JPH10308341A - 電子ビーム露光方法及び電子ビーム露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチ電子ビーム型露光装置によってパター
ンを描画する際に、クーロン効果によるぼけを補正する
為の電子ビームの照射毎の描画条件を適正化して、従来
よりも高解像の描画を実現する。 【解決手段】 複数の電子ビームを用いて、基坂上にパ
ターンを露光する電子ビーム露光方法において、複数の
電子ビームで構成される電子ビーム群を複数配列して縮
小電子光学系を介して前記基板上に結像させる段階と、
前記複数の電子ビーム群を前記基板上を偏向させる段階
と、偏向毎に、各電子ビームの照射を個別に制御する段
階と、前記電子ビーム群毎の前記基板上に照射される偏
向毎の電子ビームの数に基づいて、前記電子ビーム群毎
に電子ビームの結像位置の移動量に関する評価値を算出
する評価段階と、前記評価値に基づいて対応する電子ビ
ーム群の電子ビームの結像位置の補正を行う補正段階と
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方法
及びその露光装置に関し、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の露光装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に電子ビームを結像させて露光を
行う電子ビーム露光装置では、ビーム電流が大きいとク
ーロン効果によって基板に投影された電子ビームの像に
ぼけが生じる。このクーロン効果によるぼけは電子ビー
ム投影用の縮小電子光学系の焦点位置を再調整すること
で大半が補正できるが、一部は補正できずに残る。電子
ビームの断面形状を最大でも１０μm角程度の範囲で成
形させて転写する可変成形型露光装置では、成形された
ビームの面積と装置パラメータ（ビーム電流密度、ビー
ム入射半角、ビームの加速電圧及び縮小電子光学系の光
学長）とからクーロン効果によるぼけを予測し、その予
測結果に応じて縮小電子光学系の焦点を調整している。

【０００３】ところで、複数の電子ビームを配列させて
基板上に照射し、その複数の電子ビームを偏向させて基
板上を走査させるとともに、描画するパターンに応じて
複数の電子ビームの照射を個別に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では、電子ビーム
が分散されて配列されているので、すなわち、基板上で
の実効的な単位面積当たりの電流密度が低いので、クー
ロン効果によるぼけが小さい。このことは、クーロン効
果によるぼけを所定値以内に制限した時、マルチ電子ビ
ーム型露光装置は可変成形型露光装置よりも大きなビー
ム電流を与えて露光のスループットを向上させることが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、マ
ルチ電子ビーム型露光装置でも、描画するパターンによ
って、基板上に照射される電子ビームが狭い領域に集中
している場合と、基板上に照射される電子ビームが一様
に分散している場合とがある。すると、照射される電子
ビームの数が同じでも、前者は後者に比べ実効的な単位
面積当たりの電流密度が高いので、クーロン効果による
ぼけが大きい。

【０００５】例えば、図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、基板上に照射される電子ビームの数（基板に照射さ
れる電流の総和と等価である。また、図中黒丸が実際に
基板上に照射される電子ビームである）が同一である
が、（Ｂ）のＬの領域では（Ａ）よりも狭い範囲に複数
の電子ビームが集中するためにクーロン効果によるぼけ
が大きくなり、（Ｂ）のＳの領域では（Ａ）が４つの電
子ビームに対して１つの電子ビームしかないためにクー
ロン効果によるぼけが小さくなる。すなわち図１４
（Ｂ）では、場所によって、クーロン効果によるぼけが
異なる。したがって、単純に照射ごとの電子ビームの数
もしくは基板に照射される電流の総和に基づいて焦点調
整を行うだけでは、クーロン効果によるぼけを正確に補
正できない。

【０００６】本発明の目的は、クーロン効果によるぼけ
を補正する為の電子ビーム照射毎の描画条件を適正化し
て、従来よりも高解像の描画を実現できるマルチ電子ビ
ーム型露光装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為の
本発明の電子ビーム露光方法のある形態は、複数の電子
ビームを用いて、基坂上にパターンを露光する電子ビー
ム露光方法において、複数の電子ビームで構成される電
子ビーム群を複数配列して縮小電子光学系を介して前記
基板上に結像させる段階と、前記複数の電子ビーム群を
前記基板上を偏向させる段階と、偏向毎に、各電子ビー
ムの照射を個別に制御する段階と、前記電子ビーム群毎
の前記基板上に照射される偏向毎の電子ビームの数に基
づいて、前記電子ビーム群毎に電子ビームの結像位置の
移動量に関する評価値を算出する評価段階と、前記評価
値に基づいて対応する電子ビーム群の電子ビームの結像
位置の補正を行う補正段階とを有することを特徴とす
る。

【０００８】前記補正段階は、電子ビーム群毎の補正量
の平均値だけ、すべての電子ビーム群の電子ビームの結
像位置を補正する段階と、各電子ビーム群毎の補正量と
前記平均値との差だけ、対応する電子ビーム群毎に電子
ビームの結像位置を補正させる段階とを有することを特
徴とする。

【０００９】前記評価段階は、さらに、評価値が算出さ
れる電子ビーム群と他の電子ビーム群との距離と、該他
の電子ビーム群の前記基板上に照射される電子ビームの
数とに基づいて、該評価値を算出することを特徴とす
る。

【００１０】各電子ビームは、それに対応する電子源の
中間像からの電子ビームであって、前記補正段階は、前
記縮小電子光学系の光軸方向の前記中間像の結像位置を
前記電子ビーム群毎に補正する段階を有することを特徴
とする。

【００１１】前記補正段階は、予め決められた偏向領域
内では、該偏向領域内の複数の前記電子ビーム群毎の評
価値に基づいて、対応する電子ビーム群の電子ビームの
結像位置の補正を行うことを特徴とする。

【００１２】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用いて、基坂上にパターンを露
光する電子ビーム露光装置において、複数の電子ビーム
で構成される電子ビーム群を複数配列して前記基板上に
結像させる縮小電子光学系と、前記複数の電子ビーム群
を前記基板上を偏向させる偏向手段と、偏向毎に、各電
子ビームの照射を個別に制御する照射制御手段と、前記
電子ビーム群毎に電子ビームの結像位置を補正する補正
手段と、前記電子ビーム群毎の前記基板上に照射される
偏向毎の電子ビームの数に基づいて算出される、前記電
子ビーム群毎の電子ビームの結像位置の移動量に関する
評価値を記憶する手段と、前記評価値に基づいて、対応
する電子ビーム群の電子ビームの結像位置を前記補正手
段により補正を行わせる制御手段とを有することを特徴
とする。

【００１３】前記評価値は、評価値が算出される電子ビ
ーム群と他の電子ビーム群との距離と、該他の電子ビー
ム群の基板に照射される電子ビームの数とに基づいて、
算出されることを特徴とする。

【００１４】さらに、電子源の中間像を形成する要素電
子光学系を複数含むサブアレイを複数配列してなる要素
電子光学系アレイを有し、前記各電子ビームは対応する
前記電子源の中間像からの電子ビームであって、前記補
正手段は、前記サブアレイ毎に前記縮小電子光学系の光
軸方向の前記中間像の位置を移動させることを特徴とす
る。

【００１５】前記補正手段は、前記縮小電子光学系の焦
点位置を調整するリフォーカスコイルを有し、前記制御
手段は、電子ビーム群毎の補正量の平均値だけ、すべて
の電子ビーム群の電子ビームの結像位置を前記リフォー
カスコイルによって補正させることを特徴とする。

【００１６】前記要素電子光学系のそれぞれは、前記中
間像が前記縮小電子光学系を介して前記基板上に縮小投
影される際に発生する収差を補正することを特徴とす
る。

【００１７】前記制御手段は、予め決められた偏向領域
内では、該偏向領域内の複数の前記電子ビーム群毎の評
価値に基づいて、対応する電子ビーム群の電子ビームの
結像位置の補正を前記補正手段によって行わせることを
特徴とする。

【００１８】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。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態） （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。

【００２０】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）。

【００２１】この電子源から放射される電子は、その前
側焦点位置が前記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、開口と電子光学系とブランキング電
極と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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】9は、リフォーカスコイルで、ウエハに照
射される複数の電子ビームの数若しくはウエハに照射さ
れる電流の総和が多くなるとクーロン効果による電子ビ
ームのぼけが発生するので、これを補正するために縮小
電子光学系4の焦点位置を調整するものである。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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５つの
サブアレイA1〜A5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て、本
実施例の各サブアレイではA3(1,1)〜A3(3,9)のように２
７個の要素電子光学系が形成されている。

【００３３】各要素電子光学系の断面図を図３に示す。

【００３４】図３において、AP-Pは、コンデンサーレン
ズ2によって略平行となった電子ビームにより照明さ
れ、透過する電子ビームの形状を規定する開口（AP1)を
有する基板で、他の要素電子光学系と共通の基板であ
る。すなわち、基板AP-Pは、複数の開口を有する基板で
ある。

【００３５】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、開口(AP2)を有
する基板で他の要素電子光学系と共通である。また、基
板３０２の上にブランキング電極３０１と電極on/offす
るための配線(W)が形成されている。すなわち、基板302
は、複数の開口と複数のブランキング電極を有する基板
である。

【００３６】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つを用いた電子光学系である。各
開口電極は、基板上に絶縁物を介在させて積層されてい
て、その基板は他の要素電子光学系と共通の基板であ
る。すなわち、その基板は、複数の電子光学系303を有
する基板である。

【００３７】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、後述する第１焦
点・非点制御回路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。

【００３８】ユニポテンシャルレンズ303aの中間電極
は、第１焦点・非点制御回路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。

【００３９】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、
第１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。

【００４０】その結果、電子光学系303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。ここで、中間像形成位置を制御する際、中間像
の大きさはコンデンサーレンズ2の焦点距離と電子光学
系303の焦点距離との比で決まるので、電子光学系（30
3）の焦点距離を一定にしてその主点位置を移動させて
中間像系形成位置を移動させている。それにより、すべ
ての要素電子光学系が形成する中間像の大きさが略同一
でその光軸方向の位置を異ならせることができる。

【００４１】コンデンサーレンズ2で略平行にされた電
子ビームは、開口(AP1)、電子光学系303を介して、電子
源の中間像を形成する。ここで、電子光学系303の前側
焦点位置またはその近傍に、対応する開口（AP1)が位置
し、電子光学系303の中間像形成位置(後側焦点位置)ま
たはその近傍に、対応するブランキング電極301が位置
する。その結果、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
子ビーム束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。

【００４２】また、各要素電子光学の電子光学系３０３
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、各電子光学系303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、中間電極と第１焦点
・非点制御回路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。

【００４３】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。

【００４４】次に本実施例のシステム構成図を図５に示
す。

【００４５】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、第１焦点・非点制御回路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）をサブアレイ毎に
制御する制御回路である。

【００４６】第２焦点・非点制御回路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、リフォーカス制御回路19は、リ
フォーカスコイル9に流す電流を制御して縮小電子光学
系4の焦点位置を調整する制御回路である。

【００４７】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。

【００４８】制御系22は、メモリ23からの露光制御デー
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。

【００４９】（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。

【００５０】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、副偏向器62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。

【００５１】図６(A)、(B)に共通の偏向用の配列DMに隣
り合う要素電子光学系a,bが露光するべきパターンPa、P
b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。

【００５２】そこで、図６(A)(B)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８(C)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、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２の領域NN（白抜
き部）とを決定する。

【００５３】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、副偏向器62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。

【００５４】次に、図６(C)に示す領域FF、NNに関する
データから、CPU25は露光すべき配列要素の配列位置を
決定する。図６(A)(B)を示すデータから、電子ビームが
整定される配列位置に対応した要素電子光学系毎のブラ
ンキング電極のon/offを決定する。

【００５５】その結果、図７のような、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on/offを要素とす
る露光制御データを作成する。

【００５６】更に、CPU25は、クーロン効果によるぼけ
を補正する為に、作成された露光制御データに基づいて
図８に示す評価処理を実行する。

【００５７】図８の評価処理では、整定される配列位置
毎に、ウエハ上に照射される複数の電子ビームの分布状
態を表わすサブアレイ毎の分布係数Ｃを次の手順で演算
する。

【００５８】（ステップS101）整定される配列位置（x,
y）を選択する。

【００５９】（ステップS102）選択された配列位置（x,
y）で、サブアレイA1〜A5のそれぞれについて遮断され
ずにウエハ上に照射される電子ビームの数N1〜N5（サブ
アレイ内でブランキング電極がoffとなる数）を検出す
る。すなわち、複数の電子ビームで構成される電子ビー
ム群であるサブアレイからの電子ビームのうち、いくつ
の電子ビームがウエハ上に照射されるかを検出する。

【００６０】（ステップS103）サブアレイAiの分布係数
Ｃiとして、下式によって、サブアレイ毎の分布係数Ｃi
を求める。

【００６１】

【外１】 ここで、NiはステップS102で検出したサブアレイAiでウ
エハ上に照射される電子ビームの数であり、Kは、サブ
アレイの大きさで決まる定数であり、Di,jは、サブアレ
イAiの中心とサブアレイAjの中心との距離である。

【００６２】上式によれば、ウエハ上に照射される全て
の電子ビームの数が同一でも、サブアレイAiの中でウエ
ハ上に照射される電子ビームの数が多いほどサブアレイ
Aiの分布係数Ｃiは大きくなる。また、サブアレイAi中
でウエハ上に照射される電子ビームの数が同一でも他の
サブアレイでの電子ビーム数が多ければサブアレイAiの
分布係数Ｃiは大きくなる。

【００６３】（ステップS104）求められたサブアレイ毎
の分布係数Ｃiをリフォーカス制御データとして記憶す
る。

【００６４】（ステップS105）すべての整定される配列
位置（x,y）について、ステップS102〜S104の処理を終
了したか否かを判断し、未処理の整定される配列位置
（x,y）がある場合はステップS101へ戻って未処理の整
定される配列位置（x,y）を選択する。

【００６５】（ステップS106）すべての整定される配列
位置（x,y）について上記処理を終えると、図８の評価
処理は終了し、図９に示すような、整定される配列位置
に対するサブアレイ毎の分布係数Ｃiを要素とするリフ
ォーカス制御データが記憶される。

【００６６】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及びリフォーカス制御データ
をCPU25に転送してもその目的・効果は変わらない。

【００６７】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及びリフォーカス制御データが
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。

【００６８】（ステップS201）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
の電子ビームを偏向させてその位置を整定する。

【００６９】また、制御系22は、露光制御データと同様
に転送されるリフォーカス制御データに基づいて、第１
焦点・非点制御回路に命じ、要素電子光学系の中間像形
成位置をサブアレイ毎に制御している。すなわち、サブ
アレイ毎の分布係数Ｃiに基づいて、各サブアレイの要
素電子光学系の中間像形成位置を分布係数Ｃが大きい程
電子銃1側に設定する。その結果、分布係数Ｃが大きい
程クーロン効果により縮小電子光学系４に対して遠ざか
る位置に移動するウエハ上の電子ビームの結像位置が、
縮小電子電子光学系4に接近するようになるので、クー
ロン効果によるぼけが補正できる。このウエハ上の電子
ビームの結像位置の移動量（補正量）をリフォーカス量
といい、このリフォーカス量と分布係数Ｃとの関係は予
め数値シミュレーション若しくは実験等により求め、分
布係数Ｃに基づいて所望のリフォーカス量を得るように
各サブアレイ毎の要素電子光学系の電子光学特性が制御
されている。

【００７０】さらに、制御系22は、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。

【００７１】その結果、一つの要素電子光学系からの電
子ビームは、図10(A)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10(B)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
の露光フィールド（EF)で構成されるサブアレイ露光フ
ィールド(SEF)を露光される。同時に、ウエハ5上におい
て、図１１(A)に示すようなサブアレイA1からA5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S202）制御系22は、図１０(B)
に示すサブフィールド１を露光後、サブフィールド２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
子ビーム偏向させる。この時、制御系22は、第２焦点・
非点制御回路に命じ、予め求め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2を露光する。

【００７３】以上のステップS201,S202を繰り返して、
図１１(B)示すようにサブフィールド3,4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。

【００７４】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
サブアレイ毎の電子ビームのリフォーカス量は、各サブ
アレイ毎の要素電子光学系の電子光学特性を調整するこ
とにより設定していたが、第２の実施形態では、サブア
レイ毎のリフォーカス量の平均値を求め、平均値のリフ
ォーカス量はリフォーカスコイル９により設定し、各サ
ブアレイの要素電子光学系は、設定すべきリフォーカス
量から平均値を差し引いた残差のリフォーカス量を設定
している。

【００７５】（第３の実施形態）第１の実施形態では、
副偏向器62によって、要素電子光学系アレイからの複数
の電子ビームを偏向させてその位置を整定する度に、サ
ブアレイ毎の電子ビームのリフォーカス量を変更した
が、第３の実施形態では、サブフィールドを露光してい
る間はサブアレイ毎の電子ビームのリフォーカス量を一
定にし、露光するサブフィールドが代わる時にサブアレ
イ毎の電子ビームのリフォーカス量を変更している。こ
の時、サブアレイ毎の分布係数Ｃは、これから露光され
るサブフィールド内の各配列位置での分布系数Ｃの平均
値を用いている。言い換えれば、予め決められた偏向領
域内（サブフィールド）では、偏向領域内での複数のサ
ブアレイ毎の評価値に基づいて、サブアレイ毎の電子ビ
ームの結像位置を補正している。

【００７６】（デバイスの生産方法の実施の形態）次に
上記説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの
生産方法の実施例を説明する。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
ルチ電子ビーム型露光装置によってパターンを描画する
際に、クーロン効果によるぼけを補正する為の電子ビー
ムの照射毎の描画条件を適正化して、従来よりも高解像
の描画を実現できる。

【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およ
び偏向器が定める配列の領域決定を説明する図。

【図７】露光制御データを説明する図。

【図８】本発明に係る評価処理を説明する図。

【図９】リフォーカス制御データを説明する。

【図１０】露光フィールド（EF)及びサブアレイ露光フ
ィールド（SEF)を説明する図。

【図１１】サブフィールドを説明する図。

【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】クーロン効果によるぼけを説明する図。

【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 リフォーカスコイル 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 第１焦点・非点制御回路 １６ 第２焦点・非点制御回路 １７ 偏向制御回路 １８ 倍率調整回路 １９ リフォーカス制御回路 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 (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電子ビームを用いて、基坂上にパ
   ターンを露光する電子ビーム露光方法において、 複数の電子ビームで構成される電子ビーム群を複数配列
   して縮小電子光学系を介して前記基板上に結像させる段
   階と、 前記複数の電子ビーム群を前記基板上を偏向させる段階
   と、 偏向毎に、各電子ビームの照射を個別に制御する段階
   と、 前記電子ビーム群毎の前記基板上に照射される偏向毎の
   電子ビームの数に基づいて、前記電子ビーム群毎に電子
   ビームの結像位置の移動量に関する評価値を算出する評
   価段階と、 前記評価値に基づいて対応する電子ビーム群の電子ビー
   ムの結像位置の補正を行う補正段階とを有することを特
   徴とする電子ビーム露光方法。
2. 【請求項２】 前記補正段階は、電子ビーム群毎の補正
   量の平均値だけ、すべての電子ビーム群の電子ビームの
   結像位置を補正する段階と、各電子ビーム群毎の補正量
   と前記平均値との差だけ、対応する電子ビーム群毎に電
   子ビームの結像位置を補正させる段階とを有することを
   特徴とする請求項１の電子ビーム露光方法。
3. 【請求項３】 前記評価段階は、さらに、評価値が算出
   される電子ビーム群と他の電子ビーム群との距離と、該
   他の電子ビーム群の前記基板上に照射される電子ビーム
   の数とに基づいて、該評価値を算出することを特徴とす
   る請求項１の電子ビーム露光方法。
4. 【請求項４】 各電子ビームは、それに対応する電子源
   の中間像からの電子ビームであって、前記補正段階は、
   前記縮小電子光学系の光軸方向の前記中間像の結像位置
   を前記電子ビーム群毎に補正す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。
5. 【請求項５】 前記補正段階は、予め決められた偏向領
   域内では、該偏向領域内の複数の前記電子ビーム群毎の
   評価値に基づいて、対応する電子ビーム群の電子ビーム
   の結像位置の補正を行うことを特徴とする請求項１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用いて、基坂上にパ
   ターンを露光する電子ビーム露光装置において、 複数の電子ビームで構成される電子ビーム群を複数配列
   して前記基板上に結像させる縮小電子光学系と、 前記複数の電子ビーム群を前記基板上を偏向させる偏向
   手段と、 偏向毎に、各電子ビームの照射を個別に制御する照射制
   御手段と、 前記電子ビーム群毎に電子ビームの結像位置を補正する
   補正手段と、 前記電子ビーム群毎の前記基板上に照射される偏向毎の
   電子ビームの数に基づいて算出される、前記電子ビーム
   群毎の電子ビームの結像位置の移動量に関する評価値を
   記憶する手段と、 前記評価値に基づいて、対応する電子ビーム群の電子ビ
   ームの結像位置を前記補正手段により補正を行わせる制
   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。
8. 【請求項８】 前記評価値は、評価値が算出される電子
   ビーム群と他の電子ビーム群との距離と、該他の電子ビ
   ーム群の基板に照射される電子ビームの数とに基づい
   て、算出されることを特徴とする請求項７の電子ビーム
   露光装置。
9. 【請求項９】 電子源の中間像を形成する要素電子光学
   系を複数含むサブアレイを複数配列してなる要素電子光
   学系アレイを有し、前記各電子ビームは対応する前記電
   子源の中間像からの電子ビームであって、前記補正手段
   は、前記サブアレイ毎に前記縮小電子光学系の光軸方向
   の前記中間像の位置を移動させることを特徴とする請求
   項７の電子ビーム露光装置。
10. 【請求項１０】 前記補正手段は、前記縮小電子光学系
    の焦点位置を調整するリフォーカスコイルを有し、前記
    制御手段は、電子ビーム群毎の補正量の平均値だけ、す
    べての電子ビーム群の電子ビームの結像位置を前記リフ
    ォーカスコイルによって補正させることを特徴とする請
    求項７及び９の電子ビーム露光装置。
11. 【請求項１１】 前記要素電子光学系のそれぞれは、前
    記中間像が前記縮小電子光学系を介して前記基板上に縮
    小投影される際に発生する収差を補正することを特徴と
    する請求項９の電子ビーム露光装置。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は、予め決められた偏向
    領域内では、該偏向領域内の複数の前記電子ビーム群毎
    の評価値に基づいて、対応する電子ビーム群の電子ビー
    ムの結像位置の補正を前記補正手段によって行わせるこ
    とを特徴とする請求項７の電子ビーム露光方法。
13. 【請求項１３】 請求項７乃至１２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。