(57)【要約】【課題】電子ビームの偏向量をウェハの熱変形に応じて補正して露光する電子ビーム露光装置及び偏向量補正方法を提供する。【解決手段】電子ビームによりウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、ウェハの所望の位置に電子ビームを照射させるため、電子ビームを偏向する偏向部と、減圧された空間にウェハを保持するチャンバーと、ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に基づいて、偏向部の偏向量を制御する偏向制御部とを備える。【選択図】　図１
2004140236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームによりウェハにパターン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、
前記ウェハの所望の位置に前記電子ビームを照射させるため、前記電子ビームを偏向する偏向部と、
減圧された空間に前記ウェハを保持するチャンバーと、
前記ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に基づいて、前記偏向部の偏向量を制御する偏向制御部と
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】
前記ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う前記ウェハの熱変形による変形量を示す変形情報を格納する変形情報格納部をさらに備え、
前記偏向制御部は、前記変形情報に基づいて前記ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う前記ウェハの熱変形による変形量を求め、前記変形量に基づいて前記偏向部の偏向量を制御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】
前記変形情報格納部は、前記ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う前記ウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つによる前記変形量を示す変形情報を格納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】
前記変形情報格納部は、前記ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う前記ウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つが、前記経過時間の指数関数を用いて表された変形情報を格納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】
前記変形情報格納部は、前記ウェハの複数の種類に対応づけて、複数の前記変形情報をそれぞれ格納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】
電子ビームにより露光用ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置における前記電子ビームの偏向量を補正する偏向量補正方法であって、
減圧された空間を形成するチャンバー内に前記露光用ウェハを搬入する露光用ウェハ搬入段階と、
前記露光用ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に基づいて、前記電子ビームを前記露光用ウェハの所望の位置に偏向する偏向部の偏向量を制御する偏向制御段階と
を備えることを特徴とする偏向量補正方法。
【請求項７】
前記チャンバー内に測定用ウェハを搬入する測定用ウェハ搬入段階と、
前記測定用ウェハに設けられた複数のマークの位置を所定の時間間隔で複数回検出するマーク検出段階と、
検出された前記複数のマークの位置に基づいて、前記測定用ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う前記測定用ウェハの熱変形による前記変形量を示す変形情報を導出する変形情報導出段階と
をさらに備え、
前記偏向制御段階は、前記変形情報に基づいて、前記露光用ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に基づいて、前記偏向部の偏向量を制御することを特徴とする請求項６に記載の偏向量補正方法。
【請求項８】
前記変形情報導出段階は、前記測定用ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う前記測定用ウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つによる前記変形量を示す変形情報を導出する段階を有することを特徴とする請求項７に記載の偏向量補正方法。
【請求項９】
前記変形情報導出段階は、前記測定用ウェハが前記チャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う前記測定用ウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つが、前記経過時間の指数関数を用いて表された変形情報を導出することを特徴とする請求項８に記載の偏向量補正方法。
【請求項１０】
前記マーク検出段階は、前記測定用ウェハに露光処理を施しながら、前記測定用ウェハに設けられた複数のマークの位置を所定の時間間隔で複数回検出する段階を有することを特徴とする請求項７に記載の偏向量補正方法。
【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及び偏向量補正方法に関する。特に本発明は、電子ビームの偏向量をウェハの熱変形に応じて補正して露光する電子ビーム露光装置及び偏向量補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光装置は、減圧されたチャンバー内のウェハステージ上にウェハを搬入して保持し、ウェハに電子ビームを照射させることによりパターンを露光する。また、ウェハ上に形成されたマークの位置を検出することによりウェハの位置を特定し、電子ビームが通過するコラム内に配置された電子レンズや偏向器等は、ウェハにおける所望の位置に所望のパターンが露光されるように制御される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１９８５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
コラム内に配置された電子レンズや偏向器等は、電力が供給されることによって動作するため発熱する。そのため、チャンバー内の温度は外部の温度に比べて高く、ウェハステージ上に載置されたウェハは熱容量の小さいので、周囲の温度の影響を受けて熱変形してしまう。したがって、ウェハの熱変形により、ウェハにおける電子ビームの照射位置ずれが生じ、露光精度を悪化させてしまう。また、マークの検出間隔を短くし、ウェハの熱変形に対応して偏向器等の補正を行うと、マークの検出処理の増加によりスループットを悪化させてしまう。
【０００５】
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偏向量補正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。
【０００６】
【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にパターンを露光する電子ビーム露光装置であって、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、ウェハの所望の位置に電子ビームを照射させるため、電子ビームを偏向する偏向部と、減圧された空間にウェハを保持するチャンバーと、ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に基づいて、偏向部の偏向量を制御する偏向制御部とを備える。
【０００７】
ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴うウェハの熱変形による変形量を示す変形情報を格納する変形情報格納部をさらに備え、偏向制御部は、変形情報に基づいてウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴うウェハの熱変形による変形量を求め、変形量に基づいて偏向部の偏向量を制御してもよい。
【０００８】
変形情報格納部は、ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴うウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つによる変形量を示す変形情報を格納してもよい。
【０００９】
変形情報格納部は、ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴うウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つが、経過時間の指数関数を用いて表された変形情報を格納してもよい。
【００１０】
変形情報格納部は、ウェハの複数の種類に対応づけて、複数の変形情報をそれぞれ格納してもよい。
【００１１】
本発明の第２の形態によると、電子ビームにより露光用ウェハにパターンを露光する電子ビーム露光装置における電子ビームの偏向量を補正する偏向量補正方法であって、減圧された空間を形成するチャンバー内に露光用ウェハを搬入する露光用ウェハ搬入段階と、露光用ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に基づいて、電子ビームを露光用ウェハの所望の位置に偏向する偏向部の偏向量を制御する偏向制御段階とを備える。
【００１２】
チャンバー内に測定用ウェハを搬入する測定用ウェハ搬入段階と、測定用ウェハに設けられた複数のマークの位置を所定の時間間隔で複数回検出するマーク検出段階と、検出された複数のマークの位置に基づいて、測定用ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う測定用ウェハの熱変形による変形量を示す変形情報を導出する変形情報導出段階とをさらに備え、偏向制御段階は、変形情報に基づいて、露光用ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に基づいて、偏向部の偏向量を制御してもよい。
【００１３】
変形情報導出段階は、測定用ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う測定用ウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つによる変形量を示す変形情報を導出する段階を有してもよい。
【００１４】
変形情報導出段階は、測定用ウェハがチャンバー内に搬入されてからの経過時間に伴う測定用ウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つが、経過時間の指数関数を用いて表された変形情報を導出してもよい。
【００１５】
マーク検出段階は、測定用ウェハに露光処理を施しながら、測定用ウェハに設けられた複数のマークの位置を所定の時間間隔で複数回検出する段階を有してもよい。
【００１６】
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。
【００１７】
【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。
【００１８】
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の構成の一例を示す。電子ビーム露光装置１００は、電子ビームによりウェハ６４に所定の露光処理を施すための露光部１５０と、露光部１５０の各構成の動作を制御する制御系１４０とを備える。
【００１９】
露光部１５０は、鏡筒１０内部に、所定の電子ビームを照射する電子ビーム照射系１１０と、電子ビーム照射系１１０から照射された電子ビームを偏向するとともに、電子ビームのマスク３０近傍における結像位置を調整するマスク用投影系１１２と、電子ビームのマスク通過前後の結像条件を調整する焦点調整レンズ系１１４と、マスク３０を通過した電子ビームをウェハステージ６２に載置されたウェハ６４の所定の領域に偏向するとともに、ウェハ６４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１１６を含む電子光学系とを備える。
【００２０】
また、露光部１５０は、ウェハ６４に露光すべきパターンをそれぞれ形成された複数の開口パターンを有するマスク３０と、マスク３０を載置するマスクステージ７２と、マスクステージ７２を駆動するマスクステージ駆動部６８と、パターンを露光すべきウェハ６４を載置するウェハステージ６２と、ウェハステージ６２を駆動するウェハステージ駆動部７０と、ウェハステージ６２に設けられたミラー２０８にレーザ光を照射することにより、ウェハステージ６２のステージ位置を測定するレーザ測長器２０６と、ウェハステージ６２側から飛散する電子を検出して、飛散した電子量に相当する電気信号に変換する電子検出器６０と、減圧された空間を形成し、減圧された空間にウェハステージ６２に載置されたウェハ６４を保持するメインチャンバー２１０と、メインチャンバー２１０とバルブ２１２を介して接続され、露光処理が施される前又は露光処理が施された後ウェハ６４を保持するサブチャンバー２１４とを備える。
【００２１】
電子ビーム照射系１１０は、電子ビームを発生させる電子ビーム発生部の一例である電子銃１２と、電子ビームの焦点位置を定める第１電子レンズ１４と、電子ビームを通過させる矩形形状の開口（スリット）が形成されたスリット部１６とを有する。なお、図１において、電子ビーム照射系１１０から照射された電子ビームが、電子光学系により偏向されない場合の電子ビームの光軸を、一点鎖線Ａで示す。
【００２２】
マスク用投影系１１２は、電子ビームを偏向するマスク用偏向系としての第１偏向器１８、第２偏向器２２、及び第３偏向器２６と、電子ビームの焦点を調整するマスク用焦点系としての第２電子レンズ２０と、第１ブランキング電極２４とを有する。また、焦点調整レンズ系１１４は、第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２を有する。
【００２３】
第１偏向器１８及び第２偏向器２２は、電子ビームをマスク３０上の所定の領域に照射する偏向を行う。マスク３０の所定の形状の開口パターンを通過した電子ビームの像をパターン像と定義する。第３偏向器２６は、第１偏向器１８及び第２偏向器２２を通過した電子ビームを光軸Ａに略平行に偏向する。第２電子レンズ２０は、スリット部１６の開口の像を、マスクステージ７２上に載置されるマスク３０上に結像させる機能を有する。
【００２４】
第１ブランキング電極２４は、マスク３０に形成された開口パターンに電子ビームが照射されないように電子ビームを偏向する。電子ビームが照射されるにつれてマスク３０に形成されたパターンは劣化するので、第１ブランキング電極２４は、パターンをウェハ６４に転写するとき以外は電子ビームを偏向し、マスク３０の劣化を防止する。第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２は、マスク３０通過前後の電子ビームの結像条件を調整する。
【００２５】
ウェハ用投影系１１６は、第５電子レンズ４０、第６電子レンズ４６、第７電子レンズ５０、第８電子レンズ５２、第４偏向器３４、第５偏向器３８、第６偏向器４２、主偏向器５６、副偏向器５８、第２ブランキング電極３６、ラウンドアパーチャ部４８、スティグコイル２００、ＳＥＭコイル２０２、及びフィードバックコイル２０４を有する。フィードバックコイル２０４は、本発明の偏向部の一例である。
【００２６】
第５電子レンズ４０は、マスク３０の所定の開口パターンを通過した電子ビームのパターン像の回転量を調整する。第６電子レンズ４６及び第７電子レンズ５０は、マスク３０に形成された開口パターンに対する、ウェハ６４に転写されるパターン像の縮小率を調整する。第８電子レンズ５２は、対物レンズとして機能する。第４偏向器３４及び第６偏向器４２は、電子ビームの進行方向に対するマスク３０の下流において、電子ビームを光軸Ａの方向に偏向する。第５偏向器３８は、電子ビームを光軸Ａに略平行になるように偏向する。
【００２７】
スティグコイル２００は、動的に電子ビームの非点収差を補正する。フィードバックコイル２０４は、ウェハ６４の所望の位置に電子ビームを照射させるため、電子ビームを偏向する。特に、フィードバックコイル２０４は、ウェハ６４の熱変形による電子ビームの照射位置のずれを補正する。主偏向器５６及び副偏向器５８は、ウェハ６４上の所定の領域に電子ビームが照射されるように、電子ビームを偏向する。本実施形態では、主偏向器５６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、副偏向器５８は、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。
【００２８】
ラウンドアパーチャ部４８は、円形の開口（ラウンドアパーチャ）を有する。第２ブランキング電極３６は、ラウンドアパーチャの外側に当たるように電子ビームを偏向することにより、ラウンドアパーチャ部４８の下流に電子ビームが進行することを防ぐ。電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを照射するので、第２ブランキング電極３６は、ウェハ６４に転写するパターンを変更するとき、又はパターンを露光するウェハ６４の領域を変更するときに、ラウンドアパーチャ部４８から下流に電子ビームが進行しないように電子ビームを偏向する。
【００２９】
制御系１４０は、統括制御部１３０及び個別制御部１２０を備える。個別制御部１２０は、偏向制御部８２、マスクステージ制御部８４、ブランキング電極制御部８６、電子レンズ制御部８８、反射電子処理部９０、及びウェハステージ制御部９２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。また、統括制御部１３０は、本発明の変形情報格納部の一例であり、ウェハ６４がメインチャンバー２１０内に搬入されてからの経過時間に伴うウェハ６４の熱変形による変形量を示す変形情報を格納する。
【００３０】
偏向制御部８２は、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、第４偏向器３４、第５偏向器３８、第６偏向器４２、主偏向器５６、副偏向器５８、スティグコイル２００、ＳＥＭコイル２０２、及びフィードバックコイル２０４の偏向量及び補正量を制御する。偏向制御部８２は、ウェハ変形補正部８３を有し、ウェハ変形補正部８３により統括制御部１３０が格納するウェハ６４の変形情報に基づいて、ウェハ６４がメインチャンバー２１０内に搬入されてからの経過時間に伴うウェハ６４の熱変形による変形量を求め、変形量に基づいてフィードバックコイル２０４の偏向量を制御する。ウェハ変形補正部８３は、例えば補正回路であり、ウェハ６４の変形に応じてリアルタイムでフィードバックコイル２０４の偏向量を制御する。マスクステージ制御部８４は、マスクステージ駆動部６８を制御して、マスクステージ７２を移動させる。
【００３１】
ブランキング電極制御部８６は、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御する。電子レンズ制御部８８は、第１電子レンズ１４、第２電子レンズ２０、第３電子レンズ２８、第４電子レンズ３２、第５電子レンズ４０、第６電子レンズ４６、第７電子レンズ５０、及び第８電子レンズ５２に供給する電力を制御する。反射電子処理部９０は、反射電子検出部６０により検出された電気信号に基づいて電子量を示すデジタルデータを生成して統括制御部１３０に供給する。ウェハステージ制御部９２は、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を所定の位置に移動させる。
【００３２】
次に、電子ビーム露光装置１００の動作について説明する。ウェハ６４を保持するサブチャンバー２１４を減圧し、真空状態にする。このとき、サブチャンバー２１４内の気体が断熱膨張してサブチャンバー２１４内の温度が低下することにより、ウェハ６４は温度が低下して縮小する。そして、バルブ２１２を開き、ウェハ６４をサブチャンバー２１４からメインチャンバー２１０のウェハステージ６２へ搬入し、バルブ２１２を閉める。サブチャンバー２１４内で温度が低下して縮小したウェハ６４は、サブチャンバー２１４内より温度が高いメインチャンバー２１０に保持されることにより温度が上昇し膨張し始める。例えば、直径２００ｍｍのＳｉウェハは、温度が０．２℃変化することにより直径が８０ｎｍ変動する。したがって、以下に示すように、フィードバックコイル２０４により、ウェハ６４の熱変形に対応して電子ビームの偏向量を調整する。
【００３３】
また、マスクステージ７２上には、所定のパターンを形成された複数の開口パターンを有するマスク３０が載置され、マスク３０は、所定の位置に固定されている。ウェハステージ制御部９２は、ウェハステージ駆動部７０によりウェハステージ６２を移動させて、ウェハ６４の露光されるべき領域が光軸Ａ近傍に位置するようにする。また、電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを照射するので、露光の開始前において、スリット部１６の開口を通過した電子ビームがマスク３０およびウェハ６４に照射されないように、ブランキング電極制御部８６が第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御する。
【００３４】
マスク用投影系１１２において、電子レンズ２０及び偏向器（１８、２２、２６）は、ウェハ６４に転写するパターンが形成された開口パターンに電子ビームを照射できるように調整される。焦点調整レンズ系１１４において、電子レンズ（２８、３２）は、電子ビームのウェハ６４に対する焦点が合うように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）、偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）、スティグコイル２００、及びフィードバックコイル２０４は、ウェハ６４の所定の領域にパターン像を転写できるように調整される。
【００３５】
マスク投影系１１２、焦点調整レンズ系１１４及びウェハ用投影系１１６が調整された後、ブランキング電極制御部８６が、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６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、電子ビームはマスク３０を介してウェハ６４に照射される。電子銃１２が電子ビームを生成し、第１電子レンズ１４が電子ビームの焦点位置を調整して、スリット部１６に照射させる。そして、第１偏向器１８及び第２偏向器２２がスリット部１６の開口を通過した電子ビームをマスク３０の転写すべきパターンが形成された所定の領域に照射するように偏向する。スリット部１６の開口を通過した電子ビームは、矩形の断面形状を有している。第１偏向器１８及び第２偏向器２２により偏向された電子ビームは、第３偏向器２６により光軸Ａと略平行になるように偏向される。また、電子ビームは、第２電子レンズ２０により、マスク３０上の所定の領域にスリット部１６の開口の像が結像するように調整される。
【００３６】
そして、マスク３０に形成されたパターンを通過した電子ビームは、第４偏向器３４及び第６偏向器４２により光軸Ａに近づく方向に偏向され、第５偏向器３８により、光軸Ａと略平行になるように偏向される。また、電子ビームは、第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２により、マスク３０に形成されたパターンの像がウェハ６４の表面に焦点が合うように調整され、第５電子レンズ４０によりパターン像の回転量が調整され、第６電子レンズ４６及び第７電子レンズ５０により、パターン像の縮小率が調整される。それから、電子ビームは、主偏向器５６及び副偏向器５８により、ウェハ６４上の所定のショット領域に照射されるように偏向される。主偏向器５６は、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し、副偏向器５８は、サブフィールドにおけるショット領域間で電子ビームを偏向する。所定のショット領域に偏向された電子ビームは、電子レンズ５２及び電子レンズ６６によって調整されて、ウェハ６４に照射される。これによって、ウェハ６４上の所定のショット領域には、マスク３０に形成されたパターンの像が転写される。
【００３７】
所定の露光時間が経過した後、ブランキング電極制御部８６が、電子ビームがマスク３０およびウェハ６４を照射しないように、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６を制御して、電子ビームを偏向させる。以上のプロセスにより、ウェハ６４上の所定のショット領域に、マスク３０に形成されたパターンが露光される。次のショット領域に、マスク３０に形成されたパターンを露光するために、マスク用投影系１１２において、電子レンズ２０及び偏向器（１８、２２、２６）は、ウェハ６４に転写するパターンを有する開口パターンに電子ビームを照射できるように調整される。焦点調整レンズ系１１４において、電子レンズ（２８、３２）は、電子ビームのウェハ６４に対する焦点が合うように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）、偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）、スティグコイル２００、及びフィードバックコイル２０４は、ウェハ６４の所定の領域にパターン像を転写できるように調整される。特に、フィードバックコイル２０４は、ウェハ６４がメインチャンバー２１０内に搬入されてからの経過時間に伴うウェハ６４の熱変形による変形量に基づいて電子ビームを偏向するよう調整される。
【００３８】
具体的には、副偏向器５８は、マスク用投影系１１２により生成されたパターン像が、次のショット領域に露光されるように電界を調整する。この後、上記同様に当該ショット領域にパターンを露光する。サブフィールド内のパターンを露光すべきショット領域のすべてにパターンを露光した後に、主偏向器５６は、次のサブフィールドにパターンを露光できるように磁界を調整する。電子ビーム露光装置１００は、この露光処理を、繰り返し実行することによって、所望の回路パターンを、ウェハ６４に露光することができる。
【００３９】
なお、電子ビーム露光装置１００は、可変矩形ビームにより、半導体ウェハ６４にパターンを露光する可変矩形露光装置であってもよい。また、複数の電子ビームにより、半導体ウェハ６４にパターンを露光するマルチビーム露光装置であってもよい。
【００４０】
図２は、偏向量補正方法の一例のフローを示す。偏向量補正方法は、メインチャンバー２１０内での経過時間に伴う測定用ウェハの変形量を測定する校正工程Ｓ１００と、校正工程Ｓ１００で得られた測定結果に基づいて電子ビームの偏向量を補正して露光用ウェハを露光する露光工程Ｓ２００とを備える。
【００４１】
まず、測定用ウェハを保持するサブチャンバー２１４を減圧し、真空状態にする（Ｓ１０２）。そして、バルブ２１２を開き、サブチャンバー２１４が保持する測定用ウェハをメインチャンバー２１０内のウェハステージ６２に搬入し、バルブ２１２を閉める（Ｓ１０４）。そして、測定用ウェハに設けられた複数のマークの位置を所定の時間間隔で複数回検出する（Ｓ１０６）。なお、Ｓ１０６において、測定用ウェハに露光処理を施しながら、測定用ウェハに設けられた複数のマークの位置を所定の時間間隔で複数回検出することが好ましい。実際に露光用ウェハにパターンを露光する場合と略同一の環境条件において測定することにより、精度のよく変形情報を得ることができる。ここで、測定用ウェハの構成、及びマーク検出により得られた測定用ウェハの熱変形の様子について説明する。
【００４２】
図３は、測定用ウェハの構成の一例を示す。測定用ウェハは、測定用ウェハの中心に設けられたマーク２１６ａと、マーク２１６ａを挟んで対向する位置に設けられたマーク２１６ｂ及びマーク２１６ｃと、マーク２１６ｂからマーク２１６ｃへの方向と略垂直な方向に沿ってマーク２１６ａを挟んで対向する位置に設けられたマーク２１６ｄ及びマーク２１６ｅとを備える。マーク２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、及び２１６ｅは、測定用ウェハの中心より測定用ウェハの外周に近い位置に設けられることが好ましい。なお、マーク２１６ｄからマーク２１６ｅへの方向をｘ軸方向、マーク２１６ｃからマーク２１６ｂへの方向をｙ軸方向とする。
【００４３】
図４及び図５は、測定用ウェハの熱変形の様子の一例を示す。図４は、測定用ウェハがＧａＡｓウェハである場合の熱変形の様子を示し、図５は、測定用ウェハがＳｉウェハである場合の熱変形の様子を示す。図４及び図５において、縦軸はｘ軸又はｙ軸における位置を示し、横軸は測定用ウェハがメインチャンバー２１０内に搬入されてからの経過時間を示す。図４（ａ）及び図５（ａ）は、マーク２１６ａ、マーク２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、及び２１６ｅのｘ軸方向における位置変動量を示し、図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、マーク２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、及び２１６ｅのｙ軸方向における位置変動量を示す。
【００４４】
本例においては、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、測定用ウェハ（ＧａＡｓウェハ）がメインチャンバー２１０に搬入されてから時間が経過するにしたがって、マーク２１６ｅがｘ軸の正の方向に移動し、マーク２１６ｄがｘ軸の負の方向に移動し、マーク２１６ｂがｙ軸の正の方向に移動し、マーク２１６ｃがｙ軸の負の方向に移動する。また、マーク２１６ａは、他のマークに比べて位置変動が小さいことから、マーク２１６ａ付近を中心として測定用ウェハ（ＧａＡｓウェハ）が膨張する様子がわかる。
【００４５】
また、本例においては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、測定用ウェハ（Ｓｉウェハ）がメインチャンバー２１０に搬入されてから時間が経過するにしたがって、マーク２１６ｅがｘ軸の正の方向に移動し、マーク２１６ｄがｘ軸の負の方向に移動し、マーク２１６ｂがｙ軸の正の方向に移動し、マーク２１６ｃがｙ軸の負の方向に移動する。また、マーク２１６ａは、他のマークに比べて位置変動が小さいことから、マーク２１６ａ付近を中心として測定用ウェハ（Ｓｉウェハ）が膨張する様子がわかる。
【００４６】
また、図４及び図５に示すように、測定用ウェハの種類が異なることによって、経過時間に対する位置変動の大きさが異なる。具体的には、測定用ウェハがＧａＡｓウェハである場合よりＳｉウェハである場合の方が、短時間で熱変形が収束する。
【００４７】
図２に戻り、マーク検出処理（Ｓ１０６）の後の偏向量補正方法について説明する。統括制御部１３０は、マーク検出処理（Ｓ１０６）において検出された複数のマーク２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄ、及び２１６の位置に基づいて、測定用ウェハがメインチャンバー２１０内に搬入されてからの経過時間に伴う測定用ウェハの熱変形による変形量を示す変形情報を導出して格納する（Ｓ１０８）。具体的には、統括制御部１３０は、測定用ウェハがメインチャンバー２１０に搬入されてからの経過時間に基づく測定用ウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つによる変形量を示す変形情報を導出する。具体的には、統括制御部１３０は、測定用ウェハがメインチャンバー２１０に搬入されてからの経過時間に基づく測定用ウェハの膨張、回転、及び並進移動のうちの少なくとも１つが、経過時間の指数関数を用いて表された変形情報を導出する。
【００４８】
例えば、ウェハステージ６２のステージ位置を（Ｘ，Ｙ）、膨張の係数を（Ｇｘｗ，Ｇｙｗ）、回転の係数を（Ｒｘｗ，Ｒｙｗ）、並進移動の係数を（Ｏｘｗ，Ｏｙｗ）、膨張の時定数を（τｇｘ，τｇｙ）、回転の時定数を（τｒｘ，τｒｙ）、並進移動の時定数を（τｏｘ，τｏｙ）、メインチャンバー２１０内に搬入された時刻をｔ０とすると、時刻ｔにおける測定用ウェハの所定の位置（Ｘｈ，Ｙｈ）の位置変動量（ΔＸｈ，ΔＹｈ）は、以下の式で表される。
ΔＸｈ（Ｘ，Ｙ，ｔ）＝Ｇｘｗ（ｔ）・Ｘ＋Ｒｘｗ（ｔ）・Ｙ＋Ｏｘｗ（ｔ）
ΔＹｈ（Ｘ，Ｙ，ｔ）＝Ｇｙｗ（ｔ）・Ｙ＋Ｒｙｗ（ｔ）・Ｘ＋Ｏｙｗ（ｔ）
Ｇｘｗ（ｔ）＝Ｇｘｗ・（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ０）／τｇｘ）
Ｇｙｗ（ｔ）＝Ｇｙｗ・（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ０）／τｇｙ）
Ｒｘｗ（ｔ）＝Ｒｘｗ・（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ０）／τｒｘ）
Ｒｙｗ（ｔ）＝Ｒｙｗ・（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ０）／τｒｙ）
Ｏｘｗ（ｔ）＝Ｏｘｗ・（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ０）／τｏｘ）
Ｏｙｗ（ｔ）＝Ｏｙｗ・（１−ｅｘｐ（−（ｔ−ｔ０）／τｏｙ）
【００４９】
また、図４及び図５に示すように、ウェハの種類（即ち材質、大きさ等）に応じて、ウェハの熱変形の様子が異なるので、統括制御部１３０は、ウェハの複数の種類に応じて複数の変形情報をそれぞれ導出し、ウェハの複数の種類に対応づけて複数の変形情報をそれぞれ格納してもよい。
【００５０】
次に、測定用ウェハをメインチャンバー２１０内から搬出した後、露光用ウェハを保持するサブチャンバー２１４を減圧し、真空状態にする（Ｓ２０２）。そして、バルブ２１２を開き、サブチャンバー２１４が保持する実験用ウェハをメインチャンバー２１０内のウェハステージ６２に搬入し、バルブ２１２を閉める（Ｓ２０４）。このとき、統括制御部１３０は、メインチャンバー２１０内に露光用ウェハが搬入された時刻を記録する。そして、図１で説明したように露光処理を開始する（Ｓ２０６）。そして、偏向制御部８２は、統括制御部１３０が格納する変形情報に基づいて、露光用ウェハがメインチャンバー２１０内に搬入されてからの経過時間に基づいて、フィードバックコイル２０４の偏向量を制御する（Ｓ２０８）。具体的には、偏向制御部８２は、メインチャンバー２１０内に露光用ウェハが搬入された時刻ｔ０、露光時刻（即ち現在時刻）ｔ、及びウェハステージ制御部９２から取得したウェハステージ６２のステージ位置（Ｘ，Ｙ）を、変形情報の一例である上述した位置変動量（ΔＸｈ，ΔＹｈ）を表す式に代入し、露光位置の位置変動量を算出する。そして、偏向制御部８２は、算出した位置変動量を打ち消すように偏向量の補正量を決定し、フィードバックコイル２０４に供給する電力を補正する。偏向制御部８２は、所定の時間間隔で露光位置の位置変動量を算出し、フィードバックコイル２０４の偏向量を制御することが好ましい。例えば、偏向制御部８２は、数百μｓ〜数ｍｓ毎に露光位置の位置変動量を算出し直し、フィードバックコイル２０４の偏向量を制御してもよい。
【００５１】
本実施形態の電子ビーム露光装置及び偏向量補正方法によれば、ウェハの熱変形による露光位置の位置変動量を加味して、フィードバックコイル２０４による偏向量の補正量を制御するので、ウェハにおける所望の位置に正確に電子ビームを照射させることができる。そのため、ウェハに精度良くパターンを露光することができる。
【００５２】
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、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又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。
【００５３】
【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、電子ビームの偏向量をウェハの熱変形に応じて補正して露光する電子ビーム露光装置及び偏向量補正方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子ビーム露光装置１００の構成の一例を示す図である。
【図２】偏向量補正方法の一例のフローを示す図である。
【図３】測定用ウェハの構成の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は、ｘ軸方向におけるマークの位置変動を示す図である。
（ｂ）は、ｙ軸方向におけるマークの位置変動を示す図である。
【図５】（ａ）は、ｘ軸方向におけるマークの位置変動を示す図である。
（ｂ）は、ｙ軸方向におけるマークの位置変動を示す図である。
【符号の説明】
１０・・・鏡筒、１２・・・電子銃、１４・・・第１電子レンズ、１６・・・スリット部、１８・・・第１偏向器、２０・・・第２電子レンズ、２２・・・第２偏向器、２４・・・第１ブランキング電極、２６・・・第３偏向器、２８・・・第３電子レンズ、３０・・・マスク、３２・・・第４電子レンズ、３４・・・第４偏向器、３６・・・第２ブランキング電極、３８・・・第５偏向器、４０・・・第５電子レンズ、４２・・・第６偏向器、４６・・・第６電子レンズ、４８・・・ラウンドアパーチャ部、５０・・・第７電子レンズ、５２・・・第８電子レンズ、５６・・・主偏向器、５８・・・副偏向器、６０・・・電子検出器、６２・・・ウェハステージ、６４・・・ウェハ、６８・・・マスクステージ駆動部、７０・・・ウェハステージ駆動部、７２・・・マスクステージ、８２・・・偏向制御部、８４・・・マスクステージ制御部、８６・・・ブランキング電極制御部、８８・・・電子レンズ制御部、９０・・・反射電子処理部、９２・・・ウェハステージ制御部、１００・・・電子ビーム露光装置、１１０・・・電子ビーム照射系、１１２・・・マスク用投影系、１１４・・・焦点調整レンズ系、１１６・・・ウェハ用投影系、１２０・・・個別制御部、１３０・・・統括制御部、１４０・・・制御系、１５０・・・露光部、２００・・・スティグコイル、２０２・・・ＳＥＭコイル、２０４・・・フィードバックコイル、２０６・・・レーザ測長器、２０８・・・ミラー、２１０・・・メインチャンバー、２１２・・・バルブ、２１４・・・サブチャンバー、２１６・・・マーク
【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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