JPH10321508A - 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】 スループットの高い電子ビーム露光方法を提
供する。 【解決手段】 副偏向器によって複数の電子ビームを前
記副偏向器の最小偏向幅を単位として偏向し、各電子ビ
ーム毎の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露光領域で構成される第１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、第２サブフィールドを露光する段階
と、前記第２サブフィールドを露光する際、前記被露光
面に形成する前記複数の電子ビームの大きさを切り換
え、前記複数の電子ビームの大きさの切り換えに対応し
て前記副偏向器の最小偏向幅を切り換える段階とを有す
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方法及び電子ビーム
露光装置に関する。

【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
題がある。

【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１５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o
n/offできる電子銃である。502は、電子銃501a ,501b,5
01c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
る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の最小偏向幅が定める配
列間隔を有する配列に従ってウエハ上での位置を順次整
定して偏向される。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１５(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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】マルチ電子ビーム型露
光装置では、各電子ビームが互いに異なるパターンを同
時に描画するので、露光すべきパターンの中の最小線幅
によって、それぞれの電子ビームの大きさ及びその大き
さに対応した偏向器504の最小偏向幅が設定される。そ
して、その最小線幅が微細化されてくると、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がある。

【０００９】しかしながら、露光すべきパターンには、
一様に最小線幅のパターンが存在するわけではない。す
なわち、従来は、最小線幅より粗いパターンで構成され
る領域でも、パターン全体の中での最小線幅で決定され
る電子ビームの大きさ及びその大きさに対応した最小偏
向幅で露光している為スループットが低下していた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の従来の問
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被露光面上
を偏向させ、偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御
することによって、前記被露光面にパターンを描画する
電子ビーム露光方法において、偏向器によって前記複数
の電子ビームを前記偏向器の最小偏向幅を単位として偏
向し、各電子ビーム毎の要素露光領域を露光する段階
と、前記偏向器によって形成された複数の要素露光領域
で構成される第１サブフィールドを露光した後、前記偏
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
ームの要素露光領域を露光することにより前記第１サブ
フィールドと異なる第２サブフィールドを露光する段階
と、前記第２サブフィールドを露光する際、前記偏向器
の最小偏向幅を切り換え、前記偏向器の最小偏向幅の切
り換えに対応して前記被露光面に形成する前記複数の電
子ビームの大きさを切り換える段階とを有することを特
徴とする。

【００１１】各サブフィールドに描画するパターン情報
に基づいて、各サブフィールドでの前記複数の電子ビー
ムの大きさおよび前記偏向器の最小偏向幅を予め決定す
る段階を有することを特徴とする。

【００１２】前記パターン情報は、各サブフィールドで
描画されるパターンの最小線幅であることを特徴とする
ことを特徴とする。

【００１３】前記複数の電子ビームは、電子光学系を介
して前記被露光面に投影される電子ビームであって、前
記電子光学系の倍率を切り換えることにより、前記複数
の電子ビームの大きさを切り換える段階を有することを
特徴とする。

【００１４】前記複数の電子ビームの大きさを切り換え
る際に生じる前記被露光面上での前記複数の電子ビーム
の位置ずれを補正する段階を有することを特徴とする。

【００１５】前記偏向器は、静電型偏向器と電磁型偏向
器とを有し、前記要素露光領域内を偏向する際は前記静
電型偏向器を用い、前記複数の電子ビームを前記第１サ
ブフィールドから前記第２サブフィールドに偏向する際
は前記電磁型偏向器を用いることを特徴とする。

【００１６】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、被露光面上にパターン
を描画する電子ビーム露光装置において、前記複数の電
子ビームを前記被露光面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、前記複数の電子ビームの大きさを切り換える切り
換え手段と、前記偏向手段によって前記複数の電子ビー
ムを前記偏向手段の最小偏向幅を単位として偏向し、各
電子ビーム毎の要素露光領域を露光し、前記偏向手段に
よって形成された複数の要素露光領域で構成される第１
サブフィールドを露光した後、前記第１サブフィールド
と異なる第２サブフィールドを露光する際、前記切り換
え手段によって前記被露光面に形成する前記複数の電子
ビームの大きさを切り換え、前記複数の電子ビームの大
きさの切り換えに対応して前記偏向器の最小偏向幅を切
り換える制御手段とを有することを特徴とする。

【００１７】前記制御手段は、各サブフィールドに描画
するパターン情報に基づいて予め決定された各サブフィ
ールドでの前記複数の電子ビームの大きさおよび前記偏
向手段の最小偏向幅に切り換えることを特徴とする。

【００１８】前記パターン情報は、各サブフィールドで
描画されるパターンの最小線幅であることを特徴とする
ことを特徴とする。

【００１９】前記複数の電子ビームを前記被露光面に投
影される電子ビームを有し、前記切り換え手段は、前記
電子光学系の倍率を切り換えることにより、前記複数の
電子ビームの大きさを切り換えることを特徴とする。

【００２０】前記電子光学系の倍率を切り換える際に生
じる前記被露光面上での前記複数の電子ビームの位置ず
れを補正する手段を有することを特徴とする。

【００２１】前記偏向手段は、静電型偏向器と電磁型偏
向器とを有し、前記制御手段は、前記複数の電子ビーム
を前記要素露光領域内を偏向する際は前記静電型偏向器
を用い、前記複数の電子ビームを前記第１サブフィール
ドから前記第２サブフィールドに偏向する際は前記電磁
型偏向器を用いることを特徴とする。

【００２２】本発明のデバイス製造方法は、前記電子ビ
ーム露光方法若しくは前記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。

【００２３】

【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。

【００２４】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）

【００２５】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照明電子光学系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を照明する。照明電子光学系２
は、電子レンズ2a、2b、2cで構成されいる。そして、電
子レンズ2a、2b、2cの少なくとも２つの電子レンズの電
子光学的パワー（焦点距離）を調整することにより、照
明電子光学系2の電子源側の焦点位置を保持しながら、
照明電子光学系2の焦点距離を変化させることができ
る。すなわち、照明電子光学系2からの電子ビームを略
平行にしながら照明電子光学系２の焦点距離を変更でき
る。

【００２６】照明電子光学系2からの略平行な電子ビー
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。

【００２７】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上に略同一の大きさの
電子源像を形成する。ここで電子源の中間像の大きさWm
は、電子源の大きさをWs,照明電子光学系２の焦点距離
をFi、要素電子光学系のそれぞれの電子光学系の焦点距
離をFeとすると、下記の式で表される。

【００２８】Wm = Ws * Fe / Fi したがって、照明電子光学系2の焦点距離を変化させる
と、同時に複数の電子源の中間像の大きさが変更でき、
よって、同時にウエハ5上の複数の電子源像の大きさも
変更できる。照明電子光学系2の焦点距離を変化させる
際、照明電子光学系の光軸が変化する事がある。すなわ
ち照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後で、照
明電子光学系2と電子源との位置関係が変化する。その
結果、照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後
で、電子源の中間像の位置がずれ、当然のことながら、
ウエハ5上の複数の電子源像も照明電子光学系2の焦点距
離を変化させる前後で位置ずれが生じる。ADは、照明電
子光学系2に対する電子源の位置をＸ方向およびＹ方向
に移動させる軸調整用偏向器であって、照明電子光学系
2に対する電子源の位置を調整する事によって、前述の
照明電子光学系2の焦点距離を変化させる前後での電子
源の中間像の位置ずれを補正して、ウエハ5上の複数の
電子源像の位置ずれを補正する。

【００２９】また、ウエハ5上の電子源像の大きさが略
同一になるように、各要素電子光学系の焦点距離は略同
一に設定されている。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。

【００３０】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ダブレッ
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。

【００３１】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方向に略同一の偏向幅だけ偏向させる偏向器であ
る。偏向器6は、偏向幅が広いが整定するまでの時間す
なわち整定待ち時間が長い主偏向器61と偏向幅が狭いが
整定待ち時間が短い副偏向器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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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A〜E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C(1,1)〜C(3,9)のように２７個
の要素電子光学系が形成されている。

【００３９】各要素電子光学系の断面図を図３に示す。

【００４０】図３において、AP-Pは、照明電子光学系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。

【００４１】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（AP1)よ
り大きい開口(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3
01と電極on/of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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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、前述したように照明電子光学系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303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。

【００４７】照明電子光学系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（電子光学系303の後側
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。

【００４８】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。

【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。

【００５０】次に本実施例のシステム構成図を図５に示
す。

【００５１】軸制御回路AXCは、照明電子光学系2の焦点
距離を変化させる前後での電子源の中間像の位置ずれを
補正するために、軸調整用偏向器ADを制御する回路で、
焦点距離制御回路FCは、電子レンズ2a、2b、2cの少なく
とも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）
を調整することにより、照明電子光学系2の電子源側の
焦点位置を保持しながら、照明電子光学系2の焦点距離
を制御する回路である。

【００５２】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）を個別に制御する
制御回路である。

【００５３】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、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。

【００５４】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。

【００５５】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
よって制御されてる。

【００５６】（露光動作の説明）図５を用いて本実施例
の電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。

【００５７】制御系22は、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Ｘ
Ｙステージ12はＸ方向に連続移動している。要素電子光
学系からの電子ビームは、図６(A)に示すようにウエハ5
上の要素露光領域（EF)を黒四角を起点として走査し露
光する。また、図６(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要素露光領域（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、複数の要素露光領域（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７(A)に示すようなサブアレイAからE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。言い換えれば、
複数の要素露光領域（EF）で構成されるサブフィールド
が露光される。

【００５８】制御系22は、図７(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。そして、再度、前述したように、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、サブフィールド２を露光する。そして、図７
(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5にパターンを露光す
る。すなわち、図８に示すように、PAをパターンデータ
に基づいたパターンが描画されるウエハ5上のパターン
領域とすると、本実施例の電子ビーム露光装置は、パタ
ーン領域PAをサブフィールドを単位として順次露光す
る。

【００５９】（露光制御データ作成処理の説明）本実施
例の電子ビーム露光装置の露光制御データの作成方法に
ついて説明する。

【００６０】CPU25は、ウエハに露光するパターンデー
タが入力されると図９に示すような露光制御データの作
成処理を実行する。

【００６１】各ステップを説明する。 （ステップS101)入力されたパターンデータを本実施例
の電子ビーム露光装置が定めるサブフィールドを単位と
したデータに分割する。 （ステップS102)一つのサブフィールドを選択する。 （ステップS103)選択されたサブフィールドを露光する
際、主偏向器61によって定める偏向位置（基準位置）を
決定する。 （ステップS104)選択されたサブフィールドのパターン
データよりパターンの特徴情報（最小線幅、線幅の種
類、形状）を検出する。本実施例では最小線幅を検出す
る。 （ステップS105)検出された特徴情報に基づいて、副偏
向器62が電子ビームに与える最小偏向幅を決定する。本
実施例では、その最小偏向幅の整数倍が、複数の電子ビ
ームの配列ピッチ（ウエハ上）であって、最小線幅の略
４分の１である最小偏向幅に決定する。 （ステップS106)決定された最小偏向幅に最適な電子ビ
ーム径（ウエハ上に結像される電子ビームの大きさ）を
決定する。本実施例では、電子ビーム径を最小偏向幅を
辺とする正方形の外接円の径に略等しく決定する。 （ステップS107)選択されたサブフィールドのパターン
データを各要素電子光学系の要素露光領域毎のパターン
データに分割し、決定された副偏向器62の最小偏向幅を
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。

【００６２】図１０(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P
a、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。そこで、図１０(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１０(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。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、最小偏向幅（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
して整定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
位置を整定することなく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。言い換えれば、
第1の領域（FF）を露光した後、第2の領域（NN）を飛び
越して、次の第1の領域（FF）に偏向して露光すること
より、整定時間を有する偏向を減らしてより短時間で露
光できる。そして、図１０(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
を決定し、さらに、図１０(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。ここで、
各配列要素には配列番号が予め決められているので、配
列位置としてその配列番号を決定する。 （ステップS108)すべてのサブフィールドについて、ス
テップS103〜S107の処理を終了したか否かを判断し、未
処理のサブフィールドがある場合はステップS102へ戻っ
て未処理のサブフィールドを選択する。 （ステップS109)すべてのサブフィールドについて、ス
テップS103〜S107の処理を終えると、図１１に示すよう
な、各サブフィールドにおける主偏向器61が定める基準
位置、電子ビーム径、副偏向器62の最小偏向幅、副偏向
器62が定める配列位置、及び各配列位置における各要素
電子光学系の電子ビーム照射の開閉を要素とする露光制
御データを記憶する。

【００６３】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。

【００６４】（露光制御データに基づく露光の説明）CP
U25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は転送されたメモリ23
上の露光制御データに基づいて図１２に示すようなステ
ップを実行する。

【００６５】各ステップを説明する。 （ステップS201）露光するサブフィールドに対応した電
子ビーム径に切り換える為に、焦点距離制御回路Fcに命
じ、照明電子光学系2を構成する電子レンズ2a、2b、2c
の少なくとも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦
点距離）を調整し、照明電子光学系2の電子源側の焦点
位置を保持しながら、照明電子光学系2の焦点距離を調
整して、ウエハ5上の複数の電子源像の大きさ（電子ビ
ーム径）を所望の大きさに変更する。 （ステップS202）照明電子光学系2の焦点距離を変化さ
せる前後での電子源像の位置ずれを補正するために、軸
制御回路AXCに命じ、軸調整用偏向器ADによって照明電
子光学系2に対する電子源の位置をＸ方向およびＹ方向
に移動させてその位置ずれを補正する。 （ステップS203）要素電子光学系アレイからの複数の電
子ビームがサブフィールドを露光する際の起点である基
準位置に位置するように、偏向制御回路17に命じ、主偏
向器61により複数の電子ビームを基準位置に偏向する。
更に、主偏向器61の偏向に対応して、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。 （ステップS204）偏向制御回路17に命じ、副偏向器61の
最小偏向幅を露光するサブフィールドに対応した最小偏
向幅に切り換え、副偏向器61によって、切り換えた最小
偏向幅を単位として、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。前述したように、その
結果、一つの要素電子光学系からの電子ビームは、図６
(A)に示すようにウエハ5上の要素露光領域（EF)を黒四
角を起点として走査露光する。また、図６(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要素露光
領域（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、複数の要素露光領域（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７(A)に示すような
サブアレイAからE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。言い換えれば、複数の要素露光領域（EF)で構成
されるサブフィールドが露光される。 （ステップS205）次に露光するサブフィールドがある場
合はステップS201へ戻り、ない場合は、露光を終了す
る。

【００６６】（本発明のデバイスの生産方法の説明）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。

【００６７】図１３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。

【００６８】図１４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。

【００６９】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。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ターン露光領域を複数の領域に分け、各領域で複数の電
子ビームの大きさを最適な電子ビーム径に容易に切り換
えて露光でき、各領域に最適な最小偏向幅を単位として
描画できる。よって、よりスループット高く所望の露光
パターンを形成できる。

【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】要素露光領域（EF)及びサブアレイ露光フィー
ルド（SEF)を説明する図。

【図７】サブフィールドを説明する図。

【図８】サブフィールドとパターン領域の関係を説明す
る図。

【図９】露光制御データ作成処理を説明する図。

【図１０】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１１】露光制御データを説明する図。

【図１２】露光制御データに基づく露光を説明する図。

【図１３】微小デバイスの製造フローを説明する図。

【図１４】ウエハプロセスを説明する図。

【図１５】従来のマルチ電子ビーム型露光装置を説明す
る図。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ 照明電子光学系 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 強度分布制御回路 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 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 ＡＰ−Ｐ 開口を有する基板 ＡＤ 軸調整用偏向器 ＡＸＣ 軸制御回路 ＦＣ 焦点距離制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｂ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電子ビームを被露光面上を偏向さ
   せ、偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御すること
   によって、前記被露光面にパターンを描画する電子ビー
   ム露光方法において、 偏向器によって前記複数の電子ビームを前記偏向器の最
   小偏向幅を単位として偏向し、各電子ビーム毎の要素露
   光領域を露光する段階と、 前記偏向器によって形成された複数の要素露光領域で構
   成される第１サブフィールドを露光した後、前記偏向器
   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
   の要素露光領域を露光することにより前記第１サブフィ
   ールドと異なる第２サブフィールドを露光する段階と、 前記第２サブフィールドを露光する際、前記偏向器の最
   小偏向幅を切り換え、前記偏向器の最小偏向幅の切り換
   えに対応して前記被露光面に形成する前記複数の電子ビ
   ームの大きさを切り換え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。
2. 【請求項２】 各サブフィールドに描画するパターン情
   報に基づいて、各サブフィールドでの前記複数の電子ビ
   ームの大きさおよび前記偏向器の最小偏向幅を予め決定
   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。
3. 【請求項３】 前記パターン情報は、各サブフィールド
   で描画されるパターンの最小線幅であることを特徴とす
   ることを特徴する請求項２の電子ビーム露光方法。
4. 【請求項４】 前記複数の電子ビームは、電子光学系を
   介して前記被露光面に投影される電子ビームであって、
   前記電子光学系の倍率を切り換えることにより、前記複
   数の電子ビームの大きさを切り換え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】 前記複数の電子ビームの大きさを切り換
   える際に生じる前記被露光面上での前記複数の電子ビー
   ムの位置ずれを補正する段階を有することを特徴とする
   請求項４の電子ビーム露光方法。
6. 【請求項６】 前記偏向器は、静電型偏向器と電磁型偏
   向器とを有し、前記要素露光領域内を偏向する際は前記
   静電型偏向器を用い、前記複数の電子ビームを前記第１
   サブフィールドから前記第２サブフィールドに偏向する
   際は前記電磁型偏向器を用いることを特徴とする請求項
   １乃至５の電子ビーム露光方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６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。
8. 【請求項８】 複数の電子ビームを用いて、被露光面上
   にパターンを描画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を前記被露光面上を偏向させる偏
   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、 前記複数の電子ビームの大きさを切り換える切り換え手
   段と、 前記偏向手段によって前記複数の電子ビームを前記偏向
   手段の最小偏向幅を単位として偏向し、各電子ビーム毎
   の要素露光領域を露光し、前記偏向手段によって形成さ
   れた複数の要素露光領域で構成される第１サブフィール
   ドを露光した後、前記第１サブフィールドと異なる第２
   サブフィールドを露光する際、前記切り換え手段によっ
   て前記被露光面に形成する前記複数の電子ビームの大き
   さを切り換え、前記複数の電子ビームの大きさの切り換
   えに対応して前記偏向器の最小偏向幅を切り換える制御
   手段とを有することを特徴とする電子ビーム露光装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、各サブフィールドに描
   画するパターン情報に基づいて予め決定された各サブフ
   ィールドでの前記複数の電子ビームの大きさおよび前記
   偏向手段の最小偏向幅に切り換えることを特徴とする請
   求項８の電子ビーム露光装置。
10. 【請求項１０】 前記パターン情報は、各サブフィール
    ドで描画されるパターンの最小線幅であることを特徴と
    することを特徴する請求項９の電子ビーム露光装置。
11. 【請求項１１】 前記複数の電子ビームを前記被露光面
    に投影する電子光学系を有し、前記切り換え手段は、前
    記電子光学系の倍率を切り換えることにより、前記複数
    の電子ビームの大きさを切り換えることを特徴とする請
    求項８乃至１０の電子ビーム露光装置。
12. 【請求項１２】 前記電子光学系の倍率を切り換える際
    に生じる前記被露光面上での前記複数の電子ビームの位
    置ずれを補正する手段を有することを特徴とする請求項
    １１の電子ビーム露光装置。
13. 【請求項１３】 前記偏向手段は、静電型偏向器と電磁
    型偏向器とを有し、前記制御手段は、前記複数の電子ビ
    ームを前記要素露光領域内を偏向する際は前記静電型偏
    向器を用い、前記複数の電子ビームを前記第１サブフィ
    ールドから前記第２サブフィールドに偏向する際は前記
    電磁型偏向器を用いることを特徴とする請求項８乃至１
    ２の電子ビーム露光装置。
14. 【請求項１４】 請求項８乃至１３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。