JP4143204B2

JP4143204B2 - Charged particle beam exposure apparatus and device manufacturing method using the apparatus

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Publication number: JP4143204B2
Application number: JP04151099A
Authority: JP
Inventors: 真人村木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: JP2000243337A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に半導体集積回路等の露光に用いられる電子ビーム露光装置、イオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置に関するものである。特に、複数の荷電粒子線を用いてパターン描画を行う荷電粒子線露光装置及び該装置を用いたデバイス製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の荷電粒子線を用いたマルチ荷電粒子線露光装置として、例えば、特開平9-248708に提案されている電子ビーム露光装置がある。この電子ビーム露光装置は、縮小電子光学系を介して複数の電子ビームを被露光面に投影し、複数の電子ビームを共通の偏向器によって被露光面上を走査すると共に各電子ビームの照射を個別に制御して、パターンを描画する。そして、この装置の特徴は、図１２に示すような縮小電子光学系の光軸AXに直交する平面に配列された複数の要素電子光学系ELからなる要素電子光学系アレイELAを設け、各電子ビームEBが対応する要素電子光学系を介して中間像imgを形成し、その中間像imgを縮小電子光学系を介して被露光面に投影すると共に、縮小電子光学系を介して複数の電子ビームが被露光面に投影する際に発生する収差を補正するために、複数の要素電子光学系ELの光学特性を個別に調整しているところにある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１２に示すように、要素電子光学系アレイELAは、開口に対応して形成されたドーナツ状電極が複数配列された上部電極UE、中間電極CE、下部電極LEの３枚を絶縁物を介在させて積層されたもので、各電極の対応する開口で一つ要素電子光学系ＥＬを構成している。各要素電子光学系の上部・下部の電極の全てを共通の配線で接続して同一の電位に設定し、中間電極の電位を個別に設定することにより要素電子光学系の光学特性を個別に調整している。図１２に示すように、中間電極の電位を個別に設定するには各要素電子光学系の中間電極を個別の配線ｗで制御系に接続する必要がある。ところが、要素電子光学系の数が増えると、当然のことながら制御系の対象も増え、更に、配線が密になるため、配線間で短絡したり、配線同士の影響により設定電位に誤差が生じるという問題ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の電子ビーム露光装置のある形態は、複数の荷電粒子線を用いて被露光面を露光する荷電粒子線露光装置において、前記複数の荷電粒子線を縮小投影する縮小電子光学系と、前記縮小電子光学系の光軸と直交する第１平面内に２次元に配列された複数の電子光学系から成り、第１の方向に並ぶ電子光学系は共通の配線で接続されている第１の電子光学系アレイと、前記光軸と直交する第２平面内に２次元に配列された複数の電子光学系から成り、前記第１の方向と直交する第２の方向に並ぶ電子光学系は共通の配線で接続されている第２の電子光学系アレイとを有し、各荷電粒子線が対応する前記第１、第２の電子光学系アレイの電子光学系を介して中間像を形成し、前記中間像が前記縮小電子光学系を介して前記被露光面に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するために前記共通の配線で接続されている複数の電子光学系毎にその光学特性を設定する補正電子光学系とを有することを特徴とする。
【０００６】
前記光学特性は、焦点距離であることを特徴とする。
【０００７】
前記第1、第2の電子光学系アレイのそれぞれは、同一基板上に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
前記補正電子光学系は、さらに、前記光軸と直交する第３平面内に２次元に配列された複数の電子光学系を有し、第３の方向に並ぶ電子光学系は共通の配線で接続されている第３の電子光学系アレイと、前記光軸と直交する第４平面内に２次元に配列された複数の電子光学系を有し、前記第３の方向と直交する第４の方向に並ぶ電子光学系は共通の配線で接続されている第４の電子光学系アレイとを有し、前記複数の荷電粒子の各荷電粒子が対応する前記第１、第２、第３、第４の電子光学系アレイの電子光学系を介して中間像を形成し、前記中間像が前記縮小電子光学系を介して前記被露光面に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するために前記共通の配線で接続されている複数の電子光学系毎に光学特性を設定することを特徴とする。
【０００９】
前記第1、第2、第3、第4の電子光学系アレイのそれぞれは、同一基板上に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記光学特性は、焦点距離であることを特徴とする。
【００１２】
各荷電粒子が対応する前記第１、第２、第3、第４の電子光学系アレイの電子光学系を介して中間像を形成する際、該各荷電粒子線は略同一な収斂作用を受け、該各荷電粒子線が前記縮小電子光学系を介して前記被露光面に縮小投影される際に発生する像面湾曲に応じた位置に収斂することを特徴とする。
【００１３】
荷電粒子線を放射する線源と、該線源からの荷電粒子源を略平行にする照明電子光学系と、前記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に複数の開口を有し、前記照明電子光学系から略平行な電子ビームが照明される開口アレイとを有し、前記複数の荷電粒子線の各荷電粒子線は、該開口アレイの各開口からの荷電粒子線であることを特徴とする。
【００１４】
前記各荷電粒子線を個別に遮断する遮断手段を有することを特徴とする。
【００１５】
前記遮断手段は、各荷電粒子線を個別に偏向させる複数の偏向手段を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のデバイス製造方法のある形態は、上記荷電粒子線露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
荷電粒子線の一例として本実施形態では電子ビーム露光装置の例を示す。なお、電子ビームに限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
【００１８】
（実施形態）
（電子ビーム露光装置の構成要素説明）
図１は本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【００１９】
図１において、１は、カソード1ａ、グリッド1b、アノード1cよりなる電子銃１であって、カソード1aから放射された電子はグリッド1b、アノード1c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と記す）
【００２０】
この電子源から放射される電子は、その前側焦点位置が電子源位置にあるコンデンサーレンズ2によって略平行の電子ビームとなる。本実施形態のコンデンサーレンズ２は、3枚の開口電極で構成されるユニポテンシャルレンズである。略平行な電子ビームは、補正電子光学系3に入射する。要素電子光学系アレイ3は、アパーチャアレイ、ブランカーアレイ、要素電子光学系アレイユニット、ストッパーアレイで構成される。補正電子光学系3の詳細については後述する。
【００２１】
補正電子光学系3は、光源の中間像を複数形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系4によって縮小投影され、ウエハ5上に光源像を形成する。
【００２２】
その際、ウエハ5上の光源像の間隔が光源像の大きさの整数倍になるように、補正電子光学系3は複数の中間像を形成する。更に、補正電子光学系3は、各中間像の光軸方向の位置を縮小電子光学系4の像面湾曲に応じて異ならせるとともに、各中間像が縮小電子光学系4よってウエハ5に縮小投影される際に発生する収差を予め補正している。
【００２３】
縮小電子光学系4は、第１投影レンズ41(43)と第２投影レンズ42(44)とからなる対称磁気タブレットで構成される。第１投影レンズ41(43)の焦点距離をf1、第２投影レンズ42(44)の焦点距離をf2とすると、この２つのレンズ間距離はf1+f2になっている。光軸上AXの物点は第１投影レンズ41(43)の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ42(44)の焦点に結ぶ。この像は-f2/f1に縮小される。また、２つのレンズ磁界が互いに逆方向に作用する様に決定されているので、理論上は、球面収差、等方性非点収差、等方性コマ収差、像面湾曲収差、軸上色収差の５つの収差を除いて他のザイデル収差および回転と倍率に関する色収差が打ち消される。
【００２４】
6は、要素電子光学系アレイ3からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の光源像をウエハ5上でX,Y方向に略同一の変位量だけ変位させる偏向器である。偏向器6は、図示はされていないが、偏向幅が広い場合に用いられる主偏向器と偏向幅が狭い場合に用いられる副偏向器で構成されていて、主偏向器は電磁型偏向器で、副偏向器は静電型偏向器である。
【００２５】
7は偏向器6を作動させた際に発生する偏向収差による光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、8は、ダイナミックフォーカスコイル7と同様に、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。
【００２６】
９は、ウエハを載置し、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、前述したステージ基準板13とファラデーカップ10が固設されている。
【００２７】
１０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。
【００２８】
次に、図２を用いて補正電子光学系3について説明する。
【００２９】
図２（A）は、電子銃1側から補正電子光学系３を見た図であり、図２（B）は図２（A）のAA'断面図である。
【００３０】
前述したように、補正電子光学系２は、光軸AXに沿って、電子銃１側から順に配置された、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。
【００３１】
アパーチャアレイAAは、基板に複数の開口が形成されており、コンデンサーレンズ２から略平行な電子ビームを複数の電子ビームに分割する。
【００３２】
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手段を一枚の基板上に複数形成したものである。そのひとつの偏向手段の詳細を図３に示す。基板301は、開口APを有し、302は、開口APを挟んだ一対の電極で構成され、偏向機能を有するブランキング電極である。また、基板上301には、ブランキング電極302を個別にon/offするための配線(W)が形成されている。
【００３３】
図２に戻り、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、第２電子光学系アレイLA２、第３電子レンズアレイLA３、第４電子レンズアレイLA４で構成される。
【００３４】
図４は、第１電子光学系アレイLA1を説明する図である。第１電子レンズアレイLA1は、開口に対応して形成されたドーナツ状電極が複数配列された上部電極UE、中間電極CE、下部電極LEの３枚を絶縁物を介在させて積層されたもので、光軸AX方向に並ぶ上・中・下電極で一つの電子レンズＥＬいわゆるユニポテンシャルレンズを構成している。各電子光学系の上部・下部の電極の全てを共通の配線（ｗ）で接続して同一の電位に設定している。（本実施形態では、電子ビームの加速電位にしている）そして、ｙ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極は共通の配線（ｗ）で接続されている。その結果は、後述するLAU制御回路１２により、ｙ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極毎の電位を個別に設定することにより、ｙ方向に並ぶ電子レンズの光学特性は略同一に設定され、ｙ方向に並ぶ電子レンズ毎の光学特性（焦点距離）をそれぞれ個別に設定している。言い換えれば、ｙ方向に並び同一の光学（焦点距離）に設定される電子レンズを一つのグループとし、ｙ方向と直交するｘ方向に並ぶグループの光学特性（焦点距離）をそれぞれ個別に設定している。
【００３５】
図５は、第２電子レンズアレイLA２を説明する図である。第２電子レンズアレイLA２が第１電子レンズ系アレイLA1と異なる点は、ｘ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極は共通の配線（ｗ）で接続されている点である。その結果は、後述するLAU制御回路１２により、ｘ方向に並ぶ各電子レンズの中間電極毎の電位を個別に設定することにより、ｘ方向に並ぶ電子レンズの光学特性は略同一に設定され、ｘ方向に並ぶ電子レンズ毎の光学特性を個別に設定している。言い換えれば、ｘ方向に並び同一の光学（焦点距離）に設定される電子レンズを一つのグループとし、ｙ方向に並ぶグループの光学特性（焦点距離）をそれぞれ個別に設定している。
【００３６】
第３電子光学系アレイLA３は、第１電子光学系アレイLA1に同じであり、第４電子光学系アレイLA４は、第２電子光学系アレイLA２に同じである。
【００３７】
次に、電子ビームが上記説明した補正電子光学系３によって受ける作用に関して、図６を用いて説明する。
【００３８】
アパーチャアレイＡＡによって分割された電子ビームＥＢ１、ＥＢ２は、互いに異なるブランキング電極を介して、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵに入射する。電子ビームＥＢ１は、第１電子光学系アレイLA１の電子レンズＥＬ１１、第２電子光学系アレイLA２の電子レンズＥＬ２１、第３電子レンズアレイLA３の電子レンズＥＬ３１、第４電子レンズアレイLA４の電子レンズＥＬ４１を介して、電子源の中間像img1を形成する。一方、電子ビームＥＢ２は、第１電子レンズアレイLA１の電子レンズＥＬ１２、第２電子レンズアレイLA２の電子レンズＥＬ２２、第３電子レンズアレイLA３の電子レンズＥＬ３２、第４電子レンズアレイLA４の電子レンズＥＬ４２を介して、電子源の中間像img2を形成する。
【００３９】
その際、前述したように、第１、３電子レンズアレイLA１のｘ方向に並ぶ電子レンズは、互いに異なる焦点距離になるように設定されていて、第２、４電子レンズアレイLA１のｘ方向に並ぶ電子レンズは、同一の焦点距離になるように設定されている。更に、電子ビームＥＢ１が通過する電子レンズＥＬ１１、電子レンズＥＬ２１、電子レンズＥＬ３１、電子レンズＥＬ４１の合成焦点距離と、電子ビームＥＢ２が通過する電子レンズＥＬ１２、電子レンズＥＬ２２、電子レンズＥＬ３２、電子レンズＥＬ４２の合成焦点距離が略等しくなるように、各電子レンズの焦点距離を設定している。それにより、電子源の中間像img1とimg2とは略同一の倍率で形成されると共に、各中間像が縮小電子光学系4を介してウエハ5に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するために、その像面湾曲に応じて、電子源の中間像img1とimg2が形成される光軸AX方向の位置を異ならせしめている。
【００４０】
また、電子ビームＥＢ１、ＥＢ２は、通過するブランキング電極に電界が印可されると、図中破線のようにその軌道を変え、ストッパーアレイSAの各電子ビームに対応した開口を通過できず、電子ビームＥＢ１、ＥＢ２が遮断される。
【００４１】
次に、各中間像が縮小電子光学系4を介してウエハ5に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するための、各電子レンズアレイの各電子レンズの焦点距離の設定方法について説明する。
【００４２】
説明の前に、設定方法の前提条件について述べる。
【００４３】
分割された各電子ビームは要素電子光学系アレイユニットＬＡＵに略平行な電子ビームとして入射されるので、各電子ビームが通過する４つの電子レンズを一つの要素電子光学系EOS（図２参照）と定義すると、各電子ビームの中間像形成位置はその要素電子電子光学系の像側焦点位置に形成されることになる。また、各中間像の形成倍率は略同一にすることが必要であるので、各電子ビームの要素電子光学系EOSの焦点距離は略等しくなくてはならない。すなわち、特開平9-288991で提案されているように、縮小電子光学系4の像面湾曲に応じて、各電子ビームの中間像の光軸AX方向の位置を異ならせるには、各電子ビームが通過する４つの電子レンズの焦点距離を調整して、要素電子光学系EOSの像側主面位置を調整しなければならない。
【００４４】
また、各要素電子光学系EOS、電子レンズELまたは電子ビームを区別するために、図２（A）に示すように、各要素電子光学系EOS 、電子レンズELまたは電子ビームをその配列位置（M,N）で定め、縮小電子光学系４の倍率1/50とし、その各電子ビーム（M,N）の像面湾曲を下表に示す。（単位はμｍ）
【００４５】
【表１】

【００４６】
まずはじめに、配列位置（M,N）｛M=N｝に位置する電子レンズの焦点距離を設定する。ここで、配列位置（M,N）｛M=N｝の要素電子光学系EOSが2つの電子レンズBEL1,BEL2（焦点距離ｆ１、ｆ２）で構成され、本実施形態ではその合成焦点距離ｆ０を１００ｍｍ、またその電子レンズの間隔が５０ｍｍと仮定する。すると、像面湾曲を補正するには、配列位置（M,M）の要素電子光学系EOSの中間像位置(単位ｍｍ)下記のようにすることが必要である。（ただし、その位置は縮小電子光学系４の軸上の物点を基準とする。また、縮小電子光学系４の倍率が1/50であるので、各中間像位置が像面湾曲の2500倍であって逆方向に位置すると像面湾曲は補正される。）
【００４７】
【表２】

【００４８】
そこで、合成焦点距離を１００ｍｍ、像側主面位置の相対的位置関係が上記中間像の相対的位置関係になるように、各要素電子光学系EOSの焦点距離ｆ１、ｆ２を設定する。その実施例を下記に示す。
【００４９】
【表３】

【００５０】
そして、BEL1が第1電子レンズアレイと第2電子レンズアレイのて対応する電子レンズで構成され、光学パワーが均等に配分されているとする。同様に、BEL2が第3電子レンズアレイと第4電子レンズアレイのて対応する電子レンズで構成され、光学パワーが均等に配分されているとする。
【００５１】
その結果、各電子レンズアレイの電子レンズELの焦点距離は、下記のように決定されてしまう。（各電子レンズアレイの電子レンズは、予めきめられた方向に並ぶ電子レンズと同一の焦点距離にせっていされるから）
【００５２】
【表４】

【００５３】
上記のように各電子レンズELの焦点距離を設定すると、配列位置（M,M）の要素電子光学系EOSの合成焦点距離(単位ｍｍ)下記のようになり、すなわち各中間像の形成倍率は略同一になる。また、配列位置（M,M）の要素電子光学系の中間像位置(単位ｍｍ)下記のようになる。（ただし、その位置は縮小電子光学系４の軸上の物点を基準とする。
【００５４】
【表５】

【００５５】
そして、各中間像が縮小電子光学系４を介して投影されると、本来図７(A)のような像面湾曲が補正されて図７（B）のようになる。（ただし、図中像面位置の＋方向はZ軸−方向である。）
【００５６】
本実施形態では、各要素電子光学系が形成する中間像の形成倍率を略同一にするために、第1から第4の電子レンズアレイを必要としたが、形成倍率がバラツキが無視できれば、各要素電子光学系の焦点距離を像面湾曲に応じて設定すればいいので、例えば、第1電子電子レンズアレイと第2レンズアレイが有れば十分である。
【００５７】
次に本実施形態のシステム構成図を図8に示す。BA制御回路１１は、ブランカーアレイBAのブランキング電極のon/offを個別に制御する制御回路、LAU制御回路１２は、レンズアレイユニットLAUの電子光学特性（焦点距離）を制御する制御回路である。
【００５８】
D_STIG制御回路13は、ダイナミックスティグコイル8を制御して縮小電子光学系4の非点収差を制御する制御回路、D_FOCUS制御回路14は、ダイナミックフォーカスコイル７を制御して縮小電子光学系4のフォーカスを制御する制御回路、偏向制御回路15は偏向器6を制御する制御回路、光学特性制御回路16は、縮小電子光学系4の光学特性（倍率、歪曲、回転収差、光軸等）を調整する制御回路である。
【００５９】
ステージ駆動制御回路１７は、θ-Zステージ９を駆動制御し、かつＸＹステージ１０の位置を検出するレーザ干渉計LIMと共同してＸＹステージ10を駆動制御する制御回路である。
【００６０】
制御系20は、描画パターンが記憶されたメモリ21からのデータに基づいて、上記複数の制御回路を制御する。制御系20は、インターフェース22を介して電子ビーム露光装置全体をコントロールするCPU23によって制御されている。
【００６１】
（露光動作の説明）
図8および図９を用いて本実施形態の電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。
【００６２】
制御系20は、メモリ21からの露光制御データに基づいて、偏向制御回路15に命じ、偏向器6によって、複数の電子ビーム偏向させるとともに、BA制御回路11に命じ、ウエハ5に露光すべきパターンに応じてブランカーアレイBAのブランキング電極を個別にon/offさせる。この時ＸＹステージ12はｙ方向に連続移動しており、ＸＹステージの移動に複数の電子ビームが追従するように、ス偏向器6によって複数の電子ビームを偏向する。そして、各電子ビームは、図９に示すようにウエハ5上の対応する要素露光領域（EF)を走査露光する。各電子ビームの要素露光領域（EF)は、２次元に隣接するように設定されているので、その結果、同時に露光される複数の要素露光領域（EF）で構成されるサブフィールド（SF）が露光される。
【００６３】
制御系20は、サブフィールド(SF1)を露光後、次のサブフィールド(SF2)を露光する為に、偏向制御回路15に命じ、偏向器6によって、ステージ走査方向（ｙ方向）と直交する方向（x方向）に複数の電子ビームを偏向させる。この時、偏向によってサブフィールドが変わることにより、各電子ビームが縮小電子光学系４を介して縮小投影される際の収差も変わる。そこで、制御系20は、LAU制御回路１２、D_STIG制御回路13、及びD_FOCUS制御回路14に命じ、変化した収差を補正するように、レンズアレイユニットLAU、ダイナミックスティグコイル8、およびダイナミックフォーカスコイル７を調整する。そして、再度、前述したように、各電子ビームが対応する要素露光領域（EF）を露光することにより、サブフィールド２(SF2)を露光する。そして、図９に示すように、サブフィールド（ SF1〜SF6）を順次露光してウエハ5にパターンを露光する。その結果、ウエハ5上において、ステージ走査方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に並ぶサブフィールド（ SF1〜SF6）で構成されるメインフィールド（MF）が露光される。
【００６４】
制御系22は、図９に示すメインフィールド１（MF1）を露光後、偏向制御回路15に命じ、順次、ステージ走査方向（ｙ方向）に並ぶメインフィールド（ MF2、MF3、MF4…）に複数の電子ビームを偏向させると共に露光し、その結果、図９に示すように、メインフィールド（ MF2、MF3、MF4…）で構成されるストライプ（STRIPE1）を露光する。そして、ＸＹステージ１０をｘ方向にステップさせ、次のストライプ（STRIPE2）を露光する。
【００６５】
（デバイスの生産方法）
次に上記説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００６６】
図１０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なう。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なう。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。
【００６７】
図１１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形成する。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焼付露光する。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が形成される。
【００６８】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、荷電粒子線の数が増えても、制御系の対象の増加及び配線の高密度化を低減でき、安定で描画精度の高い露光ができるマルチ荷電粒子線描画装置を提供できる。また、この装置を用いてデバイスを製造すれば、従来以上に高精度なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略を示す図。
【図２】実施形態１の補正電子光学系を説明する図。
【図３】ブランカーアレイBAの偏向手段を説明する図。
【図４】第１電子光学系アレイLA1を説明する図。
【図５】第２電子光学系アレイLA２を説明する図。
【図６】電子ビームが補正電子光学系３によって受ける作用に関して説明する図。
【図７】補正前後の像面湾曲を説明する図。
【図８】実施形態１のシステム構成を説明する図
【図９】露光領域を説明する図。
【図１０】半導体デバイス製造フローを説明する図。
【図１１】ウエハプロセスを説明する図。
【図１２】従来の要素電子光学系アレイを説明する図。
【符号の説明】
１電子銃
２コンデンサーレンズ
３補正電子光学系
４縮小電子光学系
５ウエハ
６偏向器
７ダイナミックフォーカスコイル
８ダイナミックスティグコイル
９ θ−Ｚステージ
１０ＸＹステージ
１１ＢＡ制御回路
１２ＬＡＵ制御回路
１３Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路
１４Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路
１５偏向制御回路
１６光学特性制御回路
１７ステージ駆動制御回路１７
２０制御系
２１メモリ
２２インターフェース
２３ＣＰＵ
ＡＡアパーチャアレイ
ＢＡブランカーアレイ
ＬＡＵ要素電子光学系アレイユニット
ＳＡストッパーアレイ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus such as an electron beam exposure apparatus and an ion beam exposure apparatus mainly used for exposure of a semiconductor integrated circuit or the like. In particular, the present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus that performs pattern drawing using a plurality of charged particle beams and a device manufacturing method using the apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a multi-charged particle beam exposure apparatus using a plurality of charged particle beams, for example, there is an electron beam exposure apparatus proposed in JP-A-9-248708. This electron beam exposure apparatus projects a plurality of electron beams onto an exposed surface via a reduction electron optical system, scans the plurality of electron beams on the exposed surface with a common deflector, and irradiates each electron beam. Draw a pattern with individual control. The feature of this apparatus is that an element electron optical system array ELA composed of a plurality of element electron optical systems EL arranged in a plane orthogonal to the optical axis AX of the reduction electron optical system as shown in FIG. The beam EB forms an intermediate image img via the corresponding element electron optical system, projects the intermediate image img onto the exposed surface via the reduced electron optical system, and also transmits a plurality of electron beams via the reduced electron optical system. In this case, the optical characteristics of the plurality of element electron optical systems EL are individually adjusted in order to correct the aberration that occurs when projecting onto the exposed surface.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 12, in the element electron optical system array ELA, three pieces of an upper electrode UE, an intermediate electrode CE, and a lower electrode LE in which a plurality of donut-shaped electrodes formed corresponding to the openings are arranged with an insulator interposed One element electron optical system EL is constituted by the corresponding opening of each electrode. All of the upper and lower electrodes of each element electron optical system are connected by a common wiring and set to the same potential, and the optical characteristics of the element electron optical system are individually adjusted by setting the potential of the intermediate electrode individually. is doing. As shown in FIG. 12, in order to individually set the potential of the intermediate electrode, it is necessary to connect the intermediate electrode of each element electron optical system to the control system by individual wiring w. However, as the number of element electron optical systems increases, the number of control systems naturally increases, and the wiring becomes denser, so that the wiring is short-circuited or an error occurs in the set potential due to the influence of the wirings. There is a problem.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an embodiment of the electron beam exposure apparatus of the present invention is a charged particle beam exposure apparatus that exposes an exposed surface using a plurality of charged particle beams. A reduced electron optical system for reducing and projecting the plurality of charged particle beams, and a plurality of electron optical systems arranged two-dimensionally in a first plane orthogonal to the optical axis of the reduced electron optical system, The electron optical system arranged in the direction includes a first electron optical system array connected by a common wiring, and a plurality of electron optical systems arranged two-dimensionally in a second plane orthogonal to the optical axis, The electron optical system arranged in a second direction orthogonal to the first direction has a second electron optical system array connected by a common wiring, and the charged particle beam corresponds to each of the first and second charged particle beams. An intermediate image is formed through the electron optical system of the electron optical system array, Said common its optical for each of a plurality of electron optical systems which are connected by wires to between images to correct field curvature produced when it is reduced and projected on the surface to be exposed through the reduction electron optical system And a correction electron optical system for setting the characteristics.
[0006]
The optical characteristic is a focal length.
[0007]
Each of the first and second electron optical system arrays is formed on the same substrate.
[0008]
The correction electron optical system further includes a plurality of electron optical systems arranged two-dimensionally in a third plane orthogonal to the optical axis, and the electron optical systems arranged in the third direction are connected by a common wiring. And a fourth direction orthogonal to the third direction, the third electron optical system array being arranged, and a plurality of electron optical systems arranged two-dimensionally in a fourth plane orthogonal to the optical axis. And the fourth electron optical system array connected by a common wiring, and the first, second, third, and fourth charged particles of the plurality of charged particles correspond to each other. Forming an intermediate image via the electron optical system of the electron optical system array and correcting curvature of field generated when the intermediate image is reduced and projected onto the exposed surface via the reduced electron optical system. And setting an optical characteristic for each of a plurality of electron optical systems connected by the common wiring. That.
[0009]
Each of the first, second, third, and fourth electron optical system arrays is formed on the same substrate.
[0011]
The optical characteristic is a focal length.
[0012]
When forming an intermediate image via the electron optical system of the first, second, third, and fourth electron optical system arrays to which each charged particle corresponds, each charged particle beam receives substantially the same convergence action. Each charged particle beam converges at a position corresponding to a curvature of field that is generated when the charged particle beam is reduced and projected onto the exposure surface via the reduction electron optical system.
[0013]
A radiation source that emits a charged particle beam, an illumination electron optical system that makes the charged particle source from the radiation source substantially parallel, and a plurality of apertures in a direction perpendicular to the optical axis of the reduced electron optical system, An aperture array that illuminates a substantially parallel electron beam from the illumination electron optical system, and each charged particle beam of the plurality of charged particle beams is a charged particle beam from each aperture of the aperture array And
[0014]
It has a blocking means for blocking each charged particle beam individually.
[0015]
The blocking means has a plurality of deflecting means for individually deflecting each charged particle beam.
[0016]
An embodiment of the device manufacturing method of the present invention is characterized in that a device is manufactured using the charged particle beam exposure apparatus.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In this embodiment, an example of an electron beam exposure apparatus is shown as an example of a charged particle beam. Note that the present invention is not limited to the electron beam and can be similarly applied to an exposure apparatus using an ion beam.
[0018]
(Embodiment)
(Description of components of electron beam exposure apparatus)
FIG. 1 is a schematic view of the main part of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.
[0019]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electron gun 1 composed of a cathode 1a, a grid 1b, and an anode 1c, and electrons emitted from the cathode 1a form a crossover image between the grid 1b and the anode 1c. (Hereafter, this crossover image is referred to as an electron source.)
[0020]
The electrons emitted from this electron source become a substantially parallel electron beam by the condenser lens 2 whose front focal position is at the electron source position. The condenser lens 2 of this embodiment is a unipotential lens composed of three aperture electrodes. The substantially parallel electron beam is incident on the correction electron optical system 3. The element electron optical system array 3 includes an aperture array, a blanker array, an element electron optical system array unit, and a stopper array. Details of the correction electron optical system 3 will be described later.
[0021]
The correction electron optical system 3 forms a plurality of intermediate images of the light source, and each intermediate image is reduced and projected by a reduction electron optical system 4 described later to form a light source image on the wafer 5.
[0022]
At that time, the correction electron optical system 3 forms a plurality of intermediate images so that the interval between the light source images on the wafer 5 is an integral multiple of the size of the light source image. Further, the correction electron optical system 3 varies the position of each intermediate image in the optical axis direction according to the field curvature of the reduction electron optical system 4, and each intermediate image is reduced and projected onto the wafer 5 by the reduction electron optical system 4. Aberrations that occur during the correction are corrected in advance.
[0023]
The reduction electron optical system 4 is composed of a symmetric magnetic tablet including a first projection lens 41 (43) and a second projection lens 42 (44). When the focal length of the first projection lens 41 (43) is f1, and the focal length of the second projection lens 42 (44) is f2, the distance between the two lenses is f1 + f2. The object point on the optical axis AX is at the focal position of the first projection lens 41 (43), and the image point is connected to the focal point of the second projection lens 42 (44). This image is reduced to -f2 / f1. In addition, since the two lens magnetic fields are determined so as to act in opposite directions, theoretically, the five aberrations of spherical aberration, isotropic astigmatism, isotropic coma aberration, field curvature aberration, and axial chromatic aberration are determined. Except for aberrations, other Seidel aberrations and chromatic aberrations related to rotation and magnification are canceled out.
[0024]
A deflector 6 deflects a plurality of electron beams from the element electron optical system array 3 and displaces a plurality of light source images on the wafer 5 by substantially the same amount of displacement in the X and Y directions. Although not shown, the deflector 6 is composed of a main deflector used when the deflection width is wide and a sub-deflector used when the deflection width is narrow. The main deflector is an electromagnetic deflector. The sub deflector is an electrostatic deflector.
[0025]
7 is a dynamic focus coil that corrects the deviation of the focus position of the light source image due to the deflection aberration that occurs when the deflector 6 is operated, and 8 is the same as the dynamic focus coil 7, and the deflection aberration that occurs due to the deflection. This is a dynamic stig coil for correcting astigmatism.
[0026]
Reference numeral 9 denotes a θ-Z stage on which a wafer is placed and can move in the optical axis AX (Z-axis) direction and the rotational direction around the Z-axis. The stage reference plate 13 and the Faraday cup 10 described above are fixedly provided. ing.
[0027]
Reference numeral 10 denotes an XY stage on which a θ-Z stage is mounted and is movable in the XY directions orthogonal to the optical axis AX (Z axis).
[0028]
Next, the correction electron optical system 3 will be described with reference to FIG.
[0029]
2A is a view of the correction electron optical system 3 viewed from the electron gun 1 side, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
[0030]
As described above, the correction electron optical system 2 includes the aperture array AA, the blanker array BA, the element electron optical system array unit LAU, and the stopper array SA arranged in order from the electron gun 1 side along the optical axis AX. Is done.
[0031]
The aperture array AA has a plurality of openings formed in a substrate, and divides a substantially parallel electron beam from the condenser lens 2 into a plurality of electron beams.
[0032]
The blanker array BA is formed by forming a plurality of deflecting means for individually deflecting a plurality of electron beams divided by the aperture array AA on a single substrate. The details of one of the deflecting means are shown in FIG. The substrate 301 has an opening AP, and 302 is a blanking electrode that includes a pair of electrodes sandwiching the opening AP and has a deflection function. Further, wiring (W) for individually turning on / off the blanking electrode 302 is formed on the substrate 301.
[0033]
Returning to FIG. 2, the element electron optical system array unit LAU is an electron lens array formed by two-dimensionally arranging a plurality of electron lenses in the same plane. The first electron optical system array LA1 and the second electron optical system array. LA2, a third electron lens array LA3, and a fourth electron lens array LA4.
[0034]
FIG. 4 is a diagram illustrating the first electron optical system array LA1. The first electron lens array LA1 is formed by laminating an upper electrode UE, an intermediate electrode CE, and a lower electrode LE in which a plurality of doughnut-shaped electrodes formed corresponding to the openings are arranged with an insulator interposed therebetween. The upper, middle and lower electrodes arranged in the direction of the optical axis AX constitute one electron lens EL, a so-called unipotential lens. All the upper and lower electrodes of each electron optical system are connected by a common wiring (w) and set to the same potential. (In this embodiment, the acceleration potential of the electron beam is used.) The intermediate electrodes of the electron lenses arranged in the y direction are connected by a common wiring (w). As a result, the LAU control circuit 12, which will be described later, individually sets the potentials of the intermediate electrodes of the electron lenses arranged in the y direction, so that the optical characteristics of the electron lenses arranged in the y direction are set to be substantially the same. The optical characteristics (focal lengths) of the electron lenses arranged in the direction are individually set. In other words, electronic lenses arranged in the y direction and set to the same optics (focal length) are grouped together, and optical characteristics (focal lengths) of the groups arranged in the x direction orthogonal to the y direction are individually set. Yes.
[0035]
FIG. 5 is a diagram illustrating the second electron lens array LA2. The second electron lens array LA2 differs from the first electron lens system array LA1 in that the intermediate electrodes of the electron lenses arranged in the x direction are connected by a common wiring (w). As a result, the LAU control circuit 12, which will be described later, individually sets the potentials of the intermediate electrodes of the electron lenses arranged in the x direction, so that the optical characteristics of the electron lenses arranged in the x direction are set to be substantially the same. The optical characteristics for each electron lens arranged in the direction are individually set. In other words, the electronic lenses arranged in the x direction and set to the same optics (focal length) are set as one group, and the optical characteristics (focal lengths) of the groups arranged in the y direction are individually set.
[0036]
The third electron optical system array LA3 is the same as the first electron optical system array LA1, and the fourth electron optical system array LA4 is the same as the second electron optical system array LA2.
[0037]
Next, the action of the electron beam received by the correction electron optical system 3 described above will be described with reference to FIG.
[0038]
The electron beams EB1 and EB2 divided by the aperture array AA are incident on the element electron optical system array unit LAU via different blanking electrodes. The electron beam EB1 includes an electron lens EL11 of the first electron optical system array LA1, an electron lens EL21 of the second electron optical system array LA2, an electron lens EL31 of the third electron lens array LA3, and an electron lens EL41 of the fourth electron lens array LA4. To form an intermediate image img1 of the electron source. On the other hand, the electron beam EB2 includes the electron lens EL12 of the first electron lens array LA1, the electron lens EL22 of the second electron lens array LA2, the electron lens EL32 of the third electron lens array LA3, and the electron lens EL42 of the fourth electron lens array LA4. Then, an intermediate image img2 of the electron source is formed.
[0039]
At this time, as described above, the electron lenses arranged in the x direction of the first and third electron lens arrays LA1 are set to have different focal lengths, and are arranged in the x direction of the second and fourth electron lens arrays LA1. The arranged electron lenses are set to have the same focal length. Furthermore, the combined focal length of the electron lens EL11, electron lens EL21, electron lens EL31, and electron lens EL41 through which the electron beam EB1 passes, and the electron lens EL12, electron lens EL22, electron lens EL32, and electron lens EL42 through which the electron beam EB2 passes. The focal lengths of the respective electron lenses are set so that the combined focal lengths are substantially equal. Thereby, the intermediate images img1 and img2 of the electron source are formed at substantially the same magnification, and the field curvature that occurs when each intermediate image is reduced and projected onto the wafer 5 via the reduction electron optical system 4 is reduced. In order to correct, the positions in the optical axis AX direction where the intermediate images img1 and img2 of the electron source are formed are made different according to the curvature of field.
[0040]
Further, when an electric field is applied to the passing blanking electrodes, the electron beams EB1 and EB2 change their trajectories as indicated by broken lines in the figure, and cannot pass through the openings corresponding to the respective electron beams of the stopper array SA. The beams EB1 and EB2 are blocked.
[0041]
Next, a method for setting the focal length of each electron lens of each electron lens array for correcting the field curvature that occurs when each intermediate image is reduced and projected onto the wafer 5 via the reduction electron optical system 4 will be described. explain.
[0042]
Before the explanation, the preconditions of the setting method will be described.
[0043]
Each of the divided electron beams is incident on the element electron optical system array unit LAU as a substantially parallel electron beam, so that four electron lenses through which each electron beam passes are connected to one element electron optical system EOS (see FIG. 2). When defined, the intermediate image forming position of each electron beam is formed at the image side focal position of the element electron electron optical system. Further, since the formation magnification of each intermediate image needs to be substantially the same, the focal lengths of the element electron optical systems EOS of the respective electron beams must be substantially equal. That is, as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-288991, in order to vary the position of the intermediate image of each electron beam in the optical axis AX direction according to the curvature of field of the reduction electron optical system 4, each electron beam It is necessary to adjust the focal length of the four electron lenses through which the lens passes and adjust the image side principal surface position of the element electron optical system EOS.
[0044]
Further, in order to distinguish each element electron optical system EOS, electron lens EL or electron beam, as shown in FIG. 2 (A), each element electron optical system EOS, electron lens EL or electron beam is arranged in the arrangement position (M , N), the magnification of the reduced electron optical system 4 is 1/50, and the field curvature of each electron beam (M, N) is shown in the table below. (Unit is μm)
[0045]
[Table 1]

[0046]
First, the focal length of the electron lens located at the array position (M, N) {M = N} is set. Here, the element electron optical system EOS at the array position (M, N) {M = N} is composed of two electron lenses BEL1, BEL2 (focal lengths f1, f2), and in this embodiment, the combined focal length f0 is set. It is assumed that the distance between the electron lenses is 100 mm and 50 mm. Then, in order to correct the curvature of field, it is necessary to set the intermediate image position (unit: mm) of the element electron optical system EOS at the arrangement position (M, M) as follows. (However, the position is based on the object point on the axis of the reduction electron optical system 4. Also, since the magnification of the reduction electron optical system 4 is 1/50, each intermediate image position is 2500 times the field curvature. If it is positioned in the opposite direction, the curvature of field is corrected.)
[0047]
[Table 2]

[0048]
Therefore, the focal lengths f1 and f2 of the element electron optical systems EOS are set so that the combined focal length is 100 mm and the relative positional relationship of the image side main surface position is the relative positional relationship of the intermediate image. Examples thereof are shown below.
[0049]
[Table 3]

[0050]
Then, it is assumed that BEL1 is composed of corresponding electron lenses of the first electron lens array and the second electron lens array, and the optical power is evenly distributed. Similarly, it is assumed that BEL2 is composed of electron lenses corresponding to a third electron lens array and a fourth electron lens array, and optical power is evenly distributed.
[0051]
As a result, the focal length of the electron lens EL of each electron lens array is determined as follows. (Because the electron lens of each electron lens array has the same focal length as the electron lenses arranged in a predetermined direction)
[0052]
[Table 4]

[0053]
When the focal length of each electron lens EL is set as described above, the composite focal length (unit: mm) of the element electron optical system EOS at the arrangement position (M, M) is as follows, that is, the formation magnification of each intermediate image is It becomes almost the same. Further, the intermediate image position (unit: mm) of the element electron optical system at the array position (M, M) is as follows. (However, the position is based on the object point on the axis of the reduction electron optical system 4).
[0054]
[Table 5]

[0055]
Then, when each intermediate image is projected through the reduced electron optical system 4, the curvature of field as originally shown in FIG. 7A is corrected and becomes as shown in FIG. 7B. (However, the + direction of the image plane position in the figure is the Z-axis-direction.)
[0056]
In this embodiment, in order to make the formation magnification of the intermediate image formed by each element electron optical system substantially the same, the first to fourth electron lens arrays are required. Since the focal length of the element electron optical system may be set according to the curvature of field, for example, it is sufficient to have the first electron electron lens array and the second lens array.
[0057]
Next, a system configuration diagram of this embodiment is shown in FIG. The BA control circuit 11 is a control circuit that individually controls on / off of the blanking electrodes of the blanker array BA, and the LAU control circuit 12 is a control circuit that controls the electro-optical characteristics (focal length) of the lens array unit LAU. .
[0058]
A D_STIG control circuit 13 controls the astigmatism of the reduction electron optical system 4 by controlling the dynamic stig coil 8, and a D_FOCUS control circuit 14 controls the focus of the reduction electron optical system 4 by controlling the dynamic focus coil 7. A control circuit for controlling the deflection, a deflection control circuit 15 for controlling the deflector 6, and an optical characteristic control circuit 16 for adjusting the optical characteristics (magnification, distortion, rotational aberration, optical axis, etc.) of the reduction electron optical system 4 It is a control circuit.
[0059]
The stage drive control circuit 17 is a control circuit that drives and controls the XY stage 10 in cooperation with the laser interferometer LIM that drives and controls the θ-Z stage 9 and detects the position of the XY stage 10.
[0060]
The control system 20 controls the plurality of control circuits based on data from the memory 21 in which the drawing pattern is stored. The control system 20 is controlled by a CPU 23 that controls the entire electron beam exposure apparatus via an interface 22.
[0061]
(Explanation of exposure operation)
The exposure operation of the electron beam exposure apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0062]
The control system 20 commands the deflection control circuit 15 based on the exposure control data from the memory 21, and deflects a plurality of electron beams by the deflector 6, and commands the BA control circuit 11 to expose the pattern on the wafer 5. In response to this, the blanking electrode of the blanker array BA is individually turned on / off. At this time, the XY stage 12 is continuously moving in the y direction, and the plurality of electron beams are deflected by the deflector 6 so that the plurality of electron beams follow the movement of the XY stage. Each electron beam scans and exposes a corresponding element exposure region (EF) on the wafer 5 as shown in FIG. The element exposure area (EF) of each electron beam is set so as to be adjacent in two dimensions. As a result, a subfield (SF) composed of a plurality of element exposure areas (EF) that are exposed simultaneously is formed. Exposed.
[0063]
The control system 20 directs the deflection control circuit 15 to expose the next subfield (SF2) after exposing the subfield (SF1), and the deflector 6 causes the direction orthogonal to the stage scanning direction (y direction). A plurality of electron beams are deflected in the (x direction). At this time, as the subfield changes due to deflection, the aberration when each electron beam is reduced and projected via the reduction electron optical system 4 also changes. Therefore, the control system 20 instructs the LAU control circuit 12, the D_STIG control circuit 13, and the D_FOCUS control circuit 14 to set the lens array unit LAU, the dynamic stig coil 8, and the dynamic focus coil 7 so as to correct the changed aberration. adjust. Then, as described above, the subfield 2 (SF2) is exposed by exposing the element exposure region (EF) to which each electron beam corresponds. Then, as shown in FIG. 9, the subfields (SF1 to SF6) are sequentially exposed to expose a pattern on the wafer 5. As a result, a main field (MF) composed of subfields (SF1 to SF6) arranged in a direction (x direction) orthogonal to the stage scanning direction (y direction) is exposed on the wafer 5.
[0064]
After exposing the main field 1 (MF1) shown in FIG. 9, the control system 22 instructs the deflection control circuit 15 to sequentially arrange a plurality of main fields (MF2, MF3, MF4...) Arranged in the stage scanning direction (y direction). The electron beam is deflected and exposed. As a result, as shown in FIG. 9, a stripe (STRIPE1) composed of main fields (MF2, MF3, MF4...) Is exposed. Then, the XY stage 10 is stepped in the x direction to expose the next stripe (STRIPE2).
[0065]
(Device production method)
Next, an embodiment of a device production method using the electron beam exposure apparatus described above will be described.
[0066]
FIG. 10 shows a manufacturing flow of a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (exposure control data creation), exposure control data for the exposure apparatus is created based on the designed circuit pattern. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the wafer and the exposure apparatus to which the prepared exposure control data is input. The next step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0067]
FIG. 11 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern is printed onto the wafer by exposure using the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0068]
By using the manufacturing method of the present embodiment, a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture can be manufactured at low cost.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the number of charged particle beams increases, it is possible to reduce the increase in the number of targets of the control system and the increase in the density of the wiring, and the multi-charged particle beam capable of performing stable and highly accurate exposure. A drawing device can be provided. Moreover, if a device is manufactured using this apparatus, a device with higher accuracy than before can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the main part of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a correction electron optical system according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a deflecting unit of the blanker array BA.
FIG. 4 is a diagram illustrating a first electron optical system array LA1.
FIG. 5 is a diagram illustrating a second electron optical system array LA2.
FIG. 6 is a diagram for explaining an action that an electron beam receives by the correction electron optical system 3;
FIG. 7 is a diagram for explaining curvature of field before and after correction.
FIG. 8 is a diagram illustrating a system configuration according to the first embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating an exposure area.
FIG. 10 is a diagram for explaining a semiconductor device manufacturing flow;
FIG. 11 is a diagram illustrating a wafer process.
FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional element electron optical system array;
[Explanation of symbols]
1 Electron Gun 2 Condenser Lens 3 Correction Electron Optical System 4 Reduction Electron Optical System 5 Wafer 6 Deflector 7 Dynamic Focus Coil 8 Dynamic Stig Coil 9 θ-Z Stage 10 XY Stage 11 BA Control Circuit 12 LAU Control Circuit 13 D_STIG Control Circuit 14 D_FOCUS control circuit 15 Deflection control circuit 16 Optical characteristic control circuit 17 Stage drive control circuit 17
20 Control system 21 Memory 22 Interface 23 CPU
AA Aperture array BA Blanker array LAU Element electron optical system array unit SA Stopper array

Claims

複数の荷電粒子線を用いて被露光面を露光する荷電粒子線露光装置において、
前記複数の荷電粒子線を縮小投影する縮小電子光学系と、
前記縮小電子光学系の光軸と直交する第１平面内に２次元に配列された複数の電子光学系から成り、第１の方向に並ぶ電子光学系は共通の配線で接続されている第１の電子光学系アレイと、前記光軸と直交する第２平面内に２次元に配列された複数の電子光学系から成り、前記第１の方向と直交する第２の方向に並ぶ電子光学系は共通の配線で接続されている第２の電子光学系アレイとを有し、各荷電粒子線が対応する前記第１、第２の電子光学系アレイの電子光学系を介して中間像を形成し、前記中間像が前記縮小電子光学系を介して前記被露光面に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するために前記共通の配線で接続されている複数の電子光学系毎にその光学特性を設定する補正電子光学系とを有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。In a charged particle beam exposure apparatus that exposes an exposed surface using a plurality of charged particle beams,
A reduced electron optical system for reducing and projecting the plurality of charged particle beams;
A plurality of electron optical systems arranged two-dimensionally in a first plane orthogonal to the optical axis of the reduced electron optical system, and the electron optical systems arranged in the first direction are connected by a common wiring. The electron optical system array and a plurality of electron optical systems arranged two-dimensionally in a second plane orthogonal to the optical axis, and the electron optical system aligned in the second direction orthogonal to the first direction is A second electron optical system array connected by a common wiring, and each charged particle beam forms an intermediate image via the electron optical system of the first and second electron optical system arrays corresponding to each other. , For each of a plurality of electron optical systems connected by the common wiring in order to correct curvature of field generated when the intermediate image is reduced and projected onto the exposure surface via the reduction electron optical system. Charged particles characterized by having a correction electron optical system for setting the optical characteristics thereof Exposure apparatus.

前記光学特性は、焦点距離であ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。 The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the optical characteristic is a focal length.

前記第１、第２の電子光学系アレイのそれぞれは、同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子線露光装置。 3. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1, wherein each of the first and second electron optical system arrays is formed on the same substrate.

前記補正電子光学系は、さらに、前記光軸と直交する第３平面内に２次元に配列された複数の電子光学系を有し、第３の方向に並ぶ電子光学系は共通の配線で接続されている第３の電子光学系アレイと、前記光軸と直交する第４平面内に２次元に配列された複数の電子光学系を有し、前記第３の方向と直交する第４の方向に並ぶ電子光学系は共通の配線で接続されている第４の電子光学系アレイとを有し、前記複数の荷電粒子の各荷電粒子が対応する前記第１、第２、第３、第４の電子光学系アレイの電子光学系を介して中間像を形成し、前記中間像が前記縮小電子光学系を介して前記被露光面に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するために前記共通の配線で接続されている複数の電子光学系毎に光学特性を設定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。The correction electron optical system further includes a plurality of electron optical systems arranged two-dimensionally in a third plane orthogonal to the optical axis, and the electron optical systems arranged in the third direction are connected by a common wiring. And a fourth direction orthogonal to the third direction, the third electron optical system array being arranged, and a plurality of electron optical systems arranged two-dimensionally in a fourth plane orthogonal to the optical axis. And the fourth electron optical system array connected by a common wiring, and the first, second, third, and fourth charged particles of the plurality of charged particles correspond to each other. Forming an intermediate image via the electron optical system of the electron optical system array and correcting curvature of field generated when the intermediate image is reduced and projected onto the exposed surface via the reduced electron optical system. And setting an optical characteristic for each of a plurality of electron optical systems connected by the common wiring. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 1 that.

前記第１、第２、第３、第４の電子光学系アレイのそれぞれは、同一基板上に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子線露光装置。5. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 4 , wherein each of the first, second, third, and fourth electron optical system arrays is formed on the same substrate.

前記光学特性は、焦点距離であることを特徴とする請求項４又は５に記載の荷電粒子線露光装置。The charged particle beam exposure apparatus according to claim 4 , wherein the optical characteristic is a focal length.

荷電粒子線を放射する線源と、該線源からの荷電粒子源を略平行にする照明電子光学系と、前記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に複数の開口を有し、前記照明電子光学系から略平行な電子ビームが照明される開口アレイとを有し、前記複数の荷電粒子線の各荷電粒子線は、該開口アレイの各開口からの荷電粒子線であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の荷電粒子線露光装置。A radiation source that emits a charged particle beam, an illumination electron optical system that makes the charged particle source from the radiation source substantially parallel, and a plurality of apertures in a direction perpendicular to the optical axis of the reduced electron optical system, An aperture array that illuminates a substantially parallel electron beam from the illumination electron optical system, and each charged particle beam of the plurality of charged particle beams is a charged particle beam from each aperture of the aperture array The charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6 .

前記各荷電粒子線を個別に遮断する遮断手段を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の荷電粒子線露光装置。The charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it has a blocking means for blocking individually each charged particle beam.

前記遮断手段は、各荷電粒子線を個別に偏向させる複数の偏向手段を有することを特徴とする請求項８に記載の荷電粒子線露光装置。9. The charged particle beam exposure apparatus according to claim 8, wherein the blocking means has a plurality of deflecting means for individually deflecting each charged particle beam.

請求項１乃至９の何れか一項に記載の荷電粒子線露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。Device manufacturing method characterized by manufacturing a device using a charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 9.