JPH09330870A - 電子ビーム露光装置及びその露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏向器作動させた際に縮小電子光学系を通過
する複数の電子ビームで発生する偏向収差を、各電子ビ
ーム毎に最適な補正をかけることが可能な電子ビーム露
光装置を提供する。 【解決手段】 光源からの電子ビームから前記光源の中
間像を形成する要素電子光学系を、前記縮小電子光学系
の光軸に直交する面内に複数配列した要素電子光学系ア
レイと、各要素電子光学系の電子光学特性を個別に調整
する第１の調整手段と、電子光学特性を調整する第２の
調整手段と、前記要素電子光学系アレイからの複数の電
子ビームを偏向することにより、前記縮小電子光学系を
介して形成される前記複数の中間像の像を前記被露光面
内において走査させる偏向手段と、前記要素電子光学系
アレイからの複数の電子ビームを偏向する際、各電子ビ
ームで発生する偏向収差を前記第１、第２の調整手段に
よって補正させる制御手段とを有する。

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。

【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１４に、マルチビーム型露光装置の要部
概略図を示す。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走査させる偏向器である。50
5は、偏向器504を作動させた際に縮小電子光学系502を
通過する電子ビームで発生する偏向収差に応じて、電子
ビームのフォーカス位置を補正するダイナミックフォー
カスコイルであり、506は、偏向収差に応じて電子ビー
ム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。

【０００６】そして、上記構成により、ウエハ上を複数
の電子ビームを走査して、各電子ビームの露光フィール
ドを隣接してウエハを露光する。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、偏
向器504を作動させた際に縮小電子光学系502を通過する
複数の電子ビームで発生する偏向収差は互いに異なるの
で、電子ビームのフォーカス位置・非点収差をそれぞれ
一つであるダイナミックフォーカスコイル・ダイナミッ
クスティグコイルで補正しても、各電子ビームに対して
最適な補正をかけることが困難であった。

【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
を有する電子ビーム露光装置において、前記光源からの
電子ビームから前記光源の中間像を形成する要素電子光
学系を、前記縮小電子光学系の光軸に直交する面内に複
数配列した要素電子光学系アレイと、各要素電子光学系
の電子光学特性を個別に調整する第１の調整手段と、前
記縮小電子光学系の電子光学特性を調整する第２の調整
手段と、前記要素電子光学系アレイからの複数の電子ビ
ームを偏向することにより、前記縮小電子光学系を介し
て形成される前記複数の中間像の像を前記被露光面内に
おいて走査させる偏向手段と、前記要素電子光学系アレ
イからの複数の電子ビームを偏向する際、各電子ビーム
で発生する偏向収差を前記第１、第２の調整手段によっ
て補正させる制御手段とを有することを特徴とする。

【０００９】前記第１の調整手段は、前記各要素電子光
学系が形成する中間像の前記縮小電子光学系の光軸方向
の位置をそれぞれ調整する中間像位置調整手段を有する
ことを特徴とする。

【００１０】前記各要素電子光学系は、ユニポテンシャ
ルレンズで構成され、前記中間像位置調整手段は、前記
ユニポテンシャルレンズの焦点距離を調整することを特
徴とする。

【００１１】前記第２の調整手段は、前記縮小電子光学
系のフォーカス位置を調整する手段を有することを特徴
とする。

【００１２】前記第１の調整手段は、前記各要素電子光
学系の非点収差をそれぞれ調整する手段を有することを
特徴とする。

【００１３】前記第２の調整手段は、前記縮小電子光学
系の非点収差を調整する手段を有することを特徴とす
る。

【００１４】前記第１の調整手段は、前記各要素電子光
学系が形成する中間像の前記縮小電子光学系の光軸方向
と直交する方向の位置をそれぞれ調整する手段を有する
ことを特徴とする。

【００１５】本発明の伝ビーム露光方法のある形態は、
電子ビームを放射する光源の像を縮小電子光学系によっ
て被露光面に縮小投影する電子ビーム露光方法におい
て、複数の要素電子光学系によって形成される各要素電
子光学系に対応した前記光源の中間像のそれぞれを前記
縮小電子光学系の光軸に直交する方向に配列させる段階
と、前記複数の中間像からの電子ビームを偏向すること
により、前記縮小電子光学系を介して形成される前記複
数の中間像の像を前記被露光面内において走査させる段
階と、前記複数の中間像からの電子ビームを偏向する
際、各要素電子光学系の電子光学特性を個別に調整する
とともに前記縮小電子光学系の電子光学特性を調整する
ことにより、各電子ビームで発生する偏向収差を補正す
る段階とを有することを特徴とする。

【００１６】前記補正段階は、前記各要素電子光学系が
形成する中間像の前記縮小電子光学系の光軸方向の位置
をそれぞれ調整する中間像位置調整段階を有することを
特徴とする。

【００１７】前記各要素電子光学系は、ユニポテンシャ
ルレンズで構成され、前記中間像位置調整段階は、前記
ユニポテンシャルレンズの焦点距離を調整する段階を有
する特徴とする。

【００１８】前記補正段階は、前記縮小電子光学系のフ
ォーカス位置を調整する手段を有することを特徴とす
る。

【００１９】前記補正段階は、前記各要素電子光学系の
非点収差をそれぞれ調整する段階を有することを特徴と
する。

【００２０】前記補正段階は、前記縮小電子光学系の非
点収差を調整する段階を有することを特徴とする。

【００２１】前記補正段階は、前記各要素電子光学系が
形成する中間像の前記縮小電子光学系の光軸方向と直交
する方向の位置をそれぞれ調整する段階を有することを
特徴とする。

【００２２】

【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。

【００２３】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）

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】各要素電子光学系の断面図を図３に示す。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】次に本実施例のシステム構成図を図５に示
す。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】制御系22は、描画パターンに関する情報が
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。

【００５０】〔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。

【００５１】露光装置のウエハ露光に先立ち、CPU25
は、インターフェース24を介して制御系22に「キャリブ
レーション」を命令すると、制御系22は下記のステップ
を実行する。

【００５２】（ステップ１）図６に示すように、ステー
ジ基準板13には、偏向器6の主偏向器による偏向領域(ME
F)を９個のマトリックスに分割した時の各マトリックス
の位置に対応した位置に十字マークが形成されている。

【００５３】図２に示した要素電子光学系アレイ3の中
心にある要素電子光学系D(3,3)からの電子ビームが偏向
を受けないでウエハに照射する位置をビーム基準位置と
すると、制御系22はステージ駆動制御回路20に命令し
て、ＸＹステージ12を移動させ、ステージ基準板13のマ
ークM(0,0)を、ビーム基準位置に位置づけさせる。

【００５４】そして、制御系22はブランキング制御回路
14に命令して、要素電子光学系D(3,3)の電子ビームだけ
がステージ基準板13に入射するように、要素電子光学系
D(3,3)のブランキング電極だけをoffにし、その他をon
に維持する。

【００５５】同時に、制御系22は、偏向制御回路17に命
令し、偏向器6の主偏向器によって要素電子光学系D(3,
3）からの電子ビームＢＥをマークM(1,1)の位置に偏向
する。そして、マークM(1,1)上を図６(A)のようにＸ方
向に走査し、マークからの反射電子・２次電子を反射電
子検出器9で検出し、制御系22に取り込む。そのマーク
データに基づきビームのＸ方向のぼけを求める。また、
マークM(1,1)上を図６(B)のようにＹ方向に走査し、マ
ークからの反射電子・２次電子を反射電子検出器9で検
出し、制御系22に取り込む。そのマークデータに基づき
ビームのＹ方向のぼけを求める。

【００５６】次に焦点・非点制御回路2（16）に命じ、
ダイナミックスティグコイル8の設定を変え（動的非点
補正データの変更）、再び電子ビームＢＥでマークM(1,
1)上を走査し、同様にＸ方向およびＹ方向のビームのぼ
けを求める。この作業を繰り返してＸ方向およびＹ方向
のビームのぼけが略同一となる動的非点補正データを求
める。これにより、マークM(1,1)に対応する偏向位置で
の最適な動的非点補正データが決定する。以上の作業を
全てのマークについて行い各マークに対応する偏向位置
での最適な動的非点補正データが決定する。

【００５７】次に、偏向器6の主偏向器によって要素電
子光学系D(3,3）からの電子ビームＢＥをマークM(1,1)
の位置に偏向し、マークM(1,1)上を図６(A)のようにＸ
方向に走査する。マークからの反射電子・２次電子を反
射電子検出器9で検出し、制御系22に取り込む。そのマ
ークデータに基づきビームのぼけを求める。この時、先
に求められた動的非点補正データに基づいてダイナミッ
クスティグコイルは制御されている。

【００５８】次に焦点・非点制御回路2（16）に命じ、
ダイナミックフォーカスコイル7の設定を変え（動的焦
点補正データの変更）、再び電子ビームＢＥでマークM
(1,1)上を走査し、同様にビームのぼけを求める。この
作業を繰り返してビームのぼけが最小となる動的焦点補
正データを求める。これにより、マークM(1,1)に対応す
る偏向位置での最適な動的非点補正データが決定する。
以上の作業を全てのマークについて行い各マークに対応
する偏向位置での最適な動的焦点補正データが決定す
る。

【００５９】（ステップ２）図２に示した要素電子光学
系アレイ3の要素電子光学系A(3,3)からの電子ビームが
偏向を受けないでウエハに照射する位置をビーム基準位
置とすると、制御系22はステージ駆動制御回路20に命令
して、ＸＹステージ12を移動させ、ステージ基準板13の
マークM(0,0)を、ビーム基準位置に位置づけさせる。

【００６０】そして、制御系22はブランキング制御回路
14に命令して、要素電子光学系A(3,3)の電子ビームだけ
がステージ基準板13に入射するように、要素電子光学系
A(3,3)のブランキング電極だけをoffにし、その他をon
に維持する。

【００６１】同時に、制御系22は、偏向制御回路17に命
令し、偏向器6の主偏向器によって要素電子光学系A(3,
3）からの電子ビームＢＥをマークM(1,1)の位置に偏向
する。そして、マークM(1,1)上を図６(A)のようにＸ方
向に走査し、マークからの反射電子・２次電子を反射電
子検出器9で検出し、制御系22に取り込む。そのマーク
データに基づきビームのＸ方向のぼけを求める。また、
マークM(1,1)上を図６(B)のようにＹ方向に走査し、マ
ークからの反射電子・２次電子を反射電子検出器9で検
出し、制御系22に取り込む。そのマークデータに基づき
ビームのＹ方向のぼけを求める。この時、ステップ１で
求められた動的焦点補正データにもとづいてダイナミッ
クフォーカスコイルは制御されるとともに、ステップ１
で求められた動的非点補正データに基づいてダイナミッ
クスティグコイルは制御されている。

【００６２】次に焦点・非点制御回路1（15）に命じ、
サブアレイAの要素電子光学系の非点収差の設定を変え
（サブアレイ毎の動的非点補正データの変更）、再び電
子ビームＢＥでマークM(1,1)上を走査し、同様にＸ方向
及びＹ方向のビームのぼけを求める。この作業を繰り返
してＸ方向及びＹ方向のビームのぼけが略同一で最小と
なるサブアレイAの動的非点補正データを求める。これ
により、マークM(1,1)に対応する偏向位置での最適なサ
ブアレイAの動的非点補正データが決定する。以上の作
業を全てのマークについて行い各マークに対応する偏向
位置での最適なサブアレイAの動的非点補正データが決
定する。

【００６３】次に、偏向器6の主偏向器によって要素電
子光学系D(3,3）からの電子ビームＢＥをマークM(1,1)
の位置に偏向し、マークM(1,1)上を図６(A)のようにＸ
方向に走査する。マークからの反射電子・２次電子を反
射電子検出器9で検出し、制御系22に取り込む。そのマ
ークデータに基づきビームのぼけを求める。この時、先
に求められたサブアレイAの動的非点補正データに基づ
いてサブアレイAの要素電子光学系の非点収差は制御さ
れている。

【００６４】次に焦点・非点制御回路1（15）に命じ、
サブアレイAの要素電子光学系の中間像形成位置の設定
を変え（サブアレイ毎の動的焦点補正データの変更）、
再び電子ビームＢＥでマークM(1,1)上を走査し、同様に
ビームのぼけを求める。この作業を繰り返してビームの
ぼけが最小となるサブアレイAの動的焦点補正データを
求める。これにより、マークM(1,1)に対応する偏向位置
での最適なサブアレイAの動的焦点補正データが決定す
る。以上の作業を全てのマークについて行い各マークに
対応する偏向位置での最適なサブアレイAの動的焦点補
正データが決定する。

【００６５】（ステップ３）図２に示した要素電子光学
系アレイ3の要素電子光学系B(3,3)、C(3,3)、E(3,3)、F
(3,3)、G(3,3)からの電子ビームに関してもステップ２
と同じ作業を行う。その結果、各マークに対応する偏向
位置での最適な全てのサブアレイの動的焦点補正データ
および動的非点補正データが決定する。

【００６６】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
は下記のステップを実行する。

【００６７】（ステップ１）制御系22は、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o
n/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。

【００６８】その結果、一つの要素電子光学系からの電
子ビームは、図７に示すようにウエハ5上の露光フィー
ルド（EF)を黒四角を起点として走査し露光する。ま
た、図８に示すように、サブアレイ内の複数の要素電子
光学系の露光フィールド（EF)は、隣接するように設定
されていて、その結果、ウエハ5上において、複数の露
光領域（EF)で構成されるサブアレイ露光フィールド(SE
F)を露光される。同時に、ウエハ5上において、図９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。

【００６９】（ステップ２）制御系22は、図１０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
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、前述し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、前述の動的非点補正デ
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。更に制御系
22は、焦点・非点制御回路１に命じ、前述したサブアレ
イ毎の動的焦点補正データ及び動的非点補正データに基
づい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）をサブアレイ毎に制御する。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。

【００７０】以上のステップ１、２を繰り返して、図１
０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。

【００７１】（実施例２）実施例１と実施例２との構成
要素の相違点を図１１に示す。同図中、図１と同一構成
要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００７２】実施例２では、要素電子光学系アレイ3の
縮小電子光学系4側に、要素電子光学系アレイ3の各サブ
アレイに対応して、サブアレイからの電子ビームを偏向
させる偏向器150が設けられている。偏向器150は、サブ
アレイが形成する複数の中間像を平行移動（Ｘ、Ｙ方
向）させる機能を有し、サブアレイ偏向制御回路151を
介して制御系22により制御される。

【００７３】次に、本実施例の動作について説明する。

【００７４】露光装置のウエハ露光に先立ち、CPU25
は、インターフェース24を介して制御系22に「キャリブ
レーション」を命令すると、制御系22は下記のステップ
を実行する。

【００７５】（ステップ１）図２に示した要素電子光学
系アレイ3の要素電子光学系A(3,3)からの電子ビームが
偏向を受けないでウエハに照射する位置をビーム基準位
置とすると、制御系22はステージ駆動制御回路20に命令
して、ＸＹステージ12を移動させ、実施例１と同一のス
テージ基準板13のマークM(0,0)を、ビーム基準位置に位
置づけさせる。

【００７６】そして、制御系22はブランキング制御回路
14に命令して、要素電子光学系A(3,3)の電子ビームだけ
がウエハ側に入射するように、要素電子光学系A(3,3)の
ブランキング電極だけをoffにし、その他をonに維持す
る。

【００７７】同時に、、制御系22は、偏向制御回路17に
命令し、偏向器6の主偏向器によって要素電子光学系A
(3,3）からの電子ビームＢＥをマークM(1,1)の位置に偏
向し、マークM(1,1)上を図６(A)のようにＸ方向に走査
する。マークからの反射電子・２次電子を反射電子検出
器9で検出し、制御系22に取り込む。そのマークデータ
に基づいて、実際の偏向位置と設計上の偏向位置とのｘ
方向のずれを求める。そのずれがなくなるようにサブア
レイ偏向制御回路151に命じ、サブアレイAに対応した偏
向器150により中間像をＸ方向の平行移動の設定を変え
（Ｘ方向の動的偏向補正データの変更）、再び電子ビー
ムＢＥでマークM(1,1)上を走査し、同様に実際の偏向位
置と設計上の偏向位置とのずれを求める。この作業を繰
り返してずれが略０となる動的偏向補正データを求め
る。次に、マークM(1,1)上を図６(B)のようにＹ方向に
走査することにより、上記と同様の方法で、ずれが略０
となるＹ方向の動的偏向補正データを求める。これによ
り、マークM(1,1)に対応する偏向位置での最適な動的偏
向補正データが決定する。以上の作業を全てのマークに
ついて行い各マークに対応する偏向位置での最適な動的
偏向補正データが決定する。図２に示した要素電子光学
系アレイ3の要素電子光学系B(3,3)、C(3,3)、D(3,3)、E
(3,3)、F(3,3)、G(3,3)からの電子ビームに関してもA
(3,3)からの電子ビームと同じ作業を行う。その結果、
各マークに対応する偏向位置での最適な全てのサブアレ
イ毎のの動的偏向補正データが決定する。

【００７８】「露光の実行」際は、制御系22は、図１０
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
ビーム偏向させる時、サブアレイ偏向制御回路151に命
じ、前述したサブアレイ毎の動的偏向補正データに基づ
いて、サブアレイに対応した偏向器150を制御して各中
間像の光軸と直交する方向（Ｘ、Ｙ方向）の位置を補正
する。

【００７９】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。

【００８０】図１２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。

【００８１】図１３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。

【００８２】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。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、偏
向器作動させた際に縮小電子光学系を通過する複数の電
子ビームで発生する偏向収差を、各電子ビーム毎に最適
な補正をかけることが可能な電子ビーム露光装置を提供
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】ステージ基準板上のマークを説明する図。

【図７】露光フィールド（EF)を説明する図。

【図８】サブアレイ露光フィールド（SEF)を説明する
図。

【図９】サブフィールドを説明する図。

【図１０】ウエハ走査露光を説明する図。

【図１１】実施例２の偏向器150を説明する図。

【図１２】微小デバイスの製造フローを説明する図。

【図１３】ウエハプロセスを説明する図。

【図１４】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 (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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を有する電
   子ビーム露光装置において、 前記光源からの電子ビームから前記光源の中間像を形成
   する要素電子光学系を、前記縮小電子光学系の光軸に直
   交する面内に複数配列した要素電子光学系アレイと、 各要素電子光学系の電子光学特性を個別に調整する第１
   の調整手段と、 前記縮小電子光学系の電子光学特性を調整する第２の調
   整手段と、 前記要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームを偏
   向することにより、前記縮小電子光学系を介して形成さ
   れる前記複数の中間像の像を前記被露光面内において走
   査させる偏向手段と、 前記要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームを偏
   向する際、各電子ビームで発生する偏向収差を前記第
   １、第２の調整手段によって補正させる制御手段とを有
   することを特徴とする電子ビーム露光装置。
2. 【請求項２】 前記第１の調整手段は、前記各要素電子
   光学系が形成する中間像の前記縮小電子光学系の光軸方
   向の位置をそれぞれ調整する中間像位置調整手段を有す
   ることを特徴とする請求項１の電子ビーム露光装置。
3. 【請求項３】 前記各要素電子光学系は、ユニポテンシ
   ャルレンズで構成され、前記中間像位置調整手段は、前
   記ユニポテンシャルレンズの焦点距離を調整することを
   特徴とする請求項２の電子ビーム露光装置。
4. 【請求項４】 前記第２の調整手段は、前記縮小電子光
   学系のフォーカス位置を調整する手段を有することを特
   徴とする請求項１乃至３の電子ビーム露光装置。
5. 【請求項５】 前記第１の調整手段は、前記各要素電子
   光学系の非点収差をそれぞれ調整する手段を有すること
   を特徴とする請求項１乃至４電子ビーム露光装置。
6. 【請求項６】 前記第２の調整手段は、前記縮小電子光
   学系の非点収差を調整する手段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。
7. 【請求項７】 前記第１の調整手段は、前記各要素電子
   光学系が形成する中間像の前記縮小電子光学系の光軸方
   向と直交する方向の位置をそれぞれ調整する手段を有す
   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。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７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。
9. 【請求項９】 電子ビームを放射する光源の像を縮小電
   子光学系によって被露光面に縮小投影する電子ビーム露
   光方法において、 複数の要素電子光学系によって形成される各要素電子光
   学系に対応した前記光源の中間像のそれぞれを前記縮小
   電子光学系の光軸に直交する方向に配列させる段階と、 前記複数の中間像からの電子ビームを偏向することによ
   り、前記縮小電子光学系を介して形成される前記複数の
   中間像の像を前記被露光面内において走査させる段階
   と、 前記複数の中間像からの電子ビームを偏向する際、各要
   素電子光学系の電子光学特性を個別に調整するとともに
   前記縮小電子光学系の電子光学特性を調整することによ
   り、各電子ビームで発生する偏向収差を補正する段階と
   を有することを特徴とする電子ビーム露光方法。
10. 【請求項１０】 前記補正段階は、前記各要素電子光学
    系が形成する中間像の前記縮小電子光学系の光軸方向の
    位置をそれぞれ調整する中間像位置調整段階を有するこ
    とを特徴とする請求項９の電子ビーム露光方法。
11. 【請求項１１】 前記各要素電子光学系は、ユニポテン
    シャルレンズで構成され、前記中間像位置調整段階は、
    前記ユニポテンシャルレンズの焦点距離を調整する段階
    を有する特徴とする請求項１０の電子ビーム露光方法。
12. 【請求項１２】 前記補正段階は、前記縮小電子光学系
    のフォーカス位置を調整する手段を有することを特徴と
    する請求項９乃至１１の電子ビーム露光方法。
13. 【請求項１３】 前記補正段階は、前記各要素電子光学
    系の非点収差をそれぞれ調整する段階を有することを特
    徴とする請求項９乃至１２の電子ビーム露光方法。
14. 【請求項１４】 前記補正段階は、前記縮小電子光学系
    の非点収差を調整する段階を有することを特徴とする請
    求項９乃至１３の電子ビーム露光装置。
15. 【請求項１５】 前記補正段階は、前記各要素電子光学
    系が形成する中間像の前記縮小電子光学系の光軸方向と
    直交する方向の位置をそれぞれ調整する段階を有するこ
    とを特徴とする請求項９乃至１４の電子ビーム露光方
    法。
16. 【請求項１６】 請求項９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。