JP4451041B2 - Multi-beam exposure apparatus using multi-axis electron lens, multi-axis electron lens for focusing a plurality of electron beams, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Multi-beam exposure apparatus using multi-axis electron lens, multi-axis electron lens for focusing a plurality of electron beams, and semiconductor device manufacturing method Download PDF

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Description

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.

Claims (23)

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、及び前記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する多軸電子レンズ
を備え、
前記複数のレンズ部磁性導体部は、前記複数の開口部及び前記複数の貫通部において、前記複数の電子ビームをそれぞれ集束させる複数のレンズを形成する電子ビーム露光装置。An electron beam exposure apparatus that exposes a wafer with a plurality of electron beams,
A plurality of lens portions magnetic conductor portions which are arranged substantially parallel to having a plurality of openings, and disposed between the plurality of lens portions magnetic conductive part, multi-axis electron with nonmagnetic conductor section having a plurality of through portions With a lens,
The plurality of lens portion magnetic conductor portions is an electron beam exposure apparatus that forms a plurality of lenses that respectively focus the plurality of electron beams at the plurality of openings and the plurality of through portions. 前記多軸電子レンズは、前記複数の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、前記コイルの周囲に設けられたコイル部磁性導体部とを有するコイル部を更に有する請求項１に記載の電子ビーム露光装置。The multi-axis electron lens is provided around the plurality of lens portions magnetic conductive part, wherein further comprising a coil unit having a coil for generating a magnetic field, and a coil portion magnetic conductive portion provided on the periphery of the coil Item 4. The electron beam exposure apparatus according to Item 1. 前記コイル部磁性導体部と前記複数のレンズ部磁性導体部とは、異なる透磁率を有する材料により形成される請求項２に記載の電子ビーム露光装置。Wherein A coil unit magnetic conductive portion of the plurality of lens portions magnetic conductive portion, the electron beam exposure apparatus according to claim 2 which is formed of a material having a different permeability. 前記複数の電子ビームを発生する複数の電子銃と、
前記複数の電子銃に電気的に接続され、前記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
を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。A plurality of electron guns for generating the plurality of electron beams;
It said plurality of electrically connected to the electron gun, the electron beam exposure apparatus according to any one of claims 1-3, further comprising a voltage control means for applying different voltages to the plurality of electron guns. 前記電圧制御手段は、前記多軸電子レンズにより前記複数の電子ビームが受ける磁場強度に応じて、前記複数の電子銃に対して異なる電圧を印加する手段を有する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。5. The electron beam exposure according to claim 4 , wherein the voltage control unit includes a unit that applies different voltages to the plurality of electron guns according to a magnetic field intensity received by the plurality of electron beams by the multi-axis electron lens. apparatus. 前記電圧制御手段は、前記ウェハに照射される前記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前記複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段を有する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。It said voltage control means, sides included in the cross section of the plurality of electron beam irradiated on the wafer, according to claim 4 comprising means for applying a plurality of electron guns in different voltages so as to be substantially parallel to Electron beam exposure equipment. 前記電圧制御手段は、前記ウェハに照射される前記複数の電子ビームの焦点位置が等しくなるように前記複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段を有する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。5. The electron beam exposure apparatus according to claim 4 , wherein the voltage control means includes means for applying different voltages to the plurality of electron guns so that focal positions of the plurality of electron beams irradiated on the wafer are equal. 前記電圧制御手段は、
所定の電圧を生成する手段と、
前記所定の電圧を昇圧又は降圧して、前記複数の電子銃に異なる電圧を印加する手段と
を有する請求項４に記載の電子ビーム露光装置。The voltage control means includes
Means for generating a predetermined voltage;
5. The electron beam exposure apparatus according to claim 4 , further comprising means for stepping up or down the predetermined voltage and applying different voltages to the plurality of electron guns. 前記複数の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る請求項１から８のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。9. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, further comprising at least one multi-axis electron lens that reduces a cross section of the plurality of electron beams. 前記複数の電子ビームを成形する複数の第１成形開口部を有する第１成形部材と、
前記第１成形部材を通過した前記複数の電子ビームを独立に偏向する第１成形偏向部と、
前記第１成形偏向部により偏向された前記複数の電子ビームを、所望の形状に成形する複数の第２成形開口部を有する第２成形部材と
を更に備える請求項１から９のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。A first shaping member having a plurality of first shaping openings for shaping the plurality of electron beams;
A first shaping deflection unit for deflecting the plurality of electron beam passing through the first molding member independently
Wherein the first plurality of electron beams deflected by the shaping deflection unit, according to any one of claims 1 to 9, further comprising a second molding member having a second shaping apertures plurality of shaping into a desired shape Electron beam exposure equipment. 前記第１成形偏向部により偏向された前記複数の電子ビームを、独立に且つ前記ウェハにおいて前記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、
前記第２成形偏向部は、前記第２成形偏向部により偏向された前記複数の電子ビームのそれぞれを、前記複数の第２成形開口部を通過させることにより、前記所望の形状に成形する請求項１０に記載の電子ビーム露光装置。Said first plurality of electron beams deflected by the shaping deflection unit further comprises a second shaping deflection unit for deflecting in a direction substantially perpendicular to the plane in which the electron beam is irradiated in and the wafer independently,
The second shaping deflection unit according to each of said plurality of electron beams deflected by the second shaping deflection unit, by Rukoto passed through the plurality of second molding opening is formed into the desired shape Item 11. The electron beam exposure apparatus according to Item 10. 前記第２成形部材は、前記第１成形偏向部および前記第２成形偏向部により偏向された前記複数の電子ビームが照射される領域である成形部材照射領域を有し、
前記第２成形部材は、前記成形部材照射領域において、前記複数の第２成形開口部、および前記複数の第２成形開口部と異なる形状の開口部を有する請求項１１に記載の電子ビーム露光装置。The second molding member has the molding member irradiation area of the plurality of electron beams deflected is a region that will be illuminated by the first shaping deflection unit and the second shaping deflection unit,
Said second forming member, said in the molding member irradiated region, the plurality of second molding openings, and electron beam exposure apparatus according to claim 11 having an opening of the plurality of second mold opening different shapes . 前記複数の電子ビームを発生する複数の電子銃を更に備え、
前記多軸電子レンズは、前記複数の電子銃が発生した前記複数の電子ビームを独立に集束して前記第１成形部材に照射し、
前記第１成形部材は、前記多軸電子レンズから照射された前記複数の電子ビームを分割する請求項１０から１２のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。A plurality of electron guns for generating the plurality of electron beams;
The multi-axis electron lens focuses the plurality of electron beams generated by the plurality of electron guns independently and irradiates the first molding member,
Wherein the first mold member, the electron beam exposure apparatus according to any one of claims 10 to 12 for dividing the plurality of electron beams emitted from the multi-axis electron lens. 前記多軸電子レンズを複数段備える請求項１から１３のいずれかに記載の電子ビーム露光装置。The electron beam exposure apparatus according to claim 1, comprising a plurality of the multi-axis electron lenses. 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、
前記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、
前記複数の磁性導体部は、前記複数の開口部及び前記複数の貫通部において、前記複数の電子ビームをそれぞれ集束させる複数のレンズを形成する電子レンズ。An electron lens for independently focusing a plurality of electron beams,
A plurality of magnetic conductor portions arranged in substantially parallel with a plurality of openings;
A nonmagnetic conductor portion provided between the plurality of magnetic conductor portions and having a plurality of through portions;
The plurality of magnetic conductor portions are electron lenses that form a plurality of lenses that respectively focus the plurality of electron beams at the plurality of openings and the plurality of through portions. 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、及び前記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を有し、前記複数の開口部及び前記複数の貫通部が、複数の電子ビームをそれぞれ集束させる複数のレンズを形成する多軸電子レンズを用いて、前記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、
前記ウェハに前記複数の電子ビームを照射して、前記ウェハにパターンを露光する工程と
を備える半導体素子製造方法。A semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device on a wafer,
A plurality of magnetic conductor portions arranged in parallel with a plurality of openings , and a non-magnetic conductor portion provided between the plurality of magnetic conductor portions and having a plurality of through portions, the plurality of openings And a plurality of penetrating portions , each using a multi-axis electron lens forming a plurality of lenses for converging the plurality of electron beams, a focus adjustment step for independently adjusting the focus of the plurality of electron beams,
Irradiating the wafer with the plurality of electron beams to expose a pattern on the wafer. 複数のビームを独立に集束するレンズの製造方法であって、
磁界を発生するコイル部を形成するコイル部形成工程と、
前記複数のビームが通過する複数のレンズ開口部を有するレンズ部を形成するレンズ部形成工程と、
前記コイル部と前記レンズ部とを固定する固定工程と
を備え、
前記レンズ部形成工程は、
複数の第１開口部を有する第１レンズ部磁性導体部を形成する工程と、
前記第１レンズ部磁性導体部上に、前記複数の第１開口部と略同軸の複数の貫通部を有する非磁性導体部を形成する工程と、
前記非磁性導体部上に、前記レンズ部が、前記複数のレンズ開口部を有するように、前記複数の第１開口部と前記複数の貫通部に略同軸の複数の第２開口部とを有する第２レンズ部磁性導体部を形成する工程と
を有するレンズの製造方法。A method of manufacturing a lens that focuses a plurality of beams independently,
A coil part forming step for forming a coil part for generating a magnetic field;
A lens part forming step of forming a lens part having a plurality of lens openings through which the plurality of beams pass;
A fixing step of fixing the coil part and the lens part ,
The lens part forming step includes
Forming a first lens portion magnetic conductor portion having a plurality of first openings;
Forming a nonmagnetic conductor portion having a plurality of through portions substantially coaxial with the plurality of first openings on the first lens portion magnetic conductor portion;
On the non-magnetic conductor part, the lens part has the plurality of first openings and the plurality of second openings substantially coaxial with the plurality of through-holes so that the lens part has the plurality of lens openings. Forming a second lens part magnetic conductor part;
Method of manufacturing a lens that have a. 前記レンズ部形成工程は、
前記第１レンズ部磁性導体部に、前記複数の第１開口部と異なる大きさを有する開口部を有する磁性導体部である突出部を形成する工程
を更に有する請求項１７に記載のレンズの製造方法。The lens part forming step includes
The lens manufacturing method according to claim 17, further comprising a step of forming, on the first lens part magnetic conductor part, a protruding part which is a magnetic conductor part having openings having a size different from that of the plurality of first openings. Method. 前記レンズ部形成工程は、
基板上に感光性膜を塗布する塗布工程と、
前記感光性膜に、前記複数のレンズ開口部のパターンを露光する露光工程と、
前記パターンに基づいて、前記感光性膜の所定の領域を除去する第１除去工程と、
前記第１レンズ部磁性導体部を、電鋳により形成する第１磁性導体部形成工程と、
前記非磁性導体部を、電鋳により形成する非磁性導体部形成工程と、
前記第２レンズ部磁性導体部を、電鋳により形成する第２磁性導体部形成工程と、
前記感光性膜を除去する第２除去工程と
を更に有する請求項１８に記載のレンズの製造方法。The lens part forming step includes
A coating process for coating a photosensitive film on a substrate;
An exposure step of exposing the pattern of the plurality of lens openings to the photosensitive film;
A first removal step of removing a predetermined region of the photosensitive film based on the pattern;
A first magnetic conductor part forming step of forming the first lens part magnetic conductor part by electroforming;
A nonmagnetic conductor portion forming step of forming the nonmagnetic conductor portion by electroforming;
A second magnetic conductor part forming step of forming the second lens part magnetic conductor part by electroforming;
The lens manufacturing method according to claim 18 , further comprising a second removal step of removing the photosensitive film. 前記露光工程は、異なる大きさを有する前記複数のレンズ開口部のパターンを露光する工程を有する請求項１９に記載のレンズの製造方法。The method of manufacturing a lens according to claim 19, wherein the exposing step includes a step of exposing patterns of the plurality of lens openings having different sizes. 前記露光工程は、前記複数のビームが通過しないダミー開口部のパターンを露光する工程を有する請求項１９または２０に記載のレンズの製造方法。21. The method for manufacturing a lens according to claim 19 , wherein the exposing step includes a step of exposing a pattern of dummy openings through which the plurality of beams do not pass. 前記コイル部形成工程は、
前記磁界を発生するコイルを形成する工程と、
前記第１レンズ部磁性導体部を形成する材料が有する透磁率と異なる透磁率を有する材料により、前記コイルの周囲にコイル部磁性導体部を形成する工程と
を有する請求項１７から２１のいずれかに記載のレンズの製造方法。The coil part forming step includes:
Forming a coil for generating the magnetic field;
The step of forming a coil portion magnetic conductor portion around the coil by a material having a magnetic permeability different from that of the material forming the first lens portion magnetic conductor portion . A method for producing the lens according to 1. 前記コイル部形成工程は、
前記コイル部に、前記レンズ部を固定するための支持部を形成する支持部形成工程
を有し、
前記固定工程は、
前記支持部を用いて、前記コイル部と前記レンズ部とを固定する工程
を有する請求項１７から２２のいずれかに記載のレンズの製造方法。The coil part forming step includes :
A support part forming step of forming a support part for fixing the lens part to the coil part;
The fixing step includes
The step of fixing the coil part and the lens part using the support part
Method for producing lenses according to any one of claims 17 to 22 that have a.
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