JP2007123599A - Charged particle beam lens array and charged particle beam exposure device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に半導体デバイス等の露光に用いられる電子線露光装置やイオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置及びそれに用いる荷電粒子線レンズアレイに関する。本発明は、特に、複数の荷電粒子線を用いてパターン描画を行う荷電粒子線露光装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to a charged particle beam exposure apparatus such as an electron beam exposure apparatus or an ion beam exposure apparatus mainly used for exposure of a semiconductor device or the like, and a charged particle beam lens array used therefor. The present invention is particularly suitable for application to a charged particle beam exposure apparatus that performs pattern drawing using a plurality of charged particle beams.
半導体デバイス等の微小デバイスの生産において、マスクを用いずに複数本の荷電粒子線で同時にパターンを描画するマルチ荷電粒子線露光システムの提案がなされている。このシステムによるマルチ荷電粒子線露光装置においては、マルチ荷電粒子線レンズのアレイ数により荷電粒子線の本数が決まり、レンズ数がスループットを決定する大きな要因となる。このためレンズの小型化および高密度化を進めながら如何にレンズ性能を高めていくかが、マルチ荷電線露光装置の性能向上における重要なファクターのひとつである。 In the production of micro devices such as semiconductor devices, there has been proposed a multi-charged particle beam exposure system that simultaneously draws a pattern with a plurality of charged particle beams without using a mask. In a multi charged particle beam exposure apparatus using this system, the number of charged particle beams is determined by the number of arrays of multi charged particle beam lenses, and the number of lenses is a major factor in determining throughput. For this reason, how to improve lens performance while miniaturizing and increasing the density of the lens is one of the important factors in improving the performance of the multi-charged beam exposure apparatus.
荷電粒子線レンズの一つである電子レンズには電磁型と静電型がある。静電型は、磁界型に比べて、コイルコア等を設ける必要がなく構成が容易であるので、小型化に有利であると言える。ここで、静電型の電子レンズ(静電レンズ)に関する主な従来技術を以下に示す。
非特許文献1は、レンズ開孔配列を有する3枚電極でアインツェルレンズ配列にした構成を開示する。このように構成した静電型レンズでは、一般的に3枚の電極のうち中央の電極に電圧を印加し、他の2枚を接地することでレンズ作用を得ることができる。
Non-Patent
従来のレンズアレイでは、各レンズに印加する電圧が一定であり、また、複数の開孔の直径と電極間距離が同一であるために、各レンズにおいてレンズ作用(レンズパワー)が一定となる。
各レンズアレイのレンズ作用を異なるものにするためには、各レンズに異なる電圧を印加する方法が考えられる。しかし、この場合、レンズアレイに、各レンズ間の絶縁構造や、各レンズ毎に、個別に電圧を印加する構造が必要となるため、レンズアレイ構造が複雑化する可能性がある。
本発明は、上記従来技術の課題を認識することを出発点とするもので、その改良を主な課題とするものである。その具体的な課題のひとつは小型化、高精度化といった各種条件を高いレベルで実現した荷電粒子線レンズアレイを提供することにある。また、これを用いた高精度な荷電粒子線露光装置を提供することをさらなる課題とする。
In the conventional lens array, the voltage applied to each lens is constant, and the diameter of the plurality of apertures and the distance between the electrodes are the same, so the lens action (lens power) is constant in each lens.
In order to make the lens action of each lens array different, a method of applying different voltages to each lens can be considered. However, in this case, the lens array needs to have an insulating structure between the lenses and a structure in which a voltage is individually applied to each lens, so that the lens array structure may be complicated.
The present invention starts from recognizing the above-mentioned problems of the prior art, and its improvement is the main problem. One of the specific problems is to provide a charged particle beam lens array that realizes various conditions such as miniaturization and high accuracy at a high level. Another object is to provide a highly accurate charged particle beam exposure apparatus using the same.
上記の課題を解決するための、本発明の荷電粒子線レンズアレイは、複数の荷電粒子線レンズを二次元配列してなるものである。そして、全レンズに同一電圧を供給したときの各レンズのパワーが少なくとも2種類に分かれるように設定されている。 In order to solve the above problems, the charged particle beam lens array of the present invention is formed by two-dimensionally arranging a plurality of charged particle beam lenses. The power of each lens when the same voltage is supplied to all the lenses is set to be divided into at least two types.
本発明の好ましい実施形態に係る荷電粒子線レンズアレイは、荷電粒子線を通過するための複数のレンズ開孔を形成された基板を備え、これらのレンズ開孔の寸法が少なくとも2種類に分けて設定されている。また、この荷電粒子線レンズアレイは、縮小電子光学系と直列に配置され、前記各レンズ開孔の寸法は、該縮小電子光学系において発生する光学収差に応じて設定されている。さらに、この荷電粒子線レンズアレイは、レンズ開孔を互いに共軸に形成された複数枚の基板からなり、そのうち少なくとも1枚が前記のレンズ開孔の寸法が2種類以上に分けて設定されている基板である。 A charged particle beam lens array according to a preferred embodiment of the present invention includes a substrate on which a plurality of lens apertures for passing a charged particle beam are formed, and the dimensions of these lens apertures are divided into at least two types. Is set. The charged particle beam lens array is arranged in series with the reduction electron optical system, and the size of each lens aperture is set in accordance with the optical aberration generated in the reduction electron optical system. Further, this charged particle beam lens array is composed of a plurality of substrates in which lens apertures are formed coaxially with each other, at least one of which has the lens aperture size divided into two or more types. It is a substrate.
本発明の荷電粒子線露光装置は、複数の荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、前記荷電粒子源の複数の中間像を形成する荷電粒子線レンズアレイを含む補正電子光学系とを備える。また、前記複数の中間像を被露光面に縮小投影する縮小電子光学系と、前記被露光面に投影される複数の中間像が被露光面上で移動するように偏向する偏向器とを備える。そして、前記荷電粒子線レンズアレイとして、本発明の荷電粒子線レンズアレイを用いる。 The charged particle beam exposure apparatus of the present invention includes a charged particle source that emits a plurality of charged particle beams, and a correction electron optical system that includes a charged particle beam lens array that forms a plurality of intermediate images of the charged particle source. A reduction electron optical system for reducing and projecting the plurality of intermediate images onto the exposure surface; and a deflector for deflecting the plurality of intermediate images projected on the exposure surface so as to move on the exposure surface. . The charged particle beam lens array of the present invention is used as the charged particle beam lens array.
本発明によれば、荷電粒子線レンズアレイにおいて、各レンズが異なるレンズ作用を有するので、小型化、高性能化といった各種条件を高いレベルで実現した荷電粒子線レンズアレイを提供することが出来る。そして、これを用いた高精度な荷電粒子線露光装置を提供することができる。 According to the present invention, since each lens has a different lens action in the charged particle beam lens array, it is possible to provide a charged particle beam lens array that realizes various conditions such as downsizing and higher performance at a high level. And a highly accurate charged particle beam exposure apparatus using this can be provided.
以下、本発明の実施態様を列挙する。
[実施態様1] (同一電圧印加)
基板に複数の開孔が形成され、同一電圧が供給される荷電粒子線レンズアレイにおいて、異なったレンズパワーを有することを特徴とする荷電粒子線レンズアレイ。
[実施態様2] (開孔径が異なる)
基板に複数の開孔が形成された荷電粒子線レンズアレイにおいて、前記複数の少なくとも一つ以上の開孔の直径が他の開孔の直径と同一でないことを特徴とする実施態様1に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
[実施態様3] (複数枚)
前記荷電粒子線レンズアレイは、複数枚の前記基板からなることを特徴とする実施態様2に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
[実施態様4] (開孔径と収差の関係)
前記複数の開孔の直径は、縮小電子光学系において発生する光学収差に応じて設定されることを特徴とする実施態様3に記載の荷電粒子線レンズアレイ。
[実施態様5] (露光装置)
複数の荷電粒子線を放射する荷電粒子源と、前記荷電粒子源の複数の中間像を形成する実施態様1から4のいずれかに記載の荷電粒子線レンズアレイを含む補正電子光学系とを備える。さらに、前記複数の中間像を被露光面に縮小投影する縮小電子光学系と、前記被露光面に投影される複数の中間像が被露光面上で移動するように偏向する偏向器とを有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
The embodiments of the present invention are listed below.
[Embodiment 1] (Application of the same voltage)
A charged particle beam lens array having a plurality of apertures formed in a substrate and having a different lens power in a charged particle beam lens array supplied with the same voltage.
[Embodiment 2] (Aperture diameter is different)
The charged particle beam lens array in which a plurality of apertures are formed in a substrate, wherein a diameter of at least one of the plurality of apertures is not the same as a diameter of other apertures. Charged particle beam lens array.
[Embodiment 3] (Multiple sheets)
The charged particle beam lens array according to
[Embodiment 4] (Relationship between aperture diameter and aberration)
The charged particle beam lens array according to
[Embodiment 5] (Exposure apparatus)
A charged particle source that emits a plurality of charged particle beams, and a correction electron optical system that includes the charged particle beam lens array according to any one of
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例としての電子線レンズアレイについて説明する。しかしながら、この電子線レンズアレイは、本発明の一適用例に過ぎず、本発明は、電子線以外の荷電粒子線、例えば、イオンビームのレンズアレイとしても適用することができる。
[電子線レンズアレイの第1の実施例]
図1は、本発明の第1の実施例に係る電子線レンズアレイの構造を説明する図である。図1において、(A)は上面図であり、(B)は電子線レンズアレイ200のM−M’断面図である。図1において、荷電粒子線レンズアレイ200は、上部電極201と中間電極202と下部電極203の3枚の電極から構成され、3枚の電極はそれぞれ電気的に絶縁されている。3枚の電極201、202、203の厚さはそれぞれ100μmであり、各電極間隔は10μmである。
Hereinafter, an electron beam lens array as a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, this electron beam lens array is only one application example of the present invention, and the present invention can also be applied as a charged particle beam other than an electron beam, for example, an ion beam lens array.
[First Embodiment of Electron Beam Lens Array]
FIG. 1 is a diagram for explaining the structure of an electron beam lens array according to the first embodiment of the present invention. 1A is a top view, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the electron
上部電極201には、6×6の開孔204がアレイ状に形成されている。開孔204において、中央4つの開孔204Aの直径は10μm、中央4つの開孔204Aから1つ外側の周の開孔204Bの直径は50μm、最外周の開孔204Cの直径は100μmである。中間電極202には、上部電極201と同位置に6×6の開孔205が形成されており、開孔205の寸法は上部電極と同一の寸法で形成されている。下部電極203には、上部電極201と同位置に6×6の開孔206が形成されており、開孔206の寸法は上部電極と同一の寸法で形成されている。ここで、3枚の各電極の開孔204、205、206は、共軸の位置関係にある。
In the
電子線レンズアレイ200の動作について説明する。電子線レンズアレイ200において、6×6の全ての開孔に加速電圧5kVの電子線を通過させる。このとき、上部電極201と下部電極203に0Vの電位を与え、中間電極には電位として例えば−100Vを印加する。その結果、開孔204A、204B、204Cを含むレンズの各焦点距離は、表1のようになる。すなわち、電子線レンズアレイ200は、外周に向かうに従い焦点距離が長くなる分布を有することになる。
The operation of the electron
なお、本実施例において、開孔寸法、電極厚さ、電極間距離の各寸法を一例として示したが、これらの寸法を変更することにより、電子線レンズアレイ200において、所望の焦点距離の分布を得ることが可能となる。
In the present embodiment, the dimensions of the aperture, the electrode thickness, and the distance between the electrodes are shown as examples. However, by changing these dimensions, the distribution of the desired focal length in the electron
[電子線レンズアレイの第2の実施例]
図2は、本発明の第2の実施例に係る電子線レンズアレイの構造を説明する図である。図2において、(A)、(B)は上面図であり、(C)は電子線レンズアレイ300のM−M’断面図である。図2において、電子線レンズアレイ300は、上部電極301と中間電極302と下部電極303の3枚の電極から構成され、3枚の電極はそれぞれ電気的に絶縁されている。3枚の電極301、302、303の厚さはそれぞれ100μmであり、各電極間隔は10μmである。
[Second Embodiment of Electron Beam Lens Array]
FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of an electron beam lens array according to the second embodiment of the present invention. 2A and 2B are top views, and FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line MM ′ of the electron
上部電極301には、6×6の開孔304がアレイ状に形成されており、開孔304の直径は全て50μmで形成されている。中間電極302には、上部電極301と同位置に6×6の開孔305が形成されている。中間電極302には、6×6の開孔305がアレイ状に形成されている。開孔305において、中央4つの開孔305Aの直径は200μm、中央4つの開孔305Aから1つ外側の周の開孔305Bの直径は100μm、最外周の開孔305Cの直径は10μmである。下部電極303には、上部電極301と同位置に6×6の開孔306が形成されており、開孔306の寸法は上部電極と同一の全て50μmで形成されている。ここで、3枚の各電極の開孔304、305、306は、共軸の位置関係にある。
In the
電子線レンズアレイ300の動作について説明する。電子線レンズアレイ300において、6×6の全ての開孔に加速電圧5kVの電子線を通過させる。このとき、上部電極301と下部電極303に0Vの電位を与え、中間電極には電位として例えば−100Vを印加する。その結果、開孔305A、305B、305Cを含むレンズの各焦点距離は、表2のようになる。すなわち、電子線レンズアレイ300は、外周に向かうに従い焦点距離が短くなる分布を有することになる。
The operation of the electron
なお、本実施例において、開孔寸法、電極厚さ、電極間距離の各寸法を一例として示したが、これらの寸法を変更することにより、電子線レンズアレイ300において、所望の焦点距離の分布を得ることが可能となる。
In the present embodiment, the dimensions of the aperture, the electrode thickness, and the distance between the electrodes are shown as examples. However, by changing these dimensions, the desired focal length distribution in the electron
[電子線レンズアレイの第3の実施例]
図3は、本発明の第3の実施例に係る電子線レンズアレイの構造を説明する図である。図3において、(A)、(B)は上面図であり、(C)は電子線レンズアレイ400のM−M’断面図である。図3において、電子線レンズアレイ400は、上部電極401と中間電極402と下部電極403の3枚の電極から構成され、3枚の電極はそれぞれ電気的に絶縁されている。3枚の電極401、402、403の厚さはそれぞれ100μmであり、各電極間隔は10μmである。
[Third embodiment of electron beam lens array]
FIG. 3 is a diagram for explaining the structure of an electron beam lens array according to the third embodiment of the present invention. 3A and 3B are top views, and FIG. 3C is a cross-sectional view of the electron
上部電極401には、6×6の開孔404がアレイ状に形成されている。開孔404において、中央4つの開孔404Aの直径は10μm、中央4つの開孔404Bから1つ外側の周の開孔305Bの直径は100μm、最外周の開孔404Cの直径は200μmである。中間電極402には、上部電極401と同位置に6×6の開孔405がアレイ状に形成されており、開孔405の直径は全て50μmで形成されている。下部電極403には、上部電極401と同位置に6×6の開孔406が形成されており、開孔406の寸法は上部電極の開孔404と同一の寸法で形成されている。ここで、3枚の各電極の開孔404、405、406は、共軸の位置関係にある。
In the
電子線レンズアレイ400の動作について説明する。電子線レンズアレイ400において、6×6の全ての開孔に加速電圧5kVの電子線を通過させる。このとき、上部電極401と下部電極403に、0Vの電位を与え、中間電極には、電位として例えば−100Vを印加する。その結果、開孔401A、401B、401Cを含むレンズの各焦点距離は、表3のようになる。すなわち、電子線レンズアレイ400は、外周に向かうに従い、焦点距離が長くなる分布を有することになる。
The operation of the electron
なお、本実施例において、開孔寸法、電極厚さ、電極間距離の各寸法を一例として示したが、これらの寸法を変更することにより、電子線レンズアレイ400において、所望の焦点距離の分布を得ることが可能となる。
In the present embodiment, the dimensions of the aperture, the electrode thickness, and the distance between the electrodes are shown as examples. However, by changing these dimensions, the desired focal length distribution in the electron
[電子線露光装置の実施例]
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例としての電子線露光装置について説明する。なお、この電子線露光装置は、本発明の一適用例に過ぎず、本発明は、電子線以外の荷電粒子線、例えば、イオンビームを利用した露光装置にも適用することができる。
図4は、本実施例に係る電子線露光装置の要部概略図である。図4において、1は、カソード1a、グリッド1b、アノード1cから構成される電子銃1である。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。この電子銃1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。
[Example of electron beam exposure apparatus]
Hereinafter, an electron beam exposure apparatus as a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This electron beam exposure apparatus is only one application example of the present invention, and the present invention can also be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam other than an electron beam, for example, an ion beam.
FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of the electron beam exposure apparatus according to the present embodiment. In FIG. 4, 1 is an
本実施例のコンデンサーレンズ2は、3枚の開口電極で構成されるユニポテンシャルレンズである。コンデンサーレンズ2によって得られた略平行な電子線は、補正電子光学系3に入射する。補正光学系3は、アパーチャアレイ、ブランカアレイ、マルチ荷電粒子線レンズ、要素電子光学系アレイユニット、ストッパアレイで構成される。なお、補正電子光学系3の詳細については後述する。
The
補正電子光学系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。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、補正電子光学系3は複数の中間像を形成する。更に、補正電子光学系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によってウエハ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。
The correction electron
縮小電子光学系4は、2組の対称磁気ダブレットを含んで構成され、各対称磁気ダブレットレンズは第1投影レンズ41(43)と第2投影レンズ42(44)とからなる。第1投影レンズ41(43)の焦点距離をf1、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−f2/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。よって、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。
The reduction electron
6は、偏向器であり、補正電子光学系3からの複数の電子線を偏向させて、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とで構成されている。なお、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。
7はダイナミックフォーカスコイルであり、偏向器6を作動させた際に発生する偏向収差による光源像のフォーカス位置のずれを補正する。また、8は、ダイナミックスティグコイルであり、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。
A
9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ステージである。θ−Zステージ9には、ステージ基準板10とファラデーカップ13が固設されている。このファラデーカップ13は補正電子光学系3からの電子線が形成する光源像の電荷量を検出する。11はXYステージであり、θ−Zステージ9を載置し、光軸AX(z軸)と直交するXY方向に移動可能なステージである。12は、電子線によってステージ基準板10上のマークが照射された際に生じる反射電子を検出する反射電子検出器である。
次に、図5を用いて補正電子光学系3について説明する。図5(A)は、電子銃1側から補正電子光学系3を見た図であり、図5(B)は、図5(A)のAA‘断面図である。
前述したように、補正電子光学系3は、アパーチャアレイAA、ブランカアレイBA、マルチ荷電粒子線レンズML、要素電子光学系アレイユニットLAU(LA1、LA2)、ストッパアレイSAで構成される。これらの光学要素は、光軸AXに沿って、電子銃1側から順に配置されている。
Next, the correction electron
As described above, the correction electron
アパーチャアレイAAは、基板に複数の開口が形成されており、コンデンサーレンズ2から略平行な電子ビームを複数の電子ビームに分割する。ブランカアレイBAは、アパーチャアレイAAで分割された複数の電子ビームを個別に偏向する偏向手段を一枚の基板上に複数形成したものである。そのひとつの偏向手段の詳細を図6に示す。図6において、基板31は、開口APを有する。また、32は開口APを挟んだ一対の電極で構成された、偏向機能を有するブランキング電極である。また、基板31上には、ブランキング電極32を個別にon/offするための配線(W)が形成されている。
The aperture array AA has a plurality of openings formed in a substrate, and divides a substantially parallel electron beam from the
図5に戻り、マルチ荷電粒子線レンズMLは補正電子光学系3の中で荷電粒子線収束作用を大きくするために用いられる。
要素電子光学系アレイユニットLAUは、同一平面内に複数の電子レンズを2次元配列して形成した電子レンズアレイである、第1電子光学系アレイLA1と第2電子光学系アレイLA2とで構成される。第1電子光学系アレイLA1と第2電子光学系アレイLA2の少なくとも一方として、本発明に係る荷電粒子線レンズアレイが用いられる。
Returning to FIG. 5, the multi-charged particle beam lens ML is used in the correction electron
The element electron optical system array unit LAU is composed of a first electron optical system array LA1 and a second electron optical system array LA2, which are electron lens arrays formed by two-dimensionally arranging a plurality of electron lenses in the same plane. The The charged particle beam lens array according to the present invention is used as at least one of the first electron optical system array LA1 and the second electron optical system array LA2.
図7は、第1電子光学系アレイLA1を説明する図である。第1電子レンズアレイLA1は、開口が複数配列された上部電極UE、中間電極CE、下部電極LEの3枚から成るマルチ静電レンズである。また、光軸AX方向に並ぶ上・中・下部電極で一つの電子レンズEL1、いわゆるユニポテンシャルレンズを構成している。各電子光学系の上部・下部の電極の全てを同一電位で接続して同一の電位に設定している(本実施例では、電子線の加速電位にしている)。そして、各電子レンズの中間電極に電圧の印加を行う。各レンズの開口径は個別に所望の値に形成されている。それにより、各電子レンズの電子光学的パワー(焦点距離)を所望の値に設定することができる。第2電子光学系アレイLA1も第一電子光学系アレイLA1と同様の構造・機能を有する。 FIG. 7 is a diagram illustrating the first electron optical system array LA1. The first electron lens array LA1 is a multi-electrostatic lens composed of three pieces of an upper electrode UE, an intermediate electrode CE, and a lower electrode LE in which a plurality of openings are arranged. The upper, middle, and lower electrodes arranged in the direction of the optical axis AX constitute one electron lens EL1, that is, a so-called unipotential lens. All the upper and lower electrodes of each electron optical system are connected at the same potential and set to the same potential (in this embodiment, the acceleration potential of the electron beam is set). Then, a voltage is applied to the intermediate electrode of each electron lens. The aperture diameter of each lens is individually set to a desired value. Thereby, the electro-optical power (focal length) of each electron lens can be set to a desired value. The second electron optical system array LA1 also has the same structure and function as the first electron optical system array LA1.
次に、電子線が上記説明した補正電子光学系3によって受ける作用に関して、図8を用いて説明する。
アパーチャアレイAAによって分割された電子線EB1、EB2は、互いに異なるブランキング電極を介して、要素電子光学系アレイユニットLAUに入射する。電子線EB1は、第1電子光学系アレイLA1の電子レンズEL11、第2電子光学系アレイLA2の電子レンズEL21を介して、電子源の中間像img1を形成する。一方、電子線EB2は、第1電子レンズアレイLA1の電子レンズEL12、第2電子レンズアレイLA2の電子レンズEL22を介して、電子源の中間像img2を形成する。
その際、前述したように、第1電子光学系レンズアレイLA1の電子レンズは、互いに異なる焦点距離になるように設定されている。また、第2電子光学系レンズアレイLA2の電子レンズも、互いに異なる焦点距離になるように設定されている。
Next, the action that the electron beam receives by the correction electron
The electron beams EB1 and EB2 divided by the aperture array AA enter the element electron optical system array unit LAU via different blanking electrodes. The electron beam EB1 forms an intermediate image img1 of the electron source via the electron lens EL11 of the first electron optical system array LA1 and the electron lens EL21 of the second electron optical system array LA2. On the other hand, the electron beam EB2 forms an intermediate image img2 of the electron source via the electron lens EL12 of the first electron lens array LA1 and the electron lens EL22 of the second electron lens array LA2.
At this time, as described above, the electron lenses of the first electron optical system lens array LA1 are set to have different focal lengths. The electron lenses of the second electron optical system lens array LA2 are also set to have different focal lengths.
更に、電子ビームEB1が通過する電子レンズEL11、EL21の合成焦点距離と、電子ビームEB2が通過する電子レンズEL12、EL22の合成焦点距離が略等しくなるように、各電子レンズの焦点距離を設定している。それにより、電子源の中間像img1とimg2とは略同一の倍率で形成される。また、各中間像が縮小電子光学系4を介してウエハ5に縮小投影される際に発生する像面湾曲を補正するために、その像面湾曲に応じて、電子源の中間像img1とimg2が形成される光軸AX方向の位置を異ならせしめている。
また、電子ビームEB1、EB2は、通過するブランキング電極に電界が印加されると、図中破線のようにその軌道を変える。この場合、電子ビームEB1、EB2は、ストッパアレイSAの各電子ビームに対応した開口を通過できず、遮断される。
Further, the focal length of each electron lens is set so that the combined focal length of the electron lenses EL11 and EL21 through which the electron beam EB1 passes and the combined focal length of the electron lenses EL12 and EL22 through which the electron beam EB2 passes are substantially equal. ing. Thereby, the intermediate images img1 and img2 of the electron source are formed at substantially the same magnification. Further, in order to correct the field curvature that occurs when each intermediate image is reduced and projected onto the
Further, when an electric field is applied to the passing blanking electrode, the trajectories of the electron beams EB1 and EB2 change as indicated by broken lines in the figure. In this case, the electron beams EB1 and EB2 cannot be passed through the openings corresponding to the electron beams of the stopper array SA and are blocked.
(システム構成の説明)
図9は、本実施例の電子線露光装置のシステム構成を示す。同図において、BA制御回路111は、ブランカアレイBAのブランキング電極のon/offを個別に制御する制御回路である。LAU制御回路112は、レンズアレイユニットLAUの制御回路である。D_STIG制御回路113は、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4の非点収差を制御する制御回路である。D_FOCUS制御回路114は、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のフォーカスを制御する制御回路である。偏向制御回路115は偏向器6を制御する制御回路である。光学特性制御回路116は、縮小電子光学系4の光学特性(倍率、歪曲、回転収差、光軸等)を調整する制御回路である。ステージ駆動制御回路118は、θ−Zステージ9を駆動制御し、かつXYステージ11の位置を検出するレーザ干渉計LIMと共同してXYステージ11を駆動制御する制御回路である。制御系120は、描画パターンが記憶されたメモリ121からのデータに基づいて、上述した各制御回路を制御する。制御系120は、インターフェース122を介して電子線露光装置全体をコントロールするCPU123によって制御されている。
(Description of system configuration)
FIG. 9 shows the system configuration of the electron beam exposure apparatus of this embodiment. In the figure, a
(露光動作の説明)
次に、図9を参照して、上述した本実施例の電子線露光装置の露光動作について説明する。
制御系120は、メモリ121からの露光制御データに基づいて、偏向制御回路115に命じ、偏向器6によって、複数の電子線を偏向させる。加えて、BA制御回路111に命じ、ウエハ5に露光すべきパターンに応じてブランカアレイBAのブランキング電極を個別にon/offさせる。このとき、XYステージ11はy方向に連続移動しており、XYステージの移動に複数の電子線が追従するように、偏向器6によって複数の電子線を偏向する。
(Explanation of exposure operation)
Next, with reference to FIG. 9, the exposure operation of the above-described electron beam exposure apparatus of the present embodiment will be described.
The
そして、各電子線は、図10に示すようにウエハ5上の対応する要素露光領域(EF)を走査露光する。各電子線の要素露光領域(EF)は、2次元に隣接するように設定されているので、その結果、同時に露光される複数の要素露光領域(EF)で構成されるサブフィールド(SF)が露光される。
図9の制御系120は、サブフィールド(SF1)を露光後、次のサブフィールド(SF2)を露光する為に、偏向制御回路115に次の動作を命じる。すなわち、偏向器6によって、ステージ走査方向(y方向)と直交する方向(x方向)に複数の電子ビームを偏向させる。このとき、偏向によってサブフィールドが変わることにより、各電子線が縮小電子光学系4を介して縮小投影される際の収差も変わる。
Each electron beam scans and exposes a corresponding element exposure region (EF) on the
The
そこで、制御系120は、LAU制御回路112、D_STIG制御回路113、及びD_FOCUS制御回路114に次の動作を命じる。すなわち、変化した収差を補正するように、レンズアレイユニットLAU、ダイナミックスティグコイル8、およびダイナミックフォーカスコイル7を調整する。そして、再度、前述したように、各電子線が対応する要素露光領域(EF)を露光することにより、サブフィールド(SF2)を露光する。そして、図10に示すように、サブフィールド(SF1〜SF6)を順次露光してウエハ5にパターンを露光する。その結果、ウエハ5上において、ステージ走査方向(y方向)と直交する方向(x方向)に並ぶサブフィールド(SF1〜SF6)で構成されるメインフィールド(MF)が露光される。
Therefore, the
さらに、制御系120は、図10に示すメインフィールド1(MF1)を露光後、偏向制御回路115に次の動作を命じる。すなわち、順次、ステージ走査方向(y方向)に並ぶメインフィールド(MF2、MF3、MF4…)に複数の電子線を偏向させると共に露光していく。その結果、図10に示すように、メインフィールド(MF2、MF3、MF4…)で構成されるストライプ(STRIPE1)を露光する。そして、XYステージ11をx方向にステップさせ、次のストライプ(STRIPE2)を露光する。
Further, the
[微小デバイス製造の実施例]
次に、この露光装置を利用した微小デバイス(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)の製造プロセスを説明する。
図11は半導体デバイス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う。ステップ2(EBデータ変換)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る。後工程は、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)等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ7でこれを出荷する。
[Example of micro device manufacturing]
Next, a manufacturing process of a micro device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.) using this exposure apparatus will be described.
FIG. 11 shows a flow of manufacturing a semiconductor device.
In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (EB data conversion), exposure control data for the exposure apparatus is created based on the designed circuit pattern.
On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the wafer and the exposure apparatus to which the prepared exposure control data is input.
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer manufactured in
上記ステップ4のウエハプロセスは、ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するCVDステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップステップを有する。また、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップを有する。さらに、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップを有する。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
The wafer process in
AA:アパーチャアレイ
BA:ブランカアレイ
ML:マルチ荷電ビームレンズ
LAU:要素電子光学系ユニット
LA1、LA2:電子光学系アレイ
SA:ストッパアレイ
UE:上部電極
CE:中間電極
LE:下部電極
EL:電子レンズ
LIM:レーザ干渉計
AP:開孔
W:配線
1:電子銃
2:コンデンサーレンズ
3:補正電子光学系
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:θ−Zステージ
10:ステージ基準板
11:XYステージ
12:反射電子検出器
13:ファラデーカップ
21、22:ユニポテンシャルレンズ
31:基板
32:ブランキング電極
41、43:第1投影レンズ
42、44:第2投影レンズ
111:BA制御回路
112:LAU制御回路
113:D_STIG制御回路
114:D_FOCUS制御回路
115:偏向制御回路
116:光学特性制御回路
120:制御系
122:インターフェース
123:CPU
200、300、400:電子レンズアレイ
201、301、401:上部電極
202、302、402:中間電極
203、303、403:下部電極
204、205、206、304、305、306、404、405、406:開孔
AA: Aperture array BA: Blanker array ML: Multi-charged beam lens LAU: Element electron optical system unit LA1, LA2: Electron optical system array SA: Stopper array UE: Upper electrode CE: Intermediate electrode LE: Lower electrode EL: Electron lens LIM : Laser interferometer AP: Opening W: Wiring 1: Electron gun 2: Condenser lens 3: Correction electron optical system 4: Reduction electron optical system 5: Wafer 6: Deflector 7: Dynamic focus coil 8: Dynamic stig coil 9: θ-Z stage 10: stage reference plate 11: XY stage 12: backscattered electron detector 13:
200, 300, 400:
Claims (6)
全レンズに同一電圧を供給したときの各レンズのパワーが少なくとも2種類に分かれるように設定されていることを特徴とする荷電粒子線レンズアレイ。 A charged particle beam lens array formed by two-dimensionally arranging a plurality of charged particle beam lenses,
A charged particle beam lens array, wherein the power of each lens when the same voltage is supplied to all the lenses is set to be divided into at least two types.
前記荷電粒子源の複数の中間像を形成する荷電粒子線レンズアレイを含む補正電子光学系と、
前記複数の中間像を被露光面に縮小投影する縮小電子光学系と、
前記被露光面に投影される複数の中間像が被露光面上で移動するように偏向する偏向器と、
を有する荷電粒子線露光装置において、
前記荷電粒子線レンズアレイとして請求項1〜4のいずれか1つに記載の荷電粒子線レンズアレイを用いたことを特徴とする荷電粒子線露光装置。 A charged particle source that emits a plurality of charged particle beams; and
A correction electron optical system including a charged particle beam lens array that forms a plurality of intermediate images of the charged particle source;
A reduction electron optical system for reducing and projecting the plurality of intermediate images onto an exposed surface;
A deflector for deflecting the plurality of intermediate images projected on the exposed surface so as to move on the exposed surface;
In a charged particle beam exposure apparatus having
A charged particle beam exposure apparatus using the charged particle beam lens array according to any one of claims 1 to 4 as the charged particle beam lens array.
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