JP3976835B2

JP3976835B2 - Electron beam exposure method and electron beam exposure apparatus

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Publication number: JP3976835B2
Application number: JP11808997A
Authority: JP
Inventors: 真人村木
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2017-05-08
Also published as: JPH10308341A

Description

【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。
【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(43)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２７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（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。
【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/offを個別に制御する制御回路、第１焦点・非点制御回路15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、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。
【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１５（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
１２ＸＹ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
２５ＣＰＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam exposure method and an exposure apparatus therefor, and more particularly to an electron beam exposure method and pattern exposure apparatus that perform pattern drawing using a plurality of electron beams for wafer direct drawing or mask / reticle exposure.
[0002]
[Prior art]
In an electron beam exposure apparatus that performs exposure by forming an electron beam on a substrate, if the beam current is large, the image of the electron beam projected onto the substrate is blurred due to the Coulomb effect. Most of the blur due to the Coulomb effect can be corrected by readjusting the focal position of the reduced electron optical system for electron beam projection, but a part remains uncorrected. In a variable shaping type exposure apparatus that molds and transfers a cross-sectional shape of an electron beam within a range of about 10 μm square at the maximum, the area of the shaped beam and apparatus parameters (beam current density, beam incident half angle, beam acceleration voltage, and reduction) The blur due to the Coulomb effect is predicted from the optical length of the electron optical system, and the focus of the reduced electron optical system is adjusted according to the prediction result.
[0003]
By the way, a plurality of electron beams are arranged and irradiated onto the substrate, the plurality of electron beams are deflected to scan the substrate, and the irradiation of the plurality of electron beams is individually turned on / off according to the pattern to be drawn. In a multi-electron beam type exposure apparatus that draws a pattern, the electron beams are dispersed and arranged, that is, the effective current density per unit area on the substrate is low, so the blur due to the Coulomb effect occurs. small. This is because when the blur due to the Coulomb effect is limited within a predetermined value, the multi-electron beam type exposure apparatus can provide a larger beam current than the variable shaping type exposure apparatus to improve exposure throughput.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the multi-electron beam exposure apparatus, the electron beam irradiated on the substrate is concentrated in a narrow region and the electron beam irradiated on the substrate is uniformly dispersed depending on the pattern to be drawn. There are cases. Then, even if the number of irradiated electron beams is the same, the former has a higher effective current density per unit area than the latter, and thus the blur due to the Coulomb effect is large.
[0005]
For example, as shown in FIGS. 14A and 14B, the number of electron beams irradiated on the substrate (equivalent to the sum of the currents irradiated on the substrate). Is the same, but in the region L of (B), a plurality of electron beams are concentrated in a narrower range than (A), and blur due to the Coulomb effect increases. In the S region of (), since (A) has only one electron beam for four electron beams, blur due to the Coulomb effect is reduced. That is, in FIG. 14B, blur due to the Coulomb effect varies depending on the location. Therefore, the blur due to the Coulomb effect cannot be accurately corrected simply by adjusting the focus based on the number of electron beams for each irradiation or the total sum of the currents applied to the substrate.
[0006]
An object of the present invention is to provide a multi-electron beam type exposure apparatus capable of realizing drawing with higher resolution than before by optimizing drawing conditions for each electron beam irradiation for correcting blur due to the Coulomb effect. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electron beam exposure method according to the present invention is an electron beam exposure method in which a pattern is exposed on a base slope using a plurality of electron beams. Arranging a plurality of groups and forming an image on the substrate through a reduction electron optical system, deflecting the plurality of electron beam groups on the substrate, and individually irradiating each electron beam for each deflection And an evaluation value relating to the amount of movement of the electron beam imaging position for each electron beam group based on the number of electron beams for each deflection irradiated on the substrate for each electron beam group. And a correction step of correcting the imaging position of the electron beam of the corresponding electron beam group based on the evaluation value.
[0008]
The correction step includes a step of correcting the electron beam imaging positions of all electron beam groups by an average value of the correction amount for each electron beam group, and a difference between the correction amount for each electron beam group and the average value. And a step of correcting the imaging position of the electron beam for each corresponding electron beam group.
[0009]
The evaluation step is further based on the distance between the electron beam group from which the evaluation value is calculated and the other electron beam group, and the number of electron beams irradiated on the substrate of the other electron beam group, The evaluation value is calculated.
[0010]
Each electron beam is an electron beam from an intermediate image of the electron source corresponding to the electron beam, and in the correction step, the imaging position of the intermediate image in the optical axis direction of the reduced electron optical system is set for each electron beam group. It has the step which correct | amends, It is characterized by the above-mentioned.
[0011]
In the correction step, in a predetermined deflection area, the electron beam imaging position of the corresponding electron beam group is corrected based on the evaluation value for each of the plurality of electron beam groups in the deflection area. It is characterized by.
[0012]
In one embodiment of the electron beam exposure apparatus of the present invention, a plurality of electron beam groups each composed of a plurality of electron beams are arranged in an electron beam exposure apparatus that exposes a pattern on a base slope using a plurality of electron beams. A reduction electron optical system that forms an image on a substrate; deflection means that deflects the plurality of electron beam groups on the substrate; irradiation control means that individually controls irradiation of each electron beam for each deflection; and the electrons A correction unit that corrects the imaging position of the electron beam for each beam group, and the number of electron beams for each deflection irradiated on the substrate for each electron beam group are calculated for each electron beam group. Means for storing an evaluation value relating to the amount of movement of the imaging position of the electron beam, and control means for correcting the imaging position of the electron beam of the corresponding electron beam group by the correction means based on the evaluation value Characterized in that it has a.
[0013]
The evaluation value is calculated based on the distance between the electron beam group for which the evaluation value is calculated and another electron beam group, and the number of electron beams irradiated on the substrate of the other electron beam group. It is characterized by.
[0014]
And an element electron optical system array in which a plurality of sub-arrays including a plurality of element electron optical systems for forming an intermediate image of the electron source are arranged, wherein each electron beam is an electron beam from the intermediate image of the corresponding electron source. The correction means moves the position of the intermediate image in the optical axis direction of the reduced electron optical system for each subarray.
[0015]
The correction means has a refocusing coil for adjusting the focal position of the reduced electron optical system, and the control means combines the electron beams of all electron beam groups by an average value of correction amounts for each electron beam group. The image position is corrected by the refocusing coil.
[0016]
Each of the element electron optical systems corrects an aberration generated when the intermediate image is reduced and projected onto the substrate through the reduction electron optical system.
[0017]
The control means corrects the correction of the electron beam imaging position of the corresponding electron beam group based on the evaluation value for each of the plurality of electron beam groups in the deflection area within the predetermined deflection area. It is made to perform by a means.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
(Description of components of electron beam exposure apparatus)
FIG. 1 is a schematic view of the main part of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.
[0020]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electron gun including a cathode 1a, a grid 1b, and an anode 1c. Electrons radiated from the cathode 1a form a crossover image between the grid 1b and the anode 1c (hereinafter, this cross). Over image is referred to as electron source).
[0021]
The electrons emitted from this electron source become a substantially parallel electron beam by the condenser lens 2 whose front focal position is at the electron source position. The substantially parallel electron beam is incident on the element electron optical system array 3. The element electron optical system array 3 is formed by arranging a plurality of element electron optical systems each composed of an aperture, an electron optical system, and a blanking electrode in a direction orthogonal to the optical axis AX. Details of the element electron optical system array 3 will be described later.
[0022]
The element electron optical system array 3 forms a plurality of intermediate images of the electron source, and each intermediate image is reduced and projected by a reduction electron optical system 4 described later to form an electron source image on the wafer 5.
[0023]
At that time, each element of the element electron optical system array 3 is set so that the interval between the electron source images on the wafer 5 is an integral multiple of the size of the electron source image. Further, the element electron optical system array 3 varies the position of each intermediate image in the optical axis direction according to the field curvature of the reduced electron optical system 4, and each intermediate image is reduced to the wafer 5 by the reduced electron optical system 4. Aberrations that occur during projection are corrected in advance.
[0024]
The reduction electron optical system 4 is composed of a symmetric magnetic tablet including a first projection lens 41 (43) and a second projection lens 42 (44). When the focal length of the first projection lens 41 (43) is f1, and the focal length of the second projection lens 42 (44) is f2, the distance between the two lenses is f1 + f2. The object point on the optical axis AX is at the focal position of the first projection lens 41 (43), and the image point is connected to the focal point of the second projection lens 42 (44). This image is reduced to -f2 / f1. In addition, since the two lens magnetic fields are determined so as to act in opposite directions, theoretically, the five aberrations of spherical aberration, isotropic astigmatism, isotropic coma aberration, field curvature aberration, and axial chromatic aberration are determined. Except for aberrations, other Seidel aberrations and chromatic aberrations related to rotation and magnification are canceled out.
[0025]
A deflector 6 deflects a plurality of electron beams from the element electron optical system array 3 and displaces a plurality of electron source images on the wafer 5 by substantially the same amount of displacement in the X and Y directions. The deflector 6 includes a main deflector 61 used when the deflection width is wide and a sub deflector 62 used when the deflection width is narrow. The main deflector 61 is an electromagnetic deflector, and the sub deflector. 62 is an electrostatic deflector.
[0026]
7 is a dynamic focus coil that corrects the deviation of the focus position of the electron source image due to deflection aberration that occurs when the deflector 6 is operated, and 8 is a deflection aberration that occurs due to deflection, as with the dynamic focus coil 7. This is a dynamic stig coil that corrects astigmatism.
[0027]
9 is a refocusing coil, which reduces the electron beam blur due to the Coulomb effect when the number of multiple electron beams irradiated on the wafer or the sum of the currents irradiated on the wafer increases. The focal position of the electron optical system 4 is adjusted.
[0028]
10 detects the charge amount of the electron source image formed by the electron beam from the element electron optical system in a Faraday cup having two single knife edges extending in the X and Y directions.
[0029]
Reference numeral 11 denotes a θ-Z stage on which a wafer is placed and can move in the optical axis AX (Z-axis) direction and the rotational direction around the Z-axis. ing.
[0030]
Reference numeral 12 denotes an XY stage on which a θ-Z stage is mounted and which can move in the XY directions orthogonal to the optical axis AX (Z axis).
[0031]
Next, the element electron optical system array 3 will be described with reference to FIG.
[0032]
In the element electron optical system array 3, a plurality of element electron optical systems are grouped (subarrays), and a plurality of subarrays are formed. In this embodiment, five subarrays A1 to A5 are formed. In each subarray, a plurality of element electron optical systems are two-dimensionally arranged. In each subarray of this embodiment, 27 element electron optical systems such as A3 (1,1) to A3 (3,9) are provided. Is formed.
[0033]
A sectional view of each element electron optical system is shown in FIG.
[0034]
In FIG. 3, AP-P is a substrate having an aperture (AP1) that defines the shape of an electron beam that is illuminated and transmitted by a condenser lens 2 and is in common with other element electron optical systems. It is a substrate. That is, the substrate AP-P is a substrate having a plurality of openings.
[0035]
A blanking electrode 301 includes a pair of electrodes and has a deflection function. 302 is a substrate having an aperture (AP2) and is common to other element electron optical systems. Also, a blanking electrode 301 and a wiring (W) for turning on / off the electrode are formed on the substrate 302. That is, the substrate 302 is a substrate having a plurality of openings and a plurality of blanking electrodes.
[0036]
303 is composed of three aperture electrodes, and uses two

unipotential lenses

303a and 303b having a convergence function in which the upper and lower electrodes are the same as the acceleration potential V0 and the intermediate electrode is maintained at another potential V1 or V2. It was an electron optical system. Each aperture electrode is laminated on the substrate with an insulator interposed therebetween, and the substrate is a substrate common to other element electron optical systems. That is, the substrate is a substrate having a plurality of electron optical systems 303.
[0037]
The shapes of the upper, middle and lower electrodes of the unipotential lens 303a and the upper and lower electrodes of the unipotential lens 303b are as shown in FIG. 4A. The upper and lower electrodes of the

unipotential lenses

303a and 303b are A common electric potential is set in all the element electron optical systems by a first focus / astigmatism control circuit described later.
[0038]
Since the potential of the intermediate electrode of the unipotential lens 303a can be set for each element electron optical system by the first focus / astigmatism control circuit, the focal length of the unipotential lens 303a can be set for each element electron optical system.
[0039]
Further, the intermediate electrode of the unipotential lens 303b is composed of four electrodes as shown in FIG. 4B, and the potential of each electrode can be individually set by the first focus / astigmatism control circuit. Since each unipotential lens 303b can be set to have a different focal length in an orthogonal cross section, it can be set individually for each element electron optical system.
[0040]
As a result, by controlling the intermediate electrodes of the electron optical system 303, the electron optical characteristics (intermediate image forming position, astigmatism) of the element electron optical system can be controlled. Here, when controlling the intermediate image formation position, the size of the intermediate image is determined by the ratio of the focal length of the condenser lens 2 and the focal length of the electron optical system 303, so the focal length of the electron optical system (303) is constant. Thus, the position of the intermediate point is moved by moving the principal point position. Thereby, the sizes of the intermediate images formed by all the element electron optical systems are substantially the same, and the positions in the optical axis direction can be varied.
[0041]
The electron beam made substantially parallel by the condenser lens 2 forms an intermediate image of the electron source via the aperture (AP1) and the electron optical system 303. Here, the corresponding aperture (AP1) is positioned at or near the front focal position of the electron optical system 303, and the corresponding blanking is positioned at or near the intermediate image forming position (rear focal position) of the electron optical system 303. Electrode 301 is located. As a result, unless an electric field is applied between the blanking electrodes 301, the electron beam bundle 305 is not deflected. On the other hand, when an electric field is applied between the electrodes of the blanking electrode 301, it is deflected like an electron beam bundle 306. Then, since the electron beam bundle 305 and the electron beam bundle 306 have different angular distributions on the object plane of the reduction electron optical system 4, the electron beam bundle is at the pupil position (on the P plane in FIG. 1) of the reduction electron optical system 4. 305 and the electron beam bundle 306 are incident on different regions. Therefore, a blanking aperture BA for transmitting only the electron beam bundle 305 is provided at the pupil position (on the P plane in FIG. 1) of the reduction electron optical system.
[0042]
In addition, the electron optical system 303 of each element electron optics is used to correct curvature of field and astigmatism generated when an intermediate image formed by each element is reduced and projected onto the exposure surface by the reduction electron optical system 4. The electric potentials of the two intermediate electrodes of each electron optical system 303 are individually set to make the electron optical characteristics (intermediate image forming position, astigmatism) of each element electron optical system different. However, in this embodiment, in order to reduce the wiring between the intermediate electrode and the first focus / astigmatism control circuit, the element electron optical systems in the same subarray have the same electron optical characteristics, and the electron optics of the element electron optical system The characteristics (intermediate image forming position, astigmatism) are controlled for each subarray.
[0043]
Furthermore, in order to correct distortion aberration that occurs when a plurality of intermediate images are reduced and projected on the exposure surface by the reduced electron optical system 4, in advance know the distortion characteristics of the reduced electron optical system 4, based on it, The position of each element electron optical system in the direction orthogonal to the optical axis of the reduced electron optical system 4 is set.
[0044]
Next, a system configuration diagram of this embodiment is shown in FIG.
[0045]
The blanking control circuit 14 is a control circuit that individually controls the on / off of the blanking electrode of each element electron optical system of the element electron optical array 3, and the first focus / astigmatism control circuit 15 is the element electron optical array 3. 2 is a control circuit for controlling the electron optical characteristics (intermediate image forming position, astigmatism) of each element electron optical system for each subarray.
[0046]
The second focus / astigmatism control circuit 16 is a control circuit for controlling the focus position and astigmatism of the reduction electron optical system 4 by controlling the dynamic stig coil 8 and the dynamic focus coil 7, and the deflection control circuit 17 is a deflector. 6 is a control circuit for controlling 6, a magnification adjustment circuit 18 is a control circuit for adjusting the magnification of the reduction electron optical system 4, and a refocus control circuit 19 is for controlling the current flowing through the refocus coil 9 to control the reduction electron optical system 4. It is a control circuit for adjusting the focal position.
[0047]
The stage drive control circuit 20 is a control circuit that drives and controls the XY stage 12 in cooperation with a laser interferometer 21 that drives and controls the θ-Z stage and detects the position of the XY stage 12.
[0048]
The control system 22 controls the plurality of control circuits and the Faraday cup 10 in synchronization for exposure and alignment based on the exposure control data from the memory 23. The control system 22 is controlled by a CPU 25 that controls the entire electron beam exposure apparatus via an interface 24.
[0049]
(Description of operation)
The operation of the electron beam exposure apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0050]
When the pattern data to be exposed on the wafer is input, the CPU 25 determines the minimum deflection amount given to the electron beam by the sub deflector 62 based on the minimum line width, line width type, and shape of the pattern to be exposed on the wafer. . Next, it is divided into pattern data for each exposure area of each element electron optical system, a common array composed of array elements FME is set with the minimum deflection amount as an array interval, and pattern data is set for each element electron optical system. Convert to data represented on common array. Hereinafter, in order to simplify the description, processing relating to pattern data when performing exposure using the two element electron optical systems a and b will be described.
[0051]
FIGS. 6A and 6B show patterns Pa and Pb to be exposed by the element electron optical systems a and b adjacent to the common deflection array DM. That is, each element electron optical system irradiates the wafer with an electron beam with the blanking electrode turned off at the hatched arrangement position where the pattern exists.
[0052]
Therefore, from the data on the arrangement position to be exposed for each element electron optical system as shown in FIGS. 6A and 6B, the CPU 25 determines the element electron optical systems a and b as shown in FIG. A first region FF (blackened portion) composed of an array position when at least one of them is exposed and a second region NN composed of an array position when both element electron optical systems a and b are not exposed in common (Outlined portion) is determined.
[0053]
When a plurality of electron beams are positioned in the first region FF on the array, the sub-deflector 62 deflects and exposes the electron beam in units of the minimum deflection amount (array array interval). It is possible to expose all patterns to be exposed. Further, when a plurality of electron beams are located in the second region NN on the array, exposure can be performed while reducing unnecessary deflection of the electron beam by deflecting the electron beam without stabilizing the position.
[0054]
Next, the CPU 25 determines the arrangement position of the arrangement elements to be exposed from the data regarding the areas FF and NN shown in FIG. From the data shown in FIGS. 6A and 6B, on / off of the blanking electrode for each element electron optical system corresponding to the array position where the electron beam is set is determined.
[0055]
As a result, as shown in FIG. 7, exposure control data is created with the arrangement position where at least one electron beam is exposed and the on / off of the blanking electrode of each element electron optical system at that arrangement position as an element.
[0056]
Further, the CPU 25 executes an evaluation process shown in FIG. 8 based on the created exposure control data in order to correct blur due to the Coulomb effect.
[0057]
In the evaluation process of FIG. 8, for each array position to be settled, a distribution coefficient C for each subarray representing the distribution state of a plurality of electron beams irradiated on the wafer is calculated according to the following procedure.
[0058]
(Step S101)
Select the sequence position (x, y) to be settled.
[0059]
(Step S102)
At the selected array position (x, y), the number of electron beams N1 to N5 (number of blanking electrodes turned off in the subarray) irradiated onto the wafer without being blocked for each of the subarrays A1 to A5 To detect. That is, it detects how many electron beams are irradiated on the wafer among the electron beams from the subarray which is an electron beam group composed of a plurality of electron beams.
[0060]
(Step S103)
As the distribution coefficient Ci of the subarray Ai, the distribution coefficient Ci for each subarray is obtained by the following equation.
[0061]
[Outside 1]

Here, Ni is the number of electron beams irradiated on the wafer by the subarray Ai detected in step S102, K is a constant determined by the size of the subarray, Di, j is the center of the subarray Ai and the subarray The distance from the center of Aj.
[0062]
According to the above equation, even if the number of all electron beams irradiated onto the wafer is the same, the distribution coefficient Ci of the subarray Ai increases as the number of electron beams irradiated onto the wafer in the subarray Ai increases. Further, even if the number of electron beams irradiated on the wafer in the subarray Ai is the same, the distribution coefficient Ci of the subarray Ai increases if the number of electron beams in the other subarrays is large.
[0063]
(Step S104)
The obtained distribution coefficient Ci for each subarray is stored as refocus control data.
[0064]
(Step S105)
For all array positions (x, y) to be settled, it is determined whether or not the processing of steps S102 to S104 has been completed. If there is an array position (x, y) to be settled, go to step S101. Go back and select the unprocessed array position (x, y) to be settled.
[0065]
(Step S106)
When the above processing is completed for all set array positions (x, y), the evaluation process in FIG. 8 ends, and the distribution coefficient Ci for each subarray with respect to the set array positions as shown in FIG. The refocus control data to be stored is stored.
[0066]
In this embodiment, these processes are performed by the CPU 25 of the electron beam exposure apparatus. However, the purpose and effect are changed even if the exposure control data and the refocus control data are transferred to the CPU 25 by other processing apparatuses. Absent.
[0067]
Next, when the CPU 25 instructs the control system 22 to “execute exposure” via the interface 24, the control system 22 is based on the data on the memory 23 to which the exposure control data and the refocus control data are transferred. Perform the following steps:
[0068]
(Step S201)
The control system 22 commands the deflection control circuit 17 based on the exposure control data from the memory 23 transferred in synchronization with the internal reference clock, and from the element electron optical system array by the sub-deflector 62 of the deflector 6. The position of the plurality of electron beams is deflected.
[0069]
Further, the control system 22 instructs the first focus / astigmatism control circuit based on the refocus control data transferred in the same manner as the exposure control data, and controls the intermediate image forming position of the element electron optical system for each subarray. ing. That is, based on the distribution coefficient Ci for each subarray, the intermediate image forming position of the element electron optical system of each subarray is set to the electron gun 1 side as the distribution coefficient C is larger. As a result, as the distribution coefficient C increases, the imaging position of the electron beam on the wafer that moves away from the reduced electron optical system 4 due to the Coulomb effect approaches the reduced electron electron optical system 4. The blur due to the Coulomb effect can be corrected. The movement amount (correction amount) of the imaging position of the electron beam on the wafer is referred to as a refocus amount. The relationship between the refocus amount and the distribution coefficient C is obtained in advance by numerical simulation or experiment, and is based on the distribution coefficient C. Thus, the electron optical characteristics of the element electron optical system for each subarray are controlled so as to obtain a desired refocus amount.
[0070]
Further, the control system 22 instructs the blanking control circuit 14 to turn on / off the blanking electrodes of each element electron optical system according to the pattern to be exposed on the wafer 5. At this time, the XY stage 12 continuously moves in the X direction, and the deflection control circuit 17 controls the deflection position of the electron beam including the amount of movement of the XY stage 12.
[0071]
As a result, the electron beam from one element electron optical system scans and exposes the exposure field (EF) on the wafer 5 starting from the black square as shown in FIG. 10 (A). Further, as shown in FIG. 10B, the exposure fields (EF) of the plurality of element electron optical systems in the subarray are set so as to be adjacent to each other. A sub-array exposure field (SEF) composed of (EF) is exposed. At the same time, a subfield composed of subarray exposure fields (SEF) formed by each of the subarrays A1 to A5 as shown in FIG.
[0072]
(Step S202)
The control system 22 commands the deflection control circuit 17 to expose the subfield 2 after exposing the subfield 1 shown in FIG. 10B, and the main electron deflector 61 of the deflector 6 causes the element electron optical system array to be exposed. Multiple electron beams from the deflected. At this time, the control system 22 instructs the second focus / astigmatism control circuit to control the dynamic focus coil 7 based on the dynamic focus correction data obtained in advance to correct the focus position of the reduced electron optical system 4. Then, the astigmatism of the reduced electron optical system is corrected by controlling the dynamic stig coil 8 based on the dynamic astigmatism correction data obtained in advance. Then, the operation of Step 1 is performed to expose the subfield 2.
[0073]
The above steps S201 and S202 are repeated to sequentially expose the subfields as subfields 3 and 4 as shown in FIG.
[0074]
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the refocus amount of the electron beam for each subarray is set by adjusting the electron optical characteristics of the element electron optical system for each subarray. In the second embodiment, for each subarray, The average value of the refocus amount is obtained, the average refocus amount is set by the refocus coil 9, and the element electron optical system of each subarray determines the residual refocusing amount obtained by subtracting the average value from the refocus amount to be set. The focus amount is set.
[0075]
(Third embodiment)
In the first embodiment, every time the position of the electron beam from the element electron optical system array is deflected by the sub deflector 62 and its position is set, the refocus amount of the electron beam for each subarray is changed. In the third embodiment, the refocus amount of the electron beam for each subarray is made constant while the subfield is exposed, and the electron beam refocus amount for each subarray is changed when the subfield to be exposed is changed. . At this time, the distribution coefficient C for each subarray uses the average value of the distribution coefficient C at each array position in the subfield to be exposed. In other words, in the predetermined deflection region (subfield), the imaging position of the electron beam for each subarray is corrected based on the evaluation value for each of the plurality of subarrays in the deflection region.
[0076]
(Embodiment of device production method)
Next, an embodiment of a device production method using the electron beam exposure apparatus described above will be described.
[0077]
FIG. 12 shows a flow of manufacturing a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (exposure control data creation), 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 referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0078]
FIG. 13 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern is printed onto the wafer by exposure using the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0079]
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture at low cost.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a pattern is drawn by a multi-electron beam exposure apparatus, the drawing conditions for each electron beam irradiation for correcting the blur due to the Coulomb effect are optimized, so that High resolution drawing can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the main part of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an element electron optical system array 3;
FIG. 3 is a diagram illustrating an element electron optical system.
FIG. 4 is a diagram illustrating electrodes of an element electron optical system.
FIG. 5 is a diagram illustrating a system configuration according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining determination of a region to be exposed by a pattern to be exposed by each element electron optical system and an arrangement determined by a deflector;
FIG. 7 is a view for explaining exposure control data.
FIG. 8 is a diagram illustrating an evaluation process according to the present invention.
FIG. 9 illustrates refocus control data.
FIG. 10 is a view for explaining an exposure field (EF) and a sub-array exposure field (SEF).
FIG. 11 is a diagram for explaining a subfield.
FIG. 12 illustrates a manufacturing flow of a microdevice.
FIG. 13 is a diagram illustrating a wafer process.
FIG. 14 is a diagram for explaining blur due to the Coulomb effect.
[Explanation of symbols]
1 electron gun
2 Condenser lens
3 element electron optical system array
4 Reduction electron optical system
5 Wafer
6 Deflector
7 Dynamic focus coil
8 Dynamic stig coils
9 Refocus coil
10 Faraday Cup
11 θ-Z stage
12 XY stage
13 Stage reference plate
14 Blanking control circuit
15 First focus / astigmatism control circuit
16 Second focus / astigmatism control circuit
17 Deflection control circuit
18 Magnification adjustment circuit
19 Refocus control circuit
20 stage drive control circuit
21 Laser interferometer
22 Control system
23 memory
24 interface
25 CPU

Claims

In an electron beam exposure method for exposing a pattern on a substrate using a plurality of electron beams,
Arranging a plurality of electron beam groups composed of a plurality of electron beams to form an image on the substrate through a reduction electron optical system;
Deflecting the plurality of electron beam groups on the substrate;
Individually controlling the irradiation of each electron beam for each deflection;
An evaluation stage for calculating an evaluation value related to the amount of movement of the imaging position of the electron beam for each electron beam group based on the number of electron beams for each deflection irradiated on the substrate for each electron beam group;
An electron beam exposure method comprising: a correction step of correcting an electron beam imaging position of a corresponding electron beam group based on the evaluation value.

The correction step includes a step of correcting the electron beam imaging positions of all electron beam groups by an average value of the correction amount for each electron beam group, and a difference between the correction amount for each electron beam group and the average value. The electron beam exposure method according to claim 1, further comprising the step of correcting the imaging position of the electron beam for each corresponding electron beam group.

The evaluation step is further based on the distance between the electron beam group from which the evaluation value is calculated and the other electron beam group, and the number of electron beams irradiated on the substrate of the other electron beam group, 2. The electron beam exposure method according to claim 1, wherein the evaluation value is calculated.

Each electron beam is an electron beam from an intermediate image of the electron source corresponding to the electron beam, and in the correction step, the imaging position of the intermediate image in the optical axis direction of the reduced electron optical system is set for each electron beam group. 4. The electron beam exposure method according to claim 1, further comprising a step of correcting.

In the correction step, in a predetermined deflection area, the electron beam imaging position of the corresponding electron beam group is corrected based on the evaluation value for each of the plurality of electron beam groups in the deflection area. The electron beam exposure method according to claim 1.

A device manufacturing method using the electron beam exposure method according to claim 1.

In an electron beam exposure apparatus that exposes a pattern on a substrate using a plurality of electron beams,
A reduced electron optical system for forming an image on the substrate by arranging a plurality of electron beam groups composed of a plurality of electron beams;
Deflection means for deflecting the plurality of electron beam groups on the substrate;
Irradiation control means for individually controlling the irradiation of each electron beam for each deflection;
Correction means for correcting the imaging position of the electron beam for each electron beam group;
Means for storing an evaluation value relating to the amount of movement of the imaging position of the electron beam for each electron beam group, calculated based on the number of electron beams for each deflection irradiated on the substrate for each electron beam group; ,
An electron beam exposure apparatus comprising: control means for correcting the imaging position of the electron beam of the corresponding electron beam group by the correction means based on the evaluation value.

The evaluation value is calculated based on the distance between the electron beam group for which the evaluation value is calculated and another electron beam group, and the number of electron beams irradiated on the substrate of the other electron beam group. The electron beam exposure apparatus according to claim 7.

An element electron optical system array in which a plurality of sub-arrays including a plurality of element electron optical systems forming an intermediate image of the electron source are arranged, and each electron beam is an electron beam from the intermediate image of the corresponding electron source. The electron beam exposure apparatus according to claim 7, wherein the correction unit moves the position of the intermediate image in the optical axis direction of the reduced electron optical system for each subarray.

The correction means has a refocusing coil for adjusting the focal position of the reduced electron optical system, and the control means combines the electron beams of all electron beam groups by an average value of correction amounts for each electron beam group. 10. The electron beam exposure apparatus according to claim 7, wherein the image position is corrected by the refocusing coil.

10. The electron beam exposure apparatus according to claim 9, wherein each of the element electron optical systems corrects an aberration that occurs when the intermediate image is reduced and projected onto the substrate through the reduction electron optical system. .

In the predetermined deflection area, the control means corrects the electron beam imaging position of the corresponding electron beam group based on the evaluation value for each of the plurality of electron beam groups in the deflection area. 8. The electron beam exposure apparatus according to claim 7, wherein the exposure is performed by means.