JPH1064812A - 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 - Google Patents

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

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JPH1064812A
JPH1064812A JP9060855A JP6085597A JPH1064812A JP H1064812 A JPH1064812 A JP H1064812A JP 9060855 A JP9060855 A JP 9060855A JP 6085597 A JP6085597 A JP 6085597A JP H1064812 A JPH1064812 A JP H1064812A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 各電子ビームが露光するパターンの繋ぎが確
実にでき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。 【解決手段】 複数の電子ビームを基板上の互いに異な
る位置に入射させ、前記複数の電子ビームを偏向する偏
向器によって定められる各電子ビームの小露光領域内
で、各電子ビームを偏向させるとともに、各電子ビーム
の照射を個別に制御することによって、前記基坂上の複
数の前記小露光領域内にパターンを露光する電子ビーム
露光方法において、前記小露光領域同士が隣接する部分
では露光領域を重複させるように、前記偏向器によって
前記複数の電子ビームを制御する段階を有する。

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
及びそれを用いたデバイス製造方法に関し、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、可変矩形アバ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。従つて、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
牧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】この間顕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つて試料面に照射し、設
計上の座標に沿つ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ブットがより改善
できるという特徴がある。
【０００５】図１８(A)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、5
01b、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】図１８(B)に示すように、電子銃501a、501
b、501cからの電子ビームB1,B2,B3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50
4が定める配列(小露光領域)に従ってウエハ上での位置
を順次整定して移動する。すなわち、同一の配列に従つ
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。ここで、それぞれ
の電子ビームの小露光領域ES1、ES2、ES3は、偏向器504
によって定まり、各小露光領域は隣接される。そして、
各小露光領域では、電子ビームを偏向するとともに電子
ビームの照射を制御することによって露光すべきパター
ン(Pl,P2,P3)が露光される。
【０００７】
【発明が解決しようとしている課題】各電子ビームB1,B
2,B3が露光するパターンP1,P2,P3によって図１８(B)の
ような連続するパターンPOを露光しようとする場合があ
る。しかしながら、偏向器504の偏向精度もしくは縮小
電子光学系502の経時変化等により、図１８(C)のように
各小露光領域ES1、ES2、ES3が隣接せず、互いに離れる
ことがある。その結果、連続するべきパターンPOは、互
いに接しないP1,P2,P3に分断されて、露光される。よっ
て、このようなパターンが露光されたウエハから製造さ
れた半導体素子においては、配線の断線等により所望の
動作を達成できず、半導体素子製造の歩留まりを著しく
低下させるという問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の電子ビー
ム露光方法のある形態は、複数の電子ビームを基板上の
互いに異なる位置に入射させ、前記複数の電子ビームを
偏向する偏向器によって定められる各電子ビームの小露
光領域内で、各電子ビームを偏向させるとともに、各電
子ビームの照射を個別に制御することによって、前記基
坂上の複数の前記小露光領域内にパターンを露光する電
子ビーム露光方法において、前記小露光領域同士が隣接
する部分では露光領域を重複させるように、前記偏向器
によって前記複数の電子ビームを制御する段階を有する
ことを特徴とする。
【０００９】前記小露光領域は、矩形状の露光領域であ
って、前記偏向器が前記小露光領域内で各電子ビームを
２次元に偏向させる段階を有することを特徴とする。
【００１０】前記重複部分に照射する電子ビームの照射
量を、前記重複部分の重複度に応じて制御する段階を有
することを特徴とする。
【００１１】前記重複部分に照射する電子ビームの照射
量を、前記小露光領域の境界からの前記電子ビームの照
射位置の距離に応じて制御する段階を有することを特徴
とする。
【００１２】前記小露光領域の重複部分は、前記偏向器
の偏向精度に基づいて決定する段階を有することを特徴
とする。
【００１３】本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上の互いに異なる位置に入
射させる照射手段と、前記複数の電子ビームの照射を個
別に制御する照射制御手段と、前記複数の電子ビームを
偏向させて各電子ビームが露光する小露光領域を定める
偏向手段と、前記偏向手段によって各電子ビームを偏向
させるととも、前記照射制御手段によって各電子ビーム
の照射を個別に制御し、前記小露光領域同士が隣接する
部分では露光領域を重複するように、前記偏向手段によ
って前記複数の電子ビームを制御する制御手段とを有す
ることを特徴とする。
【００１４】前記小露光領域は、矩形状の露光領域であ
って、前記偏向手段は前記小露光領域内で各電子ビーム
を２次元に偏向させること特徴とする。
【００１５】前記制御手段は、前記照射制御手段によっ
て、前記重複部分に照射する電子ビームの照射量を、前
記重複部分の重複度に基づいて制御することを特徴とす
る。
【００１６】前記制御手段は、前記照射制御手段によっ
て、前記重複部分に照射する電子ビームの照射量を、前
記小露光領域の境界からの前記電子ビームの照射位置の
距離に応じて制御することを特徴とする。
【００１７】本発明の電子ビーム露光方法の他のある形
態は、複数の電子ビームを基板上の互いに異なる位置に
入射させ、各電子ビームを偏向させるとともに、各電子
ビームの照射を個別に制御することによって、前記基板
上にパターンを露光する電子ビーム露光方法において、
副偏向器によって前記複数の電子ビームを偏向し、各電
子ビーム毎の小露光領域を露光する段階と、前記副偏向
器によって形成された複数の小露光領域で構成されるサ
ブフィールドを露光した後、主偏向器によって前記複数
の電子ビームを偏向し、再度、前記副偏向器によって前
記複数の電子ビームを偏向して各電子ビームの小露光領
域を露光することにより次のサブフィールドを露光する
段階と、サブフィールド内の前記小露光領域同士が隣接
する部分では露光領域が重複するように前記副偏向器を
制御する段階と、前記サブフィールド同士が隣接する部
分では、サブフィールド内の前記小露光領域が重複する
幅より広い幅で露光領域が重複するように前記主偏向器
を制御する段階とを有することを特徴とする。
【００１８】前記小露光領域は、矩形状の露光領域であ
って、前記副偏向器が前記小露光領域内で各電子ビーム
を２次元に偏向させる段階を有することを特徴とする。
【００１９】前記重複部分に照射する電子ビームの照射
量を、前記重複部分の重複度に基づいて制御する段階を
有することを特徴とする。
【００２０】前記重複部分に照射する電子ビームの照射
量を、前記小露光領域の境界からの前記電子ビームの照
射位置の距離に応じて制御する段階を有することを特徴
とする。
【００２１】本発明の電子ビーム露光装置の他のある形
態は、複数の電子ビームを基板面上の互いに異なる位置
に入射させる照射手段と、前記複数の電子ビームの照射
を個別に制御する照射制御手段と、前記複数の電子ビー
ムを偏向し、各電子ビーム毎の小露光領域を露光させる
副偏向器と、前記副偏向器より大きい偏向幅で前記複数
の電子ビームを偏向する主偏向器と、前記副偏向器によ
って形成された複数の小露光領域で構成されるサブフィ
ールドを露光した後、前記主偏向器によって前記複数の
電子ビームを偏向し、再度、前記副偏向器によって前記
複数の電子ビームを偏向して各電子ビーム毎の小露光領
域を露光することにより次のサブフィールドを露光する
とともに、サブフィールド内の前記小露光領域同士が隣
接する部分では露光領域が重複するように前記副偏向器
を制御し、前記サブフィールド同士が隣接する部分で
は、サブフィールド内の前記小露光領域が重複する幅よ
り広い幅で露光領域が重複するように前記主偏向器を制
御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００２２】前記小露光領域は、矩形状の露光領域であ
って、前記副偏向器は各電子ビームを前記小露光領域内
で2次元に偏向させること特徴とする。
【００２３】前記制御手段は、前記照射制御手段によっ
て、前記重複部分に照射する電子ビームの照射量を、前
記重複部分の重複度に基づいて制御することを特徴とす
る。
【００２４】前記制御手段は、前記照射制御手段によっ
て、前記重複部分に照射する電子ビームの照射量を、前
記小露光領域の境界からの前記電子ビームの照射位置の
距離に応じて制御することを特徴とする。
【００２５】本発明のデバイス製造方法は、上記電子ビ
ーム露光方法若しくは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。
【００２６】
【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。
【００２７】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、このクロスオーバ
像を電子源と記す）
【００２８】この電子源から放射される電子は、その前
側焦点位置が電子源位置にあるコンデンサーレンズ２に
よって略平行の電子ビームとなる。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。
【００２９】要素電子光学系アレイ3は、電子源の中間
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上に電子源像を形成す
る。
【００３０】その際、ウエハ5上の電子源像の間隔が電
子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。
【００３１】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。
【００３２】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、複数の電子源像をウエハ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、偏向幅が広い場合に用いられる主偏向
器61と偏向幅が狭い場合に用いられる副偏向器62で構成
されていて、主偏向器61は電磁型偏向器で、副偏向器62
は静電型偏向器である。
【００３３】7は偏向器6を作動させた際に発生する偏向
収差による電子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。
【００３４】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。
【００３５】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電子源像の電荷量を検
出する。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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)の間隔で配列する電子源像を
形成する。
【００４０】各要素電子光学系の断面図を図３に示す。
【００４１】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とブランキング電極301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
電子レンズ群である。
【００４２】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。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】その結果、要素電子光学系の中間電極の電
位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。
【００４６】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、電子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3
06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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】次に電子ビーム露光装置のシステム構成図
を図５に示す。
【００５０】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。
【００５１】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（主偏
向器61、副偏向器62）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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】（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。
【００５５】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。次に偏向器6が定め
る、各要素電子光学系のからの電子ビームの小露光領域
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。
【００５６】図６にウエハ上に露光すべき連続した一つ
のパターンPOを示す。従前では、パターンPOに対して、
要素電子光学系a,bの矩形状の小露光頭城ESa,ESbを、小
露光領域ESa,ESbの境界が接するように設定していた。
そして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し、
それに基づいて、各要素電子光学系が、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ように制御
する要素電子光学系毎の露光制御データを作成してい
た。
【００５７】本発明では、図６に示すように、パターン
POに対して、要素電子光学系a,bの露光領域ESA,ESBを、
露光領域同士が隣接する部分では露光領域が重複するよ
うに設定している。すなわち、従前の露光領域ESa,ESb
より広い露光領域ESA,ESBを電子ビームが偏向するよう
に、偏向器6を制御している。また重複部分の幅は、偏
向器6の位置設定精度(偏向精度)に基づいて設定されて
いる。
【００５８】本発明をより詳細に説明する。図６に示し
たパターンPOのパターンデータが与えられると、前述し
たように要素電子光学系a,bの小露光領域ESA,ESBを、小
露光領域同士が隣接する部分では露光領域が重複するよ
うに設定する。そして、図７(A)に示すようなそれぞれ
の小露光領域で露光するパターンデータを作成する。
【００５９】また、各電子ビーム毎の小露光領域は副偏
向器62によって対応する電子ビームを偏向することによ
り露光される。そして、副偏向器62によって形成された
複数の小露光領域で構成されるサブフィールドを露光し
た後、主偏向器61によって複数の電子ビームを偏向し、
再度、副偏向器62によって複数の電子ビームを偏向して
各電子ビームの小露光領域を露光することにより次のサ
ブフィールドを露光する。その際、サブフィールド同士
が隣接する部分の小露光領域では、小露光領域（サブフ
ィールド内）が重複する幅より広い幅で露光領域が重複
するように設定する。すなわちサブフィールド内で隣接
する小露光領域同士の重複する幅に比べ、隣接し互いに
異なるサブフィールドの露光領域同士が重複する幅の方
をより広く設定している。これは、サブフィールド内で
隣接する小露光領域同士に比べ、隣接し互いに異なるサ
ブフィールドの小露光領域同士は、隣接する小露光領域
の露光時刻がより異なるので偏向器等の経時変化を受け
小露光領域にまたがるパターンの連続性が確保しにくい
ための対策である。
【００６０】次に、図７(B)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パターンを露光する時
の配列位置から成る領域PP(ハッチング部)を決定する。
【００６１】ここで、複数の電子ビームが配列上の領域
PPに位置する時に、電子ビームの位置を整定して露光す
ることにより、ウエハ上に露光すべき全てのパターンが
露光できる。また、複数の電子ビームが配列上の領域PP
以外の位置（複数の電子ビームが共通して露光しない位
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。
【００６２】そこで、図７(B)に示す領城PPに関するデ
ータから、電子ビームを整定するべき配列位置を決定
し、整定すべき配列位置(領域PPに属する配列位置)のみ
に電子ビームの位置を整定する偏向制御データを作成す
る。
【００６３】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整定される配列位置に応じて、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７(A)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もあるから、図７(A)
を示すデータから、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。
【００６４】この時、露光するべき位置での露光量を一
定にすると、すなわち電子ビームの位置が整定されてい
る時間内に電子ビームの照射時間が一定であると、露光
領域が重複する部分での照射量は他の部分のそれの２倍
になってしまう。そこで要素電子光学系毎に、露光領域
が重複する部分での電子ビームの照射量を減ずるように
制御することが必要である。その具体的方法を図８を用
いて説明する。
【００６５】前述までは、説明を簡略化するために2つ
の小露光領域を対象としていたが、本発明の装置では複
数の要素電子光学の小露光領域が２次元に配列されてい
るので、図８ではより実際的にするために、４つの小露
光領域ES1,ES2,ES3,ES4を２次元に配列している。勿
論、ここでも小露光領域同士が隣接する部分では露光領
域が重複するように設定している。すると小露光領域ES
1において、露光領域が重複していない領域Rと、露光領
域が２重に重複している領域DRと、露光領域が４重に重
複している領域QRとに分類できる。そこで、小露光頭城
ESIを露光する要素電子光学系においては、露光すべき
配列位置がどの領域に位置するかによって電子ビームの
照射量を変えるように制御されている。すなわち、Ｎ重
（Ｎは整数）に重複することを重複度Ｎとすると、重複
度２の領域Rでは基準の照射量を、領域DRでは基準の照
射量の0.5を、重複度４の領域QRでは基準の照射量の0.2
5を、照射するように制御される。言い換えれば、露光
領域の重複度に応じた、もしくは露光領域の重複度に反
比例した、要素電子光学系からの電子ビーム照射量を照
射するように制御されている。
【００６６】また、図9に示すように、重複部分を、露
光領域の境界からの距離に応じた領域R1,R2,R3,R4に分
類し、領域Rでは基準の照射量を、領域R4では基準の照
射量の0.8を、領域R3では基準の照射量の0.6を、領域R2
では基準の照射量の0.4を、領域RIでは基準の照射量の
0.2を照射するように制御しても良い。言い換えれば、
露光領域の境界からの距離に応じた、もしくは露光領域
の境界からの距離に比例した、要素電子光学系からの電
子ビーム照射量を照射するように制御されている。勿
論、前述の重複度に応じた係数をも乗じて照射量を設定
しても良い。
【００６７】以上の偏向制御データ、及び要素電子光学
系毎のブランキング制御データより、CPU25は、図１０
に示すような、少なくとも一つの電子ビームが露光する
配列位置、その配列位置での各要素電子光学系のブラン
キング電極の動作時間(電子ビームの照射量を決定する)
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。
【００６８】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。
【００６９】(ステップ1)制御系22は、内部の基準クロ
ックに同期して順次露光制御データを各制御回路に送
る。すなわち、内部の基準クロックに同期して、偏向制
御回路17に命じ、偏向器6の副偏向器62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各電子ビー
ムに対応する小露光領域内で２次元に偏向させるととも
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させるとともにその動作時間を制御する。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。
【００７０】その結果、複数の要素電子光学系からの2
つの電子ビームでは、図１１に示すように、矩形状の小
露光領域(EF1、EF2)が、露光領域同士が隣接する部分で
は露光領域が重複するように設定されていて、各小露光
領域で、それぞれの電子ビーム位置を整定するとともに
その照射を行ってパターンを露光する。ここで２つの小
露光領域にまたがる連続なパターンPOは、たとえ小露光
領域同士の相対的位置関係が設計上の関係から多少ずれ
ても、パターンPOの斜線部(重複部分のパターン)を２つ
の小露光領域で露光しているので、その形状が歪むだけ
で、連続パターンは連続パターンとして露光できる。
【００７１】そして、図１２に示すように、サブアレイ
内の複数の要素電子光学系の小露光領域(EF)も小露光領
域同士が隣接する部分では露光領域が重複するように設
定されていて、ウエハ5上において、小露光領域同士が
隣接する部分では露光領域が重複露光された複数の小露
光領域(EF)で構成されるサブアレイ露光フィールド(SE
F)が露光される。同時に、ウエハ5上において、図１３
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。
【００７２】(ステップ2)制御系22は、図14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61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。前述したようにサブフィールドとサブフ
ィールドの隣接する部分では露光領域が重複するよう
に設定されている。その際、サブフィールド内で隣接す
る小露光領域同士の重複する幅に比べ、隣接し互いに異
なるサブフィールドの小露光領域同士が重複する幅の方
をより広く設定している。具体的例を、図１５(A)、(B)
に示す。図１５(A)は、同じサブフィールドの小露光
領域EF1-1,EF1-2の重複領域（斜線領域）を示す図で、
図１５(B)は、サブフィールドの小露光領域EF1-3とサ
ブフィールドの小露光領域EF2-1との重複領域（斜線
領域）を示す図である。図１５(A)(B)に示すように、サ
ブフィールド内で隣接する小露光領域同士(EF1-1,EF1-
2)の重複する領域の幅に比べ、隣接し互いに異なるサブ
フィールドの小露光領域同士(EF1-3,EF2-1)が重複する
領域の幅の方を２倍広く設定している。
【００７３】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の動作を再度行い、サブフィールドを
露光する。
【００７４】以上のステップ1、2を繰り返して、図１４
に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。
【００７５】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。
【００７６】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。
【００７７】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。
【００７８】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。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
電子ビームが露光するパターンの繋ぎが確実にできるマ
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】各要素電子光学系の小露光領域を説明する図
【図７】各要素電子光学系の小露光領域上で露光される
パターンをを説明する図
【図８】小露光領域の重複を説明する図
【図９】小露光領域内の分類を説明する図
【図１０】露光制御データを説明する図
【図１１】ウエハ上での各要素電子光学系の小露光領域
と露光パターンを説明する図
【図１２】サブアレイ露光フィールド(SEF)を説明する
図
【図１３】サブフィールドを説明する図
【図１４】ウエハ全面露光を説明する図
【図１５】サブフィールド内で隣接する小露光領域同士
の重複する幅と、隣接し互いに異なるサブフィールドの
小露光領域同士が重複する幅との違いを説明する図
【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 コンデンサーレンズ 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 １２ ＸＹ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１ １６ 焦点・非点制御回路２ １７ 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 ２５ ＣＰＵ

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の電子ビームを基板上の互いに異な
    る位置に入射させ、前記複数の電子ビームを偏向する偏
    向器によって定められる各電子ビームの小露光領域内
    で、各電子ビームを偏向させるとともに、各電子ビーム
    の照射を個別に制御することによって、前記基坂上の複
    数の前記小露光領域内にパターンを露光する電子ビーム
    露光方法において、 前記小露光領域同士が隣接する部分では露光領域を重複
    させるように、前記偏向器によって前記複数の電子ビー
    ムを制御する段階を有することを特徴とする電子ビーム
    露光方法。
  2. 【請求項２】 前記小露光領域は、矩形状の露光領域で
    あって、前記偏向器が前記小露光領域内で各電子ビーム
    を２次元に偏向させ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。
  3. 【請求項３】 前記重複部分に照射する電子ビームの照
    射量を、前記重複部分の重複度に応じて制御する段階を
    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。
  4. 【請求項４】 前記重複部分に照射する電子ビームの照
    射量を、前記小露光領域の境界からの前記電子ビームの
    照射位置の距離に応じて制御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。
  5. 【請求項５】 前記小露光領域の重複部分は、前記偏向
    器の偏向精度に基づいて決定する段階を有することを特
    徴とする請求項１乃至４の電子ビーム露光方法。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至５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。
  7. 【請求項７】 複数の電子ビームを基板上の互いに異な
    る位置に入射させる照射手段と、 前記複数の電子ビームの照射を個別に制御する照射制御
    手段と、 前記複数の電子ビームを偏向させて各電子ビームが露光
    する小露光領域を定める偏向手段と、 前記偏向手段によって各電子ビームを偏向させるとと
    も、前記照射制御手段によって各電子ビームの照射を個
    別に制御し、前記小露光領域同士が隣接する部分では露
    光領域を重複するように、前記偏向手段によって前記複
    数の電子ビームを制御する制御手段とを有することを特
    徴とする電子ビーム露光装置。
  8. 【請求項８】 前記小露光領域は、矩形状の露光領域で
    あって、前記偏向手段は前記小露光領域内で各電子ビー
    ムを２次元に偏向させること特徴とする請求項７の電子
    ビーム露光装置。
  9. 【請求項９】 前記制御手段は、前記照射制御手段によ
    って、前記重複部分に照射する電子ビームの照射量を、
    前記重複部分の重複度に基づいて制御することを特徴と
    する請求項７、８の電子ビーム露光装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御手段は、前記照射制御手段に
    よって、前記重複部分に照射する電子ビームの照射量
    を、前記小露光領域の境界からの前記電子ビームの照射
    位置の距離に応じて制御することを特徴とする請求項
    ７、８の電子ビーム露光装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７乃至１０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。
  12. 【請求項１２】 複数の電子ビームを基板上の互いに異
    なる位置に入射させ、各電子ビームを偏向させるととも
    に、各電子ビームの照射を個別に制御することによっ
    て、前記基板上にパターンを露光する電子ビーム露光方
    法において、 副偏向器によって前記複数の電子ビームを偏向し、各電
    子ビーム毎の小露光領域を露光する段階と、 前記副偏向器によって形成された複数の小露光領域で構
    成されるサブフィールドを露光した後、主偏向器によっ
    て前記複数の電子ビームを偏向し、再度、前記副偏向器
    によって前記複数の電子ビームを偏向して各電子ビーム
    の小露光領域を露光することにより次のサブフィールド
    を露光する段階と、 サブフィールド内の前記小露光領域同士が隣接する部分
    では露光領域が重複するように前記副偏向器を制御する
    段階と、 前記サブフィールド同士が隣接する部分では、サブフィ
    ールド内の前記小露光領域が重複する幅より広い幅で露
    光領域が重複するように前記主偏向器を制御する段階と
    を有することを特徴とする電子ビーム露光方法。
  13. 【請求項１３】 前記小露光領域は、矩形状の露光領域
    であって、前記副偏向器が前記小露光領域内で各電子ビ
    ームを２次元に偏向させる段階を有することを特徴とす
    る請求項１２の電子ビーム露光方法。
  14. 【請求項１４】 前記重複部分に照射する電子ビームの
    照射量を、前記重複部分の重複度に基づいて制御する段
    階を有することを特徴とする請求項１２、１３の電子ビ
    ーム露光方法。
  15. 【請求項１５】 前記重複部分に照射する電子ビームの
    照射量を、前記小露光領域の境界からの前記電子ビーム
    の照射位置の距離に応じて制御する段階を有することを
    特徴とする請求項１２、１３の電子ビーム露光方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１２乃至１５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。
  17. 【請求項１７】 複数の電子ビームを基板面上の互いに
    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の照射を個別に制御する照射制御
    手段と、 前記複数の電子ビームを偏向し、各電子ビーム毎の小露
    光領域を露光させる副偏向器と、 前記副偏向器より大きい偏向幅で前記複数の電子ビーム
    を偏向する主偏向器と、 前記副偏向器によって形成された複数の小露光領域で構
    成されるサブフィールドを露光した後、前記主偏向器に
    よって前記複数の電子ビームを偏向し、再度、前記副偏
    向器によって前記複数の電子ビームを偏向して各電子ビ
    ーム毎の小露光領域を露光することにより次のサブフィ
    ールドを露光するとともに、サブフィールド内の前記小
    露光領域同士が隣接する部分では露光領域が重複するよ
    うに前記副偏向器を制御し、前記サブフィールド同士が
    隣接する部分では、サブフィールド内の前記小露光領域
    が重複する幅より広い幅で露光領域が重複するように前
    記主偏向器を制御する制御手段とを有することを特徴と
    する電子ビーム露光装置。
  18. 【請求項１８】 前記小露光領域は、矩形状の露光領域
    であって、前記副偏向器は各電子ビームを前記小露光領
    域内で2次元に偏向させること特徴とする請求項１７の
    電子ビーム露光装置。
  19. 【請求項１９】 前記制御手段は、前記照射制御手段に
    よって、前記重複部分に照射する電子ビームの照射量
    を、前記重複部分の重複度に基づいて制御することを特
    徴とする請求項１７、１８の電子ビーム露光装置。
  20. 【請求項２０】 前記制御手段は、前記照射制御手段に
    よって、前記重複部分に照射する電子ビームの照射量
    を、前記小露光領域の境界からの前記電子ビームの照射
    位置の距離に応じて制御することを特徴とする請求項１
    ７、１８の電子ビーム露光装置。
  21. 【請求項２１】 請求項１７乃至２０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。
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