JP4947842B2

JP4947842B2 - 荷電粒子線露光装置

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Publication number: JP4947842B2
Application number: JP2001074737A
Authority: JP
Inventors: 治人小野; 康弘島田; 隆行八木; 広前原
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: US20010052576A1; US6872952B2; JP2001345261A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子線を利用する荷電粒子線露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの生産において、電子ビーム露光技術は０．１μm以下の微細パターン露光を可能とするリソグラフィの有力候補として脚光を浴びており、いくつかの方式がある。例えば、いわゆる一筆書きでパターンを描画する可変矩形ビーム方式がある。しかし、これはスループットが低く量産用露光機としては課題が多い。スループットの向上を図るものとして、ステンシルマスクに形成したパターンを縮小転写する図形一括露光方式が提案されている。この方式は、繰り返しの多い単純パターンには有利であるが、ロジック配線層等のランダムパターンではスループットの点で課題が多く、実用化に際して生産性向上の妨げが大きい。
【０００３】
これに対して、マスクを用いずに複数本の電子ビームで同時にパターンを描画するマルチビームシステムの提案がなされており、物理的なマスク作製や交換を不要とするなど、実用化に向けて多くの利点を備えている。電子ビームをマルチ化する上で重要となるのが、複数の電子ビームを生成するための電子光学系アレイに配列される電子レンズの数である。電子光学系アレイに配置することができる電子レンズの数により電子ビーム数が決まり、これがスループットを決定する大きな要因となる。このため電子光学系アレイの性能を高めながら如何に小型化できるかが、マルチビーム型露光装置の性能向上のカギのひとつとなる。
【０００４】
電子レンズには電磁型と静電型があり、静電型の電子レンズは磁界型の電子レンズに比べて、コイルコア等を設ける必要がなく構成が容易であり小型化に有利となる。ここで静電型の電子レンズ（静電レンズ）の小型化に関する主な従来技術を以下に示す。
【０００５】
UnitedStatesPatent (USP) No. 4,419,580は、Ｓｉ基板に電子レンズを2次元配置した電子光学系アレイを提案するもので、Ｖ溝と円筒形のスペーサによりＳｉ基板間のアライメントを行う。K.Y.Lee等（J.Vac.Sci.Technol.B12(6)Nov/Dec 1994 pp3425-3430）は、陽極接合法を利用してＳｉとパイレックスガラスが複数積層に接合された構造体を開示するもので、高精度にアライメントされたマイクロカラム用電子レンズを提供する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記USP 4,419,580もK.Y. Lee等も、各開口電極の具体的な構成を開示していない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の課題を認識することを出発点とするもので、その改良を主目的とする。具体的な目的のひとつは、小型化、高精度化、信頼性といった各種条件を高いレベルで実現した電子光学系アレイの提供である。さらには、これを用いた高精度な露光装置、生産性に優れたデバイス製造方法、半導体デバイス生産工場などを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、荷電粒子線源から放射された荷電粒子線を用いて露光を行う荷電粒子線露光装置に係り、前記荷電粒子線露光装置は、前記荷電粒子線の経路に沿って複数の電極構造体を配置し、前記荷電粒子線源の複数の中間像をアレイ状に形成する電子光学系アレイと、前記電子光学系アレイによってアレイ状に形成された前記荷電粒子線源の複数の中間像を被露光面上に投影する投影電子光学系と、を備え、前記複数の電極構造体のうち少なくとも１つの電極構造体は、前記荷電粒子線が通る複数の開口がアレイ状に配列された基板と、前記基板の表面を覆うように形成された絶縁膜と、前記絶縁膜の上で前記複数の開口のそれぞれを囲むように設けられた金属膜とを有し、前記金属膜は、前記複数の開口のうち第１グループの開口に対して共通に設けられた第１部分と、前記複数の開口のうち前記第１グループとは異なる第２グループの開口に対して共通に設けられた第２部分とを含み、ここで、前記第１部分と前記第２部分とは相互に接続されていない。
その他、明細書に記載された発明の第１の側面は、複数の電子レンズを有する電子光学系アレイの構成部品としての電極構造体に係り、複数の荷電粒子線を各々通すための複数の開口が形成された基板と、前記複数の開口の側面から前記複数の開口の周辺に向かって延びる複数の電極とを備える。前記基板は、少なくとも表面が絶縁性を有する。
【０００９】
本発明の好適な実施例によれば、前記基板は、表面に絶縁膜を有する。また、本発明の好適な実施例によれば、少なくとも２つの前記開口について設けられた前記電極が互いに電気的に接続されている。例えば、前記複数の開口は行列状に配列されており、各列の前記開口について設けられた前記電極が互いに電気的に接続されていてもよい。また、前記電極構造体は、他の電極構造体との位置合わせのためのアライメント部を更に備えることが好ましい。また、前記基板は、例えば、前記複数の開口が形成された後に絶縁膜で覆われたシリコン基板である。
【００１０】
その他、明細書に記載された発明の第２の側面は、複数の電子レンズを有する電子光学系アレイに係り、複数の荷電粒子線の経路に沿って配置され、各々前記複数の荷電粒子線の経路上に複数の開口を有する複数の電極構造体を備える。前記複数の電極構造体の少なくとも１つの電極構造体は、前記複数の荷電粒子線を各々通すための複数の開口を有する基板と、前記複数の開口の側面から前記複数の開口の周辺に向かって延びる複数の電極とを備え、前記基板は、少なくとも表面が絶縁性を有する。
【００１１】
本発明の好適な実施例によれば、前記基板は、表面に絶縁膜を有する。また、本発明の好適な実施例によれば、前記基板の少なくとも２つの開口について設けられた前記電極が互いに電気的に接続されている。例えば、前記複数の電極構造体の複数の開口は行列状に配列されており、前記基板の各列について設けられた前記電極が互いに電気的に接続されていてもよい。また、本発明の好適な実施例によれば、前記複数の電極構造体は、シールド電極構造体を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の好適な実施例によれば、前記複数の電極構造体は、各々、前記複数の開口を有するメンブレン部と、該メンブレン部を支持する支持部とを有し、前記電子光学系アレイは、隣り合う前記電極構造体の支持部の間に配置され、該支持部の間の距離を規定する第１のスペーサ、及び／又は、隣り合う前記電極構造体のメンブレン部の間に配置され、該メンブレン部の間の距離を規定する第２のスペーサを更に備える。
【００１３】
その他、明細書に記載された発明の第３の側面は、複数の電子レンズを有する電子光学系の構成部品としての電極構造体の製造方法に係り、基板に、複数の荷電粒子線を各々通すための複数の開口を形成する工程と、複数の開口が形成された前記基板を絶縁膜で覆う工程と、絶縁膜で覆われた前記基板に、前記複数の開口の側面から前記複数の開口の周辺に向かって延びる複数の電極を形成する工程とを含む。ここで、前記基板はシリコン基板であることが好ましく、前記複数の開口を形成する工程では、プラズマドライエッチング法により前記シリコン基板に複数の開口を形成することが好ましい。
【００１５】
その他、明細書に記載された発明の第５の側面は、デバイスの製造方法に係り、荷電粒子線露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程とを含む。ここで、前記荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線を放射する荷電粒子線源と、複数の電子レンズを有し、該複数の電子レンズにより前記荷電粒子線源の中間像を複数形成する電子光学系アレイと、前記電子光学系アレイによって形成される複数の中間像を基板上に投影する投影電子光学系とを備える。そして、前記電子光学系アレイは、前記複数の中間像に係る複数の荷電粒子線の経路に沿って配置され各々前記複数の荷電粒子線の経路上に複数の開口を有する複数の電極構造体を備える。前記複数の電極構造体の少なくとも１つの電極構造体は、前記複数の荷電粒子線を各々通すための複数の開口を有する基板と、前記複数の開口の側面から前記複数の開口の周辺に向かって延びる複数の電極とを備え、前記基板は、少なくとも表面が絶縁性を有する。この製造方法は、前記複数の半導体製造装置をローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワークと前記工場外の外部ネットワークとを接続する工程と、前記ローカルエリアネットワーク及び前記外部ネットワークを利用して、前記外部ネットワーク上のデータベースから前記荷電粒子線露光装置に関する情報を取得する工程と、取得した情報に基づいて前記荷電粒子線露光装置を制御する工程とを更に含むことが好ましい。
【００１６】
その他、明細書に記載された発明の第６の側面は、半導体製造工場に係り、荷電粒子線露光装置を含む複数の半導体製造装置と、前記複数の半導体製造装置を接続するローカルエリアネットワークと、前記ローカルエリアネットワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとを接続するゲートウェイとを備える。ここで、前記荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線を放射する荷電粒子線源と、複数の電子レンズを有し、該複数の電子レンズにより前記荷電粒子線源の中間像を複数形成する電子光学系アレイと、前記電子光学系アレイによって形成される複数の中間像を基板上に投影する投影電子光学系とを備える。そして、前記電子光学系アレイは、前記複数の中間像に係る複数の荷電粒子線の経路に沿って配置され各々前記複数の荷電粒子線の経路上に複数の開口を有する複数の電極構造体を備える。前記複数の電極構造体の少なくとも１つの電極構造体は、前記複数の荷電粒子線を各々通すための複数の開口を有する基板と、前記複数の開口の側面から前記複数の開口の周辺に向かって延びる複数の電極とを備え、前記基板は、少なくとも表面が絶縁性を有する。
【００１７】
その他、明細書に記載された発明の第７の側面は、荷電粒子線露光装置の保守方法に係り、荷電粒子線露光装置が設置された工場外の外部ネットワーク上に、該荷電粒子線露光装置の保守に関する情報を蓄積するデータベースを準備する工程と、前記工場内のローカルエリアネットワークに前記荷電粒子線露光装置を接続する工程と、前記外部ネットワーク及び前記ローカルエリアネットワークを利用して、前記データベースに蓄積された情報に基づいて前記荷電粒子線露光装置を保守する工程とを含む。ここで、前記荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線を放射する荷電粒子線源と、複数の電子レンズを有し、該複数の電子レンズにより前記荷電粒子線源の中間像を複数形成する電子光学系アレイと、前記電子光学系アレイによって形成される複数の中間像を基板上に投影する投影電子光学系とを備える。そして、前記電子光学系アレイは、前記複数の中間像に係る複数の荷電粒子線の経路に沿って配置され、各々前記複数の荷電粒子線の経路上に複数の開口を有する複数の電極構造体を備える。前記複数の電極構造体の少なくとも１つの電極構造体は、前記複数の荷電粒子線を各々通すための複数の開口を有する基板と、前記複数の開口の側面から前記複数の開口の周辺に向かって延びる複数の電極とを備え、前記基板は、少なくとも表面が絶縁性を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を説明する。
【００１９】
＜第１の実施例＞
本発明の好適な実施例の電子光学アレイを図１を用いて説明する。この電子光学系アレイは、上電極構造体１、中間電極構造体２、および下電極構造体３を有する。上電極構造体１、中間電極構造体２、下電極構造体３は、各々メンブレン部１ａ、２a、3aと、該メンブレンを支持する支持部１ｂ、２ｂ、3bを有する。隣り合う電極構造体同士は、支持部によりスペーサ４を挟んで配置され、接着剤５で固定されている。スペーサ４としては、例えばファイバが好適である。ここで、中間電極構造体２は、複数の貫通孔（開口）７が形成された基板と、該基板の表面を覆うように均一に形成された絶縁層９と、該絶縁層９の上に形成された複数の分割電極１０とを有する。各分割電極１０は、貫通孔（開口）７の側面及び貫通孔近傍の基板面（ここでは両面）に形成されている。なお、本実施例においては、説明を簡便にするために１つの電極素子について３×３個の開口のみ示すが、実際にはそれ以上の多数（例えば、８×８個）の開口を備えてもよい。
【００２０】
上記電子光学系アレイの作製方法を説明する。まず、上電極構造体１及び下電極構造体３の作製方法を図２（ａ）〜図２（ｆ）を参照しながら説明する。この実施例では、上電極構造体１及び下電極構造体３は、同一の構造を有する。
【００２１】
最初に、結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハ１０１を用意し、マスク層１０２として基板１０１の両面に熱酸化法によって膜厚３００ｎｍのＳｉＯ₂層を成膜する。その後、これをレジストプロセスとエッチングプロセスによってパターニングし、後に電子線（荷電粒子線）の経路（開口１０７）になる部分のマスク層を除去する（図２（ａ））。
【００２２】
次いで、チタン／銅をそれぞれ５ｎｍ／５μｍの膜厚で連続蒸着した後、これをレジストプロセスとエッチングプロセスによってパターニングし、電極層１０４とアライメント溝１０３を形成する（図２（ｂ））。蒸着方法としては、抵抗加熱若しくは電子ビームによる蒸着法、又は、スパッタ法などを用いることが出来る。電極材料としては、これに代えて、チタン／金、チタン／白金などを用いてもかまわない。
【００２３】
次いで、電極層１０４上にメッキの鋳型となるレジストによるパターン１０５を形成する（図２（ｃ））。具体的には、レジストとしては、エポキシ化ビスフェノールＡオリゴマーを主成分とするＳＵ−８（MicroChem.co）を用いて、膜厚１１０μｍに成膜する。露光は、高圧水銀ランプを用いた密着型の露光装置を用いて例えば６０秒行う。また、露光後ホットプレート上で８５℃で３０分間、露光後ベーク（ＰＥＢ）を行う。その後、基板を室温まで徐冷した後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで５分間現像し、メッキ用の鋳型パターンを形成する。レジストとしては、これに代えて、例えば、ポリビニルフェノールベースや環化ゴム系のネガ型レジストやノボラックベースのポジ型レジストを用いることもできる。特に、厚い膜の形成が困難なレジスト材料を用いる場合は、複数回に分けて厚い膜を形成してもかまわない。
【００２４】
次いで、電気めっきにより、レジストパターン１０５の開口部にシールド電極１０６を埋め込む（図２（ｄ））。具体的には、酸性銅メッキ液を用いて、メッキ液流速５Ｌ／分、電流密度７．５ｍＡ／ｃｍ²、液温２８℃で６時間４０分電気めっきを行い、膜厚１００μｍの銅パターンをレジストパターン１０５の間隙に埋め込む。その後、８０℃のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）中でＳＵ−８レジスト１０５を剥離し、ＩＰＡで洗浄し、乾燥させ、シールド電極１０６としての銅パターンを得る。ここで、使用する金属としては、銅に代えて、例えば、金、白金などの非磁性体の材料を用いることもできる。
【００２５】
最後に、メッキ面をポリイミドを用いて保護し（不図示）、他方の面を２２％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用い、９０℃でシリコン基板１０１のバックエッチングを行う。エッチングは、シリコンがエッチング除去され、マスク層１０２が露出して孔部１０８が形成されるまで行う。その後、基板を水洗し、乾燥させ、ドライエッチング装置内でテトラフルオロメタンを用いて、シリコンのドライエッチング後に露出したマスク層１０２をエッチング除去する。そして、他方の面の保護をしたポリイミド膜をアッシングにより除去する（図２（ｅ））。なお、図２（ｆ）は図２（ｅ）の上面図である。
【００２６】
次に、中間電極２の作製方法を図３（ａ）〜図３（ｆ）を参照しながら説明する。最初に、基板２０１として結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハを用意する（図３（ａ））。この基板２０１を１００μｍの厚さになるまで研磨した後、マスク層２０２として基板２０１の両面に熱酸化法によって膜厚３００ｎｍのＳｉＯ₂層を成膜し、これをレジストプロセスとエッチングプロセスによってパターニングし、後に開口及びアライメント溝となる部分のマスク層２０２を除去する（図３（ｂ））。
【００２７】
次いで、高アスペクト比の加工ができる高密度プラズマを用いたドライエッチング装置を用いて、シリコンのエッチングを行い、複数の開口２０４及びアライメント溝２０３を形成する。この方法により基板２０１面に垂直な円筒状の開口を精度良く形成することができる（図３（ｃ））。
【００２８】
次いで、熱酸化法により基板２０１を覆うようにシリコンＳｉＯ₂層よりなる絶縁層２０５を３００ｎｍ堆積させる（図３（ｄ））。
【００２９】
最後に、絶縁層２０５の表面に発生核を形成した後、無電解メッキによりＡｕを１μｍ堆積させ、これをフォトリソグラフィーの手法によりパターニングし、分割配線２０６を形成する（図３（ｅ））。なお、図３（ｆ）は図３（ｅ）の上面図である。
【００３０】
基板の両面に金属膜を形成する方法としては、上記の方法の他に、例えば、両面からスパッタリングや真空蒸着法により金属を成膜する方法や、化学気相成長法を利用して金属膜を形成する方法を適用することが出来る。
【００３１】
以上のようにして作製した電極構造体同士を位置合わせして接合する。手順としては、最初に上電極構造体１と中間電極構造体２を両者のアライメント溝でスペーサ４を挟んで結合し接着剤５で固定する。次いで、これと下電極構造体３とを同様にスペーサ４を挟んで結合して接着剤５で固定する。この方法によれば、スペーサ４の外形寸法で電極間間隔が決定される。接着剤としては真空中での脱ガスの少ないものを選択することが好ましい。
【００３２】
図７は、上記の実施例の変形例の電子光学系アレイである。この変形例の電子光学系アレイは、上電極構造体１のメンブレン部１ａと中間電極構造体２のメンブレン部２ａとの間、並びに、中間電極構造体２のメンブレン部２ａと下電極構造体３のメンブレン部３ａとの間にメンブレン間スペーサ１１を有する。ここで、メンブレン間スペーサ１１は、上電極構造体１、中間電極構造体２、下電極構造体３の開口を塞がない位置に配置される。このメンブレン間スペーサ１１は、例えば１００μｍの厚さを有する。このメンブレン間スペーサ１１を設けることにより、電子光学系アレイの強度を高めると共に、メンブレン間の距離を精度良く維持することができる。そして、例えば、電極に印加される電位により発生する静電力によるメンブレンの変形を効果的に抑えることができる。
【００３３】
この電子光学系アレイの作製は次の手順で行われ得る。最初に、上電極構造体１と中間電極構造体２を両者のアライメント溝でスペーサ４を挟むと共に、メンブレン１ａとメンブレン２ａとでメンブレン間スペーサ１１を挟み、上電極構造体１と中間電極構造体２とを接着剤５で固定する。次いで、これと下電極構造体３とを同様にスペーサ４及びメンブレン間スペーサ１１を挟んで結合して接着剤５で固定する。
【００３４】
＜第２の実施例＞
図４は、電子光学系アレイの別の実施例を示す。この電子光学系アレイは、上電極構造体１１と中間電極構造体１２との間に上シールド電極１４を配置し、また、中間電極構造体１２と下電極構造体１３との間に下シールド電極１５を配置した構造を有する。各電極構造体は、メンブレン部と、該メンブレン部を支持する支持体とを有する。隣り合う電極構造体は、支持部によりスペーサ１６を挟んで積層され、接着剤１７で固定されている。
【００３５】
図５（ａ）〜図５（ｅ）は、上電極構造体１１と下電極構造体１３の作製方法を説明する図である。なお、この実施例では、上電極構造体１１と下電極構造体１３とは同一の構造を有する。
【００３６】
最初に、不純物のドーピングにより導電性を付与した、結晶方位が＜１００＞のシリコンウエハ３０１を用意し、マスク層３０２として基板３０１の両面に熱酸化法によって膜厚３００ｎｍのＳｉＯ₂層を成膜した後、これをフォトリソグラフィーとエッチングプロセスによってパターニングし、裏面のマスク層３０２の一部を除去する（図５（ａ））。なお、不純物をドーピングする代わりに、基板３０１の表面に金属等の導電性材料を成膜しても同様の効果を得ることができる。
【００３７】
次いで、２２％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて、９０℃でシリコン基板３０１が２０μｍの厚さになるまで裏面からエッチングを行う（図５（ｂ））。これにより、孔部３０５及びメンブレン部３０３が形成される。
【００３８】
次いで、フォトリソグラフィーとドライエッチングプロセスを用いて、所定領域のシリコン基板３０１の表面のマスク層３０２とシリコン基板３０１をエッチングし、複数の開口３０６を形成する（図５（ｃ））。
【００３９】
最後に、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合水溶液を用いてマスク層３０２を除去する（図５（ｄ））。なお、図５（ｅ）は図５（ｄ）の上面図である。
【００４０】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、上シールド電極構造体１４と下シールド電極構造体１５の作製方法を説明する図である。なお、この実施例では、上シールド電極構造体１４と下シールド電極構造体１５とは同一の構造を有する。
【００４１】
最初に、不純物のドーピングにより導電性を付与した、結晶方位が＜１００＞のシリコンウエハ４０１を用意する（図６（ａ））。この基板４０１を１００μｍの厚さになるまで研磨した後、レジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより開口及びアライメント溝の部分のパターン４０２を形成する（図６（ｂ））。
【００４２】
最後に、高アスペクト比の加工のできる高密度プラズマを用いたドライエッチング装置を用いて、シリコン４０１のエッチングを行い、複数の開口４０４とマーカー溝４０３を形成した後、レジスト４０２を除去する（図６（ｃ））。図６（ｄ）は図６（ｃ）の上面図である。
【００４３】
以上のようにして作製した電極構造体同士を位置合わせして接合する。具体的には、最初に、上電極構造体１１とシールド電極構造体１４を接合し、更に、これと中間電極構造体１２とを接合する。これとシールド電極構造体１５とを接合し、最後にこれと下電極構造体１３とを接合することで、電子光学系アレイが完成する。
【００４４】
この実施例においても、第１の実施例の変形例のように、上電極構造体１１のメンブレン部とシールド電極構造体１４のメンブレン部との間、シールド電極構造体１４のメンブレン部と中間電極構造体１２のメンブレン部とシールド電極構造体１５のメンブレン部との間、シールド電極構造体１５のメンブレン部と下電極構造体１３のメンブレン部との間、の全部又は一部にメンブレン間スペーサを設けることが好ましい。
【００４５】
＜電子ビーム露光装置＞
次に、上記のいくつかの実施例に代表される電子光学系アレイを用いたシステム例として、マルチビーム型の荷電粒子露光装置（電子ビーム露光装置）の実施例を説明する。図８は全体システムの概略図である。図中、荷電粒子源である電子銃501はカソード501ａ、グリッド501b、アノード501cから構成される。カソード501aから放射された電子はグリッド501b、アノード501cの間でクロスオーバ像を形成する（以下、このクロスオーバ像を電子源ESと記す）。この電子源ESから放射される電子ビームは、コンデンサーレンズである照射電子光学系502を介して補正電子光学系503に照射される。照射電子光学系502は、それそれが3枚の開口電極からなる電子レンズ（アインツェルレンズ）521,522で構成される。補正電子光学系503は、上記の電子光学系アレイが適用された電子光学系アレイを含み、電子源ESの中間像を複数形成する（構造の詳細は後述する）。ここで、補正電子光学系５０３は、投影電子光学系５０４の収差の影響を補正するように、複数の中間像の形成位置を調整する。補正電子光学系503で形成された各中間像は投影電子光学系504によって縮小投影され、被露光面であるウエハ505上に電子源ES像を形成する。投影電子光学系504は、第1投影レンズ541(543)と第2投影レンズ542(544)とからなる対称磁気ダブレットで構成される。506は補正電子光学系503からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の電子源像を同時にウエハ505上でX,Y方向に変位させる偏向器である。507は偏向器506を作動させた際に発生する偏向収差による電子源像のフォーカス位置のずれを補正するダイナミックフォーカスコイルであり、508は偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正するダイナミックスティグコイルである。509はウエハ505を載置して、光軸AX(Ｚ軸)方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なθ-Ｚステージであって、その上にはステージの基準板510が固設されている。511はθ-Ｚステージを載置し、光軸AX(Ｚ軸)と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。512は電子ビームによって基準板510上のマークが照射された際に生じる反射電子を検出する反射電子検出器である。
【００４６】
図９（ａ）、図９（ｂ）は補正電子光学系503の詳細を説明する図である。補正電子光学系503は、光軸に沿ってアパーチャアレイAA、ブランカーアレイBA、要素電子光学系アレイユニットLAU、ストッパーアレイSAで構成される。図９（ａ）は電子銃501側から補正電子光学系503を見た図、図９（ｂ）はAA’断面図である。アパーチャアレイAAは図９（ａ）Ａに示すように基板に複数の開口が規則正しく配列（８×８）形成され、照射される電子ビームを複数（６４本）の電子ビームに分割する。ブランカーアレイBAはアパーチャアレイAAで分割された複数の電子ビームを個別に偏向する偏向器を一枚の基板上に複数並べて形成したものである。要素電子光学系アレイユニットLAUは、同一平面内に複数の電子レンズを2次元配列して形成した電子レンズアレイである第1電子光学系アレイLA1、及び第2電子光学系アレイLA2で構成される。これら各電子光学系アレイLA1,LA2は上述の実施例で説明した電子光学系アレイを８×８の配列に応用した構造を備え、上述する方法で作製されたものである。要素電子光学系アレイユニットLAUは、ＸＹ座標が共通の第1電子レンズアレイLA1の電子レンズと第2電子レンズアレイLA2の電子レンズとで一つの要素電子光学系ELを構成する。ストッパーアレイSAは、アパーチャアレイAAと同様に基板に複数の開口が形成されている。そして、ブランカーアレイBAで偏向されたビームだけがストッパーアレイSAで遮断され、ブランカーアレイの制御によって各ビーム個別に、ウエハ505へのビーム入射のON/OFFの切り替えがなされる。
【００４７】
本実施例の荷電粒子線露光装置によれば、補正電子光学系に上記説明したような優れた電子光学系アレイを用いることで、極めて露光精度の高い装置を提供することでき、これによって製造するデバイスの集積度を従来以上に向上させることができる。
【００４８】
＜半導体生産システムの実施例＞
次に、上記露光装置を用いた半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【００４９】
図１０は全体システムをある側面から切り出して表現したものである。図中、1010は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所101内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム1080、複数の操作端末コンピュータ1100、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）1090を備える。ホスト管理システム1080は、ＬＡＮ1090を事業所の外部ネットワークであるインターネット1050に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００５０】
一方、1020〜1040は、製造装置のユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場である。製造工場1020〜1040は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場1020〜1040内には、夫々、複数の製造装置1060と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）1110と、各製造装置1060の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム1070とが設けられている。各工場1020〜1040に設けられたホスト管理システム1070は、各工場内のＬＡＮ1110を工場の外部ネットワークであるインターネット1050に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ1110からインターネット1050を介してベンダー1010側のホスト管理システム1080にアクセスが可能となる。ここで、典型的には、ホスト管理システム1080のセキュリティ機能によって、限られたユーザーだけがホスト管理システム1080に対するアクセスが許可される。
【００５１】
このシステムでは、インターネット1050を介して、各製造装置1060の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知し、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から工場側に送信することができる。各工場1020〜1040とベンダー1010との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ1110でのデータ通信には、典型的には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者がアクセスすることができない、セキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００５２】
さて、図１１は本実施形態の全体システムを図１０とは別の側面から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも1台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの複数の製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、2010は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置2020、レジスト処理装置2030、成膜処理装置2040が導入されている。なお、図１１では製造工場2010は1つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ2060で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム2050で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー2100、レジスト処理装置メーカー2200、成膜装置メーカー2300などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行なうためのホスト管理システム2110,2210,2310を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム2050と、各装置のベンダーの管理システム2110,2210,2310とは、外部ネットワーク2000であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット2000を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００５３】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１２に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（4010）、シリアルナンバー（4020）、トラブルの件名（4030）、発生日（4040）、緊急度（4050）、症状（4060）、対処法（4070）、経過（4080）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（4100〜4120）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。
【００５４】
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１３は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ1（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2（露光制御データ作製）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作製する。一方、ステップ3（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ6（検査）ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ7）する。例えば、前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行われてもよく、この場合、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信されてもよい。
【００５５】
図１４は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ13（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。
ステップ14（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに描画（露光）する。ステップ17（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ18（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、小型化、高精度化、信頼性といった各種条件を高いレベルで実現した電子光学系アレイを提供することができる。
そして、これを用いた高精度な露光装置、生産性に優れたデバイス製造方法、半導体デバイス生産工場などを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の電子光学系アレイの構造を説明する図である。
【図２】上電極構造体および下電極構造体の作製方法を説明する図である。
【図３】中間電極構造体の作製方法を説明する図である。
【図４】第２の実施例の電子光学系アレイの構造を説明する図である。
【図５】上電極構造体および下電極構造体の作製方法を説明する図である。
【図６】シールド電極構造体の作製方法を説明する図である。
【図７】第１の実施例の変形例を示す図である。
【図８】マルチ電子ビーム型露光装置の全体図である。
【図９】補正電子光学系の詳細を説明する図である。
【図１０】半導体デバイス生産システムの例をある角度から見た概念図である。
【図１１】半導体デバイス生産システムの例を別の角度から見た概念図である。
【図１２】ディスプレイ上のユーザーインターフェースを示す図である。
【図１３】半導体デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図１４】ウエハプロセスの詳細を説明する図である。

Claims

荷電粒子線源から放射された荷電粒子線を用いて露光を行う荷電粒子線露光装置であって、
前記荷電粒子線の経路に沿って複数の電極構造体を配置し、前記荷電粒子線源の複数の中間像をアレイ状に形成する電子光学系アレイと、
前記電子光学系アレイによってアレイ状に形成された前記荷電粒子線源の複数の中間像を被露光面上に投影する投影電子光学系と、を備え、
前記複数の電極構造体のうち少なくとも１つの電極構造体は、
前記荷電粒子線が通る複数の開口がアレイ状に配列された基板と、
前記基板の表面を覆うように形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜の上で前記複数の開口のそれぞれを囲むように設けられた金属膜と、を有し、
前記金属膜は、前記複数の開口のうち第１グループの開口に対して共通に設けられた第１部分と、前記複数の開口のうち前記第１グループとは異なる第２グループの開口に対して共通に設けられた第２部分とを含み、前記第１部分と前記第２部分とは相互に接続されていないことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
前記第１グループの開口はアレイ状に配置された前記複数の開口における１つの行を構成し、前記第２グループの開口はアレイ状に配置された前記複数の開口における他の１つの行を構成することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
前記複数の電極構造体のうち前記少なくとも１つの電極構造体とは別の少なくとも１つの電極構造体は、シールド電極構造体であることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線露光装置。
前記基板は、前記荷電粒子線が通る前記複数の開口がアレイ状に配列されたメンブレン、および、前記メンブレンの周囲を支持する支持部で構成されており、
前記複数の電極構造体のうち少なくとも２つの電極構造体は、前記少なくとも２つの電極構造体の支持部の間に設けられたスペーサによって、相互の距離が規定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置。
前記基板は、前記荷電粒子線が通る複数の開口がアレイ状に配列されたメンブレン、および、前記メンブレンの周囲を支持する支持部で構成されており、
前記複数の電極構造体のうち少なくとも２つの電極構造体は、前記少なくとも２つの電極構造体のメンブレンの間に設けられたスペーサによって、相互の距離が規定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置。
前記基板は、前記荷電粒子線が通る複数の開口がアレイ状に配列されたメンブレン、および、前記メンブレンの周囲を支持する支持部で構成されており、
前記複数の電極構造体のうち少なくとも２つの電極構造体は、前記少なくとも２つの電極構造体の支持部の間に設けられた第１のスペーサ、および、前記少なくとも２つの電極構造体のメンブレンの間に設けられた第２のスペーサによって、相互の距離が規定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子線露光装置。