JP2007019246A - 電子ビーム装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】偏向制御手段により試料上に照射されるように偏向制御された電子ビーム２を通過させる開口部９、偏向制御手段により試料上に照射されないように偏向制御された電子ビームを遮蔽する遮蔽部、および、遮蔽部の下面に発光物質を有する発光体を有するアパーチャ手段と、電子ビームが開口部を通過し試料に照射され反射された反射電子および２次電子１８の少なくとも一方により発光体から発生する光を検出する検出手段１１と、検出手段の検出結果１４に基づいて、試料上での照射状態を求める手段１５と、を備えるため、試料に照射された電子ビームの特性を導出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置に関し、特に、描画中に発生する電子ビーム位置異常や電子ビーム照射量等、電子ビーム特性の異常を即座に検知できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法に関する。

一般に、電子ビームの照射中に装置に何等かの異常が発生すると、照射ビームにもその影響が発生する。特に電子ビーム描画装置を用いてマスクブランクや半導体ウエハにパターンを描画している最中にそうした異常が発生すると、パターン描画不良の原因になる。電子ビーム描画装置の場合に異常が生じる原因には次のようなことが考えられる。１つは描画システムに起因するもので、具体的には、サブシステム相互間のタイミングのずれ、雑音の混入等である。これらの原因によって、例えばブランキング制御システムに異常が発生すると、ショットの位置ズレやドーズ量の異常等、描画不良が発生する。もう１つは電子ビームへの物理的外乱によるもので、例えばカラム内各部のチャージアップによるビーム軌道の乱れやマイクロ放電による装置内電場の急激な変動によって、いわゆるケラレが発生しドーズ量不足やパターン抜けなどの描画不良を引き起こす。
このような異常を描画中に検出することは困難で、実際に描画したパターン又はウエハ上に形成された半導体装置を回路として検査していた。そのため異常が判明するのはパターン描画の後工程であり、従って異常が発生しているにもかかわらず、それを検知できないが故に描画を続けなければならず、さらに少なからず時間を要する検査を経なければ良否判定ができないという問題がある。
異常の発生が即座に判明すればその後の描画時間及び検査時間を省略することができる。このために従来は、描画システムの偏向データのエラーをチェックするという方法や、ブランキングアパーチャに流入する電流量を計測して偏向データと比較を行う方法、試料からの反射電子や２次電子の量を計測して偏向データと比較を行うという方法がとられている。
例えば、特開平２−２１５０３３号公報（特許文献１）では、簡単な構成で、ビーム電流の測定等を行うことができる電子ビーム装置が提案され、アパーチャの下方に設けられる導電性の筒状体等に入射する電子ビームを検出して電子ビーム軸の調整を行っていた。
特開平２−２１５０３３号公報

しかし、描画システムの偏向データのエラーをチェックするという方法では、実際にビームが試料に照射されたかどうかを検知することはできないという問題がある。
ブランキングアパーチャに流れる電流量を計測する方法や反射電子や２次電子の量を計測する方法では、電子ビームの電流量が小さいため、正確な計測が困難であるという問題がある。また、ブランキングを高速で行う場合には、高速での計測が求められる。
そこで、本発明は、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の電子ビーム装置は、電子源からの電子ビームを試料上に照射する電子ビーム装置において、
ブランキングデータに基づいて、前記電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、
前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された前記電子ビームを通過させる開口部、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された前記電子ビームを遮蔽する遮蔽部、および、前記遮蔽部の下面に発光物質を有する発光体を有するアパーチャ手段と、
前記電子ビームが前記開口部を通過し前記試料に照射され反射された反射電子および２次電子の少なくとも一方により前記発光体から発生する光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記アパーチャ手段において、前記発光体の代わりに第２の開口部を有して前記アパーチャ手段の下方に設けられ、下面に発光物質を有する第２の発光体を有し、
前記電子ビームが前記開口部および前記第２の開口部を通過し前記試料に照射され反射された前記反射電子および２次電子の少なくとも一方を受けて前記第２の発光体から発生する光を前記検出手段は検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記発光体は、前記遮蔽部の下面に発光物質が塗布され、あるいは、発光物質から成る。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記第２の発光体は、下面に発光物質が塗布され、あるいは、発光物質から成る。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、求められた前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較する手段をさらに備えることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも一方には、導電性物質が設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うことを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正することを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、描画装置であり、前記試料上での照射状態を求める手段は、前記電子ビームが照射される前記試料上に既に描画されたパターンに基づいて前記電子ビームの照射特性データを補正する。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備える。

本発明の電子ビーム装置によれば、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された前記電子ビームを通過させる開口部、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された前記電子ビームを遮蔽する遮蔽部、および、前記遮蔽部の下面に発光物質を有する発光体を有するアパーチャ手段と、前記電子ビームが前記開口部を通過し前記試料に照射され反射された反射電子および２次電子の少なくとも一方により前記発光体から発生する光を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えるため、試料に照射された電子ビームの特性を導出でき、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記アパーチャ手段の前記発光体の代わりに、第２の開口部を有して前記アパーチャ手段の下方に設けられ、下面に発光物質を有する第２の発光体を有し、前記電子ビームが前記開口部および前記第２の開口部を通過し前記試料に照射され反射された前記反射電子および２次電子の少なくとも一方を受けて前記第２の発光体から発生する光を前記検出手段は検出するため、試料に照射された電子ビームの特性を導出でき、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも一方には、導電性物質が設けられるため、電子ビームがブランキングアパーチャに照射されることによって起きる帯電を効果的に防止して、電子ビームの照射位置のドリフトを少なくする。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めるため、試料の描画中に発生する電子ビーム照射量の異常の発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正するため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出し、さらに、電子ビームの試料への照射状態を制御できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、描画装置であり、前記試料上での照射状態を求める手段は、前記電子ビームが照射される前記試料上に既に描画されたパターンに基づいて前記電子ビームの照射特性データを補正するため、より精度の高いデータを得ることができ、特に、電子ビーム描画装置にあっては、下地の影響をキャンセルして的確な照射特性データを得ることができ、これに基く電子ビームの照射状態の制御精度を向上させることができる。
さらに、本発明のデバイス製造方法によれば、前記電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備えるため、半導体デバイスの製造中に前記電子ビーム装置による試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

まず、図１の概略構成図、図２および図３を参照して本発明の実施例１の電子ビーム装置を説明する。
電子銃１は、電子ビーム２を照射する装置である。電子ビーム２はブランカー３の二つのビームブランキング電極４、５の電圧によって、オン状態の電子ビーム６とオフ状態の偏向電子ビーム７が作られる。オン状態の電子ビーム６は、ブランキングアパーチャ８に設けられた電子ビーム開口９を通過する。電子ビーム開口９を通過した電子ビーム６は発光板１６の光軸付近に設けられた開口１７を通過して試料１２に到達する。電子ビーム６が試料１２に入射すると試料１２の表面付近から反射電子１８や２次電子が発生する。これらの反射電子１８や２次電子が発光板１６の裏面に到達すると、発光板１６の裏面に塗布されている発光物質から発光１９を生じる。検出器１１は発光１９を検出する装置で、発光板１６近傍の試料１２側に設けられる。
ここで、発光板１６を設けずにブランキングアパーチャ８自体の裏面に発光物質を塗布するか、あるいは、発光物質を含有する構成でもよい。
一方、電子ビーム装置のブランカー３は、それらを制御する制御部１３に接続され、検出器１１は、計測回路１４に接続される。制御部１３の出力信号と、計測回路１４の計測結果は、比較部１５に入力され、制御部１３に比較結果が出力される。
発光板１６は、電子ビームが照射されることによって発光する性質を持つ、例えばＹ_２ＳｉＯ_５：Ｔｂといった蛍光材料を含有するかまたは表面にコーティングされている。このほかにも、ブラウン管の蛍光材料として用いられているようなＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕをはじめとする種々の蛍光材料を使用することが可能である。このような材料は多くが絶縁材料であるため、電子ビームの照射によって帯電することが知られている。その対策として、発光板１６上の蛍光材料を、例えばアルミニウムのような導電性材料でコーティングして帯電を効果的に予防して、電子ビームの照射位置のドリフト等を少なくすることができる。
ここで、検出器１１は発光板１６上の蛍光材料表面の発光強度を感知するものか、あるいは発光板１６上の蛍光材料表面の発光状態を観察するカメラやＣＣＤといったものでもよい。
本実施例１においては、検出器１１の形状を図１に示すような板状としたが、集光効率や実装上の制約などを考慮した上で形状を任意に選択すればよい。本実施例のように電子ビームをある程度絞った状態で使用する装置では、オン状態の電子ビーム６と干渉しない形状であればよく、例えば電子ビーム６の光軸上に開口を持つリング形状のものであってもよい。

図２は、図１の電子ビーム装置におけるブランカー３に接続された制御部１３、検出器１１に接続された計測回路１４および比較部１５の詳細を表す図である。
データ処理部２５はビームのオンオフ信号パターンを生成し所望の照射時間と照射タイミングを総合的に制御するための構成要素、バンクメモリ２６は多値化されたビットマップで構成された照射データを格納する構成要素、バッファメモリ２７はバンクメモリ２６から出力された照射データを一時的に蓄積する構成要素、パルス幅変調回路２８はバッファメモリ２７から出力された照射データをパルス幅に変換する構成要素、ドライバ２９は前記パルス幅変調回路２８から出力されたデータをブランカー３に駆動信号として送出する構成要素である。増幅器３０は検出器１１で検出された信号を増幅するための構成要素、ＡＤ変換器３１は増幅器３０で増幅された信号をディジタル値に変換するための構成要素、導出部３２はＡＤ変換器３１の出力から試料に照射された電子ビームの特性を導出する構成要素である。データ信号３３はバッファメモリ２７がパルス幅変調回路２８に出力する信号、信号３４は検出器１１からの信号を計測回路１４で処理した信号である。これらの信号３３、３４は比較部１５で比較される。データ処理部２５はビームのオンオフ信号パターンから多値化されたビットマップデータを生成し、バンクメモリ２６に格納する。バンクメモリ２６に格納されたビットマップデータはデータ処理部２５の指令する所望のタイミングでバッファメモリ２７に転送され、逐次更新される。バッファメモリ２７からから出力されたビットマップデータはパルス幅変調回路２８で各データの大きさに見合ったパルス幅を持つブランキング信号に加工され、ドライバ２９に出力されてブランキング電極４、５を駆動する。ここで、パルス幅変調回路２８はデータの出力周期で決まる時間間隔の中央にパルス幅の中心が重なるように変調を行う。データ処理部２５は、バンクメモリ２６とバッファメモリ２７がデータを出力するタイミング以外にも、パルス幅変調回路２８の動作タイミング、さらに計測回路１４の動作タイミング等をコントロールしている。

図３は、比較部１５が行う比較動作の説明図で、試料１２に照射される電子ビーム６の量に関する比較動作について説明する。
照射信号４０はパルス幅変調回路２８が出力する構成要素、出力４１は増幅器３０の出力である。パルス幅変調回路２８の出力は、０と１の２値で、０がビームオフ、１がビームオンに対応する。電子ビーム２のオン時間、オフ時間はパルスの幅によって決定される。
一方、試料１２に照射された電子ビーム６の照射量とその際に発生する反射電子や２次電子の量と相関がある。従って、発光板１６による発光１９を検出することによって得られる出力は試料１２に照射された電子ビーム６の量を反映していることになる。よって検出器１１の出力から種々の演算を経て試料１２に到達した電子ビーム６の照射量を導出することができる。
次に、照射信号４０と出力４１を比較することによって、ブランカー３に送られた信号と試料に照射された電子ビーム量の比較を行うことができる。本実施例１では、この比較結果によって照射エラーを検出する。
実際に比較器１５に入力される信号は信号３３、３４である。信号３３はパルス幅に変調がされる前のデータであり、信号３４はディジタル変換されたデータであるが、信号３３と信号３４を比較することは、照射信号４０と出力４１とを比較することと等価である。
比較の方法としては、例えば、パルス幅変調回路のサンプリング周波数に従いパルスの中心部分で信号３４を計測し、その結果と信号３３のデータからパルスの有無のみを比較する方法や、信号３４を高速にサンプリングして実際の波形データを得、その結果と信号３３のデータで決定される論理上の波形との比較を行う方法などがある。これらの方法以外にも得られた実際の波形と論理的な波形の相関等を診るといった統計的な処理方法によっても、信号３３と信号３４の比較判定を行うことができる。
上述のような方法で得られた比較結果３５はデータ処理部２５に出力され、装置シーケンス、表示といった種々の用途に供される。

図４を参照して本発明の実施例２である電子銃から放出される電子ビームを複数本に分割してマトリックス状に並べ、各々のビームで同時にパターンを描画するマルチビーム方式の電子線描画装置を説明する。
この種の装置は複数の電子ビームでより広い視野に同時にパターンを描画するので、スループットを向上させることができると考えられている。
電子銃５０は、描画装置の光源である。この光源から放射された電子ビーム５１はコンデンサーレンズ５２によって略平行の電子ビーム５１ａとなる。この略平行の電子ビーム５１ａは複数の要素電子光学系５４が配列された、マルチビームモジュール５３に入射する。ブランキング電極を有する要素電子光学系５４は複数の光源の中間像５５、５６を散乱等による不要なビームを遮蔽するアパーチャ５７の開口付近に形成すると同時に、複数のブランキング電極を各々個別に作動させ、後述する投影系の瞳位置にあるブランキングアパーチャ６１で複数の電子ビームを遮蔽する構成になっている。
次に、磁界レンズ５９と磁界レンズ６０は磁気対称ダブレットで投影系を構成する。ここで、磁界レンズ５９と磁界レンズ６０との距離は各々のレンズの焦点距離の和に等しく、前記光源の中間像５５、５６は磁界レンズ５９の焦点位置付近にあって、それらの像は磁界レンズ６０の焦点位置付近に形成される。６３は磁界偏向器、６４は電界によって偏向を行う静電偏向器で、これら二つの偏向器を用いて複数の中間像５５、５６からの電子ビームを偏向させて、複数の中間像の像を試料６２の上で平面的に移動させるようになっている。ここで磁界偏向器６３と静電偏向器６４は、光源像の移動距離によって使い分けている。６５は偏向器を作動させた際に発生する偏向収差によるフォーカス位置のずれを補正するためのダイナミックフォーカスコイル、５８は同様な過程で発生する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。また、６６は試料６２をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動するためのXYZステージである。描画の際には、パターンデータに基づいて、複数の中間像の像を投影系によって試料６２上に投影し、複数の要素電子光学系のブランキング電極を作動させて複数の電子ビームをオン・オフさせながら、磁界偏向器６３と静電偏向器６４及びXYZステージ６６を用いて試料６２の全面を走査し所望の露光パターンを得ている。

次に、図５を参照して、本発明の実施例２の電子線描画装置におけるマルチビームモジュール５３に載置された要素電子光学系５４のブランキング電極とそれらを駆動するドライバ及び駆動信号を伝送する伝送路を説明する。
描画データを各ビームのオンオフ信号パターンに変換し所望の露光時間を与えるデータ処理系６７からドライバ６８に駆動信号を出力する。この出力は駆動信号ケーブル６９を介して中継基板７１のインターフェースコネクタ７０に接続され、配線パターンによって電子光学鏡筒７８を通過し駆動信号の終端回路であるターミネータ７２に入力する。ターミネータ７２を通過した駆動信号は真空シール７９を通過しコンタクトユニット７３を経由してブランキングモジュール７４に接続される。さらに、ブランキングモジュール７４の上には各ブランキング開口７７に一対ずつ設けられたブランキング電極７６があり、コンタクトユニット７３から配線パターン７５を通して駆動信号がそれらブランキング電極７６に接続される。

次に、図６を参照して、図４及び図５で説明した装置において電子ビームの特性を検出する方法を説明する。
電子ビーム９０は分割された電子ビーム、ブランキングモジュール７４は中継基板７１に載置された構成要素、レンズ群９１、９２は分割された電子ビーム９０を縮小投影する投影光学系を構成するレンズ群、ブランキングアパーチャ６１は前述の構成要素である。
ここで、データ処理系６７には、パターンデータをビームのオンオフ信号パターンに変換し所望の照射時間と照射タイミングを提供するデータ処理部１０２、多値化されたビットマップで構成された照射データを格納しているバンクメモリ９５ａ、９５ｂ、バンクメモリから出力された照射データを一時的に蓄積するバッファメモリ９４ａ、９４ｂ、バッファメモリから出力された照射データをパルス幅に変換するパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂ、バッファメモリの出力を時系列上で加算し照射プロファイルを出力する演算部９６、検出信号の不要な高周波成分を除去するローパスフィルタ９９、検出信号をディジタル化するＡＤ変換器１００、照射プロファイルとＡＤ変換器１００の出力を分析、比較、判定、等の処理を行う信号処理部１０１、信号処理部１０１の出力からデータ処理部１０２の判定処理によって生成される判定出力１０３が構成されている。さらに、６８ａ、６８ｂはパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂ、から出力された信号をブランキングモジュール７４に載置されたブランカーに駆動信号として送出するドライバ、検出器９７は後述する発光板１０５上に具備された蛍光体の発光１０７を検出するための検出器、増幅器９８は検出器９７で検出された信号を増幅するための増幅器である。
データ処理部１０２は描画するべきパターンデータから多値化されたビットマップデータを生成しバンクメモリ９５に格納する、バンクメモリは分割された電子ビームをブランキングするブランカーの数に対応して複数用意されており、またこれに続く後段の各処理部分も同数用意されている。バンクメモリに格納されたビットマップデータは所望のタイミングでバッファメモリ９４に転送される。本例においてはバッファメモリは所謂ＦＩＦＯでデータ処理部１０２の指令によって逐次更新されていく。バッファメモリから出力されたビットマップデータはパルス幅変調回路９３に入力し各データの大きさに見合ったパルス幅を持つブランキング信号に加工されドライバ６８へ出力され、ドライバ６８はブランキングモジュール７４に配列されたブランキング電極を駆動する。ここで、パルス幅変調回路９３は、データ出力周期で決まる時間間隔の中央にパルス幅の中心が重なるように変調をかけるようになっている。

分割された電子ビーム９０はブランキングモジュール７４のブランキング電極に印加されたパルス幅変調信号によって偏向を受けながら、投影光学系の一部９１を通りブランキングアパーチャ６１付近に到達する。ブランキングアパーチャ６１は投影光学系の光軸付近に開口を持ち、ブランキングモジュール７４で偏向を受けた電子ビームを遮蔽し、受けないものは開口を通過し、さらに投影光学系の一部９２を通過し所定の縮小率を得た後、発光板１０５に設けられた中心開口を通過しさらに下部にある試料６２に照射される。電子ビームが試料６２に照射されると試料表面付近から反射電子１０６や２次電子が発生する。これらの反射電子や２次電子は試料からみて電子源側に載置された発光板１０５の下面に照射される。尚、発光板１０５は図４に於いて図示していないが、同図磁界レンズ６０の下部に設置されている。
ここで発光板１０５は試料６２に向かって凸形状をした円錐台様で、電子ビームの光軸付近を中心とする開口が設けられている。さらに発光板１０５の試料面側（本実施例２では下面）には発光物質が塗布されていて、反射電子や２次電子からなる電子ビームが入射すると発光１０７を発生する。発光板１０５の形状は反射電子や２次電子を効率良く収集すること、検出器９７で受光する際の光量を十分確保すること、さらに検出器９７の実装スペースを考慮すること、などを考慮して設計してある。
また本実施例２では発光物質として蛍光材料を用いており、本発明の実施例１と同様な敷設形態、材料を選択している。
発光１０７を検出する検出器９７は例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ、ＰＩＮ、フォトマル等、種々のものを使用することができる。選定に際しては、用いる蛍光体の発光波長に合わせて最適なもの使用する。本実施例２では所謂ＰＩＮダイオードを用いている。ＰＩＮダイオードの出力に高速応答性を持たせるために負荷抵抗を小さく抑え、後段の増幅器９８で１００倍程度のゲインを得るようにしてある。増幅器の出力はローパスフィルタ９９を通り不要な高周波を除去しＡＤ変換器１００でディジタル化される。
信号処理部１０１は演算部９６の出力とＡＤ変換器１００の出力、さらに下地パターン特性データメモリ１０４から既に試料上の形成されているパターンの反射率、２次電子発生率等からなる特性データを取り込み、其々のデータから波形トレース、積分、微分、２階微分、重心計算、等の手法を用いて波形解析を行う。この際下地パターン補正を行うモードに設定されている場合には、ＡＤ変換器１００の出力は下地パターン特性データメモリ１０４に予め格納されているデータから得られる下地パターンの反射率、２次電子発生率、等の値を用いて補正される。この補正の主要なモードは電子ビームの照射量の評価における反射率補正で、下地パターンの形状と材質さらにレジストの特性を考慮した反射率を各描画ショット単位で下地パターン特性データメモリ１０４に格納しておいて、ＡＤ変換器１００の出力に同期して反射率データを読み出し、その部位の反射率の逆数をＡＤ変換器１００の出力に乗じる。この操作によって試料に入射した電子ビームの照射量を下地の影響を廃しながら算出するようになっている。
以上の補正の後、演算部９６の出力とＡＤ変換器１００の出力の同一性、相似性、相関、等の比較、統計的処理を行うと同時に、波形解析や比較、統計的処理で得られた情報を用いて異常性判定も行っている。これらの波形データや特性データ、比較、統計情報、判定結果はデータ処理部１０２に送出され、データ処理部がそれらの情報をもとに、照射パラメータの補正を行うと同時に照射状況の評価を行い判定出力１０３を得ている。

図７を参照して、本実施例２のドーズ量の処理において、下地パターン補正を実施しないモードについて説明する。
図７はパルス幅変調回路の出力と演算部の出力イメージ、及び増幅器の出力を時間経過に従ってグラフ化したものである。
信号Ｐａ、Ｐｂ、はパルス幅変調回路９３ａ、９３ｂの出力である。ここでは分割された電子ビームが４本、即ちブランカーも４個という想定で説明するために信号Ｐｃ、Ｐｄを追加してある。このため、信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ，４つの信号が各ドライバに出力され、ドライバに接続された４つのブランカーが駆動される。
尚、実際には１０２４系統の信号を同時処理が必要である。ここで、縦軸の破線は各パルスの時間中心位置で、この位置がパルスの中央になるように変調されている。この破線の間隔はパルスの送出周期を表していることになり、本例では送出周期が１００ＭＨｚである。従ってパルスの間隔は１０ｎｓｅｃであり、このインターバル毎に全てのビームのオンオフ制御が行われている。信号Ｐｓは信号Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの時系列上の和である。実際にはパルス幅変調回路の出力ではなく、前段のバッファ９４ａ、９４ｂ、の出力を演算部９６でディジタル的に時系列加算している。
一方、信号Ｄｓは検出器９７で得られた信号に増幅器９８でゲインをかけ、ＬＰＦを通過した信号である。図７からわかるように、信号Ｐｓの波形と信号Ｄｓが相似であり、正常な描画ができていることがわかる。ドーズ量を処理する場合いくつかの手法があるが、本実施例では積分法、と２階微分法とを用いている。積分法は信号Ｐｓ、Ｄｓ其々をパルス毎の積分ウィンドウ内で積分しその結果の差分をパラメータとして判定に用いる方法である。２階微分法は信号Ｐｓ、Ｄｓの波形に注目し、各々の波形の増減を２回の微分操作による傾きの符号変化としてデータ化し、各々の波形から得られたデータの一致度を評価して判定に用いる方法である。
本実施例２がドーズ量を比較するときに異なる二つの方法を同時に用いるのは、判定精度を上げたいからである。さらに実施の形態では、それらを補完する中心値判定も併用している。中心値判定は文字通り中心値、即ちパルスの中心位置のデータに着目する方法で、図７における信号Ｐｓ、Ｄｓと各破線との交点のデータから、ある閾値をもとにパルスの有無を判別する。この方法は判別が簡単にでき信号処理部を構成する回路への負担が軽いのでラフチェックの目的で常時モニタに使用している。尚、前述したように信号ＤｓはＡＤ変換機１００によってディジタル化した後に信号処理を実行している。
さて、こうして得られたドーズ量の評価結果はデータ処理部へ出力され、リアルタイム補正とスタティック補正の両方にフィードバックされている。リアルタイム部分は基本ドーズ量であり、描画条件によって決まる量でありその変動分を補正する意味合いがある。スタティック部分は所謂オフセットであり、適正なインターバルで補正される量である。
図５に戻って、さらにこうして得られた情報からデータ処理部１０２は総合的に判断を下し、判定出力１０３を出力する。この出力は、不図示の上位コントローラや表示装置等で利用される。たとえば、装置シーケンスの変更や停止、エラー表示、アラート出力、エラーログへの登録、エラー回復、リトライシーケンスの起動、等の動作の起動に利用される。
本実施例２では検出器９７の形状設計について特段の配慮をしなかったが、検出感度やＳＮ比の向上などを目的に本発明の実施例１と同様、種々の形態や構成が考えられる。

次に、図８を参照して、本発明の実施例１の電子ビーム装置を用いて半導体デバイスを製造する本発明の実施例３のデバイス製造方法を説明する。
図８は微小デバイス（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）の製造のフローを示す。
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う。ステップ２（露光制御データ作成）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成する。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、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

本発明の実施例１の説明図である。 本発明の実施例１を構成する制御装置の概略構成図である。 本発明の実施例１の信号波形の説明図である。 本発明の実施例２の説明図である。 本発明の実施例２のブランキングモジュールの説明図である。 本発明の実施例２のブランキングモジュールとその周辺回路の説明図である。 本発明の実施例２の信号波形の説明図である。 本発明の実施例３のデバイス製造方法のフローの説明図である。

符号の説明

１ 電子銃 ２ 電子ビーム ３ ブランカー
４ ブランキング電極 ５ ブランキング電極
６ オン状態の電子ビーム ７ オフ状態の電子ビーム
８ ブランキングアパーチャ９ 電子ビーム開口
１１ 検出器 １２ 試料 １３ 制御部
１４ 計測回路 １５ 比較部 １６ 発光板
１７ 開口 １８ 反射電子及び２次電子
１９ 発光 ２５ データ処理部
２６ バンクメモリ ２７ バッファメモリ
２８ パルス幅変調回路 ２９ ドライバ
３０ 増幅器 ３１ ＡＤ変換器 ３２ 導出部
３３、３４ 信号 ３５ 比較結果 ４０ 照射信号
４１ 出力 ５０ 電子銃 ５１ 電子ビーム
５２ コンデンサーレンズ ５３ マルチビームモジュール
５４ 要素光学系 ５５、５６ 中間像
５７ アパーチャ ５８ ダイナミックスティグコイル
５９、６０ 磁界レンズ ６１ ブランキングアパーチャ
６２ 試料 ６３ 磁界偏向器 ６４ 静電偏向器
６５ ダイナミックフォーカスコイル ６６ ＸＹＺステージ
６７ データ処理系 ６８ ドライバ ６９ 駆動信号ケーブル
７０ インターフェースコネクタ ７１ 中継基板 ７２ ターミネータ
７３ コンタクトユニット ７４ ブランキングモジュール
７５ 配線パターン ７６ ブランキング電極 ７７ ブランキング開口
７８ 電子光学鏡筒 ７９ 真空シール ９０ 電子ビーム
９１、９２ 投影光学系 ９３ａ、９３ｂ パルス幅変調回路
９４ａ、９４ｂ バッファメモリ ９５ａ、９５ｂ バンクメモリ
９６ 演算部 ９７ 検出器 ９８ 増幅器
９９ ローパスフィルタ １０１ ＡＤ変換器 １０１ 信号処理部
１０２ データ処理部 １０３ 判定出力
１０４ 下地パターン特性データメモリ １０５ 発光板
１０６ 反射電子及び２次電子 １０７ 発光

Claims (11)

1. 電子源からの電子ビームを試料上に照射する電子ビーム装置において、
   ブランキングデータに基づいて、前記電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、
   前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された前記電子ビームを通過させる開口部、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された前記電子ビームを遮蔽する遮蔽部、および、前記遮蔽部の下面に発光物質を有する発光体を有するアパーチャ手段と、
   前記電子ビームが前記開口部を通過し前記試料に照射され反射された反射電子および２次電子の少なくとも一方により前記発光体から発生する光を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えることを特徴とする電子ビーム装置。
2. 前記アパーチャ手段において、前記発光体の代わりに第２の開口部を有して前記アパーチャ手段の下方に設けられ、下面に発光物質を有する第２の発光体を有し、
   前記電子ビームが前記開口部および前記第２の開口部を通過し前記試料に照射され反射された前記反射電子および２次電子の少なくとも一方を受けて前記第２の発光体から発生する光を前記検出手段は検出する請求項１記載の電子ビーム装置。
3. 前記発光体は、前記遮蔽部の下面に発光物質が塗布され、あるいは、発光物質から成る請求項１記載の電子ビーム装置。
4. 前記第２の発光体は、下面に発光物質が塗布され、あるいは、発光物質から成る請求項２記載の電子ビーム装置。
5. 求められた前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子ビーム装置。
6. 前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも一方には、導電性物質が設けられていることを特徴とする請求項１または３記載の電子ビーム装置。
7. 前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電子ビーム装置。
8. 前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の電子ビーム装置。
9. 前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の電子ビーム装置。
10. 前記電子ビーム装置は描画装置であり、
    前記試料上での照射状態を求める手段は、前記電子ビームが照射される前記試料上に既に描画されたパターンに基づいて前記電子ビームの照射特性データを補正する請求項１から９のいずれかに記載の電子ビーム装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備えるデバイス製造方法。

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