技術分野
本発明は、マルチビーム露光装置、多軸電子レンズの製造方法、半導体素子製造方法に関する。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2000−102619 出願日 平成12年4月4日
特願2000−251885 出願日 平成12年8月23日
特願2000−342655 出願日 平成12年10月3日
背景技術
ウェハに半導体デバイス等を形成するためのパターンを露光する電子ビーム露光装置として、複数の電子ビームを用いた電子ビーム露光装置がある。例えば、平行に配置された2枚の磁性板に複数の開口部を設け、当該開口部のそれぞれに電子ビームを通過させることにより、各電子ビームを集束させる電子ビーム露光装置(特公昭51−16754号公報、特開昭54−23476号公報)が知られている。
近年、半導体デバイスの微細化が急速に進んでおり、半導体デバイスに含まれる配線等を形成するためのパターンを露光する露光装置は、極めて高い露光精度が要求されている。このようなパターンを露光する露光装置として、複数の電子ビームを用いて露光処理を行う電子ビーム露光装置の量産デバイスへの実用化が期待されている。また、半導体デバイスを形成するウェハの大口径化も進んでいる。このようなウェハに対して複数の電子ビームを用いてパターンを露光する場合において、複数の電子ビームのウェハに対する焦点等を均一にするのが好ましい。
しかしながら従来の電子ビーム露光装置は、電子レンズに設けられた複数の開口部において形成される磁界が開口部毎に異なる。従って、当該開口部を通過する電子ビームが、当該開口部に形成された磁界から受ける力が電子ビーム毎に異なるため、複数の電子ビームのウェハに対する焦点等を均一にすることが極めて困難である。そのため、従来の電子ビーム露光装置では、複数の電子ビームを用いて精度よくウェハにパターンを露光するのが難しく、電子ビーム露光装置の実用化に向けて大きな障壁となっている。
そこで本発明は、このような問題を解決することを目的とする。
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の形態によれば、複数の電子ビームにより、ウェハを露光する電子ビーム露光装置であって、複数の開口部を有する略平行に配置された複数のレンズ部磁性導体部、及び当該複数のレンズ部磁性導体部の間に設けられ、複数の貫通部を有する非磁性導体部を有し、複数の開口部と、複数の貫通部が、複数のビームを通過させる複数のレンズ開口部を形成する多軸電子レンズを備えたことを特徴とする電子ビーム露光装置を提供する。
また、多軸電子レンズは、レンズ部磁性導体部の周囲に設けられ、磁界を発生するコイルと、コイルの周囲に設けられたコイル部磁性導体部とを含むコイル部を更に有してもよい。
また、コイル部磁性導体部と、複数のレンズ部磁性導体部とはそれぞれ異なる透磁率を有する材料により形成されてもよい。
また、複数の電子ビームを発生する複数の電子銃と、電子銃に電気的に接続され、複数の電子銃に対して異なる電圧を印加する電圧制御手段とを更に備えてもよい。
また、電圧制御手段は、多軸電子レンズにより複数の電子ビームが受ける磁場強度に応じて、複数の電子銃に対して異なる電圧を印加する手段を有してもよい。
また、電圧制御手段は、ウェハに照射される複数の電子ビームの断面に含まれる辺が、略平行になるように複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段を有してもよい。
また、電圧制御手段は、ウェハに照射される複数の電子ビームの焦点位置が等しくなるように複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段を有してもよい。
また、電圧制御手段は、所定の電圧を生成する手段と、所定の電圧を昇圧又は降圧して、複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段とを有してもよい。
また、電子ビームの断面を縮小する多軸電子レンズを少なくとも一段更に備えてもよい。
また、複数の電子ビームを成形する複数の第1成形開口部を含む第1成形部材と、第1成形部材を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第1成形偏向手段と、第1成形偏向部を通過した複数の電子ビームを、所望の形状に成形する複数の第2成形開口部を含む第2成形部材とを有する電子ビーム成形手段を更に備えてもよい。
また、第1成形偏向部で偏向された複数の電子ビームを、独立に、且つウェハにおいて電子ビームが照射される面に対して略垂直方向に偏向する第2成形偏向部を更に備え、成形手段は、第2成形偏向部で偏向された複数の電子ビームが、第2成形部材を通過することにより所望の形状に成形してもよい。
また、第2成形部材は、第1成形偏向部および第2成形偏向部が各々の電子ビームを偏向し、第2成形部材に照射する領域である成形部材照射領域を有し、第2成形部材は、成形部材照射領域において、第2成形開口部および第2成形開口部と異なる形状を有する開口部を有してもよい。
また、複数の電子ビームを発生する複数の電子銃と、発生した複数の電子ビームを独立に集束して第1成形部材に照射する多軸電子レンズとを更に備え、第1成形部材は、多軸電子レンズを通過した電子ビームを分割してもよい。
また、多軸電子レンズを複数段備えてもよい。
本発明の第2の形態によると、複数の電子ビームを独立に集束する電子レンズであって、複数の開口部を有する略平行に配置された複数の磁性導体部と、複数の磁性導体部の間に設けられ、複数の貫通部を有する非磁性導体部とを備え、複数の開口部と、複数の貫通部が、複数のビームを通過させる複数のレンズ開口部を形成することを特徴とする電子レンズを提供する。
本発明の第3の形態によると、ウェハに半導体素子を製造する半導体素子製造方法であって、複数の開口部を有する略平行に配置された複数の磁性導体部を有し、複数の磁性導体部にそれぞれ含まれる開口部が、複数の電子ビームを通過させる複数のレンズ開口部を形成する多軸電子レンズを用いて、複数の電子ビームの焦点調整を独立に行う焦点調整工程と、ウェハに、複数の電子ビームを照射して、ウェハにパターンを露光する工程とを備えることを特徴とする半導体素子製造方法を提供する。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を説明する。
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。電子ビーム露光装置100は、電子ビームによりウェハ44に所定の露光処理を施すための露光部150と、露光部150に含まれる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、複数の排気孔70が設けられた筐体8と、複数の電子ビームを発生し、電子ビームの断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段と、複数の電子ビームをウェハ44に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替える照射切替手段と、ウェハ44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を含む電子光学系を備える。また、露光部150は、パターンを露光すべきウェハ44を載置するウェハステージ46と、ウェハステージ46を駆動するウェハステージ駆動部48とを含むステージ系を備える。
電子ビーム成形手段は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部10と、発生した電子ビームを放出させるアノード13と、電子ビームを通過させることにより電子ビームの断面形状を成形する複数の開口部を有するスリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第1多軸電子レンズ16と、第1多軸レンズ16の各レンズ開口部において形成された磁界が、当該レンズ開口部を通過する電子ビームに対して与える力であるレンズ強度を調整する第1レンズ強度調整部17と、アノード13を通過した電子ビームを独立して偏向するスリット偏向部15と、第1成形部材14を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第1成形偏向部18及び第2成形偏向部20とを有する。
電子ビーム発生部10は、碍子106と、熱電子を発生させるカソード12と、カソード12を囲むように形成され、カソード12で発生した熱電子を安定させるグリッド102とを有する。カソード12とグリッド102とは、電気的に絶縁されるのが望ましい。本実施例において電子ビーム発生部10は、碍子106に所定の間隔を隔てて設けられた複数の電子銃104を有することにより、電子銃アレイを形成する。
スリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22は、電子ビームが照射される面に、接地された白金などの金属膜を有することが望ましい。また、スリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22は、それぞれスリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22を冷却する冷却部を有するのが望ましい。スリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22は、冷却部を有することにより、照射された電子ビームの熱による温度上昇を抑えることができる。
スリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率よく通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。また、スリットカバー11、第1成形部材14及び第2成形部材22に含まれる複数の開口部は、矩形に形成されるのが好ましい。
照射切替手段は、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第2多軸電子レンズ24と、第2多軸電子レンズ24の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整するレンズ強度調整部25と、複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立に偏向させることにより、電子ビームをウェハ44に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えるブランキング電極アレイ26と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、ブランキング電極アレイ26で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材28とを有する。電子ビーム遮蔽部材28に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率良く通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。
ウェハ用投影系は、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ44に照射される電子ビーム像の回転を調整する第3多軸電子レンズ34と、第3多軸電子レンズ34の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整する第3レンズ強度調整部35と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ44に照射される電子ビームの縮小率を調整する第4多軸電子レンズ36と、第4多軸電子レンズ36の各レンズ開口部におけるレンズ強度を独立して調整する第4レンズ強度調整部37と、複数の電子ビームをウェハ44の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する偏向部60と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ44に対する対物レンズとして機能する第5多軸電子レンズ62とを有する。本実施例において第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36は一体に形成されているが、他の例においては別個に形成されてもよい。
制御系140は、統括制御部130と、多軸電子レンズ制御部82と、反射電子処理部99と、ウェハステージ制御部96と、複数の電子ビームに対する露光パラメータをそれぞれ独立に制御する個別制御部120とを備える。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。多軸電子レンズ制御部82は、第1多軸電子レンズ16、第2多軸電子レンズ24、第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36に供給する電流を制御する。反射電子処理部99は、反射電子検出装置50において検出された反射電子や2次電子等の電子の量に基づく信号を受け取り、統括制御部130に通知する。ウェハステージ制御部96は、ウェハステージ駆動部48を制御し、ウェハステージ46を所定の位置に移動させる。
個別制御部120は、電子ビーム発生部10を制御する電子ビーム制御部80と、第1成形偏向部18及び第2成形偏向部20を制御する成形偏向制御部84と、各レンズ強度調整部(17、25、35、37)を制御するレンズ強度制御部88と、ブランキング電極アレイ26に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御するブランキング電極アレイ制御部86と、偏向部60が有する複数の偏向器に含まれる電極に印加する電圧を制御する偏向制御部98とを有する。
本実施例における電子ビーム露光装置100の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部10が、複数の電子ビームを発生する。電子ビーム発生部10において発生された電子ビームはアノード13を通過し、スリット偏向部15に入射する。スリット偏向部15は、アノード13を通過した電子ビームのスリットカバー11に対する照射位置を調整する。
スリットカバー11は、第1成形部材14に照射される電子ビームの面積を小さくすべく、スリットカバー11に照射された各電子ビームの一部を遮蔽し、電子ビームの断面を所定の大きさに成形する。スリットカバー11において成形された電子ビームは、第1成形部材14に照射され更に成形される。第1成形部材14を通過した電子ビームは、第1成形部材14に含まれる開口部の形状に対応する矩形の断面形状をそれぞれ有する。
第1多軸電子レンズ16は、第1成形部材14において矩形に成形された複数の電子ビームを独立に集束し、第2成形部材22に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。また、第1レンズ強度調整部17は、第1多軸電子レンズ16のレンズ開口部に入射された各電子ビームの焦点位置を補正すべく、第1電子レンズ16の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。
第1成形偏向部18は、第1成形部材14において矩形に成形された複数の電子ビームを、第2成形部材に対して所望の位置に照射すべく電子ビーム毎に独立して偏向する。第2成形偏向部20は、第1成形偏向部18で偏向された複数の電子ビームを、第2成形部材22に対して略垂直方向に照射すべく電子ビーム毎に独立に偏向する。その結果、電子ビームが、第2成形部材22の所望の位置に、第2成形部材22に対して略垂直に照射される。
矩形形状を有する複数の開口部を含む第2成形部材22は、各開口部に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、ウェハ44に照射されるべき所望の矩形の断面形状を有する電子ビームに更に成形する。また、本実施例において第1成形偏向部18及び第2成形偏向部20は同一の基板に設けられているが、他の例においては、それぞれ別個に設けられてもよい。
第2多軸電子レンズ24は、複数の電子ビームを独立に集束して、ブランキング電極アレイ26に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。また、第2レンズ強度調整部25は、第2多軸電子レンズ24のレンズ開口部に入射された各電子ビームの焦点位置を補正すべく、第2電子レンズ24の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。第2多軸電子レンズ24により焦点が調整された電子ビームは、ブランキング電極アレイ26に含まれる複数のアパーチャに入射する。
ブランキング電極アレイ制御部86は、ブランキング電極アレイ26に形成された各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。ブランキング電極アレイ26は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ44に照射させるか否かを切替える。電圧が印加されたときは、ブランキング電極アレイ26のアパーチャを通過した電子ビームは偏向され、電子ビーム遮蔽部材28に含まれる開口部を通過できず、ウェハ44に照射されない。電圧が印加されないときには、アパーチャを通過した電子ビームは偏向されず、電子ビーム遮蔽部材28に含まれる開口部を通過することができ、電子ビームはウェハ44に照射される。
第3多軸電子レンズ34は、ブランキング電極アレイ26を通過した電子ビームの回転を調整する。具体的には、第3多軸電子レンズ34は、ウェハ44照射される電子ビームの像の、当該電子ビームの光軸に対する回転を調整する。また、第3レンズ強度調整部35は、第3多軸電子レンズの各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。具体的には、第3レンズ強度調整部35は、第3多軸電子レンズ34に入射された各電子ビームの像の回転を一様にすべく、第3多軸電子レンズ36の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。
第4多軸電子レンズ36は、入射された電子ビームの照射径を縮小する。また、第4レンズ強度調整部37は、各電子ビームの縮小率が略同一になるように第4多軸電子レンズ36の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。そして第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36を通過した電子ビームのうち、ブランキング電極アレイ26により偏向されない電子ビームが、電子ビーム遮蔽部材28を通過し、偏向部60に入射する。
偏向制御部98は、偏向部60に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。偏向部60は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ44の所望の位置に偏向する。更に、第5多軸電子レンズ62は、偏向部60に入射した電子ビームのウェハ44に対する焦点を、それぞれ独立に調整する。そして、偏向部60及び第5多軸電子レンズ62を通過した電子ビームは、ウェハ44に照射される。
露光処理中、ウェハステージ制御部96は、一定方向にウェハステージ48を動かす。ブランキング電極アレイ制御部86は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させるアパーチャを定め、各アパーチャに対する電力制御を行う。ウェハ44の移動に合わせて、電子ビームを通過させるアパーチャを適宜、変更し、更に主偏向部42及び偏向部60により電子ビームを偏向することにより、ウェハ44に所望の回路パターンを露光することができる。
本発明における、多軸電子レンズは、複数の電子ビームを独立に集束するため、各電子ビーム自身にクロスオーバは発生するが、複数の電子ビーム全体としては、クロスオーバは発生しない。そのため各電子ビームの電流密度を上げた場合であっても、クーロン相互作用による電子ビームの焦点ずれや位置ずれの原因となる電子ビーム誤差を大幅に低減することができる。従って、各電子ビームの電流密度を大きくすることができるため、ウェハにパターンを露光する露光時間を大幅に短縮することができる。
図2は、電子ビーム発生部10に所定の電圧を印加する電源制御手段520を示す。電圧制御手段520は、所定の電圧を生成するベース電源522と、当該所定の電圧を昇圧又は降圧して各カソード12に印加する調整電源524とを有する。
電圧制御手段520は、電子ビーム制御部80からの指示に基づいて、カソード12に印加する電圧を制御することにより、各電子ビームの加速電圧を制御する。電圧制御手段520は、多軸電子レンズ(16、24、34、36、62)により各電子ビームが受ける磁界強度に応じて、各電子ビームが生成される電子銃に含まれるカソード12対して異なる電圧を印加して、各電子ビームの加速電圧を制御するのが好ましい。
電圧制御手段520は、ウェハ44に照射される複数の電子ビームの焦点位置が等しくなるように複数の電子銃に含まれるカソードに異なる電圧を印加して、各電子ビームの加速電圧を制御するのが好ましい。また、電圧制御手段520は、ウェハ44に照射される各電子ビームの断面に含まれる所定の辺が、略平行になるように複数の電子銃に含まれるカソード12に異なる電圧を印加することにより、各電子ビームの加速電圧を更に制御してもよい。
本実施例において、ベース電源522は、50kVの電圧を生成し、各調整電源524は、多軸電子レンズ(16、24、34、36、62)において、各カソード12が生成した電子ビームが通過するレンズ開口部において生成される磁界強度に応じてベース電源が生成した電圧を昇圧又は降圧することにより、カソード12に調整された電圧を印加する。例えば、多軸電子レンズの中心部におけるレンズ開口部の磁界強度が、多軸電子レンズの外周部におけるレンズ開口部の磁界強度より3%弱い場合には、当該中心部におけるレンズ開口部を通過する電子ビームを生成するカソード12の加速電圧を3%増加させればよい。
電圧制御手段520が、調整電源524を有することにより、多軸電子レンズに含まれるレンズ開口部の磁界強度が異なる場合であっても、各電子ビームの加速電圧を制御し、各電子ビームがレンズ開口部を通過する時間を調整することができるため、各電子ビームがレンズ開口部において磁界から受ける影響を制御することができる。そして、各電子ビームのウェハ44に対する焦点、及びウェハ44に照射される電子ビームの像の回転を調整することができる。
図3は、電子ビーム成形手段の他の例を示す。電子ビーム成形手段は、電子ビーム発生部10において発生した複数の電子ビームを独立に集束して第1成形部材14に照射する多軸電子レンズである第1照射多軸電子レンズ510及び第2照射多軸電子レンズ512を更に備える。第1照射多軸電子レンズ510及び第2照射多軸電子レンズ512は、電子ビーム発生部10と第1成形部材14との間に設けられる。
第1照射多軸電子レンズ510及び第2照射多軸レンズ512が有するレンズ開口部の数は、第1多軸電子レンズ16が有するレンズ開口部の数より少ないのが好ましい。また、第1照射多軸電子レンズ510及び第2照射多軸レンズ512が有するレンズ開口部の開口径は、第1多軸電子レンズが有するレンズ開口部の開口径より大きいことが好ましい。また、第1照射多軸電子レンズ510及び第2照射多軸電子レンズ512が有するレンズ開口部の数は、電子ビーム発生部10が有するカソード12の数と同じ数であってよい。更に、第1照射多軸電子レンズ510及び第2照射多軸電子レンズ512は、露光処理中においても電子ビームが通過しないレンズ開口部であるダミー開口部を有してもよい。
第1照射多軸電子レンズ510は、電子ビーム発生部10において発生した電子ビームの焦点を調整する。具体的には、第1照射多軸電子レンズ510は、第1照射多軸電子レンズ510と第2照射多軸電子レンズ512との間において、第1照射多軸電子レンズ510を通過した各電子ビームがクロスオーバを形成するように、各電子ビームの焦点を調整するのが好ましい。そして、第2照射多軸電子レンズ512は、第1照射多軸電子レンズ510を通過した電子ビームを、第1成形部材14に対して照射すべく電子ビームの焦点を調整する。この場合において第2照射多軸電子レンズ512は、入射した電子ビームを第1成形部材14に対して略垂直に照射するように電子ビームの焦点を調整するのが好ましい。
第1照射多軸電子レンズ510及び第2照射多軸電子レンズ512のレンズ開口部を通過し、第1成形部材14に照射された電子ビームは、第1成形部材14において分割される。分割された各々の電子ビームは、第1多軸電子レンズ16において独立に集束される。そして、第1成形偏向部18及び第2成形偏向部20において偏向された当該電子ビームは、第2成形部材22の所望の位置に照射され、所望の断面形状に成形される。また電子ビーム成形手段は、電子ビーム発生部10と第1成形部材14との間に、スリットカバー11(図1参照)を更に有してもよい。
本実施例において電子ビーム成形手段110は、電子ビーム発生部10において発生した電子ビームを、照射多軸電子レンズを用いて第1成形部材14に照射し、分割することができる。そのため、例えば電子銃アレイである電子ビーム発生部10に含まれるカソード12が配置される間隔が広い場合であっても、効率よく複数の電子ビームを生成することができる。また、カソード12を設ける間隔を広くすることができるため、電子ビーム発生部10を容易に形成することができる。
図4は、ブランキング電極アレイ26の構成を示す。ブランキング電極アレイ26は、電子ビームが通過する複数のアパーチャ166を有するアパーチャ部160と、図1におけるブランキング電極アレイ制御部86との接続部となる偏向電極パッド162及び接地電極パッド164とを有する。アパーチャ部160は、ブランキング電極アレイ26の中央部に配置されることが望ましい。また、ブランキング電極アレイ26は、アパーチャ部160の周囲に電子ビームが通過しないダミー開口部(図1参照)を有することが好ましい。ブランキング電極アレイ26がダミー開口部を有することにより、筐体8内部の排気のインダクタンスを低くすることができるため、効率よく筐体8内部を減圧することができる。
図5は、ブランキング電極アレイ26の断面図を示す。ブランキング電極アレイ26は、電子ビームが通過する複数のアパーチャ166と、通過する電子ビームを偏向する偏向電極168及び接地電極170と、ブランキング電極アレイ制御部86(図1参照)との接続部となる偏向電極パッド162及び接地電極パッド164とを有する。
偏向電極168及び接地電極170は、電子ビームが通過するアパーチャ166毎に設けられる。偏向電極168は、配線層を介して偏向電極パッド162に電気的に接続される。また、接地電極170は、導電層を介して接地電極パッド164に電気的に接続される。ブランキング電極アレイ制御部86は、例えばプローブカードやポゴピンアレイ等の接続手段を介して、偏向電極パッド162及び接地電極パッド164にブランキング電極アレイ26を制御する制御信号を供給する。
次に、ブランキング電極アレイ26の動作について説明する。ブランキング電極アレイ制御部86から、偏向電極168に電圧が印加されていないときは、偏向電極168と接地電極170の間に電界は形成されず、アパーチャ166に入射した電子ビームは、電界の影響を実質的に受けることなくアパーチャ166を通過する。そして、アパーチャ166を通過した電子ビームは、電子ビーム遮蔽部材(図1参照)の開口部を通過し、ウェハ44に到達する。
ブランキング電極アレイ制御部86から、偏向電極168に電圧が印加されると、偏向電極168と接地電極170との間に、印加された電圧に基づく電界が形成される。アパーチャ166に入射した電子ビームは、偏向電極168と接地電極170の間に形成された電界の影響を受けて偏向される。具体的には、電子ビームは、電子ビーム遮蔽部材に含まれる開口部の外側に当たるように偏向される。偏向された電子ビームは、アパーチャ166を通過するが、電子ビーム遮蔽部材28に含まれる開口部を通過することができないため、ウェハ44に到達することができない。ブランキング電極アレイと26及び電子ビーム遮蔽手段28は、以上の偏向動作を行い、ウェハ44に、電子ビームを照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えることができる。
図6は、電子ビームを偏向する第1成形偏向部18の構成を示す。尚、電子ビーム露光装置100に含まれる第2成形偏向部20及び偏向部60も、第1成形偏向部18と同様の構成を有してよく、以下において、代表して第1成形偏向部18の構成について説明する。
第1成形偏向部18は、基材186と、偏向器アレイ180と、偏向電極パッド182とを有する。偏向器アレイ180は、基材186の中央部に設けられ、偏向電極パッド182は、基材186の周辺部に設けられるのが望ましい。また、基材186は、偏向器アレイ180が設けられた領域の周囲に、電子ビームが通過しないダミー開口部(図1参照)を更に有するのが好ましい。
偏向器アレイ180は、複数の偏向電極及び開口部により形成される複数の偏向器184を有する。偏向電極パッド182は、例えばプローブカードやポゴピンアレイ等の接続手段を介して接続されることにより、成形偏向制御部84(図1参照)と電気的に接続される。図4を参照して、偏向器アレイ180に設けられた複数の偏向器184は、ブランキング電極アレイ26に設けられた複数のアパーチャに対応して各々設けられる。
図7は、偏向器184の構成を示す。図7(a)に示すように、偏向器184は、基材186に、電子ビームが通過する開口部194と、通過する電子ビームを偏向する複数の偏向電極190と、偏向電極190と偏向電極パッド182(図6参照)を電気的に接続する配線192とを有する。複数の偏向電極190は、開口部194の周囲に設けられる。偏向器184は、電界を利用して高速に電子ビームを偏向することが可能な静電型偏向器であることが好ましく、対向する4組の電極を有する円筒型均等8極型の構成を有することが更に好ましい。
偏向器184の動作について説明する。複数の偏向電極190の各々に所定の電圧を印加することにより、開口部194に電界が形成される。開口部194に入射した電子ビームは、形成された電界の影響を受け、電界の向きに対応する所定の方向、及び電界強度に対応する所定の量だけ偏向される。そのため、電子ビームを所望の方向及び偏向量だけ偏向する電界を形成するように、偏向電極190の各々に電圧を印加することにより、電子ビームを所望の位置に偏向することができる。
図7(b)に示すように偏向器180は、対向する所定の偏向電極190に所定の電圧を印加し、対向する他の電極に当該所定の電圧と異なる電圧を印加することにより、開口部194を通過する電子ビームに対して非点補正を行うことができる。また、図7(c)に示すように、全ての偏向電極190に略等しい電圧を印加することにより、開口部194を通過する電子ビームに対して焦点補正を行うことができる。
図8は、本発明の一実施形態に係る電子レンズである第1多軸電子レンズ16の上面図を示す。尚、電子ビーム露光装置100に含まれる第2多軸電子レンズ24、第3多軸電子レンズ34、第4多軸電子レンズ36及び第5多軸電子レンズ62も、第1多軸電子レンズ16と同様の構成を有しており、以下において、多軸電子レンズの構成に関して、代表して第1多軸電子レンズ16の構成に基づいて説明する。
第1多軸電子レンズ16は、電子ビームが通過するレンズ開口部204を有するレンズ部202と、レンズ部202の周囲に設けられ磁界を発生するコイル部200とを備える。また、レンズ部202は、複数のレンズ開口部204が設けられる領域であるレンズ領域206を有する。各電子ビームが通過するレンズ開口部204は、図4及び図6を参照して、ブランキング電極アレイ26に含まれるアパーチャ166、及び偏向器アレイ180に含まれる偏向器184の位置に対応して配置されるのが好ましい。具体的には、レンズ開口部204は、各電子ビーム成形部材、各偏向部、及びブランキング電極アレイ26に設けられた電子ビームが通過する開口部と略同軸になるように設けられる。
レンズ部202は、電子ビームが通過しない開口部であるダミー開口部205を更に有するのが望ましい。ダミー開口部205は、各レンズ開口部204におけるレンズ強度が略等しくなるように、レンズ部202の所定の位置に配置されるのが望ましい。第1多軸電子レンズ16は、レンズ部202においてダミー開口部205を有することにより、各レンズ開口部204におけるレンズ強度が略等しくなるように、即ち、レンズ開口部204における磁界強度を略均一にするように調整することができる。
本実施例においてダミー開口部205は、レンズ領域206の外周に設けられる。この場合においてレンズ開口部204及びダミー開口部205は、各レンズ開口部204及び各ダミー開口部205が格子点を形成するように格子状に設けられてもよい。また、ダミー開口部205は、レンズ領域206の外周に円状に設けられてもよい。また、ダミー開口部205は、レンズ部202においてレンズ領域206の内部に設けられてもよい。ダミー開口部205が設けられる位置を調整することにより、各レンズ開口部204におけるレンズ強度をより細かく調整することができる。
また、レンズ部202は、レンズ開口部204と異なる大きさ及び/又は形状を有するダミー開口部205を有してもよい。ダミー開口部205の大きさ及び/又は形状を調整することにより、各レンズ開口部204におけるレンズ強度を更に細かく調整することができる。
図9は、第1多軸電子レンズ16の他の例を示す。レンズ部202は、レンズ領域206の外周に、ダミー開口部205を多重に有してもよい。この場合において、レンズ開口部204及びダミー開口部205は、各レンズ開口部204及び各ダミー開口部205が格子点を形成するように格子状に設けられてよく、また、ダミー開口部205は、レンズ領域206の外周に円状に設けられてもよい。更にレンズ部202は、レンズ領域206の外周に、格子状に設けられた複数のダミー開口部205、及び円状に設けられた複数のダミー開口部205を有してもよい。第1多軸電子レンズ16は、ダミー開口部205を多重に有することにより、各レンズ開口部204におけるレンズ強度を更に細かく調整することができる。
図10は、第1多軸電子レンズ16の他の例を示す。レンズ部202は、レンズ領域206の外周に、異なる大きさを有する複数のダミー開口部205を有してもよい。例えば、レンズ開口部204に形成される磁界強度が、レンズ部磁性導体部210の中心部より外周部の方が強い場合には、レンズ部磁性導体部210に設けられた所定のレンズ開口部204は、当該所定のレンズ開口部204より内側に設けられた他のレンズ開口部204より大きく設けられることが好ましい。また、レンズ開口部204の大きさは、レンズ部磁性導体部210における複数のレンズ開口部204が設けられる領域であるレンズ領域206の中心軸に対して略対称であることが好ましい。
また、レンズ部202は、レンズ領域206の外周に異なる大きさを有するダミー開口部205を多重に有してもよい。この場合においてレンズ開口部204及びダミー開口部205は、各レンズ開口部204及び各ダミー開口部205が格子点を形成するように格子状に設けられてよく、また、ダミー開口部205は、レンズ領域206の外周に円状に設けられてもよい。第1多軸電子レンズ16は、異なる大きさを有するダミー開口部205を多重に有することにより、各レンズ開口部204におけるレンズ強度を更に細かく調整することができる。
図11は、第1多軸電子レンズ16の他の例を示す。レンズ部202は、レンズ開口部204とダミー開口部205との間隔が、レンズ領域206において隣接するレンズ開口部204間の間隔と異なるように設けられたダミー開口部205を有してもよい。また、レンズ部202は、異なる間隔で多重に設けられたダミー開口部205を更に有してもよい。第1多軸電子レンズ16は、レンズ開口部204との間隔が調整されたダミー開口部205を有することにより、レンズ開口部204におけるレンズ強度を更に細かく調整することができる。
図12は、第1多軸電子レンズ16の断面図を示す。第2多軸電子レンズ24、第3多軸電子レンズ34、第4多軸電子レンズ36及び第5多軸電子レンズ62も、第1多軸電子レンズ16と同様の構成を有してよく、以下において、多軸電子レンズの構成に関して、代表して第1多軸電子レンズ16の構成に基づいて説明する。
図12(a)に示すように、第1多軸電子レンズ16は、磁界を発生させるコイル214、コイル214の周囲に設けられたコイル部磁性導体部212、及びコイル214とコイル部磁性導体部212との間に設けられコイル214を冷却する冷却部215を有する。また、レンズ部202は、複数のレンズ部磁性導体部210、及びレンズ部磁性導体部210に設けられた複数の開口部を有する。複数のレンズ部磁性導体部210に含まれる複数の当該開口部が、電子ビームを通過させるレンズ開口部204を形成する。
本実施例においてレンズ部202は、複数の開口部が設けられた第1レンズ部磁性導体部210aと、複数の開口部が設けられた第2レンズ部磁性導体部210bとを有する。第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ部磁性導体部210bは、非磁性導体部208を挟んで、略平行に配置されることが好ましい。そして、第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ部磁性導体部210bに設けられた複数の開口部により形成されたレンズ開口部204において、電子ビームの焦点及び/又は回転を調整する磁界が形成される。そして、レンズ開口部204に入射した電子ビームは、複数のレンズ部磁性導体部210間において発生する磁界の影響を受けて、互いにクロスオーバを形成することなくそれぞれ独立に焦点等が調整される。
また、コイル部磁性導体部212と、レンズ部磁性導体部210とは異なる透磁率を有する磁性導体材料により形成されてもよい。望ましくは、コイル部磁性導体部212を形成する材料は、レンズ部磁性導体部210を形成する材料より高い透磁率を有する。例えば、コイル部磁性導体部212は純鉄により形成され、レンズ部磁性導体部210はパーマロイにより形成される。コイル部磁性導体部212及びレンズ部磁性導体部210を透磁率の異なる材料により形成することにより、複数のレンズ開口部204に形成される磁界強度を均一にすることができる。ひいては、ウェハ44に照射される各電子ビームの焦点等を均一にすることができる。
図12(b)に示すように、レンズ部202は、レンズ部磁性導体部210におけるレンズ開口部204が設けられた以外の領域において、複数のレンズ部磁性導体部210の間に非磁性導体部208を有することが好ましい。非磁性導体部208は、レンズ部磁性導体部210におけるレンズ開口部204が設けられた以外の領域において、複数のレンズ部磁性導体部210の間を充填するように設けられてもよい。このとき、非磁性導体部208は、貫通部を有し、当該貫通部とレンズ部磁性導体部210が有する開口部とがレンズ開口部204を形成する。
レンズ部202が、非磁性導体部208を有することにより、各レンズ開口部204を通過する複数の電子ビーム間に働くクーロン力を遮蔽することができる。また、レンズ部202が、非磁性導体部208を有することにより、第1レンズ部磁性導体210aと第2レンズ部磁性導体部210bとの間隔を均一にすることができる。ひいては、各レンズ開口部204に形成される磁界強度を均一にすることができ、ひいては、ウェハ44に照射される各電子ビームの焦点等を均一にすることができる。更に、非磁性導体部208は、レンズ部202を形成するときに、第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ部磁性導体部210bのスペーサとしての機能も有する。
図13は、多軸電子レンズの他の例を示す。多軸電子レンズは複数の多軸電子レンズが一体に形成されてもよい。本実施例において多軸電子レンズは、第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ部磁性導体部210bと略平行に配置された第3レンズ部磁性導体部210cを更に有する。また、コイル部200は、複数のコイル200を有する。
各々の磁性導体部に設けられた開口部が、レンズ開口部204を形成する。そして、第1レンズ部磁性導体部210aと第2レンズ部磁性導体部210bとの間、及び第1レンズ部磁性導体部210aと第3レンズ部磁性導体部210cとの間にそれぞれ磁界を形成する。また、各磁性導体部210を異なる間隔で配置することにより、各磁性導体部210間において異なるレンズ強度を持たせることができる。本実施例における多軸電子レンズは、複数の多軸電子レンズを一体に設けることにより、複数のレンズ機能を持つ多軸電子レンズをコンパクトに形成することができる。ひいては電子ビーム露光装置100を小型化することができる。
図14は、レンズ部202の他の例を示す。図14(a)に示すように、レンズ部磁性導体部210のうち少なくとも1つのレンズ部磁性導体部210が、レンズ部磁性導体部210に含まれる開口部の外周に切欠部216を有してもよい。このとき、切欠部216は、第1レンズ部磁性導体部210aと、第2レンズ部磁性導体部210bとの対向する面に、それぞれ設けられることが好ましい。
また、レンズ部磁性導体部210は、大きさの異なる切欠部216を有することが好ましい。このとき、切欠部216は、レンズ部磁性導体部210の深さ方向に異なる大きさを有してよく、また、レンズ部磁性導体部210における開口が異なる大きさであってもよい。
例えば、レンズ開口部204に形成される磁界強度が、レンズ部磁性導体部210の中心部より外周部の方が強い場合には、レンズ部磁性導体部210に設けられた所定の切欠部216は、当該所定の切欠部216より内側に設けられた他の切欠部216より大きく設けられることが好ましい。また、切欠部216の大きさは、レンズ部磁性導体部210における複数のレンズ開口部204が設けられる領域であるレンズ領域206の中心軸に対して略対称であることが好ましい。
レンズ部磁性導体部210は、切欠部216を有することにより、レンズ開口部204に形成される磁界強度を調整することができる。また、図14(b)に示すように、レンズ部磁性導体部202は、レンズ部磁性導体部210の表面における所定の開口部と当該所定の開口部に隣接する他の開口部との間に、表面より突出し、磁性及び導電性を有する突出部218を有してもよい。突出部218を有することにより、切欠部216と同様の効果を得ることができる。
図15は、レンズ部202の他の例を示す。図15(a)に示すように、レンズ部202は、第1レンズ部磁性導体部210aに設けられた開口部の周囲に電子ビームの照射方向に略平行な方向に突出するように設けられた複数の第1副磁性導体部240aと、第2レンズ部磁性導体部210bに設けられた開口部の周囲に電子ビームの照射方向に略平行な方向に突出するように設けられた複数の第2副磁性導体部240bとを有する。
第1副磁性導体部240a及び第2副磁性導体部240bは、電子ビームの照射方向に略垂直な断面において円筒形状であることが好ましい。本実施例においては、第1レンズ部磁性導体部210aに設けられた開口部の内側に第1副磁性導体部240aが設けられ、また、第2レンズ部磁性導体部210bに設けられた開口部の内側に第2副磁性導体部240bが設けられる。そして、第1副磁性導体部240の内側に形成された開口部及び第2副磁性導体部240bの内側に形成された開口部が、電子ビームを通過させるレンズ開口部204を形成する。
レンズ開口部204において、第1副磁性導体部240a及び第2副磁性導体部240bにより磁界が形成される。レンズ開口部204に入射した電子ビームは、第1副磁性導体部240aと第2副磁性導体部240bとの間において発生する磁界の影響を受けて、それぞれ独立に集束される。
所定の第1副磁性導体部240aと、当該所定の第1副磁性導体部240aと対向する第2副磁性導体部240bとの間隔は、他の第1副磁性導体部240aと、当該他の第1副磁性導体部240aと対向する第2副磁性導体部240bとの間隔と異なってもよい。図15(b)に示すように、レンズ部202は、間隔が異なる第1副磁性導体部240aと第2副磁性導体部240bとを有することにより、各レンズ開口部204に形成される磁界220の強度を調整することができる。即ち、各レンズ開口部204に形成される磁界200の強度を均一にすることができる。また、各レンズ開口部204に形成されるレンズ軸を、電子ビームの照射方向に略平行な方向に向けることができる。さらに、各レンズ開口部204を通過する複数の電子ビームを略等しい面で集束させることができる。
例えば、レンズ開口部204に形成される磁界強度が、レンズ部磁性導体部210の中心部より外周部の方が強い場合には、所定の第1副磁性導体部240aと、当該所定の第1副磁性導体部240aと対向する第2副磁性導体部240bとの間隔は、当該所定の第1副磁性導体部240aよりコイル部200から遠い位置に設けられた他の第1副磁性導体部240aと、当該他の第1副磁性導体部240aと対向する第2副磁性導体部240bとの間隔より大きいことが好ましい。さらに、第1副磁性導体部240aのそれぞれと、第2副磁性導体部240bのそれぞれとの間隔は、第2主磁性導体部210bにおける複数の第2開口部204bが設けられた領域の中心軸に対して略対称であることが好ましい。
図16は、レンズ部202の他の例を示す。図16(a)に示すように、レンズ部202は、第1副磁性導体部240aと、当該第1副磁性導体部240aと略同一軸上に設けられた第2副磁性導体部240bとの周囲に設けられた非磁性導体部である固定部242を有してもよい。固定部242を第1副磁性導体部240a及び第2副磁性導体部240bの周囲に設けることにより、第1副磁性導体部240aの開口部と、第2副磁性導体部240bの開口部との同軸度を精度よく制御することができる。
また、固定部242は、第1副磁性導体部240aと第2副磁性導体部240bとに挟まれるように設けられることが望ましい。固定部242を第1副磁性導体部240aと第2副磁性導体部240bとに挟まれるように設けることにより、第1副磁性導体部240aと第2副磁性導体部240bとの間隔を精度よく制御することができる。また、固定部242は、第1主磁性導体部210aと第2主磁性導体部210bとに挟まれるように設けられてもよい。固定部242を第1主磁性導体部210aと第2主磁性導体部210bとに挟まれるように設けることにより、固定部242は、第1主磁性導体部210aと第2主磁性導体部210bとのスペーサとしての機能を有する。
図16(b)に示すように、レンズ部202は、第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ部磁性導体部210bのいずれか一方に副磁性導体部240を有してもよい。このとき、第2レンズ部磁性導体部210bに設けられた開口部及び第1副磁性導体部240aの開口部が、電子ビームを通過させるレンズ開口部204を形成する。また、第2レンズ部磁性導体部210bに設けられた開口部と第1副磁性導体部240aの開口部とは、略等しい大きさであることが好ましい。
また、レンズ部202は、第2レンズ部磁性導体部210bとの間隔が異なる複数の第1副磁性導体部240aを有してもよい。第1レンズ部磁性導体部210aとの間隔が異なる複数の第1副磁性導体部240aが、第1レンズ部磁性導体部210aに設けられることにより、各レンズ開口部204に形成される磁界の強度を調整することができる。即ち、各レンズ開口部204に形成される磁界の強度を均一にすることができる。また、各レンズ開口部204に形成される磁界を、レンズ開口部204の中心軸に対して略対称に分布させることができる。さらに、各レンズ開口部204を通過する複数の電子ビームを略等しい面で集束させることができる。
例えば、レンズ開口部204に形成される磁界強度が、レンズ部磁性導体部210の中心部より外周部の方が強い場合には、所定の第1副磁性導体部240aと、第2レンズ部磁性導体部210bとの間隔は、当該所定の第1副磁性導体部240aよりコイル部200から遠い位置に設けられた他の第1副磁性導体部240aと、第2主磁性導体部210bとの間隔より大きいことが好ましい。さらに、第1副磁性導体部240aのそれぞれと、第2レンズ部磁性導体部210bとの間隔は、第2レンズ部磁性導体部210bの開口部が設けられた領域の中心軸に対して略対称であることが好ましい。
図16(c)に示すように、第1副磁性導体部240aは、第1レンズ部磁性導体部210aにおける第2レンズ部磁性導体部210bと対向する面に設けられ、第2副磁性導体部240bは、第2レンズ部磁性導体部210bにおける第1レンズ部磁性導体部210aと対向する面に設けられてもよい。このとき、第1副磁性導体部240a及び第2副磁性導体部210bの開口部は、第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ部磁性導体部210bの開口部と略等しいことが好ましい。
図17は、多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整部の一例を示す。第1レンズ強度調整部17、第2レンズ強度調整部25、第3レンズ強度調整部35、及び第4レンズ強度調整部37は、それぞれ同様の構成及び機能を有してよい。以下、代表して第1レンズ強度調整部17を例に用いて説明する。
図17(a)は、第1レンズ強度調整部17及び多軸電子レンズに含まれるレンズ部202の断面図を示す。第1レンズ強度調整部17は、多軸電子レンズに対して略平行に設けられた基材530と、基材530に設けられ、多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整器の一例である調整電極532とを備える。
第1レンズ強度調整部17は、調整電極532に所定の電圧を印加することにより所望の電界を発生させる。そして、発生した電界により、レンズ開口部204に入射される電子ビームは減速又は加速される。減速されてレンズ開口部204に入射された電子ビームは、減速されずに入射された場合と比較して、レンズ開口部204を通過する時間が長い。即ち、入射された電子ビームに対して、レンズ開口部204に形成された磁界が与えるレンズ強度を調整することができる。従って、減速されずに入射された場合もしくは他のレンズ開口部204に入射された電子ビームより、第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ部磁性導体部210bによりレンズ開口部204に形成される磁界の影響を長く受けるため、電子ビームの焦点位置及び電子ビームの露光像の回転を調整することができる。各レンズ開口部204に対して調整電極532を設けることにより、レンズ開口部204を通過する各電子ビームに対して独立に焦点位置や露光像の回転等を調整することができる。
調整電極532は、基材530からレンズ開口部204に渡って、レンズ部磁性導体部210と絶縁されるように設けられるのが望ましい。本実施例において調整電極532は、円筒型の電極であって、レンズ開口部204を通過する電子ビームに対して周設される。また、本実施例において基材530は、多軸電子レンズと電子ビームを発生する電子ビーム発生部10との間に、第2レンズ部磁性導体部210bに対向するように設けられる。また、調整電極532は、電子ビームの照射方向に、調整電極532の内径より長く設けられる。更に調整電極532は、第2レンズ部磁性導体部210bと異なる他のレンズ部磁性導体部である第1レンズ部磁性導体部210aより電子ビームの照射方向に対して突出するように設けられる。他の例において、基材530は、多軸電子レンズとウェハ44との間であって第1レンズ部磁性導体部210aに対向するように設けられてもよい。
図17(b)は、第1レンズ強度調整部17の調整電極532が設けられた面の上面図を示す。第1レンズ強度調整部17は、各調整電極532に対して所望の電圧を印加する調整電極制御部536を更に有する。調整電極532は、基材530に設けられた配線538を介して調整電極制御部536と電気的に接続されるのが望ましい。また、第1レンズ強度調整部17は、複数の調整電極制御部536を有し、各調整電極532に印加する電圧を個別にするのが更に好ましい。また、各調整電極532は、複数の電極を有する構造であってよく、例えば、図8(a)に示すように、対向する8極の電極を有してもよい。当該複数の電極は、電子ビームの照射方向に対して実質的に垂直な方向に電界を形成するように設けられればよい。このとき、第1レンズ強度調整部17は、当該8極の電極に異なる電圧を印加する手段を更に有することが好ましい。調整電極532に含まれる各電極に異なる電圧を印加することにより、更に電子ビームの非点補正や偏向を行うことができる。また、電子ビームの偏向位置や断面サイズに起因する焦点ずれを補正することができる。
図18は、多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整部の他の例を示す。図18(a)は、第1レンズ強度調整部17及び多軸電子レンズに含まれるレンズ部202の断面図を示す。第1レンズ強度調整部17は、多軸電子レンズに対して略平行に設けられた基材540と、基材540に設けられ、多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整器の一例である調整コイル542とを備える。第1レンズ強度調整部17は、調整電極532に所定の電流を供給することにより所望の磁界を発生させ、レンズ開口部204において第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ磁性導体部210bが形成する磁界強度を調整することができる。即ち、レンズ開口部204に形成された磁界が、当該レンズ開口部を通過する電子ビームに対して与える力であるレンズ強度を調整することができる。そして、レンズ開口部204に入射された電子ビームは、第1レンズ部磁性導体部210a及び第2レンズ磁性導体部210bが形成する磁界と、調整コイル542が形成する磁界との影響を受けるため、電子ビームの焦点位置及び電子ビームの露光像の回転を調整することができる。更に、各レンズ開口部204に対して調整コイル532を設けることにより、レンズ開口部204を通過する各電子ビームに対して独立に焦点、及び/又は像の回転等を調整することができる。
調整コイル542は、基材530からレンズ開口部204に渡って、レンズ部磁性導体部210と絶縁されるように設けられるのが望ましい。本実施例において調整コイル542は、ソレノイドコイルであって、レンズ開口部204を通過する電子ビームに対して周設される。また、本実施例において基材540は、多軸電子レンズと電子ビームを発生する電子ビーム発生部10との間に、第2レンズ部磁性導体部210bに対向するように設けられ、第2レンズ部磁性導体部210bと異なる他のレンズ部磁性導体部である第1レンズ部磁性導体部210aより電子ビームの照射方向に対して突出するように設けられる。他の例において調整コイル532は、レンズ開口部204の外部においてレンズ開口部204に形成される磁界に影響を与えるように電子ビームの光軸に対して周設されてもよい。また、第1レンズ強度調整部17は、調整コイル542の近傍もしくは調整コイル542に接するように設けられ、調整コイル542において発生した熱を誘導する放熱部材を更に有してもよい。放熱部材は、例えば筒状の非磁性導体部材であってよく、調整コイル542の周囲に設けられる。
図18(b)は、第1レンズ強度調整部17の調整コイル542が設けられた面の上面図を示す。第1レンズ強度調整部17は、各調整コイル542に対して所望の電流を供給する調整コイル制御部546を更に有する。調整コイル542は、基材540に設けられた配線548を介して調整コイル制御部546と電気的に接続されるのが望ましい。また、第1レンズ強度調整部17は、複数の調整コイル制御部546を有し、各調整コイル542に供給する電圧を個別にするのが更に好ましい。
図19は、第1成形偏向部18及び遮蔽部600の構成を示す。図19(a)は、第1成形偏向部18及び遮蔽部600の断面図である。図19(b)は、第1成形偏向部18及び遮蔽部600の上面図である。以下、第1成形偏向部18を用いて説明するが、第2成形偏向部20及びブランキング電極アレイ26も、第1成形偏向部18と同様の構成を有してよい。
第1成形偏向部18は、電子ビームの照射方向に略垂直に設けられた基材186と、基材186に設けられた開口部194と、開口部194のそれぞれに電子ビームの照射方向に沿って設けられた偏向器190とを有する。また、遮蔽部600は、電子ビームの照射方向に略垂直に設けられた第1遮蔽基板602と、第1遮蔽基板602に電子ビームの照射方向に沿って設けられた第1遮蔽電極604と、基材186を挟んで第1遮蔽基板602と対向する位置に、電子ビームの照射方向と略垂直に設けられた第2遮蔽基板608と、第2遮蔽基板608に電子ビームの照射方向に沿って設けられた第2遮蔽電極610とを有する。
第1遮蔽電極604は、複数の偏向器190の間に、電子ビームの照射方向に沿って、偏向器190の一端より電子ビーム発生部10(図1参照)に近い位置から、偏向器190の一端よりウェハ44(図1参照)に近い位置まで設けられることが好ましい。また、第1遮蔽電極604は、接地されることが好ましい。第2遮蔽電極610は、基材186を挟んで第1遮蔽電極と対向する位置に、電子ビームの照射方向に沿って設けられることが好ましい。また、第2遮蔽電極610は、接地されることが好ましい。また、図19(b)に示すように、第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、複数の偏向器190のそれぞれの間に格子状に設けられることが好ましい。
図20は、第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610の構成を示す。第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、電子ビームの照射方向と略垂直な方向に複数の開口部を有することが好ましい。また、図20に示すように、第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、網目状であることがさらに好ましい。筐体8内部に設けられた第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610に開口部を設けることにより、排気孔708から筐体8を真空排気する場合において、排気のコンダクタンスを下げることなく、複数の偏向器によって生成される電界による電子ビームへの干渉を防ぎ、電子ビームを精度よく照射させることができる。
図21は、第1成形偏向部18及び遮蔽部600の構成の他の例を示す。図21(a)は、第1成形偏向部18及び遮蔽部600の断面図を示す。図21(b)は、第1成形偏向部18及び遮蔽部600をウェハ44の方向から見た図を示す。
図21(a)及び(b)に示すように、第1遮蔽電極606は、複数の偏向器190のそれぞれの周囲に円筒形状に設けられてもよい。また、遮蔽電極は、所定の第1成形偏向部18によって生成された電界が、当該所定の第1成形偏向部18の開口部194を通過する電子ビーム以外の電子ビームに影響を及ぼさないように、所定の第1成形偏向部18と他の第1成形偏向部18とにより生成される電界を遮蔽する形状であればよい。
図22は、第1成形偏向部18の構成の他の例を示す。図22(a)に示すように、本例による第1成形偏向部18は、電子ビームの照射方向に略垂直に設けられた基材186、基材186に設けられた開口部194と、開口部194のそれぞれに電子ビームの照射方向に沿って設けられた偏向器190と、複数の開口部194のそれぞれの間に設けられた第1遮蔽電極604と、基材186を挟んで第1遮蔽電極604と対向する位置に、基材186と略垂直な方向に沿って設けられた第2遮蔽電極610とを有する。
偏向器190は、基材186から、基材186と略垂直な方向である第1の方向に沿って設けられており、第1遮蔽電極604は、基材186から、当該第1の方向に沿って偏向器190より長く設けられることが好ましい。第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、複数の開口部194のそれぞれの間に格子状に設けられてもよい。また、第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、複数の開口部194のそれぞれの周囲に設けられてもよい。
さらに、第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、基材186と略垂直な方向に複数の開口部を有してもよい。また、第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、網目状であることがさらに好ましい。また、第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、基材186の上面及び下面のそれぞれに、複数の開口部のそれぞれの間に設けられていればよい。
図23は、偏向部60、第5多軸電子レンズ62、及び遮蔽部900の構成の一例を示す。図23(a)に示すように、偏向部60は、基材186と、第5多軸電子レンズ62のレンズ開口部の内部に設けられた複数の偏向器190とを有する。また、第5多軸電子レンズ62は、複数の電子ビームが通過する複数の第1開口部を含む第1レンズ部磁性導体部210aと、第1レンズ部磁性導体部210aと略平行に設けられ、第1開口部のそれぞれを通過した複数の電子ビームのそれぞれが通過する複数の第2開口部を含む第2レンズ部磁性導体部210bとを有する。
また、遮蔽部900は、第1レンズ部磁性導体部210aから電子ビーム発生部10の方向に設けられた第1遮蔽電極902と、第1レンズ部磁性導体部210aと略平行に設けられ、第1遮蔽電極を保持する第1遮蔽基板904と、第2レンズ部磁性導体部210bからウェハ44の方向に設けられた第2遮蔽電極910と、第2レンズ部磁性導体部210bと略平行に設けられ、第2遮蔽電極910を保持する第2遮蔽基板908と、第1レンズ部磁性導体部210aと第2レンズ部磁性導体部210bとの間に設けられた第3遮蔽電極906とを有する。
第1遮蔽電極902、第2遮蔽電極910、及び第3遮蔽電極906は、複数のレンズ開口部のそれぞれの間に格子状に設けられてもよい。また、第1遮蔽電極902、第2遮蔽電極910、及び第3遮蔽電極906は、複数のレンズ開口部のそれぞれの周囲に設けられてもよい。さらに、第1遮蔽電極902、第2遮蔽電極910、及び第3遮蔽電極906は、基材186と略垂直な方向に複数の開口部を有してもよい。また、第1遮蔽電極902、第2遮蔽電極910、及び第3遮蔽電極906は、網目状であることがさらに好ましい。
また、遮蔽部900は、第1遮蔽基板904を有さず、第1遮蔽電極902は基材186に保持されてもよい。また、遮蔽部900は、第2遮蔽基板908を有さず、第2遮蔽電極910は第2レンズ部磁性導体部210bに保持されてもよい。また、図23(b)に示すように、偏向器190が第2レンズ部磁性導体部210bよりウェハ44の方向に突出しない場合に、遮蔽部900は、第2遮蔽電極910を有しなくてもよい。
図24は、遮蔽部(600、900)により遮蔽された電界を示す。ここでは遮蔽部(600、900)により遮蔽される電界の一例として、第1成形偏向部18において複数の偏向器190により形成される電界を示す。電極間に遮蔽部(600、900)を設けることにより、所定の偏向器によって生成された電界が、当該所定の偏向器を通過する電子ビーム以外の電子ビームに及ぼす影響を大幅に低減することができる。
具体的な例として、開口部194aを通過する電子ビームを偏向すべく偏向器190aが有する偏向電極に負の電圧を印加し、また開口部194cを通過する電子ビームを偏向すべく偏向器190cが有する偏向電極に正の電圧を印加し、さらに開口部194bを通過する電子ビームを直進させるべく偏向器190bが有する偏向電極には電圧を印加しないような場合である。このとき、図24に示すように、第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610は、偏向器190a及び偏向器190cによって生成される電界を遮蔽して、偏向器190a及び偏向器190cが偏向器190bを通過する電子ビームへの影響を大幅に低減させることができ、複数の電子ビームを精度よくウェハに照射させることができる。
図25は、第1成形部材14及び第2成形部材22の一例を示す。第1成形部材14は、電子ビーム発生部10が発生した各々の電子ビームが照射される複数の成形部材照射領域560を有する。第1成形部材14は、それぞれの成形部材照射領域560において、照射された各々の電子ビームを成形する第1成形開口部を有する。当該第1成形開口部は、矩形形状を有することが好ましい。
同様に、第2成形部材22は、第1成形偏向部18及び第2成形偏向部20が、第1成形部材14において成形されたそれぞれの電子ビームを偏向し、第2成形部材22に照射する領域である複数の成形部材照射領域560を有する。第2成形開口部材22は、成形部材照射領域560において、照射された各々の電子ビームを成形する第2成形開口部を有する。第2成形開口部は、矩形形状を有することが好ましい。
図26は、第2成形部材22における成形部材照射領域560の他の例を示す。図26(a)に示すように、成形部材照射領域560は、図25において説明した第2成形開口部562、及び第2成形開口部562と異なる形状を有するパターン開口部が設けられる領域である複数のパターン開口部領域564を有する。パターン開口部領域564の大きさは、第1成形部材14において成形される電子ビームの最大の大きさと実質的に同じ、又は当該最大の大きさより小さいことが好ましい。また、パターン開口部領域564の形状は、第1成形部材14において成形された電子ビームの断面形状と同じ形状、又は相似形であることが好ましい。
図26(b)〜(e)は、パターン開口部566の一例を示す。図26(b)及び図26(c)に示すように、パターン開口部566は、例えばウェハに設けられるトランジスタと配線とを電気的に接続するためのコンタクトホールや、配線同士を電気的に接続するためのスルーホールなどの一定の間隔や一定の周期で設けられた穴形状を露光するための開口部であるのが好ましい。また、図26(d)及び図26(e)に示すように、パターン開口部566は、例えばトランジスタのゲート電極や配線などの一定の間隔や一定の周期で設けられたライン・アンド・スペースのパターンを露光するための開口部であってもよい。
第1成形部材14において成形されたそれぞれの電子ビームが、対応するそれぞれの成形部材照射領域560が有するパターン開口部領域564の全面に照射されることにより、当該電子ビームが照射されたパターン開口部領域564に含まれる複数のパターン開口部566を通過したそれぞれの電子ビームが形成するパターンを一括してウェハ44の所望の領域に照射することができる。
図27は、図1において説明した制御系140の構成の一例を示す。制御系140は、統括制御部130、個別制御部120、多軸電子レンズ制御部82、及びウェハステージ制御部96を備える。統括制御部130は、制御系140を統括制御する中央処理部220と、ウェハ44に対して露光すべき露光パターンを格納する露光パターン格納部224と、露光パターン格納部224に格納された露光パターンに基づいて、各電子ビームが露光すべき領域における露光パターンである露光データを生成する露光パターン生成部222と、露光データを記憶する記憶部である露光データ記憶部226と、露光データを他の制御部に対して共有させる露光データ共有部228と、露光データ及びウェハステージ46の位置情報を算出する位置情報算出部230とを有する。
個別制御部120は、電子ビーム発生部10を制御する電子ビーム制御部80と、成形偏向部(18、20)を制御する成形偏向制御部84と、レンズ強度調整部(17、25、35、37)を制御するレンズ強度制御部88と、ブランキング電極アレイ26を制御するブランキング電極アレイ制御部86と、偏向部60を制御する偏向制御部98とを有する。また、多軸電子レンズ制御部82は、中央処理部220からの指示に基づいて、多軸電子レンズ(16、24、34、36、62)に設けられたコイルに供給する電流を制御する。
次に、本実施例における制御系140の動作について説明する。露光パターン格納部224に格納された露光パターンに基づいて、露光パターンデータ生成部222は、露光データを生成し、露光データ記憶部226に格納する。露光データ共有部228は、露光データ記憶部226に格納された露光データを読み出し、記憶し、位置情報算出部230及び電子ビーム毎制御部122に供給する。露光データ記憶部226は、露光データを一時的に記憶するバッファ記憶部であるのが好ましく、露光データ共有部が有する露光データが対応する露光領域の、次に露光すべき露光領域に対応する露光データを格納するのが好ましい。そして、電子ビーム毎制御部122は、受け取った露光データに基づいて、各電子ビームを制御する。また、位置情報算出部230は、受け取った露光データに基づき、ウェハステージ46が移動すべき位置を調整する情報をウェハステージ制御部96に供給する。そして、ウェハステージ制御部96は、当該情報及び中央処理部220からの指示に基づき、ウェハステージ46を所定の位置に移動させるべくウェハステージ駆動部48を制御する。
図28は、個別制御系120に含まれる各構成の詳細を示す。ブランキング電極アレイ制御部126は、基準クロックを発生し、受け取った露光データに基づいて、当該電子ビームに対応する偏向電極168に電圧を印加するか否かを、当該クロックに応じて電極毎に制御する個別ブランキング電極制御部126と、個別ブランキング電極制御部126から出力された信号を増幅してブランキング電極アレイ26に供給する増幅部146とを有する。
成形偏向制御部84は、受け取った露光データに基づいて、成形偏向部(18、20)が有する各偏向電極に対して印加する電圧を示す電圧データをそれぞれ出力する複数の個別成形偏向制御部124と、個別成形偏向制御部124から受け取ったディジタルデータである当該電圧データをアナログデータに変換し、出力するディジタル・アナログ変換器(DAC)134と、DAC134から受け取ったアナログデータを増幅して成形偏向部(18、20)に供給する増幅部144とを有する。
レンズ強度制御部88は、各レンズ強度調整部(17、25、35、37)に印加する電圧及び/又は供給する電流を制御するデータを出力する個別レンズ強度制御部125と、個別レンズ強度制御部125から受け取った当該データをアナログデータに変換して出力するDAC135と、DAC135から受け取ったアナログデータを増幅してレンズ強度調整部(17、25、35、37)に供給する増幅部145とを有する。
レンズ強度調整部88は、中央処理部220からの指示に基づいて、各多軸電子レンズにおけるレンズ開口部204のレンズ強度が、略均一になるように各レンズ強度調整部(17、25、35、37)に印加する電圧及び/又は供給する電流を制御する。本実施例においてレンズ強度調整部88は、露光処理中、各レンズ強度調整部(17、25、35、37)に一定の電圧及び/又は電流を供給する。この場合においてレンズ強度調整部88は、露光処理を行う前に取得した各電子ビームのウェハ44に対する焦点及び/又は回転を校正するデータに基づいて、各レンズ強度調整部(17、25、35、37)を制御する。即ち、レンズ強度制御部88は、露光処理中、露光データに基づかないで各レンズ強度調整部(17、25、35、37)を制御してよい。
偏向制御部98は、受け取った露光データに基づいて、偏向部60が有する偏向電極に対して印加する電圧を示す電圧データを出力する個別偏向制御部128と、個別偏向制御部128から受け取ったディジタルデータである当該電圧データをアナログデータに変換し、出力するDAC138と、DAC138から受け取ったアナログデータを増幅して偏向部38に供給するAMP148とを有する。偏向制御部98は、偏向部60が有するそれぞれの偏向電極に対して、個別偏向制御部128、DAC138、及びAMP148を有することが望ましい。
成形偏向制御部84、ブランキング電極アレイ制御部86、及び偏向処理部88の動作について説明する。まず、個別ブランキング電極制御部126が、露光データ及び基準クロックに基づいて、ブランキング電極アレイ26が有する各偏向電極168に対して電圧を印加するタイミングを定める。本実施例において個別ブランキング電極制御部126は、複数の電子ビームを異なるタイミングでウェハ44に照射するか否かを制御する。即ち、各電子ビームに対してそれぞれ独立して電子ビームをウェハ44に対して照射するタイミングを発生し、ブランキング電極アレイ26を通過する各電子ビームを、それぞれ当該タイミングに応じてウェハ44に照射するか否かを制御する。また、個別ブランキング電極制御部126は、受け取った露光データ及び基準クロックに基づいて、各電子ビームをウェハ44に対して照射する時間を定めるのが好ましい。
個別成形偏向制御部124は、個別ブランキング電極制御部126が発生したタイミングに応じて、受け取った露光データに基づき電子ビームの断面形状を成形すべく成形偏向制御部(18、20)が有する偏向電極に対して印加する電圧を示す電圧データを出力する。また、個別偏向制御部128は、個別ブランキング電極制御部126が発生したタイミングに応じて、受け取った露光データに基づき、ウェハ44に対して電子ビームが照射されるべき位置に、当該電子ビームを制御すべく、偏向部60が有する偏向電極に対して印加する電圧を示す電圧データを出力する。
図29は、反射電子検出装置50の構成を一例を示す。反射電子検出装置50は、複数の電子ビームが通過する複数の開口部704が設けられた基板702と、ウェハ44又はウェハステージ46に設けられたマーク部(図示せず)から放射された電子を検出して、検出された電子量に基づく検出信号を出力する電子検出部700とを備える。本実施例における電子検出部700は、基板702に設けられた複数の開口部704の間に設けられる。つまり、電子検出部700は、隣接する2つの開口部704をそれぞれ通過する2つの電子ビームの間に設けられる。
また、電子検出部700と、当該電子検出部に隣接する2つの開口部704を通過する2つの電子ビームの光軸とは、実質的に同一直線上に設けられることが好ましい。さらに、電子ビーム発生部10は、3つ以上の電子ビームを略等しい間隔を隔てて発生し、電子検出部700は、3つ以上の開口部704をそれぞれ通過する3つ以上の電子ビームのそれぞれの間に設けられることが望ましい。また、開口部704は、格子状に設けられることが好ましく、電子検出部700は、格子状に設けられた開口部704のそれぞれの間に設けられることが望ましい。また、電子検出部700は、最外周に設けられた開口部704の外周にさらに設けられてもよい。
図30は、反射電子検出装置50の構成の他の例を示す。反射電子検出装置50は、複数の電子ビームが通過する複数の開口部704が設けられた基板702と、ウェハ44又はウェハステージ46に設けられたターゲットマークから放射された電子を検出して、検出された電子量に基づく検出信号を出力する電子検出部700とを備える。本実施例における電子検出部700は、基板702に設けられた複数の開口部704の間に複数設けられる。つまり、電子検出部700は、隣接する2つの開口部704をそれぞれ通過する2つの電子ビームの間に複数設けられており、2つの開口部704のそれぞれに対応して設けられる。また、電子検出部700は、基板702に設けられた複数の開口部704のそれぞれの周囲に設けられる。
複数の電子検出部700と、当該電子検出部に隣接する2つの開口部704を通過する2つの電子ビームの光軸とは、実質的に同一直線上に設けられることが好ましい。さらに、電子ビーム発生部10は、3つ以上の電子ビームを略等しい間隔を隔てて発生し、電子検出部700は、3つ以上の開口部704をそれぞれ通過する3つ以上の電子ビームのそれぞれの間に複数設けられることが望ましい。また、開口部704は、格子状に設けられることが好ましく、電子検出部700は、格子状に設けられた開口部704のそれぞれの間に複数設けられることが望ましい。また、電子検出部700は、最外周に設けられた開口部704の外周にさらに設けられてもよい。
図31は、反射電子検出装置50の構成の他の例を示す。反射電子検出装置50は、複数の電子ビームが通過する複数の開口部704が設けられた基板702と、ウェハ44又はウェハステージ46に設けられたターゲットマークから放射された電子を検出して、検出された電子量に基づく検出信号を出力する電子検出部700と、複数の開口部の間に設けられた遮蔽板706とを備える。本実施例において電子検出部700は、基板702に設けられた複数の開口部704の間に複数設けられる。また、複数の電子検出部700は、複数の開口部704のそれぞれに対応して設けられる。
電子検出部700は、基板702に設けられた複数の開口部704のそれぞれの周囲に更に設けられるのが好ましい。また、所定の電子ビームと、当該所定の電子ビームと隣接して照射される電子ビームとの間に、遮蔽板706が設けられるのが好ましい。つまり、遮蔽板706は、所定の開口部704の周囲に設けられた電子検出部700と、当該所定の開口部704に隣接する開口部の周囲に設けられた電子検出部700との間に設けられる。
遮蔽板706は、所定の電子ビームと、電子検出部との間に設けられていればよい。また、遮蔽板706は、電子ビームのウェハが載置される面における照射位置と、第2電子ビームに設けられた電子検出部との間に設けられることが好ましい。また、遮蔽板706は、非磁性導体材料により形成されることが望ましい。さらに、遮蔽板706は、基板702に電気的に接続されることにより、接地されるのが望ましい。
図32は、反射電子検出装置50の構成の他の例を示す。遮蔽板708は、格子状に設けられた複数の開口部704のそれぞれの周囲に設けられた電子検出部700のそれぞれの間に、格子状に設けられてもよい。また、遮蔽板708は、所定のターゲットマークから放射された電子が、当該所定のターゲットマークに対応して設けられた所定の電子検出部以外の他の電子検出部に放射されないように、所定の電子検出部と他の電子検出部とを遮蔽する形状であればよい。
図33は、本発明に係る電子ビーム露光装置100の他の例を示す。本実施例において各電子ビームは隣接する他の電子ビームに対して狭い間隔に設けられる。例えば、全ての電ビームが、ウェハに設けられるべき1つのチップの領域に収まるような間隔であってよい。また、図1における電子ビーム露光装置、及び図33における電子ビーム露光装置で、同一の符号を付した構成は、同様の構成及び機能を有してもよい。以下、主に図1において説明した電子ビーム露光装置の構成及び機能と異なる構成、動作、及び機能について説明する。
電子ビーム成形手段は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部10と、発生した電子ビームを放出させるアノード13と、電子ビームを通過させることにより電子ビームの断面形状を成形する複数の開口部を有するスリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第1多軸電子レンズ16と、アノード13を通過した電子ビームを独立して偏向するスリット偏向部15と、第1成形部材14を通過した複数の電子ビームを独立に偏向する第1成形偏向部18及び第2成形偏向部20とを有する。
スリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22は、電子ビームが照射される面に、接地された白金などの金属膜を有することが望ましい。また、スリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22は、それぞれスリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22を冷却する冷却部を有するのが望ましい。スリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22は、冷却部を有することにより、照射された電子ビームの熱による温度上昇を抑えることができる。
スリットカバー11、第1成形部材14、及び第2成形部材22に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率よく通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。また、スリットカバー11、第1成形部材14及び第2成形部材22に含まれる複数の開口部は、矩形に形成されるのが好ましい。
照射切替手段は、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第2多軸電子レンズ24と、複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立に偏向させることにより、電子ビームをウェハ44に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えるブランキング電極アレイ26と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、ブランキング電極アレイ26で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材28とを有する。電子ビーム遮蔽部材28に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率良く通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。
ウェハ用投影系は、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ44に照射される電子ビームの回転を調整する第3多軸電子レンズ34と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ44に照射される電子ビームの縮小率を調整する第4多軸電子レンズ36と、複数の電子ビームを、ウェハ44の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する独立偏向部である副偏向部38と、対物レンズとして機能し、電子ビームを集束する第1コイル40及び第2コイル50を有する同軸レンズ52と、複数の電子ビームを略同一の方向に所望量だけ偏向させる共通偏向部である主偏向部42とを有する。副偏向部38は、第1コイル54と第2コイル40との間に設けられてもよい。
主偏向部42は、電界を利用して高速に複数の電子ビームを偏向することが可能な静電型偏向器であることが好ましく、対向する4組の電極を有する円筒型均等8極型の構成、もしくは8極以上の電極を含む構成を有することが更に好ましい。また、同軸レンズ52は、ウェハ44に対して、多軸電子レンズより近傍に設けられることが好ましい。また、本実施例において第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36は一体に形成されているが、他の例においては別個に形成されてもよい。
制御系140は、統括制御部130と、多軸電子レンズ制御部82と、同軸電子レンズ制御部90と、主偏向制御部94と、反射電子処理部99と、ウェハステージ制御部96と、複数の電子ビームに対する露光パラメータをそれぞれ独立に制御する個別制御部120とを備える。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。多軸電子レンズ制御部82は、第1多軸電子レンズ16、第2多軸電子レンズ24、第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36に供給する電流を制御する。同軸電子レンズ制御部90は、同軸レンズ52を構成する第1コイル40及び第2コイル54に供給する電流量を制御する。主偏向制御部94は、主偏向部42に印加する電圧を制御する。反射電子処理部99は、反射電子検出装置50において検出された反射電子や2次電子等の量に基づく信号を受け取り、統括制御部130に通知する。ウェハステージ制御部96は、ウェハステージ駆動部48を制御し、ウェハステージ46を所定の位置に移動させる。
個別制御部120は、電子ビーム発生部10を制御する電子ビーム制御部80と、第1成形偏向部18及び第2成形偏向部20を制御する成形偏向制御部84と、ブランキング電極アレイ26に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御するブランキング電極アレイ制御部86と、副偏向部38が有する複数の偏向器に含まれる電極に印加する電圧を制御する副偏向制御部98とを有する。
本実施例における電子ビーム露光装置100の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部10が、複数の電子ビームを生成する。電子ビーム発生部10において発生された電子ビームはアノード13を通過し、スリット偏向部15に入射する。スリット偏向部15は、アノード13を通過した電子ビームのスリットカバー11への照射位置を調整する。
スリットカバー11は、第1成形部材14に照射される電子ビームの面積を小さくすべく各電子ビームの一部を遮蔽し、電子ビームの断面を所定の大きさに成形する。スリットカバー11において成形された電子ビームは、第1成形部材14に照射され更に成形される。第1成形部材14を通過した電子ビームは、第1成形部材14に含まれる開口部の形状に対応する矩形の断面形状をそれぞれ有する。また、第1多軸電子レンズ16は、第1成形部材14において矩形に成形された複数の電子ビームを独立に集束し、第2成形部材22に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。
第1成形偏向部18は、矩形に成形された複数の電子ビームを、第2成形部材に対して所望の位置に照射すべく電子ビーム毎に独立して偏向する。第2成形偏向部20は、第1成形偏向部18で偏向された複数の電子ビームを、第2成形部材22に対して略垂直方向に照射すべく電子ビーム毎に独立に偏向する。その結果、電子ビームが、第2成形部材22の所望の位置に、第2成形部材22に対して略垂直に照射される。矩形形状を有する複数の開口部を含む第2成形部材22は、各開口部に照射された矩形の断面形状を有する複数の電子ビームを、ウェハ44に照射されるべき所望の矩形の断面形状を有する電子ビームに更に成形する。
第2多軸電子レンズ24は、複数の電子ビームを独立に集束して、ブランキング電極アレイ26に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。第2多軸電子レンズ24より焦点が調整された電子ビームは、ブランキング電極アレイ26に含まれる複数のアパーチャを通過する。
ブランキング電極アレイ制御部86は、ブランキング電極アレイ26に形成された各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。ブランキング電極アレイ26は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ44に照射させるか否かを切替える。電圧が印加されたときは、アパーチャを通過した電子ビームは偏向され、電子ビーム遮蔽部材28に含まれる開口部を通過できず、ウェハ44に照射されない。電圧が印加されないときには、アパーチャを通過した電子ビームは偏向されず、電子ビーム遮蔽部材28に含まれる開口部を通過することができ、電子ビームはウェハ44に照射される。
ブランキング電極アレイ26により偏向されない電子ビームは、第3多軸電子レンズ34によりウェハ44に照射される電子ビーム像の回転を調整する。第4多軸電子レンズ36は、入射された電子ビームの照射径を縮小する。そして、第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36を通過した電子ビームのうち、ブランキング電極アレイ26により偏向されない電子ビームが、電子ビーム遮蔽部材28を通過し、副偏向部38に入射する。
副偏向制御部92が、副偏向部38に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。副偏向部38は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ44の所望の位置に偏向する。副偏向部38を通過した複数の電子ビームは、第1コイル40及び第2コイル50を有する同軸レンズ52により、ウェハ44に対する焦点が調整され、ウェハ44に照射される。
露光処理中、ウェハステージ制御部96は、一定方向にウェハステージ48を動かす。ブランキング電極アレイ制御部86は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させるアパーチャを定め、各アパーチャに対する電力制御を行う。ウェハ44の移動に合わせて、電子ビームを通過させるアパーチャを適宜、変更し、更に主偏向部42及び副偏向部38により電子ビームを偏向することにより、ウェハ44に所望の回路パターンを露光することが可能となる。電子ビームの照射方法については、図37及び図38に関連して詳述する。
本実施例における電子ビーム露光装置100は、複数の電子ビームを独立に集束するため、各電子ビーム自身にクロスオーバは発生するが、複数の電子ビーム全体としては、クロスオーバは発生しない。そのため各電子ビームの電流密度を上げた場合であっても、クーロン相互作用による電子ビームの焦点ずれや位置ずれの原因となる電子ビーム誤差を大幅に低減することができる。
図34は、図33における電子ビーム発生部10の構成を示す。図34(a)は、電子ビーム発生部10の断面図を示す。本実施例において、電子ビーム発生部10は、碍子106と、例えばタングステンやランタンヘキサボランなどの熱電子放出材料などにより形成されたカソード12と、カソード12を囲むように形成されたグリッド102と、カソード12に電流を供給するためのカソード配線500と、グリッド102に電圧を印加するためのグリッド配線502と、絶縁層504とを有する。本実施例において、電子ビーム発生部10は、碍子106に複数の電子銃104を所定の間隔に有することにより、電子銃アレイを形成する。
電子ビーム発生部10は、例えば出力電圧が50kV程度である、各カソード12に対して共通のベース電源(図示せず)を有することが好ましい。カソード12は、カソード配線500を介して、ベース電源に電気的に接続される。カソード配線500は、例えばタングステンなどの高融点金属により形成されるのが好ましい。他の例においては、電子ビーム発生部10が、各カソード12に対して個別にベース電源を有してもよい。このとき、カソード配線500は、各カソード12と対応する各電源とを個別に接続するように形成される。
本実施例において、電子ビーム発生部10は、例えば出力電圧が200V程度である個別電源(図示せず)を、複数のグリッド102毎に有する。各グリッド102は、グリッド配線502を介して、対応する個別電源に接続される。グリッド配線502は、例えばタングステンなどの高融点金属により形成されるのが好ましい。また、グリッド102及びグリッド配線502は、カソード12及びカソード配線500と、絶縁層504により電気的に絶縁されるのが望ましい。本実施例において、絶縁層504は、例えば酸化アルミニウムなどの絶縁性及び耐熱性を有するセラミック材料により形成される。
図34(b)は、電子ビーム発生部10の、ウェハ44(図33参照)からの図を示す。本実施例において、電子ビーム発生部10は、碍子106に、複数の電子銃104を所定の間隔で設けることにより、電子銃アレイを形成する。グリッド配線502は、絶縁層504の帯電を抑制するように、絶縁層504に形成されるのが好ましい。具体的には、グリッド102と絶縁層504とを結ぶ直線上に、グリッド配線502が形成されるのが好ましい。各グリッド配線502を、各グリッド配線間が短絡しないに設けてもよく、好ましくは、図34(b)に示すように、各グリッド配線間が、短絡しない範囲で、できる限り近接した距離に設ける。
本実施例において、電子ビーム発生部10は、カソード12に電流を供給することにより、カソード12を加熱し、熱電子を発生させる。カソード12と、カソード配線500との間に、例えば炭素などの発熱部材を設けてもよい。更に、カソード12に50kVの負電圧を印加することにより、カソード12とアノード13(図33参照)との間に電位差を生じさせる。そして、当該電位差を利用して、発生した熱電子を引き出し、加速することにより電子ビームを得る。
そして、グリッド102に、カソード12の電位に対して数百Vの負電圧を印加し、アノード13の方向へ、熱電子を押し出す量を調整することにより、電子ビームを安定化させる。電子ビーム発生部10は、複数の個別電源により、グリッド102毎に独立に電圧を印加し、カソード12で発生した熱電子を、アノード13の方向へ押し出す量を調整することにより、発生する複数の電子ビーム毎に、電子ビーム量を調整することが好ましい。また、他の例においてはスリットカバー11(図33参照)をアノードとして用いてもよい。
他の例においては、電子ビーム発生部10は、電界放射デバイスを有することにより、電子ビームを発生させてもよい。また、電子ビーム発生部10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、電子ビーム発生部10は、露光処理期間において常に電子ビームを発生するのが好ましい。
図35は、図33におけるブランキング電極アレイ26の構成を示す。図35(a)は、ブランキング電極アレイ26の全体図を示す。ブランキング電極アレイ26は、電子ビームが通過する複数のアパーチャを有するアパーチャ部160と、図33におけるブランキング電極アレイ制御部86との接続部となる偏向電極パッド162及び接地電極パッド164とを有する。アパーチャ部160は、ブランキング電極アレイ26の中央部に配置されることが望ましい。偏向電極パッド162及び接地電極パッド164は、プローブカードやポゴピンアレイなどを介して、ブランキング電極アレイ制御部86から電気信号を受け取る。
図35(b)は、アパーチャ部160の上面図を示す。図中、アパーチャ部160の横方向をx軸で表現し、縦方向をy軸で表現する。x軸は、露光処理中、ウェハステージ46(図33参照)がウェハ44を段階的に移動させる方向を示し、y軸は、露光処理中、ウェハステージ46がウェハ44を連続的に移動させる方向を示す。具体的には、ウェハステージ46に関して、y軸は、ウェハ44を走査露光させる方向であり、x軸は、走査露光終了後、ウェハ44の未露光領域を露光するためにウェハ44を段階的に移動させる方向である。
アパーチャ部160は、複数のアパーチャ166を有する。複数のアパーチャ166は、走査領域の全てを露光するように配置される。図示される例においては、複数のアパーチャが、x軸方向の両端に位置するアパーチャ166aと166bの間の領域全面を覆うように形成される。x軸方向に近接するアパーチャ166同士は、互いに一定の間隔で配置されていることが好ましい。このとき、図33を参照して、アパーチャ166同士の間隔は、主偏向部42が電子ビームを偏向する最大偏向量以下に定められるのが好ましい。
図36は、電子ビームを偏向する第1成形偏向部18の構成を示す。図36(a)は、第1成形偏向部18の全体図である。尚、電子ビーム露光装置100に含まれる第2成形偏向部20及び副偏向部38も、第1成形偏向部18と同様の構成を有しており、以下において、偏向部の構成に関して、代表して第1成形偏向部18の構成に基づいて説明する。
第1成形偏向部18は、基材186に、偏向器アレイ180及び偏向電極パッド182を有する。偏向器アレイ180は、基材186の中央部に設けられ、偏向電極パッド182は、基材186の周辺部に設けられる。偏向器アレイ180は、複数の偏向電極及び開口部により形成される複数の偏向器を有する。偏向電極パッド182は、プローブカードなどに接続されることにより、成形偏向制御部84(図33参照)と電気的に接続される。
図36(b)は、偏向器アレイ180を示す。偏向器アレイ180は、電子ビームを偏向する複数の偏向器184を有する。図中、偏向器アレイ180の横方向をx軸で表現し、縦方向をy軸で表現する。x軸は、露光処理中、ウェハステージ46(図33参照)がウェハ44を段階的に移動させる方向を示し、y軸は、露光処理中、ウェハステージ46がウェハ44を連続的に移動させる方向を示す。具体的には、ウェハステージ46に関して、y軸は、ウェハ44を走査露光させる方向であり、x軸は、走査露光終了後、ウェハ44の未露光領域を露光するためにウェハ44を段階的に移動させる方向である。
x軸方向に近接する偏向器184同士は、互いに一定の間隔で配置されていることが好ましい。このとき、図33を参照して、偏向器184同士の間隔は、主偏向部42が電子ビームを偏向する最大偏向量以下に定められるのが好ましい。図35(b)を参照して、偏向器アレイ180に設けられた複数の偏向器184は、ブランキング電極アレイ26に設けられた複数のアパーチャに対応して各々設けられる。
従来技術においては、ビームを縮小するために、同軸レンズが使用されていた。縮小系同軸レンズは、電子ビーム径を縮小するとともに、複数の電子ビームを集束して、電子ビーム間隔をも縮小する。そのため、従来では、特に副偏向部38において、到達する電子ビーム間隔が非常に密であるために、電子ビームを偏向する偏向器184を、電子ビーム毎に形成するのは困難であった。
本発明においては、多軸電子レンズを使用することにより、電子ビームを縮小する多軸電子レンズを電子ビームが通過した後も、電子ビーム径は縮小されるが、電子ビーム間隔は縮小されない。そのため、電子ビームが縮小された後も、各電子ビームの間隔には余裕があるため、電子ビームを所望量まで偏向できる偏向能力を有する偏向器184を容易に、且つ偏向器アレイ180上の偏向能率の良い位置に配置することができる。
図37は、本実施例における電子ビーム露光装置100のウェハ44上の露光動作を示す。まず、ウェハステージ46の露光処理中の動作について説明する。図中、ウェハ44の横方向をx軸で表現し、縦方向をy軸で表現する。露光幅A1は、x軸方向にウェハステージ46を移動することなく露光できる幅であり、図35を参照して、ブランキング電極アレイ26に含まれるアパーチャ166のx軸方向の配置幅に対応する。図33を参照して、露光処理中、成形偏向部84が、照射されるビーム形状を制御し、ブランキング電極アレイ制御部86が、電子ビームを照射するか否かを制御する。主偏向部94及び副偏向部92が、ウェハ44への電子ビームの照射位置を制御しながら、ウェハステージ制御部96が、ウェハステージ46をy軸方向に移動させることにより、露光幅A1を有する第1露光領域400を露光することができる。第1露光領域400を露光した後、ウェハステージ46をx軸方向に露光幅A1だけ移動し、ウェハステージ46を逆方向に移動させることにより第2露光領域402を露光することができる。以上の露光動作をウェハ44の全面に対して繰り返し行うことにより、ウェハ44の全面に所望の露光パターンを露光することができる。図37の例においては、一回の走査で、ウェハ44の端から端までを露光しているが、他の例においては、ウェハ44の一部の領域を露光走査してもよい。
図38は、主偏向部42及び副偏向部38の露光処理中の偏向動作を模式的に示す。図38(a)は、各電子ビームが、主に主偏向部42の偏向動作により、ウェハ44を露光する主偏向範囲410を示す。主偏向範囲410の一辺A2は、主偏向部42が露光処理中に電子ビームを偏向する量に対応する。各電子ビーム偏向範囲310は、x座標において近接する電子ビーム偏向範囲310に接するように配置されていることが好ましいが、x座標上で重なりを含むように配置されてもよい。
図38(b)は、各電子ビームが、電子ビーム偏向範囲310を露光する動作を模式的に示す。副偏向部38の偏向動作により、ウェハ44を露光する副偏向範囲412の一辺A3は、副偏向部38が、露光処理中に電子ビームを偏向可能な量に対応する。本実施例においては、主偏向範囲410は、副偏向範囲412の8倍程度の偏向範囲を有する。
副偏向部38の偏向動作により、副偏向範囲412aに所望の露光パターンを露光する。副偏向範囲412aの露光が完了した後、主偏向部42が、電子ビームを副偏向範囲412bに移動する。そして、副偏向部38の偏向動作により、副偏向範囲412bに所望の露光パターンを露光する。同様に、図中の矢印方向に沿うように主偏向部42及び副偏向部38の偏向動作を繰り返し、所望の露光パターンを露光することにより、主偏向範囲410の露光が完了する。
図39は、第1多軸電子レンズ16の一例を示す。尚、電子ビーム露光装置100に含まれる第2多軸電子レンズ24、第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36も、第1多軸電子レンズ16と同様の構成を有しており、以下において、多軸電子レンズの構成に関して、代表して第1多軸電子レンズ16の構成に基づいて説明する。
第1多軸電子レンズ16は、磁界を発生するコイル部200及びレンズ部202を備える。レンズ部202は、電子ビームが通過するレンズ開口部204、及びレンズ開口部が含まれる所定の領域であるレンズ領域206を有する。レンズ領域206は、ウェハステージ46(図33参照)が走査する方向が、y軸方向に対応し、ウェハステージ46が段階的に移動する方向が、x軸方向に対応する。
電子ビームが通過するレンズ開口部204は、各レンズ開口部204の中心点のx座標が、一定の間隔を有するように配置され、好ましくは、図33を参照して、電子ビームがウェハ44を露光するときに、主偏向部42が電子ビームを偏向する偏向量に対応する間隔を有して配置される。具体的には、図35及び図36を参照して、ブランキング電極アレイ26に含まれるアパーチャ166、及び偏向器アレイ180に含まれる偏向器184の位置に対応して配置されるのが好ましい。また、レンズ部202が、図8から図11において説明したダミー開口部205を有するのが好ましい。
図40は、第1多軸電子レンズ16の断面の一例を示す。図40(a)は、第1多軸電子レンズ16の断面図を示す。レンズ部202は、非磁性導体部208を、レンズ部磁性導体部210を挟むように有してもよい。また、レンズ部202は、図40(b)に示すように、レンズ部磁性導体部210を厚く有してもよい。このとき、レンズ開口部204を通過する複数の電子ビームにおいて、隣接する各電子ビーム間に働くクーロン力は更に遮蔽される。この例では、レンズ部202の表面が、コイル部200に略同一面上となるように、レンズ部磁性導体部210を形成してもよい。また、レンズ部202の厚さが、コイル部200の厚さより厚くなるように、レンズ部磁性導体部210を形成してもよい。
図41は、本発明における電子ビーム露光装置100の他の例を示す。本実施例における電子ビーム露光装置100は、照射制御手段として、図1において説明した電子ビーム露光装置におけるブランキング電極アレイ26に代えてブランキング・アパーチャ・アレイ(BAA)デバイス27を備える。また、本実施例における電子ビーム露光装置100は、BAAデバイス27において分割された(成形部材で分割された)電子ビームを、図33において説明した電子ビーム露光装置が有する電子レンズ及び偏向部と同様の構成及び機能を有する電子レンズ及び偏向部を備えることにより、ウェハに対して電子ビームを照射する。図41における電子ビーム露光装置と、図1及び/又は図33において説明した電子ビーム露光装置とで、同一の符号を付した構成は、同様の構成及び機能を有してよい。以下、主に図1及び図33において説明した電子ビーム露光装置の構成及び機能と異なる構成、動作、及び機能について説明する。
電子ビーム露光装置100は、電子ビームによりウェハ44に所定の露光処理を施すための露光部150と、露光部150に含まれる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、複数の排気孔70が設けられた筐体8と、複数の電子ビームを発生し、電子ビームの断面形状を所望に成形する電子ビーム成形手段と、複数の電子ビームをウェハ44に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替える照射切替手段と、ウェハ44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を含む電子光学系を備える。また、露光部150は、パターンを露光すべきウェハ44を載置するウェハステージ46と、ウェハステージ46を駆動するウェハステージ駆動部48とを含むステージ系を備える。
電子ビーム成形手段は、複数の電子ビームを発生させる電子ビーム発生部10と、発生した電子ビームを放出させるアノード13と、アノード13を通過した電子ビームを独立して偏向するスリット偏向部15と、複数の電子ビームを独立に集束し、電子ビームの焦点を調整する第1多軸電子レンズ16と、第1多軸電子レンズ16のレンズ開口部に形成された磁界が、当該レンズ開口部を通過する電子ビームに対して与える力を独立して調整する第1レンズ強度調整部17と、第1多軸電子レンズ16を通過した電子ビームを分割するBAAデバイス27とを有する。
照射切替手段は、電子ビームをウェハ44に照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替えるBAAデバイス27と、電子ビームを通過させる複数の開口部を含み、BAAデバイス27で偏向された電子ビームを遮蔽する電子ビーム遮蔽部材28とを有する。本実施例においてBAAデバイス27は、照射された電子ビームの断面形状を成形する電子ビーム成形手段としての機能と、照射切替手段としての機能とを有する。電子ビーム遮蔽部材28に含まれる複数の開口部の断面形状は、電子ビームを効率良く通過させるために、電子ビームの照射方向に沿って広がりを有してもよい。
ウェハ用投影系は、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ44に照射される電子ビームの回転を調整する第3多軸電子レンズ34と、複数の電子ビームを独立に集束し、ウェハ44に照射される電子ビームの縮小率を調整する第4多軸電子レンズ36と、複数の電子ビームをウェハ44の所望の位置に、電子ビーム毎に独立に偏向する偏向部60と、対物レンズとして機能し、電子ビームを集束する第1コイル40及び第2コイル50を有する同軸レンズ52とを有する。同軸レンズ52は、ウェハ44に対して、多軸電子レンズより近傍に設けられることが好ましい。また、本実施例において第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36は一体に形成されているが、他の例においては別個に形成されてもよい。
制御系140は、統括制御部130と、多軸電子レンズ制御部82と、同軸電子レンズ制御部90と、反射電子処理部99と、ウェハステージ制御部96と、複数の電子ビームに対する露光パラメータをそれぞれ独立に制御する個別制御部120とを備える。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。多軸電子レンズ制御部82は、第1多軸電子レンズ16、第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36に供給する電流を制御する。同軸電子レンズ制御部90は、同軸レンズ52を構成する第1コイル40及び第2コイル54に供給する電流量を制御する。反射電子処理部99は、反射電子検出装置50において検出された反射電子や2次電子等の量に基づく信号を受け取り、統括制御部130に通知する。ウェハステージ制御部96は、ウェハステージ駆動部48を制御し、ウェハステージ46を所定の位置に移動させる。
個別制御部120は、電子ビーム発生部10を制御する電子ビーム制御部80と、レンズ強度調整部17を制御するレンズ強度制御部88と、BAAデバイス27に含まれる偏向電極に印加する電圧を制御するBAAデバイス制御部87と、偏向部60が有する複数の偏向器に含まれる電極に印加する電圧を制御する偏向制御部98とを有する。
本実例における電子ビーム露光装置100の動作について説明する。まず、電子ビーム発生部10が、複数の電子ビームを生成する。電子ビーム発生部10において発生された電子ビームはアノード13を通過し、スリット偏向部15に入射する。スリット偏向部15は、アノード13を通過した電子ビームのBAAデバイス27への照射位置を調整する。
第1多軸電子レンズ16は、スリット偏向部15を通過した複数の電子ビームを独立に集束し、BAAデバイス27に対する電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する。また、第1レンズ強度調整部17は、第1多軸電子レンズ16のレンズ開口部に入射された各電子ビームの焦点位置を補正すべく、第1電子レンズ16の各レンズ開口部におけるレンズ強度を調整する。第1多軸電子レンズ16より焦点が調整された電子ビームは、BAAデバイス27に設けられた複数のアパーチャ部にそれぞれ照射される。
BAAデバイス制御部87は、BAAデバイス27に形成された各アパーチャの近傍に設けられた偏向電極に電圧を印加するか否かを制御する。BAAデバイス27は、偏向電極に印加される電圧に基づいて、電子ビームをウェハ44に照射させるか否かを切替える。電圧が印加されたときは、アパーチャを通過した電子ビームは偏向されて、電子ビーム遮蔽部材28に含まれる開口部を通過できず、ウェハ44に照射されない。電圧が印加されないときには、BAAデバイス27において成形され、アパーチャを通過した電子ビームは、偏向されず電子ビーム遮蔽部材28に含まれる開口部を通過することができ、電子ビームはウェハ44に照射される。
BAAデバイス27により偏向されない電子ビームは、電子ビーム遮蔽部材28を通過し、第3多軸電子レンズ34に入射される。そして、第3多軸電子レンズ34は、ウェハ44に照射される電子ビーム像の回転を調整する。また、第4多軸電子レンズ36は、入射された電子ビームの照射径を縮小する。
偏向制御部98が、偏向部60に含まれる複数の偏向器を独立に制御する。偏向部60は、複数の偏向器に入射される複数の電子ビームを、電子ビーム毎に独立にウェハ44の所望の露光位置に偏向する。偏向部60を通過した複数の電子ビームは、第1コイル40及び第2コイル50を有する同軸レンズ52により、ウェハ44に対する焦点が調整され、ウェハ44に照射される。
露光処理中、ウェハステージ制御部96は、一定方向にウェハステージ48を動かす。BAAデバイス制御部87は露光パターンデータに基づいて、電子ビームを通過させるアパーチャを定め、各アパーチャに対する電力制御を行う。ウェハ44の移動に合わせて、電子ビームを通過させるアパーチャを適宜、変更し、更に偏向部60により電子ビームを偏向することにより、ウェハ44に所望の回路パターンを露光することが可能となる。
本実施例における電子ビーム露光装置100は、複数の電子ビームを独立に集束するため、各電子ビーム自身にクロスオーバは発生するが、複数の電子ビーム全体としては、クロスオーバは発生しない。そのため各電子ビームの電流密度を上げた場合であっても、クーロン相互作用による電子ビームの焦点ずれや位置ずれの原因となる電子ビーム誤差を大幅に低減することができる。
図42は、BAAデバイス27の構成を示す。図42(a)に示すようにBAAデバイス27は、電子ビームが通過する複数のアパーチャ166を有する複数のアパーチャ部160と、図41におけるブランキング電極アレイ制御部86との接続部となる偏向電極パッド162及び接地電極パッド164とを有する。各アパーチャ部160は、第1多軸電子レンズ16が有するレンズ開口部と同軸に設けられるのが望ましい。また、BAAデバイス27は、アパーチャ部160の周囲に電子ビームが通過しないダミー開口部(図1参照)を有することが好ましい。BAAデバイス27がダミー開口部を有することにより、筐体8内部の排気のインダクタンスを低くすることができるため、効率よく筐体8内部を減圧することができる。
図42(b)は、アパーチャ部160の上面図を示す。アパーチャ部160は、複数のアパーチャ166を有する。アパーチャ166は、矩形形状を有するのが好ましい。そして、各アパーチャ部160に照射された電子ビームは、それぞれアパーチャ166の形状に成形される。本実施例における電子ビーム露光装置は、BAAデバイス27を有することにより、電子ビーム発生部10において発生した電子ビームを更に分割してウェハ44に照射することができる。従って、多数の電子ビームをウェハに照射することができ、極めて短時間でウェハにパターンを露光することができる。
図43は、第3多軸電子レンズ34の上面図を示す。なお、第4多軸電子レンズ36も第3多軸電子レンズ34と同様の構成を有してよく、代表して第3多軸電子レンズ34の構成について説明する。
図43(a)に示すように第3多軸電子レンズ34は、磁界を発生するコイル部200及びレンズ部202を備える。レンズ部202は、電子ビームが通過する開口部である複数のレンズ開口部が設けられる領域である複数のレンズ領域206を有する。レンズ部202においてレンズ領域206は、第1多軸電子レンズ16が有するレンズ開口部、及びBAAデバイス27が有する複数のアパーチャ部160と同軸に設けられるのが望ましい。
図43(b)は、レンズ領域206を示す。レンズ領域206は、複数のレンズ開口部204を有する。各レンズ開口部204は、BAAデバイス27におけるアパーチャ部160に設けられた複数のアパーチャ166、及び偏向器アレイ180に含まれる偏向器184と同軸に配置されるのが望ましい。また、レンズ部202が、図8から図11において説明したダミー開口部205を有するのが好ましい。この場合においてレンズ部202は、当該レンズ部202において複数のレンズ領域206が設けられた領域の外周に、ダミー開口部205を有するのが好ましい。
図44は、偏向部60の上面図を示す。偏向部60は、基材186と、複数の偏向器アレイ180と、偏向電極パッド182とを有する。複数の偏向器アレイ180は、基材186の中央部に設けられ、偏向電極パッド182は、基材186の周辺部に設けられるのが望ましい。各偏向器アレイ180は、BAAデバイス27におけるアパーチャ部160、並びに第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36におけるレンズ領域206と同軸に設けられるのが望ましい。また、偏向電極パッド182は、例えばプローブカードやポゴピンアレイ等の接続手段を介して接続されることにより、偏向制御部98(図41参照)と電気的に接続される。
図44(b)は、偏向器アレイ180を示す。偏向器アレイ180は、複数の偏向電極及び開口部により形成される複数の偏向器184を有する。偏向器184は、BAAデバイス27におけるアパーチャ部160に設けられた複数のアパーチャ166、並びに第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36におけるレンズ領域206に設けられたレンズ開口部204と同軸にそれぞれ設けられるのが望ましい。
図45は、本発明の一実施形態に係る多軸電子レンズに含まれるレンズ部202の製造方法の工程の一例を示す。まず、導電性基板300を用意する。図45(a)は、導電性基板300に、感光性膜302を塗布する塗布工程を示す。感光性膜302は、例えばスピンコート法や、所定の厚さを有する厚膜レジストを貼り付けるなどの方法により形成されるのが好ましい。また、感光性膜302は、製造されるレンズ部202の厚さ以上の厚さを有するように形成される。
図45(b)は、感光性膜302に、所定のパターンを露光することにより形成する露光工程、及び感光性膜302の所定の領域を除去する第1除去工程を示す。所定のパターンは、図8〜11、図39、及び図43を参照して、レンズ部202の径及び複数のビームが通過する複数のレンズ開口部204のパターンに基づいて形成される。具体的には、所定のパターンは、レンズ部202の径と、レンズ開口部202の径及び位置とにより定められる。そして、露光工程及び第1除去工程により、後述する電鋳工程において、レンズ部202の径に基づく、レンズ部202を形成するための成形型となるレンズ部成形型304と、レンズ開口部204に基づく、レンズ開口部204を形成するための成形型となるレンズ開口部成形型306とが形成される。
所定のパターンは、電子ビームが通過しないダミー開口部のパターンに更に基づいて形成されてもよい。このとき、露光工程及び第1除去工程により、ダミー開口部を形成するための成形型となるダミー開口部成形型を更に有するように形成されてもよい。ダミー開口部成形型は、レンズ開口部成形型306と異なる径を有するように形成されてもよい。
露光工程は、レンズ開口部204の開口径及び開口深さの比であるアスペクト比に対応する露光方法を用いることが好ましい。レンズ開口部204の開口径は、0.1mm〜2mmであることが好ましく、また、開口深さは、5mm〜50mmであることが好ましい。本実施例においては、レンズ開口部204の開口径は約0.5mmで、開口深さは約20mmであり、アスペクト比は約40となる。そのため、感光性膜に対する透過率が高く、アスペクト比の高いパターンが容易に形成できるX線露光方法により露光するのが好ましい。このとき、感光性膜302は、ポジ型もしくはネガ型を有するX線露光用のフォトレジストであることが好ましく、レンズ部成形型304及びレンズ開口部成形型306のパターンに対応するパターンを有するX線露光用のマスクを用いて、露光される。そして、感光性膜302がポジ型であれば、感光性膜302の露光部分を、感光性膜302がネガ型であれば、感光性膜302の未露光部分を除去することにより、レンズ部成形型304及びレンズ開口部成形型306を形成する。
図45(c)は、第1レンズ部磁性導体部210aを電鋳により形成する第1磁性導体部形成工程を示す。第1レンズ部磁性導体部210aは、例えばニッケル合金であり、導電性基板300を電極とする電解めっきなどにより約5mm形成する。
図45(d)は、非磁性導体部208を電鋳により形成する非磁性導体部形成工程を示す。非磁性導体部208は、例えば銅であり、第1レンズ部磁性導体部210aを電極とする電解めっきなどにより約5〜20mm形成する。
図45(e)は、第2レンズ部磁性導体部210bを電鋳により形成する第2磁性導体部形成工程を示す。第2レンズ部磁性導体部210bは、例えばニッケル合金であり、非磁性導体部208を電極とする電解めっきなどにより約5〜20mm形成する。
図45(f)は、感光性膜302を除去する第2除去工程を示す。第2除去工程において、感光性膜302の残存するレンズ部成形型304及びレンズ開口部成形型306を除去する。そして、第1レンズ部磁性導体部210aに含まれる複数の第1開口部と、非磁性導体部208に含まれる複数の第1開口部と略同軸の複数の貫通部と、第2非磁性導体部210bに含まれる、複数の第1開口部と複数の貫通部に略同軸の複数の第2開口部とを有する、レンズ開口部204が形成される。
図45(g)は、導電性基板300を剥離する基板剥離工程を示す。導電性基板300を剥離することにより、レンズ部202を得る。導電性基板300は、第1レンズ部磁性導体部210a、非磁性導体部208及び第2レンズ部磁性導体部210bとほとんど反応せずに、導電性基板300を除去することができる薬液を用いて除去してもよい。
図46は、突出部218を形成する工程の一例を示す。図46(a)は、図45(c)に示す工程において、形成された導電性基板300及び第1レンズ部磁性導体部210aを示す。第1レンズ部磁性導体部210aに、図14において説明した突出部218が設けられるべき位置に対応するようにレンズ開口部成形型306を形成する。続いて、図46(c)に示すように、図45において説明した工程と同様に、第1突出部218a、非磁性導体部208、及び第2突出部218bを形成する。
続いて、レンズ開口部成形型306を除去し、レンズ開口部成形型306が除去された開口領域に、充填部材314を充填する。充填部材314は、磁性導体部210、突出部218及び非磁性導体部208を形成する材料に対して選択的に除去できる材料に形成されるのが望ましい。また、充填部材314は、第2突出部218bと略同じ高さに形成されるのが望ましい。充填部材314を形成した後、図45において説明した工程と同様に、再度、レンズ開口部成形型306を形成し、第2レンズ部磁性導体部210bを形成する。そして、図46(e)に示すように、レンズ開口部成形型306、充填部材314及び導電性基板300を除去し、レンズ部202を得る。
第1突出部218a及び第2突出部218bは、レンズ部磁性導体部210を形成する材料と異なる透磁率を有する材料により形成されてもよい。また、図46(b)に示すレンズ開口部成形型306と反転したパターンを有するレンズ開口部成形型をレンズ部磁性導体部210に形成し、当該レンズ開口部成形型をマスクとして、レンズ部磁性導体部210をエッチングすることにより、切欠部を形成してもよい。
図47は、レンズ部202の製造方法の他の例を示す。第2磁性導体部形成工程が完了した後、更に第1磁性導体部形成工程と、非磁性導体部形成工程と、第2磁性導体部形成工程とを複数回行った後、第2除去工程と、基板剥離工程とを行うことにより、図47(a)に示すように、複数個のレンズ部202を有するレンズ部塊320を形成する。そして、レンズ部塊320をスライスすることにより、複数のレンズ部202を得てもよい。また、図47(b)に示すように、レンズ部塊320に含まれる複数のレンズ部202の間に、各レンズ部を分離する分離部材322を有するようにレンズ部塊320を形成した後、レンズ部202に含まれる非磁性導体部208及び第2レンズ部磁性導体部210bとほとんど反応せずに、分離部材322だけを除去することができる薬液などを用いて除去することにより、複数のレンズ部202を得てもよい。このとき、塗布工程において、感光性膜302は、製造されるレンズ部塊320の厚さ以上の厚さを有することが望ましい。
図48は、コイル部200とレンズ部202とを固定する固定工程を示す。図48(a)は、磁界を発生するコイル部200を示す。コイル部200は、レンズ部202の径に対応する内径を有し、環状に形成されるのが好ましい。また、コイル部200は、磁界を発生するコイル214の周囲にコイル部磁性導体部212及びスペース310を有する。スペース310は、非磁性導体部を有してもよく、また、非磁性導体部により埋められてもよい。コイル部磁性導体部212及びコイル214は、例えば精密機械加工により形成されるのが好ましい。そして、コイル部磁性導体部212及びコイル214が、例えば螺嵌や溶接あるいは接着などの精密機械加工により接合されることにより、コイル部200が形成される。コイル部磁性導体部212は、レンズ部磁性導体部210を形成する材料と異なる透磁率を有する材料により形成されるのが好ましい。
図48(b)は、コイル部200に、レンズ部202を固定するための支持部312を形成する支持部形成工程を示す。コイル部200を形成した後、非磁性導体である支持部312を、螺嵌や溶接あるいは接着などの精密機械加工により、コイル部200に接合する。後述する固定工程において、コイル部に含まれるスペース310と、レンズ部に含まれる非磁性導体部208とを合わせるように、支持部312によりレンズ部202が支持される位置に、支持部312が設けられるのが望ましい。支持部312は、単一の環状部材であってもよく、又は、レンズ部202を複数の支点として支持する複数の凸状部材を有してもよい。また、磁性導体部212を形成するときに、支持部312を一体として形成してもよい。具体的には、磁性導体部212が、支持部312である凸部を含むように形成される。このとき、支持部312は、第1レンズ部磁性導体部210aと第2レンズ部磁性導体部210bにより、レンズ開口部204に形成される磁界に影響しない大きさに形成されるのが望ましい。
図48(c)は、支持部312を用いて、コイル部200とレンズ部202を固定する固定工程を示す。レンズ部202は、コイル部に含まれるスペース310と、レンズ部に含まれる非磁性導体部208とを合わせるように、接着や嵌合あるいは咬合によりコイル部200と接合し、固定することが好ましい。また、レンズ部202は、支持部312を用いて、コイル部200に固定してもよい。支持部312は、レンズ部202をコイル部200に固定した後、除去されてもよい。
図49は、ウェハから半導体素子を製造する、本発明の一実施形態に係る半導体素子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。S12で、ウェハの上面に、フォトレジストを塗布する。図1及び17を参照して、それから、フォトレジストが塗布されたウェハ44が、電子ビーム露光装置100におけるウェハステージ46に載置される。ウェハ44は、図1、図33及び図41に関連して説明したように、第1多軸電子レンズ16、第2多軸電子レンズ24、第3多軸電子レンズ34及び第4多軸電子レンズ36により複数の電子ビームの焦点を、電子ビーム毎に独立に調整する焦点調整工程と、ブランキング電極アレイ26により、ウェハ44に、複数の電子ビームを照射するか否かを、電子ビーム毎に独立に切替える照射切替工程により、電子ビームをウェハ44に対して照射することにより、パターン像が露光され、転写される。
それから、S14で露光されたウェハ44は、現像液に浸され、現像され、余分なレジストが除去される(S16)。ついで、S18で、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が、プラズマを用いた異方性エッチングによりエッチングされる。またS20で、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。またS22で、熱処理を施し、注入された不純物の活性化を行う。またS24で、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64を洗浄する。また、S26で、導電膜や絶縁膜の成膜を行い、配線層及び配線間の絶縁層を形成する。S12〜S26の工程を組み合わせ、繰り返し行うことによって、ウェハに素子分離領域、素子領域及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。S28で、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。S30で半導体素子製造フローが終了する。
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、特許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、特許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、本発明によれば多軸電子レンズ及び照射切替手段を備えることにより、複数の電子ビームを独立に集束し、独立してウェハに照射するか否かを制御することができる。そのため、複数の電子ビームによるクロスオーバを発生させずに、それぞれ独立して制御可能となるため、スループットを大幅に向上することができる。
【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、 電子ビーム発生部10に所定の電圧を印加する電源制御手段520を示す。
図3は、 電子ビーム成形手段の他の実施例を示す。
図4は、 ブランキング電極アレイ26の構成を示す。
図5は、 ブランキング電極アレイ26の断面図を示す。
図6は、 電子ビームを偏向する第1成形偏向部18の構成を示す。
図7は、 偏向器184の構成を示す。
図8は、 本発明の一実施形態に係る電子レンズである第1多軸電子レンズ16の上面図を示す。
図9は、 第1多軸電子レンズ16の他の実施例を示す。
図10は、 第1多軸電子レンズ16の他の実施例を示す。
図11は、 第1多軸電子レンズ16の他の実施例を示す。
図12は、 第1多軸電子レンズ16の断面図を示す。
図13は、 多軸電子レンズの他の実施例を示す。
図14は、 レンズ部202の他の実施例を示す。
図15は、 レンズ部202の他の実施例を示す。
図16は、 レンズ部202の他の実施例を示す。
図17は、 多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整部の一例を示す。
図18は、 多軸電子レンズのレンズ強度を調整するレンズ強度調整部の他の例を示す。
図19は、 第1成形偏向部18及び遮蔽部600の構成を示す。
図20は、 第1遮蔽電極604及び第2遮蔽電極610の構成を示す。
図21は、 第1成形偏向部18及び遮蔽部600の構成の他の例を示す。
図22は、 第1成形偏向部18の構成の他の実施例を示す。
図23は、 偏向部60、第5多軸電子レンズ62、及び遮蔽部900の構成の一例を示す。
図24は、 遮蔽部(600、900)により遮蔽された電界を示す。
図25は、 第1成形部材14及び第2成形部材22の一例を示す。
図26は、 第2成形部材22における成形部材照射領域560の他の例を示す。
図27は、 図1において説明した制御系140の構成の一例を示す。
図28は、 個別制御系120に含まれる各構成の詳細を示す。
図29は、 反射電子検出装置50の構成を一例を示す。
図30は、 反射電子検出装置50の構成の他の実施例を示す。
図31は、 反射電子検出装置50の構成の他の実施例を示す。
図32は、 反射電子検出装置50の構成の他の実施例を示す。
図33は、 本発明に係る電子ビーム露光装置100の他の実施例を示す。
図34は、 電子ビーム発生部10の構成を示す。
図35は、 ブランキング電極アレイ26の構成を示す。
図36は、 電子ビームを偏向する第1成形偏向部18の構成を示す。
図37は、 本実施例における電子ビーム露光装置100のウェハ44上の露光動作を示す。
図38は、 主偏向部42及び副偏向部38の露光処理中の偏向動作を模式的に示す。
図39は、 第1多軸電子レンズ16の一例を示す。
図40は、 第1多軸電子レンズ16の断面の一例を示す。
図41は、 本発明における電子ビーム露光装置100の他の実施例を示す。
図42は、 BAAデバイス27の構成を示す。
図43は、 第3多軸電子レンズ34の上面図を示す。
図44は、 偏向部60の上面図を示す。
図45は、 本発明の一実施形態に係る多軸電子レンズに含まれるレンズ部202の製造方法の工程の一例を示す。
図46は、 突出部218を形成する工程の一例を示す。
図47は、 レンズ部202の製造方法の他の実施例を示す。
図48は、 コイル部200とレンズ部202とを固定する固定工程を示す。
図49は、 ウェハから半導体素子を製造する、本発明の一実施形態に係る半導体素子製造工程のフローチャートである。Technical field
The present invention relates to a multi-beam exposure apparatus, a multi-axis electron lens manufacturing method, and a semiconductor element manufacturing method. The present application is related to the following Japanese patent application. For designated countries where incorporation by reference of documents is permitted, the contents described in the following application are incorporated into the present application by reference and made a part of the description of the present application.
Japanese Patent Application No. 2000-102619 Application date April 4, 2000
Japanese Patent Application No. 2000-251885 Application date August 23, 2000
Application No. 2000-342655 Date of application October 3, 2000
Background art
As an electron beam exposure apparatus that exposes a pattern for forming a semiconductor device or the like on a wafer, there is an electron beam exposure apparatus that uses a plurality of electron beams. For example, an electron beam exposure apparatus (Japanese Patent Publication No. 51-16754) that focuses each electron beam by providing a plurality of openings in two magnetic plates arranged in parallel and allowing the electron beams to pass through each of the openings. And JP-A-54-23476) are known.
In recent years, semiconductor devices have been miniaturized rapidly, and an exposure apparatus that exposes a pattern for forming wirings included in the semiconductor device is required to have extremely high exposure accuracy. As an exposure apparatus that exposes such a pattern, an electron beam exposure apparatus that performs exposure processing using a plurality of electron beams is expected to be put into practical use as a mass production device. In addition, the diameter of a wafer for forming a semiconductor device is increasing. In the case of exposing a pattern using a plurality of electron beams on such a wafer, it is preferable to make the focal points of the plurality of electron beams on the wafer uniform.
However, in the conventional electron beam exposure apparatus, the magnetic field formed in the plurality of openings provided in the electron lens differs for each opening. Therefore, since the force that the electron beam passing through the opening receives from the magnetic field formed in the opening differs for each electron beam, it is extremely difficult to make the focal points of the plurality of electron beams on the wafer uniform. . Therefore, in the conventional electron beam exposure apparatus, it is difficult to accurately expose a pattern on a wafer using a plurality of electron beams, which is a big barrier for practical use of the electron beam exposure apparatus.
Therefore, the present invention aims to solve such problems.
Disclosure of the invention
In order to achieve such an object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an electron beam exposure apparatus for exposing a wafer with a plurality of electron beams, which are arranged substantially in parallel with a plurality of openings. A plurality of lens part magnetic conductor parts and a non-magnetic conductor part provided between the plurality of lens part magnetic conductor parts and having a plurality of penetration parts, a plurality of openings, and a plurality of penetration parts, An electron beam exposure apparatus comprising a multi-axis electron lens that forms a plurality of lens openings for allowing a plurality of beams to pass therethrough is provided.
The multi-axis electron lens may further include a coil portion provided around the lens portion magnetic conductor portion and including a coil that generates a magnetic field and a coil portion magnetic conductor portion provided around the coil. .
The coil part magnetic conductor part and the plurality of lens part magnetic conductor parts may be formed of materials having different magnetic permeability.
Further, a plurality of electron guns that generate a plurality of electron beams and a voltage control means that is electrically connected to the electron gun and applies different voltages to the plurality of electron guns may be further provided.
The voltage control means may include means for applying different voltages to the plurality of electron guns according to the magnetic field strength received by the plurality of electron beams by the multi-axis electron lens.
The voltage control means may include means for applying different voltages to the plurality of electron guns so that sides included in a cross section of the plurality of electron beams irradiated on the wafer are substantially parallel.
The voltage control means may have means for applying different voltages to the plurality of electron guns so that the focal positions of the plurality of electron beams irradiated on the wafer are equal.
The voltage control means may include means for generating a predetermined voltage and means for applying a different voltage to the plurality of electron guns by stepping up or down the predetermined voltage.
Further, a multi-axis electron lens that reduces the cross section of the electron beam may be further provided.
A first shaping member including a plurality of first shaping openings for shaping a plurality of electron beams; a first shaping deflection means for independently deflecting the plurality of electron beams that have passed through the first shaping member; You may further provide the electron beam shaping means which has a 2nd shaping | molding member containing the some 2nd shaping | molding opening part which shape | molds the several electron beam which passed the deflection | deviation part into a desired shape.
And a second shaping deflection unit for deflecting the plurality of electron beams deflected by the first shaping deflection unit independently and in a direction substantially perpendicular to the surface of the wafer irradiated with the electron beam. The plurality of electron beams deflected by the second shaping deflection unit may be shaped into a desired shape by passing through the second shaping member.
The second molding member has a molding member irradiation region, which is a region where the first molding deflection unit and the second molding deflection unit deflect the respective electron beams and irradiate the second molding member. May have an opening having a shape different from that of the second shaping opening and the second shaping opening in the shaping member irradiation region.
The first molding member further includes a plurality of electron guns that generate a plurality of electron beams, and a multi-axis electron lens that focuses the plurality of generated electron beams independently and irradiates the first molding member. The electron beam that has passed through the axial electron lens may be split.
A plurality of multi-axis electron lenses may be provided.
According to the second aspect of the present invention, there is provided an electron lens that focuses a plurality of electron beams independently, and includes a plurality of magnetic conductor portions having a plurality of openings and arranged substantially in parallel, and a plurality of magnetic conductor portions. A non-magnetic conductor having a plurality of through portions, and the plurality of openings and the plurality of through portions form a plurality of lens openings through which a plurality of beams pass. Provide an electronic lens.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device on a wafer, comprising a plurality of magnetic conductor portions arranged in parallel and having a plurality of openings, and a plurality of magnetic conductors. A focus adjustment step for independently adjusting the focus of the plurality of electron beams using a multi-axis electron lens in which each of the openings includes a plurality of lens openings through which the plurality of electron beams pass; And a step of exposing a pattern to a wafer by irradiating a plurality of electron beams.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of an electron beam exposure apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The electron beam exposure apparatus 100 includes an exposure unit 150 for performing a predetermined exposure process on the wafer 44 by an electron beam, and a control system 140 for controlling the operation of each component included in the exposure unit 150.
The exposure unit 150 includes a housing 8 provided with a plurality of exhaust holes 70, electron beam forming means for generating a plurality of electron beams and forming a cross-sectional shape of the electron beam as desired, and a plurality of electron beams on the wafer 44. And an electron optical system including an irradiation switching means for independently switching for each electron beam, and a wafer projection system for adjusting the orientation and size of the pattern image transferred to the wafer 44. The exposure unit 150 includes a stage system including a wafer stage 46 on which a wafer 44 whose pattern is to be exposed is placed, and a wafer stage drive unit 48 that drives the wafer stage 46.
The electron beam shaping means includes an electron beam generator 10 that generates a plurality of electron beams, an anode 13 that emits the generated electron beams, and a plurality of openings that shape the cross-sectional shape of the electron beams by passing the electron beams. A slit cover 11, a first molding member 14, and a second molding member 22, a first multi-axis electron lens 16 that independently focuses a plurality of electron beams and adjusts the focus of the electron beam, and a first multi-axis. A first lens intensity adjusting unit 17 that adjusts a lens intensity, which is a force that a magnetic field formed in each lens opening of the lens 16 gives to an electron beam that passes through the lens opening, and an electron that has passed through the anode 13. A slit deflector 15 for independently deflecting the beam, a first shaping deflector 18 for independently deflecting a plurality of electron beams that have passed through the first shaping member 14, and And a second shaping deflecting section 20.
The electron beam generator 10 includes an insulator 106, a cathode 12 that generates thermoelectrons, and a grid 102 that is formed so as to surround the cathode 12 and stabilizes thermoelectrons generated at the cathode 12. It is desirable that the cathode 12 and the grid 102 be electrically insulated. In the present embodiment, the electron beam generator 10 includes a plurality of electron guns 104 provided at predetermined intervals on the insulator 106, thereby forming an electron gun array.
The slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 desirably have a grounded metal film such as platinum on the surface irradiated with the electron beam. Moreover, it is desirable that the slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 have a cooling unit that cools the slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22, respectively. The slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 have a cooling unit, thereby suppressing a temperature increase due to the heat of the irradiated electron beam.
The cross-sectional shapes of the plurality of openings included in the slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 have a spread along the irradiation direction of the electron beam in order to efficiently pass the electron beam. May be. The plurality of openings included in the slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 are preferably formed in a rectangular shape.
The irradiation switching means independently converges a plurality of electron beams and independently adjusts the lens intensity at each lens opening of the second multi-axis electron lens 24 for adjusting the focus of the electron beam. A lens intensity adjusting unit 25 for adjusting, and a blanking electrode array for independently switching for each electron beam whether or not to irradiate the wafer 44 with the electron beam by independently deflecting a plurality of electron beams for each electron beam. 26 and an electron beam shielding member 28 that includes a plurality of openings through which the electron beam passes and shields the electron beam deflected by the blanking electrode array 26. The cross-sectional shape of the plurality of openings included in the electron beam shielding member 28 may have a spread along the irradiation direction of the electron beam in order to efficiently pass the electron beam.
The projection system for a wafer focuses a plurality of electron beams independently, and adjusts the rotation of an electron beam image irradiated on the wafer 44, and each lens opening of the third multi-axis electron lens 34. A third lens intensity adjusting unit 35 that independently adjusts the lens intensity in the unit, and a fourth multi-axis electron lens 36 that focuses a plurality of electron beams independently and adjusts a reduction rate of the electron beam irradiated on the wafer 44. A fourth lens intensity adjustment unit 37 that independently adjusts the lens intensity at each lens opening of the fourth multi-axis electron lens 36, and a plurality of electron beams at a desired position on the wafer 44, independently for each electron beam. And a fifth multi-axis electron lens 62 that independently converges a plurality of electron beams and functions as an objective lens for the wafer 44. In the present embodiment, the third multi-axis electron lens 34 and the fourth multi-axis electron lens 36 are formed integrally, but may be formed separately in other examples.
The control system 140 includes an overall control unit 130, a multi-axis electron lens control unit 82, a reflected electron processing unit 99, a wafer stage control unit 96, and an individual control unit that independently controls exposure parameters for a plurality of electron beams. 120. The overall control unit 130 is a workstation, for example, and performs overall control of each control unit included in the individual control unit 120. The multi-axis electron lens control unit 82 controls the current supplied to the first multi-axis electron lens 16, the second multi-axis electron lens 24, the third multi-axis electron lens 34, and the fourth multi-axis electron lens 36. The backscattered electron processing unit 99 receives a signal based on the amount of backscattered electrons or secondary electrons detected by the backscattered electron detection device 50 and notifies the overall control unit 130 of the received signal. The wafer stage control unit 96 controls the wafer stage driving unit 48 to move the wafer stage 46 to a predetermined position.
The individual control unit 120 includes an electron beam control unit 80 that controls the electron beam generation unit 10, a shaping deflection control unit 84 that controls the first shaping deflection unit 18 and the second shaping deflection unit 20, and each lens intensity adjustment unit ( 17, 25, 35, 37), a lens intensity control unit 88 that controls the voltage applied to the deflection electrodes included in the blanking electrode array 26, and a plurality of deflection units 60. And a deflection control unit 98 for controlling the voltage applied to the electrodes included in the deflector.
The operation of the electron beam exposure apparatus 100 in this embodiment will be described. First, the electron beam generator 10 generates a plurality of electron beams. The electron beam generated in the electron beam generator 10 passes through the anode 13 and enters the slit deflector 15. The slit deflecting unit 15 adjusts the irradiation position of the electron beam that has passed through the anode 13 to the slit cover 11.
The slit cover 11 shields a part of each electron beam irradiated to the slit cover 11 in order to reduce the area of the electron beam irradiated to the first molding member 14, and makes the cross section of the electron beam a predetermined size. Mold. The electron beam formed in the slit cover 11 is irradiated onto the first forming member 14 and further formed. The electron beam that has passed through the first molding member 14 has a rectangular cross-sectional shape corresponding to the shape of the opening included in the first molding member 14.
The first multi-axis electron lens 16 independently focuses a plurality of electron beams formed in a rectangular shape in the first shaping member 14 and independently adjusts the focus of the electron beam with respect to the second shaping member 22 for each electron beam. . In addition, the first lens intensity adjusting unit 17 corrects the focal position of each electron beam incident on the lens opening of the first multi-axis electron lens 16, and the lens intensity at each lens opening of the first electron lens 16. Adjust.
The first shaping deflection unit 18 independently deflects the plurality of electron beams shaped in a rectangular shape in the first shaping member 14 for each electron beam so as to irradiate a desired position with respect to the second shaping member. The second shaping deflection unit 20 independently deflects the plurality of electron beams deflected by the first shaping deflection unit 18 for each electron beam so as to irradiate the second shaping member 22 in a substantially vertical direction. As a result, the electron beam is irradiated to the desired position of the second molding member 22 substantially perpendicularly to the second molding member 22.
The second forming member 22 including a plurality of openings having a rectangular shape has a desired rectangular cross-sectional shape to be irradiated to the wafer 44 by a plurality of electron beams having a rectangular cross-sectional shape irradiated to each opening. Further shaping into an electron beam. In the present embodiment, the first shaping deflection portion 18 and the second shaping deflection portion 20 are provided on the same substrate. However, in other examples, they may be provided separately.
The second multi-axis electron lens 24 focuses a plurality of electron beams independently, and independently adjusts the focus of the electron beam with respect to the blanking electrode array 26 for each electron beam. Further, the second lens intensity adjusting unit 25 corrects the focal position of each electron beam incident on the lens opening of the second multi-axis electron lens 24, and the lens intensity at each lens opening of the second electron lens 24. Adjust. The electron beam whose focus is adjusted by the second multi-axis electron lens 24 is incident on a plurality of apertures included in the blanking electrode array 26.
The blanking electrode array control unit 86 controls whether or not to apply a voltage to the deflection electrode provided in the vicinity of each aperture formed in the blanking electrode array 26. The blanking electrode array 26 switches whether to irradiate the wafer 44 with the electron beam based on the voltage applied to the deflection electrode. When a voltage is applied, the electron beam that has passed through the aperture of the blanking electrode array 26 is deflected, cannot pass through the opening included in the electron beam shielding member 28, and is not irradiated onto the wafer 44. When no voltage is applied, the electron beam that has passed through the aperture is not deflected, can pass through the opening included in the electron beam shielding member 28, and the electron beam is irradiated onto the wafer 44.
The third multi-axis electron lens 34 adjusts the rotation of the electron beam that has passed through the blanking electrode array 26. Specifically, the third multi-axis electron lens 34 adjusts the rotation of the image of the electron beam irradiated on the wafer 44 with respect to the optical axis of the electron beam. The third lens strength adjusting unit 35 adjusts the lens strength at each lens opening of the third multi-axis electron lens. Specifically, the third lens intensity adjusting unit 35 makes each lens aperture of the third multi-axis electron lens 36 uniform so as to make the rotation of the image of each electron beam incident on the third multi-axis electron lens 34 uniform. Adjust the lens strength in the area.
The fourth multi-axis electron lens 36 reduces the irradiation diameter of the incident electron beam. The fourth lens intensity adjustment unit 37 adjusts the lens intensity at each lens opening of the fourth multi-axis electron lens 36 so that the reduction ratios of the electron beams are substantially the same. Of the electron beams that have passed through the third multi-axis electron lens 34 and the fourth multi-axis electron lens 36, an electron beam that is not deflected by the blanking electrode array 26 passes through the electron beam shielding member 28 and enters the deflection unit 60. To do.
The deflection control unit 98 controls a plurality of deflectors included in the deflection unit 60 independently. The deflecting unit 60 deflects the plurality of electron beams incident on the plurality of deflectors to a desired position on the wafer 44 independently for each electron beam. Further, the fifth multi-axis electron lens 62 independently adjusts the focal point of the electron beam incident on the deflection unit 60 with respect to the wafer 44. Then, the electron beam that has passed through the deflection unit 60 and the fifth multi-axis electron lens 62 is irradiated onto the wafer 44.
During the exposure process, the wafer stage control unit 96 moves the wafer stage 48 in a certain direction. The blanking electrode array control unit 86 determines apertures through which the electron beam passes based on the exposure pattern data, and performs power control on each aperture. As the wafer 44 moves, the aperture through which the electron beam passes is appropriately changed, and the electron beam is deflected by the main deflecting unit 42 and the deflecting unit 60 to expose the wafer 44 with a desired circuit pattern. it can.
In the present invention, since the multi-axis electron lens focuses a plurality of electron beams independently, a crossover occurs in each electron beam itself, but a crossover does not occur in the whole of the plurality of electron beams. Therefore, even when the current density of each electron beam is increased, it is possible to significantly reduce the electron beam error that causes the electron beam defocusing and positional deviation due to the Coulomb interaction. Therefore, since the current density of each electron beam can be increased, the exposure time for exposing the pattern to the wafer can be greatly shortened.
FIG. 2 shows power supply control means 520 that applies a predetermined voltage to the electron beam generator 10. The voltage control unit 520 includes a base power source 522 that generates a predetermined voltage, and an adjustment power source 524 that boosts or lowers the predetermined voltage and applies it to each cathode 12.
The voltage control unit 520 controls the acceleration voltage of each electron beam by controlling the voltage applied to the cathode 12 based on an instruction from the electron beam control unit 80. The voltage control means 520 is different from the cathode 12 included in the electron gun in which each electron beam is generated according to the magnetic field intensity received by each electron beam by the multi-axis electron lens (16, 24, 34, 36, 62). It is preferable to control the acceleration voltage of each electron beam by applying a voltage.
The voltage control means 520 controls the acceleration voltage of each electron beam by applying different voltages to the cathodes included in the plurality of electron guns so that the focal positions of the plurality of electron beams irradiated on the wafer 44 are equal. Is preferred. Further, the voltage control means 520 applies different voltages to the cathodes 12 included in the plurality of electron guns so that the predetermined sides included in the cross section of each electron beam irradiated onto the wafer 44 are substantially parallel. The acceleration voltage of each electron beam may be further controlled.
In this embodiment, the base power source 522 generates a voltage of 50 kV, and each adjustment power source 524 passes the electron beam generated by each cathode 12 in the multi-axis electron lens (16, 24, 34, 36, 62). The adjusted voltage is applied to the cathode 12 by stepping up or down the voltage generated by the base power supply in accordance with the magnetic field strength generated at the lens opening. For example, when the magnetic field strength of the lens opening at the center of the multi-axis electron lens is 3% weaker than the magnetic field strength of the lens opening at the outer periphery of the multi-axis electron lens, it passes through the lens opening at the center. What is necessary is just to increase the acceleration voltage of the cathode 12 which produces | generates an electron beam 3%.
Since the voltage control means 520 has the adjustment power source 524, even if the magnetic field intensity of the lens opening included in the multi-axis electron lens is different, the acceleration voltage of each electron beam is controlled so that each electron beam is a lens. Since the time for passing through the opening can be adjusted, the influence of each electron beam on the lens opening from the magnetic field can be controlled. Then, the focus of each electron beam on the wafer 44 and the rotation of the image of the electron beam irradiated on the wafer 44 can be adjusted.
FIG. 3 shows another example of electron beam shaping means. The electron beam shaping means includes a first irradiation multi-axis electron lens 510 and a second irradiation that are multi-axis electron lenses that independently focus and irradiate the first shaping member 14 with a plurality of electron beams generated in the electron beam generator 10. A multi-axis electron lens 512 is further provided. The first irradiation multi-axis electron lens 510 and the second irradiation multi-axis electron lens 512 are provided between the electron beam generator 10 and the first molding member 14.
The number of lens openings included in the first irradiation multi-axis electron lens 510 and the second irradiation multi-axis lens 512 is preferably smaller than the number of lens openings included in the first multi-axis electron lens 16. Moreover, it is preferable that the opening diameter of the lens opening part which the 1st irradiation multi-axis electron lens 510 and the 2nd irradiation multi-axis lens 512 have is larger than the opening diameter of the lens opening part which the 1st multi-axis electron lens has. The number of lens openings included in the first irradiation multi-axis electron lens 510 and the second irradiation multi-axis electron lens 512 may be the same as the number of cathodes 12 included in the electron beam generator 10. Furthermore, the first irradiation multi-axis electron lens 510 and the second irradiation multi-axis electron lens 512 may have a dummy opening which is a lens opening through which an electron beam does not pass even during the exposure process.
The first irradiation multi-axis electron lens 510 adjusts the focus of the electron beam generated in the electron beam generator 10. Specifically, the first irradiation multi-axis electron lens 510 includes each electron that has passed through the first irradiation multi-axis electron lens 510 between the first irradiation multi-axis electron lens 510 and the second irradiation multi-axis electron lens 512. The focus of each electron beam is preferably adjusted so that the beam forms a crossover. Then, the second irradiation multi-axis electron lens 512 adjusts the focal point of the electron beam so as to irradiate the first shaping member 14 with the electron beam that has passed through the first irradiation multi-axis electron lens 510. In this case, it is preferable that the second irradiation multi-axis electron lens 512 adjusts the focus of the electron beam so as to irradiate the incident electron beam substantially perpendicularly to the first shaping member 14.
The electron beam that has passed through the lens openings of the first irradiation multi-axis electron lens 510 and the second irradiation multi-axis electron lens 512 and has been applied to the first molding member 14 is split by the first molding member 14. Each of the divided electron beams is focused independently in the first multi-axis electron lens 16. Then, the electron beam deflected by the first shaping deflection unit 18 and the second shaping deflection unit 20 is irradiated to a desired position of the second shaping member 22 and shaped into a desired cross-sectional shape. The electron beam shaping means may further include a slit cover 11 (see FIG. 1) between the electron beam generator 10 and the first shaping member 14.
In this embodiment, the electron beam shaping means 110 can divide the electron beam generated by the electron beam generator 10 by irradiating the first shaping member 14 using an irradiation multi-axis electron lens. Therefore, for example, even when the intervals at which the cathodes 12 included in the electron beam generator 10 that is an electron gun array are arranged are wide, a plurality of electron beams can be generated efficiently. Moreover, since the space | interval which provides the cathode 12 can be widened, the electron beam generation part 10 can be formed easily.
FIG. 4 shows the configuration of the blanking electrode array 26. The blanking electrode array 26 includes an aperture unit 160 having a plurality of apertures 166 through which an electron beam passes, and a deflection electrode pad 162 and a ground electrode pad 164 that are connected to the blanking electrode array control unit 86 in FIG. Have. It is desirable that the aperture portion 160 be disposed at the center portion of the blanking electrode array 26. The blanking electrode array 26 preferably has a dummy opening (see FIG. 1) around which the electron beam does not pass. Since the blanking electrode array 26 has the dummy opening, the inductance of the exhaust inside the housing 8 can be reduced, and therefore the inside of the housing 8 can be decompressed efficiently.
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the blanking electrode array 26. The blanking electrode array 26 includes a plurality of apertures 166 through which an electron beam passes, a deflection electrode 168 that deflects the passing electron beam, a ground electrode 170, and a connection portion with a blanking electrode array control unit 86 (see FIG. 1). A deflection electrode pad 162 and a ground electrode pad 164.
The deflection electrode 168 and the ground electrode 170 are provided for each aperture 166 through which the electron beam passes. The deflection electrode 168 is electrically connected to the deflection electrode pad 162 through a wiring layer. The ground electrode 170 is electrically connected to the ground electrode pad 164 through a conductive layer. The blanking electrode array control unit 86 supplies a control signal for controlling the blanking electrode array 26 to the deflection electrode pad 162 and the ground electrode pad 164 via connection means such as a probe card or a pogo pin array.
Next, the operation of the blanking electrode array 26 will be described. When no voltage is applied to the deflection electrode 168 from the blanking electrode array controller 86, an electric field is not formed between the deflection electrode 168 and the ground electrode 170, and the electron beam incident on the aperture 166 is affected by the electric field. Is passed through the aperture 166 without substantially receiving. Then, the electron beam that has passed through the aperture 166 passes through the opening of the electron beam shielding member (see FIG. 1) and reaches the wafer 44.
When a voltage is applied to the deflection electrode 168 from the blanking electrode array control unit 86, an electric field based on the applied voltage is formed between the deflection electrode 168 and the ground electrode 170. The electron beam incident on the aperture 166 is deflected under the influence of an electric field formed between the deflection electrode 168 and the ground electrode 170. Specifically, the electron beam is deflected so as to hit the outside of the opening included in the electron beam shielding member. The deflected electron beam passes through the aperture 166, but cannot reach the wafer 44 because it cannot pass through the opening included in the electron beam shielding member 28. The blanking electrode array 26 and the electron beam shielding means 28 perform the above deflection operation, and can switch independently whether to irradiate the wafer 44 with the electron beam for each electron beam.
FIG. 6 shows the configuration of the first shaping deflector 18 that deflects the electron beam. Note that the second shaping deflection unit 20 and the deflection unit 60 included in the electron beam exposure apparatus 100 may also have the same configuration as the first shaping deflection unit 18. The configuration of will be described.
The first shaping deflection unit 18 includes a base 186, a deflector array 180, and a deflection electrode pad 182. It is desirable that the deflector array 180 is provided in the center portion of the base material 186 and the deflection electrode pad 182 is provided in the peripheral portion of the base material 186. The base 186 preferably further includes a dummy opening (see FIG. 1) through which the electron beam does not pass around the area where the deflector array 180 is provided.
The deflector array 180 has a plurality of deflectors 184 formed by a plurality of deflection electrodes and openings. The deflection electrode pad 182 is electrically connected to the shaping deflection control unit 84 (see FIG. 1) by being connected through connection means such as a probe card or a pogo pin array. Referring to FIG. 4, the plurality of deflectors 184 provided in deflector array 180 are provided corresponding to the plurality of apertures provided in blanking electrode array 26.
FIG. 7 shows the configuration of the deflector 184. As shown in FIG. 7A, the deflector 184 has an opening 194 through which an electron beam passes, a plurality of deflection electrodes 190 that deflect the passing electron beam, a deflection electrode 190, and a deflection electrode. The wiring 192 electrically connects the pad 182 (see FIG. 6). The plurality of deflection electrodes 190 are provided around the opening 194. The deflector 184 is preferably an electrostatic deflector capable of deflecting an electron beam at high speed using an electric field, and has a cylindrical uniform octapole configuration having four pairs of electrodes facing each other. More preferably.
The operation of the deflector 184 will be described. An electric field is formed in the opening 194 by applying a predetermined voltage to each of the plurality of deflection electrodes 190. The electron beam incident on the opening 194 is influenced by the formed electric field, and is deflected by a predetermined direction corresponding to the direction of the electric field and a predetermined amount corresponding to the electric field strength. Therefore, the electron beam can be deflected to a desired position by applying a voltage to each of the deflection electrodes 190 so as to form an electric field that deflects the electron beam by a desired direction and deflection amount.
As shown in FIG. 7B, the deflector 180 applies a predetermined voltage to the predetermined predetermined deflection electrode 190 and applies a voltage different from the predetermined voltage to the other opposing electrode, thereby opening the opening portion. Astigmatism correction can be performed on the electron beam passing through 194. Further, as shown in FIG. 7C, focus correction can be performed on the electron beam passing through the opening 194 by applying substantially equal voltages to all the deflection electrodes 190.
FIG. 8 is a top view of the first multi-axis electron lens 16 which is an electron lens according to an embodiment of the present invention. The second multi-axis electron lens 24, the third multi-axis electron lens 34, the fourth multi-axis electron lens 36, and the fifth multi-axis electron lens 62 included in the electron beam exposure apparatus 100 are also included in the first multi-axis electron lens 16. The configuration of the multi-axis electron lens will be described below based on the configuration of the first multi-axis electron lens 16 as a representative.
The first multi-axis electron lens 16 includes a lens unit 202 having a lens opening 204 through which an electron beam passes, and a coil unit 200 that is provided around the lens unit 202 and generates a magnetic field. The lens unit 202 has a lens region 206 that is a region in which a plurality of lens openings 204 are provided. The lens opening 204 through which each electron beam passes corresponds to the positions of the aperture 166 included in the blanking electrode array 26 and the deflector 184 included in the deflector array 180 with reference to FIGS. 4 and 6. Preferably it is arranged. Specifically, the lens opening 204 is provided so as to be substantially coaxial with the openings through which the electron beams are formed in each electron beam shaping member, each deflection unit, and the blanking electrode array 26.
The lens unit 202 preferably further includes a dummy opening 205 which is an opening through which the electron beam does not pass. The dummy opening 205 is desirably arranged at a predetermined position of the lens unit 202 so that the lens strength at each lens opening 204 is substantially equal. Since the first multi-axis electron lens 16 has the dummy openings 205 in the lens portion 202, the lens strength in each lens opening 204 is substantially equal, that is, the magnetic field strength in the lens opening 204 is substantially uniform. Can be adjusted to.
In this embodiment, the dummy opening 205 is provided on the outer periphery of the lens region 206. In this case, the lens openings 204 and the dummy openings 205 may be provided in a lattice shape so that the lens openings 204 and the dummy openings 205 form lattice points. The dummy opening 205 may be provided in a circular shape on the outer periphery of the lens region 206. The dummy opening 205 may be provided inside the lens region 206 in the lens unit 202. By adjusting the position where the dummy opening 205 is provided, the lens strength at each lens opening 204 can be finely adjusted.
The lens unit 202 may include a dummy opening 205 having a size and / or shape different from that of the lens opening 204. By adjusting the size and / or shape of the dummy opening 205, the lens strength at each lens opening 204 can be further finely adjusted.
FIG. 9 shows another example of the first multi-axis electron lens 16. The lens unit 202 may have a plurality of dummy openings 205 on the outer periphery of the lens region 206. In this case, the lens openings 204 and the dummy openings 205 may be provided in a lattice shape so that each lens opening 204 and each dummy opening 205 forms a lattice point. A circular shape may be provided on the outer periphery of the lens region 206. Furthermore, the lens unit 202 may include a plurality of dummy openings 205 provided in a lattice shape and a plurality of dummy openings 205 provided in a circle on the outer periphery of the lens region 206. Since the first multi-axis electron lens 16 has a plurality of dummy openings 205, the lens strength at each lens opening 204 can be further finely adjusted.
FIG. 10 shows another example of the first multi-axis electron lens 16. The lens unit 202 may include a plurality of dummy openings 205 having different sizes on the outer periphery of the lens region 206. For example, when the intensity of the magnetic field formed in the lens opening 204 is stronger in the outer periphery than in the center of the lens magnetic conductor 210, a predetermined lens opening 204 provided in the lens magnetic conductor 210 is used. Is preferably provided larger than the other lens opening 204 provided inside the predetermined lens opening 204. The size of the lens opening 204 is preferably substantially symmetric with respect to the central axis of the lens region 206, which is a region in the lens unit magnetic conductor 210 where the plurality of lens openings 204 are provided.
The lens unit 202 may have a plurality of dummy openings 205 having different sizes on the outer periphery of the lens region 206. In this case, the lens opening 204 and the dummy opening 205 may be provided in a lattice shape so that each lens opening 204 and each dummy opening 205 forms a lattice point. A circular shape may be provided on the outer periphery of the region 206. Since the first multi-axis electron lens 16 has a plurality of dummy openings 205 having different sizes, the lens strength at each lens opening 204 can be adjusted more finely.
FIG. 11 shows another example of the first multi-axis electron lens 16. The lens unit 202 may include a dummy opening 205 provided so that the distance between the lens opening 204 and the dummy opening 205 is different from the distance between adjacent lens openings 204 in the lens region 206. In addition, the lens unit 202 may further include dummy openings 205 provided in a multiple manner at different intervals. Since the first multi-axis electron lens 16 has the dummy opening 205 whose distance from the lens opening 204 is adjusted, the lens strength at the lens opening 204 can be adjusted more finely.
FIG. 12 shows a cross-sectional view of the first multi-axis electron lens 16. The second multi-axis electron lens 24, the third multi-axis electron lens 34, the fourth multi-axis electron lens 36, and the fifth multi-axis electron lens 62 may have the same configuration as the first multi-axis electron lens 16, Hereinafter, the configuration of the multi-axis electron lens will be described based on the configuration of the first multi-axis electron lens 16 as a representative.
As shown in FIG. 12A, the first multi-axis electron lens 16 includes a coil 214 for generating a magnetic field, a coil part magnetic conductor part 212 provided around the coil 214, and the coil 214 and the coil part magnetic conductor part. 212, and a cooling unit 215 that cools the coil 214. The lens unit 202 includes a plurality of lens unit magnetic conductors 210 and a plurality of openings provided in the lens unit magnetic conductors 210. The plurality of openings included in the plurality of lens unit magnetic conductors 210 form a lens opening 204 through which the electron beam passes.
In the present embodiment, the lens unit 202 includes a first lens unit magnetic conductor 210a provided with a plurality of openings and a second lens unit magnetic conductor 210b provided with a plurality of openings. The first lens part magnetic conductor part 210a and the second lens part magnetic conductor part 210b are preferably arranged substantially in parallel with the nonmagnetic conductor part 208 interposed therebetween. A magnetic field that adjusts the focus and / or rotation of the electron beam in the lens opening 204 formed by a plurality of openings provided in the first lens unit magnetic conductor 210a and the second lens unit magnetic conductor 210b. It is formed. Then, the electron beam incident on the lens opening 204 is influenced by a magnetic field generated between the plurality of lens unit magnetic conductors 210, and the focus and the like are adjusted independently without forming a crossover with each other.
Further, the coil part magnetic conductor part 212 and the lens part magnetic conductor part 210 may be formed of a magnetic conductor material having a different magnetic permeability. Desirably, the material forming the coil part magnetic conductor part 212 has a higher magnetic permeability than the material forming the lens part magnetic conductor part 210. For example, the coil part magnetic conductor part 212 is made of pure iron, and the lens part magnetic conductor part 210 is made of permalloy. By forming the coil part magnetic conductor part 212 and the lens part magnetic conductor part 210 from materials having different magnetic permeability, the magnetic field strength formed in the plurality of lens openings 204 can be made uniform. As a result, the focus of each electron beam irradiated on the wafer 44 can be made uniform.
As illustrated in FIG. 12B, the lens unit 202 includes a nonmagnetic conductor portion between the plurality of lens unit magnetic conductor units 210 in a region other than the lens unit 204 in the lens unit magnetic conductor unit 210. Preferably, 208 is included. The nonmagnetic conductor portion 208 may be provided so as to fill a space between the plurality of lens portion magnetic conductor portions 210 in a region other than the lens opening portion 204 in the lens portion magnetic conductor portion 210. At this time, the non-magnetic conductor 208 has a penetrating part, and the penetrating part and the opening part of the lens part magnetic conductor part 210 form the lens opening part 204.
Since the lens unit 202 includes the non-magnetic conductor unit 208, the Coulomb force acting between the plurality of electron beams passing through the lens openings 204 can be shielded. Moreover, since the lens part 202 has the nonmagnetic conductor part 208, the space | interval of the 1st lens part magnetic conductor 210a and the 2nd lens part magnetic conductor part 210b can be made uniform. As a result, the intensity of the magnetic field formed in each lens opening 204 can be made uniform, and as a result, the focal point of each electron beam applied to the wafer 44 can be made uniform. Furthermore, the nonmagnetic conductor 208 also has a function as a spacer of the first lens magnetic conductor 210a and the second magnetic conductor 210b when the lens 202 is formed.
FIG. 13 shows another example of a multi-axis electron lens. In the multi-axis electron lens, a plurality of multi-axis electron lenses may be integrally formed. In the present embodiment, the multi-axis electron lens further includes a third lens portion magnetic conductor portion 210c disposed substantially parallel to the first lens portion magnetic conductor portion 210a and the second lens portion magnetic conductor portion 210b. In addition, the coil unit 200 includes a plurality of coils 200.
An opening provided in each magnetic conductor portion forms a lens opening 204. A magnetic field is formed between the first lens unit magnetic conductor 210a and the second lens unit magnetic conductor 210b, and between the first lens unit magnetic conductor 210a and the third lens unit magnetic conductor 210c. . Further, by arranging the magnetic conductor portions 210 at different intervals, different magnetic strengths can be provided between the magnetic conductor portions 210. The multi-axis electron lens in the present embodiment can be compactly formed by providing a plurality of multi-axis electron lenses integrally. As a result, the electron beam exposure apparatus 100 can be reduced in size.
FIG. 14 shows another example of the lens unit 202. As shown in FIG. 14A, at least one lens unit magnetic conductor 210 of the lens unit magnetic conductor 210 has a notch 216 on the outer periphery of the opening included in the lens unit magnetic conductor 210. Also good. At this time, it is preferable that the notch part 216 is provided in the surface which the 1st lens part magnetic conductor part 210a and the 2nd lens part magnetic conductor part 210b oppose, respectively.
Moreover, it is preferable that the lens part magnetic conductor part 210 has the notch part 216 from which a magnitude | size differs. At this time, the notch 216 may have a different size in the depth direction of the lens unit magnetic conductor 210, and the opening in the lens unit magnetic conductor 210 may have a different size.
For example, when the magnetic field strength formed in the lens opening 204 is stronger in the outer peripheral portion than in the central portion of the lens magnetic conductor 210, the predetermined notch 216 provided in the lens magnetic conductor 210 is It is preferable that the gap is provided larger than the other notch 216 provided inside the predetermined notch 216. Moreover, it is preferable that the size of the notch 216 is substantially symmetric with respect to the central axis of the lens region 206, which is a region where the plurality of lens openings 204 in the lens magnetic conductor 210 are provided.
The lens part magnetic conductor part 210 has the notch part 216 so that the magnetic field strength formed in the lens opening part 204 can be adjusted. Further, as shown in FIG. 14B, the lens portion magnetic conductor portion 202 is disposed between a predetermined opening on the surface of the lens portion magnetic conductor 210 and another opening adjacent to the predetermined opening. The protrusion 218 may protrude from the surface and have magnetism and conductivity. By having the protrusion 218, the same effect as the notch 216 can be obtained.
FIG. 15 shows another example of the lens unit 202. As shown in FIG. 15A, the lens unit 202 is provided around the opening provided in the first lens unit magnetic conductor 210a so as to protrude in a direction substantially parallel to the electron beam irradiation direction. A plurality of second sub-conductors 240a and a plurality of second sub-portions provided around the openings provided in the second lens unit magnetic conductor 210b so as to protrude in a direction substantially parallel to the electron beam irradiation direction. And a secondary magnetic conductor portion 240b.
The first sub-magnetic conductor 240a and the second sub-magnetic conductor 240b are preferably cylindrical in a cross section substantially perpendicular to the electron beam irradiation direction. In this embodiment, the first sub magnetic conductor 240a is provided inside the opening provided in the first lens magnetic conductor 210a, and the opening provided in the second lens magnetic conductor 210b. Is provided with a second sub-magnetic conductor 240b. The opening formed inside the first sub magnetic conductor 240 and the opening formed inside the second sub magnetic conductor 240b form a lens opening 204 through which the electron beam passes.
In the lens opening 204, a magnetic field is formed by the first secondary magnetic conductor 240a and the second secondary magnetic conductor 240b. The electron beam incident on the lens opening 204 is focused independently under the influence of a magnetic field generated between the first sub magnetic conductor 240a and the second sub magnetic conductor 240b.
The distance between the predetermined first submagnetic conductor portion 240a and the second submagnetic conductor portion 240b facing the predetermined first submagnetic conductor portion 240a is different from that of the other first submagnetic conductor portion 240a. The distance between the first sub magnetic conductor 240a and the second sub magnetic conductor 240b facing the first sub magnetic conductor 240a may be different. As shown in FIG. 15B, the lens portion 202 includes a first sub magnetic conductor portion 240a and a second sub magnetic conductor portion 240b having different intervals, thereby forming a magnetic field 220 formed in each lens opening 204. The intensity of the can be adjusted. That is, the intensity of the magnetic field 200 formed in each lens opening 204 can be made uniform. Further, the lens axis formed in each lens opening 204 can be oriented in a direction substantially parallel to the electron beam irradiation direction. Furthermore, a plurality of electron beams passing through each lens opening 204 can be focused on substantially the same surface.
For example, when the magnetic field strength formed in the lens opening 204 is stronger in the outer peripheral portion than in the central portion of the lens portion magnetic conductor portion 210, the predetermined first sub magnetic conductor portion 240a and the predetermined first The distance between the secondary magnetic conductor part 240a and the second secondary magnetic conductor part 240b facing the secondary magnetic conductor part 240a is another first secondary magnetic conductor part 240a provided farther from the coil part 200 than the predetermined first secondary magnetic conductor part 240a. And the interval between the second sub magnetic conductor 240b facing the other first sub magnetic conductor 240a is preferably larger. Further, the distance between each of the first sub magnetic conductor portions 240a and each of the second sub magnetic conductor portions 240b is the central axis of the region where the plurality of second openings 204b are provided in the second main magnetic conductor portion 210b. Is preferably substantially symmetric.
FIG. 16 shows another example of the lens unit 202. As shown in FIG. 16A, the lens unit 202 includes a first sub magnetic conductor 240a and a second sub magnetic conductor 240b provided on the same axis as the first sub magnetic conductor 240a. You may have the fixing | fixed part 242 which is a nonmagnetic conductor part provided in the circumference | surroundings. By providing the fixing portion 242 around the first submagnetic conductor portion 240a and the second submagnetic conductor portion 240b, the opening portion of the first submagnetic conductor portion 240a and the opening portion of the second submagnetic conductor portion 240b are provided. The coaxiality can be accurately controlled.
Further, it is desirable that the fixing portion 242 is provided so as to be sandwiched between the first sub magnetic conductor portion 240a and the second sub magnetic conductor portion 240b. By providing the fixing portion 242 so as to be sandwiched between the first sub-magnetic conductor portion 240a and the second sub-magnetic conductor portion 240b, the interval between the first sub-magnetic conductor portion 240a and the second sub-magnetic conductor portion 240b can be accurately set. Can be controlled. Further, the fixing portion 242 may be provided so as to be sandwiched between the first main magnetic conductor portion 210a and the second main magnetic conductor portion 210b. By providing the fixing portion 242 so as to be sandwiched between the first main magnetic conductor portion 210a and the second main magnetic conductor portion 210b, the fixing portion 242 has the first main magnetic conductor portion 210a and the second main magnetic conductor portion 210b. It functions as a spacer.
As shown in FIG. 16B, the lens unit 202 may include a sub magnetic conductor 240 on either one of the first lens unit magnetic conductor 210a and the second lens unit magnetic conductor 210b. At this time, the opening provided in the second lens magnetic conductor 210b and the opening of the first sub magnetic conductor 240a form a lens opening 204 through which the electron beam passes. Moreover, it is preferable that the opening provided in the 2nd lens part magnetic conductor part 210b and the opening part of the 1st submagnetic conductor part 240a are substantially equal magnitude | sizes.
Further, the lens unit 202 may include a plurality of first sub magnetic conductor parts 240a having different intervals from the second lens part magnetic conductor part 210b. A plurality of first sub-magnetic conductor portions 240a having different intervals from the first lens portion magnetic conductor portion 210a are provided in the first lens portion magnetic conductor portion 210a, so that the strength of the magnetic field formed in each lens opening 204 is increased. Can be adjusted. That is, the intensity of the magnetic field formed in each lens opening 204 can be made uniform. Further, the magnetic field formed in each lens opening 204 can be distributed approximately symmetrically with respect to the central axis of the lens opening 204. Furthermore, a plurality of electron beams passing through each lens opening 204 can be focused on substantially the same surface.
For example, when the magnetic field strength formed in the lens opening 204 is stronger at the outer periphery than at the center of the lens magnetic conductor 210, the predetermined first sub-magnetic conductor 240a and the second lens magnetic The distance from the conductor portion 210b is the distance between the second primary magnetic conductor portion 210b and the other first secondary magnetic conductor portion 240a provided farther from the coil portion 200 than the predetermined first secondary magnetic conductor portion 240a. Larger is preferred. Further, the distance between each of the first sub magnetic conductor portions 240a and the second lens portion magnetic conductor portion 210b is substantially symmetrical with respect to the central axis of the region where the opening of the second lens portion magnetic conductor portion 210b is provided. It is preferable that
As shown in FIG. 16C, the first sub magnetic conductor 240a is provided on the surface of the first lens magnetic conductor 210a facing the second lens magnetic conductor 210b, and the second sub magnetic conductor 240b may be provided on the surface of the second lens portion magnetic conductor portion 210b that faces the first lens portion magnetic conductor portion 210a. At this time, it is preferable that the opening portions of the first sub magnetic conductor portion 240a and the second sub magnetic conductor portion 210b are substantially equal to the opening portions of the first lens portion magnetic conductor portion 210a and the second lens portion magnetic conductor portion 210b.
FIG. 17 shows an example of a lens strength adjusting unit that adjusts the lens strength of the multi-axis electron lens. The first lens intensity adjusting unit 17, the second lens intensity adjusting unit 25, the third lens intensity adjusting unit 35, and the fourth lens intensity adjusting unit 37 may have the same configuration and function. Hereinafter, the first lens intensity adjusting unit 17 will be described as an example.
FIG. 17A is a cross-sectional view of the lens unit 202 included in the first lens intensity adjusting unit 17 and the multi-axis electron lens. The first lens intensity adjustment unit 17 is an example of a base material 530 provided substantially parallel to the multi-axis electronic lens, and a lens intensity adjuster provided on the base material 530 to adjust the lens intensity of the multi-axis electronic lens. And an adjustment electrode 532.
The first lens intensity adjustment unit 17 generates a desired electric field by applying a predetermined voltage to the adjustment electrode 532. The electron beam incident on the lens opening 204 is decelerated or accelerated by the generated electric field. The electron beam that has been decelerated and entered the lens opening 204 has a longer time to pass through the lens opening 204 than when it is incident without being decelerated. That is, it is possible to adjust the lens intensity that the magnetic field formed in the lens opening 204 gives to the incident electron beam. Accordingly, when the light beam is incident without being decelerated or from an electron beam incident on another lens opening portion 204, the first lens portion magnetic conductor portion 210a and the second lens portion magnetic conductor portion 210b form the lens opening portion 204. Therefore, the focal position of the electron beam and the rotation of the exposure image of the electron beam can be adjusted. By providing the adjustment electrode 532 for each lens opening 204, the focal position, the rotation of the exposure image, and the like can be adjusted independently for each electron beam passing through the lens opening 204.
The adjustment electrode 532 is preferably provided so as to be insulated from the lens magnetic conductor 210 from the base material 530 to the lens opening 204. In this embodiment, the adjustment electrode 532 is a cylindrical electrode and is provided around the electron beam passing through the lens opening 204. Further, in this embodiment, the base material 530 is provided between the multi-axis electron lens and the electron beam generator 10 that generates an electron beam so as to face the second lens unit magnetic conductor 210b. The adjustment electrode 532 is provided longer than the inner diameter of the adjustment electrode 532 in the electron beam irradiation direction. Further, the adjustment electrode 532 is provided so as to protrude in the electron beam irradiation direction from the first lens part magnetic conductor part 210a which is another lens part magnetic conductor part different from the second lens part magnetic conductor part 210b. In another example, the base material 530 may be provided between the multi-axis electron lens and the wafer 44 so as to face the first lens part magnetic conductor part 210a.
FIG. 17B is a top view of the surface on which the adjustment electrode 532 of the first lens intensity adjustment unit 17 is provided. The first lens intensity adjustment unit 17 further includes an adjustment electrode control unit 536 that applies a desired voltage to each adjustment electrode 532. The adjustment electrode 532 is preferably electrically connected to the adjustment electrode control unit 536 via the wiring 538 provided on the base material 530. Further, it is more preferable that the first lens intensity adjustment unit 17 includes a plurality of adjustment electrode control units 536 and separates the voltages applied to the adjustment electrodes 532. Each adjustment electrode 532 may have a structure having a plurality of electrodes. For example, as shown in FIG. 8A, each adjustment electrode 532 may have eight electrodes facing each other. The plurality of electrodes may be provided so as to form an electric field in a direction substantially perpendicular to the electron beam irradiation direction. At this time, it is preferable that the 1st lens intensity | strength adjustment part 17 further has a means to apply a different voltage to the said 8 electrode. By applying different voltages to the electrodes included in the adjustment electrode 532, astigmatism correction and deflection of the electron beam can be further performed. In addition, it is possible to correct a defocus due to the deflection position and cross-sectional size of the electron beam.
FIG. 18 shows another example of a lens strength adjusting unit that adjusts the lens strength of the multi-axis electron lens. FIG. 18A is a cross-sectional view of the lens unit 202 included in the first lens intensity adjusting unit 17 and the multi-axis electron lens. The first lens intensity adjustment unit 17 is an example of a base material 540 provided substantially parallel to the multi-axis electronic lens, and a lens intensity adjuster provided on the base material 540, for adjusting the lens intensity of the multi-axis electronic lens. The adjustment coil 542 is provided. The first lens intensity adjustment unit 17 generates a desired magnetic field by supplying a predetermined current to the adjustment electrode 532, and the first lens magnetic conductor 210 a and the second lens magnetic conductor 210 b are formed in the lens opening 204. The magnetic field strength to be formed can be adjusted. That is, it is possible to adjust the lens intensity, which is the force that the magnetic field formed in the lens opening 204 gives to the electron beam that passes through the lens opening. The electron beam incident on the lens opening 204 is affected by the magnetic field formed by the first lens magnetic conductor 210a and the second lens magnetic conductor 210b and the magnetic field formed by the adjustment coil 542. The focus position of the electron beam and the rotation of the exposure image of the electron beam can be adjusted. Furthermore, by providing the adjustment coil 532 for each lens opening 204, it is possible to independently adjust the focus and / or image rotation for each electron beam passing through the lens opening 204.
The adjustment coil 542 is preferably provided so as to be insulated from the lens magnetic conductor 210 from the base material 530 to the lens opening 204. In this embodiment, the adjustment coil 542 is a solenoid coil, and is provided around the electron beam that passes through the lens opening 204. Further, in this embodiment, the base material 540 is provided between the multi-axis electron lens and the electron beam generating unit 10 that generates an electron beam so as to face the second lens unit magnetic conductor 210b, and the second lens. The first lens part magnetic conductor part 210a, which is another lens part magnetic conductor part different from the part magnetic conductor part 210b, is provided so as to protrude in the electron beam irradiation direction. In another example, the adjustment coil 532 may be provided around the optical axis of the electron beam so as to affect the magnetic field formed in the lens opening 204 outside the lens opening 204. Further, the first lens intensity adjusting unit 17 may further include a heat radiating member that is provided in the vicinity of the adjusting coil 542 or in contact with the adjusting coil 542 and that induces heat generated in the adjusting coil 542. The heat radiating member may be, for example, a cylindrical nonmagnetic conductor member, and is provided around the adjustment coil 542.
FIG. 18B is a top view of the surface on which the adjustment coil 542 of the first lens intensity adjustment unit 17 is provided. The first lens intensity adjustment unit 17 further includes an adjustment coil control unit 546 that supplies a desired current to each adjustment coil 542. The adjustment coil 542 is preferably electrically connected to the adjustment coil control unit 546 via the wiring 548 provided on the base material 540. Further, it is more preferable that the first lens intensity adjustment unit 17 includes a plurality of adjustment coil control units 546, and the voltages supplied to the adjustment coils 542 are individually set.
FIG. 19 shows the configuration of the first shaping deflection unit 18 and the shielding unit 600. FIG. 19A is a cross-sectional view of the first shaping deflection unit 18 and the shielding unit 600. FIG. 19B is a top view of the first shaping deflection unit 18 and the shielding unit 600. Hereinafter, the first shaping deflection unit 18 will be described, but the second shaping deflection unit 20 and the blanking electrode array 26 may have the same configuration as the first shaping deflection unit 18.
The first shaping deflector 18 includes a base 186 provided substantially perpendicular to the electron beam irradiation direction, an opening 194 provided in the base 186, and an opening 194 along the electron beam irradiation direction. And a deflector 190 provided. The shielding unit 600 includes a first shielding substrate 602 provided substantially perpendicular to the electron beam irradiation direction, a first shielding electrode 604 provided on the first shielding substrate 602 along the electron beam irradiation direction, A second shielding substrate 608 provided substantially perpendicular to the irradiation direction of the electron beam at a position facing the first shielding substrate 602 with the base material 186 interposed therebetween, and the second shielding substrate 608 along the irradiation direction of the electron beam. And a second shielding electrode 610 provided.
The first shielding electrode 604 is located between the deflectors 190 from a position closer to the electron beam generator 10 (see FIG. 1) than one end of the deflector 190 along the electron beam irradiation direction. It is preferable to provide a position closer to the wafer 44 (see FIG. 1) than one end. The first shielding electrode 604 is preferably grounded. The second shielding electrode 610 is preferably provided at a position facing the first shielding electrode across the base 186 along the irradiation direction of the electron beam. The second shielding electrode 610 is preferably grounded. Further, as shown in FIG. 19B, the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 are preferably provided in a lattice shape between each of the plurality of deflectors 190.
FIG. 20 shows the configuration of the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610. The first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 preferably have a plurality of openings in a direction substantially perpendicular to the electron beam irradiation direction. Further, as shown in FIG. 20, it is more preferable that the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 have a mesh shape. By providing openings in the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 provided in the housing 8, when the housing 8 is evacuated from the exhaust hole 708, a plurality of exhaust gas conductances are reduced without lowering the conductance. The interference with the electron beam due to the electric field generated by the deflector can be prevented and the electron beam can be irradiated with high accuracy.
FIG. 21 shows another example of the configuration of the first shaping deflection unit 18 and the shielding unit 600. FIG. 21A shows a cross-sectional view of the first shaping deflection unit 18 and the shielding unit 600. FIG. 21B shows a view of the first shaping deflection unit 18 and the shielding unit 600 viewed from the direction of the wafer 44.
As shown in FIGS. 21A and 21B, the first shielding electrode 606 may be provided in a cylindrical shape around each of the plurality of deflectors 190. Further, the shielding electrode prevents the electric field generated by the predetermined first shaping deflection unit 18 from affecting an electron beam other than the electron beam passing through the opening 194 of the predetermined first shaping deflection unit 18. Any shape that shields the electric field generated by the predetermined first shaping deflection section 18 and the other first shaping deflection section 18 may be used.
FIG. 22 shows another example of the configuration of the first shaping deflection unit 18. As shown in FIG. 22A, the first shaping deflector 18 according to this example includes a base 186 provided substantially perpendicular to the electron beam irradiation direction, an opening 194 provided in the base 186, and an opening. The first shield with the deflector 190 provided in each of the portions 194 along the electron beam irradiation direction, the first shielding electrode 604 provided between each of the plurality of openings 194, and the base 186. A second shielding electrode 610 provided along a direction substantially perpendicular to the base material 186 is provided at a position facing the electrode 604.
The deflector 190 is provided from the base material 186 along a first direction that is substantially perpendicular to the base material 186, and the first shielding electrode 604 is provided from the base material 186 in the first direction. It is preferable to be provided longer than the deflector 190 along. The first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 may be provided in a lattice shape between each of the plurality of openings 194. Further, the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 may be provided around each of the plurality of openings 194.
Further, the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 may have a plurality of openings in a direction substantially perpendicular to the substrate 186. In addition, the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 are more preferably mesh-shaped. Moreover, the 1st shielding electrode 604 and the 2nd shielding electrode 610 should just be provided in each of the upper surface and lower surface of the base material 186 between each of several opening parts.
FIG. 23 shows an example of the configuration of the deflection unit 60, the fifth multi-axis electron lens 62, and the shielding unit 900. As shown in FIG. 23A, the deflection unit 60 includes a base 186 and a plurality of deflectors 190 provided inside the lens opening of the fifth multi-axis electron lens 62. The fifth multi-axis electron lens 62 is provided substantially parallel to the first lens portion magnetic conductor portion 210a including a plurality of first openings through which a plurality of electron beams pass, and the first lens portion magnetic conductor portion 210a. And a second lens part magnetic conductor part 210b including a plurality of second openings through which each of the plurality of electron beams that have passed through each of the first openings passes.
The shielding unit 900 is provided substantially in parallel with the first shielding electrode 902 provided in the direction from the first lens unit magnetic conductor 210a to the electron beam generator 10 and the first lens unit magnetic conductor 210a. The first shielding substrate 904 that holds one shielding electrode, the second shielding electrode 910 provided in the direction from the second lens unit magnetic conductor 210b to the wafer 44, and the second lens unit magnetic conductor 210b is provided substantially in parallel. A second shielding substrate 908 that holds the second shielding electrode 910, and a third shielding electrode 906 provided between the first lens portion magnetic conductor portion 210a and the second lens portion magnetic conductor portion 210b.
The first shielding electrode 902, the second shielding electrode 910, and the third shielding electrode 906 may be provided in a lattice shape between each of the plurality of lens openings. The first shielding electrode 902, the second shielding electrode 910, and the third shielding electrode 906 may be provided around each of the plurality of lens openings. Further, the first shielding electrode 902, the second shielding electrode 910, and the third shielding electrode 906 may have a plurality of openings in a direction substantially perpendicular to the base material 186. The first shielding electrode 902, the second shielding electrode 910, and the third shielding electrode 906 are more preferably in a mesh shape.
Further, the shielding unit 900 may not have the first shielding substrate 904, and the first shielding electrode 902 may be held by the base material 186. Further, the shielding unit 900 may not have the second shielding substrate 908, and the second shielding electrode 910 may be held by the second lens unit magnetic conductor unit 210b. 23B, when the deflector 190 does not protrude in the direction of the wafer 44 from the second lens unit magnetic conductor 210b, the shielding unit 900 does not have the second shielding electrode 910. Also good.
FIG. 24 shows the electric field shielded by the shielding parts (600, 900). Here, as an example of the electric field shielded by the shielding portions (600, 900), the electric field formed by the plurality of deflectors 190 in the first shaping deflection portion 18 is shown. By providing the shield (600, 900) between the electrodes, the influence of the electric field generated by the predetermined deflector on the electron beam other than the electron beam passing through the predetermined deflector can be greatly reduced. it can.
As a specific example, a negative voltage is applied to the deflection electrode of the deflector 190a to deflect the electron beam passing through the opening 194a, and the deflector 190c is deflected to deflect the electron beam passing through the opening 194c. This is a case in which a positive voltage is applied to the deflection electrode that is included, and no voltage is applied to the deflection electrode included in the deflector 190b so that the electron beam passing through the opening 194b travels straight. At this time, as shown in FIG. 24, the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610 shield the electric field generated by the deflector 190a and the deflector 190c, and the deflector 190a and the deflector 190c are deflected. The influence on the electron beam passing through 190b can be greatly reduced, and the wafer can be irradiated with a plurality of electron beams with high accuracy.
FIG. 25 shows an example of the first molding member 14 and the second molding member 22. The first shaping member 14 has a plurality of shaping member irradiation areas 560 to which the respective electron beams generated by the electron beam generator 10 are irradiated. The first shaping member 14 has a first shaping opening for shaping each irradiated electron beam in each shaping member irradiation region 560. The first molding opening preferably has a rectangular shape.
Similarly, in the second molding member 22, the first molding deflection unit 18 and the second molding deflection unit 20 deflect the respective electron beams molded in the first molding member 14 and irradiate the second molding member 22. It has the some shaping | molding member irradiation area | region 560 which is an area | region. The 2nd shaping | molding opening member 22 has the 2nd shaping | molding opening part which shape | molds each irradiated electron beam in the shaping | molding member irradiation area | region 560. FIG. The second molding opening preferably has a rectangular shape.
FIG. 26 shows another example of the molded member irradiation region 560 in the second molded member 22. As shown in FIG. 26A, the molding member irradiation region 560 is a region where the second molding opening 562 described in FIG. 25 and a pattern opening having a shape different from that of the second molding opening 562 are provided. A plurality of pattern opening regions 564 are provided. The size of the pattern opening region 564 is preferably substantially the same as or smaller than the maximum size of the electron beam formed in the first forming member 14. The shape of the pattern opening region 564 is preferably the same as or similar to the cross-sectional shape of the electron beam formed in the first forming member 14.
FIGS. 26B to 26E show an example of the pattern opening 566. FIG. As shown in FIG. 26B and FIG. 26C, the pattern opening 566 is, for example, a contact hole for electrically connecting a transistor and a wiring provided on the wafer, or electrically connecting the wiring to each other. It is preferable that the opening is for exposing a hole shape provided at a constant interval or at a constant cycle, such as through-holes. In addition, as shown in FIGS. 26D and 26E, the pattern opening 566 is a line-and-space line provided at a constant interval or a constant period such as a gate electrode or a wiring of a transistor. It may be an opening for exposing the pattern.
Each electron beam formed in the first forming member 14 is irradiated on the entire surface of the pattern opening region 564 of the corresponding forming member irradiation region 560, so that the pattern opening irradiated with the electron beam is irradiated. Patterns formed by the respective electron beams that have passed through the plurality of pattern openings 566 included in the region 564 can be collectively irradiated onto a desired region of the wafer 44.
FIG. 27 shows an example of the configuration of the control system 140 described in FIG. The control system 140 includes an overall control unit 130, an individual control unit 120, a multi-axis electron lens control unit 82, and a wafer stage control unit 96. The overall control unit 130 includes a central processing unit 220 that performs overall control of the control system 140, an exposure pattern storage unit 224 that stores an exposure pattern to be exposed on the wafer 44, and an exposure pattern stored in the exposure pattern storage unit 224. Based on the exposure data, an exposure pattern generation unit 222 that generates exposure data that is an exposure pattern in an area to be exposed by each electron beam, an exposure data storage unit 226 that is a storage unit that stores exposure data, and other exposure data An exposure data sharing unit 228 to be shared by the control unit and a position information calculation unit 230 that calculates the exposure data and the position information of the wafer stage 46 are included.
The individual control unit 120 includes an electron beam control unit 80 that controls the electron beam generation unit 10, a shaping deflection control unit 84 that controls the shaping deflection unit (18, 20), and a lens intensity adjustment unit (17, 25, 35, 37), a lens intensity control unit 88 for controlling the blanking electrode array 26, a blanking electrode array control unit 86 for controlling the blanking electrode array 26, and a deflection control unit 98 for controlling the deflection unit 60. Further, the multi-axis electron lens control unit 82 controls the current supplied to the coils provided in the multi-axis electron lenses (16, 24, 34, 36, 62) based on an instruction from the central processing unit 220.
Next, the operation of the control system 140 in this embodiment will be described. Based on the exposure pattern stored in the exposure pattern storage unit 224, the exposure pattern data generation unit 222 generates exposure data and stores it in the exposure data storage unit 226. The exposure data sharing unit 228 reads and stores the exposure data stored in the exposure data storage unit 226, and supplies the exposure data to the position information calculation unit 230 and the electron beam control unit 122. The exposure data storage unit 226 is preferably a buffer storage unit that temporarily stores the exposure data, and the exposure corresponding to the exposure region to be exposed next of the exposure region corresponding to the exposure data included in the exposure data sharing unit. It is preferable to store data. Then, the electron beam control unit 122 controls each electron beam based on the received exposure data. Further, the position information calculation unit 230 supplies information for adjusting the position to which the wafer stage 46 should move based on the received exposure data to the wafer stage control unit 96. Then, the wafer stage control unit 96 controls the wafer stage driving unit 48 to move the wafer stage 46 to a predetermined position based on the information and the instruction from the central processing unit 220.
FIG. 28 shows details of each component included in the individual control system 120. The blanking electrode array control unit 126 generates a reference clock and, based on the received exposure data, determines whether to apply a voltage to the deflection electrode 168 corresponding to the electron beam for each electrode according to the clock. An individual blanking electrode control unit 126 to be controlled and an amplification unit 146 that amplifies a signal output from the individual blanking electrode control unit 126 and supplies the amplified signal to the blanking electrode array 26.
The shaping deflection control unit 84 outputs a plurality of individual shaping deflection control units 124 that respectively output voltage data indicating voltages to be applied to the deflection electrodes of the shaping deflection units (18, 20) based on the received exposure data. The voltage data, which is digital data received from the individual shaping deflection control unit 124, is converted into analog data, and the digital / analog converter (DAC) 134 that outputs the analog data, and the analog data received from the DAC 134 are amplified to form deflection. And an amplification unit 144 that supplies the unit (18, 20).
The lens intensity control unit 88 includes an individual lens intensity control unit 125 that outputs data for controlling a voltage applied to each lens intensity adjustment unit (17, 25, 35, 37) and / or a current to be supplied, and an individual lens intensity control. A DAC 135 that converts the data received from the unit 125 into analog data and outputs the analog data; and an amplifier 145 that amplifies the analog data received from the DAC 135 and supplies the amplified analog data to the lens intensity adjustment unit (17, 25, 35, 37). Have.
Based on an instruction from the central processing unit 220, the lens intensity adjusting unit 88 is configured to adjust each lens intensity adjusting unit (17, 25, 35) so that the lens intensity of the lens opening 204 in each multi-axis electron lens is substantially uniform. , 37) to control the voltage applied and / or the current supplied. In this embodiment, the lens intensity adjusting unit 88 supplies a constant voltage and / or current to each lens intensity adjusting unit (17, 25, 35, 37) during the exposure process. In this case, the lens intensity adjusting unit 88 is based on the data for calibrating the focal point and / or rotation of each electron beam with respect to the wafer 44 acquired before performing the exposure process, and each lens intensity adjusting unit (17, 25, 35, 37) is controlled. That is, the lens intensity control unit 88 may control each lens intensity adjustment unit (17, 25, 35, 37) without being based on the exposure data during the exposure process.
Based on the received exposure data, the deflection control unit 98 outputs an individual deflection control unit 128 that outputs voltage data indicating a voltage to be applied to the deflection electrode of the deflection unit 60, and the digital received from the individual deflection control unit 128. The voltage data, which is data, is converted into analog data, and is output. The DAC 138 amplifies the analog data received from the DAC 138 and supplies the analog data to the deflecting unit 38. The deflection control unit 98 desirably includes an individual deflection control unit 128, a DAC 138, and an AMP 148 for each deflection electrode included in the deflection unit 60.
The operations of the shaping deflection control unit 84, the blanking electrode array control unit 86, and the deflection processing unit 88 will be described. First, the individual blanking electrode control unit 126 determines the timing for applying a voltage to each deflection electrode 168 included in the blanking electrode array 26 based on the exposure data and the reference clock. In this embodiment, the individual blanking electrode control unit 126 controls whether or not the wafer 44 is irradiated with a plurality of electron beams at different timings. That is, the timing for irradiating the electron beam to the wafer 44 independently is generated for each electron beam, and the electron beam passing through the blanking electrode array 26 is irradiated to the wafer 44 according to the timing. Control whether to do. Moreover, it is preferable that the individual blanking electrode control unit 126 determines a time for irradiating the wafer 44 with each electron beam based on the received exposure data and the reference clock.
The individual shaping deflection control unit 124 has a deflection included in the shaping deflection control unit (18, 20) to shape the cross-sectional shape of the electron beam based on the received exposure data in accordance with the timing generated by the individual blanking electrode control unit 126. Voltage data indicating the voltage applied to the electrode is output. Further, the individual deflection control unit 128 sends the electron beam to a position where the electron beam should be irradiated on the wafer 44 based on the received exposure data in accordance with the timing generated by the individual blanking electrode control unit 126. In order to control, the voltage data which shows the voltage applied with respect to the deflection electrode which the deflection | deviation part 60 has is output.
FIG. 29 shows an example of the configuration of the backscattered electron detection device 50. The backscattered electron detector 50 receives electrons emitted from a substrate 702 provided with a plurality of openings 704 through which a plurality of electron beams pass, and a mark portion (not shown) provided on the wafer 44 or the wafer stage 46. An electron detection unit 700 that detects and outputs a detection signal based on the detected amount of electrons. The electron detection unit 700 in this embodiment is provided between a plurality of openings 704 provided in the substrate 702. That is, the electron detection unit 700 is provided between two electron beams that respectively pass through two adjacent openings 704.
In addition, it is preferable that the electron detection unit 700 and the optical axes of the two electron beams passing through the two openings 704 adjacent to the electron detection unit are provided on substantially the same straight line. Further, the electron beam generator 10 generates three or more electron beams at substantially equal intervals, and the electron detector 700 transmits each of the three or more electron beams that respectively pass through the three or more openings 704. It is desirable to be provided between. The openings 704 are preferably provided in a lattice shape, and the electron detection unit 700 is preferably provided between the openings 704 provided in a lattice shape. Further, the electron detection unit 700 may be further provided on the outer periphery of the opening 704 provided on the outermost periphery.
FIG. 30 shows another example of the configuration of the backscattered electron detection device 50. The backscattered electron detection device 50 detects and detects electrons emitted from a substrate 702 provided with a plurality of openings 704 through which a plurality of electron beams pass and a target mark provided on the wafer 44 or the wafer stage 46. And an electron detection unit 700 that outputs a detection signal based on the amount of electrons. In this embodiment, a plurality of electron detection units 700 are provided between a plurality of openings 704 provided in the substrate 702. That is, a plurality of electron detection units 700 are provided between two electron beams that pass through two adjacent openings 704, and are provided corresponding to the two openings 704, respectively. In addition, the electron detection unit 700 is provided around each of the plurality of openings 704 provided in the substrate 702.
It is preferable that the plurality of electron detectors 700 and the optical axes of the two electron beams passing through the two openings 704 adjacent to the electron detectors are provided on substantially the same straight line. Further, the electron beam generator 10 generates three or more electron beams at substantially equal intervals, and the electron detector 700 transmits each of the three or more electron beams that respectively pass through the three or more openings 704. It is desirable to provide a plurality of them. The openings 704 are preferably provided in a lattice shape, and a plurality of the electron detection units 700 are preferably provided between the openings 704 provided in a lattice shape. Further, the electron detection unit 700 may be further provided on the outer periphery of the opening 704 provided on the outermost periphery.
FIG. 31 shows another example of the configuration of the backscattered electron detection device 50. The backscattered electron detection device 50 detects and detects electrons emitted from a substrate 702 provided with a plurality of openings 704 through which a plurality of electron beams pass and a target mark provided on the wafer 44 or the wafer stage 46. An electron detection unit 700 that outputs a detection signal based on the amount of electrons thus generated, and a shielding plate 706 provided between the plurality of openings. In this embodiment, a plurality of electron detection units 700 are provided between a plurality of openings 704 provided in the substrate 702. The plurality of electron detection units 700 are provided corresponding to each of the plurality of openings 704.
The electron detection unit 700 is preferably further provided around each of the plurality of openings 704 provided in the substrate 702. In addition, a shielding plate 706 is preferably provided between the predetermined electron beam and the electron beam irradiated adjacent to the predetermined electron beam. That is, the shielding plate 706 is provided between the electron detection unit 700 provided around the predetermined opening 704 and the electron detection unit 700 provided around the opening adjacent to the predetermined opening 704. It is done.
The shielding plate 706 only needs to be provided between the predetermined electron beam and the electron detector. The shielding plate 706 is preferably provided between the irradiation position on the surface on which the electron beam wafer is placed and the electron detection unit provided in the second electron beam. The shielding plate 706 is preferably formed of a nonmagnetic conductor material. Further, the shielding plate 706 is preferably grounded by being electrically connected to the substrate 702.
FIG. 32 shows another example of the configuration of the backscattered electron detection device 50. The shielding plate 708 may be provided in a lattice shape between each of the electron detection units 700 provided around each of the plurality of openings 704 provided in a lattice shape. In addition, the shielding plate 708 is configured so that electrons emitted from a predetermined target mark are not emitted to other electron detection units other than the predetermined electron detection unit provided corresponding to the predetermined target mark. Any shape that shields the electron detector from other electron detectors may be used.
FIG. 33 shows another example of the electron beam exposure apparatus 100 according to the present invention. In this embodiment, each electron beam is provided at a narrow interval with respect to other adjacent electron beams. For example, the intervals may be such that all the electric beams fit within the area of one chip to be provided on the wafer. In addition, in the electron beam exposure apparatus in FIG. 1 and the electron beam exposure apparatus in FIG. 33, configurations having the same reference numerals may have similar configurations and functions. Hereinafter, a configuration, operation, and function different from the configuration and function of the electron beam exposure apparatus described in FIG. 1 will be mainly described.
The electron beam shaping means includes an electron beam generator 10 that generates a plurality of electron beams, an anode 13 that emits the generated electron beams, and a plurality of openings that shape the cross-sectional shape of the electron beams by passing the electron beams. The slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22, the first multi-axis electron lens 16 for independently converging a plurality of electron beams and adjusting the focus of the electron beam, and the anode 13. A slit deflector 15 for independently deflecting the electron beam, and a first shaping deflector 18 and a second shaping deflector 20 for independently deflecting the plurality of electron beams that have passed through the first shaping member 14.
The slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 desirably have a grounded metal film such as platinum on the surface irradiated with the electron beam. Moreover, it is desirable that the slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 have a cooling unit that cools the slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22, respectively. The slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 have a cooling unit, thereby suppressing a temperature increase due to the heat of the irradiated electron beam.
The cross-sectional shapes of the plurality of openings included in the slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 have a spread along the irradiation direction of the electron beam in order to efficiently pass the electron beam. May be. The plurality of openings included in the slit cover 11, the first molding member 14, and the second molding member 22 are preferably formed in a rectangular shape.
The irradiation switching means converges the plurality of electron beams independently, adjusts the focus of the electron beam, and deflects the plurality of electron beams independently for each electron beam. Including a blanking electrode array 26 that switches independently for each electron beam and a plurality of openings that allow the electron beam to pass therethrough, and shields the electron beam deflected by the blanking electrode array 26. And an electron beam shielding member 28. The cross-sectional shape of the plurality of openings included in the electron beam shielding member 28 may have a spread along the irradiation direction of the electron beam in order to efficiently pass the electron beam.
The wafer projection system focuses the plurality of electron beams independently, and a third multi-axis electron lens 34 that adjusts the rotation of the electron beam applied to the wafer 44 and the plurality of electron beams independently focus the wafer 44. A fourth multi-axis electron lens 36 that adjusts the reduction ratio of the electron beam applied to the light beam, and a sub-deflection that is an independent deflection unit that deflects the plurality of electron beams to a desired position on the wafer 44 independently for each electron beam. A unit 38, a coaxial lens 52 that functions as an objective lens and has a first coil 40 and a second coil 50 for focusing an electron beam, and a common deflection unit that deflects a plurality of electron beams in a substantially same direction by a desired amount. A main deflection unit 42. The sub deflection unit 38 may be provided between the first coil 54 and the second coil 40.
The main deflection unit 42 is preferably an electrostatic deflector capable of deflecting a plurality of electron beams at high speed using an electric field, and is a cylindrical uniform octapole type having four pairs of electrodes facing each other. It is more preferable to have a configuration or a configuration including eight or more electrodes. The coaxial lens 52 is preferably provided closer to the wafer 44 than the multi-axis electron lens. In the present embodiment, the third multi-axis electron lens 34 and the fourth multi-axis electron lens 36 are integrally formed, but may be formed separately in other examples.
The control system 140 includes an overall control unit 130, a multi-axis electron lens control unit 82, a coaxial electron lens control unit 90, a main deflection control unit 94, a backscattered electron processing unit 99, a wafer stage control unit 96, and a plurality of control systems. And an individual control unit 120 for independently controlling the exposure parameters for the electron beams. The overall control unit 130 is a workstation, for example, and performs overall control of each control unit included in the individual control unit 120. The multi-axis electron lens control unit 82 controls the current supplied to the first multi-axis electron lens 16, the second multi-axis electron lens 24, the third multi-axis electron lens 34, and the fourth multi-axis electron lens 36. The coaxial electron lens control unit 90 controls the amount of current supplied to the first coil 40 and the second coil 54 constituting the coaxial lens 52. The main deflection control unit 94 controls the voltage applied to the main deflection unit 42. The backscattered electron processing unit 99 receives a signal based on the amount of backscattered electrons and secondary electrons detected by the backscattered electron detection device 50 and notifies the overall control unit 130 of the signal. The wafer stage control unit 96 controls the wafer stage driving unit 48 to move the wafer stage 46 to a predetermined position.
The individual control unit 120 includes an electron beam control unit 80 that controls the electron beam generation unit 10, a shaping deflection control unit 84 that controls the first shaping deflection unit 18 and the second shaping deflection unit 20, and the blanking electrode array 26. A blanking electrode array control unit 86 that controls the voltage applied to the included deflection electrode and a sub deflection control unit 98 that controls the voltage applied to the electrodes included in the plurality of deflectors included in the sub deflection unit 38 are included.
The operation of the electron beam exposure apparatus 100 in this embodiment will be described. First, the electron beam generator 10 generates a plurality of electron beams. The electron beam generated in the electron beam generator 10 passes through the anode 13 and enters the slit deflector 15. The slit deflecting unit 15 adjusts the irradiation position of the electron beam that has passed through the anode 13 to the slit cover 11.
The slit cover 11 shields a part of each electron beam so as to reduce the area of the electron beam applied to the first shaping member 14, and shapes the cross section of the electron beam to a predetermined size. The electron beam formed in the slit cover 11 is irradiated onto the first forming member 14 and further formed. The electron beam that has passed through the first molding member 14 has a rectangular cross-sectional shape corresponding to the shape of the opening included in the first molding member 14. The first multi-axis electron lens 16 independently focuses a plurality of electron beams formed in a rectangular shape in the first molding member 14 and independently focuses the electron beam on the second molding member 22 for each electron beam. adjust.
The 1st shaping | molding deflection | deviation part 18 is deflected independently for every electron beam so that the several shaping | molding electron beam may be irradiated to a desired position with respect to a 2nd shaping | molding member. The second shaping deflection unit 20 independently deflects the plurality of electron beams deflected by the first shaping deflection unit 18 for each electron beam so as to irradiate the second shaping member 22 in a substantially vertical direction. As a result, the electron beam is irradiated to the desired position of the second molding member 22 substantially perpendicularly to the second molding member 22. The second forming member 22 including a plurality of openings having a rectangular shape has a desired rectangular cross-sectional shape to be irradiated to the wafer 44 by a plurality of electron beams having a rectangular cross-sectional shape irradiated to each opening. Further shaping into an electron beam.
The second multi-axis electron lens 24 focuses a plurality of electron beams independently, and independently adjusts the focus of the electron beam with respect to the blanking electrode array 26 for each electron beam. The electron beam whose focus is adjusted by the second multi-axis electron lens 24 passes through a plurality of apertures included in the blanking electrode array 26.
The blanking electrode array control unit 86 controls whether or not to apply a voltage to the deflection electrode provided in the vicinity of each aperture formed in the blanking electrode array 26. The blanking electrode array 26 switches whether to irradiate the wafer 44 with the electron beam based on the voltage applied to the deflection electrode. When a voltage is applied, the electron beam that has passed through the aperture is deflected, cannot pass through the opening included in the electron beam shielding member 28, and is not irradiated onto the wafer 44. When no voltage is applied, the electron beam that has passed through the aperture is not deflected, can pass through the opening included in the electron beam shielding member 28, and the electron beam is irradiated onto the wafer 44.
The electron beam that is not deflected by the blanking electrode array 26 adjusts the rotation of the electron beam image irradiated on the wafer 44 by the third multi-axis electron lens 34. The fourth multi-axis electron lens 36 reduces the irradiation diameter of the incident electron beam. Of the electron beams that have passed through the third multi-axis electron lens 34 and the fourth multi-axis electron lens 36, an electron beam that is not deflected by the blanking electrode array 26 passes through the electron beam shielding member 28, and the sub-deflecting unit 38. Is incident on.
The sub deflection control unit 92 controls a plurality of deflectors included in the sub deflection unit 38 independently. The sub-deflecting unit 38 deflects the plurality of electron beams incident on the plurality of deflectors to a desired position on the wafer 44 independently for each electron beam. The plurality of electron beams that have passed through the sub deflection unit 38 are focused on the wafer 44 by the coaxial lens 52 having the first coil 40 and the second coil 50, and are irradiated onto the wafer 44.
During the exposure process, the wafer stage control unit 96 moves the wafer stage 48 in a certain direction. The blanking electrode array control unit 86 determines apertures through which the electron beam passes based on the exposure pattern data, and performs power control on each aperture. The aperture through which the electron beam passes is appropriately changed according to the movement of the wafer 44, and the electron beam is deflected by the main deflection unit 42 and the sub deflection unit 38, thereby exposing a desired circuit pattern on the wafer 44. Is possible. The electron beam irradiation method will be described in detail with reference to FIGS.
Since the electron beam exposure apparatus 100 in this embodiment focuses a plurality of electron beams independently, a crossover occurs in each electron beam itself, but a crossover does not occur as a whole in the plurality of electron beams. Therefore, even when the current density of each electron beam is increased, it is possible to significantly reduce the electron beam error that causes the electron beam defocusing and positional deviation due to the Coulomb interaction.
FIG. 34 shows the configuration of the electron beam generator 10 in FIG. FIG. 34A shows a cross-sectional view of the electron beam generator 10. In this embodiment, the electron beam generator 10 includes an insulator 106, a cathode 12 formed of a thermionic emission material such as tungsten or lanthanum hexaborane, and a grid 102 formed so as to surround the cathode 12. A cathode wiring 500 for supplying current to the cathode 12, a grid wiring 502 for applying a voltage to the grid 102, and an insulating layer 504 are provided. In the present embodiment, the electron beam generator 10 forms an electron gun array by having a plurality of electron guns 104 at a predetermined interval on an insulator 106.
The electron beam generator 10 preferably has a common base power supply (not shown) for each cathode 12, for example, having an output voltage of about 50 kV. The cathode 12 is electrically connected to the base power supply via the cathode wiring 500. The cathode wiring 500 is preferably formed of a refractory metal such as tungsten. In another example, the electron beam generator 10 may have a base power supply for each cathode 12 individually. At this time, the cathode wiring 500 is formed so as to individually connect each cathode 12 and each corresponding power source.
In the present embodiment, the electron beam generator 10 has an individual power source (not shown) having an output voltage of about 200 V for each of the plurality of grids 102. Each grid 102 is connected to a corresponding individual power source via a grid wiring 502. The grid wiring 502 is preferably formed of a refractory metal such as tungsten. Further, the grid 102 and the grid wiring 502 are preferably electrically insulated from the cathode 12 and the cathode wiring 500 by the insulating layer 504. In this embodiment, the insulating layer 504 is formed of a ceramic material having insulation and heat resistance such as aluminum oxide.
FIG. 34B shows a view of the electron beam generator 10 from the wafer 44 (see FIG. 33). In the present embodiment, the electron beam generator 10 forms an electron gun array by providing a plurality of electron guns 104 at predetermined intervals on the insulator 106. The grid wiring 502 is preferably formed on the insulating layer 504 so as to suppress charging of the insulating layer 504. Specifically, the grid wiring 502 is preferably formed on a straight line connecting the grid 102 and the insulating layer 504. The grid wirings 502 may be provided so as not to be short-circuited between the grid wirings. Preferably, as shown in FIG. 34B, the grid wirings 502 are provided at a distance as close as possible without causing a short-circuit. .
In the present embodiment, the electron beam generator 10 supplies current to the cathode 12 to heat the cathode 12 and generate thermoelectrons. A heating member such as carbon may be provided between the cathode 12 and the cathode wiring 500. Further, by applying a negative voltage of 50 kV to the cathode 12, a potential difference is generated between the cathode 12 and the anode 13 (see FIG. 33). Then, using the potential difference, the generated thermoelectrons are extracted and accelerated to obtain an electron beam.
Then, a negative voltage of several hundred volts is applied to the grid 102 with respect to the potential of the cathode 12, and the amount of pushing out the thermoelectrons toward the anode 13 is adjusted, thereby stabilizing the electron beam. The electron beam generator 10 applies a voltage independently to each grid 102 by a plurality of individual power supplies, and adjusts the amount of the thermoelectrons generated at the cathode 12 to be pushed in the direction of the anode 13, thereby generating a plurality of generated electrons. It is preferable to adjust the electron beam amount for each electron beam. In another example, the slit cover 11 (see FIG. 33) may be used as the anode.
In another example, the electron beam generator 10 may generate an electron beam by including a field emission device. Further, since the electron beam generator 10 takes a predetermined time to generate a stable electron beam, it is preferable that the electron beam generator 10 always generates an electron beam during the exposure processing period.
FIG. 35 shows the configuration of the blanking electrode array 26 in FIG. FIG. 35A shows an overall view of the blanking electrode array 26. The blanking electrode array 26 includes an aperture unit 160 having a plurality of apertures through which an electron beam passes, and a deflection electrode pad 162 and a ground electrode pad 164 that are connected to the blanking electrode array control unit 86 in FIG. . It is desirable that the aperture portion 160 be disposed at the center portion of the blanking electrode array 26. The deflection electrode pad 162 and the ground electrode pad 164 receive an electrical signal from the blanking electrode array control unit 86 via a probe card or a pogo pin array.
FIG. 35B shows a top view of the aperture section 160. In the figure, the horizontal direction of the aperture unit 160 is expressed by the x axis, and the vertical direction is expressed by the y axis. The x axis indicates the direction in which the wafer stage 46 (see FIG. 33) moves the wafer 44 stepwise during the exposure process, and the y axis indicates the direction in which the wafer stage 46 continuously moves the wafer 44 during the exposure process. Indicates. Specifically, with respect to the wafer stage 46, the y-axis is the direction in which the wafer 44 is scanned and exposed, and the x-axis is the stepwise exposure of the wafer 44 to expose an unexposed area of the wafer 44 after the scanning exposure is completed. It is the direction to move.
The aperture unit 160 has a plurality of apertures 166. The plurality of apertures 166 are arranged to expose the entire scanning region. In the illustrated example, a plurality of apertures are formed so as to cover the entire area between the apertures 166a and 166b located at both ends in the x-axis direction. It is preferable that the apertures 166 adjacent to each other in the x-axis direction are arranged at regular intervals. At this time, referring to FIG. 33, the interval between the apertures 166 is preferably set to be equal to or less than the maximum deflection amount by which the main deflection section 42 deflects the electron beam.
FIG. 36 shows the configuration of the first shaping deflector 18 that deflects the electron beam. FIG. 36A is an overall view of the first shaping deflection unit 18. Note that the second shaping deflection unit 20 and the sub deflection unit 38 included in the electron beam exposure apparatus 100 also have the same configuration as the first shaping deflection unit 18, and in the following, the configuration of the deflection unit is representative. The description will be made based on the configuration of the first shaping deflection unit 18.
The first shaping deflection unit 18 includes a deflector array 180 and a deflection electrode pad 182 on a base 186. The deflector array 180 is provided in the central portion of the base material 186, and the deflection electrode pad 182 is provided in the peripheral portion of the base material 186. The deflector array 180 has a plurality of deflectors formed by a plurality of deflection electrodes and openings. The deflection electrode pad 182 is electrically connected to the shaping deflection control unit 84 (see FIG. 33) by being connected to a probe card or the like.
FIG. 36 (b) shows the deflector array 180. The deflector array 180 includes a plurality of deflectors 184 that deflect the electron beam. In the drawing, the horizontal direction of the deflector array 180 is expressed by the x axis, and the vertical direction is expressed by the y axis. The x axis indicates the direction in which the wafer stage 46 (see FIG. 33) moves the wafer 44 stepwise during the exposure process, and the y axis indicates the direction in which the wafer stage 46 continuously moves the wafer 44 during the exposure process. Indicates. Specifically, with respect to the wafer stage 46, the y-axis is the direction in which the wafer 44 is scanned and exposed, and the x-axis is the stepwise exposure of the wafer 44 to expose an unexposed area of the wafer 44 after the scanning exposure is completed. It is the direction to move.
The deflectors 184 that are close to each other in the x-axis direction are preferably arranged at a constant interval. At this time, referring to FIG. 33, the interval between the deflectors 184 is preferably set to be equal to or less than the maximum deflection amount by which the main deflection unit 42 deflects the electron beam. Referring to FIG. 35B, the plurality of deflectors 184 provided in deflector array 180 are provided corresponding to the plurality of apertures provided in blanking electrode array 26, respectively.
In the prior art, coaxial lenses have been used to reduce the beam. The reduction system coaxial lens reduces the electron beam diameter and also converges a plurality of electron beams to reduce the electron beam interval. For this reason, in the prior art, particularly in the sub-deflecting unit 38, the distance between the reaching electron beams is very close, so that it is difficult to form the deflector 184 for deflecting the electron beam for each electron beam.
In the present invention, by using the multi-axis electron lens, the electron beam diameter is reduced after the electron beam passes through the multi-axis electron lens for reducing the electron beam, but the electron beam interval is not reduced. Therefore, even after the electron beam is reduced, there is a sufficient space between the electron beams, so that the deflector 184 having a deflection capability capable of deflecting the electron beam to a desired amount can be easily formed and deflected on the deflector array 180. It can be placed at an efficient position.
FIG. 37 shows the exposure operation on the wafer 44 of the electron beam exposure apparatus 100 in this embodiment. First, the operation of the wafer stage 46 during the exposure process will be described. In the figure, the horizontal direction of the wafer 44 is expressed by the x axis, and the vertical direction is expressed by the y axis. The exposure width A1 is a width that allows exposure without moving the wafer stage 46 in the x-axis direction, and corresponds to the arrangement width in the x-axis direction of the apertures 166 included in the blanking electrode array 26 with reference to FIG. . Referring to FIG. 33, during the exposure process, shaping deflection unit 84 controls the shape of the irradiated beam, and blanking electrode array control unit 86 controls whether or not to irradiate an electron beam. While the main deflection unit 94 and the sub deflection unit 92 control the irradiation position of the electron beam onto the wafer 44, the wafer stage control unit 96 moves the wafer stage 46 in the y-axis direction, thereby having an exposure width A1. The first exposure region 400 can be exposed. After exposing the first exposure region 400, the second exposure region 402 can be exposed by moving the wafer stage 46 by the exposure width A1 in the x-axis direction and moving the wafer stage 46 in the reverse direction. By repeating the above exposure operation on the entire surface of the wafer 44, a desired exposure pattern can be exposed on the entire surface of the wafer 44. In the example of FIG. 37, the entire area of the wafer 44 is exposed in one scan. However, in another example, a partial area of the wafer 44 may be exposed and scanned.
FIG. 38 schematically shows a deflection operation during the exposure process of the main deflection unit 42 and the sub deflection unit 38. FIG. 38A shows a main deflection range 410 in which each electron beam exposes the wafer 44 mainly by the deflection operation of the main deflection unit 42. One side A2 of the main deflection range 410 corresponds to the amount by which the main deflection unit 42 deflects the electron beam during the exposure process. Each electron beam deflection range 310 is preferably arranged so as to be in contact with the adjacent electron beam deflection range 310 in the x coordinate, but may be arranged so as to include an overlap on the x coordinate.
FIG. 38B schematically shows an operation in which each electron beam exposes the electron beam deflection range 310. One side A3 of the sub deflection range 412 in which the wafer 44 is exposed by the deflection operation of the sub deflection unit 38 corresponds to an amount by which the sub deflection unit 38 can deflect the electron beam during the exposure process. In this embodiment, the main deflection range 410 has a deflection range that is about eight times the sub-deflection range 412.
A desired exposure pattern is exposed in the sub deflection range 412a by the deflection operation of the sub deflection unit 38. After the exposure of the sub deflection range 412a is completed, the main deflection unit 42 moves the electron beam to the sub deflection range 412b. Then, by the deflection operation of the sub deflection unit 38, a desired exposure pattern is exposed in the sub deflection range 412b. Similarly, the exposure of the main deflection range 410 is completed by repeating the deflection operations of the main deflection unit 42 and the sub deflection unit 38 along the direction of the arrow in the drawing to expose a desired exposure pattern.
FIG. 39 shows an example of the first multi-axis electron lens 16. The second multi-axis electron lens 24, the third multi-axis electron lens 34, and the fourth multi-axis electron lens 36 included in the electron beam exposure apparatus 100 also have the same configuration as the first multi-axis electron lens 16. In the following, the configuration of the multi-axis electron lens will be described based on the configuration of the first multi-axis electron lens 16 as a representative.
The first multi-axis electron lens 16 includes a coil unit 200 and a lens unit 202 that generate a magnetic field. The lens unit 202 has a lens opening 204 through which an electron beam passes and a lens region 206 that is a predetermined region including the lens opening. In the lens region 206, the scanning direction of the wafer stage 46 (see FIG. 33) corresponds to the y-axis direction, and the direction in which the wafer stage 46 moves stepwise corresponds to the x-axis direction.
The lens openings 204 through which the electron beams pass are arranged such that the x-coordinates of the center points of the lens openings 204 have a constant interval. Preferably, referring to FIG. When the exposure is performed, the main deflection unit 42 is arranged with an interval corresponding to the deflection amount for deflecting the electron beam. Specifically, referring to FIG. 35 and FIG. 36, it is preferable to arrange them corresponding to the positions of the apertures 166 included in the blanking electrode array 26 and the deflectors 184 included in the deflector array 180. Moreover, it is preferable that the lens part 202 has the dummy opening part 205 demonstrated in FIGS. 8-11.
FIG. 40 shows an example of a cross section of the first multi-axis electron lens 16. FIG. 40A shows a cross-sectional view of the first multi-axis electron lens 16. The lens unit 202 may have a nonmagnetic conductor 208 so as to sandwich the lens magnetic conductor 210. Further, as shown in FIG. 40B, the lens unit 202 may have a thick lens unit magnetic conductor 210. At this time, in the plurality of electron beams passing through the lens opening 204, the Coulomb force acting between the adjacent electron beams is further shielded. In this example, the lens unit magnetic conductor 210 may be formed so that the surface of the lens unit 202 is substantially flush with the coil unit 200. Further, the lens part magnetic conductor part 210 may be formed so that the lens part 202 is thicker than the coil part 200.
FIG. 41 shows another example of the electron beam exposure apparatus 100 according to the present invention. The electron beam exposure apparatus 100 in the present embodiment includes a blanking aperture array (BAA) device 27 as an irradiation control means instead of the blanking electrode array 26 in the electron beam exposure apparatus described with reference to FIG. Further, the electron beam exposure apparatus 100 according to the present embodiment is similar to the electron lens and deflection unit included in the electron beam exposure apparatus described with reference to FIG. 33. The electron beam is divided by the BAA device 27 (divided by the molding member). By providing the electron lens and the deflection unit having the configuration and function, the wafer is irradiated with an electron beam. The configurations denoted by the same reference numerals in the electron beam exposure apparatus in FIG. 41 and the electron beam exposure apparatus described in FIG. 1 and / or FIG. 33 may have similar configurations and functions. Hereinafter, configurations, operations, and functions different from the configurations and functions of the electron beam exposure apparatus described with reference to FIGS. 1 and 33 will be mainly described.
The electron beam exposure apparatus 100 includes an exposure unit 150 for performing a predetermined exposure process on the wafer 44 by an electron beam, and a control system 140 for controlling the operation of each component included in the exposure unit 150.
The exposure unit 150 includes a housing 8 provided with a plurality of exhaust holes 70, electron beam forming means for generating a plurality of electron beams and forming a cross-sectional shape of the electron beam as desired, and a plurality of electron beams on the wafer 44. And an electron optical system including an irradiation switching means for independently switching for each electron beam, and a wafer projection system for adjusting the orientation and size of the pattern image transferred to the wafer 44. The exposure unit 150 includes a stage system including a wafer stage 46 on which a wafer 44 whose pattern is to be exposed is placed, and a wafer stage drive unit 48 that drives the wafer stage 46.
The electron beam shaping means includes an electron beam generator 10 that generates a plurality of electron beams, an anode 13 that emits the generated electron beams, a slit deflector 15 that independently deflects the electron beams that have passed through the anode 13, A first multi-axis electron lens 16 that focuses a plurality of electron beams independently and adjusts the focus of the electron beam, and a magnetic field formed in the lens opening of the first multi-axis electron lens 16 passes through the lens opening. A first lens intensity adjusting unit 17 that independently adjusts the force applied to the electron beam and a BAA device 27 that divides the electron beam that has passed through the first multi-axis electron lens 16.
The irradiation switching means includes a BAA device 27 that switches whether or not to irradiate the wafer 44 with an electron beam independently for each electron beam, and a plurality of openings that allow the electron beam to pass therethrough, and the electrons deflected by the BAA device 27. And an electron beam shielding member 28 for shielding the beam. In this embodiment, the BAA device 27 has a function as an electron beam shaping unit that shapes the cross-sectional shape of the irradiated electron beam and a function as an irradiation switching unit. The cross-sectional shape of the plurality of openings included in the electron beam shielding member 28 may have a spread along the irradiation direction of the electron beam in order to efficiently pass the electron beam.
The wafer projection system focuses the plurality of electron beams independently, and a third multi-axis electron lens 34 that adjusts the rotation of the electron beam applied to the wafer 44 and the plurality of electron beams independently focus the wafer 44. A fourth multi-axis electron lens 36 that adjusts the reduction ratio of the electron beam applied to the light beam, a deflection unit 60 that deflects the plurality of electron beams to desired positions on the wafer 44 independently for each electron beam, and an objective lens And a coaxial lens 52 having a first coil 40 and a second coil 50 that function and focus the electron beam. The coaxial lens 52 is preferably provided closer to the wafer 44 than the multi-axis electron lens. In the present embodiment, the third multi-axis electron lens 34 and the fourth multi-axis electron lens 36 are integrally formed, but may be formed separately in other examples.
The control system 140 includes an overall control unit 130, a multi-axis electron lens control unit 82, a coaxial electron lens control unit 90, a backscattered electron processing unit 99, a wafer stage control unit 96, and exposure parameters for a plurality of electron beams. And an individual control unit 120 that controls each independently. The overall control unit 130 is a workstation, for example, and performs overall control of each control unit included in the individual control unit 120. The multi-axis electron lens control unit 82 controls the current supplied to the first multi-axis electron lens 16, the third multi-axis electron lens 34, and the fourth multi-axis electron lens 36. The coaxial electron lens control unit 90 controls the amount of current supplied to the first coil 40 and the second coil 54 constituting the coaxial lens 52. The backscattered electron processing unit 99 receives a signal based on the amount of backscattered electrons and secondary electrons detected by the backscattered electron detection device 50 and notifies the overall control unit 130 of the signal. The wafer stage control unit 96 controls the wafer stage driving unit 48 to move the wafer stage 46 to a predetermined position.
The individual control unit 120 controls an electron beam control unit 80 that controls the electron beam generation unit 10, a lens intensity control unit 88 that controls the lens intensity adjustment unit 17, and a voltage applied to the deflection electrode included in the BAA device 27. And a deflection control unit 98 that controls voltages applied to electrodes included in a plurality of deflectors included in the deflection unit 60.
The operation of the electron beam exposure apparatus 100 in this example will be described. First, the electron beam generator 10 generates a plurality of electron beams. The electron beam generated in the electron beam generator 10 passes through the anode 13 and enters the slit deflector 15. The slit deflecting unit 15 adjusts the irradiation position of the electron beam that has passed through the anode 13 to the BAA device 27.
The first multi-axis electron lens 16 independently focuses a plurality of electron beams that have passed through the slit deflecting unit 15, and independently adjusts the focus of the electron beam with respect to the BAA device 27 for each electron beam. In addition, the first lens intensity adjusting unit 17 corrects the focal position of each electron beam incident on the lens opening of the first multi-axis electron lens 16, and the lens intensity at each lens opening of the first electron lens 16. Adjust. The electron beam whose focus is adjusted by the first multi-axis electron lens 16 is irradiated to each of a plurality of aperture portions provided in the BAA device 27.
The BAA device control unit 87 controls whether to apply a voltage to the deflection electrode provided in the vicinity of each aperture formed in the BAA device 27. The BAA device 27 switches whether to irradiate the wafer 44 with the electron beam based on the voltage applied to the deflection electrode. When a voltage is applied, the electron beam that has passed through the aperture is deflected, cannot pass through the opening included in the electron beam shielding member 28, and is not irradiated onto the wafer 44. When no voltage is applied, the electron beam formed in the BAA device 27 and having passed through the aperture can pass through the opening included in the electron beam shielding member 28 without being deflected, and the electron beam is irradiated onto the wafer 44. .
The electron beam that is not deflected by the BAA device 27 passes through the electron beam shielding member 28 and is incident on the third multi-axis electron lens 34. The third multi-axis electron lens 34 adjusts the rotation of the electron beam image irradiated on the wafer 44. The fourth multi-axis electron lens 36 reduces the irradiation diameter of the incident electron beam.
A deflection control unit 98 controls a plurality of deflectors included in the deflection unit 60 independently. The deflecting unit 60 deflects a plurality of electron beams incident on the plurality of deflectors to a desired exposure position on the wafer 44 independently for each electron beam. The plurality of electron beams that have passed through the deflecting unit 60 are focused on the wafer 44 by the coaxial lens 52 having the first coil 40 and the second coil 50, and are irradiated onto the wafer 44.
During the exposure process, the wafer stage control unit 96 moves the wafer stage 48 in a certain direction. Based on the exposure pattern data, the BAA device control unit 87 determines apertures through which the electron beam passes, and performs power control for each aperture. By changing the aperture through which the electron beam passes in accordance with the movement of the wafer 44 and further deflecting the electron beam by the deflecting unit 60, the wafer 44 can be exposed to a desired circuit pattern.
Since the electron beam exposure apparatus 100 in this embodiment focuses a plurality of electron beams independently, a crossover occurs in each electron beam itself, but a crossover does not occur as a whole in the plurality of electron beams. Therefore, even when the current density of each electron beam is increased, it is possible to significantly reduce the electron beam error that causes the electron beam defocusing and positional deviation due to the Coulomb interaction.
FIG. 42 shows the configuration of the BAA device 27. As shown in FIG. 42A, the BAA device 27 includes a deflection electrode serving as a connection portion between a plurality of aperture portions 160 having a plurality of apertures 166 through which an electron beam passes and a blanking electrode array control portion 86 in FIG. A pad 162 and a ground electrode pad 164; Each aperture 160 is preferably provided coaxially with the lens opening of the first multi-axis electron lens 16. In addition, the BAA device 27 preferably has a dummy opening (see FIG. 1) around which the electron beam does not pass. Since the BAA device 27 has a dummy opening, the inductance of the exhaust inside the housing 8 can be reduced, so that the inside of the housing 8 can be efficiently decompressed.
FIG. 42 (b) shows a top view of the aperture unit 160. The aperture unit 160 has a plurality of apertures 166. The aperture 166 preferably has a rectangular shape. Then, the electron beams irradiated to the respective aperture portions 160 are each formed into the shape of the aperture 166. The electron beam exposure apparatus according to the present embodiment includes the BAA device 27, so that the electron beam generated by the electron beam generator 10 can be further divided and irradiated onto the wafer 44. Therefore, a large number of electron beams can be irradiated onto the wafer, and the pattern can be exposed onto the wafer in a very short time.
FIG. 43 shows a top view of the third multi-axis electron lens 34. Note that the fourth multi-axis electron lens 36 may have the same configuration as the third multi-axis electron lens 34, and the configuration of the third multi-axis electron lens 34 will be described as a representative.
As shown in FIG. 43A, the third multi-axis electron lens 34 includes a coil unit 200 and a lens unit 202 that generate a magnetic field. The lens unit 202 has a plurality of lens regions 206, which are regions where a plurality of lens openings, which are openings through which electron beams pass, are provided. In the lens unit 202, the lens region 206 is preferably provided coaxially with the lens opening included in the first multi-axis electron lens 16 and the plurality of apertures 160 included in the BAA device 27.
FIG. 43B shows the lens region 206. The lens region 206 has a plurality of lens openings 204. Each lens opening 204 is preferably arranged coaxially with a plurality of apertures 166 provided in the aperture section 160 of the BAA device 27 and the deflector 184 included in the deflector array 180. Moreover, it is preferable that the lens part 202 has the dummy opening part 205 demonstrated in FIGS. 8-11. In this case, it is preferable that the lens unit 202 has a dummy opening 205 on the outer periphery of a region where a plurality of lens regions 206 are provided in the lens unit 202.
FIG. 44 is a top view of the deflection unit 60. The deflection unit 60 includes a base 186, a plurality of deflector arrays 180, and a deflection electrode pad 182. The plurality of deflector arrays 180 are preferably provided in the central portion of the substrate 186, and the deflection electrode pads 182 are preferably provided in the peripheral portion of the substrate 186. Each deflector array 180 is preferably provided coaxially with the aperture 160 in the BAA device 27 and the lens region 206 in the third multi-axis electron lens 34 and the fourth multi-axis electron lens 36. In addition, the deflection electrode pad 182 is electrically connected to the deflection control unit 98 (see FIG. 41) by being connected through connection means such as a probe card or a pogo pin array.
FIG. 44B shows the deflector array 180. The deflector array 180 has a plurality of deflectors 184 formed by a plurality of deflection electrodes and openings. The deflector 184 includes a plurality of apertures 166 provided in the aperture unit 160 in the BAA device 27, and a lens opening 204 provided in the lens region 206 in the third multi-axis electron lens 34 and the fourth multi-axis electron lens 36. It is desirable that each be provided coaxially.
FIG. 45 shows an example of steps of a method for manufacturing the lens unit 202 included in the multi-axis electron lens according to an embodiment of the present invention. First, the conductive substrate 300 is prepared. FIG. 45A shows an application process for applying the photosensitive film 302 to the conductive substrate 300. The photosensitive film 302 is preferably formed by, for example, a spin coating method or a method of attaching a thick film resist having a predetermined thickness. The photosensitive film 302 is formed so as to have a thickness equal to or greater than the thickness of the lens unit 202 to be manufactured.
FIG. 45B shows an exposure process for forming the photosensitive film 302 by exposing a predetermined pattern, and a first removing process for removing a predetermined area of the photosensitive film 302. The predetermined pattern is formed based on the diameter of the lens portion 202 and the pattern of the plurality of lens openings 204 through which the plurality of beams pass, with reference to FIGS. 8 to 11, 39, and 43. Specifically, the predetermined pattern is determined by the diameter of the lens unit 202 and the diameter and position of the lens opening 202. Then, by the exposure process and the first removal process, in the electroforming process to be described later, the lens part mold 304, which is a mold for forming the lens part 202, and the lens opening part 204 based on the diameter of the lens part 202 are formed. Based on this, a lens opening molding die 306 that is a molding die for forming the lens opening 204 is formed.
The predetermined pattern may be further formed based on a pattern of dummy openings through which the electron beam does not pass. At this time, the exposure step and the first removal step may be formed so as to further include a dummy opening forming die that becomes a forming die for forming the dummy opening. The dummy opening mold may be formed to have a diameter different from that of the lens opening mold 306.
In the exposure process, it is preferable to use an exposure method corresponding to an aspect ratio which is a ratio of the opening diameter and the opening depth of the lens opening 204. The opening diameter of the lens opening 204 is preferably 0.1 mm to 2 mm, and the opening depth is preferably 5 mm to 50 mm. In this embodiment, the lens opening 204 has an opening diameter of about 0.5 mm, an opening depth of about 20 mm, and an aspect ratio of about 40. Therefore, it is preferable to perform exposure by an X-ray exposure method that can easily form a pattern having a high transmittance to the photosensitive film and a high aspect ratio. At this time, the photosensitive film 302 is preferably a positive or negative photoresist for X-ray exposure, and has an X pattern having a pattern corresponding to the pattern of the lens part molding die 304 and the lens opening molding die 306. Exposure is performed using a mask for line exposure. If the photosensitive film 302 is a positive type, the exposed part of the photosensitive film 302 is removed. If the photosensitive film 302 is a negative type, the unexposed part of the photosensitive film 302 is removed, thereby forming a lens part. A mold 304 and a lens opening mold 306 are formed.
FIG. 45 (c) shows a first magnetic conductor portion forming step in which the first lens portion magnetic conductor portion 210a is formed by electroforming. The first lens part magnetic conductor part 210a is made of, for example, a nickel alloy, and is formed with a thickness of about 5 mm by electrolytic plating using the conductive substrate 300 as an electrode.
FIG. 45 (d) shows a nonmagnetic conductor part forming step in which the nonmagnetic conductor part 208 is formed by electroforming. The nonmagnetic conductor portion 208 is made of, for example, copper, and is formed to have a thickness of about 5 to 20 mm by electrolytic plating using the first lens portion magnetic conductor portion 210a as an electrode.
FIG. 45 (e) shows a second magnetic conductor portion forming step in which the second lens portion magnetic conductor portion 210b is formed by electroforming. The second lens part magnetic conductor part 210b is made of, for example, a nickel alloy, and is formed by about 5 to 20 mm by electrolytic plating using the nonmagnetic conductor part 208 as an electrode.
FIG. 45F shows a second removal process for removing the photosensitive film 302. In the second removal step, the lens part mold 304 and the lens opening mold 306 remaining on the photosensitive film 302 are removed. A plurality of first openings included in the first lens portion magnetic conductor portion 210a, a plurality of first openings included in the nonmagnetic conductor portion 208, a plurality of through portions substantially coaxial, and a second nonmagnetic conductor A lens opening 204 is formed that includes a plurality of first openings and a plurality of second openings that are substantially coaxial with the plurality of through portions included in the portion 210b.
FIG. 45G shows a substrate peeling process for peeling the conductive substrate 300. The lens portion 202 is obtained by peeling the conductive substrate 300. The conductive substrate 300 uses a chemical solution that can remove the conductive substrate 300 with little reaction with the first lens portion magnetic conductor portion 210a, the nonmagnetic conductor portion 208, and the second lens portion magnetic conductor portion 210b. It may be removed.
FIG. 46 shows an example of a process for forming the protrusion 218. FIG. 46A shows the conductive substrate 300 and the first lens part magnetic conductor part 210a formed in the step shown in FIG. A lens opening mold 306 is formed on the first lens magnetic conductor 210a so as to correspond to the position where the protrusion 218 described in FIG. 14 is to be provided. Subsequently, as shown in FIG. 46C, the first projecting portion 218a, the nonmagnetic conductor portion 208, and the second projecting portion 218b are formed in the same manner as the process described in FIG.
Subsequently, the lens opening mold 306 is removed, and a filling member 314 is filled in the opening area from which the lens opening mold 306 has been removed. The filling member 314 is preferably formed of a material that can be selectively removed with respect to the material forming the magnetic conductor portion 210, the protruding portion 218, and the nonmagnetic conductor portion 208. The filling member 314 is preferably formed at substantially the same height as the second protruding portion 218b. After the filling member 314 is formed, the lens opening molding die 306 is formed again and the second lens portion magnetic conductor portion 210b is formed in the same manner as the process described in FIG. Then, as shown in FIG. 46E, the lens opening mold 306, the filling member 314, and the conductive substrate 300 are removed to obtain the lens portion 202.
The 1st protrusion part 218a and the 2nd protrusion part 218b may be formed with the material which has a magnetic permeability different from the material which forms the lens part magnetic conductor part 210. FIG. In addition, a lens opening mold having an inverted pattern with the lens opening mold 306 shown in FIG. 46B is formed on the lens magnetic conductor 210, and the lens opening magnetic mold is used as a mask to form the lens magnet. The notch portion may be formed by etching the conductor portion 210.
FIG. 47 shows another example of the manufacturing method of the lens unit 202. After the second magnetic conductor portion forming step is completed, the first magnetic conductor portion forming step, the nonmagnetic conductor portion forming step, and the second magnetic conductor portion forming step are further performed a plurality of times, and then the second removing step. By performing the substrate peeling process, as shown in FIG. 47A, a lens part block 320 having a plurality of lens parts 202 is formed. A plurality of lens units 202 may be obtained by slicing the lens unit block 320. In addition, as shown in FIG. 47 (b), after forming the lens part block 320 so as to have a separating member 322 for separating each lens unit between the plurality of lens units 202 included in the lens unit block 320, A plurality of lenses can be removed by using a chemical solution or the like that can remove only the separation member 322 while hardly reacting with the non-magnetic conductor portion 208 and the second lens portion magnetic conductor portion 210b included in the lens portion 202. Part 202 may be obtained. At this time, in the coating process, it is desirable that the photosensitive film 302 has a thickness greater than or equal to the thickness of the lens unit block 320 to be manufactured.
FIG. 48 shows a fixing process for fixing the coil unit 200 and the lens unit 202. FIG. 48A shows the coil unit 200 that generates a magnetic field. The coil part 200 has an inner diameter corresponding to the diameter of the lens part 202 and is preferably formed in an annular shape. The coil unit 200 includes a coil unit magnetic conductor 212 and a space 310 around a coil 214 that generates a magnetic field. The space 310 may have a nonmagnetic conductor portion and may be filled with the nonmagnetic conductor portion. The coil part magnetic conductor part 212 and the coil 214 are preferably formed by precision machining, for example. Then, the coil part 200 is formed by joining the coil part magnetic conductor part 212 and the coil 214 by precision machining such as screwing, welding, or bonding. The coil part magnetic conductor part 212 is preferably formed of a material having a magnetic permeability different from the material forming the lens part magnetic conductor part 210.
FIG. 48B shows a support part forming step for forming a support part 312 for fixing the lens part 202 to the coil part 200. After forming the coil part 200, the support part 312 which is a nonmagnetic conductor is joined to the coil part 200 by precision machining such as screwing, welding, or bonding. In the fixing step described later, the support portion 312 is provided at a position where the lens portion 202 is supported by the support portion 312 so that the space 310 included in the coil portion and the nonmagnetic conductor portion 208 included in the lens portion are aligned. It is desirable that The support portion 312 may be a single annular member, or may have a plurality of convex members that support the lens portion 202 as a plurality of fulcrums. Further, when the magnetic conductor portion 212 is formed, the support portion 312 may be integrally formed. Specifically, the magnetic conductor portion 212 is formed to include a convex portion that is the support portion 312. At this time, it is preferable that the support portion 312 is formed by the first lens portion magnetic conductor portion 210a and the second lens portion magnetic conductor portion 210b so as not to affect the magnetic field formed in the lens opening 204.
FIG. 48C shows a fixing process for fixing the coil unit 200 and the lens unit 202 using the support unit 312. The lens unit 202 is preferably bonded and fixed to the coil unit 200 by adhesion, fitting, or occlusion so that the space 310 included in the coil unit and the nonmagnetic conductor unit 208 included in the lens unit are matched. In addition, the lens unit 202 may be fixed to the coil unit 200 using the support unit 312. The support portion 312 may be removed after fixing the lens portion 202 to the coil portion 200.
FIG. 49 is a flowchart of a semiconductor element manufacturing process according to an embodiment of the present invention for manufacturing a semiconductor element from a wafer. In S10, this flowchart starts. In S12, a photoresist is applied to the upper surface of the wafer. With reference to FIGS. 1 and 17, a wafer 44 coated with a photoresist is then placed on a wafer stage 46 in the electron beam exposure apparatus 100. As described with reference to FIGS. 1, 33, and 41, the wafer 44 has the first multi-axis electron lens 16, the second multi-axis electron lens 24, the third multi-axis electron lens 34, and the fourth multi-axis electron. A focus adjustment step for independently adjusting the focus of the plurality of electron beams by the lens 36 for each electron beam, and whether or not the wafer 44 is irradiated with the plurality of electron beams by the blanking electrode array 26 are determined for each electron beam. The pattern image is exposed and transferred by irradiating the wafer 44 with the electron beam in the irradiation switching step of switching independently.
Then, the wafer 44 exposed in S14 is dipped in a developing solution and developed, and excess resist is removed (S16). Next, in S18, the silicon substrate, insulating film or conductive film existing in the region where the photoresist on the wafer is removed is etched by anisotropic etching using plasma. In S20, impurities such as boron and arsenic are implanted into the wafer in order to form semiconductor elements such as transistors and diodes. In S22, heat treatment is performed to activate the implanted impurities. In S24, the wafer 64 is cleaned with a chemical solution to remove organic contaminants and metal contaminants on the wafer. In S26, a conductive film or an insulating film is formed to form a wiring layer and an insulating layer between the wirings. By combining and repeating the steps S12 to S26, it is possible to manufacture a semiconductor element having an element isolation region, an element region, and a wiring layer on the wafer. In S28, a wafer on which a required circuit is formed is cut out and a chip is assembled. In S30, the semiconductor element manufacturing flow ends.
Although the embodiment of the invention has been described above, the technical scope of the invention according to the present application is not limited to the above embodiment. Various modifications can be made to the above embodiment, and the invention described in the claims can be implemented. It is also apparent from the scope of the claims that such invention belongs to the technical scope of the invention according to the present application.
Industrial applicability
As is apparent from the above description, according to the present invention, by providing the multi-axis electron lens and the irradiation switching means, it is controlled whether or not the plurality of electron beams are independently focused and independently irradiated onto the wafer. be able to. For this reason, since it becomes possible to control each of them independently without causing crossover by a plurality of electron beams, the throughput can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration of an electron beam exposure apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows power supply control means 520 that applies a predetermined voltage to the electron beam generator 10.
FIG. 3 shows another embodiment of the electron beam shaping means.
FIG. 4 shows the configuration of the blanking electrode array 26.
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the blanking electrode array 26.
FIG. 6 shows the configuration of the first shaping deflector 18 that deflects the electron beam.
FIG. 7 shows the configuration of the deflector 184.
FIG. 8 shows a top view of the first multi-axis electron lens 16 which is an electron lens according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows another embodiment of the first multi-axis electron lens 16.
FIG. 10 shows another embodiment of the first multi-axis electron lens 16.
FIG. 11 shows another embodiment of the first multi-axis electron lens 16.
FIG. 12 is a sectional view of the first multi-axis electron lens 16.
FIG. 13 shows another embodiment of the multi-axis electron lens.
FIG. 14 shows another embodiment of the lens unit 202.
FIG. 15 shows another embodiment of the lens unit 202.
FIG. 16 shows another embodiment of the lens unit 202.
FIG. 17 shows an example of a lens strength adjustment unit that adjusts the lens strength of the multi-axis electron lens.
FIG. 18 shows another example of a lens strength adjusting unit that adjusts the lens strength of the multi-axis electron lens.
FIG. 19 shows the configuration of the first shaping deflection unit 18 and the shielding unit 600.
FIG. 20 shows the configuration of the first shielding electrode 604 and the second shielding electrode 610.
FIG. 21 shows another example of the configuration of the first shaping deflection unit 18 and the shielding unit 600.
FIG. 22 shows another embodiment of the configuration of the first shaping deflection unit 18.
FIG. 23 shows an example of the configuration of the deflecting unit 60, the fifth multi-axis electron lens 62, and the shielding unit 900.
FIG. 24 shows the electric field shielded by the shielding parts (600, 900).
FIG. 25 shows an example of the first molding member 14 and the second molding member 22.
FIG. 26 shows another example of the molded member irradiation region 560 in the second molded member 22.
FIG. 27 shows an example of the configuration of the control system 140 described in FIG.
FIG. 28 shows details of each component included in the individual control system 120.
FIG. 29 shows an example of the configuration of the backscattered electron detection device 50.
FIG. 30 shows another embodiment of the configuration of the backscattered electron detector 50.
FIG. 31 shows another embodiment of the configuration of the backscattered electron detector 50.
FIG. 32 shows another embodiment of the configuration of the backscattered electron detector 50.
FIG. 33 shows another embodiment of the electron beam exposure apparatus 100 according to the present invention.
FIG. 34 shows the configuration of the electron beam generator 10.
FIG. 35 shows the configuration of the blanking electrode array 26.
FIG. 36 shows the configuration of the first shaping deflector 18 that deflects the electron beam.
FIG. 37 shows the exposure operation on the wafer 44 of the electron beam exposure apparatus 100 in this embodiment.
FIG. 38 schematically shows the deflection operation of the main deflection unit 42 and the sub deflection unit 38 during the exposure process.
FIG. 39 shows an example of the first multi-axis electron lens 16.
FIG. 40 shows an example of a cross section of the first multi-axis electron lens 16.
FIG. 41 shows another embodiment of the electron beam exposure apparatus 100 according to the present invention.
FIG. 42 shows the configuration of the BAA device 27.
FIG. 43 shows a top view of the third multi-axis electron lens 34.
FIG. 44 shows a top view of the deflection unit 60.
FIG. 45 shows an example of steps of a method for manufacturing the lens unit 202 included in the multi-axis electron lens according to an embodiment of the present invention.
FIG. 46 shows an example of a process for forming the protrusion 218.
FIG. 47 shows another embodiment of the manufacturing method of the lens unit 202.
FIG. 48 shows a fixing process for fixing the coil unit 200 and the lens unit 202.
FIG. 49 is a flowchart of a semiconductor element manufacturing process according to an embodiment of the present invention for manufacturing a semiconductor element from a wafer.