタルデータとして格納する。そして、出力部９６は、メモリ３６が格納したデジタルデータを所定のタイミングで出力する。
【００５５】
図４は、図１で説明した光学系１００の構成を補足する。光学系１００は、図１において説明した電子銃１１０、コリメータレンズ１１６、及び補正電子光学系１１８等を収容する鏡筒６２と、ウェハステージ１４８を収容するチャンバ６０と、蓄電部４０を充電する充電部５０と、チャンバ６０の内部の空間を、ウェハステージ１４８を収容する空間６４と充電部５０を収容する空間６６とに仕切るシャッタ６８と、空間６４を減圧するポンプ７０と、空間６６を減圧するポンプ７２と、蓄電部４０をウェハステージ１４８から取り外して充電部５０に取り付けるアーム８０と、ビーム計測モジュール２０を動作させる電力を蓄積する蓄電部４２とを更に備える。充電部５０は、蓄電部４２を保持し、充電する。なお、鏡筒６２は、本発明に係るチャンバの一例である。アーム８０は、本発明に係る着脱部の一例である。また、蓄電部４２は、本発明の第２の蓄電部の一例である。
【００５６】
蓄電部４０の蓄電量が不足してきた場合、以下の手順で蓄電部４０と蓄電部４２とを交換する。まず、ポンプ７２は、空間６６を空間６４とほぼ等しい圧力に減圧する。空間６６の減圧が完了すると、シャッタ６８は開く。そして、シャッタ６８が開くと、アーム８０は、ウェハステージ１４８に保持された蓄電部４０をウェハステージ１４８から取り外して充電部５０に取り付け、充電部５０で充電された蓄電部４２を充電部５０から取り外してウェハステージ１４８に取り付ける。そして、蓄電部４０と蓄電部４２との交換が完了すると、シャッタ６８は閉じる。こうして、ビーム計測モジュール２０を動作させる電力を供給して放電した蓄電部４０は充電部５０で再度充電され、充電が完了した蓄電部４２はビーム計測モジュール２０を動作させる電力を供給する。
【００５７】
アーム８０は、ビーム計測モジュール２０を交換してもよい。この場合、光学系１００は、予備のビーム計測モジュールを収容するストッカを空間６６に更に備えてもよい。また、蓄電部４０の交換、及びビーム計測モジュール２０の交換は、ウェハ１４６の交換作業又は各種調整作業と並行して行われることが好ましい。
【００５８】
以上のような、光学系１００によれば、ウェハステージ１４８を収容するチャンバ６０の気圧を変化させることなく、蓄電部４０またはビーム計測モジュール２０を交換することが出来る。従って、光学系１００は、蓄電部４０またはビーム計測モジュール２０を交換する場合でも、チャンバ６０の真空度を保つことができるので、電子ビーム露光装置１０の稼働率を高く維持できる。
【００５９】
以上のような電子ビーム露光装置１０によれば、電子ビームの電流を高精度に制御するので、高い精度の露光量によってウェハを露光することができる。また、電子ビームがマルチ化された場合でも、ウェハステージ１４８からの配線が増えることがないので、ウェハステージ１４８への物理的な負荷が低減され、ウェハステージ１４８の動的特性、及びウェハステージ１４８の位置制御の精度が改善する。
【００６０】
なお、本実施例において、電子ビーム露光装置１０は、一本の電子銃１１０を備えた場合の形態について説明したが、電子ビーム露光装置１０は、複数の電子銃１１０を備えてもよい。また、電子ビーム露光装置１０は、可変矩形を用いた電子ビーム露光装置であってもよい。
【００６１】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６２】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば、電子ビームの電流を高精度に制御することにより、高い描画精度でウェハを露光する電子ビーム露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１０の構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態に係るビーム計測モジュール２０の詳細な構成の一例を示す図である。
【図３】ビーム計測モジュール２０の機能ブロックの一例を示す図である。
【図４】光学系１００の構成を補足する図である。
【符号の説明】
１０…電子ビーム露光装置　　　　２０…ビーム計測モジュール
２１…電流検出部　　　　　　　　２２…ファラデーカップアレイ
２４…ターゲット　　　　　　　　２６…シールド板
２８…ソケット　　　　　　　　　３０…モジュール基板
３２…ＩＶアンプ　　　　　　　　３４…Ａ／Ｄ変換器
３６…メモリ
３８、４０，４２…蓄電部　　　　５０…充電部
６０、６２…チャンバ　　　　　　６４、６６…空間
６８…シャッタ　　　　　　　　　７０、７２…ポンプ
８０…アーム　　　　　　　　　　９０…サンプリングクロック発生部
９２…レジスタ　　　　　　　　　９４…演算部
９６…出力部　　　　　　　　　　９８…信号処理部
１００…露光系　　　　　　　　　１０１…電子線
１０２…筐体　　　　　　　　　　１０９…対物絞り
１１０…電子銃　　　　　　　　　１１６…コリメータレンズ
１１８…補正電子光学系　　　　　１２０…第１投影レンズ
１２２…第２投影レンズ　　　　　１２４…電子レンズ系
１３２…非点補正レンズ　　　　　１３４…焦点補正レンズ
１３６…非点／焦点補正系　　　　１３８…主偏向器
１４０…副偏向器　　　　　　　　１４２…偏向系
１４６…ウェハ　　　　　　　　　１４８…ウェハステージ
２００…制御系　　　　　　　　　２０２…統括制御部
２０４…個別制御部　　　　　　　２０５…ビーム制御部
２０６…コリメータレンズ制御部　２０８…補正電子光学系制御部
２１２…電子レンズ系制御部　　　２１４…非点／焦点補正系制御部
２１６…偏向系制御部　　　　　　２１８…通信部
２２０…ウェハステージ制御部　　３００…アパーチャアレイ
３０２…マルチ偏向器　　　　　　３０６…静電レンズアレイ
３０７…ブランキングアパーチャアレイ
３０８…ストッパアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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