(57)【要約】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、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、電子ビームを成形する複数の開口部を有する電子ビーム成形部材と、電子ビーム成形部材を通過した電子ビームを偏向する所定の偏向部と、電子ビーム成形部材において電子ビームが通過する開口部の位置に基づいて、所定の偏向部を制御し、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する偏向補正制御部とを備える。
2002103765.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、
前記電子ビームを成形する複数の開口部を有する電子ビーム成形部材と、
前記電子ビーム成形部材を通過した前記電子ビームを偏向する所定の偏向部と、
前記電子ビーム成形部材において前記電子ビームが通過する前記開口部の位置に基づいて、前記所定の偏向部を制御し、前記ウェハに対する前記電子ビームの像の歪みを補正する偏向補正制御部と
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】
前記開口部の前記位置に対応づけて、前記ウェハに対する前記電子ビームの前記像の歪みを補正する補正データを格納するマスクメモリをさらに備え、
前記偏向補正制御部は、前記マスクメモリに格納された前記補正データに基づいて、前記所定の偏向部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】
前記マスクメモリに格納された偏向データに基づいて、前記電子ビーム発生部が発生した前記電子ビームを、前記電子ビーム成形部材における前記開口部の前記位置に偏向する他の偏向部をさらに備え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】
電子ビームにより、ウェハを露光する電子ビーム露光方法であって、
前記電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、
前記電子ビームを成形するための複数の開口部を有する電子ビーム成形部材により、前記電子ビームを成形する露光電子ビーム成形段階と、
前記電子ビーム成形部材において前記電子ビームが通過する前記開口部の位置に基づいて、前記ウェハに対する前記電子ビームの像の歪みを補正し、前記電子ビームの偏向補正量を制御する偏向補正制御段階と、
前記偏向補正量に基づいて、前記電子ビーム成形部材を通過した前記電子ビームを偏向するとともに補正し、前記ウェハを露光する露光段階と
を備えることを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項５】
前記電子ビーム成形部材が有する前記開口部を通過し、前記ウェハに照射された前記電子ビームの断面形状を測定する測定段階をさらに備え、
前記偏向補正制御段階は、前記測定段階において測定された前記断面形状に基づいて、前記電子ビームの前記偏向補正量を制御する段階を含むことを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項６】
前記測定段階は、
前記電子ビーム成形部材が有する前記開口部により、前記電子ビームを、長手方向が略平行である第１矩形ビームと第２矩形ビームとに成形する測定電子ビーム成形段階と、
前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを走査し、前記ウェハに設けられたマークに前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを照射させる照射段階と、
前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームが照射された前記マークから発生する反射電子を検出する検出段階と、
検出された前記反射電子に基づいて、前記ウェハに照射された前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームの前記断面形状を測定する反射電子処理段階と、
前記電子ビーム成形部材において前記電子ビームを成形した前記開口部の形状と、測定された前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームの前記断面形状とに基づいて、前記電子ビーム成形部材の前記開口部の前記位置に基づく、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出する算出段階と
を有し、
前記偏向補正制御段階は、前記補正データに基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記偏向補正量を制御することを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項７】
前記反射電子処理段階は、前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向における、前記第１矩形ビームと前記第２矩形ビームとの間の距離を測定する段階をさらに備え、
前記算出段階は、前記第１矩形ビームと前記第２矩形ビームとの間の前記距離に基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する前記補正データを算出することを特徴とする請求項６に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項８】
前記測定電子ビーム成形段階は、前記電子ビームを、長手方向が略平行である前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームと、前記第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向が長手方向であり、長手方向が略平行である第３矩形ビーム及び第４矩形ビームとに成形する段階を含み、
前記照射段階は、前記ウェハに照射された前記第３矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、前記第１矩形ビーム、前記第２矩形ビーム、前記第３矩形ビーム、及び前記第４矩形ビームを走査し、前記ウェハに設けられたマークに前記第１矩形ビーム、前記第２矩形ビーム、前記第３矩形ビーム、及び前記第４矩形ビームを照射させる段階をさらに含み、
前記検出段階は、前記前記第１矩形ビーム、前記第２矩形ビーム、前記第３矩形ビーム、及び前記第４矩形ビームが照射された前記マークから発生する反射電子を検出する段階を含み、
前記反射電子処理段階は、検出された前記反射電子に基づいて、前記ウェハに照射された前記第３矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向における、前記第３矩形ビームと前記第４矩形ビームとの間の距離を測定する段階をさらに含み、
前記算出段階は、前記第３矩形ビームと前記第４矩形ビームとの間の前記距離に基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する前記補正データを算出することを特徴とする請求項７に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項９】
前記測定段階は、
前記電子ビーム成形部材が有する前記開口部により、前記電子ビームを、長手方向が略垂直である第１矩形ビームと第２矩形ビームとに成形する測定電子ビーム成形段階と、
前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向に対して略平行な方向に、前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを走査し、前記ウェハに設けられたマークに前記第１矩形ビームを照射させる第１照射段階と、
前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを走査し、前記ウェハに設けられたマークに前記第２矩形ビームを照射させる第２照射段階と、
前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームが照射された前記マークから発生する反射電子を検出する検出段階と、
検出された前記反射電子に基づいて、前記ウェハに照射された前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームの前記断面形状を測定する反射電子処理段階と、
前記電子ビーム成形部材において前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを成形した前記開口部の形状と、測定された前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームの前記断面形状とに基づいて、前記電子ビーム成形部材の前記開口部の前記位置に基づく、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出する算出段階と
を有し、
前記偏向補正制御段階は、前記補正データに基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記偏向補正量を制御することを特徴とする請求項５に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項１０】
前記反射電子処理段階は、前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向と、前記ウェハに照射された前記第２矩形ビームの長手方向とがなす角度を測定する段階をさらに備え、
前記算出段階は、前記第１矩形ビームの長手方向と前記第２矩形ビームの長手方向とがなす前記角度に基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する前記補正データを算出することを特徴とする請求項９に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項１１】
電子ビームによりウェハ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、
前記電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、
前記電子ビームを成形するための複数の開口部を有する電子ビーム成形部材により、前記電子ビームを成形する電子ビーム成形段階と、
前記電子ビーム成形部材において前記電子ビームが通過する前記開口部の位置に基づいて、前記ウェハに対する前記電子ビームの像の歪みを補正し、前記電子ビームの偏向補正量を制御する偏向補正制御段階と、
前記偏向補正量に基づいて、前記電子ビーム成形部材を通過した前記電子ビームを偏向するとともに補正し、前記ウェハを露光する露光段階と
を備えることを特徴とする半導体素子製造方法。
【請求項１２】
電子ビームの断面形状を測定する電子ビーム形状測定方法であって、
前記電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、
前記電子ビームの断面形状を成形する電子ビーム成形段階と、
前記電子ビームを走査して、マークに照射させる照射段階と、
前記マークに照射された前記電子ビームに基づいて、前記電子ビームの断面形状を測定する形状測定段階と
を備えることを特徴とする電子ビーム形状測定方法。
【請求項１３】
前記電子ビームが照射された前記マークから発生する反射電子を検出する検出段階をさらに備え、
前記形状測定段階は、検出された前記反射電子に基づいて、前記電子ビームの断面形状を測定することを特徴とする請求項１２に記載の電子ビーム形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電子ビーム露光装置、電子ビーム露光方法、半導体素子製造方法、及び電子ビーム形状測定方法に関する。また本出願は、下記の日本特許出願に関連する。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
特願２００１−１８３４７８      出願日  平成１３年６月１８日
背景技術
従来の電子ビーム露光装置は、電子ビームを発生する電子銃と、電子ビームを成形する複数の開口部を有するマスクと、電子ビームをマスクの所定の開口部に偏向する第１偏向器と、第１偏向器によって偏向された電子ビームを所定の位置に振り戻す第２偏向器と、電子ビームが通過する開口部を有するアパーチャと、電子ビームの断面を縮小する縮小レンズと、アパーチャを通過した電子ビームをウェハ上に投影する投影レンズとを備える。従来の電子ビーム露光装置では、縮小レンズ及び投影レンズのレンズ強度を調整することにより、ウェハに投影される電子ビームの断面形状の縮小率及び回転を調整する。
しかしながら、従来の電子ビーム露光装置において、マスクがマスクの中心に設けられた開口部以外の開口部によって電子ビームを成形し、縮小レンズがレンズ軸以外の部分で電子ビームを縮小した場合、ウェハに投影される電子ビームの断面形状が歪んでしまうという問題がある。
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、電子ビーム露光方法、半導体素子製造方法、及び電子ビーム形状測定方法を提供することを目的とする。この目的は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。
発明の開示
このような目的を達成するために、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であって、電子ビームを発生する電子ビーム発生部と、電子ビームを成形する複数の開口部を有する電子ビーム成形部材と、電子ビーム成形部材を通過した電子ビームを偏向する所定の偏向部と、電子ビーム成形部材において電子ビームが通過する開口部の位置に基づいて、所定の偏向部を制御し、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する偏向補正制御部とを備える。
開口部の位置に対応づけて、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する補正データを格納するマスクメモリをさらに備え、偏向補正制御部は、マスクメモリに格納された補正データに基づいて、所定の偏向部を制御してもよい。
マスクメモリに格納された偏向データに基づいて、電子ビーム発生部が発生した電子ビームを、電子ビーム成形部材における開口部の位置に偏向する他の偏向部をさらに備えてもよい。
本発明の第２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方法であって、電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、電子ビームを成形するための複数の開口部を有する電子ビーム成形部材により、電子ビームを成形する露光電子ビーム成形段階と、電子ビーム成形部材において電子ビームが通過する開口部の位置に基づいて、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正し、電子ビームの偏向補正量を制御する偏向補正制御段階と、偏向補正量に基づいて、電子ビーム成形部材を通過した電子ビームを偏向するとともに補正し、ウェハを露光する露光段階とを備える。
電子ビーム成形部材が有する開口部を通過し、ウェハに照射された電子ビームの断面形状を測定する測定段階をさらに備え、偏向補正制御段階は、測定段階において測定された断面形状に基づいて、電子ビームの偏向補正量を制御してもよい。
測定段階は、電子ビーム成形部材が有する開口部により、電子ビームを、長手方向が略平行である第１矩形ビームと第２矩形ビームとに成形する測定電子ビーム成形段階と、ウェハに照射された第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、第１矩形ビーム及び第２矩形ビームを走査し、ウェハに設けられたマークに第１矩形ビーム及び第２矩形ビームを照射させる照射段階と、第１矩形ビーム及び第２矩形ビームが照射されたマークから発生する反射電子を検出する検出段階と、検出された反射電子に基づいて、ウェハに照射された第１矩形ビーム及び第２矩形ビームの断面形状を測定する反射電子処理段階と、電子ビーム成形部材において電子ビームを成形した開口部の形状と、測定された第１矩形ビーム及び第２矩形ビームの断面形状とに基づいて、電子ビーム成形部材の開口部の位置に基づく、ウェハに照射される電子ビームのウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出する算出段階とを有し、偏向補正制御段階は、補正データに基づいて、ウェハに照射される電子ビームの偏向補正量を制御してもよい。
反射電子処理段階は、ウェハに照射された第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向における、第１矩形ビームと第２矩形ビームとの間の距離を測定する段階をさらに備え、算出段階は、第１矩形ビームと第２矩形ビームとの間の距離に基づいて、ウェハに照射される電子ビームのウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出してもよい。
成形段階は、電子ビームを、長手方向が略平行である第１矩形ビーム及び第２矩形ビームと、第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向が長手方向であり、長手方向が略平行である第３矩形ビーム及び第４矩形ビームとに成形する段階を含み、照射段階は、ウェハに照射された第３矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、第１矩形ビーム、第２矩形ビーム、第３矩形ビーム、及び第４矩形ビームを走査し、ウェハに設けられたマークに第１矩形ビーム、第２矩形ビーム、第３矩形ビーム、及び第４矩形ビームを照射させる段階をさらに含み、検出段階は、第１矩形ビーム、第２矩形ビーム、第３矩形ビーム、及び第４矩形ビームが照射されたマークから発生する反射電子を検出する段階を含み、反射電子処理段階は、検出された反射電子に基づいて、ウェハに照射された第３矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向における、第３矩形ビームと第４矩形ビームとの間の距離を測定する段階をさらに含み、算出段階は、第３矩形ビームと第４矩形ビームとの間の距離に基づいて、ウェハに照射される電子ビームのウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出してもよい。
測定段階は、電子ビーム成形部材が有する開口部により、電子ビームを、長手方向が略垂直である第１矩形ビームと第２矩形ビームとに成形する測定電子ビーム成形段階と、ウェハに照射された第１矩形ビームの長手方向に対して略平行な方向に、第１矩形ビーム及び第２矩形ビームを走査し、ウェハに設けられたマークに第１矩形ビームを照射させる第１照射段階と、ウェハに照射された第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、第１矩形ビーム及び第２矩形ビームを走査し、ウェハに設けられたマークに第２矩形ビームを照射させる第２照射段階と、第１矩形ビーム及び第２矩形ビームが照射されたマークから発生する反射電子を検出する検出段階と、検出された反射電子に基づいて、ウェハに照射された第１矩形ビーム及び第２矩形ビームの断面形状を測定する反射電子処理段階と、電子ビーム成形部材において第１矩形ビーム及び第２矩形ビームを成形した開口部の形状と、測定された第１矩形ビーム及び第２矩形ビームの断面形状とに基づいて、電子ビーム成形部材の開口部の位置に基づく、ウェハに照射される電子ビームのウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出する算出段階とを有し、偏向補正制御段階は、補正データに基づいて、ウェハに照射される電子ビームの偏向補正量を制御してもよい。
反射電子処理段階は、ウェハに照射された第１矩形ビームの長手方向と、ウェハに照射された第２矩形ビームの長手方向とがなす角度を測定する段階をさらに備え、算出段階は、第１矩形ビームの長手方向と第２矩形ビームの長手方向とがなす角度に基づいて、ウェハに照射される電子ビームのウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出してもよい。
本発明の第３の形態によると、電子ビームによりウェハ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、電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、電子ビームを成形するための複数の開口部を有する電子ビーム成形部材により、電子ビームを成形する電子ビーム成形段階と、電子ビーム成形部材において電子ビームが通過する開口部の位置に基づいて、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正し、電子ビームの偏向補正量を制御する偏向補正制御段階と、偏向補正量に基づいて、電子ビーム成形部材を通過した電子ビームを偏向するとともに書補正し、ウェハを露光する露光段階とを備える。
本発明の第４の形態によると、電子ビームの断面形状を測定する電子ビーム形状測定方法であって、電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、電子ビームの断面形状を成形する電子ビーム成形段階と、電子ビームを走査して、マークに照射させる照射段階と、マークに照射された電子ビームに基づいて、電子ビームの断面形状を測定する形状測定段階とを備える。
電子ビームが照射されたマークから発生する反射電子を検出する検出段階をさらに備え、形状測定段階は、検出された反射電子に基づいて、電子ビームの断面形状を測定してもよい。
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。
発明を実施するための最良の形態
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。
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の構成図である。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。
露光部１５０は、筐体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３０近傍における結像位置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を含む電子光学系を備える。
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とを含むステージ系を備える。さらに、露光部１５０は、電子光学系の調整のために、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を有する。
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による、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。電子銃１２は、安定した電子ビームを発生するのに所定の時間がかかるので、電子銃１２は、露光処理期間において常に電子ビームを発生してもよい。スリットは、マスク３０に形成された所定の開口パターンの形状に合わせて形成されるのが好ましい。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で表現する。
マスク用投影系１１２は、電子ビームを偏向する偏向系としての第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焦点系としての第２電子レンズ２０、さらに、第１ブランキング電極２４を有する。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。例えば、所定の領域は、ウェハ６４に転写するパターンを有する開口パターンであってよい。電子ビームがパターンを通過することにより、電子ビームの断面形状は、パターンと同一の形状になる。所定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の軌道を光軸Ａに略平行に偏向する。第２電子レンズ２０は、電子レンズ２８とあいまって、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。
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当たらないように電子ビームを偏向する。第１ブランキング電極２４は、マスク３０に電子ビームが当たらないように電子ビームを偏向することが好ましい。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、電子ビームを偏向する。従って、マスク３０の劣化を防止することができる。焦点調整レンズ系１１４は、第３電子レンズ２８と、第４電子レンズ３２とを有する。第３電子レンズ２８及び第４電子レンズ３２は、電子ビームのマスク３０通過後の結像条件を決定する。ウェハ用投影系１１６は、第５電子レンズ４０と、第６電子レンズ４６と、第７電子レンズ５０と、第８電子レンズ５２と、第９電子レンズ６６と、第４偏向器３４と、第５偏向器３８と、第６偏向器４２と、主偏向器５６と、副偏向器５８と、第２ブランキング電極３６と、ラウンドアパーチャ部４８とを有する。
電界や磁界の影響を受けてパターン像は回転してしまう。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及び第９電子レンズ６６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。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。
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。従って、第２ブランキング電極３６は、電子ビームの進行方向に対してラウンドアパーチャ部４８から下流に電子ビームが進行することを防ぐことができる。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、更には、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ことが望ましい。
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、偏向補正制御部の一例である偏向制御部８２と、マスクステージ制御部８４と、ブランキング電極制御部８６と、電子レンズ制御部８８と、反射電子処理部９０と、ウェハステージ制御部９２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。偏向制御部８２は、偏向量を示す偏向データを、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、及び副偏向器５８に供給し、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、及び副偏向器５８の偏向補正量を制御する。また、偏向制御部８２は、マスク３０において電子ビームが通過した開口パターンの位置に基づいて、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正し、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、及び第６偏向器４２の偏向補正量を制御してもよい。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。
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。本実施形態では、第１ブランキング電極２４及び第２ブランキング電極３６は、露光時には、電子ビームをウェハ６４に照射させ、露光時以外には、電子ビームをウェハ６４に到達させないように制御されるのが望ましい。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、第８電子レンズ５２および第９電子レンズ６６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検出する。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。
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。マスクステージ７２上には、所定のパターンが形成された複数の開口パターン群を有するマスク３０が載置され、マスク３０は、所定の位置に固定されている。マスク３０は、電子ビーム成形部材の一例であり、開口パターンは、開口部の一例である。また、ウェハステージ６２上には、露光処理が施されるウェハ６４が載置されている。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。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、マスク３０通過後において、所定の結像条件を満たすように調整される。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）及び偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）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。
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。
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、第５偏向器３８は、偏向制御部１２０からの偏向データに基づいて、電子ビームを偏向するとともにウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する。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。本実施形態では、主偏向器５６が、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が、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。
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。また、ウェハ用投影系１１６において、電子レンズ（４０、４６、５０、５２、６６）及び偏向器（３４、３８、４２、５６、５８）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。
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。
本発明による電子ビーム処理装置である電子ビーム露光装置１００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。
図２は、本実施形態に係る制御系１４０の構成図である。統括制御部１３０は、統括制御部１３０を制御する中央処理部２００と、ウェハに露光すべきパターンの露光データを格納するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２０２と、露光データを一時的に保持するバッファメモリ２０４と、バッファメモリ２０４から出力された露光データをショット単位に分割したショットデータを発生するパターン発生部２０６と、パターン発生部２０６が発生したショットデータに補正処理を行うパターン補正部２０８と、マスク３０の開口パターン位置と偏向データとを対応づけて格納するマスクメモリ２１０とを備える。また、本実施形態に係るマスクメモリ２１０は、開口パターンの位置に対応づけて、ウェハに対する電子ビーム像の歪みを補正する補正データを格納する。
また、偏向制御部８２は、第１偏向器１８及び第３偏向器２６に偏向データを供給する第１偏向データ供給部２１２と、第２偏向器２２に偏向データを供給する第２偏向データ供給部２１４と、第４偏向器３４及び第６偏向器４２に偏向データを供給する第３偏向データ供給部２１６と、第５偏向器に偏向データを供給する第４偏向データ供給部２１８と、副偏向器５８に偏向データを供給する副偏向データ供給部２２０と、主偏向器５６に偏向データを供給する主偏向データ供給部２２とを備える。
中央処理部２００は、所望の露光データをハードディスクドライブ２０２から読み出し、バッファメモリ２０４に供給する。そして、バッファメモリ２０４は、ハードディスクドライブ２０４から出力された露光データを一時的に格納する。そして、中央処理部２００は、バッファメモリ２０４に対して、露光すべき露光パターンの露光データが格納されたアドレスを供給する。そして、バッファメモリ２０４は、中央処理部２００から受け取ったアドレスに対応した露光データを、パターン発生部２０６に供給する。
次に、パターン発生部２０６は、バッファメモリ２０４が出力した露光データをショット単位に分割したショットデータを発生する。そして、パターン発生部２０６は、発生したショットデータに基づいて、主偏向器５６に供給すべき偏向データを主偏向データ供給部２２２に供給する。また、パターン発生部２０６は、発生したショットデータに基づいて、マスク３０が有する開口パターンのうち、どの開口パターンを使用して露光を行うかを示すパターンデータコードをマスクメモリ２１０に供給する。そして、マスクメモリ２１０は、パターン発生部２０６から受け取ったパターンデータコードに基づいて、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、及び第６偏向器４２のそれぞれに供給すべき偏向データを発生する。また、マスクメモリ２１０は、パターン発生部２０６から受け取ったパターンデータコードに基づいて、開口パターンの位置に対応づけて格納された、ウェハに対する電子ビーム像の歪みを補正する補正データを発生する。
まず、マスクメモリ２１０は、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、及び副偏向器５８に供給すべき偏向データをパターン補正部２０８に供給する。そして、パターン補正部２０８は、マスクメモリ２１０から受け取った偏向データに補正処理を行い、補正された偏向データを第１偏向データ供給部２１２、第２偏向データ供給部２１４、及び副偏向データ供給部２２０に供給する。そして、第１偏向データ供給部は、パターン補正部２０８から受け取った偏向データを第１偏向器１８及び第３偏向器２６に供給する。また、第２偏向データ供給部は、パターンデータ補正部２０８から受け取った偏向データを第２偏向器２２に供給する。また、副偏向データ供給部２２０は、パターン補正部２０８から受け取った偏向データを副偏向器５８に供給する。そして、第１偏向器１８、第２偏向器２２、第３偏向器２６、及び副偏向器５８は、受け取った偏向データに基づいて電子ビームを偏向する。
また、マスクメモリ２１０は、第４偏向器３４、第５偏向器３８、及び第６偏向器４２に供給すべき偏向データを第３偏向データ供給部２１６及び第４偏向データ供給部２１８のそれぞれに供給する。また、マスクメモリ２１０は、第５偏向器３８に供給すべき補正データを第４偏向データ供給部に供給する。そして、第３偏向データ供給部２１６は、マスクメモリ２１０から受け取った偏向データを第４偏向器３４及び第６偏向器４２に供給する。また、第４偏向データ供給部２１８は、マスクメモリ２１０から受け取った偏向データ及び補正データを第５偏向器３８に供給する。そしうて、第４偏向器３４及び第６偏向器４２は、受け取った偏向データに基づいて、電子ビームを偏向する。また、第５偏向器３８は、受け取った偏向データ及び補正データに基づいて、電子ビームを偏向するとともにウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する。
また、マスクメモリ２１０は、第２偏向器２２に供給すべき、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する補正データを、第２偏向データ供給部２１４に供給してもよい。そして、第２偏向データ供給部２１４は、マスクメモリ２１０から受け取った補正データを第２偏向器２２に供給してもよい。そして、第２偏向器２２は、第２偏向データ供給部２１４から受け取った補正データに基づいて、電子銃１２が発生した電子ビームを、マスク３０における所望の開口パターンの位置に偏向してもよい。また、マスクメモリ２１０は、第１偏向データ供給部２１２、第２偏向データ供給部２１４、及び第３偏向データ供給部２１６に、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する補正データを供給してもよい。
図３は、本実施形態に係る第４偏向データ供給部２１８及び第５偏向器３８の構成図である。図３（ａ）に示すように、第４偏向データ供給部２１８は、演算部２２４、第１出力部２２６、第２出力部２２８、第３出力部２３０、第４出力部２３２、第５出力部２３４、第６出力部２３６、第７出力部２３８、第８出力部２４０を備える。また、図３（ｂ）に示すように、第５偏向器３８は、第１偏向電極２４２、第２偏向電極２４４、第３偏向電極２４６、第４偏向電極２４８、第５偏向電極２５０、第６偏向電極２５２、第７偏向電極２５４、及び第８偏向電極２５６を有する８極静電偏向器である。
演算部２２４は、マスクメモリ２１０から受け取った偏向データ（Ｘ、Ｙ）と、補正データ（α、β）とに基づいて、第１偏向電極２４２、第２偏向電極２４４、第３偏向電極２４６、第４偏向電極２４８、第５偏向電極２５０、第６偏向電極２５２、第７偏向電極２５４、及び第８偏向電極２５６のそれぞれに印加する偏向電極印加電圧を算出する。具体的には、第１偏向電極２４２に印加する偏向電極印加電圧をＶ１、第２偏向電極２４４に印加する偏向電極印加電圧をＶ２、第３偏向電極２４６に印加する偏向電極印加電圧Ｖ３、第４偏向電極２４８に印加する偏向電極印加電圧Ｖ４、第５偏向電極２５０に印加する偏向電極印加電圧Ｖ５、第６偏向電極２５２に印加する偏向電極印加電圧Ｖ６、第７偏向電極２５４に印加する偏向電極印加電圧Ｖ７、及び第８偏向電極２５６に印加する偏向電極印加電圧Ｖ８は、下記の演算により算出される。なお、ｃ及びｓは、第１偏向電極２４２、第２偏向電極２４４、第３偏向電極２４６、第４偏向電極２４８、第５偏向電極２５０、第６偏向電極２５２、第７偏向電極２５４、及び第８偏向電極２５６と、Ｘ軸及びＹ軸との幾何学的な位置関係により定められる定数である。
Ｖ１  ＝    Ｘ・ｃ＋Ｙ・ｓ＋α
Ｖ２  ＝  −Ｘ・ｃ−Ｙ・ｓ＋α
Ｖ３  ＝    Ｘ・ｓ＋Ｙ・ｃ＋β
Ｖ４  ＝  −Ｘ・ｓ−Ｙ・ｃ＋β
Ｖ５  ＝    Ｘ・ｃ−Ｙ・ｓ−β
Ｖ６  ＝  −Ｘ・ｃ＋Ｙ・ｓ−β
Ｖ７  ＝    Ｘ・ｓ−Ｙ・ｃ−α
Ｖ８  ＝  −Ｘ・ｓ＋Ｙ・ｃ−α
演算部２２４は、対向する偏向電極である第１偏向電極２４２及び第２偏向電極２４４のそれぞれに印加する偏向電極印加電圧Ｖ１及びＶ２を補正データαに基づいて算出する。また、演算部２２４は、第５偏向器３８の中心軸に対して第１偏向電極２４２及び第２偏向電極２４４を９０度回転した位置に対向して設けられた偏向電極である第７偏向電極５２４及び第８偏向電極５２６のそれぞれに印加する偏向電極印加電圧Ｖ７及びＶ８を補正データαに基づいて算出する。また、演算部２２４は、第５偏向器３８の中心軸に対して第１偏向電極２４２及び第２偏向電極２４４を４５度回転した位置に対向して設けられた偏向電極である第３偏向電極２４６及び第４偏向電極２４８のそれぞれに印加する偏向電極印加電圧Ｖ３及びＶ４を補正データβに基づいて算出する。また、演算部２２４は、第５偏向器３８の中心軸に対して第７偏向電極２５４及び第８偏向電極２５６を４５度回転した位置に対向して設けられた偏向電極である第５偏向電極２５０及び第６偏向電極２５２のそれぞれに印加する偏向電極印加電圧Ｖ５及びＶ６を補正データβに基づいて算出する。
そして、第１出力部２２６は、偏向電極印加電圧Ｖ１を第１偏向電極２４２に供給する。また、第２出力部２２８は、偏向電極印加電圧をＶ２を第２偏向電極２４４に供給する。また、第３出力部２３０は、偏向電極印加電圧をＶ３を第３偏向電極２４６に供給する。また、第４出力部２３２は、偏向電極印加電圧をＶ４を第４偏向電極２４８に供給する。また、第５出力部２３４は、偏向電極印加電圧をＶ５を第５偏向電極２５０に供給する。また、第６出力部２３６は、偏向電極印加電圧をＶ６を第６偏向電極２５２に供給する。また、第７出力部２３８は、偏向電極印加電圧をＶ７を第７偏向電極２５４に供給する。また、第８出力部２４０は、偏向電極印加電圧をＶ８を第８偏向電極２５６に供給する。
そして、第１偏向電極２４２、第２偏向電極２４４、第３偏向電極２４６、第４偏向電極２４８、第５偏向電極２５０、第６偏向電極２５２、第７偏向電極２５４、及び第８偏向電極２５６のそれぞれは、偏向電極印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、及びＶ８のそれぞれに基づいて、電子ビームを偏向するとともに、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する。
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００によれば、複数の補正データを用いて、第１偏向電極２４２、第２偏向電極２４４、第３偏向電極２４６、第４偏向電極２４８、第５偏向電極２５０、第６偏向電極２５２、第７偏向電極２５４、及び第８偏向電極２５６に印加する偏向電極印加電圧を算出することにより、電子ビームの像の歪みを適切に補正することをできる。
また、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００によれば、偏向制御部８２は、偏向データと補正データとに基づいて算出した偏向電極印加電圧を第５偏向器３８に供給し、第５偏向器３８は、偏向電極印加電圧に基づいて、電子ビームを偏向するとともに、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正することができる。したがって、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００は、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正するための偏向器又はコイル等を特別に配置しない場合でも、第５偏向器３８によって、電子ビームを偏向するとともにウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正することができる。
また、本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００は、マスク３０における開口パターンの位置に対応づけて、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する補正データを格納するマスクメモリ２１０を備え、第５偏向器３８が、当該補正データに基づいて電子ビームを偏向することにより、ウェハに照射される電子ビームの像の歪みを補正することができる。ひいては、本実施実施形態に係る電子ビーム露光装置１００は、ウェハにパターンを精度良く露光することができる。
図４は、ウェハ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。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６２に載置される。露光工程は、図１に関連して説明したように、マスク３０を通り抜けた電子ビームにより、ウェハにパターン像を露光、転写する（Ｓ１４）。
次に、現像工程は、露光されたウェハを、現像液に浸し、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。
図５は、ウェハにパターン像を露光する露光工程（Ｓ１４）のフローチャートである。まず、電子ビーム露光装置１００は、マスク３０が有する開口パターンを通過し、ウェハに照射された電子ビームの断面形状を測定する。そして、電子ビームが通過した開口パターンの形状と、測定された電子ビームの断面形状とに基づいて、ウェハに照射される電子ビームウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出する（Ｓ３２）。そして、マスクメモリ２１０は、算出された補正データを、電子ビームが通過した開口パターンの位置と対応づけて格納する。
次に、電子銃１２は、電子ビームを発生する（Ｓ３４）。そして、マスク３０は、電子銃１２が発生した電子ビームの断面形状を所望の形状に成形する（Ｓ３４）。そして、偏向制御部８２は、マスク３０において電子ビームが通過した開口パターンの位置に基づいて、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正し、第５偏向器３８による電子ビームの偏向補正量を制御する（Ｓ３８）。そして、第５偏向器３８は、偏向制御部３８から指示された偏向補正量に基づいて、マスク３０を通過した電子ビームを偏向する。そして、第５偏向器３８によって偏向された電子ビームによって、ウェハにパターンが露光される（Ｓ４０）。
本実施形態に係る電子ビーム露光方法によれば、露光処理を開始する前に、マスク３０が有する複数の開口パターンについて、マスク３０における開口パターンの位置に基づく、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを補正する補正データを求めるため、露光処理において、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを精度良く補正することができる。ひいては、本実施形態に係る電子ビーム露光方法によれば、ウェハにパターンを精度良く露光することができる。
図６は、電子ビームの像の歪みを補正する補正データを算出する補正データ算出処理（Ｓ３２）のフローチャートである。また、図７は、電子ビーム照射段階（Ｓ４４）及び反射電子処理段階（Ｓ４８）を説明する図である。以下、図６及び図７を参照して説明する。
まず、電子銃１２は、電子ビームを発生する（Ｓ４１）。そして、電子銃１２が発生した電子ビームは、マスク３０の開口パターンにより、長手方向が略平行である第１矩形ビーム及び第２矩形ビームと、第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向が長手方向であり、長手方向が略平行である第３矩形ビーム及び第４矩形ビームとに成形される（Ｓ４２）。
次に、副偏向器５８は、図７（ａ）に示すように、ウェハに照射された第１矩形ビーム３００の長手方向に対して略垂直な方向５００に、第１矩形ビーム、第２矩形ビーム、第３矩形ビーム、及び第４矩形ビームを走査し、ウェハに設けられたマーク４００に第１矩形ビーム３００及び第２矩形ビーム３０２を照射させる（Ｓ４４）。そして、反射電子検出部６０は、第１矩形ビーム３００及び第２矩形ビーム３０２が照射されたマーク４００から発生した反射電子を検出する（Ｓ４６）。そして、反射電子処理部９０は、検出された反射電子に基づいて、ウェハに照射された第１矩形ビーム及び第２矩形ビームの断面形状を測定する（Ｓ４８）。具体的には、反射電子処理部９０は、図７（ｂ）に示すような反射電子検出部６０による検出結果に基づいて、ウェハに照射された第１矩形ビーム３００の長手方向に対して略垂直な方向における、第１矩形ビーム３００と第２矩形ビーム３０２との間の距離６００を測定する（Ｓ４８）。
また、副偏向器５８は、図７（ａ）に示すように、ウェハに照射された第３矩形ビーム３０６の長手方向に対して略垂直な方向５１０に、第１矩形ビーム、第２矩形ビーム、第３矩形ビーム、及び第４矩形ビームを走査し、ウェハに設けられたマーク４００に第３矩形ビーム３０６及び第４矩形ビーム３０８を照射させる（Ｓ４４）。そして、反射電子検出部６０は、第３矩形ビーム及び第４矩形ビームが照射されたマーク４００から発生した反射電子を検出する（Ｓ４６）。そして、反射電子処理部９０は、検出された反射電子に基づいて、ウェハに照射された第３矩形ビーム及び第４矩形ビームの断面形状を測定する（Ｓ４８）。具体的には、反射電子処理部９０は、ウェハに照射された第３矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向における、第３矩形ビームと第４矩形ビームとの間の距離を測定する（Ｓ４８）。
また、副偏向器５８は、図７（ｃ）に示すように、ウェハに照射された第１矩形ビーム３００の長手方向に対して略平行な方向５２０に、第１矩形ビーム、第２矩形ビーム、第３矩形ビーム、及び第４矩形ビームを走査し、ウェハに設けられたマーク４００に第１矩形ビーム３００を照射させる（Ｓ４４）。また、副偏向器５８は、ウェハに照射された第１矩形ビーム３００の長手方向に対して略垂直な方向５３０に、第１矩形ビーム、第２矩形ビーム、第３矩形ビーム、及び第４矩形ビームを走査し、ウェハに設けられたマーク４００に第３矩形ビーム３０４を照射させる（Ｓ４４）。そして、反射電子検出部６０は、第１矩形ビーム及び第３矩形ビームが照射されたマーク４００から発生した反射電子を検出する（Ｓ４６）。そして、反射電子処理部９０は、検出された反射電子に基づいて、ウェハに照射された第１矩形ビーム及び第３矩形ビームの断面形状を測定する（Ｓ４８）。具体的には、反射電子処理部９０は、図７（ｄ）に示すような反射電子検出部６０が検出した反射電子量の変化６５０に基づいて、ウェハに照射された第１矩形ビーム３００の長手方向と、ウェハに照射された第３矩形ビーム３０４の長手方向とがなす角度を測定する（Ｓ４８）。
次に、統括制御部１３０が有する算出部は、マスク３０において電子ビームを成形した開口パターンの形状と、反射電子処理部９０によって測定された第１矩形ビーム、第２矩形ビーム、第３矩形ビーム、及び第４矩形ビームの断面形状とに基づいて、マスク３０の開口パターンの位置に基づく、ウェハに照射される電子ビームのウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出する（Ｓ５０）。電子ビーム成形処理（Ｓ４２）から補正データ算出処理（Ｓ５０）までを、繰り返し行い、マスク３０における複数の位置に対応した補正データを求める。そして、マスクメモリ２１０は、マスク３０における開口パターンの位置に対応づけて、算出された補正データを格納する。
本実施形態に係る電子ビーム露光装置１００によれば、電子ビームを走査してマーク４００に照射させることにより電子ビームの断面形状を測定するため、マーク４００の作り込み誤差等に依存することなく、電子ビームの断面形状を正確に測定することができる。したがって、電子ビーム露光装置１００は、ウェハに対する電子ビームの像の歪みを正確に測定することができるため、当該像の歪みを精度良く補正する補正データを算出することができる。ひいては、電子ビーム露光装置１００は、算出した補正データに基づいて、露光処理を行うことにより、ウェハにパターンを精度良く露光することができる。
また、本実施形態の電子ビーム照射段階（Ｓ４４）及び反射電子処理段階（Ｓ４８）と同様の方法を用いて、電子ビームのウェハにおける電子ビームの断面形状を測定してもよい。即ち、電子銃１２は、電子ビームを発生する。そして、マスク３０は、開口部を用いて電子ビームの断面形状を成形する。そして、副偏向器５８は、ウェハに照射された電子ビームをマーク４００に照射させ、マーク４００上を走査する。そして、マーク４００に照射された電子ビームに基づいて、ウェハに照射された電子ビームの断面形状を測定する。例えば、反射電子検出部６０は、電子ビームが照射されたマーク４００から発生する反射電子を検出する。そして、反射電子処理部９０は、検出された反射電子に基づいて、ウェハに照射された電子ビームの断面形状を測定する。
以上発明の実施の形態を説明したが、本出願に係る発明の技術的範囲は上記の実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に種々の変更を加えて、請求の範囲に記載の発明を実施することができる。そのような発明が本出願に係る発明の技術的範囲に属することもまた、請求の範囲の記載から明らかである。
産業上の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ウェハにパターンを精度良く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。
図２は、本実施形態に係る制御系１４０の構成を示す。
図３は、本実施形態に係る第４偏向データ供給部２１８及び第５偏向器３８の構成を示す。
図４は、ウェハ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。
図５は、ウェハにパターンを露光する露光工程（Ｓ１４）のフローチャートである。
図６は、電子ビームの像の歪みを補正する補正データを算出する補正データ算出処理（Ｓ３２）のフローチャートである。
図７は、電子ビーム照射段階（Ｓ４４）及び反射電子処理段階（Ｓ４８）を説明する図である。
【図１】
2002103765.tif 000003
【図２】
2002103765.tif 000004
【図３】
2002103765.tif 000005
【図４】
2002103765.tif 000006
【図５】
2002103765.tif 000007
【図６】
2002103765.tif 000008
【図７】
2002103765.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月27日(2002.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
前記電子ビームを成形する複数の開口部を有する電子ビーム成形部材と、
前記電子ビーム成形部材を通過した前記電子ビームを偏向する一の偏向部と、
前記電子ビーム成形部材において前記電子ビームが通過する前記開口部の位置に基づいて、前記一の偏向部を制御する偏向補正制御部と
を備え、
前記一の偏向部は、前記電子ビームを偏向するとともに前記ウェハに対する前記電子ビームの像の歪みを補正することを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
前記一の偏向部は、
対向する第１偏向電極及び第２偏向電極と、
前記一の偏向部の中心軸に対して前記第１偏向電極及び前記第２偏向電極を９０度回転した位置に対向して設けられた第７偏向電極及び第８偏向電極と、
前記一の偏向部の中心軸に対して前記第１偏向電極及び前記第２偏向電極を４５度回転した位置に対向して設けられた第３偏向電極及び第４偏向電極と、
前記一の偏向部の中心軸に対して前記第７偏向電極及び前記第８偏向電極を４５度回転した位置に対向して設けられた第５偏向電極及び第６偏向電極と
を有する８極静電偏向器であり、
前記偏向補正制御部は、偏向データ（Ｘ、Ｙ）、及び前記電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する補正データ（α、β）に基づいて、前記第１偏向電極、前記第２偏向電極、前記第３偏向電極、前記第４偏向電極、前記第５偏向電極、前記第６偏向電極、前記第７偏向電極、及び前記第８偏向電極のそれぞれに印加する偏向電極印加電圧を算出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】
前記偏向補正制御部は、前記第１偏向電極、前記第２偏向電極、第７偏向電極、及び前記第８偏向電極のそれぞれに印加する偏向電極印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ７、及びＶ８を前記補正データαに基づいて算出し、前記第３偏向電極、前記第４偏向電極、前記第５偏向電極、及び前記第６偏向電極のそれぞれに印加する偏向電極印加電圧Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、及びＶ６を前記補正データβに基づいて算出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】
前記偏向補正制御部は、前記第１偏向電極、前記第２偏向電極、前記第３偏向電極、前記第４偏向電極、前記第５偏向電極、前記第６偏向電極、前記第７偏向電極、及び前記第８偏向電極と、Ｘ軸及びＹ軸との幾何学的な位置関係により定められる定数であるｃ及びｓにさらに基づいて、前記偏向電極印加電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、及びＶ８を、
Ｖ１  ＝    Ｘ・ｃ＋Ｙ・ｓ＋α
Ｖ２  ＝  −Ｘ・ｃ−Ｙ・ｓ＋α
Ｖ３  ＝    Ｘ・ｓ＋Ｙ・ｃ＋β
Ｖ４  ＝  −Ｘ・ｓ−Ｙ・ｃ＋β
Ｖ５  ＝    Ｘ・ｃ−Ｙ・ｓ−β
Ｖ６  ＝  −Ｘ・ｃ＋Ｙ・ｓ−β
Ｖ７  ＝    Ｘ・ｓ−Ｙ・ｃ−α
Ｖ８  ＝  −Ｘ・ｓ＋Ｙ・ｃ−α
により算出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】
前記一の偏向部は、電子光学系によって偏向されない電子ビームの光軸と略平行になるように、前記電子ビーム成形部材を通過した前記電子ビームを偏向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６】
前記開口部の前記位置に対応づけて、前記ウェハに対する前記電子ビームの前記像の歪みを補正する補正データを格納するマスクメモリをさらに備え、
前記偏向補正制御部は、前記マスクメモリに格納された前記補正データに基づいて、前記一の偏向部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７】
前記マスクメモリに格納された偏向データに基づいて、前記電子ビーム発生部が発生した前記電子ビームを、前記電子ビーム成形部材における前記開口部の前記位置に偏向する他の偏向部をさら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】
電子ビームにより、ウェハを露光する電子ビーム露光方法であって、
前記電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、
前記電子ビームを成形するための複数の開口部を有する電子ビーム成形部材により、前記電子ビームを成形する露光電子ビーム成形段階と、
前記電子ビーム成形部材において前記電子ビームが通過する前記開口部の位置に基づいて、前記ウェハに対する前記電子ビームの像の歪みを補正し、前記電子ビームの偏向補正量を制御する偏向補正制御段階と、
前記偏向補正量に基づいて、前記電子ビーム成形部材を通過した前記電子ビームを偏向するとともに補正し、前記ウェハを露光する露光段階と
を備えることを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項９】
前記電子ビーム成形部材が有する前記開口部を通過し、前記ウェハに照射された前記電子ビームの断面形状を測定する測定段階をさらに備え、
前記偏向補正制御段階は、前記測定段階において測定された前記断面形状に基づいて、前記電子ビームの前記偏向補正量を制御する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項１０】
前記測定段階は、
前記電子ビーム成形部材が有する前記開口部により、前記電子ビームを、長手方向が略平行である第１矩形ビームと第２矩形ビームとに成形する測定電子ビーム成形段階と、
前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを走査し、前記ウェハに設けられたマークに前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを照射させる照射段階と、
前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームが照射された前記マークから発生する反射電子を検出する検出段階と、
検出された前記反射電子に基づいて、前記ウェハに照射された前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームの前記断面形状を測定する反射電子処理段階と、
前記電子ビーム成形部材において前記電子ビームを成形した前記開口部の形状と、測定された前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームの前記断面形状とに基づいて、前記電子ビーム成形部材の前記開口部の前記位置に基づく、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出する算出段階と
を有し、
前記偏向補正制御段階は、前記補正データに基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記偏向補正量を制御することを特徴とする請求項９に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項１１】
前記反射電子処理段階は、前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向における、前記第１矩形ビームと前記第２矩形ビームとの間の距離を測定する段階をさらに備え、
前記算出段階は、前記第１矩形ビームと前記第２矩形ビームとの間の前記距離に基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する前記補正データを算出することを特徴とする請求項１０に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項１２】
前記測定電子ビーム成形段階は、前記電子ビームを、長手方向が略平行である前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームと、前記第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向が長手方向であり、長手方向が略平行である第３矩形ビーム及び第４矩形ビームとに成形する段階を含み、
前記照射段階は、前記ウェハに照射された前記第３矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、前記第１矩形ビーム、前記第２矩形ビーム、前記第３矩形ビーム、及び前記第４矩形ビームを走査し、前記ウェハに設けられたマークに前記第１矩形ビーム、前記第２矩形ビーム、前記第３矩形ビーム、及び前記第４矩形ビームを照射させる段階をさらに含み、
前記検出段階は、前記前記第１矩形ビーム、前記第２矩形ビーム、前記第３矩形ビーム、及び前記第４矩形ビームが照射された前記マークから発生する反射電子を検出する段階を含み、
前記反射電子処理段階は、検出された前記反射電子に基づいて、前記ウェハに照射された前記第３矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向における、前記第３矩形ビームと前記第４矩形ビームとの間の距離を測定する段階をさらに含み、
前記算出段階は、前記第３矩形ビームと前記第４矩形ビームとの間の前記距離に基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する前記補正データを算出することを特徴とする請求項１１に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項１３】
前記測定段階は、
前記電子ビーム成形部材が有する前記開口部により、前記電子ビームを、長手方向が略垂直である第１矩形ビームと第２矩形ビームとに成形する測定電子ビーム成形段階と、
前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向に対して略平行な方向に、前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを走査し、前記ウェハに設けられたマークに前記第１矩形ビームを照射させる第１照射段階と、
前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向に対して略垂直な方向に、前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを走査し、前記ウェハに設けられたマークに前記第２矩形ビームを照射させる第２照射段階と、
前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームが照射された前記マークから発生する反射電子を検出する検出段階と、
検出された前記反射電子に基づいて、前記ウェハに照射された前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームの前記断面形状を測定する反射電子処理段階と、
前記電子ビーム成形部材において前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームを成形した前記開口部の形状と、測定された前記第１矩形ビーム及び前記第２矩形ビームの前記断面形状とに基づいて、前記電子ビーム成形部材の前記開口部の前記位置に基づく、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する補正データを算出する算出段階と
を有し、
前記偏向補正制御段階は、前記補正データに基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記偏向補正量を制御することを特徴とする請求項９に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項１４】
前記反射電子処理段階は、前記ウェハに照射された前記第１矩形ビームの長手方向と、前記ウェハに照射された前記第２矩形ビームの長手方向とがなす角度を測定する段階をさらに備え、
前記算出段階は、前記第１矩形ビームの長手方向と前記第２矩形ビームの長手方向とがなす前記角度に基づいて、前記ウェハに照射される電子ビームの前記ウェハに対する像の歪みを補正する前記補正データを算出することを特徴とする請求項１３に記載の電子ビーム露光方法。
【請求項１５】
電子ビームによりウェハ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、
前記電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、
前記電子ビームを成形するための複数の開口部を有する電子ビーム成形部材により、前記電子ビームを成形する電子ビーム成形段階と、
前記電子ビーム成形部材において前記電子ビームが通過する前記開口部の位置に基づいて、前記ウェハに対する前記電子ビームの像の歪みを補正し、前記電子ビームの偏向補正量を制御する偏向補正制御段階と、
前記偏向補正量に基づいて、前記電子ビーム成形部材を通過した前記電子ビームを偏向するとともに補正し、前記ウェハを露光する露光段階と
を備えることを特徴とする半導体素子製造方法。
【請求項１６】
電子ビームの断面形状を測定する電子ビーム形状測定方法であって、
前記電子ビームを発生する電子ビーム発生段階と、
前記電子ビームの断面形状を成形する電子ビーム成形段階と、
前記電子ビームを走査して、マークに照射させる照射段階と、
前記マークに照射された前記電子ビームに基づいて、前記電子ビームの断面形状を測定する形状測定段階と
を備えることを特徴とする電子ビーム形状測定方法。
【請求項１７】
前記電子ビームが照射された前記マークから発生する反射電子を検出する検出段階をさらに備え、
前記形状測定段階は、検出された前記反射電子に基づいて、前記電子ビームの断面形状を測定することを特徴とする請求項１６に記載の電子ビーム形状測定方法。
【国際調査報告】
2002103765.tif 000010
2002103765.tif 000011