JPH09288991A - Electron beam exposing device - Google Patents
Electron beam exposing deviceInfo
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- JPH09288991A JPH09288991A JP8101233A JP10123396A JPH09288991A JP H09288991 A JPH09288991 A JP H09288991A JP 8101233 A JP8101233 A JP 8101233A JP 10123396 A JP10123396 A JP 10123396A JP H09288991 A JPH09288991 A JP H09288991A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電子ビーム露光装置
及びその露光方法に関し、特にウエハ直接描画またはマ
スク、レチクル露光の為に、複数の電子ビームを用いて
パターン描画を行う電子ビーム露光装置及びその露光方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam exposure apparatus and an exposure method therefor, and more particularly to an electron beam exposure apparatus for performing pattern writing using a plurality of electron beams for direct wafer writing or mask and reticle exposure. It relates to an exposure method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子ビーム露光装置には、ビームをスポ
ット状にして使用するポイントビーム型、サイズ可変の
矩形断面にして使用する可変矩形ビーム型、ステンシル
を使用して所望断面形状にするステンシルマスク型等の
装置がある。2. Description of the Related Art An electron beam exposure apparatus includes a point beam type in which a beam is used in the form of a spot, a variable rectangular beam type in which a variable-size rectangular section is used, and a stencil mask having a desired sectional shape using a stencil. There are devices such as molds.
【０００３】ポイントビーム型の電子ビーム露光装置で
はスループットが低いので、研究開発用にしか使用され
ていない。可変矩形ビーム型の電子ビーム露光装置で
は、ポイント型と比べるとスループットが１〜２桁高い
が、0.1μm程度の微細なパターンが高集積度で詰まった
パターンを露光する場合などではやはりスループットの
点で問題が多い。他方、ステンシルマスク型の電子ビー
ム露光装置は、可変矩形アパーチャに相当する部分に複
数の繰り返しパターン透過孔を形成したステンシルマス
クを用いる。従って、ステンシルマスク型の電子ビーム
露光装置では繰り返しパターンを露光する場合のメリッ
トが大きく、可変矩形ビーム型に比べてスループットが
向上される。[0003] Point beam electron beam exposure apparatuses are used only for research and development because of their low throughput. The variable rectangular beam type electron beam exposure apparatus has a throughput of one to two orders of magnitude higher than that of the point type electron beam exposure apparatus. However, when exposing a pattern in which a fine pattern of about 0.1 μm is packed with a high degree of integration, the throughput is still high. There are many problems. On the other hand, the stencil mask type electron beam exposure apparatus uses a stencil mask in which a plurality of repeated pattern transmission holes are formed in a portion corresponding to a variable rectangular aperture. Therefore, the stencil mask type electron beam exposure apparatus has a great advantage in repeatedly exposing a pattern, and the throughput is improved as compared with the variable rectangular beam type.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとしている課題】図２に、ステンシ
ルマスクを備えた電子ビーム露光装置の概要を示す。電
子銃501からの電子ビームは、ステンシルマスクの電子
ビーム照射領域を規定する第１アパーチャ502に照射さ
れる。第１アパーチャによって規定される照明用の電子
ビームが投影電子レンズ503を介して第２アパーチャ504
上のステンシルマスクを照射し、ステンシルマスクに形
成された繰り返しパターン透過孔からの電子ビームを縮
小電子光学系505によってウエハ506上に縮小投影する。
更に偏向器507により繰り返しパターン透過孔の像がウ
エハ上を移動し、順次露光される。FIG. 2 shows an outline of an electron beam exposure apparatus provided with a stencil mask. The electron beam from the electron gun 501 is applied to a first aperture 502 that defines an electron beam irradiation area of the stencil mask. An electron beam for illumination defined by the first aperture is transmitted through the projection electron lens 503 to the second aperture 504.
The upper stencil mask is irradiated, and the electron beam from the repeating pattern transmission hole formed in the stencil mask is reduced and projected on the wafer 506 by the reduction electron optical system 505.
Further, the image of the pattern transmission hole is repeatedly moved on the wafer by the deflector 507 and is sequentially exposed.
【０００５】ステンシルマスク型は、繰り返しパターン
を一時に露光でき、露光速度を挙げることができる。し
かしステンシルマスク型は、図３に示すように、複数の
パターン透過孔を持つものの、そのパターンは露光パタ
ーンに合わせて、事前にステンシルマスクとして形成し
なければならない問題がある。In the stencil mask type, a repetitive pattern can be exposed at one time, and the exposure speed can be increased. However, although the stencil mask type has a plurality of pattern transmission holes as shown in FIG. 3, there is a problem that the pattern must be formed in advance as a stencil mask in accordance with the exposure pattern.
【０００６】また、空間電荷効果及び縮小電子光学系の
収差の為、一時に露光できる露光領域には限りがあるの
で、１枚のステンシルマスクに納まらない多数の転写パ
ターンが必要な半導体回路に対しては、複数枚のステン
シルマスクを作成しておいてそれを１枚ずつ取り出して
使用する必要があり、マスク交換の時間が必要になるた
め、著しくスループットが低下するという問題ある。Further, the exposure area that can be exposed at one time is limited due to the space charge effect and the aberration of the reduction electron optical system. Therefore, a semiconductor circuit that requires a large number of transfer patterns that cannot be accommodated in one stencil mask is required. In this case, it is necessary to prepare a plurality of stencil masks and take them out one by one and use them. This requires a time for mask replacement, which causes a problem that the throughput is significantly reduced.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステ
ンシルマスクを用いずに、空間電荷効果及び縮小電子光
学系の収差の影響を低減して一時に露光できる露光領域
を拡大して、スループットの高い電子ビーム露光装置を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is not to use a stencil mask, but the space charge effect and the influence of aberration of the reduction electron optical system. It is intended to provide an electron beam exposure apparatus having a high throughput by increasing the exposure area that can be exposed at a time by reducing the exposure.
【０００８】上記目的を達成する為の本発明の電子ビー
ム露光装置のある形態は、電子ビームを放射する光源と
被露光面に該光源の像を縮小投影する縮小電子光学系
と、前記光源と前記縮小電子光学系の間に設けられ、前
記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に前記光源の中
間像を複数形成し、各中間像が前記縮小電子光学系よっ
て前記被露光面に縮小投影される際に発生する収差を予
め補正する補正電子光学系を有する電子ビーム露光装置
であって、前記補正電子光学系は、光源からの電子ビー
ムを略平行にする電子光学系と、略平行となった前記電
子ビームの一部から前記各中間像を形成するための複数
の要素電子光学系とを有し、前記縮小電子光学系の像面
湾曲に応じて、各前記要素電子光学系の主面位置が設定
されることを特徴とする。An embodiment of the electron beam exposure apparatus of the present invention for achieving the above object is a light source for emitting an electron beam, a reduction electron optical system for reducing and projecting an image of the light source on a surface to be exposed, and the light source. It is provided between the reduction electron optical systems and forms a plurality of intermediate images of the light source in a direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical systems, and each intermediate image is reduced by the reduction electron optical system on the exposed surface. An electron beam exposure apparatus having a correction electron optical system for previously correcting an aberration generated when being projected, wherein the correction electron optical system is substantially parallel to an electron optical system for making an electron beam from a light source substantially parallel. And a plurality of element electron optical systems for forming each of the intermediate images from a part of the electron beam that has become, according to the field curvature of the reduction electron optical system, The main surface position is set That.
【０００９】各前記要素電子光学系は、複数のユニポテ
ンシャルレンズで構成され、互いの焦点距離を調整する
ことにより前記主面位置が設定されることを特徴とす
る。Each of the element electron optical systems is composed of a plurality of unipotential lenses, and the principal plane position is set by adjusting the focal lengths of the unipotential lenses.
【００１０】各要素電子光学系の焦点距離は、略同一で
あることを特徴とする。The focal lengths of the element electron optical systems are substantially the same.
【００１１】前記縮小電子光学系の歪曲に応じて、前記
縮小電子光学系の光軸に直交する方向に関する各前記要
素電子光学系の位置が設定されることを特徴とする。According to the distortion of the reduction electron optical system, the position of each element electron optical system in the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system is set.
【００１２】前記縮小電子光学系の非点収差に応じて、
各前記要素電子光学系の非点収差が設定されることを特
徴とする。Depending on the astigmatism of the reduction electron optical system,
Astigmatism of each element electron optical system is set.
【００１３】前記要素電子光学系のそれぞれは、前記光
源側に該要素電子光学系の光軸近傍に入射する電子ビー
ムを遮蔽する開口絞りを有することを特徴とする。Each of the element electron optical systems has an aperture stop on the light source side for blocking an electron beam incident near the optical axis of the element electron optical system.
【００１４】前記要素電子光学系のそれぞれにおいて、
前記光源側に該要素電子光学系に入射する略平行の電子
ビームを偏向する手段と、該要素電子光学系に入射する
該電子ビームが偏向された際、前記要素電子光学系の前
記被露光面側に該電子ビームを遮蔽する遮蔽絞りとを有
することを特徴とする。In each of the element electron optical systems,
Means for deflecting a substantially parallel electron beam incident on the element electron optical system to the light source side, and the exposed surface of the element electron optical system when the electron beam incident on the element electron optical system is deflected And a shield diaphragm for shielding the electron beam on the side.
【００１５】前記遮蔽絞りは、前記縮小電子光学系の瞳
に位置することを特徴とする。The shielding diaphragm is located at a pupil of the reduction electron optical system.
【００１６】複数の前記要素電子光学系を同一の基板上
に形成したことを特徴とする。It is characterized in that a plurality of the element electron optical systems are formed on the same substrate.
【００１７】[0017]
〔原理の説明〕図４は、本発明の原理を説明する図であ
る。PLは縮小電子光学系で、AXは縮小電子光学系PLの光
軸である。また、O1,O2,O3は電子を放射する点光源であ
り、I1,I2,I3は、各点光源に対応する点光源像である。[Explanation of Principle] FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the present invention. PL is a reduction electron optical system, and AX is an optical axis of the reduction electron optical system PL. Further, O1, O2, O3 are point light sources that emit electrons, and I1, I2, I3 are point light source images corresponding to the respective point light sources.
【００１８】図４(A)において、縮小電子光学系PLの物
体側であって、光軸AXと垂直な面に位置する点光源O1,O
2,O3から放射される電子は、縮小電子光学系PLを介して
像側に各点光源に対応した点光源像I1,I2,I3を形成す
る。その際、点光源像I1,I2,I3は縮小電子光学系の収差
（像面湾曲）により光軸AXと垂直である同一面内に形成
されない。In FIG. 4A, point light sources O1 and O located on the object side of the reduction electron optical system PL and on the plane perpendicular to the optical axis AX.
The electrons emitted from 2, O3 form point light source images I1, I2, I3 corresponding to each point light source on the image side through the reduction electron optical system PL. At that time, the point light source images I1, I2, I3 are not formed in the same plane perpendicular to the optical axis AX due to the aberration (field curvature) of the reduction electron optical system.
【００１９】そこで、図４（B）に示すように、本発明
では、点光源像I1,I2,I3を光軸AXと垂直である同一面内
に形成される様に、点光源O1,O2,O3の光軸方向の位置を
縮小電子光学系の収差（像面湾曲）に応じて、それぞれ
予め異ならしめている。更に縮小電子光学系は物体側の
光源の位置によって収差（非点、コマ、歪曲）が異なる
ので、それに応じて光源を予め歪ませれば、より所望の
光源像が同一面内に形成される。Therefore, as shown in FIG. 4B, in the present invention, the point light sources O1, O2 are formed so that the point light source images I1, I2, I3 are formed in the same plane perpendicular to the optical axis AX. The positions of O3 in the optical axis direction are made different beforehand according to the aberration (field curvature) of the reduction electron optical system. Further, since the reduction electron optical system has different aberrations (astigmatism, coma, distortion) depending on the position of the light source on the object side, if the light source is pre-distorted accordingly, a more desired light source image is formed in the same plane. .
【００２０】よって、本発明では、縮小電子光学系の物
体側に光源の中間像を複数形成し、各中間像が前記縮小
電子光学系よって被露光面に縮小投影される際に発生す
る収差を予め補正する補正電子光学系を設けることによ
り、広い露光領域に所望の形状を有する光源像を同時に
多く形成することができる。Therefore, in the present invention, a plurality of intermediate images of the light source are formed on the object side of the reduction electron optical system, and aberrations that occur when each intermediate image is reduced and projected on the surface to be exposed by the reduction electron optical system are described. By providing the correction electron optical system for performing the correction in advance, it is possible to simultaneously form many light source images having a desired shape in a wide exposure area.
【００２１】当然のことであるが、前述の複数の中間像
は一つの光源から形成されることに限定されず、複数の
光源から複数の中間像を形成しても構わない。As a matter of course, the plurality of intermediate images are not limited to being formed by one light source, and a plurality of intermediate images may be formed by a plurality of light sources.
【００２２】以下、本発明を実施例を用いて詳しく説明
する。The present invention will be described in detail below with reference to examples.
【００２３】（実施例１） 〔露光系の構成要素説明〕図１は本発明に係る電子ビー
ム露光装置の実施例１を示す図である。(Embodiment 1) [Explanation of Components of Exposure System] FIG. 1 is a view showing Embodiment 1 of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.
【００２４】図１において、１は、カソード11、グリッ
ド12、アノード13よりなる電子銃であって、カソード11
から放射された電子はグリッド12、アノード13の間でク
ロスオーバ像を形成する。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electron gun composed of a cathode 11, a grid 12 and an anode 13.
The electrons emitted from the grid 12 and the anode 13 form a crossover image.
【００２５】この電子銃1は、グリッド電圧を変化させ
る機能を有することによりクロスオーバ像の大きさを変
えられる。Since the electron gun 1 has a function of changing the grid voltage, the size of the crossover image can be changed.
【００２６】また、このクロスオーバ像を拡大又は縮小
するもしくは整形する電子光学系（不図示）を設けるこ
とにより、拡大また縮小もしくは整形されたクロスオー
バ像が得られ、それによりクロスオーバ像の大きさ・形
状が変えられる。（以下、これらのクロスオーバ像を光
源と記す）Further, by providing an electron optical system (not shown) for enlarging, reducing or shaping this crossover image, an enlarged, reduced or shaped crossover image can be obtained, thereby increasing the size of the crossover image. The shape can be changed. (Hereinafter, these crossover images are referred to as light sources.)
【００２７】この光源から放射される電子は、その前側
焦点位置が前記光源位置にあるコンデンサーレンズ２に
よって略平行の電子ビームとなる。略平行な電子ビーム
は、複数の要素電子光学系（31、32）（要素電子光学系
の数はできるだけ多いことが望ましい。しかしながら、
説明を簡略化するためにこの二つ要素電子光学系を図示
し、説明の対象とする）が光軸に直交する方向に複数配
列された補正電子光学系3に入射する。補正電子光学系3
を構成する複数の要素電子光学系（31、32）の詳細につ
いては後述する。Electrons emitted from this light source become a substantially parallel electron beam by the condenser lens 2 whose front focal position is at the light source position. The substantially parallel electron beam has a plurality of element electron optical systems (31, 32) (it is desirable that the number of element electron optical systems is as large as possible.
In order to simplify the description, this two-element electron optical system is shown in the figure and is the object of description) is incident on the correction electron optical system 3 arranged in a plurality in the direction orthogonal to the optical axis. Correction electron optics 3
Details of the plurality of element electron optical systems (31, 32) constituting the above will be described later.
【００２８】補正電子光学系3は、光源の中間像(MI1,MI
2)を複数形成し、各中間像は縮小電子光学系4によって
ウエハ5に光源像(I1,I2)を形成する。その際、ウエハ5
上の光源像の間隔が光源像の大きさの整数倍になるよう
に、補正電子光学系3の各要素は設定されている。更
に、補正電子光学系3は、各中間像の光軸方向の位置を
縮小電子光学系4の像面湾曲に応じて異ならせるととも
に、各中間像が縮小電子光学系4よってウエハ5に縮小投
影される際に発生する収差を予め補正している。The correction electron optical system 3 includes an intermediate image (MI1, MI1) of the light source.
2) is formed, and each intermediate image forms a light source image (I1, I2) on the wafer 5 by the reduction electron optical system 4. At that time, wafer 5
Each element of the correction electron optical system 3 is set so that the interval between the upper light source images is an integral multiple of the size of the light source image. Further, the correction electron optical system 3 changes the position of each intermediate image in the optical axis direction according to the field curvature of the reduction electron optical system 4, and each intermediate image is reduced and projected on the wafer 5 by the reduction electron optical system 4. The aberration that occurs during the correction is corrected in advance.
【００２９】また、縮小電子光学系4は、第１投影レン
ズ41と第２投影レンズ42とからなる対称磁気タブレット
である。第１投影レンズ41の焦点距離をf1、第２投影レ
ンズ42の焦点距離をf2とすると、この２つのレンズ間距
離はf1+f2になっている。光軸上AXの中間像は第１投影
レンズ41の焦点位置にあり、その像は第２投影レンズの
焦点に結ぶ。この像は-f2/f1に縮小される。また、２つ
のレンズ磁界が互いに逆方向に作用する様に決定されて
いるので、理論上は、球面収差、等方性非点収差、等方
性コマ収差、像面湾曲収差、軸上色収差の５つの収差を
除いて他のザイデル収差および回転と倍率に関する色収
差が打ち消される。The reduction electron optical system 4 is a symmetric magnetic tablet composed of a first projection lens 41 and a second projection lens 42. If the focal length of the first projection lens 41 is f1 and the focal length of the second projection lens 42 is f2, the distance between these two lenses is f1 + f2. The intermediate image on the optical axis AX is at the focal position of the first projection lens 41, and the image is formed at the focal point of the second projection lens. This image is reduced to -f2 / f1. In addition, since the two lens magnetic fields are determined so as to act in opposite directions, theoretically, there are five spherical aberrations, isotropic astigmatism, isotropic coma, field curvature aberration, and axial chromatic aberration. Except for aberrations, other Seidel aberrations and chromatic aberrations related to rotation and magnification are canceled.
【００３０】6は、複数の中間像からの電子ビームを偏
向させて、複数の中間像の像をウエハ5上でX,Y方向に移
動させる偏向器である。偏向器6は、収束磁界とMOL 条
件を満足する偏向磁界により偏向させるMOL(moving obj
ect lens)型の電磁偏向器61と、電界により偏向させる
静電偏向器62とで構成されている。光源像の移動距離に
応じて電磁偏向器61と静電偏向器62は使い分けられる。
7は、偏向器を作動させた際に発生する偏向収差による
フォーカス位置のずれを補正するダイナミックフォーカ
スコイルであり、8は、同様に偏向により発生する非点
収差を補正するダイナミックスティグコイルである。A deflector 6 deflects electron beams from the plurality of intermediate images to move the images of the plurality of intermediate images on the wafer 5 in the X and Y directions. The deflector 6 deflects the MOL (moving obj
(ect lens) type electromagnetic deflector 61 and an electrostatic deflector 62 for deflecting by an electric field. The electromagnetic deflector 61 and the electrostatic deflector 62 are selectively used according to the moving distance of the light source image.
Reference numeral 7 is a dynamic focus coil that corrects the shift of the focus position due to deflection aberration that occurs when the deflector is operated, and 8 is a dynamic stig coil that also corrects astigmatism that occurs due to deflection.
【００３１】91、92は、補正電子光学系で形成された複
数の中間像からの電子ビームを平行移動（X,Y 方向）も
しく偏向（Z軸に対する傾き）させる複数の静電偏向器
で構成される偏向器である。Reference numerals 91 and 92 designate a plurality of electrostatic deflectors for parallelly moving (X, Y directions) or deflecting (tilting with respect to the Z axis) electron beams from a plurality of intermediate images formed by the correction electron optical system. It is a deflector configured.
【００３２】10は、Ｘ方向およびＹ方向にのびる２つシ
ングルナイフエッジを有するファラデーカップである。Numeral 10 is a Faraday cup having two single knife edges extending in the X and Y directions.
【００３３】11は、ウエハ5を載置して移動するＸＹＺ
方向に移動可能なＸＹＺステージで、ステージ駆動制御
装置23で制御される。Reference numeral 11 is an XYZ on which the wafer 5 is placed and moved.
The XYZ stage that can move in any direction is controlled by the stage drive controller 23.
【００３４】ウエハステージに固設されたファラデーカ
ップ10は、ＸＹＺステージの位置を検出するレーザ干渉
光学系20と共同して、要素電子光学系からの電子ビーム
が形成する光源像の電荷量をナイフエッジを介して移動
しながら検出することにより、光源像の大きさ、その位
置（Ｘ、Ｙ，Ｚ）、及び要素電子光学系から照射される
電流が検出できる。The Faraday cup 10 fixedly mounted on the wafer stage cooperates with the laser interference optical system 20 for detecting the position of the XYZ stage to knife the charge amount of the light source image formed by the electron beam from the element electron optical system. By detecting while moving through the edge, the size of the light source image, its position (X, Y, Z), and the current emitted from the element electron optical system can be detected.
【００３５】次に、図５を用いて補正電子光学系3を構
成する要素電子光学系について説明する。Next, the element electron optical system constituting the correction electron optical system 3 will be described with reference to FIG.
【００３６】図５(A)において、301は一対の電極で構成
され、偏向機能を有するブランキング電極であり、302
は、透過する電子ビームの形状を規定する開口(AP)を有
する開口絞りで、その上にブランキング電極301とブラ
ンキング電極をon/offするための配線(W)が形成されて
いる。303は、３つの開口電極で構成され、上下の電極
を加速電位V0と同じにし、中間の電極を別の電位V1に保
った収斂機能を有するユニポテンシャルレンズである。
304はユニポテンシャルレンズ302の焦点面上に位置する
ブランキング開口である。In FIG. 5A, 301 is a blanking electrode having a deflection function, which is composed of a pair of electrodes.
Is an aperture stop having an aperture (AP) that defines the shape of a transmitted electron beam, on which a blanking electrode 301 and a wiring (W) for turning the blanking electrode on / off are formed. Reference numeral 303 is a unipotential lens which is composed of three aperture electrodes and has a converging function in which the upper and lower electrodes have the same acceleration potential V0 and the middle electrode is kept at another potential V1.
A blanking aperture 304 is located on the focal plane of the unipotential lens 302.
【００３７】コンデンサーレンズ2で略平行にされた電
子ビームは、ブランキング電極301と開口(AP)を介し、
ユニポテンシャルレンズ302によって、ブランキング開
口304上に光源の中間像(MI)を形成する。この時、ブラ
ンキング開口304の電極間に電界をかけていないと電子
ビーム束305の様にブランキング開口304の開口を透過す
る。一方、ブランキング開口304の電極間に電界をかけ
ると電子ビーム束306の様にブランキング開口304によっ
て遮断される。また、電子光束305と電子ビーム束306
は、ブランキング開口304上（縮小電子光学系の物体
面）で互いに異なる角度分布を有するので、図５(B)よ
うに縮小電子光学系の瞳位置（図１のP面上)では電子ビ
ーム束305と電子ビーム束306は互いに異なる領域に入射
される。したがって、ブランキング開口304を設ける代
わりに電子ビーム束305だけを透過させるブランキング
開口304'を縮小電子光学系の瞳位置（図１のP面上)に設
けても構わない。それにより補正電子光学系3を構成す
る他の要素電子光学系のブランキング開口と共用でき
る。The electron beam made substantially parallel by the condenser lens 2 passes through the blanking electrode 301 and the aperture (AP),
The unipotential lens 302 forms an intermediate image (MI) of the light source on the blanking aperture 304. At this time, unless an electric field is applied between the electrodes of the blanking opening 304, the electron beam is transmitted through the blanking opening 304 like an electron beam bundle 305. On the other hand, when an electric field is applied between the electrodes of the blanking aperture 304, it is blocked by the blanking aperture 304 like an electron beam bundle 306. Also, the electron beam 305 and the electron beam bundle 306
Have different angular distributions on the blanking aperture 304 (the object plane of the reduction electron optical system), so that the electron beam at the pupil position of the reduction electron optical system (on the P plane in FIG. 1) as shown in FIG. 5B. The bundle 305 and the electron beam bundle 306 are incident on different regions. Therefore, instead of providing the blanking aperture 304, a blanking aperture 304 ′ for transmitting only the electron beam bundle 305 may be provided at the pupil position of the reduction electron optical system (on the P plane in FIG. 1). As a result, it can be shared with the blanking apertures of other element electron optical systems constituting the correction electron optical system 3.
【００３８】本実施例では、収斂作用を有するユニポテ
ンシャルレンズを用いたが、発散作用を有するバイポテ
ンシャルレンズを用いて、虚像の中間像を形成してもか
まわない。In this embodiment, the unipotential lens having a converging action is used, but a bipotential lens having a diverging action may be used to form an intermediate image of a virtual image.
【００３９】図１に戻って説明する。補正電子光学系３
は、上述した要素電子光学系のそれぞれが形成する中間
像の光軸方向の位置が縮小電子光学系4の像面湾曲に応
じて異ならしめている。その具体的手段の１つとして、
各要素電子光学系を同一のものにし、各要素電子光学系
の光軸方向の位置を変えて設置する。もう一つの方法と
して、各要素電子光学系を同一平面上に設置し、各要素
電子光学系の特にユニポテンシャルレンズの電子光学特
性（焦点距離、主面位置）を異ならしめて、各中間像の
光軸方向の位置を変えるのである。本実施例で採用して
いる後者について、図６を用いて詳細に説明する。Returning to FIG. 1, description will be made. Correction electron optical system 3
, The position of the intermediate image formed by each of the element electron optical systems described above in the optical axis direction is made different according to the field curvature of the reduction electron optical system 4. As one of the concrete means,
Each element electron optical system is made the same, and the position of each element electron optical system in the optical axis direction is changed and installed. As another method, each element electron optical system is installed on the same plane, and the electron optical characteristics (focal length, principal surface position) of the unipotential lens of each element electron optical system are made different, and the light of each intermediate image is changed. It changes the axial position. The latter adopted in this embodiment will be described in detail with reference to FIG.
【００４０】図６(A)において、２つの同一形状の開口
(AP1,AP2)を有する開口しぼり302上に開口毎にブランキ
ング電極が形成されブランキングアレイを構成してい
る。そして、各ブランキング電極は個別に配線され独立
に電界をon/offできる。（図７参照）In FIG. 6 (A), two openings of the same shape
A blanking electrode is formed for each opening on the opening restriction 302 having (AP1, AP2) to form a blanking array. Then, each blanking electrode is individually wired so that the electric field can be turned on / off independently. (See Fig. 7)
【００４１】ユニポテンシャルレンズ303-1、303-2は、
電極が形成された３枚のインシュレータ307、308、309
を張り合わせられてレンズアレイを構成している。上下
の電極（303U,303D)は共通電位に（図８参照）、中間電
極(303M)は個別に電位が設定できるように（図９参照）
配線されている。ブランキングアレイとレンズアレイ
は、インシュレータ310を介在させて一体構造となって
いる。The unipotential lenses 303-1 and 303-2 are
Three insulators 307, 308, 309 having electrodes formed
Are bonded together to form a lens array. The upper and lower electrodes (303U, 303D) can be set to a common potential (see FIG. 8), and the intermediate electrodes (303M) can be individually set to a potential (see FIG. 9).
It is wired. The blanking array and the lens array have an integrated structure with an insulator 310 interposed.
【００４２】そして、ユニポテンシャルレンズ303-1、3
03-2の電極形状は同じであるが、中間電極の電位を異な
らせているために焦点距離が異なる。よって、電子ビー
ム束311、312のように各中間像（MI1,MI2)の光軸方向の
位置は異なる。The unipotential lenses 303-1 and 3-3
The electrode shape of 03-2 is the same, but the focal length is different because the potential of the intermediate electrode is different. Therefore, like the electron beam bundles 311, 312, the positions of the intermediate images (MI1, MI2) in the optical axis direction are different.
【００４３】また、図６ （A)で示したレンズアレイを
２つ使用した要素電子光学系の他の実施例を図６(B)に
示す。すなわち各要素電子光学系は、予め決められた間
隔で配置された２つのユニポテンシャルレンズで構成さ
れる。このような構成により、各要素電子光学系の焦点
距離と主面位置を独立に制御できる。なぜならユニポテ
ンシャルレンズ301-1の焦点距離をf1、ユニポテンシャ
ルレンズ301-1'の焦点距離をf2とし、ユニポテンシャル
レンズ間距離をe、合成された焦点距離をf,像面側の位
置ｓ（ユニポテンシャルレンズ301-1'から光源側方向へ
の距離）とすると、近軸光学的に次式が成り立つ。Another embodiment of the element electron optical system using two lens arrays shown in FIG. 6A is shown in FIG. 6B. That is, each element electron optical system is composed of two unipotential lenses arranged at a predetermined interval. With such a configuration, the focal length and the principal surface position of each element electron optical system can be controlled independently. Because the focal length of the unipotential lens 301-1 is f1, the focal length of the unipotential lens 301-1 'is f2, the distance between unipotential lenses is e, the combined focal length is f, and the position s on the image plane side ( (Distance from the unipotential lens 301-1 'to the light source side), the following equation is established paraxially.
【００４４】1/f=1/f1+1/f2-e/(f1*f2) s=e*f/f11 / f = 1 / f1 + 1 / f2-e / (f1 * f2) s = e * f / f1
【００４５】よって、各ユニポテンシャルレンズの焦点
距離（各ユニポテンシャルレンズの中間電極の電位）を
調整すれば範囲はあるが合成された要素電子光学系の焦
点距離と主面位置を独立に設定できる。もちろんのこと
であるが主面位置の移動分、焦点位置（中間像形成位
置）が変わる。すると各要素電子光学系の焦点距離を略
同一にし、焦点位置のみを変更できる。言い換えれば、
各要素電子光学系が形成する光源の中間像の倍率を一定
にし（最終的にはウエハ5上の光源像I1 ,I2が同一の倍
率で形成される）、光軸方向の中間像の位置だけを異な
らせることが出来るという利点がある。よって、電子ビ
ーム束311、312のように各中間像（MI1,MI2)の光軸方向
の位置は異なる。本実施例では、要素電子光学系を２つ
のユニポテンシャルレンズで構成するが、３つ以上でも
構わない。Therefore, if the focal length of each unipotential lens (potential of the intermediate electrode of each unipotential lens) is adjusted, the focal length of the combined element electron optical system and the principal surface position can be set independently. . As a matter of course, the focus position (intermediate image forming position) changes due to the movement of the main surface position. Then, the focal lengths of the element electron optical systems can be made substantially the same, and only the focal position can be changed. In other words,
The magnification of the intermediate image of the light source formed by each element electron optical system is kept constant (finally, the light source images I1 and I2 on the wafer 5 are formed at the same magnification), and only the position of the intermediate image in the optical axis direction is set. There is an advantage that it can be different. Therefore, like the electron beam bundles 311, 312, the positions of the intermediate images (MI1, MI2) in the optical axis direction are different. In this embodiment, the element electron optical system is composed of two unipotential lenses, but it may be three or more.
【００４６】また、各中間像が縮小電子光学系4によっ
て被露光面に縮小投影される際に発生する非点収差を補
正するために、各要素電子光学系は逆の非点収差を発生
させている。逆の非点収差を発生させるためユニポテン
シャルレンズを構成する開口電極の形状を歪ませてい
る。図１０(A)に示すように、ユニポテンシャルレンズ3
03-1のように開口電極形状が円形であるればM方向に分
布する電子もS方向に分布する電子も略同じ位置313に中
間像を形成する。しかしながらユニポテンシャルレンズ
303-3のように開口電極形状が楕円形であると、M方向
（短径方向）に分布する電子は、位置314に中間像を形
成し、S方向（長径方向）に分布する電子は、位置315に
中間像を形成する。または、図１０(B)にに示すよう
に、ユニポテンシャルレンズ303-1の中間電極303Mを４
つに分割し、対向する電極の電位をV1、もう一方の対向
する電極の電位をV2とし、V1とV2の電位をフォーカス制
御回路により異ならせてもユニポテンシャルレンズ303-
3のような機能を有する。Further, in order to correct the astigmatism generated when each intermediate image is reduced and projected on the exposed surface by the reduction electron optical system 4, each element electron optical system generates the opposite astigmatism. ing. The shape of the aperture electrode forming the unipotential lens is distorted to generate the opposite astigmatism. As shown in FIG. 10 (A), the unipotential lens 3
When the shape of the aperture electrode is circular as in 03-1, the electrons distributed in the M direction and the electrons distributed in the S direction form an intermediate image at substantially the same position 313. However, unipotential lens
When the shape of the aperture electrode is elliptical like 303-3, the electrons distributed in the M direction (minor axis direction) form an intermediate image at the position 314, and the electrons distributed in the S direction (major axis direction) are: Form an intermediate image at location 315. Alternatively, as shown in FIG. 10B, the intermediate electrode 303M of the unipotential lens 303-1 is set to 4
Even if the potential of the opposing electrode is V1, the potential of the other opposing electrode is V2, and the potentials of V1 and V2 are made different by the focus control circuit, the unipotential lens 303-
It has the function of 3.
【００４７】よって、縮小電子光学系4の非点収差に応
じて、各要素電子光学系のユニポテンシャルレンズの開
口電極形状を変えることにより、各中間像が縮小電子光
学系4によって被露光面に縮小投影される際に発生する
非点収差を補正できる。もちろん、像面湾曲を補正する
為のユニポテンシャルレンズ303-1と非点収差を補正す
る為のユニポテンシャルレンズ303-3で一つの要素電子
光学系を構成し、像面湾曲と非点収差を独立に補正もし
くは調整しても構わない。Therefore, by changing the aperture electrode shape of the unipotential lens of each element electron optical system according to the astigmatism of the reduction electron optical system 4, each intermediate image is formed on the surface to be exposed by the reduction electron optical system 4. Astigmatism that occurs during reduced projection can be corrected. Of course, a unipotential lens 303-1 for correcting the field curvature and a unipotential lens 303-3 for correcting the astigmatism constitute one element electron optical system, and the field curvature and the astigmatism are corrected. It may be corrected or adjusted independently.
【００４８】さらに、各中間像が縮小電子光学系4によ
って被露光面に縮小投影される際に発生するコマ収差を
補正するために、各要素電子光学系は逆のコマ収差を発
生させている。逆のコマ収差を発生させるために、一つ
方法として、各要素電子光学系は、開口絞り302上の開
口の中心をユニポテンシャルレンズ303の光軸に対して
偏心させている。もう一つ方法として、各要素電子光学
系形成された複数の中間像からの電子ビームを偏向器
（91、92）によって個別に偏向させている。Further, in order to correct the coma aberration generated when each intermediate image is reduced and projected on the exposed surface by the reduction electron optical system 4, each element electron optical system generates the opposite coma aberration. . In order to generate the opposite coma, as one method, each element electron optical system decenters the center of the aperture on the aperture stop 302 with respect to the optical axis of the unipotential lens 303. As another method, electron beams from a plurality of intermediate images formed by each element electron optical system are individually deflected by deflectors (91, 92).
【００４９】さらに、複数の中間像が縮小電子光学系4
によって被露光面に縮小投影される際に発生する歪曲収
差を補正するために、予め縮小電子光学系4の歪曲特性
を知り、それに基づいて、縮小電子光学系4の光軸と直
交する方向の各要素電子光学系の位置を設定している。Further, a plurality of intermediate images are formed by the reduction electron optical system 4.
In order to correct the distortion aberration that occurs when the image is reduced and projected on the exposed surface, the distortion characteristics of the reduction electron optical system 4 are known in advance, and based on this, the direction of the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system 4 is known. The position of each element electron optical system is set.
【００５０】〔動作の説明〕各要素電子光学系（31、3
2）によってウエハ5上に形成される光源像(I1,I2)は、
図１1(A)に示すように、各要素電子光学系の走査フィー
ルドを各基準位置（A,B)を起点として一定の同一移動量
を偏光器6により得て、ウエハを露光し、順に（図中の
矢印のように）つぎの露光位置に偏向されウエハを露光
する。同図において各升目は、一つの光源像が露光する
領域を示し、ハッチングされた升目が露光するべき領域
であり、ハッチングされていない升目が露光しない領域
であることを示す。[Explanation of Operation] Each element electron optical system (31, 3
2) The light source images (I1, I2) formed on the wafer 5 by
As shown in FIG. 11 (A), a constant same amount of movement is obtained by the polarizer 6 from the reference position (A, B) in the scanning field of each element electron optical system, the wafer is exposed, and in sequence ( The wafer is exposed by being deflected to the next exposure position (as indicated by the arrow in the figure). In the figure, each square represents an area exposed by one light source image, and the hatched squares are areas to be exposed, and the unhatched squares are areas not to be exposed.
【００５１】ＣＰＵ12は、図１１(A)ような露光パター
ンのパターンデータが入力されると、各要素電子光学系
毎の走査フィールドに分割し、図１１(Ｂ）に示すよう
に、各走査フィールド毎の起点位置（A,B)を基準とした
露光位置の位置データ（dx,dy)と、その露光位置におけ
る、各走査フィールド毎に露光するかどうかの露光デー
タ（ハッチングされた升目を１、ハッチングされていな
い升目を０とする）とを一組の露光制御データとする。
そして、露光制御データを露光順に並べた露光制御デー
タファイルを作成する。（各要素電子光学系の走査フィ
ールドは各基準位置（A,B)を起点として一定の同一移動
量を偏向器6により得ているので、一つの位置データに
対し複数の走査フィールドの露光データが組み合わせら
れる。）When the pattern data of the exposure pattern as shown in FIG. 11 (A) is inputted, the CPU 12 divides it into scan fields for each element electron optical system, and as shown in FIG. 11 (B), scan fields are divided. Position data (dx, dy) of the exposure position based on the starting point position (A, B) for each, and exposure data indicating whether or not to perform exposure for each scanning field at the exposure position (hatched squares are 1, The unhatched squares are set to 0) as one set of exposure control data.
Then, an exposure control data file in which the exposure control data is arranged in the order of exposure is created. (Since the scanning field of each element electron optical system obtains a constant same movement amount by the deflector 6 starting from each reference position (A, B), exposure data of a plurality of scanning fields can be obtained for one position data. Can be combined.)
【００５２】更に、露光制御データの中で、すべての走
査フィールドで露光しないすなわちすべての露光データ
が０である露光制御データは削除し（図１１(B)のDELで
囲まれた露光データ）、図１１（C)に示すような露光制
御データファイルに作成し直す。そして、その露光制御
データファイルをインターフェース13を介してメモリ19
に記憶させる。Further, among the exposure control data, the exposure control data which is not exposed in all the scanning fields, that is, all the exposure data is 0 is deleted (exposure data surrounded by DEL in FIG. 11B), Recreate the exposure control data file as shown in FIG. Then, the exposure control data file is transferred to the memory 19 via the interface 13.
To memorize.
【００５３】また、入力されるパターンがある特定の周
期（ピッチ）の繰り返しパターンが多い場合（例えば、
セルピッチに対応した周期のパターンが多いＤＲＡＭの
回路パターン）は、各走査フィールドの起点位置間隔が
その特定の周期（ピッチ）の整数倍になるように各走査
フィールドの起点位置（ウエハ上での、各要素電子光学
系を介して形成される光源位置の間隔）を設定する。そ
れにより、すべての露光データが０である露光制御デー
タが増加し、よりデータが圧縮できる。その具体的方法
としては、縮小電子光学系４の倍率を調整する方法（第
１投影レンズ41と第２投影レンズ42のそれぞれの焦点距
離を倍率調整回路22によって変化させる）と、各要素電
子光学系が形成する中間像位置を偏向器91、92によって
調整する方法とがある。In addition, when there are many repetitive patterns having a specific cycle (pitch) to be input (for example,
The circuit pattern of DRAM, which often has a pattern with a cycle corresponding to the cell pitch, has a starting point position (on the wafer) of each scanning field so that the starting point position interval of each scanning field is an integral multiple of the specific cycle (pitch). The distance between the light source positions formed via each element electron optical system is set. As a result, the exposure control data in which all the exposure data are 0 is increased, and the data can be compressed more. As a concrete method thereof, a method of adjusting the magnification of the reduction electron optical system 4 (changing the respective focal lengths of the first projection lens 41 and the second projection lens 42 by the magnification adjustment circuit 22) and each element electron optics There is a method of adjusting the intermediate image position formed by the system by the deflectors 91 and 92.
【００５４】また、ウエハ5上に既にパターンが形成さ
れていて、そのパターンに本装置に入力されたパターン
を重ね焼きする場合、ウエハが重ね焼きする以前に通っ
たプロセスによりウエハが伸縮し、既に形成されている
パターンも伸縮していることがある。そこで、本装置で
は、図示されていないアライメント装置（ウエハマーク
位置検出装置）により、ウエハ5上の少なくとも２つウ
エハアライメントマークの位置を検出し、既に形成され
ているパターンの伸縮率を検出する。そして検出された
伸縮率に基づいて、縮小電子光学系4の倍率を倍率調整
回路22により調整し光源像の間隔を伸縮させるととも
に、偏光器6のゲインを偏向制御回路21により調整して
光源像の移動量を伸縮させる。よって、伸縮を受けたパ
ターンに対しても、良好な重ね焼きが達成できる。If a pattern has already been formed on the wafer 5 and the pattern input to this apparatus is overprinted, the wafer expands and contracts due to the process that has passed before the wafer was overbaked. The formed pattern may also be stretched. Therefore, in the present apparatus, the position of at least two wafer alignment marks on the wafer 5 is detected by an alignment device (wafer mark position detection device) not shown, and the expansion / contraction rate of the pattern already formed is detected. Then, based on the detected expansion / contraction ratio, the magnification of the reduction electron optical system 4 is adjusted by the magnification adjustment circuit 22 to expand / contract the light source image interval, and the gain of the polarizer 6 is adjusted by the deflection control circuit 21 to adjust the light source image. Increase or decrease the amount of movement. Therefore, good repeated firing can be achieved even for a stretched pattern.
【００５５】再度、図１にもどり、本実施例の動作につ
いて説明する。Returning to FIG. 1 again, the operation of this embodiment will be described.
【００５６】ＣＰＵ12により、露光システムのキャリブ
レーション命令が出されると、シーケンスコントローラ
14は、フォーカス制御回路15を介して、補正電子光学系
3の各要素電子光学系が形成する中間像の光軸方向の位
置を予め決められた位置に設定する様に各要素電子光学
系の中間電極の電位を設定する。When the CPU 12 issues a calibration command for the exposure system, the sequence controller
Reference numeral 14 denotes a correction electron optical system via the focus control circuit 15.
The potential of the intermediate electrode of each element electron optical system is set so that the position in the optical axis direction of the intermediate image formed by each element electron optical system of 3 is set to a predetermined position.
【００５７】そして、システムコントローラ14は、要素
電子光学系31からの電子ビームだけがＸＹＺステージ11
側に照射するようにブランキング制御回路16を制御し
て、要素電子光学系31以外のブランキング電極を作動さ
せる（ブランキングon)。同時に駆動制御装置17によっ
てＸＹＺステージ11を駆動させ、要素電子光学系31から
の電子ビームにより形成される光源像近傍にファラデー
カップ10を移動させ、その時のＸＹＺステージ11の位置
をレーザ干渉計20によって検出する。そして、ＸＹＺス
テージ11の位置の検出およびＸＹＺステージの移動をし
ながら要素電子光学系31からの電子ビームにより形成さ
れる光源像をファラデーカップ10で検出して、その光源
像の位置、大きさ、照射される電流を検出する。その光
源像が予め決められた大きさになる位置（X1,Y１,Z1)と
その時の照射される電流I1を検知する。Then, in the system controller 14, only the electron beam from the element electron optical system 31 is supplied to the XYZ stage 11
The blanking control circuit 16 is controlled so as to irradiate the side, and the blanking electrodes other than the element electron optical system 31 are operated (blanking on). At the same time, the drive controller 17 drives the XYZ stage 11 to move the Faraday cup 10 near the light source image formed by the electron beam from the element electron optical system 31, and the laser interferometer 20 determines the position of the XYZ stage 11 at that time. To detect. Then, while detecting the position of the XYZ stage 11 and moving the XYZ stage, the Faraday cup 10 detects the light source image formed by the electron beam from the element electron optical system 31, and the position, size, and The applied current is detected. The position (X1, Y1, Z1) at which the light source image has a predetermined size and the current I1 emitted at that time are detected.
【００５８】つぎに、要素電子光学系32からの電子ビー
ムだけがＸＹＺステージ11側に照射するようにブランキ
ング制御回路16を制御して、要素電子光学系32以外のブ
ランキング電極を作動させる。同時に駆動制御装置17に
よってＸＹＺステージ11を駆動させ、要素電子光学系31
からの電子ビームにより形成される光源像近傍にファラ
デーカップ10を移動させ、その時のＸＹＺステージ11の
位置をレーザ干渉計20によって検出する。そして、ＸＹ
Ｚステージ11の位置の検出およびＸＹＺステージの移動
をしながら要素電子光学系32からの電子ビームにより形
成される光源像をファラデーカップ10で検出して、その
光源像の位置、大きさ、その時の照射される電流を検出
する。その光源像が予め決められた大きさになる位置
（X2,Y2,Z2)とその時の照射電流I2を検知する。Next, the blanking control circuit 16 is controlled so that only the electron beam from the element electron optical system 32 is irradiated to the XYZ stage 11 side, and the blanking electrodes other than the element electron optical system 32 are operated. At the same time, the drive controller 17 drives the XYZ stage 11 to drive the element electron optical system 31.
The Faraday cup 10 is moved to the vicinity of the light source image formed by the electron beam from the laser beam, and the position of the XYZ stage 11 at that time is detected by the laser interferometer 20. And XY
While detecting the position of the Z stage 11 and moving the XYZ stage, the light source image formed by the electron beam from the element electron optical system 32 is detected by the Faraday cup 10, and the position, size, and the position of the light source image at that time are detected. The applied current is detected. The position (X2, Y2, Z2) at which the light source image has a predetermined size and the irradiation current I2 at that time are detected.
【００５９】そして、検出結果に基づいて、シーケンス
コントローラは、要素電子光学系31、32からの電子ビー
ムにより形成される各光源像のＸＹ方向の位置を予め決
められた相対的位置関係に位置させる為に、光軸アライ
メント制御回路18を介して、偏向器91、92により各中間
像をＸＹ方向に平行移動させる。また、要素電子光学系
31、32からの電子ビームにより形成される各光源像のＺ
方向の位置を予め決められた範囲内に位置させる為にフ
ォーカス制御回路15を介して各要素電子光学系の中間電
極の電位を設定しなおす。さらに、検出された各要素電
子光学系のウエハ上に照射する電流をメモリ19に記憶さ
せる。Then, based on the detection result, the sequence controller positions the positions in the XY directions of the respective light source images formed by the electron beams from the element electron optical systems 31 and 32 in a predetermined relative positional relationship. Therefore, each intermediate image is translated in the XY directions by the deflectors 91 and 92 via the optical axis alignment control circuit 18. Also, element electron optical system
Z of each light source image formed by the electron beams from 31, 32
The potential of the intermediate electrode of each element electron optical system is reset through the focus control circuit 15 in order to position the directional position within a predetermined range. Further, the detected electric current applied to the wafer of each element electron optical system is stored in the memory 19.
【００６０】次に、ＣＰＵ12の命令によりパターンの露
光が開始されると、シーケンスコントローラ14は、予め
メモリ19に入力されたウエハ5に塗布されたレジストの
感度と、前述したようにメモリ19に記憶された各要素電
子光学系毎のウエハ上への照射電流とに基づいて、各要
素電子光学系が形成する光源像の露光位置での露光時間
（露光位置での光源像の滞在時間）を、要素電子光学系
毎に算出し、ブランキング制御回路16に送信する。ま
た、シーケンスコントローラ14は、前述したようにメモ
リ19に記憶されている露光制御ファイルをブランキング
制御回路16に送信する。ブランキング制御回路16では、
要素電子光学系毎のブランキングOFF時間（露光時間）
を設定し、また送信されてきた露光制御ファイルの中に
ある、要素電子光学系毎の露光データと要素電子光学系
毎のブランキングOFF時間（露光時間）とに基づいて、
図１２に示すようなブランキング信号を各要素電子光学
系に偏向制御回路21と同期して送信し、要素電子光学系
毎の露光タイミング、露光量が制御される。（フィール
ド１に比べフィールド２の方が各露光位置での露光時間
が長い）Next, when the exposure of the pattern is started by the command of the CPU 12, the sequence controller 14 stores the sensitivity of the resist applied to the wafer 5 in advance in the memory 19 and the memory 19 as described above. The exposure time at the exposure position of the light source image formed by each element electron optical system (the staying time of the light source image at the exposure position) is calculated based on the irradiation current on the wafer for each element electron optical system It is calculated for each element electron optical system and transmitted to the blanking control circuit 16. The sequence controller 14 also transmits the exposure control file stored in the memory 19 to the blanking control circuit 16 as described above. In the blanking control circuit 16,
Blanking OFF time (exposure time) for each element electron optical system
Based on the exposure data for each element electron optical system and the blanking OFF time (exposure time) for each element electron optical system in the exposure control file that has been set,
A blanking signal as shown in FIG. 12 is transmitted to each element electron optical system in synchronization with the deflection control circuit 21, and the exposure timing and the exposure amount for each element electron optical system are controlled. (Field 2 has a longer exposure time at each exposure position than field 1)
【００６１】また一方、シーケンスコントローラ14は、
前述したようにメモリ19に記憶されている露光制御ファ
イルを偏向制御回路21に送信する。偏向制御回路2で
は、送信されてきた露光制御ファイルの中にある、位置
データ基づいて、偏向制御信号、フォーカス制御信号、
非点補正信号のそれぞれをD/Aを介して偏向器6、ダイナ
ミックフォーカスコイル7、ダイナミックスティグコイ
ル８にブランキング制御回路16と同期して送信、ウエハ
上での複数の光源像の位置が制御される。On the other hand, the sequence controller 14
As described above, the exposure control file stored in the memory 19 is transmitted to the deflection control circuit 21. In the deflection control circuit 2, based on the position data in the transmitted exposure control file, the deflection control signal, the focus control signal,
Each of the astigmatism correction signals is transmitted via the D / A to the deflector 6, the dynamic focus coil 7, and the dynamic stig coil 8 in synchronization with the blanking control circuit 16, and the positions of a plurality of light source images on the wafer are controlled. To be done.
【００６２】偏向器を作動させた際に発生する偏向収差
によるフォーカス位置のずれをダイナミックフォーカス
コイルだけでは補正しきれない場合は、光源像のＺ方向
の位置を予め決められた範囲内に位置させる為にフォー
カス制御回路15を介して各要素電子光学系の中間電極の
電位を調整して中間像の光軸方向の位置を変えても良
い。When the deviation of the focus position due to the deflection aberration generated when the deflector is operated cannot be completely corrected by the dynamic focus coil alone, the position of the light source image in the Z direction is positioned within a predetermined range. Therefore, the position of the intermediate image in the optical axis direction may be changed by adjusting the potential of the intermediate electrode of each element electron optical system via the focus control circuit 15.
【００６３】〔要素電子光学系の他の実施例１〕図１３
(A)を用いて要素電子光学系の他の実施例１について説
明する。同図中、第５図と同一構成要素には同一符号を
付し、その説明は省略する。[Embodiment 1 of Elemental Electron Optical System] FIG.
Another example 1 of the element electron optical system will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００６４】図５の要素電子光学系と大きく異なる点
は、開口絞り上の開口形状、ブランキング電極である。
この開口(AP)は、ユニポテンシャルレンズ303の光軸近
傍に入射する電子ビームを遮蔽し、ホロビーム（中空円
筒ビーム）状の電子ビームを形成するもである。ブラン
キング電極321はこの開口形状に適したブランキング電
極で、一対の円筒電極により構成されている。A big difference from the element electron optical system of FIG. 5 is the aperture shape on the aperture stop and the blanking electrode.
The aperture (AP) shields the electron beam incident near the optical axis of the unipotential lens 303 and forms a hollow beam (hollow cylindrical beam) electron beam. The blanking electrode 321 is a blanking electrode suitable for this opening shape, and is composed of a pair of cylindrical electrodes.
【００６５】コンデンサーレンズ2で略平行にされた電
子ビームは、ブランキング電極321と開口絞り322を介
し、ユニポテンシャルレンズ302によって、ブランキン
グ開口304上にに光源の中間像を形成する。この時、ブ
ランキング開口304の電極間に電界をかけていないと電
子ビーム束323の様にブランキング開口304の開口を透過
する。一方、ブランキング開口304の電極間に電界をか
けると電子ビームは偏向され、電子ビーム束324の様に
ブランキング開口304によって遮断される。また、電子
ビーム束323と電子光束324は、ブランキング開口304上
（縮小電子光学系の物体面）で互いに異なる角度分布を
有するので、図１３(B)ように縮小電子光学系の瞳位置
（図１のP)では電子ビーム束323と電子ビーム束324は互
いに異なる領域に入射される。したがって、ブランキン
グ開口304を設ける代わりに電子ビーム束323だけを透過
させるブランキング開口304'を縮小電子光学系の瞳位置
に設けても構わない。それにより補正電子光学系3を構
成する他の要素電子光学系のブランキング開口と共用で
きる。The electron beam made substantially parallel by the condenser lens 2 forms an intermediate image of the light source on the blanking aperture 304 by the unipotential lens 302 via the blanking electrode 321 and the aperture stop 322. At this time, unless an electric field is applied between the electrodes of the blanking opening 304, the electron beam bundle 323 penetrates through the blanking opening 304 like an electron beam bundle 323. On the other hand, when an electric field is applied between the electrodes of the blanking aperture 304, the electron beam is deflected and blocked by the blanking aperture 304 like the electron beam bundle 324. Since the electron beam bundle 323 and the electron beam 324 have different angular distributions on the blanking aperture 304 (the object plane of the reduction electron optical system), the pupil position of the reduction electron optical system ( In P) of FIG. 1, the electron beam bundle 323 and the electron beam bundle 324 are incident on different regions. Therefore, instead of providing the blanking aperture 304, a blanking aperture 304 ′ for transmitting only the electron beam bundle 323 may be provided at the pupil position of the reduction electron optical system. As a result, it can be shared with the blanking apertures of other element electron optical systems constituting the correction electron optical system 3.
【００６６】また、ホロビーム（中空円筒ビーム）状の
電子ビームは、中空でない電子ビーム（例えばガウスビ
ーム）に比べ空間電荷効果が小さいので、電子ビームを
ウエハ上に集束してぼけの小さい光源像がウエハ上に形
成できる。すなわち、各要素電子光学系からの電子ビー
ムが縮小電子光学系4の瞳面Pを通過する際、瞳面上での
電子ビームの電子密度分布を周辺部の電子密度が中央部
の電子密度より大とせしめることにより、上記効果が得
られる。そしてそのような瞳面P上での電子密度分布
は、本実施例のように縮小電子光学系4の瞳面Pとほぼ共
役位置に設けられた開口絞り320上の開口（中心部が遮
光された開口）によって達成できる。Further, since the space beam effect of the electron beam in the form of a hollow beam (hollow cylindrical beam) is smaller than that of a solid electron beam (for example, a Gaussian beam), the electron beam is focused on the wafer to form a light source image with little blur. It can be formed on a wafer. That is, when the electron beam from each element electron optical system passes through the pupil plane P of the reduction electron optical system 4, the electron density distribution of the electron beam on the pupil plane is set such that the electron density in the peripheral portion is higher than the electron density in the central portion. By making it large, the above effect can be obtained. The electron density distribution on the pupil plane P is such that the aperture on the aperture stop 320 (the central portion is shielded from light) is provided at a position substantially conjugate with the pupil plane P of the reduction electron optical system 4 as in the present embodiment. Aperture) can be achieved.
【００６７】次に上記説明した電子ビーム露光装置及び
露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明
する。Next, an embodiment of a device manufacturing method using the electron beam exposure apparatus and the exposure method described above will be described.
【００６８】図１４は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パ
ターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成す
る。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の
材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプ
ロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御デー
タが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフ
ィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次の
ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を
含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検
査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。FIG. 14 shows microdevices (semiconductor chips such as IC and LSI, liquid crystal panels, CCDs, thin film magnetic heads,
2 shows a flow of manufacturing a micromachine or the like. Step 1
In (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed.
In step 2 (exposure control data creation), exposure control data of the exposure apparatus is created based on the designed circuit pattern. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the wafer and the exposure apparatus to which the prepared exposure control data has been input. The next step 5 (assembly) is called the post-process, and step 4
Is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced by the above process, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).
【００６９】図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７
（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８
（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらのス
テップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重
に回路パターンが形成される。FIG. 15 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern is printed on the wafer by exposure using the above-described exposure apparatus. Step 17
In (development), the exposed wafer is developed. Step 18
In (etching), portions other than the developed resist image are scraped off. In step 19 (resist stripping), the resist that is no longer needed after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
【００７０】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been difficult to manufacture conventionally, at a low cost.
【００７１】[0071]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、 （１）ステンシルマスクを必要としない。 （２）広い露光領域に所望の形状を有する光源像を同時
に多く形成することができる。 （３）各光源像は離散的に配置されているので空間電荷
効果の影響を互いに受けない。 よって、所望の露光パターンをよりスループット高く形
成できる。As described above, according to the present invention, (1) no stencil mask is required. (2) A large number of light source images having a desired shape can be simultaneously formed in a wide exposure area. (3) Since the light source images are arranged discretely, they are not affected by the space charge effect. Therefore, a desired exposure pattern can be formed with higher throughput.
【図１】本発明に係る電子ビーム露光装置の実施例１を
示す図。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.
【図２】ステンシルマスクを備えた電子ビーム露光装置
の概要を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an outline of an electron beam exposure apparatus provided with a stencil mask.
【図３】ステンシルマスク型露光の概念を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a concept of stencil mask type exposure.
【図４】本発明の原理を説明する図。FIG. 4 illustrates the principle of the present invention.
【図５】要素電子光学系について説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating an element electron optical system.
【図６】補正電子光学系を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a correction electron optical system.
【図７】ブランキング電極の配線図。FIG. 7 is a wiring diagram of a blanking electrode.
【図８】上下の開口電極を説明する図。FIG. 8 is a diagram illustrating upper and lower aperture electrodes.
【図９】中間電極を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating an intermediate electrode.
【図１０】非点収差を有するユニポテンシャルレンズを
説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a unipotential lens having astigmatism.
【図１１】露光パターンと露光制御データを説明する
図。FIG. 11 is a diagram illustrating an exposure pattern and exposure control data.
【図１２】各要素電子光学系に送信されるブランキング
信号を説明する図。FIG. 12 is a diagram illustrating a blanking signal transmitted to each element electron optical system.
【図１３】要素電子光学系の他の実施例１を説明する
図。FIG. 13 is a diagram illustrating another example 1 of the element electron optical system.
【図１４】微小デバイスの製造フローを説明する図。FIG. 14 is a diagram illustrating a manufacturing flow of a micro device.
【図１５】ウエハプロセスを説明する図。FIG. 15 is a diagram illustrating a wafer process.
１ 電子銃 ２ コンデンサーレンズ ３ 補正電子光学系 ３１、３２ 要素電子光学系 ４ 縮小電子光学系 ５ ウエハ ６ 偏向器 ７ ダイナミックフォーカスコイル ８ ダイナミックスティグコイル ９１、９２ 偏向器 １０ ファラデーカップ １１ ＸＹＺステージ １２ ＣＰＵ １３ インターフェース １４ シーケンスコントローラ １５ フォーカス制御回路 １６ ブランキング制御回路 １７ 駆動制御装置 １８ 光軸アライメント制御回路 １９ メモリ ２１ レーザ干渉系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron gun 2 Condenser lens 3 Correction electron optical system 31, 32 Element electron optical system 4 Reduction electron optical system 5 Wafer 6 Deflector 7 Dynamic focus coil 8 Dynamic stig coil 91, 92 Deflector 10 Faraday cup 11 XYZ stage 12 CPU 13 Interface 14 Sequence controller 15 Focus control circuit 16 Blanking control circuit 17 Drive controller 18 Optical axis alignment control circuit 19 Memory 21 Laser interference system
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｅ ５４１Ｍ ５４１Ｊ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/30 541E 541M 541J
Claims (10)
該光源の像を縮小投影する縮小電子光学系と、前記光源
と前記縮小電子光学系の間に設けられ、前記縮小電子光
学系の光軸に直交する方向に前記光源の中間像を複数形
成し、各中間像が前記縮小電子光学系よって前記被露光
面に縮小投影される際に発生する収差を予め補正する補
正電子光学系を有する電子ビーム露光装置において、 前記補正電子光学系は、光源からの電子ビームを略平行
にする電子光学系と、略平行となった前記電子ビームの
一部から前記各中間像を形成するための複数の要素電子
光学系とを有し、前記縮小電子光学系の像面湾曲に応じ
て、各前記要素電子光学系の主面位置が設定されること
を特徴とする電子ビーム露光装置。1. A light source for emitting an electron beam, a reduction electron optical system for reducing and projecting an image of the light source on a surface to be exposed, and a reduction electron optical system provided between the light source and the reduction electron optical system. A correction electron optical system that forms a plurality of intermediate images of the light source in a direction orthogonal to the optical axis, and that corrects beforehand aberrations generated when the intermediate images are reduced and projected on the exposed surface by the reduction electron optical system. In the electron beam exposure apparatus having, the correction electron optical system forms an intermediate image from the electron optical system that makes an electron beam from a light source substantially parallel, and a part of the electron beam that is substantially parallel. An electron beam exposure apparatus, comprising: a plurality of element electron optical systems; and a main surface position of each of the element electron optical systems is set according to a field curvature of the reduction electron optical system.
テンシャルレンズで構成され、互いの焦点距離を調整す
ることにより前記主面位置が設定されることを特徴とす
る請求項１の電子ビーム露光装置。2. The electron beam according to claim 1, wherein each of the element electron optical systems is composed of a plurality of unipotential lenses, and the principal surface position is set by adjusting the focal lengths of the unipotential lenses. Exposure equipment.
であることを特徴とする請求項２の電子ビーム露光装
置。3. The electron beam exposure apparatus according to claim 2, wherein the focal lengths of the element electron optical systems are substantially the same.
記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に関する各前記
要素電子光学系の位置が設定されることを特徴とする請
求項１乃至３の電子ビーム露光装置。4. The position of each element electron optical system in a direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system is set according to the distortion of the reduction electron optical system. 3 electron beam exposure apparatus.
て、各前記要素電子光学系の非点収差が設定されること
を特徴とする請求項１乃至４の電子ビーム露光装置。5. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the astigmatism of each element electron optical system is set according to the astigmatism of the reduction electron optical system.
光源側に該要素電子光学系の光軸近傍に入射する電子ビ
ームを遮蔽する開口絞りを有することを特徴とする請求
項１乃至５の電子ビーム露光装置。6. The element electron optical system according to claim 1, wherein each of the element electron optical systems has an aperture stop for blocking an electron beam incident on the light source side in the vicinity of the optical axis of the element electron optical system. Electron beam exposure system.
て、前記光源側に該要素電子光学系に入射する略平行の
電子ビームを偏向する手段と、該要素電子光学系に入射
する該電子ビームが偏向された際、前記要素電子光学系
の前記被露光面側に該電子ビームを遮蔽する遮蔽絞りと
を有することを特徴とする請求項１乃至６の電子ビーム
露光装置。7. In each of the element electron optical systems, means for deflecting a substantially parallel electron beam incident on the element electron optical system to the light source side, and deflecting the electron beam incident on the element electron optical system 7. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, further comprising a shield diaphragm that shields the electron beam on the exposed surface side of the element electron optical system when being exposed.
瞳に位置することを特徴とする請求項７の電子ビーム露
光装置。8. The electron beam exposure apparatus according to claim 7, wherein the shield diaphragm is located at a pupil of the reduction electron optical system.
上に形成したことを特徴とする請求項１乃至８の電子ビ
ーム露光装置。9. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the element electron optical systems are formed on the same substrate.
を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス
製造方法。10. A device manufacturing method comprising manufacturing a device using the electron beam exposure apparatus according to claim 1.
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