JP2007018860A - 帯電低減装置、露光装置、測定装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子源からの荷電粒子ビームを真空カラム内に対向配置された偏向電極により偏向制御して試料に照射する露光装置または測定装置に用いられ、偏向電極における荷電粒子ビームにより正または負に帯電された部位の帯電を低減する帯電低減装置、その帯電低減装置を備える露光装置、測定装置およびその露光装置を用いるデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子ビームによって正または負に帯電された前記偏向電極の帯電部位に対して電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビームの照射エネルギーを変化させる手段と、を有し、偏向電極の帯電が低減され、正負どちらの帯電に対しても、正負二つの線源ではなく、電子ビームのみを用いて帯電を低減させることができ、装置構成が簡略化される。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電粒子源からの荷電粒子ビームを真空カラム内に対向配置された偏向電極により偏向制御して試料に照射する露光装置または測定装置に用いられる帯電低減装置、その帯電低減装置を備える露光装置、測定装置およびその露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

従来、例えば、特開平５−２９１１００号公報（特許文献１）により放電により帯電を除去する帯電除去技術が提案され、荷電粒子を発生させ被処理物（試料）に照射する第一の放電と、放電領域と被処理物を隔壁により分離して被処理物に荷電粒子を照射しないように行う第二の放電とを交互に行う等により、荷電粒子を発生させ被処理物に照射する第一の放電により従来同様の帯電除去を実現し、被処理物の帯電除去が行われる。
また、特開平１１−１７４００８号公報（特許文献２）により、帯電とは反対の電荷を持つ荷電粒子を照射する機構が提案され、１次荷電粒子を試料に照射し、該試料から放出される２次荷電粒子を検出する荷電粒子装置において、前記試料の帯電個所にその帯電した電荷と逆符号の電荷を補給して帯電を打ち消す帯電除去装置を具備する。
これらの特開平５−２９１１００号公報（特許文献１）および特開平１１−１７４００８号公報（特許文献２）は主に試料の帯電を低減するものである。
特開平５−２９１１００号公報 特開平１１−１７４００８号公報

ほぼ真空のカラム内で荷電粒子ビームが電子源から照射され、対向して配置される偏向電極の間を通過して試料に照射される露光装置または顕微鏡において、装置を構成する偏向電極の各部位にコンタミネーション等の帯電物質が付着し、そこが荷電粒子ビームによって帯電し、この帯電によって露光、もしくは観察のために用いる荷電粒子ビーム自身が影響を受けてしまうため、帯電を極力無くす、または、少なくする必要がある。
そこで、本発明は、荷電粒子源からの荷電粒子ビームを真空カラム内に対向配置された偏向電極により偏向制御して試料に照射する露光装置または測定装置に用いられ、偏向電極における荷電粒子ビームにより正または負に帯電された部位の帯電を低減する帯電低減装置、その帯電低減装置を備える露光装置、測定装置およびその露光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に本発明の帯電低減装置は、荷電粒子源からの荷電粒子ビームを真空カラム内に対向配置された偏向電極により偏向制御して試料に照射する露光装置または測定装置に用いられる帯電低減装置において、
前記荷電粒子ビームによって正または負に帯電された前記偏向電極の帯電部位に対して電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、
前記電子ビームの照射エネルギーを変化させる手段と、を有することを特徴とする。
さらに、本発明の帯電低減装置は、前記偏向電極の帯電部位における帯電電位に基づいて、前記電子ビームの照射エネルギーを変化させることを特徴とする。
さらに、本発明の帯電低減装置は、前記電子ビーム照射手段は、電子銃および加速電圧印加手段を有しており、前記加速電圧印加手段における加速電圧を変化させることで、所望の照射エネルギーを得ることを特徴とする。
さらに、本発明の帯電低減装置は、前記電子ビームは、前記荷電粒子ビームよりもエネルギー強度が低く、エネルギー分散が大きいことを特徴とする。
さらに、本発明の帯電低減装置は、荷電粒子源からの荷電粒子ビームを真空カラム内に対向配置された偏向電極により偏向制御して試料に照射する露光装置または測定装置に用いられる帯電低減装置において、
前記荷電粒子ビームが照射された際に２次的電子ビームを反射する反射部位を備え、
前記反射部位からの２次的電子ビームを、前記荷電粒子ビームによって正または負に帯電された前記偏向電極の帯電部位に対して照射することで、前記帯電部位の帯電を低減することを特徴とする。
さらに、本発明の帯電低減装置は、前記反射部位は、金属材料としてはＡｕ，Ｃｕ、化合物材料としては ＣｓＩ， Ａｌ_２Ｏ_３から構成される。
さらに、本発明の帯電低減装置は、前記２次的電子ビームは、前記荷電粒子ビームよりもエネルギー強度が低く、エネルギー分散が大きいことを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記帯電低減装置を備える。
さらに、本発明の測定装置は、前記帯電低減装置を備える。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光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。

本発明の帯電除去装置によれば、前記荷電粒子ビームによって正または負に帯電された前記偏向電極の帯電部位に対して電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、前記電子ビームの照射エネルギーを変化させる手段と、を有する。
このため、偏向電極の帯電が低減され、正負どちらの帯電に対しても、正負二つの線源ではなく、電子ビームのみを用いて帯電を低減させることができ、装置構成が簡略化される。
さらに、本発明の帯電低減装置によれば、前記荷電粒子ビームが照射された際に２次的電子ビームを反射する反射部位を備え、前記反射部位からの２次的電子ビームを、前記荷電粒子ビームによって正または負に帯電された前記偏向電極の帯電部位に対して照射することで、前記帯電部位の帯電を低減する。
このため、偏向電極の帯電が低減され、正負どちらの帯電に対しても、正負二つの線源ではなく、電子ビームのみを用いることで帯電を低減させることができ、装置構成が簡略化される。
さらに、本発明の帯電低減装置によれば、前記電子ビームまたは前記２次的電子ビームは、前記荷電粒子ビームに比べて十分に低エネルギーで、広いエネルギー分散を有し、正負どちらの帯電に対しても十分に帯電電位を低減させる。
さらに、本発明の露光装置および測定装置は、前記帯電低減装置を備え、偏向電極の帯電が低減される。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光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、偏向電極の帯電が低減される。

以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例１の帯電低減装置が適用される電子ビーム露光装置のカラム内部の構成図である。電子ビーム露光装置の代わりに顕微鏡等の測定装置に本発明の実施例１の帯電低減装置が適用される場合も有る。
電子ビーム露光装置を構成するほぼ真空のカラム６内で、荷電粒子ビーム２が図示されない電子源から照射され、対向して配置される偏向電極１，１の間を通過して図示されない試料に照射される。偏向電極１，１は、金、銅、アルミニウム、白金、パラジウム等から成る。帯電除去用の電子ビーム発生手段である電子ビーム発生源３は電子ビーム１７を発生する装置で、図２に詳細図が示されるように電子ビーム発生源３は電子銃１１および駆動高圧電源１２とから成る。電子銃１１はフィラメントと加速用のウェネルトから成り、通常の電子ビーム発生装置と同様、フィラメントにはタングステンやＬａＢ６を用いる。駆動高圧電源１２は電子銃１１から電子ビーム１７を発生加速させるための電源で、加速電圧を時間的に変化させて必要なエネルギー分散を得るようにする。周期は帯電が緩和するように十分短い時間に設定する。
この電子ビーム１７を偏向電極１，１における荷電粒子ビーム２により正または負に帯電された部位４に対して照射し、帯電された部位４の帯電を低減する。帯電された部位４にはコンタミネーション５が付着し、そこが荷電粒子ビーム２によって帯電し、この帯電によって露光、もしくは観察のために用いる荷電粒子ビーム２自身が影響を受けてしまうため、帯電を極力なくす、または少なくする必要がある。

電子ビーム発生源３から発生照射される電子ビーム１７は、図３に示されるように荷電粒子ビーム２のエネルギー分散８に比べて十分に低エネルギーで広いエネルギー分散７を有する。駆動高圧電源１２の電圧を周期的に変化させることでこのエネルギー分散７を得ることができる。
図４に電子ビーム発生源３から発生される電子ビーム１７を照射したときの帯電された部位４の電子ビーム−帯電応答性が示され、正の帯電と負の帯電が両方現れ、結果として中和し帯電がなくなるか、比較的低電圧の帯電に緩和する。電子ビーム発生源３から発生される電子ビーム１７の照射エネルギーを変化させることで、図４に示されるように帯電電圧が正から負まで変化する。
このことから正負をまたぐ図３に示される領域の広い分布のエネルギー分散７を有する電子ビーム１７を照射することで、正負の帯電が中和し帯電が減少する。

次に、図５を参照して本発明の実施例２の帯電低減装置を説明する。
本発明の実施例２の帯電低減装置は、ほぼ真空のカラム６内で荷電粒子ビーム２が図示されない電子源から照射され、対向して配置される偏向電極１，１の間を通過して図示されない試料に照射される露光装置に適用される。露光装置の代わりに顕微鏡等の測定装置に本発明の実施例２の帯電低減装置が適用される場合も有る。
荷電粒子ビーム２は、偏向電極１，１及び偏向器９，９により偏向制御される。例えば、金属材料としては Ａｕ，Ｃｕ、化合物材料としては ＣｓＩ， Ａｌ_２Ｏ_３から構成される反射部位１０，１０は、荷電粒子ビーム２が照射され反射される。反射部位１０，１０から反射された２次的電子ビーム２ａを、偏向電極１，１における荷電粒子ビーム２により正または負に帯電された部位４に対して照射することにより帯電された部位４の帯電を低減する。
ここで、２次的電子ビーム２ａは、荷電粒子ビーム２に比べて十分に低エネルギーで、広いエネルギー分散を有する。
露光装置および顕微鏡等の測定装置が本発明の実施例１および２の帯電低減装置を備える場合も有る。

次に、図６を参照して、本発明の実施例１および２の帯電低減装置を備えた露光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６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。

近年、微細加工技術が発達しサブミクロン以下のパターン精度が露光装置において要求され、また、顕微鏡においても同程度の精度が必要とされ、帯電問題は精度問題と関連するため微細な荷電粒子の制御を必要とする。このため、荷電粒子ビームが電子源から試料に照射される露光装置または顕微鏡を構成する真空コラムにおいて本発明の帯電低減装置が適用され帯電が低減される。

本発明の実施例１の帯電低減装置が適用される電子ビーム露光装置のカラム内部の構成図である。 本発明の実施例１を構成する帯電除去用の電子ビーム発生源の構成図である。 本発明の実施例１を構成する帯電除去用の電子ビーム発生源が発生する電子ビームのエネルギー分散の一例の説明図である。 本発明の実施例１における電子ビーム発生源から発生される電子ビームを照射したときの帯電された部位の電子ビーム−帯電応答性の説明図である。 本発明の実施例２の帯電低減装置が適用される電子ビーム露光装置のカラム内部の構成図である。 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 偏向電極 ２ 荷電粒子ビーム ２ａ ２次電子ビーム
３ 電子ビーム発生源 ４ 帯電された部位
５ コンタミネーション ６ カラム
９ 偏向器 １０ 反射部位
１１ 電子銃 １２ 駆動高圧電源

Claims (10)

1. 荷電粒子源からの荷電粒子ビームを真空カラム内に対向配置された偏向電極により偏向制御して試料に照射する露光装置または測定装置に用いられる帯電低減装置において、
   前記荷電粒子ビームによって正または負に帯電された前記偏向電極の帯電部位に対して電子ビームを照射する電子ビーム照射手段と、
   前記電子ビームの照射エネルギーを変化させる手段と、を有することを特徴とする帯電低減装置。
2. 前記偏向電極の帯電部位における帯電電位に基づいて、前記電子ビームの照射エネルギーを変化させることを特徴とする請求項１に記載の帯電低減装置。
3. 前記電子ビーム照射手段は、電子銃および加速電圧印加手段を有しており、前記加速電圧印加手段における加速電圧を変化させることで、所望の照射エネルギーを得ることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電低減装置。
4. 前記電子ビームは、前記荷電粒子ビームよりもエネルギー強度が低く、エネルギー分散が大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の帯電低減装置。
5. 荷電粒子源からの荷電粒子ビームを真空カラム内に対向配置された偏向電極により偏向制御して試料に照射する露光装置または測定装置に用いられる帯電低減装置において、
   前記荷電粒子ビームが照射された際に２次的電子ビームを反射する反射部位を備え、
   前記反射部位からの２次的電子ビームを、前記荷電粒子ビームによって正または負に帯電された前記偏向電極の帯電部位に対して照射することで、前記帯電部位の帯電を低減することを特徴とする帯電低減装置。
6. 前記反射部位は、Ａｕ、Ｃｕ、ＣｓＩおよびＡｌ_２Ｏ_３の内のいずれかから構成される請求項５に記載の帯電低減装置。
7. 前記２次的電子ビームは、前記荷電粒子ビームよりもエネルギー強度が低く、エネルギー分散が大きいことを特徴とする請求項５または６に記載の帯電低減装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の帯電低減装置を備える露光装置。
9. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の帯電低減装置を備える測定装置。
10. 請求項８記載の露光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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