JPH09330868A

JPH09330868A - 電子ビーム露光方法及びそれを用いたデバイス製造方法

Info

Publication number: JPH09330868A
Application number: JP8150988A
Authority: JP
Inventors: Masato Muraki; 真人村木; Susumu Goto; 進後藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-12
Filing date: 1996-06-12
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】露光すべきパターンサイズが微細化されても
スループットの低下を小さくするマルチ電子ビーム型の
電子ビーム露光方法を提供する。【解決手段】複数の電子ビームの少なくとも一つが露
光すべきパターンの中の輪郭部を露光する時の偏向配列
上の位置から成る偏向配列上の第１の領域を決定し、前
記第１の領域とは異なる領域であって、前記複数の電子
ビームの少なくとも一つが露光すべきパターンの中の輪
郭部と異なる部分を露光する時の前記配列上の位置から
成る前記配列上の第２の領域を決定し、前記第１の領域
では、前記配列の配列間隔を偏向量の単位として前記複
数の電子ビームを偏向してその位置を整定させ、前記第
２の領域では、前記配列の配列間隔より大きい偏向量を
単位として、前記複数の電子ビームを偏向してその位置
を整定させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子ビーム露光方法
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
う電子ビーム露光方法及びそれを用いたデバイス製造方
法に関する。

【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。

【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
トが大きいが、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。

【０００４】この問題点を解決する装置として、複数の
電子ビームを設計上の座標に沿って試料面に照射し、設
計上の座標に沿ってその複数の電子ビームを偏向させて
試料面を走査させるとともに、描画するパターンに応じ
て複数の電子ビームを個別にon/offしてパターンを描画
するマルチ電子ビーム型露光装置がある。マルチ電子ビ
ーム型露光装置は、ステンシルマスクを用いずに任意の
描画パターンを描画できるのでスループットがより改善
できるという特徴がある。

【０００５】図１８に、マルチ電子ビーム型露光装置の
概要を示す。501a ,501ｂ,501cは、個別に電子ビームを
on/offできる電子銃である。502は、電子銃501a ,501
ｂ,501cからの複数の電子ビームをウエハ503上に縮小投
影する縮小電子光学系で、504は、ウエハ503に縮小投影
された複数の電子ビームを偏向させる偏向器である。

【０００６】電子銃501a ,501ｂ,501cからの複数の電子
ビームは、偏向器504によって同一の偏向量を与えられ
る。それにより、それぞれのビーム基準位置を基準とし
て、各電子ビームは偏向器504が定める配列に従ってウ
エハ上での位置を順次整定して移動する。そして、それ
ぞれの電子ビームは、互いに異なる露光領域で露光すべ
きパターンを露光する。

【０００７】図１８(A)(B)(C)は、それぞれ電子銃501a
,501ｂ,501cからの電子ビームがそれぞれの露光領域を
同一の配列に従って露光すべきパターンを露光する様子
を示している。各電子ビームは、同時刻の配列上の位置
を(1,1)、(1,2)....(1,16)、(2,1)、(2,2)....(2,16),
(3,1)..となるように位置を整定して移動していくとと
もに、露光すべきパターン（P1、P2、P3)が存在する位
置でビームを照射して、各露光領域でそれぞれが露光す
べきパターン（P1、P2、P3)を露光する（いわゆるラス
タースキャンである。）。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、ラ
スタースキャンを用いたマルチ電子ビーム型露光装置で
は、露光すべきパターンのサイズが微細化するとそれぞ
れの電子ビームの露光領域を更に細かく分割した位置に
電子ビームを整定して、電子ビームを照射することにな
る。（偏向器504が定める配列の配列間隔が狭くな
る。）その結果、同じ面積の露光領域を露光する際、電
子ビームの位置を整定して露光する回数が増大し、著し
くスループットが低下するという問題ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
問題点に鑑みてなされたものであり、本願発明の電子ビ
ーム露光方法のある形態は、複数の電子ビームを基板面
上の異なる位置に入射させ共通の偏向器によって偏向さ
せることにより、前記偏向器が定める同一の配列に従っ
て前記複数の電子ビームの位置を順次整定するととも
に、前記複数の電子ビームそれぞれの照射を個別に制御
して前記基板を露光する電子ビーム露光方法において、
前記複数の電子ビームの少なくとも一つが露光すべきパ
ターンの中の輪郭部を露光する時の前記配列上の位置か
ら成る前記配列上の第１の領域を決定する段階と、前記
第１の領域とは異なる領域であって、前記複数の電子ビ
ームの少なくとも一つが露光すべきパターンの中の輪郭
部と異なる部分を露光する時の前記配列上の位置から成
る前記配列上の第２の領域を決定する段階と、前記第１
の領域では、前記配列の配列間隔を偏向量の単位として
前記複数の電子ビームを偏向してその位置を整定させる
段階と、前記第２の領域では、前記配列の配列間隔より
大きい偏向量を単位として、前記複数の電子ビームを偏
向してその位置を整定させる段階とを有することを特徴
とする。

【００１０】前記第１、第２の領域とは異なる前記配列
上の領域では、前記複数の電子ビームの位置を整定しな
いで偏向する段階を有することを特徴とする。

【００１１】前記第２の領域内に偏向される電子ビーム
の前記基板面上での大きさを前記第１の偏向領域内に偏
向される電子ビームの前記基板面上での大きさより大き
くする段階を有することを特徴とする。

【００１２】ウエハ上に露光されるべきパターンの最小
線幅、線幅の種類、形状に基づいて前記配列の配列間隔
が決定される段階を有することを特徴とする。

【００１３】本願発明の電子ビーム露光装置のある形態
は、複数の電子ビームを基板面上の異なる位置に入射さ
せる照射手段と、前記複数の電子ビームに同一の偏向量
を与えることにより同一の配列に従って前記複数の電子
ビームの位置を順次整定する偏向手段と、前記複数の電
子ビームそれぞれの照射を個別に制御するブランキング
手段とを有して、前記基板を露光する電子ビーム露光装
置において、前記複数の電子ビームの少なくとも一つが
露光すべきパターンの中の輪郭部を露光する時の前記配
列上の位置から成る前記配列上の第１の領域では、前記
配列の配列間隔を偏向量の単位として前記偏向手段によ
って前記複数の電子ビームを偏向して整定させ、前記第
１の領域とは異なる領域であって前記複数の電子ビーム
の少なくとも一つが露光すべきパターンの中の輪郭部と
異なる部分を露光する時の前記配列上の位置から成る前
記配列上の第２の領域では、前記配列の配列間隔より大
きい偏向量を単位として、前記複数の電子ビームを偏向
して整定させる制御手段を有することを特徴とする。

【００１４】前記制御手段は、前記第１、第２の偏向領
域とは異なる前記配列上の領域では、前記偏向手段によ
り前記複数の電子ビームの位置を整定しないことを特徴
とする。

【００１５】前記複数の電子ビームの前記基板面上での
大きさを変更する変更手段を有し、前記制御手段は、前
記変更手段によって前記第２の偏向領域内の電子ビーム
の前記基板面上での大きさを前記第１の偏向領域内の電
子ビームの前記基板面上での大きさより大きくすること
を特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】

〔電子ビーム露光装置の構成要素説明〕図１は本発明に
係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。

【００１７】図１において、１は、カソード1ａ、グリ
ッド1b、アノード1cよりなる電子銃であって、カソード
1aから放射された電子はグリッド1b、アノード1cの間で
クロスオーバ像を形成する。（以下、これらのクロスオ
ーバ像を光源と記す）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、要素電子
光学系アレイ3に入射する。要素電子光学系アレイ3は、
ブランキング電極と開口と電子レンズで構成される要素
電子光学系が光軸AXに直交する方向に複数配列されて形
成されたものである。要素電子光学系アレイ3の詳細に
ついては後述する。

【００１８】要素電子光学系アレイ3は、光源の中間像
を複数形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系4に
よって縮小投影され、ウエハ5上に光源像を形成する。

【００１９】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、要素電子光学系アレ
イ3の各要素は設定されている。更に、要素電子光学系
アレイ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。

【００２０】縮小電子光学系4は、第１投影レンズ41(4
3)と第２投影レンズ42(44)とからなる対称磁気タブレッ
トで構成される。第１投影レンズ41(43)の焦点距離をf
1、第２投影レンズ42(44)の焦点距離をf2とすると、こ
の２つのレンズ間距離はf1+f2になっている。光軸上AX
の物点は第１投影レンズ41(43)の焦点位置にあり、その
像点は第２投影レンズ42(44)の焦点に結ぶ。この像は-f
2/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。

【００２１】6は、要素電子光学系アレイ3からの複数の
電子ビームを偏向させて、複数の光源像をウエハ5上で
X,Y方向に略同一の変位量だけ変位させる偏向器であ
る。偏向器6は、図示はされていないが、偏向幅が広い
場合に用いられる主偏向器と偏向幅が狭い場合に用いら
れる副偏向器で構成されていて、主偏向器は電磁型偏向
器で、副偏向器は静電型偏向器である。

【００２２】7は偏向器6を作動させた際に発生する偏向
収差により光源像のフォーカス位置のずれを補正するダ
イナミックフォーカスコイルであり、8は、ダイナミッ
クフォーカスコイル7と同様に、偏向により発生する偏
向収差の非点収差を補正するダイナミックスティグコイ
ルである。

【００２３】9は、要素電子光学系アレイ3からの電子ビ
ームが、ウエハ5上に形成された位置合わせマークもし
くはステージ基準板13上のマークを照射した際に生じる
反射電子又は２次電子を検出する反射電子検出器であ
る。

【００２４】10は、Ｘ及びＹ方向にのびる２つのシング
ルナイフエッジを有するファラデーカップで要素電子光
学系からの電子ビームが形成する光源像の電荷量を検出
する。

【００２５】11は、ウエハを載置し、光軸AX(Ｚ軸）方
向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なθ-Ｚステージで
あって、前述したステージ基準板13とファラデーカップ
10が固設されている。

【００２６】12は、θ-Ｚステージを載置し、光軸AX(Ｚ
軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージであ
る。

【００２７】次に、図２を用いて要素電子光学系アレイ
3について説明する。

【００２８】要素電子光学系アレイ3は、複数の要素電
子光学系をグループ（サブアレイ）とし、そのサブアレ
イが複数形成されている。そして、本実施例では７つの
サブアレイA〜Gが形成されている。各サブアレイは、複
数の要素電子光学系が２次元的に配列されている。そし
て、本実施例の各サブアレイではD(1,1)〜D(5,5)のよう
に２５個の要素電子光学系が形成されていて、各要素電
子光学系は縮小電子光学系4を介してウエハ上にはX方向
もY方向もピッチPb（μm)の間隔で配列する光源像を形
成する。

【００２９】各要素電子光学系の断面図を図３に示す。

【００３０】図３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
する基板で他の要素電子光学系と共通である。その上に
ブランキング電極301と電極を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またはV2に保った収斂機能を有するユニポテ
ンシャルレンズ303a、303bの２つを用いた電子レンズで
ある。

【００３１】ユニポテンシャルレンズ303aの上、中、下
の電極及びユニポテンシャルレンズ303bの上、下の電極
の形状は図４(A)に示すような形状であり、ユニポテン
シャルレンズ303a、303bの上下電極は、後述する焦点・
非点制御回路１によって全ての要素電子光学系において
共通の電位に設定している。

【００３２】ユニポテンシャルレンズ303aの中間電極
は、焦点・非点制御回路１によって要素電子光学系毎に
電位が設定出来る為、ユニポテンシャルレンズ303aの焦
点距離が要素電子光学系毎に設定できる。

【００３３】また、ユニポテンシャルレンズ303bの中間
電極は、図４(B)に示すような４つの電極で構成され、
焦点・非点制御回路によって各電極の電位が個別に設定
でき、要素電子光学系毎にも個別設定出来るため、ユニ
ポテンシャルレンズ303bは直交する断面において焦点距
離が異なるようにでき、かつ要素電子光学系毎にも個別
に設定出来る。

【００３４】その結果、要素電子光学系の中間電極をそ
れぞれ制御することによって、要素電子光学系の電子光
学特性（中間像形成位置、非点収差）を制御することが
できる。

【００３５】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、
電子レンズ303によって、光源の中間像を形成する。こ
の時、ブランキング電極301の電極間に電界をかけてい
ないと電子ビーム束305の様に偏向されない。一方、ブ
ランキング電極301の電極間に電界をかけると電子ビー
ム束306の様にに偏向される。すると、電子光束305と電
子ビーム束306は、縮小電子光学系4の物体面で互いに異
なる角度分布を有するので、縮小電子光学系4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、電子ビ
ーム束305だけを透過させるブランキング開口BAを縮小
電子光学系の瞳位置（図１のP面上)に設けてある。

【００３６】また、各要素電子光学系は、それぞれが形
成する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像面湾曲・非点収差を補正す
るために、各要素電子光学系の２つの中間電極の電位を
個別に設定して、各要素電子光学系の電子光学特性（中
間像形成位置、非点収差）を異ならしめている。ただ
し、本実施例では、中間電極と焦点・非点制御回路１と
の配線を減らす為に同一サブアレイ内の要素電子光学系
は同一の電子光学特性にしてあり、要素電子光学系の電
子光学特性（中間像形成位置、非点収差）をサブアレイ
毎に制御している。

【００３７】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、縮小電子光学系4の歪曲特性を予
め知り、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。

【００３８】次に本実施例のシステム構成図を図５に示
す。

【００３９】ブランキング制御回路14は、要素電子光学
アレイ3の各要素電子光学系のブランキング電極のon/of
fを個別に制御する制御回路、焦点・非点制御回路１（1
5）は、要素電子光学アレイ3の各要素電子光学系の電子
光学特性（中間像形成位置、非点収差）を個別に制御す
る制御回路である。

【００４０】焦点・非点制御回路２（16）は、ダイナミ
ックスティグコイル8及びダイナミックフォーカスコイ
ル7を制御して縮小電子光学系4の焦点位置、非点収差を
制御する制御回路で、偏向制御回路17は偏向器6を制御
する制御回路、倍率調整回路18は、縮小電子光学系4の
倍率を調整する制御回路、光学特性回路19は、縮小電子
光学系4を構成する電磁レンズの励磁電流を変化させ回
転収差や光軸を調整する制御回路である。

【００４１】ステージ駆動制御回路20は、θ-Zステージ
を駆動制御し、かつＸＹステージ12の位置を検出するレ
ーザ干渉計21と共同してＸＹステージ12を駆動制御する
制御回路である。

【００４２】制御系22は、描画パターンが記憶されたメ
モリ23からのデータに基づく露光及び位置合わせの為に
上記複数の制御回路および反射電子検出器9・ファラデ
ーカップ10を同期して制御する。制御系22は、インター
フェース24を介して電子ビーム露光装置全体をコントロ
ールするCPU25によって制御されている。

【００４３】〔動作の説明〕図５を用いて本実施例の電
子ビーム露光装置の動作について説明する。

【００４４】CPU25は、ウエハに露光するパターンデー
タが入力されると、ウエハに露光するパターンの最小線
幅、線幅の種類、形状に基づいて、偏向器6が電子ビー
ムに与える最小偏向量を決定する。次に各要素電子光学
系の露光領域毎のパターンデータに分割し、最小偏向量
を配列間隔として、配列要素FMEで構成される共通の配
列を設定し、各要素電子光学系毎にパターンデータを共
通の配列上で表したデータに変換する。以下、説明を簡
略にするために、２つの要素電子光学系a,bを用いて露
光する際のパターンデータに関する処理について説明す
る。

【００４５】図６(A)、(B)に共通の配列DMに要素電子光
学系a,bが露光するべきパターンPa、Pbを示す。すなわ
ち、それぞれに要素電子光学系は、パターンが存在する
ハッチングされた配列位置で、ブランキング電極をoff
にして電子ビームをウエハ上に照射する。

【００４６】通常、パターンの輪郭部は精細に露光する
ことが必要であるが、パターンの中の輪郭部と異なる部
分言い換えればパターン内部は精細に露光する必要はな
く、規定の露光量を当てれば良い。

【００４７】そこで、図６に示したような要素電子光学
系毎の露光すべき配列位置のデータから、CPU25は、図
７(A)、(B)に示すように、要素電子光学系毎に、輪郭部
を露光する時の配列位置（配列要素FME)から成る配列上
の領域F（黒塗り部）と、パターン内部を露光する時の
配列位置（配列要素FME)から成る配列上の領域R（斜線
部）と、露光しない時の配列位置（配列要素FME)から成
る配列上の領域N（白抜き部）とを決定する。ただし、
パターンの形状によっては、実際は輪郭部であってもパ
ターン内部とみなしてもよい。また、本実施例では、輪
郭部の幅を配列要素FME１個にしたが、２つ以上でも構
わない。

【００４８】図７に示した領域F,R,Nに関するデータか
ら、図８(A)に示すように、要素電子光学系a,bのうち少
なくとも一つが輪郭部を露光する時の配列位置から成る
第１の領域FF（黒塗り部）と、第１の領域とは異なる領
域であって、要素電子光学系a,bのうち少なくとも一つ
がパターン内部を露光する時の配列位置から成る第２の
領域RR（斜線部）と、要素電子光学系a,b双方が共通し
て露光しない時の配列位置から成る第３の領域NN（白抜
き部）とを決定する。更に、第２の領域RRを配列の配列
間隔より大きい配列要素RMEで分割する。この時、配列
要素RMEで分割できない領域は第１の領域FFに繰り入れ
る。その結果を図８(B)に示す。

【００４９】複数の電子ビームが配列上の第１の領域FF
に位置する時は、最小偏向量（配列の配列間隔）を単位
として、偏向器６によって電子ビームを偏向して露光す
ることにより、ウエハ上に露光される全てのパターンの
輪郭部が精細に露光できる。また、複数の電子ビームが
配列上の第２の領域RRに位置する時は、最小偏向量（配
列の配列間隔）より大きい偏向量を単位として、偏向器
６によって電子ビームを偏向して露光することにより、
露光の際精細を必要としないパターン内部をより少ない
回数で露光できる。さらに、複数の電子ビームが配列上
の第３の領域NNに位置する時は、電子ビームの位置を整
定せずに偏向することにより、電子ビームの無駄な偏向
を減らして露光できる。

【００５０】よって、図８(B)に示す領域FF、RR、NNに
関するデータから、CPU25は図９(A)に示すように露光す
べき配列要素FME ,RMEの配列位置を決定し、電子ビーム
が露光すべき配列要素FME ,RMEのみに位置するような偏
向制御データを作成する。すなわち、図９(B)に示すよ
うに偏向経路で複数の電子ビームが位置を整定するよう
に制御するシーケンシャルデータを作成する。本実施例
では第２の領域RRを配列の配列間隔より大きい配列要素
RMEだけでで分割しているが、配列要素RMEで構成される
領域を配列要素RMEより大きい配列要素XRMEで分割し、
この時、配列要素XRMEで分割できない領域は、配列要素
RMEで構成させてもよい。その結果を図９(C)に示す。そ
して電子ビームが露光すべき配列要素FME ,RME,XRMEの
みに位置するような偏向制御データを作成してもよい。
すると、配列要素XRMEで構成される領域は、配列要素RM
Eで構成される領域の単位偏向量より大きい偏向量を単
位として、偏向器６によって電子ビームを偏向して露光
することが出来る。よって、露光の際、精細を必要とし
ないパターン内部を更により少ない回数で露光できる。

【００５１】また、パターンを露光する為には、複数の
電子ビームそれぞれの配列位置に基づいて、ブランキン
グ電極を制御して各要素電子光学系からの電子ビームの
照射を行う必要がある。図１０(A)、(B)は、それぞれの
要素電子光学系からの電子ビームの配列位置に対応した
電子ビームの照射を示すもので、すなわちハッチングさ
れた配列要素では電子ビームが照射することを表してい
る。そして、要素電子光学系毎の配列位置に対応したブ
ランキング制御データを作成する。

【００５２】以上より、CPU25は、図１１に示すよう
な、ウエハに露光するパターンデータから、配列位置、
配列要素種類、各要素電子光学系のブランキング電極の
動作時間を含めたブランキング制御データを要素とする
露光制御データを作成する。本実施例では、これらの処
理を電子ビーム露光装置のCPU25で処理したが、それ以
外の処理装置で行い、その露光制御データをCPU25に転
送してもその目的・効果は変わらない。

【００５３】次に、CPU25は、インターフェース24を介
して制御系22に「露光の実行」を命令すると、制御系22
は上記の露光制御データが転送されたメモリ23上のデー
タに基づいて下記のステップを実行する。

【００５４】（ステップ１）制御系22は、内部の基準ク
ロックに同期して転送されるメモリ23からの露光制御デ
ータに基づいて、偏向制御回路17に命じ、偏向器6の副
偏向器によって、要素電子光学系アレイからの複数の電
子ビームを偏向させるとともに、ブランキング制御回路
14に命じ各要素電子光学系のブランキング電極をウエハ
5に露光すべきパターンに応じてon/offさせる。この時
ＸＹステージ12はＸ方向に連続移動しており、偏向制御
回路17は、ＸＹステージ12の移動量も含めて電子ビーム
の偏向位置を制御している。またこの時、配列要素の種
類（FME,RME)によって、要素電子光学系のブランキング
電極off時間を変更したり、ウエハ上での光源像の大き
さを変更したりする。配列要素RMEは配列要素FMEより実
効的に露光面積が広いので配列要素FMEと同じ露光時間
であると露光不足となるので、配列要素RMEでの露光で
は露光時間を長くするようにブランキング電極を制御す
る。または、配列要素RMEでの露光では図示されていな
い電子銃1を制御する回路によって電子銃の光源のクロ
スオーバ像を大きく変更する。もしくは、要素電子光学
系の焦点距離を小さくすることによりウエハ上の光源像
の大きくする。（要素電子光学系が形成する中間像の倍
率は、要素電子光学系の焦点距離に対するコンデンサー
レンズ2の焦点距離の比で決まる）ただし、要素電子
光学系の焦点距離を小さくする場合、中間像形成位置が
変動する。その時は不図示である縮小電子光学系4に設
けられリフォーカスコイルによって、中間像形成位置の
変動によるウエハ上の光源像の光軸方向の位置変動を補
正している。

【００５５】また、露光の際配列要素RMEでの露光と配
列要素FMEでの露光が混在すると制御系の負荷が大きい
ので図１２(A)のように初めに配列要素RMEでの露光をす
る偏向位置で順次露光を行い、その後、図１２(B)よう
に配列要素FMEでの露光をする偏向位置で順次露光を行
ようにシーケンシャル制御データを変更して露光しても
良い。

【００５６】その結果、それぞれのの要素電子光学系か
らの電子ビームは、図１０(A)、(B)に示すようにウエハ
5上の露光フィールド（EF)を走査し露光する。また、一
つのサブアレイの複数の電子ビームは、図１３に示すよ
うにサブアレイ内の各要素電子光学系の露光フィールド
を隣接させたサブアレイ露光フィールド(SEF)を露光す
る。よって、ウエハ5は、図１４に示すようなサブアレ
イAからGのそれぞれが形成するサブアレイ露光フィール
ド(SEF)で構成されるサブフィールドが露光される。

【００５７】（ステップ２）制御系22は、図１５に示す
サブフィールドを露光後、サブフィールドを露光す
る為に、偏向制御回路17に命じ、偏向器6の主偏向器に
よって、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビーム
を偏向させる。この時、制御系22は、焦点・非点制御回
路2に命じ、予め求められた動的焦点補正データに基づ
いてダイナミックフォーカスコイル7を制御して縮小電
子光学系4の焦点位置を補正するとともに、予め求めら
れ動的非点補正データに基づいてダイナミックスティグ
コイル8を制御して、縮小電子光学系の非点収差を補正
する。そして、ステップ１の動作を行い、サブフィール
ドを露光する。

【００５８】以上のステップ１、２を繰り返して、図１
５示すようにサブフィールドというようにサブフィ
ールドを順次露光してウエハ全面を露光する。

【００５９】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。

【００６０】図１６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。

【００６１】図１７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。

【００６２】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。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、露
光すべきパターンサイズが微細化されてもスループット
の低下を小さくするマルチ電子ビーム型の電子ビーム露
光方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略を
示す図。

【図２】要素電子光学系アレイ3について説明する図。

【図３】要素電子光学系を説明する図。

【図４】要素電子光学系の電極を説明する図。

【図５】本発明に係るシステム構成を説明する図。

【図６】各要素電子光学系が露光するべきパターンを説
明する図。

【図７】各要素電子光学系が露光するべきパターンの領
域決定を説明する図。

【図８】偏向器が定める配列の領域決定を説明する図。

【図９】偏向制御データを説明する図。

【図１０】ブランキング制御データを説明する図。

【図１１】露光制御データを説明する図。

【図１２】配列要素に応じた分割走査露光を説明する
図。

【図１３】サブアレイ露光フィールド(SEF)を説明する
図。

【図１４】サブフィールドを説明する図。

【図１５】ウエハ全面露光を説明する図。

【図１６】微小デバイスの製造フローを説明する図。

【図１７】ウエハプロセスを説明する図。

【図１８】従来のマルチビーム型電子ビーム露光装置を
説明する図。

【符号の説明】

１電子銃２ンデンサーレンズ３要素電子光学系アレイ４縮小電子光学系５ウエハ６偏向器７ダイナミックフォーカスコイル８ダイナミックスティグコイル９反射電子検出器１０ファラデーカップ１１ θ−Ｚステージ１２ＸＹステージ１３ステージ基準板１４ブランキング制御回路１５焦点・非点制御回路１１６焦点・非点制御回路２１７偏向制御回路１８倍率調整回路１９光学特性回路２０ステージ駆動制御回路２１レーザ干渉計２２制御系２３メモリ２４インターフェース２５ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子ビームを基板面上の異なる位
置に入射させ共通の偏向器によって偏向させることによ
り、前記偏向器が定める同一の配列に従って前記複数の
電子ビームの位置を順次整定するとともに、前記複数の
電子ビームそれぞれの照射を個別に制御して前記基板を
露光する電子ビーム露光方法において、前記複数の電子ビームの少なくとも一つが露光すべきパ
ターンの中の輪郭部を露光する時の前記配列上の位置か
ら成る前記配列上の第１の領域を決定する段階と、前記第１の領域とは異なる領域であって、前記複数の電
子ビームの少なくとも一つが露光すべきパターンの中の
輪郭部と異なる部分を露光する時の前記配列上の位置か
ら成る前記配列上の第２の領域を決定する段階と、前記第１の領域では、前記配列の配列間隔を偏向量の単
位として前記複数の電子ビームを偏向してその位置を整
定させる段階と、前記第２の領域では、前記配列の配列間隔より大きい偏
向量を単位として、前記複数の電子ビームを偏向してそ
の位置を整定させる段階とを有することを特徴とする電
子ビーム露光方法。
【請求項２】前記第１、第２の領域とは異なる前記配
列上の領域では、前記複数の電子ビームの位置を整定し
ないで偏向する段階を有することを特徴とする請求項１
の電子ビーム露光方法。
【請求項３】前記第２の領域内に偏向される電子ビー
ムの前記基板面上での大きさを前記第１の領域内に偏向
される電子ビームの前記基板面上での大きさより大きく
する段階を有することを特徴とする請求項１、２の電子
ビーム露光方法。
【請求項４】ウエハ上に露光されるべきパターンの最
小線幅、線幅の種類、形状に基づいて前記配列の配列間
隔が決定される段階を有することを特徴とする請求項１
乃至３の電子ビーム露光方法。
【請求項５】請求項１乃至４の電子ビーム露光方法を
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。
【請求項６】複数の電子ビームを基板面上の異なる位
置に入射させる照射手段と、前記複数の電子ビームに同
一の偏向量を与えることにより同一の配列に従って前記
複数の電子ビームの位置を順次整定する偏向手段と、前
記複数の電子ビームの照射を個別に制御するブランキン
グ手段とを有して、前記基板を露光する電子ビーム露光
装置において、前記複数の電子ビームの少なくとも一つが露光すべきパ
ターンの中の輪郭部を露光する時の前記配列上の位置か
ら成る前記配列上の第１の領域では、前記配列の配列間
隔を偏向量の単位として前記偏向手段によって前記複数
の電子ビームを偏向して整定させ、前記第１の領域とは
異なる領域であって前記複数の電子ビームの少なくとも
一つが露光すべきパターンの中の輪郭部と異なる部分を
露光する時の前記配列上の位置から成る前記配列上の第
２の領域では、前記配列の配列間隔より大きい偏向量を
単位として、前記複数の電子ビームを偏向して整定させ
る制御手段を有することを特徴とする電子ビーム露光装
置。
【請求項７】前記制御手段は、前記第１、第２の偏向
領域とは異なる前記配列上の領域では、前記偏向手段に
より前記複数の電子ビームの位置を整定しないことを特
徴とする請求項６の電子ビーム露光方法。
【請求項８】前記複数の電子ビームの前記基板面上で
の大きさを変更する変更手段を有し、前記制御手段は、
前記変更手段によって前記第２の領域内の電子ビームの
前記基板面上での大きさを前記第１の領域内の電子ビー
ムの前記基板面上での大きさより大きくすることを特徴
とする請求項６、７の電子ビーム露光方法。
【請求項９】請求項６乃至８の電子ビーム露光装置を
用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製
造方法。