(57)【要約】【課題】電子ビームの偏向タイミングを高精度に制御する電子ビーム露光装置を提供する。【解決手段】電子ビーム露光装置１００は、電子ビームを偏向する偏向電極２１８を有するブランキング電極アレイ２６と、ブランキング電極アレイ２６を制御する制御信号を出力する偏向タイミング制御部３００と、ブランキング電極アレイ２６が有する負荷容量とほぼ同一の負荷容量を有し、偏向タイミング制御部３００からの配線長が、偏向タイミング制御部３００から偏向電極２１８までの配線長より短い負荷回路２２６と、偏向タイミング制御部３００、ブランキング電極アレイ２６、及び負荷回路２２６に接続され、偏向タイミング制御部３００が出力する制御信号をブランキング電極アレイ２６及び負荷回路２２６のいずれに供給するかを切り替える切替部２３０とを備える。【選択図】　図２
2004119877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームでウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、
前記電子ビームを偏向する偏向電極を有する偏向部と、
前記偏向部を制御する制御信号を出力する制御部と、
前記偏向部が有する負荷容量とほぼ同一の負荷容量を有し、前記制御部からの配線長が、前記制御部から前記偏向電極までの配線長よりも短い負荷回路と、
前記制御信号を前記偏向部及び前記負荷回路のいずれに供給するかを切り替える切替部と
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】
前記制御部は、前記切替部により前記制御信号を前記負荷回路に供給させた状態において、前記制御部が前記制御信号を駆動するタイミングを、前記偏向部が前記電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせ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】
前記制御部は、前記制御信号を駆動するタイミングを、前記偏向部が前記電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせることにより、前記電子ビームで前記ウェハを露光するタイミングを調節することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記制御信号を駆動するタイミングを、前記偏向部が前記電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせることにより、前記電子ビームを前記ウェハから遮断するタイミングを調節することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記制御信号の駆動を停止するタイミングを、前記偏向部が前記電子ビームの偏向を停止すべきタイミングに合わせることにより、前記電子ビームを前記ウェハに照射するタイミングを調節することを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項６】
前記制御部の温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記温度検出部が所定の温度変化を検出した場合に、前記制御部は、前記制御信号を前記負荷回路に供給させた状態とし、前記制御信号を駆動するタイミングを、前記偏向部が前記電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項７】
前記制御部は、所定の時間間隔で、前記制御信号を前記負荷回路に供給させた状態とし、前記制御信号を駆動するタイミングを、前記偏向部が前記電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項８】
前記電子ビーム露光装置の起動時に、前記制御部は、前記制御信号を前記負荷回路に供給させた状態とし、前記制御信号を駆動するタイミングを、前記偏向部が前記電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム露光装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記制御信号を駆動するドライバと、
前記ドライバに接続され、前記ドライバにより駆動された前記制御信号の電位を所定の基準電位と比較する比較部と
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１０】
電子ビームを偏向する偏向電極を有する偏向部を備え、前記電子ビームでウェハを露光する電子ビーム露光装置を校正する校正方法であって、
前記偏向部が有する負荷容量とほぼ同一の負荷容量を有し、前記偏向部を制御する制御部からの配線長が、前記制御部から前記偏向電極までの配線長よりも短い負荷回路に、前記偏向部を制御する制御信号を供給する段階と、
前記制御信号を駆動するタイミングを、前記偏向部が前記電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせる段階と
を備えることを特徴とする電子ビーム露光装置校正方法。
【請求項１１】
前記偏向部が有する部品の少なくとも一つが交換された場合に、前記負荷回路の負荷容量を前記偏向部の負荷容量に合わせる段階を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の電子ビーム露光装置校正方法。
【請求項１２】
電子ビームを偏向する偏向電極を有する偏向部を備える電子ビーム露光装置を用いて、前記電子ビームでウェハにパターンを露光して半導体素子を製造する半導体素子製造方法であって、
前記偏向部が有する負荷容量とほぼ同一の負荷容量を有し、前記偏向部を制御する制御部からの配線長が、前記制御部から前記偏向電極までの配線長よりも短い負荷回路に、前記偏向部を制御する制御信号を供給する段階と、
前記制御信号を駆動するタイミングを調節して、前記偏向部が前記電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせる段階と、
駆動するタイミングが調節された前記制御信号を前記偏向部に供給して、前記偏向部が前記電子ビームを偏向するか否かを切り替えさせながら前記ウェハを露光する段階と
を備えることを特徴とする半導体素子製造方法。
【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、電子ビーム露光装置校正方法、及び半導体素子製造方法に関する。特に本発明は、電子ビームの偏向タイミングを高精度に制御する電子ビーム露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームでウェハを露光する電子ビーム露光装置においては、電子ビームの偏向タイミングを高精度に制御する必要がある。そのためには、偏向部を制御する制御部が、偏向部を制御する制御信号のタイミングを高精度に校正する必要がある。制御部が制御信号のタイミングを校正する場合、偏向部が接続された状態では、制御信号が偏向部で反射されることにより発生する反射信号が、校正すべき制御信号と混在してしまうといった要因により、制御信号のタイミングを正確に検出することが困難である。したがって、従来、電子ビームの偏向部を制御する制御部が、制御信号のタイミングを校正する場合には、偏向部との接続を切断することにより、反射の影響などを抑えていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、偏向部との接続を切断した状態では、制御信号により駆動される回路の負荷容量が、偏向部と接続された場合の負荷容量とは異なるので、制御信号の立ち上がり及び立ち下がり時間が、実際の露光時とは異なってしまい、露光に寄与する立ち上がり及び立ち下がり時間を含めた制御信号のタイミングを高精度に校正することができなかった。
【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、電子ビーム露光装置校正方法、及び半導体素子製造方法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、電子ビームでウェハを露光する電子ビーム露光装置は、電子ビームを偏向する偏向電極を有する偏向部と、偏向部を制御する制御信号を出力する制御部と、偏向部が有する負荷容量とほぼ同一の負荷容量を有し、制御部からの配線長が、制御部から偏向電極までの配線長よりも短い負荷回路と、制御信号を偏向部及び負荷回路のいずれに供給するかを切り替える切替部とを備える。
【０００６】
制御部は、切替部により制御信号を負荷回路に供給させた状態において、制御部が制御信号を駆動するタイミングを、偏向部が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせてもよい。
【０００７】
制御部は、制御信号を駆動するタイミングを、偏向部が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせることにより、電子ビームでウェハを露光するタイミングを調節してもよい。
【０００８】
制御部は、制御信号を駆動するタイミングを、偏向部が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせることにより、電子ビームをウェハから遮断するタイミングを調節してもよい。
【０００９】
制御部は、制御信号の駆動を停止するタイミングを、偏向部が電子ビームの偏向を停止すべきタイミングに合わせることにより、電子ビームをウェハに照射するタイミングを調節してもよい。
【００１０】
制御部の温度を検出する温度検出部を更に備え、温度検出部が所定の温度変化を検出した場合に、制御部は、制御信号を負荷回路に供給させた状態とし、制御信号を駆動するタイミングを、偏向部が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせてもよい。
【００１１】
制御部は、所定の時間間隔で、制御信号を負荷回路に供給させた状態とし、制御信号を駆動するタイミングを、偏向部が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせてもよい。
【００１２】
電子ビーム露光装置の起動時に、制御部は、制御信号を負荷回路に供給させた状態とし、制御信号を駆動するタイミングを、偏向部が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせてもよい。
【００１３】
制御部は、制御信号を駆動するドライバと、ドライバに接続され、ドライバにより駆動された制御信号の電位を所定の基準電位と比較する比較部とを有してもよい。
【００１４】
本発明の第２の形態によれば、電子ビームを偏向する偏向電極を有する偏向部を備え、電子ビームでウェハを露光する電子ビーム露光装置を校正する校正方法は、偏向部が有する負荷容量とほぼ同一の負荷容量を有し、偏向部を制御する制御部からの配線長が、制御部から偏向電極までの配線長よりも短い負荷回路に、偏向部を制御する制御信号を供給する段階と、制御信号を駆動するタイミングを、偏向部が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせる段階とを備える。
【００１５】
また、偏向部が有する部品の少なくとも一つが交換された場合に、負荷回路の負荷容量を偏向部の負荷容量に合わせる段階を更に備えてもよい。
【００１６】
本発明の第３の形態によれば、電子ビームを偏向する偏向電極を有する偏向部を備える電子ビーム露光装置を用いて、電子ビームでウェハにパターンを露光して半導体素子を製造する半導体素子製造方法は、偏向部が有する負荷容量とほぼ同一の負荷容量を有し、偏向部を制御する制御部からの配線長が、制御部から偏向電極までの配線長よりも短い負荷回路に、偏向部を制御する制御信号を供給する段階と、制御信号を駆動するタイミングを調節して、偏向部が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせる段階と、駆動するタイミングが調節された制御信号を偏向部に供給して、偏向部が電子ビームを偏向するか否かを切り替えさせながらウェハを露光する段階とを備える。
【００１７】
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。
【００１８】
【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、以下の実施形態は特許請求の範囲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。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の構成を示す。電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ４４に所定の露光処理を施す露光部１５０と、露光部１５０に含まれる各構成の動作を制御する制御系１４０とを備える。
【００２０】
露光部１５０は、筐体８内部において複数の電子ビームを発生し、電子ビームの断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段１１０と、複数の電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、それぞれの電子ビームに対して独立に切替える照射切替手段１１２と、ウェハ４４に転写されるパターンの像の向き及びサイズを調整するウェハ用投影系１１４とを含む電子光学系を備える。また、露光部１５０は、パターンを露光すべきウェハ４４を載置するウェハステージ４６と、ウェハステージ４６を駆動するウェハステージ駆動部４８とを含むステージ系を備える。
【００２１】
電子ビーム成形手段１１０は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部１０と、電子ビームを通過させることにより、照射された電子ビームの断面形状を成形する複数の開口部を有する第１電子ビーム成形部１４及び第２電子ビーム成形部２２と、複数の電子ビームをそれぞれ独立に集束し、複数の電子ビームの焦点を調整する第１多軸電子レンズ１６と、第１電子ビーム成形部１４を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０とを有する。そして、第２電子ビーム成形部２２は、基板と、基板に設けられた複数の成形開口部と、基板を加熱する基板加熱部とを含む。
【００２２】
照射切替手段１１２は、複数の電子ビームを独立に集束し、複数の電子ビームの焦点を調整する第２多軸電子レンズ２４と、本発明の偏向部の一例であり、複数の電子ビームをそれぞれ独立に偏向させることにより、それぞれの電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、それぞれの電子ビームに対して独立に切替えるブランキング電極アレイ２６と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、ブランキング電極アレイ２６で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材２８とを有する。他の例においてブランキング電極アレイ２６は、ブランキング・アパーチャ・アレイ・デバイスであってもよい。
【００２３】
ウェハ用投影系１１４は、複数の電子ビームをそれぞれ独立に集束し、電子ビームの照射径を縮小する第３多軸電子レンズ３４と、複数の電子ビームをそれぞれ独立に集束し、複数の電子ビームの焦点を調整する第４多軸電子レンズ３６と、複数の電子ビームをウェハ４４の所望の位置に、それぞれの電子ビームに対して独立に偏向する投影偏向部３８と、ウェハ４４に対する対物レンズとして機能し、複数の電子ビームをそれぞれ独立に集束する第５多軸電子レンズ５２とを有する。
【００２４】
制御系１４０は、個別制御部１２０及び統括制御部１３０を備える。個別制御部１２０は、電子ビーム制御部８０と、多軸電子レンズ制御部８２と、成形偏向制御部８４と、ブランキング電極アレイ制御部８６と、投影偏向制御部９２と、ウェハステージ制御部９６とを有する。統括制御部１３０は、例えばワークステーションであって、個別制御部１２０に含まれる各制御部を統括制御する。
【００２５】
電子ビーム制御部８０は、電子ビーム発生部１０を制御する。多軸電子レンズ制御部８２は、第１多軸電子レンズ１６、第２多軸電子レンズ２４、第３多軸電子レンズ３４、第４多軸電子レンズ３６及び第５多軸電子レンズ５２に供給する電流を制御する。成形偏向制御部８４は、第１成形偏向部１８及び第２成形偏向部２０を制御する。ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６を制御する制御信号を出力する。投影偏向制御部９２は、投影偏向部３８に含まれる複数の偏向器が有する偏向電極に印加する電圧を制御する。ウェハステージ制御部９６は、ウェハステージ駆動部４８を制御し、ウェハステージ４６を所定の位置に移動させる。
【００２６】
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部１０は、複数の電子ビームを生成する。第１電子ビーム成形部１４は、電子ビーム発生部１０により発生され、第１電子ビーム成形部１４に照射された複数の電子ビームを、第１電子ビーム成形部１４に設けられた複数の開口部を通過させることにより成形する。他の例においては、電子ビーム発生部１０において発生した電子ビームを複数の電子ビームに分割する手段を更に有することにより、複数の電子ビームを生成してもよい。
【００２７】
第１多軸電子レンズ１６は、矩形に成形された複数の電子ビームを独立に集束し、第２電子ビーム成形部２２に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。第１成形偏向部１８は、第１電子ビーム成形部１４において矩形形状に成形された複数の電子ビームを、第２電子ビーム成形部における所望の位置に照射するように、それぞれ独立に偏向する。
【００２８】
第２成形偏向部２０は、第１成形偏向部１８で偏向された複数の電子ビームを、第２電子ビーム成形部２２に対して略垂直な方向にそれぞれ偏向し、第２電子ビーム成形部２２に照射する。そして矩形形状を有する複数の開口部を含む第２電子ビーム成形部２２は、第２電子ビーム成形部２２に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、ウェハ４４に照射すべき所望の断面形状を有する電子ビームにさらに成形する。このとき、第２電子ビーム成形部２２において、基板加熱部は、ウェハ４４に照射されるべき電子ビームの断面形状に基づいて、成形開口部が設けられた基板を加熱し、基板の形状を一定に保つ。
【００２９】
第２多軸電子レンズ２４は、複数の電子ビームを独立に集束して、ブランキング電極アレイ２６に対する電子ビームの焦点を、それぞれ独立に調整する。そして、第２多軸電子レンズ２４により焦点がそれぞれ調整された複数の電子ビームは、ブランキング電極アレイ２６に含まれる複数のアパーチャを通過する。
【００３０】
ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６における各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極を制御する制御信号を出力する。ブランキング電極アレイ２６は、ブランキング電極アレイ制御部８６から入力される制御信号に基づいて、電子ビームを偏向するか否かを切り替える。
【００３１】
ブランキング電極アレイ２６により偏向された電子ビームは、電子ビーム遮蔽部材２８により遮蔽される。ブランキング電極アレイに２６により偏向されない電子ビームは、第３多軸電子レンズ３４を通過する。そして第３多軸電子レンズ３４は、第３多軸電子レンズ３４を通過する電子ビームの電子ビーム径を縮小する。縮小された電子ビームは、電子ビーム遮蔽部材２８に含まれる開口部を通過する。また、電子ビーム遮蔽部材２８を通過した電子ビームは、第４多軸電子レンズ３６に入射される。そして第４多軸電子レンズ３６は、入射された電子ビームをそれぞれ独立に集束し、投影偏向部３８に対する電子ビームの焦点をそれぞれ調整する。第４多軸電子レンズ３６により焦点が調整された電子ビームは、投影偏向部３８に入射される。
【００３２】
投影偏向制御部９２は、投影偏向部３８に含まれる複数の偏向器を制御し、投影偏向部３８に入射されたそれぞれの電子ビームを、ウェハ４４に対して照射すべき位置にそれぞれ独立に偏向する。第５多軸電子レンズ５２は、第５多軸電子レンズ５２を通過するそれぞれの電子ビームのウェハ４４に対する焦点を調整する。そしてウェハ４４に照射すべき断面形状を有するそれぞれの電子ビームは、ウェハ４４に対して照射すべき所望の位置に照射される。
【００３３】
露光処理中、ウェハステージ駆動部４８は、ウェハステージ制御部９６からの指示に基づき、一定方向にウェハステージ４６を連続移動させるのが好ましい。そして、ウェハ４４の移動に合わせて、電子ビーム成形手段１１０が電子ビームの断面形状をウェハ４４に照射すべき形状に成形し、ブランキング電極アレイ制御部８６がタイミングが校正された制御信号により、ウェハ４４に電子ビームを照射するか否かを高精度に切り替える。そして投影偏向部３８が、それぞれの電子ビームをウェハ４４上の照射すべき位置に偏向させることにより、ウェハ４４に所望の回路パターンを露光することができる。
【００３４】
本実施形態の電子ビーム露光装置１００によれば、ブランキング電極アレイ２６を制御する制御信号のタイミングを高精度に校正したブランキング電極アレイ制御部８６が、電子ビームをウェハ４４に照射するか否かを、ブランキング電極アレイ２６により高精度なタイミングで切り替えるので、ウェハ４４に高精度なパターンを露光することができる。
【００３５】
なお、他の例において、本発明の偏向部は、本実施形態における第１成形偏向部１８、第２成形偏向部２０、及び投影偏向部３８のいずれであってもよい。本発明の偏向部が第１成形偏向部１８及び／又は第２成形偏向部２０である場合、本発明の制御部は、成形偏向制御部８４であってもよい。また、本発明の偏向部が投影偏向部３８である場合、本発明の制御部は、投影偏向制御部９２であってもよい。
【００３６】
図２は、電子ビーム露光装置１００が備える、ブランキング電極アレイ制御部８６及びブランキング電極アレイ２６の回路を示す。ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６を制御する制御信号を出力する偏向タイミング制御部３００と、ブランキング電極アレイ２６が有する負荷容量とほぼ同一の負荷容量を有し、偏向タイミング制御部３００からの配線長が、偏向タイミング制御部３００からブランキング電極アレイ２６が有する偏向電極２１８までの配線長より短い負荷回路２２６と、偏向タイミング制御部３００、ブランキング電極アレイ２６、及び負荷回路２２６に接続され、偏向タイミング制御部３００が出力する制御信号をブランキング電極アレイ２６及び負荷回路２２６のいずれに供給するかを切り替える切替部２３０とを備える。ブランキング電極アレイ制御部８６は、偏向タイミング制御部３００に接続され、偏向タイミング制御部３００の温度を検出する温度検出部２２８を更に備えてもよい。偏向タイミング制御部３００は、本発明の制御部の一例である。
【００３７】
ブランキング電極アレイ２６は、電子ビームを偏向する偏向電極２１８、ブランキング電極アレイ２６をブランキング電極アレイ制御部８６に接続するコネクタ２１０、コネクタ２１０に接続されたケーブル配線２１２、ケーブル配線２１２に接続されたコネクタ２１４、コネクタ２１４に接続された基板配線２１５、基板配線２１５に接続されたポゴコンタクト２１６、及びポゴコンタクト２１６及び偏向電極２１８を接続するデバイス内配線２１７を有する。
【００３８】
偏向タイミング制御部３００は、切替部２３０に接続され、制御信号を出力するドライバ２０６と、ドライバ２０６に対して出力を立ち上げさせるセット信号、及び出力を立ち下げさせるリセット信号を出力する波形発生部２０２と、波形発生部２０２とドライバ２０６との間に設けられ、波形発生部２０２が出力するセット信号及びリセット信号からドライバ２０６の出力を立ち上げ／立ち下げさせるセット・リセット信号を出力するセット・リセットラッチ２０４と、ドライバ２０６及び波形発生部２０２に接続され、ドライバ２０６により駆動された制御信号の電位を基準電位と比較した結果を出力するコンパレータ２２２と、コンパレータ２２２及び波形発生部２０２に接続され、コンパレータ２２２からの入力を所定の信号と比較する比較回路２２０とを有する。コンパレータ２２２は、本発明の比較部の一例である。
【００３９】
切替部２３０は、偏向タイミング制御部３００とブランキング電極アレイ２６との間に設けられたスイッチ２０８、及び偏向タイミング制御部３００と負荷回路２２６との間に設けられたスイッチ２２４を有する。切替部２３０は、スイッチ２０８及びスイッチ２２４を切り替えることにより、偏向タイミング制御部３００を、ブランキング電極アレイ２６及び負荷回路２２６のいずれか一方に接続する。
【００４０】
負荷回路２２６は、ブランキング電極アレイ２６よりもブランキング電極アレイ制御部８６からの配線長が短いので、反射による信号の乱れがブランキング電極アレイ２６よりも早く減衰する。また、負荷回路２２６は、回路を終端させることにより、入力された制御信号を反射することが低減される。
【００４１】
以上の様に構成されたブランキング電極アレイ制御部８６及びブランキング電極アレイ２６において、偏向タイミング制御部３００は、切替部２３０により偏向タイミング制御部３００とブランキング電極アレイ２６との接続を切断し、偏向タイミング制御部３００と負荷回路２２６とを接続した状態で、制御信号を負荷回路２２６に供給して、制御信号のタイミングを校正する。具体的には、偏向タイミング制御部３００は、ドライバ２０６の出力側に接続された回路が制御信号の出力値を示す電位に達する（以下、制御信号の駆動という）タイミングを、ブランキング電極アレイ２６が電子ビームを偏向すべきタイミングに合わせる。また、ドライバ２０６の出力側に接続された回路が、制御信号の駆動の停止を示す電位まで下がる（以下、制御信号の駆動の停止という）タイミングを、ブランキング電極アレイ２６が電子ビームの偏向を停止すべきタイミングに合わせる。
【００４２】
この場合、偏向タイミング制御部３００とブランキング電極アレイ２６とが切断されているので、ブランキング電極アレイ２６からの反射信号が、校正すべき制御信号と混在することなく、制御信号のタイミングを正確に検出することができる。また、負荷回路２２６が偏向タイミング制御部３００に接続されているので、制御信号により駆動される回路の負荷容量が、ブランキング電極アレイ２６を接続した場合の負荷容量とほぼ同等である。この結果、制御信号の駆動タイミング及び駆動停止タイミングが、実際の露光時とほぼ同等となる。したがって、偏向タイミング制御部３００は、実際の露光時とほぼ同等の状態において、制御信号の駆動タイミング及び駆動停止タイミングを、高精度に検出して校正することができる。
【００４３】
図３は、偏向タイミング制御部３００が、切替部２３０により、負荷回路２２６を偏向タイミング制御部３００に接続させた状態において、セット・リセットラッチ２０４により出力されるセット・リセット信号と、セット・リセット信号に応じてドライバ２０６が出力する制御信号との関係を示す。
【００４４】
図３において、制御信号の駆動を示す電位をＶ―Ｒｅｆ２、制御信号の駆動の停止を示す電位をＶ−Ｒｅｆ１とする。そして、セット・リセット信号のセット信号がドライバに入力されたタイミング（Ｓｅｔ）から、制御信号がＶ−Ｒｅｆ１に達するタイミング（ｔ１）までの遅延時間をΔｔ１、Ｖ−Ｒｅｆ２に達するタイミング（ｔ２）までの遅延時間をΔｔ２とする。また、セット・リセット信号のリセット信号がドライバに入力されたタイミング（Ｒｅｓｅｔ）から、制御信号がＶ−Ｒｅｆ２に降下するタイミング（ｔ３）までの遅延時間をΔｔ３、Ｖ−Ｒｅｆ１に降下するタイミング（ｔ４）までの遅延時間をΔｔ４とする。遅延時間Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３、及びΔｔ４は、図２で説明した負荷回路２２６の負荷容量に応じて変化する。例えば、負荷回路２２６の負荷容量が大きくなれば、遅延時間Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３、及びΔｔ４はいずれも長くなる。本実施形態のブランキング電極アレイ制御部８６は、遅延時間Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３、及びΔｔ４を、高精度に校正する。
【００４５】
なお、制御信号の駆動及び駆動停止タイミングをいかに高精度に校正したとしても、その後ブランキング電極アレイ２６または偏向タイミング制御部３００の特性が変化することにより、制御信号の駆動または駆動停止タイミングと、電子ビームを偏向または偏向停止すべきタイミングとにずれが生じる場合がある。例えば、部品が交換されることによりブランキング電極アレイ２６の負荷容量が変化してしまう場合や、温度上昇により偏向タイミング制御部３００の特性が変化してしまう場合などに、このようなずれが生じる。そこで、このようなずれが生じる可能性がある場合には、偏向タイミング制御部３００が制御信号を駆動及び駆動停止するタイミングを改めて校正する。
【００４６】
図４及び図５は、偏向タイミング制御部３００が制御信号を駆動及び駆動停止するタイミングを校正する場合の動作を示すフローチャートである。本フローチャート中、図４のステップ１２２からステップ１３２において制御信号が駆動されるタイミングを校正し、図５のステップ１３４からステップ１４４において制御信号の駆動が停止されるタイミングを校正する。
【００４７】
まず、ブランキング電極アレイ制御部８６は、ブランキング電極アレイ２６が有する部品のうちで、ケーブル２１２、コネクタ２１０及び２１４、及びポゴコンタクト２１６等、ブランキング電極アレイ２６の負荷容量を決定する部品が交換されたか否かを判断する（Ｓ１１０）。ブランキング電極アレイ２６の負荷容量を決定する部品の交換がされたか否かは、例えば、当該部品を交換した場合にユーザがその旨を入力し、統括制御部１３０が記憶する。そして、ブランキング電極アレイ制御部８６が、統括制御部１３０に、当該部品が交換されたか否かを照会する。これに代えて、統括制御部１３０は、部品の交換や着脱をスイッチやセンサ等により検出してもよい。ステップ１１０において、当該部品が交換されていないと判断した場合、ステップ１２０に進む。ステップ１１０において、当該部品が交換されたと判断した場合、ユーザ又は統括制御部１３０は、ブランキング電極アレイ２６の負荷容量を測定し、負荷回路２２６の負荷容量を、測定したブランキング電極アレイ２６の負荷容量に合わせる（Ｓ１１２）。
【００４８】
次に、切替部２３０を切り替えることにより、ブランキング電極アレイ制御部８６の接続をブランキング電極アレイ２６側から負荷回路２２６側に切り替える（Ｓ１２０）。
【００４９】
次に、波形発生部２０２は、ドライバ２０６に対して出力を立ち上げさせるセット信号を出力する（Ｓ１２２）。ドライバ２０６は、セット・リセットラッチ２０４がセット信号に応じて出力するセット・リセット信号に基づいて、出力を所定の駆動電圧、たとえば５Ｖまで立ち上げる。このとき、コンパレータ２２２は、ドライバ２０６により立ち上げられる制御信号の電位を、波形発生部２０２から出力されるストローブ（Ｓｔｂ）信号のタイミングで検出し（Ｓ１２４）、制御信号の電位が図３で説明したＶ−Ｒｅｆ２以上であるか否かを判断する（Ｓ１２６）。
【００５０】
ステップ１２６において、制御信号の電位がＶ−Ｒｅｆ２以上でない場合、ステップ１２４に戻る。ステップ１２６において、制御信号の電位がＶ−Ｒｅｆ２以上である場合、コンパレータ２２２は、比較回路２２０に、制御信号が駆動されたことを示す駆動信号を出力する。（Ｓ１２８）。
【００５１】
次に、比較回路２２０は、駆動信号が出力されたタイミングと、ブランキング電極アレイ２６が電子ビームを偏向すべきタイミングとの時間差を、駆動時間ずれとして、波形発生部２０２に出力する（Ｓ１３０）。ここで、電子ビームを偏向すべきタイミングとは、波形発生部２０２が出力するセット信号を、所定の時間遅延させた信号のタイミングである。例えば、セット信号を、ブランキング電極アレイ２６の構成に基づき定めた遅延時間だけ遅らせた信号のタイミングである。
【００５２】
次に、偏向タイミング制御部３００は、駆動時間ずれを補正すべく、波形発生部２０２又はドライバ２０６を調整する（Ｓ１３２）。具体的には、ステップ１３２において、偏向タイミング制御部３００は、駆動時間ずれを補正すべく、波形発生部２０２がセット信号を出力するタイミングを調節する。例えば、駆動信号の出力タイミングが、電子ビームを偏向すべきタイミングよりもＴ１遅れている場合、波形発生部２０２がセット信号を出力するタイミングをＴ１早めることによって、駆動時間ずれＴ１を補正する。偏向タイミング制御部３００は、ドライバ２０６の駆動電圧を変えることにより、駆動時間ずれを補正してもよい。例えば、ドライバ２０６の駆動電圧を、本実施例における５ボルトよりも大きくすれば、制御信号の駆動タイミングは早くなり、逆に５ボルトよりも小さくすれば、制御信号の駆動タイミングは遅くなる。
【００５３】
次に、図５において、波形発生部２０２は、ドライバ２０６に対して出力を立ち下げさせるリセット信号を出力する（Ｓ１３４）。ドライバ２０６は、セット・リセットラッチ２０４がリセット信号に応じて出力するセット・リセット信号に応じて、出力を立ち下げる。このとき、コンパレータ２２２は、ドライバ２０６により立ち下げられる制御信号の電位を、波形発生部２０２から出力されるストローブ（Ｓｔｂ）信号のタイミングで検出し（Ｓ１３６）、制御信号の電位が図３で説明したＶ−Ｒｅｆ１以下であるか否かを判断する（Ｓ１３８）。
【００５４】
ステップ１３８において、制御信号の電位がＶ−Ｒｅｆ１以下でない場合、ステップ１３６に戻る。ステップ１３８において、制御信号の電位がＶ−Ｒｅｆ１以下である場合、コンパレータ２２２は、比較回路２２０に、制御信号の駆動が停止されたことを示す駆動停止信号を出力する。（Ｓ１４０）。
【００５５】
次に、比較回路２２０は、駆動停止信号が出力されたタイミングと、ブランキング電極アレイ２６が電子ビームの偏向を停止すべきタイミングとの時間差を、停止時間ずれとして、波形発生部２０２に出力する（Ｓ１４２）。ここで、電子ビームの偏向を停止すべきタイミングとは、波形発生部２０２が出力するリセット信号を、所定の時間遅延させた信号のタイミングである。例えば、リセット信号を、ブランキング電極アレイ２６の構成上適当と考えられる遅延時間だけ遅らせた信号のタイミングである。
【００５６】
次に、偏向タイミング制御部３００は、停止時間ずれを補正すべく、波形発生部２０２又はドライバ２０６を調整する（Ｓ１４４）。具体的には、偏向タイミング制御部３００は、停止時間ずれを補正すべく、波形発生部２０２がリセット信号を出力するタイミングを調節する（Ｓ１４６）。例えば、駆動停止信号の出力タイミングが、電子ビームの偏向を停止すべきタイミングよりもＴ２遅れている場合、波形発生部２０２がリセット信号を出力するタイミングをＴ２早めることによって、駆動時間ずれＴ２を補正する。偏向タイミング制御部３００は、ドライバ２０６の駆動電圧を変えることにより、停止時間ずれを補正してもよい。例えば、ドライバ２０６の駆動電圧を、本実施例における５ボルトよりも大きくすれば、制御信号の駆動の停止タイミングは早くなり、逆に５ボルトよりも小さくすれば、駆動の停止タイミングは遅くなる。
【００５７】
最後に、切替部２３０を切り替えることにより、偏向タイミング制御部３００の接続を負荷回路２２６側からブランキング電極アレイ２６側に切り替える（Ｓ１４６）。以上で本フローは終了する。
【００５８】
以上の校正方法によれば、偏向タイミング制御部３００が、制御信号のタイミングを、高精度に校正することができる。
【００５９】
なお、ステップ１１０において、ブランキング電極アレイ２６の負荷容量を決定する部品が交換されたか否かを判断する他の例として、偏向タイミング制御部３００は、ブランキング電極アレイ２６に所定の信号を出力して、当該信号の反射を検出するまでの時間を計測する。そして、当該信号の反射を検出する時間が、前回の校正時点と異なっていた場合には、ブランキング電極アレイ２６の負荷容量を決定する部品の交換がされたと判断しても良い。
【００６０】
ステップ１２８において、コンパレータ２２２が駆動信号を出力するタイミングは、ステップ１２４におけるストローブ信号の周期が短いほど、図３で説明したｔ２のタイミングと同等になる。ステップ１４０において、コンパレータ２２２が駆動停止信号を出力するタイミングは、ステップ１３６におけるストローブ信号の周期が短いほど、図３で説明したｔ４のタイミングと同等になる。
【００６１】
また、ステップ１２８において、コンパレータ２２２は、図３で説明した遅延時間Δｔ２を、比較回路２２０に出力しても良い。この場合、ステップ１３０において、比較回路２２０は、遅延時間Δｔ２と、ブランキング電極アレイ２６の構成に基づいて予め設定した遅延時間Δｔ２’との時間差を、駆動時間ずれとして、波形発生部２０２に出力してもよい。また、ステップ１４０において、コンパレータ２２２は、図３で説明した遅延時間Δｔ４を、比較回路２２０に出力しても良い。この場合、ステップ１４２において、比較回路２２０は、遅延時間Δｔ４と、ブランキング電極アレイ２６の構成に基づいて予め設定した遅延時間Δｔ４’との時間差を、停止時間ずれとして、波形発生部２０２に出力してもよい。
【００６２】
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００は、次に示す場合に、ブランキング電極アレイ２６を制御する制御信号のタイミングを校正する。
【００６３】
まず、偏向タイミング制御部３００の温度が変化することにより、制御信号のタイミングが、校正時点とずれてしまう場合がある。そこで、本実施形態にかかる偏向タイミング制御部３００は、図２で説明した温度検出部２２８が所定の温度変化を検出した場合に、上記ステップ１１０からステップ１４６に従って、制御信号のタイミングを校正する。これにより、電子ビーム露光装置１００は、温度変化に起因する電子ビームの偏向タイミングのずれを低減することができる。
【００６４】
また、偏向タイミング制御部３００が有する部品の経時的な特性変化により、制御信号のタイミングが、校正時点とずれてしまう場合がある。そこで、本実施形態にかかる偏向タイミング制御部３００は、所定の時間間隔で、上記ステップ１１０からステップ１４６に従い、制御信号のタイミングを校正する。これにより、電子ビーム露光装置１００は、偏向タイミング制御部３００の特性の経時変化に起因する、電子ビームの偏向タイミングのずれを低減することが出来る。
【００６５】
また、電子ビーム露光装置１００を起動する度に、偏向タイミング制御部３００の出力特性が変化してしまう場合がある。そこで、本実施形態にかかる偏向タイミング制御部３００は、電子ビーム露光装置１００の起動時に、上記ステップ１１０からステップ１４６に従い、制御信号のタイミングを校正する。これにより、電子ビーム露光装置１００は、その起動の度に起こりうる、電子ビームの偏向タイミングのずれを低減することができる。
【００６６】
また、ドライバ２０６の駆動電圧が変化した場合に、制御信号のタイミングが変化しまう場合がある。そこで、本実施形態にかかる偏向タイミング制御部３００は、ドライバ２０６の駆動電圧が所定値以上変化した場合に、上記ステップ１１０からステップ１４６に従い、制御信号のタイミングを校正する。これにより、電子ビーム露光装置１００は、ドライバ２０６の駆動電圧の変化に起因する電子ビームの偏向タイミングのずれを低減することができる。
【００６７】
なお、コンパレータ２２２は、図３で説明したｔ１のタイミングで、制御信号がＶ−Ｒｅｆ１に達したことを示す信号を出力しても良い。比較回路２２０は、ｔ１とｔ２の時間差（ｔ２−ｔ１）から、制御信号が駆動されるときの電圧の立ち上がりの早さを判断することができる。偏向タイミング制御部３００は、（ｔ１−ｔ２）に基づいて、制御信号が駆動されるときの電圧の立ち上がりの早さを変更すべく、ドライバ２０６を調節しても良い。
【００６８】
コンパレータ２２２は、ｔ３のタイミングで、制御信号がＶ−Ｒｅｆ２に降下したことを示す信号を出力しても良い。比較回路２２０は、ｔ３とｔ４の時間差（ｔ４−ｔ３）から、制御信号の駆動が停止されるときの電圧の降下の早さを判断することができる。偏向タイミング制御部３００は、（ｔ４−ｔ３）に基づいて、制御信号の駆動が停止されるときの電圧の降下の早さを変更すべく、ドライバ２０６を調節しても良い。
【００６９】
図５は、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００でウェハ４４を露光して、半導体素子を製造する半導体素子製造工程のフローチャートである。Ｓ１０で、本フローチャートが開始する。フォトレジスト塗布工程は、ウェハ４４の上面に、フォトレジストを塗布する（Ｓ１２）。それから、フォトレジストが塗布されたウェハ４４が、図１に示された電子ビーム露光装置１００におけるウェハステージ４６に載置される。露光工程では、ウェハ４４を露光する前に、図４及び図５で説明したステップ１２０からステップ１４６に従って、偏向タイミング制御部３００が制御信号を駆動するタイミング及び駆動を停止するタイミングを校正する。そして、駆動するタイミング及び駆動を停止するタイミングが校正された制御信号を、ブランキング電極アレイ２６に供給して、電子ビームを偏向するか否かを切り替えさせながらウェハ４４を露光する（Ｓ１４）。ブランキング電極アレイ２６によって偏向されない電子ビームはウェハに照射され、ブランキング電極アレイ２６によって偏向された電子ビームは、ウェハに照射されないように遮断される。
【００７０】
次に、現像工程は、露光されたウェハ４４を、現像液に浸して現像し、余分なレジストを除去する。そして、エッチング工程は、ウェハ４４上のフォトレジストが除去された領域に存在するシリコン基板、絶縁膜あるいは導電膜を、プラズマを用いた異方性エッチングによりエッチングする（Ｓ１８）。そして、イオン注入工程は、トランジスタやダイオードなどの半導体素子を形成するために、ウェハ４４に、ホウ素や砒素などの不純物を注入する（Ｓ２０）。そして、熱処理工程は、ウェハ４４に熱処理を施し、注入された不純物の活性化を行う（Ｓ２２）。そして、洗浄工程は、ウェハ４４上の有機汚染物や金属汚染物を取り除くために、薬液によりウェハ４４を洗浄する（Ｓ２４）。そして、成膜工程は、導電膜や絶縁膜の成膜を行い、配線層および配線間の絶縁層を形成する（Ｓ２６）。フォトレジスト塗布工程（Ｓ１２）〜成膜工程（Ｓ２６）を組み合わせ、繰り返し行うことによって、ウェハ４４に素子分離領域、素子領域および配線層を有する半導体素子を製造することが可能となる。そして、組み立て工程は、所要の回路が形成されたウェハ４４を切り出し、チップの組み立てを行う（Ｓ２８）。そして、Ｓ３０で半導体素子製造フローが終了する。
【００７１】
以上説明した半導体素子の製造方法によれば、電子ビームの照射タイミングを高精度に制御して、所望のパターンを高精度に露光したウェハから、高密度に配線された半導体素子を製造することができる。
【００７２】
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。
【００７３】
【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、電子ビームの偏向タイミングを高精度に制御して、所望のパターンを高精度にウェハに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１００の構成を示す図である。
【図２】ブランキング電極アレイ制御部８６及びブランキング電極アレイ２６の回路を示す図である。
【図３】セット・リセット信号と、制御信号との関係を示す図である。
【図４】偏向タイミング制御部３００が、制御信号のタイミングを校正する動作を示すフローチャートである。
【図５】偏向タイミング制御部３００が、制御信号のタイミングを校正する動作を示すフローチャートである。
【図６】ウェハ４４から半導体素子を製造する半導体製造工程のフローチャートである。
【符号の説明】
８・・筐体、１０・・電子ビーム発生部、１４・・第１電子ビーム成形部、１６・・第１多軸電子レンズ、１８・・第１成形偏向部、２０・・第２成形偏向部、２２・・第２電子ビーム成形部、２４・・第２多軸電子レンズ、２６・・ブランキング電極アレイ、２８・・電子ビーム遮蔽部材、３４・・第３多軸電子レンズ、３６・・第４多軸電子レンズ、３８・・偏向部、４４・・ウェハ、４６・・ウェハステージ、４８・・ウェハステージ駆動部、５２・・第５多軸電子レンズ、８０・・電子ビーム制御部、８２・・多軸電子レンズ制御部、８４・・成形偏向制御部、８６・・ブランキング電極アレイ制御部、９２・・偏向制御部、９６・・ウェハステージ制御部、１００・・電子ビーム露光装置、１１０・・電子ビーム成形手段、１１２・・照射切替手段、１１４・・ウェハ用投影系、１２０・・個別制御系、１３０・・統括制御部、１４０・・制御系、１５０・・露光部、２０２・・波形発生部、２０４・・セット・リセットラッチ、２０６・・ドライバ、２０８／２２４・・スイッチ、２１０／２１４・・コネクタ、２１２・・ケーブル、２１５・・基板配線、２１６・・ポゴコンタクト、２１７・・デバイス内配線、２１８・・偏向電極、２２０・・比較回路、２２２・・コンパレータ、２２６・・負荷回路、２２８・・温度検出部、２３０・・切替部、３００・・偏向タイミング制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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