JP4018197B2 - Electron beam exposure method and electron beam exposure apparatus - Google Patents
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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】
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16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on/offできる電子銃である。502は、電子銃501a,501b,501cからの複数の電子ビームをウエハ503上に縮小投影する縮小電子光学系で、504は、ウエハ503に縮小投影された複数の電子ビームを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、互いに異なる要素露光領域で露光すべきパターンを露光する。
【0007】
図16(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要素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、各要素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している課題】
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から偏向器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、最小偏向幅が細かくなり、電子ビームの位置を整定して露光する回数が増大する。その結果、スループットが低下するという問題がある。
【0009】
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。しかしながら、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、パターン全体の中の最小線幅で決定される最小偏向幅で露光している為、パターンの最小線幅が微細化されてくると、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】
上記問題点を解決する為の本発明の電子ビーム露光方法のある形態は、被露光物体を載置したステージを連続移動させながら、複数の電子ビームにより前記被露光物体の上を最小偏向幅を単位として偏向させ、偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、前記連続移動する方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に、前記連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画する電子ビーム露光方法において、
前記複数のメインフィールドのうち少なくとも1つのメインフィールドの少なくとも1つのサブフィールドを露光する際、前記最小偏向幅を切り換えて露光することを決定する第1の決定ステップと、
前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎の露光時間を算出するステップと、
前記ステージの移動速度を前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎に算出した露光時間に応じた移動速度に決定し、その後、前記連続移動方向に隣合うメインフィールド間の決定された前記ステージの移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、前記決定されたステージの移動速度を決定しなおす第2の決定ステップとを有することを特徴とする。
【0018】
本発明の電子ビーム露光装置のある形態は、被露光物体を載置して移動するステージと、
複数の電子ビームを前記被露光物体の上を偏向させる偏向手段と、
偏向毎に前記複数の電子ビームの各電子ビームの照射を個別に制御する電子光学系と、
前記ステージを連続移動させながら、前記偏向手段によって複数の電子ビームにより前記被露光物体の上を最小偏向幅を単位として偏向させ、前記電子光学系によって偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、前記偏向手段によって複数の電子ビームを偏向させ、前記連続移動する方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより、前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に、前記偏向手段によって複数の電子ビームを偏向させ、前記連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画し、前記複数のメインフィールドのうち少なくとも1つのメインフィールドの少なくとも1つサブフィールドを露光する際、前記最小偏向幅を切り換えて露光させる制御手段と、を有する電子ビーム露光装置において、
前記制御手段は、前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎の露光時間を算出し、前記ステージの移動速度を前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎に算出した露光時間に応じた移動速度に決定し、その後、前記連続移動方向に隣合うメインフィールド間の決定された前記ステージの移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、前記決定されたステージの移動速度を決定しなおすことを特徴とする。
【0025】
【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。
【0026】
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)
【0027】
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に照明する。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。
【0028】
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2次元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。
【0029】
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。
【0030】
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。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等は設定されている。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。
【0031】
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。
【0032】
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描画偏向器である。描画偏向器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。
【0033】
SDEFは、XYステージ12の連続移動に要素電子光学系アレイ3からの複数の電子ビームを追従させるためのステージ追従偏向器である。ステージ追従偏向器SDEFは、静電型偏向器である。
【0034】
7は描画偏向器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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
次に、要素電子光学系アレイ3について説明する。
【0040】
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。例えば、図2に示すように、5つのサブアレイA〜Eが形成されていて、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。
【0041】
各要素電子光学系の断面図を図3に示す。
【0042】
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。
【0043】
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/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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
また、ユニポテンシャルレンズ303bの中間電極は、図4(B)に示すような4つの電極で構成され、焦点・非点制御回路によって各電極の電位が個別に設定でき、要素電子光学系毎にも個別設定出来るため、ユニポテンシャルレンズ303bは直交する断面において焦点距離が異なるようにでき、かつ要素電子光学系毎にも個別に設定出来る。
【0048】
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。
【0049】
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、電子光束305と電子ビーム束306は、縮小電子光学系4の物体面で互いに異なる角度分布を有するので、縮小電子光学系4の瞳位置(図1のP面上)では電子ビーム束305と電子ビーム束306は互いに異なる領域に入射される。したがって、電子ビーム束305だけを透過させるブランキング開口BAを縮小電子光学系の瞳位置(図1のP面上)に設けてある。
【0050】
また、各要素電子光学の電子レンズは、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。
【0051】
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。
【0052】
次に本実施例のシステム構成図を図5に示す。
【0053】
焦点距離制御回路FCは、照明電子光学系2の電子レンズ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。
【0054】
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)を個別に制御する制御回路である。
【0055】
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、描画偏向制御回路17は描画偏向器6を制御する制御回路、ステージ追従制御回路SDCはXYステージ12の連続移動に電子ビームが追従するようにステージ追従偏向器SDEFを制御する制御回路、倍率制御回路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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
(露光動作の説明)
図6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。
【0059】
制御系22は、メモリ23からの露光制御データに基づいて、描画偏向制御回路17に命じ、描画偏向器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XYステージ12はX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ビームが追従するように、ステージ追従制御回路に命じステージ追従偏向器SDEFにより複数の電子ビームを偏向する。そして、要素電子光学系からの電子ビームは、図6に示すようにウエハ5上の要素露光領域(EF)を走査露光する。本実施例では、Sx=Sy=4μmである。要素電子光学系アレイの複数の要素電子光学系の要素露光領域(EF)は、2次元に隣接するように設定されているので、その結果に、ウエハ5上において、2次元に隣接して配列され、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。本実施例では、複数の要素露光領域(EF)は、X方向にM=64(個)、Y方向にN=64(個)配列されていて、サブフィールド(SF)の大きさは、256X256(μm2)である。
【0060】
制御系22は、図6に示すサブフィールド1(SF1)を露光後、サブフィールド2(SF2)を露光する為に、偏向制御回路17に命じ、描画偏向器6の主偏向器61によって、ステージ走査方向と直交する方向に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、描画偏向制御回路17に命じ、描画偏向器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(SF2)を露光する。そして、図6に示すように、サブフィールド( SF1〜SF16)を順次露光してウエハ5にパターンを露光する。その結果に、ウエハ5上において、ステージ走査方向と直交する方向に並ぶサブフィールド( SF1〜SF16)で構成されるメインフィールド(MF)が露光される。ここで、サブフィールドは、Y方向にL=16(個)配列されて、メインフィールド(MF)の大きさは、256X4096(μm2)である。
【0061】
制御系22は、図6に示すメインフィールド1(MF1)を露光後、描画偏向制御回路17に命じ、順次、ステージ走査方向に並ぶメインフィールド( MF2、MF3、MF4…)に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、ウエハ5にパターンを露光する。
【0062】
すなわち、本実施例の電子ビーム露光装置は、ウエハを載置したステージを連続移動させながら、複数の電子ビームをウエハ上を偏向させ、偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、連続移動方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画する。
【0063】
(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。
【0064】
CPU25は、ウエハに露光するパターンのパターンデータが入力されると図7に示すような露光制御データの作成処理を実行する。
【0065】
各ステップを説明する。
【0066】
(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メインフィールドを単位としたデータに分割する。
【0067】
(ステップS102)
露光の際、最初に露光するメインフィールドを選択する。
【0068】
(ステップS103)
選択されたメインフィールドの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。
【0069】
(ステップS104)
一つのサブフィールドを選択する。
【0070】
(ステップS105)
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。
【0071】
(ステップS106)
検出されたパターン情報に基づいて、副偏向器62が電子ビームに与える最小偏向幅と電子ビーム径(ウエハに結像される電子源像の大きさ)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に最小偏向幅に決定する。また、電子ビーム径を最小偏向幅を辺とする正方形の外接円に略等しくなるように決定する。
【0072】
(ステップS107)
選択されたサブフィールドを露光する際の、主偏向器61が定める偏向位置(基準位置)を決定する。
【0073】
(ステップS108)
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。
図8(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。そこで、図8(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。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とともに無駄な制御データを省ける。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8(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8(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、最小偏向幅及びその配列内の偏向順序は既に決定されているため、各配列要素には配列番号が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。
【0074】
(ステップS109)
ステップS108より得られるデータから、整定位置の数(整定回数)、および副偏向器62の整定位置から次の整定位置までの最大偏向幅を検出する。
【0075】
(ステップS110)
選択されたサブフィールドの露光時間を算出する。その前に、サブフィールドを露光する時の副偏向器62の偏向周期は一定で、各電子ビームの偏向位置での整定時間(いわゆる露光時間)Ts(sec)、電子ビームがある偏向位置から偏向されて所望の偏向位置に整定するまでの整定待ち時間のうち、サブフィールド内で最大の整定待ち時間をTo(sec)とすると、副偏向器62の偏向周期Td(sec)は、Td=Ts+Toとなる。また、この整定待ち時間は、偏向幅が広いほど長くなる。そこで、予め実験等により求められた最大偏向幅と整定待ち時間との関係より、検出された最大偏向幅に基づいてサブフィールドを露光した場合での整定待ち時間Toを求め、偏向周期Td(sec)を求める。そして、検出された整定位置の回数Nより、選択されたサブフィールドの露光時間Tsubを以下のように算出する。
Tsub= Td* N
【0076】
(ステップS111)
選択されたメインフィールドのすべてのサブフィールドについて、ステップS105〜S110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S104へ戻って未処理のサブフィールドを選択する。ない場合は、ステップS112に進む。
【0077】
(ステップS112)
選択されたメインフィールドの各サブフィールドの露光時間を加算して、選択されたメインフィールドの露光時間を算出する。
【0078】
(ステップS113)
算出されたメインフィールド毎の露光時間に基づいて、各メインフィールドを露光する際のステージの移動速度を決定する。図9(A)は、各メインフィールド(MF(N))と露光時間(T(n))との関係の一例を示す。このように、少なくとも1つのメインフィールドの少なくとも一つのサブフィールドを露光する際、そのサブフィールドのパターンデータに基づいて、最小偏向幅を切り換えて露光する場合、露光時間は、メインフィールド間で異なることがある。そこで、本実施例では露光時間に逆比例するステージ移動速度(V(n))を決定する。たとえばステージ移動方向のメインフィールドの長さ(LMF)が256μmであるから、露光時間T(n)=2.56msであるとステージ移動速度V(n)=100mm/s(=LMF/ T(n))となる。この各メインフィールドとステージ移動速度の関係を図9(B)に示す。このようにメインフィールドの露光時間に応じたメインフィールド毎のステージ移動速度で露光するので、より短時間でウエハを露光できる。なぜなら、従来のマルチ電子ビーム型露光装置のように、等速度でステージを制御すると、露光時間が短いメインフィールドから次のメインフィールドを露光する際、次のメインフィールドが主偏向器61の偏向範囲に存在するまで露光を中断しなけばならいないからである。しかしながら、本発明では、その中断時間を必要としない。
【0079】
(ステップS114)
選択されたメインフィールドのステージ移動速度、選択されたメインフィールドのサブフィールド毎の主偏向器61が定める基準位置、最小偏向幅、ビーム径、副偏向器62の偏向周期、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に関するデータを記憶する。
【0080】
(ステップS115)
露光の際、次に露光するメインフィールドがある場合は、そのメインフィールドを選択してステップS103へ戻る。露光の際、次に露光するメインフィールドがない場合は、ステップS116に進む。
【0081】
(ステップS116)
図10に示すような、メインフィールド毎のステージ移動速度と、サブフィールド毎のの主偏向器61が定める基準位置、副偏向器61の最小偏向幅、電子ビーム径、副偏向器62の偏向周期、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に関するデータとを要素とする露光制御データを記憶する。
【0082】
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。
【0083】
(露光制御データに基づく露光の説明)
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は転送されたメモリ23上の上記の露光制御データに基づいて図11にすようなステップを実行する。
【0084】
各ステップを説明する。
【0085】
(ステップS201)
ステージ駆動制御回路20に命じ、露光するメインフィールドに対応したステージ移動速度に切り換え、XYステージ12を制御する。
【0086】
(ステップS202)
要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームが露光するメインフィールドの最初のサブフィールドを露光する際の基準位置に位置するように、描画偏向制御回路17に命じ、主偏向器61により露光するサブフィールドに複数の電子ビームを偏向する。
【0087】
(ステップS203)
焦点距離制御回路FCに命じ、照明電子光学系2の焦点距離を変更して、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。
【0088】
(ステップS204)
描画偏向制御回路17に命じ、副偏向器61の最小偏向幅を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る。
【0089】
(ステップS205)
描画偏向制御回路17に命じ、副偏向器62の偏向周期を、露光するサブフィールドに対応した偏向周期に切り換える。さらに、偏向周期により定まる周期信号に発生させる。
【0090】
(ステップS206)
周期信号に同期させて、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、副偏向器62によって露光制御データにより定められた偏向位置に偏向させる。同時に、その周期信号に同期させて、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。更に、クーロン効果による電子ビームのぼけを補正するために、リフォーカス回路に命じ、ブランキング電極により遮断されずにウエハに照射される電子ビームの数に基づいて、リフォーカスコイル9によって縮小電子光学系4の焦点位置を調整する。この時XYステージ12はX方向に連続移動しており、描画偏向制御回路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、要素電子光学系からの電子ビームは、図6に示すようにウエハ5上の要素露光領域(EF)を走査露光する。要素電子光学系アレイの複数の要素電子光学系の要素露光領域(EF)は、2次元に隣接するように設定されているので、その結果に、ウエハ5上において、2次元に隣接して配列され、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。
【0091】
(ステップS207)
次に露光するサブフィールドがある場合はステップS203へ戻り、ない場合は、ステップS208に進む。
【0092】
(ステップS208)
次に露光するメイン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。
【0093】
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、メインフィールド毎のステージ移動速度を、メインフィールドを露光する露光時間に逆比例するようにを決定している。しかしながら、連続移動方向に隣合うメインフィール間の決定された移動速度の差が大きいと、ステージに過大な加速度を与えることになり、ステージの制御が困難であるとともに、ステージの位置安定性が劣化する。そこで、本実施形態では、連続移動方向に隣合うメインフィール間の決定された移動速度の差が予め決めれた値(Vp)以下になるように、移動速度の早いメインフィールドの移動速度を決定された移動速度より低く決定しなおしている。
【0094】
その具体的処理を図12を用いて説明する。
【0095】
(ステップS301)
第1の実施形態で決定された各メインフィールドとステージ移動速度の関係(図9(B))を入力する。
【0096】
(ステップS302)
露光の際、最初に露光するメインフィールドを選択する。再決定のフラグFをF=0にする。
【0097】
(ステップS303)
選択されたメインフィールドのステージ移動速度と、選択されたメインフィールドを露光する直前に露光されるメインフィールドのステージ移動速度との差を算出する(直前のメインフィールドがない場合は、ステップS305に飛ぶ。)。そしてその差がステージの制御性および安定性を確保できる予め決められた値以下でない場合は、ステップS304に進む。予め決められた値(Vp)以下の場合は、ステップS305に飛ぶ。
【0098】
(ステップS304)
移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、移動速度の早い方のメインフィールドの移動速度を決定しなおす。再決定のフラグFをF=1にする。
【0099】
(ステップS305)
選択されたメインフィールドのステージ移動速度と、選択されたメインフィールドを露光した直後に露光するメインフィールドのステージ移動速度との差を算出する(直後のメインフィールドがない場合は、ステップS305に飛ぶ。)。そしてその差が前述した予め決められた値以下でない場合は、ステップS306に進む。予め決められた値以下の場合は、ステップS307に飛ぶ。
【0100】
(ステップS306)
移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、移動速度の早い方のメインフィールドの移動速度を決定しなおす。
【0101】
(ステップS307)
選択されたメインフィールドを露光した直後に露光するメインフィールドを選択して、ステップS303に戻る。また、直後のメインフィールドがない場合は、ステップS308に進む。
【0102】
(ステップS308)
再決定のフラグFがF=1の場合は、ステップS302に戻る。再決定のフラグFがF=0の場合は、処理を終了する。
【0103】
第1の実施形態で決定された各メインフィールドとステージ移動速度の関係を、以上の処理を行うことによって得られた結果を図9(C)に示す。
【0104】
(第3の実施形態)
本実施形態では、図13に示すように、ウエハ5上の露光領域を連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドで構成されるフレーム(FL1)を露光後、ステージ12をY方向にステップし、ステージ12の連続移動方向を逆にして次のフレーム(FL2)を露光する。すなわち、ステージ12の連続移動方向と直交する方向に並ぶフレームを順次露光する。
【0105】
第1の実施形態では、ステージの移動速度をメインフィールド毎に、決定していたが、本実施形態では、ステージ移動速度をフレーム毎に決定する。具体的には、フレームを構成するメインフィールドの中で、最も露光時間が長いメインフィールドの露光時間に基づいて、対応するフレームでのステージ移動速度を決定している。そして、描画するフレームが変わる際XYステージの移動速度を決定された移動速度に切り換えてフレーム内を同一のステージ移動速度で描画する。
【0106】
(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。
【0107】
図14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。
【0108】
図15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。
【0109】
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。
【0110】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、メインフィールドの露光時間の短縮に応じてステージ速度を制御する為、より大きなスループットを達成できるマルチ電子ビーム型露光方法及び装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略を示す図。
【図2】要素電子光学系アレイ3について説明する図。
【図3】要素電子光学系を説明する図。
【図4】要素電子光学系の電極を説明する図。
【図5】本発明に係るシステム構成を説明する図。
【図6】露光フィールド(EF)、サブフィールド(SF)およびメインフィールド(MF)を説明する図。
【図7】露光制御データ作成処理を説明する図。
【図8】各要素電子光学系が露光するべきパターンおよび描画偏向器が定める配列の領域決定を説明する図。
【図9】メインフィールド毎の露光時間とステージ移動速度の関係をサブフィールドとパターン領域の関係を説明する図。
【図10】露光制御データを説明する図。
【図11】露光制御データに基づく露光を説明する図。
【図12】第2の実施形態のメインフィールド毎のステージ速度の決定方法を説明する図。
【図13】フレームを説明する図。
【図14】微小デバイスの製造フローを説明する図。
【図15】ウエハプロセスを説明する図。
【図16】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 描画偏向器
7 ダイナミックフォーカスコイル
8 ダイナミックスティグコイル
9 リフォーカスコイル
10 ファラデーカップ
11 θ−Zステージ
12 XYステージ
13 ステージ基準板
14 ブランキング制御回路
15 第1焦点・非点制御回路
16 第2焦点・非点制御回路
17 描画偏向制御回路
18 倍率調整回路
19 リフォーカス制御回路
20 ステージ駆動制御回路
21 レーザ干渉計
22 制御系
23 メモリ
24 インターフェース
25 CPU
AP−P 開口を有する基板
FC 焦点距離制御回路
SDEF ステージ追従偏向器
SDC ステージ追従制御回路[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]
The electron beam exposure apparatus includes a point beam type that uses a beam in the form of a spot, a variable rectangular beam type that uses a variable-size rectangular cross section, and a stencil mask type apparatus that uses a stencil to obtain a desired cross-sectional shape. is there.
[0003]
The point beam type electron beam exposure apparatus has low throughput and is used only for research and development. In the variable rectangular beam type electron beam exposure apparatus, the throughput is one to two orders of magnitude higher than that of the point type. However, in the case of exposing a pattern in which a fine pattern of about 0.1 μm is packed with a high degree of integration, it is still a point of throughput. There are many problems. On the other hand, a stencil mask type electron beam exposure apparatus uses a stencil mask in which a plurality of repetitive pattern transmission holes are formed in a portion corresponding to a variable rectangular aperture. Therefore, the stencil mask type electron beam exposure apparatus has a great advantage when exposing repeated patterns, but a plurality of stencil masks are required for a semiconductor circuit that requires a large number of transfer patterns that do not fit in one stencil mask. Since it is necessary to take out and use them one by one, and it takes time to replace the mask, there is a problem that the throughput is significantly reduced.
[0004]
As a device to solve this problem, the sample surface is irradiated with a plurality of electron beams along the design coordinates, and the sample surface is scanned along with the deflection of the plurality of electron beams along the design coordinates, There is a multi-electron beam exposure apparatus that draws a pattern by individually turning on / off a plurality of electron beams according to the pattern to be drawn. The multi-electron beam exposure apparatus has a feature that throughput can be further improved because an arbitrary drawing pattern can be drawn without using a stencil mask.
[0005]
FIG. 16 shows an outline of a multi-electron beam type exposure apparatus. 501a, 501b, and 501c are electron guns that can individually turn on / off the electron beam.
[0006]
A plurality of electron beams from the
[0007]
FIGS. 16A, 16B, and 16C show how the electron beams from the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the multi-electron beam exposure apparatus, since each electron beam simultaneously draws different patterns, the minimum deflection width of the
[0009]
The pattern to be exposed does not have a uniform minimum line width pattern. However, conventionally, even in an area composed of a pattern coarser than the minimum line width, since the exposure is performed with the minimum deflection width determined by the minimum line width in the entire pattern, the minimum line width of the pattern is miniaturized. When it came, the throughput was decreasing.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In one embodiment of the electron beam exposure method of the present invention for solving the above-mentioned problem, while continuously moving the stage on which the object to be exposed is placed,The object to be exposed is irradiated with a plurality of electron beams.It is composed of the plurality of element exposure areas by deflecting the upper part in units of the minimum deflection width, individually controlling the irradiation of each electron beam for each deflection, and drawing a pattern in the element exposure area for each electron beam. Draw a subfield,Move continuouslyA main field composed of the plurality of subfields is drawn by sequentially drawing a plurality of subfields arranged in a direction orthogonal to the direction, andSaidIn an electron beam exposure method for sequentially drawing a plurality of main fields arranged in a continuous movement direction,
Of the plurality of main fieldsA first decision for switching and exposing the minimum deflection width when exposing at least one subfield of at least one main field;StepWhen,
The plurality of main fieldsCalculate exposure time for each main fieldStepWhen,
The moving speed of the stageThe moving speed according to the exposure time calculated for each main field of the plurality of main fieldsDecide onThereafter, the determined stage moving speed is re-determined so that the difference in the determined stage moving speed between the main fields adjacent to each other in the continuous moving direction is not more than a predetermined value.Second decisionStepIt is characterized by having.
[0018]
An embodiment of the electron beam exposure apparatus of the present invention includes a stage on which an object to be exposed is placed and moved,
Multiple electron beamsOf the object to be exposedDeflection means for deflecting the top,
Every deflectionOf the plurality of electron beamsControl the irradiation of each electron beam individuallyElectron opticsWhen,
While moving the stage continuously,The deflecting means applies a plurality of electron beams on the object to be exposed.Is deflected in units of the minimum deflection width,Electron opticsThe irradiation of each electron beam is individually controlled for each deflection by drawing a pattern in the element exposure region for each electron beam, thereby drawing a subfield composed of the plurality of element exposure regions, and by the deflection means Deflects multiple electron beams,Direction of continuous movementThe main field composed of the plurality of subfields is drawn by sequentially drawing a plurality of subfields arranged in a direction perpendicular to the direction, and a plurality of electron beams are deflected by the deflecting means, and the continuous movement is performed. Draw multiple main fields in sequence,Of the plurality of main fieldsControl means for switching and exposing the minimum deflection width when exposing at least one subfield of at least one main fieldIn an electron beam exposure apparatus having
The control means calculates an exposure time for each main field of the plurality of main fields, determines a moving speed of the stage to a moving speed according to the exposure time calculated for each main field of the plurality of main fields, Thereafter, the determined stage moving speed is re-determined so that a difference in the determined moving speed between the main fields adjacent to each other in the continuous moving direction is equal to or less than a predetermined value.It is characterized by that.
[0025]
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.
[0026]
In FIG. 1,
[0027]
The electrons emitted from this electron source become a substantially parallel electron beam by the illumination electron
[0028]
The substantially parallel electron beam from the illumination electron
[0029]
The element electron
[0030]
Wm = Ws * Fe / Fi
Therefore, when the focal length of the illumination electron
[0031]
The reduction electron
[0032]
A drawing
[0033]
SDEF is a stage following deflector for causing a plurality of electron beams from the element electron
[0034]
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 drawing
[0035]
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
[0036]
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.
[0037]
[0038]
[0039]
Next, the element electron
[0040]
In the element electron
[0041]
A sectional view of each element electron optical system is shown in FIG.
[0042]
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 an electron beam that is substantially parallel by the illumination electron
[0043]
A blanking
[0044]
303 is composed of three aperture electrodes, and uses two
[0045]
The shapes of the upper, middle and lower electrodes of the
[0046]
Since the potential of the intermediate electrode of the
[0047]
Further, the intermediate electrode of the
[0048]
As a result, by controlling the intermediate electrodes of the electron
[0049]
The electron beam made substantially parallel by the illumination electron
[0050]
In addition, the electron lens of each element electron optic is used to correct field curvature and astigmatism generated when the intermediate image formed by each element is reduced and projected onto the exposure surface by the reduction electron
[0051]
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
[0052]
Next, a system configuration diagram of this embodiment is shown in FIG.
[0053]
The focal length control circuit FC adjusts the electron optical power (focal length) of at least two
[0054]
The blanking
[0055]
The second focus /
[0056]
The stage
[0057]
The
[0058]
(Explanation of exposure operation)
The exposure operation of the electron beam exposure apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0059]
The
[0060]
The
[0061]
The
[0062]
That is, the electron beam exposure apparatus of this embodiment deflects a plurality of electron beams on the wafer while continuously moving the stage on which the wafer is placed, and individually controls the irradiation of each electron beam for each deflection. By drawing a pattern in the element exposure area for each electron beam, drawing a subfield composed of the plurality of element exposure areas, and sequentially drawing a plurality of subfields arranged in a direction perpendicular to the continuous movement direction A main field composed of the plurality of subfields is drawn, and a plurality of main fields arranged in the continuous movement direction are sequentially drawn.
[0063]
(Explanation of exposure control data creation process)
A method of creating exposure control data for the electron beam exposure apparatus of this embodiment will be described.
[0064]
When the pattern data of the pattern to be exposed on the wafer is input, the
[0065]
Each step will be described.
[0066]
(Step S101)
The input pattern data is divided into data in units of main fields determined by the electron beam exposure apparatus of this embodiment.
[0067]
(Step S102)
At the time of exposure, the main field to be exposed first is selected.
[0068]
(Step S103)
The pattern data of the selected main field is divided into data in units of subfields determined by the electron beam exposure apparatus of this embodiment.
[0069]
(Step S104)
Select one subfield.
[0070]
(Step S105)
Pattern feature information (minimum line width, line width type, shape) is detected from the pattern data of the selected subfield. In this embodiment, the minimum line width is detected.
[0071]
(Step S106)
Based on the detected pattern information, the minimum deflection width and electron beam diameter (the size of the electron source image formed on the wafer) given to the electron beam by the
[0072]
(Step S107)
A deflection position (reference position) determined by the
[0073]
(Step S108)
The pattern data of the selected subfield is divided into the pattern data for each element exposure region of each element electron optical system, and the common composed of the array elements FME with the determined minimum deflection width of the
8A and 8B 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. Therefore, from the data of the arrangement position to be exposed for each element electron optical system as shown in FIGS. 8A and 8B, the
[0074]
(Step S109)
From the data obtained in step S108, the number of settling positions (the number of settling times) and the maximum deflection width from the settling position of the
[0075]
(Step S110)
The exposure time of the selected subfield is calculated. Before that, the deflection period of the
Tsub = Td * N
[0076]
(Step S111)
For all the subfields of the selected main field, it is determined whether or not the processing of steps S105 to S110 has been completed. If there is an unprocessed subfield, the process returns to step S104 to select an unprocessed subfield. . If not, the process proceeds to step S112.
[0077]
(Step S112)
The exposure time of each selected subfield of the main field is added to calculate the exposure time of the selected main field.
[0078]
(Step S113)
Based on the calculated exposure time for each main field, the moving speed of the stage when exposing each main field is determined. FIG. 9A shows an example of the relationship between each main field (MF (N)) and exposure time (T (n)). As described above, when at least one subfield of at least one main field is exposed, when exposure is performed by switching the minimum deflection width based on the pattern data of the subfield, the exposure time differs between the main fields. There is. Therefore, in this embodiment, the stage moving speed (V (n)) that is inversely proportional to the exposure time is determined. For example, the length (LMF) of the main field in the stage moving direction is 256 μm, so that the stage moving speed V (n) = 100 mm / s (= LMF / T (n) when the exposure time T (n) = 2.56 ms. )). The relationship between each main field and the stage moving speed is shown in FIG. Thus, since exposure is performed at the stage moving speed for each main field corresponding to the exposure time of the main field, the wafer can be exposed in a shorter time. This is because, when the stage is controlled at a constant speed as in the conventional multi-electron beam exposure apparatus, when the next main field is exposed from the main field having a short exposure time, the next main field is the deflection range of the
[0079]
(Step S114)
Stage moving speed of selected main field, reference position determined by
[0080]
(Step S115)
At the time of exposure, if there is a main field to be exposed next, the main field is selected and the process returns to step S103. If there is no main field to be exposed at the time of exposure, the process proceeds to step S116.
[0081]
(Step S116)
As shown in FIG. 10, the stage moving speed for each main field, the reference position defined by the
[0082]
In the present embodiment, these processes are performed by the
[0083]
(Explanation of exposure based on exposure control data)
When the
[0084]
Each step will be described.
[0085]
(Step S201)
The stage
[0086]
(Step S202)
The drawing
[0087]
(Step S203)
The focal length control circuit FC is commanded to change the focal length of the illumination electron
[0088]
(Step S204)
The drawing
[0089]
(Step S205)
The drawing
[0090]
(Step S206)
In synchronization with the periodic signal, the sub-deflector 62 deflects the plurality of electron beams from the element electron optical system array to the deflection position determined by the exposure control data in units of the switched minimum deflection width. At the same time, in synchronization with the periodic signal, the blanking
[0091]
(Step S207)
If there is a subfield to be exposed next, the process returns to step S203; otherwise, the process proceeds to step S208.
[0092]
(Step S208)
If there is a main field to be exposed next, the process returns to step S201, and if not, the exposure ends.
[0093]
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the stage moving speed for each main field is determined to be inversely proportional to the exposure time for exposing the main field. However, if the difference in the determined moving speed between adjacent main feels in the continuous moving direction is large, excessive acceleration will be given to the stage, making it difficult to control the stage and degrading the position stability of the stage. To do. Therefore, in this embodiment, the moving speed of the main field having a high moving speed is determined so that the difference in the determined moving speed between adjacent main fields in the continuous moving direction is equal to or less than a predetermined value (Vp). It has been determined to be lower than the moving speed.
[0094]
The specific process will be described with reference to FIG.
[0095]
(Step S301)
The relationship between each main field and the stage moving speed determined in the first embodiment (FIG. 9B) is input.
[0096]
(Step S302)
At the time of exposure, the main field to be exposed first is selected. The redetermination flag F is set to F = 0.
[0097]
(Step S303)
The difference between the stage moving speed of the selected main field and the stage moving speed of the main field exposed immediately before exposing the selected main field is calculated (if there is no previous main field, the process jumps to step S305) .) If the difference is not less than a predetermined value that can ensure the controllability and stability of the stage, the process proceeds to step S304. If it is less than or equal to the predetermined value (Vp), the process jumps to step S305.
[0098]
(Step S304)
The moving speed of the main field having the higher moving speed is re-determined so that the difference in moving speed is less than or equal to a predetermined value. The redetermination flag F is set to F = 1.
[0099]
(Step S305)
The difference between the stage moving speed of the selected main field and the stage moving speed of the main field exposed immediately after exposing the selected main field is calculated (if there is no main field immediately after, the process jumps to step S305. ). If the difference is not less than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S306. If it is less than or equal to the predetermined value, the process jumps to step S307.
[0100]
(Step S306)
The moving speed of the main field having the higher moving speed is re-determined so that the difference in moving speed is less than or equal to a predetermined value.
[0101]
(Step S307)
The main field to be exposed is selected immediately after the selected main field is exposed, and the process returns to step S303. If there is no immediately following main field, the process proceeds to step S308.
[0102]
(Step S308)
If the redetermination flag F is F = 1, the process returns to step S302. If the redetermination flag F is F = 0, the process is terminated.
[0103]
FIG. 9C shows a result obtained by performing the above processing on the relationship between each main field and the stage moving speed determined in the first embodiment.
[0104]
(Third embodiment)
In this embodiment, as shown in FIG. 13, after exposing a frame (FL1) composed of a plurality of main fields in which the exposure areas on the
[0105]
In the first embodiment, the stage moving speed is determined for each main field, but in this embodiment, the stage moving speed is determined for each frame. Specifically, the stage moving speed in the corresponding frame is determined based on the exposure time of the main field having the longest exposure time among the main fields constituting the frame. Then, when the drawing frame changes, the moving speed of the XY stage is switched to the determined moving speed, and the inside of the frame is drawn at the same stage moving speed.
[0106]
(Description of device production method of the present invention)
An embodiment of a device production method using the above-described electron beam exposure apparatus will be described.
[0107]
FIG. 14 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
[0108]
FIG. 15 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.
[0109]
By using the manufacturing method of this embodiment, a highly integrated semiconductor device that has been difficult to manufacture can be manufactured at low cost.
[0110]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the stage speed is controlled in accordance with the shortening of the exposure time of the main field, it is possible to provide a multi-electron beam type exposure method and apparatus that can achieve a larger throughput.
[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
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 view for explaining an exposure field (EF), a subfield (SF), and a main field (MF).
FIG. 7 is a view for explaining exposure control data creation processing;
FIG. 8 is a view for explaining determination of a pattern to be exposed by each element electron optical system and an array area determined by a drawing deflector;
FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between exposure time and stage moving speed for each main field, and the relationship between subfields and pattern areas;
FIG. 10 is a diagram for explaining exposure control data.
FIG. 11 is a view for explaining exposure based on exposure control data.
FIG. 12 is a diagram illustrating a method for determining a stage speed for each main field according to the second embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating a frame.
FIG. 14 illustrates a manufacturing flow of a microdevice.
FIG. 15 is a diagram illustrating a wafer process.
FIG. 16 is a view for explaining a conventional multi-electron beam type exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
1 electron gun
2 Illuminated electron optics
3 element electron optical system array
4 Reduction electron optical system
5 Wafer
6 Drawing 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 Drawing 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
AP-P substrate with opening
FC focal length control circuit
SDEF Stage following deflector
SDC stage following control circuit
Claims (2)
前記複数のメインフィールドのうち少なくとも1つのメインフィールドの少なくとも1つのサブフィールドを露光する際、前記最小偏向幅を切り換えて露光することを決定する第1の決定ステップと、
前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎の露光時間を算出するステップと、
前記ステージの移動速度を前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎に算出した露光時間に応じた移動速度に決定し、その後、前記連続移動方向に隣合うメインフィールド間の決定された前記ステージの移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、前記決定されたステージの移動速度を決定しなおす第2の決定ステップとを有することを特徴とする電子ビーム露光方法。While continuously moving the stage on which the object to be exposed is placed, the electron beam is deflected by a plurality of electron beams in units of the minimum deflection width, and irradiation of each electron beam is individually controlled for each deflection. By drawing a pattern in an element exposure area for each electron beam, a subfield composed of the plurality of element exposure areas is drawn, and a plurality of subfields arranged in a direction orthogonal to the continuously moving direction are sequentially drawn. in the plurality of drawing the main field consists of sub-fields, further, an electron beam exposure method sequentially rendering a plurality of main fields aligned in the direction of the continuous movement by,
A first determining step of determining to perform exposure by switching the minimum deflection width when exposing at least one subfield of at least one main field of the plurality of main fields ;
Calculating an exposure time for each main field of the plurality of main fields,
The moving speed of the stage is determined as a moving speed corresponding to the exposure time calculated for each main field of the plurality of main fields , and then the moving speed of the stage determined between adjacent main fields in the continuous moving direction is determined. And a second determining step for re-determining the determined moving speed of the stage so that the difference between the two becomes equal to or less than a predetermined value .
複数の電子ビームを前記被露光物体の上を偏向させる偏向手段と、
偏向毎に前記複数の電子ビームの各電子ビームの照射を個別に制御する電子光学系と、
前記ステージを連続移動させながら、前記偏向手段によって複数の電子ビームにより前記被露光物体の上を最小偏向幅を単位として偏向させ、前記電子光学系によって偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、前記偏向手段によって複数の電子ビームを偏向させ、前記連続移動する方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより、前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に、前記偏向手段によって複数の電子ビームを偏向させ、前記連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画し、前記複数のメインフィールドのうち少なくとも1つのメインフィールドの少なくとも1つサブフィールドを露光する際、前記最小偏向幅を切り換えて露光させる制御手段と、を有する電子ビーム露光装置において、
前記制御手段は、前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎の露光時間を算出し、前記ステージの移動速度を前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎に算出した露光時間に応じた移動速度に決定し、その後、前記連続移動方向に隣合うメインフィールド間の決定された前記ステージの移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、前記決定されたステージの移動速度を決定しなおすことを特徴とする電子ビーム露光装置。A stage for moving an object to be exposed;
Deflecting means for deflecting a plurality of electron beams on the object to be exposed ;
An electron optical system that individually controls irradiation of each of the plurality of electron beams for each deflection; and
While the stage is continuously moved, the deflection means deflects the object to be exposed by a plurality of electron beams with a minimum deflection width as a unit, and the electron optical system individually controls the irradiation of each electron beam for each deflection. And drawing a pattern in the element exposure area for each electron beam to draw a subfield composed of the plurality of element exposure areas, deflecting the plurality of electron beams by the deflecting means, and continuously moving the direction. The main field composed of the plurality of subfields is drawn by sequentially drawing a plurality of subfields arranged in a direction perpendicular to the direction, and a plurality of electron beams are deflected by the deflecting means, and the continuous movement is performed. sequentially drawing a plurality of main fields aligned in a direction, at least one of said plurality of main fields When exposing at least one sub-field of the main field, the electron beam exposure apparatus and a control means for exposing switching the minimum deflection width,
The control means calculates an exposure time for each main field of the plurality of main fields, determines a moving speed of the stage to a moving speed according to the exposure time calculated for each main field of the plurality of main fields, Thereafter, the determined stage moving speed is re-determined so that a difference in the determined stage moving speed between the main fields adjacent to each other in the continuous moving direction is equal to or less than a predetermined value. An electron beam exposure apparatus.
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