JPH09245708A - Electron beam exposure device and exposure method thereof - Google Patents

Electron beam exposure device and exposure method thereof

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JPH09245708A
JPH09245708A JP8045878A JP4587896A JPH09245708A JP H09245708 A JPH09245708 A JP H09245708A JP 8045878 A JP8045878 A JP 8045878A JP 4587896 A JP4587896 A JP 4587896A JP H09245708 A JPH09245708 A JP H09245708A
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electron
electron beam
electron optical
beam exposure
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真人 村木
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a desired exposure pattern with higher throughput by providing a correction electron optical system to be generated when an intermediate image is contraction-projected on an exposed face by means of a contraction electron optical system. SOLUTION: A sequence controller sends an exposure control file stored in a memory 19 to a deflection control circuit 21. In the deflection control circuit 21, based on position data in the exposure control file that was transmitted, a deflection control signal, a focus control signal, and non-point correction signal are transmitted to a deflector 6, a dynamic focus coil 7, and a dynamic sting coil 8 synchronized with a blanking control circuit 16 respectively, and the position of plural light source images is controlled on a wafer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子ビーム露光装置
及びその露光方法に関し、特にウエハ直接描画またはマ
スク、レチクル露光の為に、複数の電子ビームを用いて
パターン描画を行う電子ビーム露光装置及びその露光方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam exposure apparatus and an exposure method therefor, and more particularly to an electron beam exposure apparatus for performing pattern writing using a plurality of electron beams for direct wafer writing or mask and reticle exposure. It relates to an exposure method.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art An electron beam exposure apparatus includes a point beam type in which a beam is used in the form of a spot, a variable rectangular beam type in which a variable-size rectangular section is used, and a stencil mask having a desired sectional shape using a stencil. There are devices such as molds.

【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
トが大きく、可変矩形ビーム型に比べてスループットが
向上される。
[0003] Point beam electron beam exposure apparatuses are used only for research and development because of their low throughput. The variable rectangular beam type electron beam exposure apparatus has a throughput of one to two orders of magnitude higher than that of the point type electron beam exposure apparatus. However, when exposing a pattern in which a fine pattern of about 0.1 μm is packed with a high degree of integration, the throughput is still high. There are many problems. On the other hand, the stencil mask type electron beam exposure apparatus uses a stencil mask in which a plurality of repeated 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 in repeatedly exposing a pattern, and the throughput is improved as compared with the variable rectangular beam type.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとしている課題】図2に、ステンシ
ルマスクを備えた電子ビーム露光装置の概要を示す。電
子銃501からの電子ビームは、ステンシルマスクの電子
ビーム照射領域を規定する第1アパーチャ502に照射さ
れる。第1アパーチャによって規定される照明用の電子
ビームが投影電子レンズ503を介して第2アパーチャ504
上のステンシルマスクを照射し、ステンシルマスクに形
成された繰り返しパターン透過孔からの電子ビームを縮
小電子光学系505によってウエハ506上に縮小投影する。
更に偏向器507により繰り返しパターン透過孔の像がウ
エハ上を移動し、順次露光される。
FIG. 2 shows an outline of an electron beam exposure apparatus provided with a stencil mask. The electron beam from the electron gun 501 is applied to a first aperture 502 that defines an electron beam irradiation area of the stencil mask. An electron beam for illumination defined by the first aperture is transmitted through the projection electron lens 503 to the second aperture 504.
The upper stencil mask is irradiated, and the electron beam from the repeating pattern transmission hole formed in the stencil mask is reduced and projected on the wafer 506 by the reduction electron optical system 505.
Further, the image of the pattern transmission hole is repeatedly moved on the wafer by the deflector 507 and is sequentially exposed.

【0005】ステンシルマスク型は、繰り返しパターン
を一時に露光でき、露光速度を挙げることができる。し
かしステンシルマスク型は、図3に示すように、複数の
パターン透過孔を持つものの、そのパターンは露光パタ
ーンに合わせて、事前にステンシルマスクとして形成し
なければならない問題がある。
In the stencil mask type, a repetitive pattern can be exposed at one time, and the exposure speed can be increased. However, although the stencil mask type has a plurality of pattern transmission holes as shown in FIG. 3, there is a problem that the pattern must be formed in advance as a stencil mask in accordance with the exposure pattern.

【0006】また、空間電荷効果及び縮小電子光学系の
収差の為、一時に露光できる露光領域には限りがあるの
で、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ある。
Further, the exposure area that can be exposed at one time is limited due to the space charge effect and the aberration of the reduction electron optical system. Therefore, a semiconductor circuit that requires a large number of transfer patterns that cannot be accommodated in one stencil mask is required. In this case, it is necessary to prepare a plurality of stencil masks and take them out one by one and use them. This requires a time for mask replacement, which causes a problem that the throughput is significantly reduced.

【0007】またステンシルマスクに、大きさの異なる
パターンある場合、もしくは大きさの異なるパターンが
結合されたような1つのパターンがある場合、パターン
の大きさに応じて、空間電荷効果による露光パターンの
ぼけが異なる。そのぼけをリフォーカシングにより補正
しようとしてもパターンの大きさによりリフォーカス量
が異なり、実質的に上述のようなパターンはステンシル
マスクのパターンとして使用出来ないという問題があ
る。
If the stencil mask has patterns of different sizes, or if there is one pattern in which patterns of different sizes are combined, the exposure pattern due to the space charge effect is changed depending on the size of the pattern. The blur is different. Even if an attempt is made to correct the blur by refocusing, the refocus amount differs depending on the size of the pattern, and there is a problem that the above-described pattern cannot be used substantially as a stencil mask pattern.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は前記した従来の
問題点に鑑みてなされたものであり、その第1の目的
は、ステンシルマスクを用いずに、空間電荷効果及び縮
小電子光学系の収差の影響を低減して一時に露光できる
露光領域を拡大して、スループットの高い電子ビーム露
光装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a first object thereof is to realize a space charge effect and a reduction electron optical system without using a stencil mask. An object of the present invention is to provide an electron beam exposure apparatus with high throughput by reducing the influence of aberration and expanding the exposure area that can be exposed at one time.

【0009】第2の目的は、ステンシルマークに使用で
きるパターンの制限がない電子ビーム露光装置を提供す
ることにある。
A second object is to provide an electron beam exposure apparatus that does not limit the patterns that can be used for stencil marks.

【0010】(1)本発明の電子ビーム露光装置のある
形態は、電子ビームを放射する光源と被露光面に該光源
の像を縮小投影する縮小電子光学系とを有する電子ビー
ム露光装置において、前記光源と前記縮小電子光学系の
間に設けられ、前記縮小電子光学系の光軸に直交する方
向に前記光源の中間像を複数形成し、各中間像が前記縮
小電子光学系よって前記被露光面に縮小投影される際に
発生する収差を予め補正する補正電子光学系を有するこ
とを特徴とする。
(1) An embodiment of the electron beam exposure apparatus of the present invention is an electron beam exposure apparatus having a light source for emitting an electron beam and a reduction electron optical system for reducing and projecting an image of the light source on a surface to be exposed. The intermediate image of the light source is formed between the light source and the reduction electron optical system in a direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system, and each intermediate image is exposed by the reduction electron optical system. It is characterized by having a correction electron optical system for previously correcting the aberration generated when the image is reduced and projected on the surface.

【0011】(1-1)前記補正電子光学系は、前記縮小
電子光学系の像面湾曲に応じて前記縮小電子光学系の光
軸方向に関する前記各中間像の位置を設定することを特
徴とする。
(1-1) The correction electron optical system sets the position of each of the intermediate images in the optical axis direction of the reduction electron optical system according to the field curvature of the reduction electron optical system. To do.

【0012】(1-2)前記補正電子光学系は、前記縮小
電子光学系の歪曲に応じて前記縮小電子光学系の光軸に
直交する方向に関する前記各中間像の位置を設定するこ
とを特徴とする。
(1-2) The correction electron optical system sets the position of each intermediate image in the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system according to the distortion of the reduction electron optical system. And

【0013】(1-3)前記各中間像毎に、前記中間像を
形成する電子ビームが前記被露光面に到達しないように
該電子ビームを遮断する手段を有することを特徴とす
る。
(1-3) For each of the intermediate images, there is provided means for blocking the electron beam so that the electron beam forming the intermediate image does not reach the exposed surface.

【0014】(1-4)前記被露光面に露光されるべきパ
ターンに応じて、前記遮断手段を制御する制御手段を有
することを特徴とする。
(1-4) It is characterized in that it has control means for controlling the blocking means according to the pattern to be exposed on the exposed surface.

【0015】(1-5)前記縮小電子光学系の光軸に直交
する方向に関する前記各中間像の位置を調整する第1位
置調整手段を有することを特徴とする。
(1-5) A first position adjusting means for adjusting the position of each of the intermediate images in the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system is provided.

【0016】(1-6)前記各中間像が前記縮小電子光学
系よって縮小投影される位置を検出する位置検出手段
と、該位置検出手段の結果に基づいて前記各中間像が予
め決められた位置に位置するように前記第1位置調整手
段を制御する手段とを有することを特徴とする。
(1-6) Position detecting means for detecting the position where each intermediate image is reduced and projected by the reduction electron optical system, and each intermediate image is predetermined based on the result of the position detecting means. And a means for controlling the first position adjusting means so as to be positioned.

【0017】(1-7)前記縮小電子光学系の光軸方向に
関する各中間像の位置を調整する第2位置調整手段を有
することを特徴とする。
(1-7) It is characterized in that it has a second position adjusting means for adjusting the position of each intermediate image in the optical axis direction of the reduction electron optical system.

【0018】(1-8)前記各中間像が前記縮小電子光学
系よって縮小投影される位置を検出する位置検出手段
と、該位置検出手段の結果に基づいて前記第2位置調整
手段にを制御する手段とをを有することを特徴とする。
(1-8) Position detecting means for detecting the position at which each of the intermediate images is reduced and projected by the reduction electron optical system, and the second position adjusting means is controlled based on the result of the position detecting means. And means for doing so.

【0019】(1-9)前記縮小電子光学系は、該縮小電
子光学系の倍率を調整する倍率調整手段を有することを
特徴とする。
(1-9) The reduction electron optical system has a magnification adjusting means for adjusting the magnification of the reduction electron optical system.

【0020】(1-10)前記各中間像が前記縮小電子光学
系よって縮小投影される位置を検出する位置検出手段
と、該検出手段の結果に基づいて前記倍率調整手段を制
御する手段とを有することを特徴とする。。
(1-10) Position detecting means for detecting the position where each intermediate image is reduced and projected by the reduction electron optical system, and means for controlling the magnification adjusting means based on the result of the detecting means. It is characterized by having. .

【0021】(1-11)前記縮小電子光学系は、前記被露
光面内において複数の前記光源像を走査させる偏向手段
と、偏向の際に発生する収差を補正するための偏向収差
補正手段とを有することを特徴とする。
(1-11) The reduction electron optical system includes a deflection means for scanning the plurality of light source images in the exposed surface, and a deflection aberration correction means for correcting the aberration generated during the deflection. It is characterized by having.

【0022】(1-12)前記光源の大きさを変更する手段
を有することを特徴とする。
(1-12) It is characterized by having means for changing the size of the light source.

【0023】(1-13)前記補正電子光学系は、光源から
の電子ビームを略平行にする電子光学系と、略平行とな
った前記電子ビームの一部から前記各中間像を形成する
ための複数の要素電子光学系とを有することを特徴とす
る。
(1-13) The correction electron optical system forms each of the intermediate images from the electron optical system that makes the electron beam from the light source substantially parallel, and a part of the electron beam that is substantially parallel. And a plurality of element electron optical systems of.

【0024】(1-14)前記縮小電子光学系の像面湾曲に
応じて、各前記要素電子光学系の焦点距離が設定される
ことを特徴とする。
(1-14) The focal length of each element electron optical system is set according to the field curvature of the reduction electron optical system.

【0025】(1-15)前記縮小電子光学系の歪曲に応じ
て、前記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に関する
各前記要素電子光学系の位置が設定されることを特徴と
する。
(1-15) The position of each element electron optical system in the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system is set according to the distortion of the reduction electron optical system.

【0026】(1-16)前記縮小電子光学系の像面内にお
いて前記要素電子光学系介して形成される前記光源像の
位置と前記縮小電子光学系の非点収差に応じて、各前記
要素電子光学系の非点収差が設定されることを特徴とす
る。
(1-16) According to the position of the light source image formed through the element electron optical system in the image plane of the reduction electron optical system and the astigmatism of the reduction electron optical system, each element The astigmatism of the electron optical system is set.

【0027】(1-17)前記要素電子光学系のそれぞれに
おいて、前記光源側に該要素電子光学系の光軸近傍に入
射する電子ビームを遮蔽する開口絞りを有することを特
徴とする。
(1-17) Each of the element electron optical systems is characterized in that it has an aperture stop on the light source side for blocking an electron beam incident near the optical axis of the element electron optical system.

【0028】(1-18)前記要素電子光学系の焦点距離を
切り替える手段を有し、前記要素電子光学系の焦点距離
が予め決められた焦点距離の切り替わった際、前記要素
電子光学系に対して前記被露光面側に該要素電子光学系
に入射した該電子ビームを遮蔽する遮蔽絞りを有するこ
とを特徴とする。
(1-18) A means for switching the focal length of the element electron optical system is provided, and when the focal length of the element electron optical system is switched to a predetermined focal length, And a shielding diaphragm for shielding the electron beam incident on the element electron optical system on the exposed surface side.

【0029】(1-19)前記遮蔽絞りは、前記縮小電子光
学系の瞳に位置することを特徴とする。
(1-19) The shielding diaphragm is located at the pupil of the reduction electron optical system.

【0030】(1-20)前記要素電子光学系のそれぞれに
おいて、前記光源側に該中間像電子レンズ系に入射する
略平行の電子ビームを偏向する手段と、該中間像電子レ
ンズ系に入射する該電子ビームが偏向された際、前記要
素電子光学系に対して前記被露光面側に該電子ビームを
遮蔽する遮蔽絞りとを有することを特徴とする。
(1-20) In each of the element electron optical systems, means for deflecting a substantially parallel electron beam incident on the intermediate image electron lens system on the light source side and incident on the intermediate image electron lens system When the electron beam is deflected, a shield diaphragm for shielding the electron beam on the exposed surface side with respect to the element electron optical system is provided.

【0031】(1-21)前記遮断絞りは、前記縮小電子光
学系の瞳に位置することを特徴とする。
(1-21) The cutoff stop is located at the pupil of the reduction electron optical system.

【0032】(1-22)複数の前記要素電子光学系を同一
の基板上に形成したことを特徴とする。
(1-22) A plurality of the element electron optical systems are formed on the same substrate.

【0033】(2)本発明の電子ビーム露光方法のある
形態は、電子ビームを放射する光源の像を縮小電子光学
系によって被露光面に縮小投影する電子ビーム露光方法
において、前記光源と前記縮小電子光学系の間に設けら
れた補正電子光学系によって、前記縮小電子光学系の光
軸に直交する方向に前記光源の中間像を複数形成すると
ともに各中間像が前記縮小電子光学系よって前記被露光
面に縮小投影される際に発生する収差を予め補正する段
階を有することを特徴とする。
(2) A mode of the electron beam exposure method of the present invention is an electron beam exposure method in which an image of a light source that emits an electron beam is reduced and projected on a surface to be exposed by a reduction electron optical system. A correction electron optical system provided between the electron optical systems forms a plurality of intermediate images of the light source in a direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system, and each intermediate image is formed by the reduction electron optical system by the reduction electron optical system. It is characterized in that the method further comprises a step of previously correcting an aberration generated when the image is reduced and projected on the exposure surface.

【0034】(2-1)前記各中間像が前記縮小電子光学
系よって縮小投影される位置を検出する位置検出段階を
有することを特徴とする。
(2-1) It is characterized in that it has a position detecting step of detecting a position at which each of the intermediate images is reduced and projected by the reduction electron optical system.

【0035】(2-2)前記位置検出段階の結果に基づい
て、前記縮小電子光学系の光軸に方向に関する前記各中
間像の位置を調整する段階を有することを特徴とする。
(2-2) A step of adjusting the position of each of the intermediate images with respect to the direction of the optical axis of the reduction electron optical system based on the result of the position detection step.

【0036】(2-3)前記位置検出段階の結果に基づい
て、前記縮小電子光学系の光軸と直交する方向に関する
前記各中間像の位置を調整する段階を有することを特徴
とする請求項26の電子ビーム露光方法。
(2-3) A step of adjusting the position of each of the intermediate images in the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system based on the result of the position detecting step. 26. The electron beam exposure method of 26.

【0037】(2-4)前記位置検出段階の結果に基づい
て、前記縮小電子光学系の倍率を調整する段階を有する
ことを特徴とする請求項26の電子ビーム露光方法。
27. The electron beam exposure method according to claim 26, further comprising: (2-4) adjusting the magnification of the reduction electron optical system based on the result of the position detecting step.

【0038】(2-5)記縮小電子光学系の像面内におい
て複数の前記光源像を走査させる偏向段階と、偏向の際
に発生する収差を補正するための偏向収差補正補正段階
とを有することを特徴とする。
(2-5) The deflection electron optical system comprises a deflection step of scanning a plurality of light source images in the image plane of the reduction electron optical system, and a deflection aberration correction correction step of correcting aberration generated at the time of deflection. It is characterized by

【0039】(2-6)前記偏向収差補正段階は、記縮小
電子光学系の光軸方向に関する前記各中間像の位置を調
整する段階を有することを特徴とする。
(2-6) The step of correcting the deflection aberration includes a step of adjusting the position of each of the intermediate images in the optical axis direction of the reduction electron optical system.

【0040】(3)本発明の電子ビーム露光方法のある
形態は、被露光面上を複数の電子ビームを同一移動量で
移動させるとともに、前記被露光面に形成すべき露光パ
ターンに応じて前記複数の電子ビームを個別に遮断させ
る電子ビーム露光方法において、前記複数の電子ビーム
を移動させる際、次の移動位置で全ての前記複数の電子
ビームが遮断される場合は前記次の移動位置以後の移動
位置に前記複数の電子ビームを移動させることを予め設
定する段階を有することを特徴とする。
(3) In an embodiment of the electron beam exposure method of the present invention, a plurality of electron beams are moved on the surface to be exposed with the same movement amount, and the electron beam exposure method is performed according to the exposure pattern to be formed on the surface to be exposed. In the electron beam exposure method of individually blocking a plurality of electron beams, when moving the plurality of electron beams, if all the plurality of electron beams are blocked at the next movement position, the following movement positions The method may further include the step of presetting moving the plurality of electron beams to a moving position.

【0041】(3-1)前記露光パターンに含まれる繰り
返しパターンのピッチに応じて、前記複数の電子ビーム
の間隔を設定する段階を有することを特徴とする請求項
34の電子ビーム露光方法。
35. The electron beam exposure method according to claim 34, further comprising the step of: (3-1) setting the intervals of the plurality of electron beams in accordance with the pitch of the repetitive patterns included in the exposure pattern.

【0042】(3-2)前記複数の電子ビームの間隔を前
記露光パターンに含まれる繰り返しパターンのピッチの
整数倍に設定する段階を有することを特徴とする請求項
35の電子ビーム露光方法。
36. The electron beam exposure method according to claim 35, further comprising the step (3-2) of setting an interval between the plurality of electron beams to an integral multiple of a pitch of a repeating pattern included in the exposure pattern.

【0043】(4)本発明の電子ビーム露光装置のある
形態は、電子ビームを放射する光源と該電子ビームを被
露光面に集束させる電子光学系とを有する電子ビーム露
光装置において、前記電子ビームが前記電子光学系の瞳
面を通過する際、前記瞳面上での前記電子ビームの電子
密度分布を周辺部の電子密度が中央部の電子密度より大
とせしめる電子密度分布調整手段を有することを特徴と
する。
(4) An embodiment of the electron beam exposure apparatus of the present invention is an electron beam exposure apparatus having a light source for emitting an electron beam and an electron optical system for focusing the electron beam on a surface to be exposed. Has electron density distribution adjusting means for making the electron density distribution of the electron beam on the pupil surface of the electron optical system so that the electron density of the peripheral portion is larger than the electron density of the central portion when passing through the pupil surface of the electron optical system. Is characterized by.

【0044】(4-1)前記電子光学系は、前記被露光面
に前記光源の像を縮小投影させることを特徴とする。
(4-1) The electron optical system is characterized in that the image of the light source is reduced and projected on the exposed surface.

【0045】(4-2)パターン透過孔が形成された基板
を前記電子ビームによって照明する手段を有し、前記電
子光学系は前記基板を透過した電子ビームを縮小投影さ
せることを特徴とする。
(4-2) It is characterized in that it has means for illuminating the substrate on which the pattern transmission holes are formed with the electron beam, and the electron optical system reduces and projects the electron beam transmitted through the substrate.

【0046】(4-3)前記電子密度分布調整手段は、前
記電子光学系の瞳面もしくはそれと共役な位置に設けら
れている絞りであること特徴とする。
(4-3) The electron density distribution adjusting means is a diaphragm provided on the pupil plane of the electron optical system or at a position conjugate with the pupil plane.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

〔原理の説明〕図4は、本発明の原理を説明する図であ
る。PLは縮小電子光学系で、AXは縮小電子光学系PLの光
軸である。また、O1,O2,O3は電子を放射する点光源であ
り、I1,I2,I3は、各点光源に対応する点光源像である。
[Explanation of Principle] FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the present invention. PL is a reduction electron optical system, and AX is an optical axis of the reduction electron optical system PL. Further, O1, O2, O3 are point light sources that emit electrons, and I1, I2, I3 are point light source images corresponding to the respective point light sources.

【0048】図4(A)において、縮小電子光学系PLの物
体側であって、光軸AXと垂直な面に位置する点光源O1,O
2,O3から放射される電子は、縮小電子光学系PLを介して
像側に各点光源に対応した点光源像I1,I2,I3を形成す
る。その際、点光源像I1,I2,I3は縮小電子光学系の収差
(像面湾曲)により光軸AXと垂直である同一面内に形成
されない。
In FIG. 4A, point light sources O1 and O located on the object side of the reduction electron optical system PL and on the plane perpendicular to the optical axis AX.
The electrons emitted from 2, O3 form point light source images I1, I2, I3 corresponding to each point light source on the image side through the reduction electron optical system PL. At that time, the point light source images I1, I2, I3 are not formed in the same plane perpendicular to the optical axis AX due to the aberration (field curvature) of the reduction electron optical system.

【0049】そこで、図4(B)に示すように、本発明
では、点光源像I1,I2,I3を光軸AXと垂直である同一面内
に形成される様に、点光源O1,O2,O3の光軸方向の位置を
縮小電子光学系の収差(像面湾曲)に応じて、それぞれ
予め異ならしめている。更に縮小電子光学系は物体側の
光源の位置によって収差(非点、コマ、歪曲)が異なる
ので、それに応じて光源を予め歪ませれば、より所望の
光源像が同一面内に形成される。
Therefore, as shown in FIG. 4B, in the present invention, the point light sources O1, O2 are formed so that the point light source images I1, I2, I3 are formed in the same plane perpendicular to the optical axis AX. The positions of O3 in the optical axis direction are made different beforehand according to the aberration (field curvature) of the reduction electron optical system. Further, since the reduction electron optical system has different aberrations (astigmatism, coma, distortion) depending on the position of the light source on the object side, if the light source is pre-distorted accordingly, a more desired light source image is formed in the same plane. .

【0050】よって、本発明では、縮小電子光学系の物
体側に光源の中間像を複数形成し、各中間像が前記縮小
電子光学系よって被露光面に縮小投影される際に発生す
る収差を予め補正する補正電子光学系を設けることによ
り、広い露光領域に所望の形状を有する光源像を同時に
多く形成することができる。
Therefore, in the present invention, a plurality of intermediate images of the light source are formed on the object side of the reduction electron optical system, and aberrations that occur when each intermediate image is reduced and projected on the surface to be exposed by the reduction electron optical system are described. By providing the correction electron optical system for performing the correction in advance, it is possible to simultaneously form many light source images having a desired shape in a wide exposure area.

【0051】当然のことであるが、前述の複数の中間像
は一つの光源から形成されることに限定されず、複数の
光源から複数の中間像を形成しても構わない。
As a matter of course, the plurality of intermediate images are not limited to being formed by one light source, and a plurality of intermediate images may be formed by a plurality of light sources.

【0052】以下、本発明を実施例を用いて詳しく説明
する。
The present invention will be described in detail below with reference to examples.

【0053】(実施例1) 〔露光系の構成要素説明〕図1は本発明に係る電子ビー
ム露光装置の実施例1を示す図である。
(First Embodiment) [Explanation of Components of Exposure System] FIG. 1 is a view showing a first embodiment of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.

【0054】図1において、1は、カソード11、グリッ
ド12、アノード13よりなる電子銃であって、カソード11
から放射された電子はグリッド12、アノード13の間でク
ロスオーバ像を形成する。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an electron gun including a cathode 11, a grid 12 and an anode 13.
The electrons emitted from the grid 12 and the anode 13 form a crossover image.

【0055】この電子銃1は、グリッド電圧を変化させ
る機能を有することによりクロスオーバ像の大きさを変
えられる。
Since the electron gun 1 has a function of changing the grid voltage, the size of the crossover image can be changed.

【0056】また、このクロスオーバ像を拡大又は縮小
するもしくは整形する電子光学系(不図示)を設けるこ
とにより、拡大また縮小もしくは整形されたクロスオー
バ像が得られ、それによりクロスオーバ像の大きさ・形
状が変えられる。(以下、これらのクロスオーバ像を光
源と記す)
Further, by providing an electron optical system (not shown) for enlarging, reducing or shaping this crossover image, an enlarged, reduced or shaped crossover image can be obtained, thereby increasing the size of the crossover image. The shape can be changed. (Hereinafter, these crossover images are referred to as light sources.)

【0057】この光源から放射される電子は、その前側
焦点位置が前記光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、複数の要素電子光学系(31、32)(要素電子光学系
の数はできるだけ多いことが望ましい。しかしながら、
説明を簡略化するためにこの二つ要素電子光学系を図示
し、説明の対象とする)が光軸に直交する方向に複数配
列された補正電子光学系3に入射する。補正電子光学系3
を構成する複数の要素電子光学系(31、32)の詳細につ
いては後述する。
The electrons radiated from this light source become a substantially parallel electron beam by the condenser lens 2 whose front focus position is at the light source position. The substantially parallel electron beam has a plurality of element electron optical systems (31, 32) (it is desirable that the number of element electron optical systems is as large as possible.
In order to simplify the description, this two-element electron optical system is shown in the figure and is the object of description) is incident on the correction electron optical system 3 arranged in a plurality in the direction orthogonal to the optical axis. Correction electron optics 3
Details of the plurality of element electron optical systems (31, 32) constituting the above will be described later.

【0058】補正電子光学系3は、光源の中間像(MI1,MI
2)を複数形成し、各中間像は縮小電子光学系4によって
ウエハ5に光源像(I1,I2)を形成する。その際、ウエハ5
上の光源像の間隔が光源像の大きさの整数倍になるよう
に、補正電子光学系3の各要素は設定されている。更
に、補正電子光学系3は、各中間像の光軸方向の位置を
縮小電子光学系4の像面湾曲に応じて異ならせるととも
に、各中間像が縮小電子光学系4よってウエハ5に縮小投
影される際に発生する収差を予め補正している。
The correction electron optical system 3 uses the intermediate image of the light source (MI1, MI
2) is formed, and each intermediate image forms a light source image (I1, I2) on the wafer 5 by the reduction electron optical system 4. At that time, wafer 5
Each element of the correction electron optical system 3 is set so that the interval between the upper light source images is an integral multiple of the size of the light source image. Further, the correction electron optical system 3 changes the position of each intermediate image in the optical axis direction according to the field curvature of the reduction electron optical system 4, and each intermediate image is reduced and projected on the wafer 5 by the reduction electron optical system 4. The aberration that occurs during the correction is corrected in advance.

【0059】また、縮小電子光学系4は、第1投影レン
ズ41と第2投影レンズ42とからなる対称磁気タブレット
である。第1投影レンズ41の焦点距離をf1、第2投影レ
ンズ42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の中間像は第1投影
レンズ41の焦点位置にあり、その像は第2投影レンズの
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。
The reduction electron optical system 4 is a symmetric magnetic tablet including a first projection lens 41 and a second projection lens 42. If the focal length of the first projection lens 41 is f1 and the focal length of the second projection lens 42 is f2, the distance between these two lenses is f1 + f2. The intermediate image on the optical axis AX is at the focal position of the first projection lens 41, and the image is formed at the focal point of the second projection lens. 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, there are five spherical aberrations, isotropic astigmatism, isotropic coma, field curvature aberration, and axial chromatic aberration. Except for aberrations, other Seidel aberrations and chromatic aberrations related to rotation and magnification are canceled.

【0060】6は、複数の中間像からの電子ビームを偏
向させて、複数の中間像の像をウエハ5上でX,Y方向に移
動させる偏向器である。偏向器6は、収束磁界とMOL 条
件を満足する偏向磁界により偏向させるMOL(moving obj
ect lens)型の電磁偏向器61と、電界により偏向させる
静電偏向器62とで構成されている。光源像の移動距離に
応じて電磁偏向器61と静電偏向器62は使い分けられる。
7は、偏向器を作動させた際に発生する偏向収差による
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、同様に偏向により発生する非点
収差を補正するダイナミックスティグコイルである。
A deflector 6 deflects electron beams from the plurality of intermediate images to move the images of the plurality of intermediate images on the wafer 5 in the X and Y directions. The deflector 6 deflects the MOL (moving obj
(ect lens) type electromagnetic deflector 61 and an electrostatic deflector 62 for deflecting by an electric field. The electromagnetic deflector 61 and the electrostatic deflector 62 are selectively used according to the moving distance of the light source image.
Reference numeral 7 is a dynamic focus coil that corrects the shift of the focus position due to deflection aberration that occurs when the deflector is operated, and 8 is a dynamic stig coil that also corrects astigmatism that occurs due to deflection.

【0061】91、92は、補正電子光学系で形成された複
数の中間像からの電子ビームを平行移動(X,Y 方向)も
しく偏向(Z軸に対する傾き)させる複数の静電偏向器
で構成される偏向器である。
Reference numerals 91 and 92 denote a plurality of electrostatic deflectors for parallelly moving (X, Y directions) or deflecting (tilting with respect to the Z axis) electron beams from a plurality of intermediate images formed by the correction electron optical system. It is a deflector configured.

【0062】10は、X方向およびY方向にのびる2つシ
ングルナイフエッジを有するファラデーカップである。
Reference numeral 10 is a Faraday cup having two single knife edges extending in the X and Y directions.

【0063】11は、ウエハ5を載置して移動するXYZ
方向に移動可能なXYZステージで、ステージ駆動制御
装置23で制御される。
Reference numeral 11 is an XYZ in which the wafer 5 is placed and moved.
The XYZ stage that can move in any direction is controlled by the stage drive controller 23.

【0064】ウエハステージに固設されたファラデーカ
ップ10は、XYZステージの位置を検出するレーザ干渉
光学系20と共同して、要素電子光学系からの電子ビーム
が形成する光源像の電荷量をナイフエッジを介して移動
しながら検出することにより、光源像の大きさ、その位
置(X、Y,Z)、及び要素電子光学系から照射される
電流が検出できる。
The Faraday cup 10 fixedly mounted on the wafer stage cooperates with the laser interference optical system 20 for detecting the position of the XYZ stage to knife the charge amount of the light source image formed by the electron beam from the element electron optical system. By detecting while moving through the edge, the size of the light source image, its position (X, Y, Z), and the current emitted from the element electron optical system can be detected.

【0065】次に、図5を用いて補正電子光学系3を構
成する要素電子光学系について説明する。
Next, the element electron optical system constituting the correction electron optical system 3 will be described with reference to FIG.

【0066】図5(A)において、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、透過する電子ビームの形状を規定する開口(AP)を有
する開口絞りで、その上にブランキング電極301と電極o
n/ofするための配線(W)が形成されている。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に保った収斂機能を有す
るユニポテンシャルレンズである。304はユニポテンシ
ャルレンズ302の焦点面上に位置するブランキング開口
である。
In FIG. 5A, 301 is a blanking electrode having a deflection function, which is composed of a pair of electrodes.
Is an aperture stop having an aperture (AP) that defines the shape of the transmitted electron beam, on which a blanking electrode 301 and an electrode o
A wiring (W) for forming n / of is formed. Reference numeral 303 is a unipotential lens which is composed of three aperture electrodes and has a converging function in which the upper and lower electrodes have the same acceleration potential V0 and the middle electrode is kept at another potential V1. A blanking aperture 304 is located on the focal plane of the unipotential lens 302.

【0067】コンデンサーレンズ2で略平行にされた電
子ビームは、ブランキング電極301と開口(AP)を介し、
ユニポテンシャルレンズ302によって、ブランキング開
口304上に光源の中間像(MI)を形成する。この時、ブラ
ンキング開口304の電極間に電界をかけていないと電子
ビーム束305の様にブランキング開口304の開口を透過す
る。一方、ブランキング開口304の電極間に電界をかけ
ると電子ビーム束306の様にブランキング開口304によっ
て遮断される。また、電子光束305と電子ビーム束306
は、ブランキング開口304上(縮小電子光学系の物体
面)で互いに異なる角度分布を有するので、図5(B)よ
うに縮小電子光学系の瞳位置(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、ブランキング開口304を設ける代
わりに電子ビーム束305だけを透過させるブランキング
開口304'を縮小電子光学系の瞳位置(図1のP面上)に設
けても構わない。それにより補正電子光学系3を構成す
る他の要素電子光学系のブランキング開口と共用でき
る。
The electron beam made substantially parallel by the condenser lens 2 passes through the blanking electrode 301 and the aperture (AP),
The unipotential lens 302 forms an intermediate image (MI) of the light source on the blanking aperture 304. At this time, unless an electric field is applied between the electrodes of the blanking opening 304, the electron beam is transmitted through the blanking opening 304 like an electron beam bundle 305. On the other hand, when an electric field is applied between the electrodes of the blanking aperture 304, it is blocked by the blanking aperture 304 like an electron beam bundle 306. Also, the electron beam 305 and the electron beam bundle 306
Have different angular distributions on the blanking aperture 304 (the object plane of the reduction electron optical system), so that the electron beam at the pupil position of the reduction electron optical system (on the P plane in FIG. 1) as shown in FIG. 5B. The bundle 305 and the electron beam bundle 306 are incident on different regions. Therefore, instead of providing the blanking aperture 304, a blanking aperture 304 ′ for transmitting only the electron beam bundle 305 may be provided at the pupil position of the reduction electron optical system (on the P plane in FIG. 1). As a result, it can be shared with the blanking apertures of other element electron optical systems constituting the correction electron optical system 3.

【0068】本実施例では、収斂作用を有するユニポテ
ンシャルレンズを用いたが、発散作用を有するバイポテ
ンシャルレンズを用いて、虚像の中間像を形成してもか
まわない。
In this embodiment, a unipotential lens having a converging action is used, but a bipotential lens having a diverging action may be used to form an intermediate image of a virtual image.

【0069】図1に戻って説明する。補正電子光学系3
は、上述した要素電子光学系のそれぞれが形成する中間
像の光軸方向の位置が縮小電子光学系4の像面湾曲に応
じて異ならしめている。その具体的手段の1つとして、
各要素電子光学系を同一のものにし、各要素電子光学系
の光軸方向の位置を変えて設置する。もう一つの方法と
して、各要素電子光学系を同一平面上に設置し、各要素
電子光学系の特にユニポテンシャルレンズの電子光学特
性(焦点距離、主面位置)を異ならしめて、各中間像の
光軸方向の位置を変えるのである。本実施例で採用して
いる後者について、図6を用いて詳細に説明する。
Returning to FIG. 1, description will be made. Correction electron optical system 3
, The position of the intermediate image formed by each of the element electron optical systems described above in the optical axis direction is made different according to the field curvature of the reduction electron optical system 4. As one of the concrete means,
Each element electron optical system is made the same, and the position of each element electron optical system in the optical axis direction is changed and installed. As another method, each element electron optical system is installed on the same plane, and the electron optical characteristics (focal length, principal surface position) of the unipotential lens of each element electron optical system are made different, and the light of each intermediate image is changed. It changes the axial position. The latter adopted in this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

【0070】図6において、2つの同一形状の開口(AP
1,AP2)を有する開口しぼり302上に開口毎にブランキン
グ電極が形成されブランキングアレイを構成している。
そして、各ブランキング電極は個別に配線され独立に電
界をon/offできる。(図7参照)
In FIG. 6, two openings of the same shape (AP
A blanking electrode is formed for each opening on the opening restriction 302 having (1, AP2) to form a blanking array.
Then, each blanking electrode is individually wired so that the electric field can be turned on / off independently. (See Fig. 7)

【0071】ユニポテンシャルレンズ303-1、303-2は、
電極が形成された3枚のインシュレータ307、308、309
を張り合わせられてレンズアレイを構成している。上下
の電極(303U,303D)は共通電位に(図8参照)、中間電
極(303M)は個別に電位が設定できるように(図9参照)
配線されている。ブランキングアレイとレンズアレイ
は、インシュレータ310を介在させて一体構造となって
いる。
The unipotential lenses 303-1 and 303-2 are
Three insulators 307, 308, 309 having electrodes formed
Are bonded together to form a lens array. The upper and lower electrodes (303U, 303D) can be set to a common potential (see FIG. 8), and the intermediate electrodes (303M) can be individually set to a potential (see FIG. 9).
It is wired. The blanking array and the lens array have an integrated structure with an insulator 310 interposed.

【0072】そして、ユニポテンシャルレンズ303-1、3
03-2の電極形状は同じであるが、中間電極の電位を異な
らせているために焦点距離が異なる。よって、電子ビー
ム束311、312のように各中間像(MI1,MI2)の光軸方向の
位置は異なる。
Then, the unipotential lenses 303-1 and 3-3
The electrode shape of 03-2 is the same, but the focal length is different because the potential of the intermediate electrode is different. Therefore, like the electron beam bundles 311, 312, the positions of the intermediate images (MI1, MI2) in the optical axis direction are different.

【0073】また、各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非点収差を補
正するために、各要素電子光学系は逆の非点収差を発生
させている。逆の非点収差を発生させるためユニポテン
シャルレンズを構成する開口電極の形状を歪ませてい
る。図10に示すように、ユニポテンシャルレンズ303-
1のように開口電極形状が円形であるればM方向に分布す
る電子もS方向に分布する電子も略同じ位置313に中間像
を形成する。しかしながらユニポテンシャルレンズ303-
3のように開口電極形状が楕円形であると、M方向(短径
方向)に分布する電子は、位置314に中間像を形成し、S
方向(長径方向)に分布する電子は、位置315に中間像
を形成する。
Further, in order to correct the astigmatism that occurs when each intermediate image is reduced and projected by the reduction electron optical system 4 on the exposed surface, each element electron optical system generates the opposite astigmatism. ing. The shape of the aperture electrode forming the unipotential lens is distorted to generate the opposite astigmatism. As shown in FIG. 10, the unipotential lens 303-
If the shape of the opening electrode is circular as in the case of 1, the electrons distributed in the M direction and the electrons distributed in the S direction form an intermediate image at substantially the same position 313. However, unipotential lens 303-
When the shape of the aperture electrode is elliptical as shown in 3, electrons distributed in the M direction (short-axis direction) form an intermediate image at the position 314, and S
The electrons distributed in the direction (major axis direction) form an intermediate image at the position 315.

【0074】よって、縮小電子光学系4の非点収差に応
じて、各要素電子光学系のユニポテンシャルレンズの開
口電極形状を変えることにより、各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
非点収差を補正できる。
Therefore, by changing the shape of the aperture electrode of the unipotential lens of each element electron optical system according to the astigmatism of the reduction electron optical system 4, each intermediate image is formed on the surface to be exposed by the reduction electron optical system 4. Astigmatism that occurs during reduced projection can be corrected.

【0075】さらに、各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コマ収差を
補正するために、各要素電子光学系は逆のコマ収差を発
生させている。逆のコマ収差を発生させるために、一つ
方法として、各要素電子光学系は、開口絞り302上の開
口の中心をユニポテンシャルレンズ303の光軸に対して
偏心させている。もう一つ方法として、各要素電子光学
系形成された複数の中間像からの電子ビームを偏向器
(91、92)によって個別に偏向させている。
Further, in order to correct the coma aberration generated when each intermediate image is reduced and projected on the exposed surface by the reduction electron optical system 4, each element electron optical system generates the opposite coma aberration. . In order to generate the opposite coma, as one method, each element electron optical system decenters the center of the aperture on the aperture stop 302 with respect to the optical axis of the unipotential lens 303. As another method, electron beams from a plurality of intermediate images formed by each element electron optical system are individually deflected by deflectors (91, 92).

【0076】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。
Further, a plurality of intermediate images are reduced by the reduction electron optical system 4
In order to correct the distortion aberration that occurs when the image is reduced and projected on the exposed surface, the distortion characteristics of the reduction electron optical system 4 are known in advance, and based on this, the direction of the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system 4 is known. The position of each element electron optical system is set.

【0077】〔動作の説明〕各要素電子光学系(31、3
2)によってウエハ5上に形成される光源像(I1,I2)は、
図11(A)に示すように、各要素電子光学系の走査フィー
ルドを各基準位置(A,B)を起点として一定の同一移動量
を偏光器6により得て、ウエハを露光し、順に(図中の
矢印のように)つぎの露光位置に偏向されウエハを露光
する。同図において各升目は、一つの光源像が露光する
領域を示し、ハッチングされた升目が露光するべき領域
であり、ハッチングされていない升目が露光しない領域
であることを示す。
[Explanation of Operation] Each element electron optical system (31, 3
2) The light source images (I1, I2) formed on the wafer 5 by
As shown in FIG. 11 (A), a constant same amount of movement is obtained by the polarizer 6 from the reference position (A, B) in the scanning field of each element electron optical system, the wafer is exposed, and in sequence ( The wafer is exposed by being deflected to the next exposure position (as indicated by the arrow in the figure). In the figure, each square represents an area exposed by one light source image, and the hatched squares are areas to be exposed, and the unhatched squares are areas not to be exposed.

【0078】CPU12は、図11(A)ような露光パター
ンのパターンデータが入力されると、各要素電子光学系
毎の走査フィールドに分割し、図11(B)に示すよう
に、各走査フィールド毎の起点位置(A,B)を基準とした
露光位置の位置データ(dx,dy)と、その露光位置におけ
る、各走査フィールド毎に露光するかどうかの露光デー
タ(ハッチングされた升目を1、ハッチングされていな
い升目を0とする)とを一組の露光制御データとする。
そして、露光制御データを露光順に並べた露光制御デー
タファイルを作成する。(各要素電子光学系の走査フィ
ールドは各基準位置(A,B)を起点として一定の同一移動
量を偏向器6により得ているので、一つの位置データに
対し複数の走査フィールドの露光データが組み合わせら
れる。)
When the pattern data of the exposure pattern as shown in FIG. 11 (A) is input, the CPU 12 divides it into scan fields for each element electron optical system, and as shown in FIG. Position data (dx, dy) of the exposure position based on the starting point position (A, B) for each, and exposure data indicating whether or not to perform exposure for each scanning field at the exposure position (hatched squares are 1, The unhatched squares are set to 0) as one set of exposure control data.
Then, an exposure control data file in which the exposure control data is arranged in the order of exposure is created. (Since the scanning field of each element electron optical system obtains a constant same movement amount by the deflector 6 starting from each reference position (A, B), exposure data of a plurality of scanning fields can be obtained for one position data. Can be combined.)

【0079】更に、露光制御データの中で、すべての走
査フィールドで露光しないすなわちすべての露光データ
が0である露光制御データは削除し(図11(B)のDELで
囲まれた露光データ)、図11(C)に示すような露光制
御データファイルに作成し直す。そして、その露光制御
データファイルをインターフェース13を介してメモリ19
に記憶させる。
Further, among the exposure control data, the exposure control data that is not exposed in all scanning fields, that is, all the exposure data is 0 is deleted (exposure data surrounded by DEL in FIG. 11B), Recreate the exposure control data file as shown in FIG. Then, the exposure control data file is transferred to the memory 19 via the interface 13.
To memorize.

【0080】また、入力されるパターンがある特定の周
期(ピッチ)の繰り返しパターンが多い場合(例えば、
セルピッチに対応した周期のパターンが多いDRAMの
回路パターン)は、各走査フィールドの起点位置間隔が
その特定の周期(ピッチ)の整数倍になるように各走査
フィールドの起点位置(ウエハ上での、各要素電子光学
系を介して形成される光源位置の間隔)を設定する。そ
れにより、すべての露光データが0である露光制御デー
タが増加し、よりデータが圧縮できる。その具体的方法
としては、縮小電子光学系4の倍率を調整する方法(第
1投影レンズ41と第2投影レンズ42のそれぞれの焦点距
離を倍率調整回路22によって変化させる)と、各要素電
子光学系が形成する中間像位置を偏向器91、92によって
調整する方法とがある。
In addition, when there are many repetitive patterns having a specific cycle (pitch) to be input (for example,
The circuit pattern of DRAM, which often has a pattern with a cycle corresponding to the cell pitch, has a starting point position (on the wafer) of each scanning field so that the starting point position interval of each scanning field is an integral multiple of the specific cycle (pitch). The distance between the light source positions formed via each element electron optical system is set. As a result, the exposure control data in which all the exposure data are 0 is increased, and the data can be compressed more. As a concrete method thereof, a method of adjusting the magnification of the reduction electron optical system 4 (changing the respective focal lengths of the first projection lens 41 and the second projection lens 42 by the magnification adjustment circuit 22) and each element electron optics There is a method of adjusting the intermediate image position formed by the system by the deflectors 91 and 92.

【0081】また、ウエハ5上に既にパターンが形成さ
れていて、そのパターンに本装置に入力されたパターン
を重ね焼きする場合、ウエハが重ね焼きする以前に通っ
たプロセスによりウエハが伸縮し、既に形成されている
パターンも伸縮していることがある。そこで、本装置で
は、図示されていないアライメント装置(ウエハマーク
位置検出装置)により、ウエハ5上の少なくとも2つウ
エハアライメントマークの位置を検出し、既に形成され
ているパターンの伸縮率を検出する。そして検出された
伸縮率に基づいて、縮小電子光学系4の倍率を倍率調整
回路22により調整し光源像の間隔を伸縮させるととも
に、偏光器6のゲインを偏向制御回路21により調整し
て光源像の移動量を伸縮させる。よって、伸縮を受けた
パターンに対しても、良好な重ね焼きが達成できる。
When a pattern has already been formed on the wafer 5 and the pattern input to the present apparatus is overprinted on the pattern, the wafer expands and contracts due to the process passed before the wafer is overbaked. The formed pattern may also be stretched. Therefore, in this apparatus, the position of at least two wafer alignment marks on the wafer 5 is detected by an alignment device (wafer mark position detection device) not shown, and the expansion / contraction rate of the pattern already formed is detected. Then, based on the detected expansion / contraction ratio, the magnification of the reduction electron optical system 4 is adjusted by the magnification adjustment circuit 22 to expand / contract the light source image interval, and the gain of the polarizer 6 is adjusted by the deflection control circuit 21 to adjust the light source image. Increase or decrease the amount of movement. Therefore, good repeated firing can be achieved even for a stretched pattern.

【0082】再度、図1にもどり、本実施例の動作につ
いて説明する。、CPU12により、露光システムのキャ
リブレーション命令が出されると、シーケンスコントロ
ーラ14は、フォーカス制御回路15を介して、補正電子光
学系3の各要素電子光学系が形成する中間像の光軸方向
の位置を予め決められた位置に設定する様に各要素電子
光学系の中間電極の電位を設定する。
Returning to FIG. 1 again, the operation of this embodiment will be described. , When the CPU 12 issues a calibration command for the exposure system, the sequence controller 14 causes, via the focus control circuit 15, the position of the intermediate image formed by each element electron optical system of the correction electron optical system 3 in the optical axis direction. The potential of the intermediate electrode of each element electron optical system is set so that is set to a predetermined position.

【0083】そして、システムコントローラ14は、要素
電子光学系31からの電子ビームだけがXYZステージ11
側に照射するようにブランキング制御回路16を制御し
て、要素電子光学系31以外のブランキング電極を作動さ
せる(ブランキングon)。同時に駆動制御装置17によっ
てXYZステージ11を駆動させ、要素電子光学系31から
の電子ビームにより形成される光源像近傍にファラデー
カップ10を移動させ、その時のXYZステージ11の位置
をレーザ干渉計20によって検出する。そして、XYZス
テージ11の位置の検出およびXYZステージの移動をし
ながら要素電子光学系31からの電子ビームにより形成さ
れる光源像をファラデーカップ10で検出して、その光源
像の位置、大きさ、照射される電流を検出する。その光
源像が予め決められた大きさになる位置(X1,Y1,Z1)と
その時の照射される電流I1を検知する。
Then, in the system controller 14, only the electron beam from the element electron optical system 31 is supplied to the XYZ stage 11
The blanking control circuit 16 is controlled so as to irradiate the side, and the blanking electrodes other than the element electron optical system 31 are operated (blanking on). At the same time, the drive controller 17 drives the XYZ stage 11 to move the Faraday cup 10 near the light source image formed by the electron beam from the element electron optical system 31, and the laser interferometer 20 determines the position of the XYZ stage 11 at that time. To detect. Then, while detecting the position of the XYZ stage 11 and moving the XYZ stage, the Faraday cup 10 detects the light source image formed by the electron beam from the element electron optical system 31, and the position, size, and The applied current is detected. The position (X1, Y1, Z1) at which the light source image has a predetermined size and the current I1 emitted at that time are detected.

【0084】つぎに、要素電子光学系32からの電子ビー
ムだけがXYZステージ11側に照射するようにブランキ
ング制御回路16を制御して、要素電子光学系32以外のブ
ランキング電極を作動させる。同時に駆動制御装置17に
よってXYZステージ11を駆動させ、要素電子光学系31
からの電子ビームにより形成される光源像近傍にファラ
デーカップ10を移動させ、その時のXYZステージ11の
位置をレーザ干渉計20によって検出する。そして、XY
Zステージ11の位置の検出およびXYZステージの移動
をしながら要素電子光学系32からの電子ビームにより形
成される光源像をファラデーカップ10で検出して、その
光源像の位置、大きさ、その時の照射される電流を検出
する。その光源像が予め決められた大きさになる位置
(X2,Y2,Z2)とその時の照射電流I2を検知する。
Next, the blanking control circuit 16 is controlled so that only the electron beam from the element electron optical system 32 irradiates the XYZ stage 11 side, and the blanking electrodes other than the element electron optical system 32 are operated. At the same time, the drive controller 17 drives the XYZ stage 11 to drive the element electron optical system 31.
The Faraday cup 10 is moved to the vicinity of the light source image formed by the electron beam from the laser beam, and the position of the XYZ stage 11 at that time is detected by the laser interferometer 20. And XY
While detecting the position of the Z stage 11 and moving the XYZ stage, the light source image formed by the electron beam from the element electron optical system 32 is detected by the Faraday cup 10, and the position, size, and the position of the light source image at that time are detected. The applied current is detected. The position (X2, Y2, Z2) at which the light source image has a predetermined size and the irradiation current I2 at that time are detected.

【0085】そして、検出結果に基づいて、シーケンス
コントローラは、要素電子光学系31、32からの電子ビー
ムにより形成される各光源像のXY方向の位置を予め決
められた相対的位置関係に位置させる為に、光軸アライ
メント制御回路18を介して、偏向器91、92により各中間
像をXY方向に平行移動させる。また、要素電子光学系
31、32からの電子ビームにより形成される各光源像のZ
方向の位置を予め決められた範囲内に位置させる為にフ
ォーカス制御回路15を介して各要素電子光学系の中間電
極の電位を設定しなおす。さらに、検出された各要素電
子光学系のウエハ上に照射する電流をメモリ19に記憶さ
せる。
Then, based on the detection result, the sequence controller positions the positions in the XY directions of the respective light source images formed by the electron beams from the element electron optical systems 31 and 32 in a predetermined relative positional relationship. Therefore, each intermediate image is translated in the XY directions by the deflectors 91 and 92 via the optical axis alignment control circuit 18. Also, element electron optical system
Z of each light source image formed by the electron beams from 31, 32
The potential of the intermediate electrode of each element electron optical system is reset through the focus control circuit 15 in order to position the directional position within a predetermined range. Further, the detected electric current applied to the wafer of each element electron optical system is stored in the memory 19.

【0086】次に、CPU12の命令によりパターンの露
光が開始されると、シーケンスコントローラ14は、予め
メモリ19に入力されたウエハ5に塗布されたレジストの
感度と、前述したようにメモリ19に記憶された各要素電
子光学系毎のウエハ上への照射電流とに基づいて、各要
素電子光学系が形成する光源像の露光位置での露光時間
(露光位置での光源像の滞在時間)を、要素電子光学系
毎に算出し、ブランキング制御回路16に送信する。ま
た、シーケンスコントローラ14は、前述したようにメモ
リ19に記憶されている露光制御ファイルをブランキング
制御回路16に送信する。ブランキング制御回路16では、
要素電子光学系毎のブランキングOFF時間(露光時間)
を設定し、また送信されてきた露光制御ファイルの中に
ある、要素電子光学系毎の露光データと要素電子光学系
毎のブランキングOFF時間(露光時間)とに基づいて、
図12に示すようなブランキング信号を各要素電子光学
系に偏向制御回路21と同期して送信し、要素電子光学系
毎の露光タイミング、露光量が制御される。(フィール
ド1に比べフィールド2の方が各露光位置での露光時間
が長い)
Next, when the pattern exposure is started by the command of the CPU 12, the sequence controller 14 stores the sensitivity of the resist applied on the wafer 5 in advance in the memory 19 and the memory 19 as described above. The exposure time at the exposure position of the light source image formed by each element electron optical system (the staying time of the light source image at the exposure position) is calculated based on the irradiation current on the wafer for each element electron optical system It is calculated for each element electron optical system and transmitted to the blanking control circuit 16. The sequence controller 14 also transmits the exposure control file stored in the memory 19 to the blanking control circuit 16 as described above. In the blanking control circuit 16,
Blanking OFF time (exposure time) for each element electron optical system
Based on the exposure data for each element electron optical system and the blanking OFF time (exposure time) for each element electron optical system in the exposure control file that has been set,
A blanking signal as shown in FIG. 12 is transmitted to each element electron optical system in synchronization with the deflection control circuit 21, and the exposure timing and the exposure amount for each element electron optical system are controlled. (Field 2 has a longer exposure time at each exposure position than field 1)

【0087】また一方、シーケンスコントローラ14は、
前述したようにメモリ19に記憶されている露光制御ファ
イルを偏向制御回路21に送信する。偏向制御回路2で
は、送信されてきた露光制御ファイルの中にある、位置
データ基づいて、偏向制御信号、フォーカス制御信号、
非点補正信号のそれぞれをD/Aを介して偏向器6、ダイナ
ミックフォーカスコイル7、ダイナミックスティグコイ
ル8にブランキング制御回路16と同期して送信、ウエハ
上での複数の光源像の位置が制御される。
On the other hand, the sequence controller 14
As described above, the exposure control file stored in the memory 19 is transmitted to the deflection control circuit 21. In the deflection control circuit 2, based on the position data in the transmitted exposure control file, the deflection control signal, the focus control signal,
Each of the astigmatism correction signals is transmitted via the D / A to the deflector 6, the dynamic focus coil 7, and the dynamic stig coil 8 in synchronization with the blanking control circuit 16, and the positions of a plurality of light source images on the wafer are controlled. To be done.

【0088】偏向器を作動させた際に発生する偏向収差
によるフォーカス位置のずれをダイナミックフォーカス
コイルだけでは補正しきれない場合は、光源像のZ方向
の位置を予め決められた範囲内に位置させる為にフォー
カス制御回路15を介して各要素電子光学系の中間電極の
電位を調整して中間像の光軸方向の位置を変えても良
い。
When the deviation of the focus position due to the deflection aberration generated when the deflector is operated cannot be completely corrected by only the dynamic focus coil, the position of the light source image in the Z direction is positioned within a predetermined range. Therefore, the position of the intermediate image in the optical axis direction may be changed by adjusting the potential of the intermediate electrode of each element electron optical system via the focus control circuit 15.

【0089】〔要素電子光学系の他の実施例1〕図13
(A)を用いて要素電子光学系の他の実施例1について説
明する。同図中、第5図と同一構成要素には同一符号を
付し、その説明は省略する。
[Embodiment 1 of Element Electron Optical System] FIG. 13
Another example 1 of the element electron optical system will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0090】図5の要素電子光学系と大きく異なる点
は、開口絞り上の開口形状、ブランキング電極である。
この開口(AP)は、ユニポテンシャルレンズ303の光軸近
傍に入射する電子ビームを遮蔽し、ホロビーム(中空円
筒ビーム)状の電子ビームを形成するもである。ブラン
キング電極321はこの開口形状に適したブランキング電
極で、一対の円筒電極により構成されている。
A major difference from the element electron optical system of FIG. 5 is the aperture shape on the aperture stop and the blanking electrode.
The aperture (AP) shields the electron beam incident near the optical axis of the unipotential lens 303 and forms a hollow beam (hollow cylindrical beam) electron beam. The blanking electrode 321 is a blanking electrode suitable for this opening shape, and is composed of a pair of cylindrical electrodes.

【0091】コンデンサーレンズ2で略平行にされた電
子ビームは、ブランキング電極321と開口絞り322を介
し、ユニポテンシャルレンズ302によって、ブランキン
グ開口304上にに光源の中間像を形成する。この時、ブ
ランキング開口304の電極間に電界をかけていないと電
子ビーム束323の様にブランキング開口304の開口を透過
する。一方、ブランキング開口304の電極間に電界をか
けると電子ビームは偏向され、電子ビーム束324の様に
ブランキング開口304によって遮断される。また、電子
ビーム束323と電子光束324は、ブランキング開口304上
(縮小電子光学系の物体面)で互いに異なる角度分布を
有するので、図13(B)ように縮小電子光学系の瞳位置
(図1のP)では電子ビーム束323と電子ビーム束324は互
いに異なる領域に入射される。したがって、ブランキン
グ開口304を設ける代わりに電子ビーム束323だけを透過
させるブランキング開口304'を縮小電子光学系の瞳位置
に設けても構わない。それにより補正電子光学系3を構
成する他の要素電子光学系のブランキング開口と共用で
きる。
The electron beam made substantially parallel by the condenser lens 2 forms an intermediate image of the light source on the blanking aperture 304 by the unipotential lens 302 via the blanking electrode 321 and the aperture stop 322. At this time, unless an electric field is applied between the electrodes of the blanking opening 304, the electron beam bundle 323 penetrates through the blanking opening 304 like an electron beam bundle 323. On the other hand, when an electric field is applied between the electrodes of the blanking aperture 304, the electron beam is deflected and blocked by the blanking aperture 304 like the electron beam bundle 324. Since the electron beam bundle 323 and the electron beam 324 have different angular distributions on the blanking aperture 304 (the object plane of the reduction electron optical system), the pupil position of the reduction electron optical system ( In P) of FIG. 1, the electron beam bundle 323 and the electron beam bundle 324 are incident on different regions. Therefore, instead of providing the blanking aperture 304, a blanking aperture 304 ′ for transmitting only the electron beam bundle 323 may be provided at the pupil position of the reduction electron optical system. As a result, it can be shared with the blanking apertures of other element electron optical systems constituting the correction electron optical system 3.

【0092】また、ホロビーム(中空円筒ビーム)状の
電子ビームは、中空でない電子ビーム(例えばガウスビ
ーム)に比べ空間電荷効果が小さいので、電子ビームを
ウエハ上に集束してぼけの小さい光源像がウエハ上に形
成できる。すなわち、各要素電子光学系からの電子ビー
ムが縮小電子光学系4の瞳面Pを通過する際、瞳面上での
電子ビームの電子密度分布を周辺部の電子密度が中央部
の電子密度より大とせしめることにより、上記効果が得
られる。そしてそのような瞳面P上での電子密度分布
は、本実施例のように縮小電子光学系4の瞳面Pとほぼ共
役位置に設けられた開口絞り320上の開口(中心部が遮
光された開口)によって達成できる。
Further, since the space beam effect of the electron beam in the form of a hollow beam (hollow cylindrical beam) is smaller than that of a solid electron beam (for example, a Gaussian beam), the electron beam is focused on the wafer to form a light source image with small blur. It can be formed on a wafer. That is, when the electron beam from each element electron optical system passes through the pupil plane P of the reduction electron optical system 4, the electron density distribution of the electron beam on the pupil plane is set such that the electron density in the peripheral portion is higher than the electron density in the central portion. By making it large, the above effect can be obtained. The electron density distribution on the pupil plane P is such that the aperture on the aperture stop 320 (the central portion is shielded from light) is provided at a position substantially conjugate with the pupil plane P of the reduction electron optical system 4 as in the present embodiment. Aperture) can be achieved.

【0093】〔要素電子光学系の他の実施例2〕次に、
図14(A)を用いて要素電子光学系の他の実施例2につ
いて説明する。同図中、図5または図13と同一構成要
素には同一符号を付し、その説明は省略する。
[Second Embodiment of Element Electron Optical System] Next,
A second embodiment of the element electron optical system will be described with reference to FIG. In the figure, the same components as those of FIG. 5 or 13 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0094】図5の要素電子光学系と大きく異なる点
は、開口絞り上の開口形状(図13(A)の開口絞りと同
形状)、ブランキング電極がない点である。
A major difference from the element electron optical system of FIG. 5 is that the aperture shape on the aperture stop (the same shape as the aperture stop of FIG. 13A) and the blanking electrode are not provided.

【0095】コンデンサーレンズ2で略平行にされた電
子ビームは、開口絞り322を介し、ユニポテンシャルレ
ンズ302によって、ブランキング開口304上にに光源の中
間像を形成する。この時、ユニポテンシャルレンズ302
の中間電極を所定の電位にしておけば電子ビームは収斂
され電子ビーム束330の様にブランキング開口304の開口
を透過する。一方、ユニポテンシャルレンズ302の中間
電極を他の電極の電位と同じにすると電子ビームは収斂
されず、電子ビーム束331の様にブランキング開口304に
よって遮断される。ユニポテンシャルレンズ302の中間
電極の電位を変化させることによりブランキングが制御
できる。
The electron beam made substantially parallel by the condenser lens 2 forms an intermediate image of the light source on the blanking aperture 304 by the unipotential lens 302 via the aperture stop 322. At this time, the unipotential lens 302
If the intermediate electrode is set to a predetermined potential, the electron beam is converged and passes through the aperture of the blanking aperture 304 like the electron beam bundle 330. On the other hand, when the intermediate electrode of the unipotential lens 302 is made to have the same potential as the other electrodes, the electron beam is not converged and is blocked by the blanking aperture 304 like the electron beam bundle 331. Blanking can be controlled by changing the potential of the intermediate electrode of the unipotential lens 302.

【0096】また、電子ビーム束331と電子ビーム束332
は、ブランキング開口304上(縮小電子光学系の物体
面)で互いに異なる角度分布を有するので、図14(B)よ
うに縮小電子光学系の瞳位置(図1のP)では電子光束33
0と電子光束331は互いに異なる領域に入射される。した
がって、ブランキング開口304を設ける代わりに電子ビ
ーム束330だけを透過させるブランキング開口304'を縮
小電子光学系の瞳位置に設けても構わない。それにより
補正電子光学系3を構成する他の要素電子光学系のブラ
ンキング開口と共用できる。
Further, the electron beam bundle 331 and the electron beam bundle 332
Have different angular distributions on the blanking aperture 304 (the object plane of the reduction electron optical system), the electron beam 33 at the pupil position of the reduction electron optical system (P in FIG. 1) as shown in FIG. 14 (B).
0 and the electron beam 331 are incident on different regions. Therefore, instead of providing the blanking aperture 304, a blanking aperture 304 ′ for transmitting only the electron beam bundle 330 may be provided at the pupil position of the reduction electron optical system. As a result, it can be shared with the blanking apertures of other element electron optical systems constituting the correction electron optical system 3.

【0097】(実施例2) 〔露光系の構成要素説明〕図15は本発明に係る電子ビ
ーム露光装置の実施例2を示す図である。同図中、図1
と同一構成要素には同一符号を付し、その説明は省略す
る。
Second Embodiment [Explanation of Components of Exposure System] FIG. 15 is a diagram showing a second embodiment of the electron beam exposure apparatus according to the present invention. In FIG.
The same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0098】図15において、電子銃1の光源から放射
される電子は、その前側焦点位置が前記光源位置にある
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、第13図で説明された要素
電子光学系が光軸に直交する方向に複数配列して形成さ
れた要素電子光学系アレイ130(実施例1の補正電子光
学系3に相当する)に入射し、複数の中間像を形成す
る。要素電子光学系アレイ130は、同一の電子光学特性
を有する要素電子光学系が複数配列されたサブアレイが
複数あり、少なくとも2つのサブアレイ間では、それぞ
れに属する要素電子光学系の電子光学特性が異なる。要
素電子光学系アレイ130の詳細については後述する。
In FIG. 15, the electrons emitted from the light source of the electron gun 1 become a substantially parallel electron beam by the condenser lens 2 whose front focal position is at the light source position. The substantially parallel electron beam is an element electron optical system array 130 formed by arranging a plurality of element electron optical systems described in FIG. 13 in a direction orthogonal to the optical axis (in the correction electron optical system 3 of the first embodiment, Corresponding) to form a plurality of intermediate images. The element electron optical system array 130 has a plurality of sub-arrays in which a plurality of element electron optical systems having the same electron optical characteristics are arranged. At least two sub-arrays have different electron optical characteristics of the element electron optical systems belonging to each. Details of the element electron optical system array 130 will be described later.

【0099】140はサブアレイに入射する電子ビームを
偏向(Z軸に対する傾き)させる偏向器であり、サブア
レイ毎に設置されている。偏向器140の機能は、コンデ
ンサーレンズ2の収差により異なる位置のサブアレイに
入射する電子ビームの入射角の違いをサブアレイ毎に補
正するものである。
Reference numeral 140 is a deflector for deflecting (tilting with respect to the Z-axis) the electron beam incident on the sub-array, which is provided for each sub-array. The function of the deflector 140 is to correct the difference in the incident angle of the electron beam incident on the sub-arrays at different positions due to the aberration of the condenser lens 2 for each sub-array.

【0100】150はサブアレイが形成する複数中間像の
電子ビームを平行移動(X、Y方向)及び偏向(Z軸に
対する傾き)する偏向器である。実施例1の91、92に相
当するもので、その違いはサブアレイからの複数の電子
ビームをまとめて平行移動及び偏向する点である。
Reference numeral 150 denotes a deflector for parallelly moving (X, Y directions) and deflecting (tilting with respect to the Z axis) electron beams of a plurality of intermediate images formed by the sub-array. It corresponds to 91 and 92 of the first embodiment, and the difference is that a plurality of electron beams from the sub-array are collectively translated and deflected.

【0101】要素電子光学系アレイ130によって形成さ
れた複数の中間像は、縮小電子光学系100と縮小電子光
学系4によってウエハ5に縮小投影される。
The plurality of intermediate images formed by the element electron optical system array 130 are reduced and projected onto the wafer 5 by the reduction electron optical system 100 and the reduction electron optical system 4.

【0102】本実施例では、露光装置を大型化せずにそ
の縮小率を小さくする為に2段階の縮小を採用してい
る。縮小電子光学系100は、縮小電子光学系4と同様に第
1投影レンズ101と第2投影レンズ102よって構成されて
いる。すなわち、縮小電子光学系4と縮小電子光学系100
とで一つの縮小電子光学系を構成している。
In this embodiment, in order to reduce the reduction rate without increasing the size of the exposure apparatus, two-step reduction is adopted. The reduction electron optical system 100 is composed of a first projection lens 101 and a second projection lens 102 like the reduction electron optical system 4. That is, the reduction electron optical system 4 and the reduction electron optical system 100.
And constitute one reduction electron optical system.

【0103】110は、リフォーカスコイルで、要素電子
光学系アレイからの電子ビームの数が多くなると実質的
に縮小電子光学系に入射するビームサイズが大きくな
り、空間電荷効果により光源像にぼけが発生するので、
これを補正するために、シーケンスコントローラ14から
得たウエハに照射する光源像の数(offになるブランキ
ング電極の数)に基づいて、フォーカス位置を制御する
ものである。
Reference numeral 110 denotes a refocusing coil. When the number of electron beams from the element electron optical system array increases, the beam size incident on the reduction electron optical system increases substantially, and the light source image is blurred due to the space charge effect. Because it occurs
In order to correct this, the focus position is controlled based on the number of light source images (the number of blanking electrodes that are turned off) to be applied to the wafer obtained from the sequence controller 14.

【0104】120は、縮小電子光学系100の瞳面に位置
し、要素電子光学系アレイを構成する要素電子光学系の
共通のブランキング開口であり、第13図の304'に相当
する。
Reference numeral 120 denotes a common blanking aperture located in the pupil plane of the reduction electron optical system 100 and composing the element electron optical system array, and corresponds to 304 'in FIG.

【0105】次に、図16を用いて要素電子光学系アレ
イ130について説明する。同図は要素電子光学系アレイ1
30を電子銃1側から見た図である。
Next, the element electron optical system array 130 will be described with reference to FIG. This figure shows the element electron optical system array 1
It is the figure which looked at 30 from the electron gun 1 side.

【0106】要素電子光学系アレイ130は、図13で説
明された要素電子光学系を配列したもので、複数の開口
とそれに対応するブランキング電極及びその配線が一つ
の基板上に形成されたブランキングアレイと、ユニポテ
ンシャルレンズを構成する電極をインシュレータを介在
させて一つの基板に積層させたレンズアレイとで構成さ
れ、各開口とそれに対応するユニポテンシャルレンズが
向かい合うようにブランキングアレイとレンズアレイと
を位置させ結合されている。
The element electron optical system array 130 is an array of the element electron optical systems described with reference to FIG. 13. The element electron optical system array 130 has a plurality of openings, blanking electrodes corresponding to the openings, and wirings thereof formed on one substrate. It is composed of a ranking array and a lens array in which electrodes that form a unipotential lens are laminated on one substrate with an insulator interposed, and a blanking array and a lens array so that each aperture and the corresponding unipotential lens face each other. And are located and combined.

【0107】130A〜130Gは、複数の要素電子光学系で構
成されているサブアレイである。例えばサブアレイ130A
では要素電子光学系130A-1から130A-16の16個の要素
電子光学系が形成されている。そして一つのサブアレイ
内では補正する収差量はほぼ同じか、許容範囲内である
ので、要素電子光学系130A-1から130A-16のユニポテン
シャルレンズは、同一開口電極形状で同一の電位が印可
されている。よって電極に個別の電位を印可するための
配線が不要となっている。但し、ブランキング電極は、
実施例1同様個別の配線が必要である。
Reference numerals 130A to 130G are sub-arrays composed of a plurality of element electron optical systems. For example, sub array 130A
In, 16 element electron optical systems 130A-1 to 130A-16 are formed. Since the amount of aberration to be corrected within one sub-array is almost the same or within the allowable range, the unipotential lenses of the element electron optical systems 130A-1 to 130A-16 have the same aperture electrode shape and the same potential applied. ing. Therefore, wiring for applying individual potentials to the electrodes is unnecessary. However, the blanking electrode is
Separate wiring is required as in the first embodiment.

【0108】もちろんサブアレイを更に複数のサブサブ
アレイに分け、サブサブアレイ毎に要素電子光学系の電
子光学特性(焦点距離、非点収差、コマ収差等)を同一
にしても良い。もちろんその時はサブサブアレイ毎に中
間電極の配線が必要となる。
Of course, the sub-array may be further divided into a plurality of sub-sub-arrays, and the electro-optical characteristics (focal length, astigmatism, coma, etc.) of the element electron optical system may be the same for each sub-sub-array. Of course, in that case, the wiring of the intermediate electrode is required for each sub-sub array.

【0109】〔動作の説明〕実施例1と異なる点に関し
説明する。
[Description of Operation] Differences from the first embodiment will be described.

【0110】まず、露光システムの校正キャリブレーシ
ョンをする場合、実施例1では、全ての光源像につい
て、その光源像が予め決められた大きさになる位置(X,
Y,Z)とその時の照射電流Iを検知していたが、本実施例
では、サブアレイを代表する少なくとも1の光源像を検
出する。その検出結果に基づいて、シーケンスコントロ
ーラは、サブアレイを代表する要素電子光学系の各光源
像のXY方向の位置を予め決められた相対的位置関係に
位置させる為に、光軸アライメント制御回路18を介し
て、偏向器150によりサブアレイ内の各中間像を縮小電
子光学系の光軸と直交する方向に同じ量だけ平行移動さ
せる。また、そのサブアレイを代表する要素電子光学系
の各光源像のZ方向の位置を予め決められた範囲内に位
置させる為に、フォーカス制御回路15を介して各サブア
レイの中間電極の電位を設定しなおす。さらに、検出さ
れたサブアレイ代表の要素電子光学系の照射電流を、同
一のサブアレイ内の各要素電子光学系の照射電流とし
て、メモリ19に記憶させる。
First, when the calibration of the exposure system is performed, in the first embodiment, for all light source images, the position (X,
(Y, Z) and the irradiation current I at that time were detected, but in this embodiment, at least one light source image representing the sub-array is detected. Based on the detection result, the sequence controller controls the optical axis alignment control circuit 18 in order to position the positions of the respective light source images of the element electron optical system representing the sub-array in the XY directions in a predetermined relative positional relationship. Via the deflector 150, each intermediate image in the sub-array is translated by the same amount in the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system. Further, the potential of the intermediate electrode of each sub-array is set via the focus control circuit 15 in order to position the position of each light source image of the element electron optical system representing the sub-array in the Z direction within a predetermined range. fix. Further, the detected irradiation current of the element electron optical system representative of the sub-array is stored in the memory 19 as the irradiation current of each element electron optical system in the same sub-array.

【0111】サブアレイ内の各要素電子光学系によって
ウエハ5上に形成される光源像は、図17に示すよう
に、各要素電子光学系の走査フィールドを各基準位置
(黒丸)を起点として同一の移動量を偏向器6により得
て、各要素電子光学系の走査フィールドが隣接してウエ
ハを露光する。すると、全てのサブアレイににより、図
18のようにウエハを露光する。そして、偏光器7によ
りY方向にLyステップし、各要素電子光学系の走査フィ
ールドを各基準位置(黒丸)を起点として同一の移動量
を偏向器6により得て、ウエハを露光する。以上を4回
繰り返すことに図19のように、各サブアレイの露光フ
ィールドが隣接した露光フィールドが形成される。
As shown in FIG. 17, the light source image formed on the wafer 5 by each element electron optical system in the sub-array has the same scanning field of each element electron optical system starting from each reference position (black circle). The amount of movement is obtained by the deflector 6, and the scanning fields of the respective element electron optical systems are adjacent to each other to expose the wafer. Then, the wafer is exposed by all the sub-arrays as shown in FIG. Then, Ly step is performed in the Y direction by the deflector 7, the same movement amount is obtained by the deflector 6 from each reference position (black circle) as the starting point of the scanning field of each element electron optical system, and the wafer is exposed. By repeating the above four times, as shown in FIG. 19, an exposure field in which the exposure fields of the respective sub-arrays are adjacent to each other is formed.

【0112】(実施例3) 〔露光系の構成要素説明〕図20は本発明に係る電子ビ
ーム露光装置の実施例3を示す図である。同図中、図1
及び図15と同一構成要素には同一符号を付し、その説
明は省略する。
(Embodiment 3) [Explanation of Components of Exposure System] FIG. 20 is a view showing Embodiment 3 of the electron beam exposure apparatus according to the present invention. In FIG.
The same components as those of FIG. 15 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0113】本実施例は実施例2に電子ビームを減速す
る電極もしくは加速する電極を少なくとも1つを付加し
た点と、光源形状を可変できる手段を設けた点である。
The present embodiment is different from Embodiment 2 in that at least one electrode for decelerating or accelerating the electron beam is added, and a means for changing the shape of the light source is provided.

【0114】要素電子光学系アレイ130を構成する静電
レンズであるユニポテンシャルレンズは、エネルギーの
低い電子であればあるほど小型な電子レンズを達成出来
る。
The unipotential lens, which is an electrostatic lens forming the element electron optical system array 130, can achieve a smaller electron lens as the energy of the electron is lower.

【0115】しかしながら、電子銃1からの電子ビーム
を多く取り出す為にアノード電圧を高める必要があり、
その結果、電子銃からの電子はエネルギーが高くなるこ
とがある。そこで本実施例では、図中のDCEの様な減速
用電極を電子銃1と要素電子光学系アレイ130との間にを
設けている。減速用電極とはアノードに対して電位の低
い電極であって、それにより要素電子光学系アレイ130
に入射する電子のエネルギーを調整している。その形状
は図中(A)のような要素電子光学系のそれぞれに対応し
た開口を有するタイプと図中(B)ようなサブアレイのそ
れぞれに対応した開口を有するタイプがある。
However, it is necessary to increase the anode voltage in order to extract many electron beams from the electron gun 1.
As a result, the electrons from the electron gun can be high in energy. Therefore, in this embodiment, a deceleration electrode such as DCE in the figure is provided between the electron gun 1 and the element electron optical system array 130. The deceleration electrode is an electrode having a lower potential than the anode, and as a result, the element electron optical system array 130 is
The energy of the electrons incident on is adjusted. As for the shape, there are a type having an aperture corresponding to each element electron optical system as shown in (A) in the figure and a type having an aperture corresponding to each sub array as shown in (B) in the figure.

【0116】縮小電子光学系(4、100)は、電子ビームの
エネルギーが低いと空間電荷効果によりウエハ上での電
子ビームの集束性が悪くなるので、ユニポテンシャルレ
ンズからの電子ビームのエネルギーを高める(加速す
る)必要がある。そこで本実施例では、図中のACEの様
な加速用電極を要素電子光学系アレイ130と縮小電子光
学系(4、100)との間にを設けている。加速用電極とは要
素電子光学系アレイに対して電位の高い電極であって、
それにより縮小電子光学系(4、100)に入射する電子のエ
ネルギーを調整している。減速用電極と同様に、その形
状は図中(A)のような要素電子光学系のそれぞれに対応
した開口を有するタイプと図中(B)ようなサブアレイの
それぞれに対応した開口を有するタイプがある。
In the reduction electron optical system (4, 100), if the energy of the electron beam is low, the focusing property of the electron beam on the wafer is deteriorated due to the space charge effect, so that the energy of the electron beam from the unipotential lens is increased. Need to (accelerate). Therefore, in this embodiment, an accelerating electrode such as ACE in the figure is provided between the element electron optical system array 130 and the reduction electron optical system (4, 100). The accelerating electrode is an electrode having a high potential with respect to the element electron optical system array,
Thereby, the energy of the electrons incident on the reduction electron optical system (4, 100) is adjusted. Similar to the deceleration electrode, the shape is divided into a type having an opening corresponding to each element electron optical system as shown in (A) and a type having an opening corresponding to each sub-array as shown in (B) in the figure. is there.

【0117】実施例1、2および本実施例においても、
光源像をウエハ上に転写し、走査することにより所望の
露光パターンを形成している。その光源像の大きさは露
光パターンの最小線幅の1/5から1/10に設定される。し
たがって、露光パターンの最小線幅によって光源の大き
さを変更することにより、露光の為の光源像移動ステッ
プの数を最小にできる。そこで本実施例では、図中の16
0のような光源形状整形の為の電子光学系を設けてい
る。電子光学系160は、電子銃の光源S0を第1電子レン
ズ161によって光源像S1を形成し、第2電子レンズ162に
よって光源像S1の像S2を形成している。このような構成
により、第1電子レンズ161と第2電子レンズ162の焦点
距離のそれぞれを変更すれば、光源像S2の位置を固定し
てその大きさのみを変更できる。第1電子レンズ161と
第2電子レンズ162の焦点距離は光源形状整形回路163に
よって制御される。
Also in Examples 1 and 2 and this Example,
A desired exposure pattern is formed by transferring the light source image onto the wafer and scanning it. The size of the light source image is set to 1/5 to 1/10 of the minimum line width of the exposure pattern. Therefore, the number of light source image moving steps for exposure can be minimized by changing the size of the light source according to the minimum line width of the exposure pattern. Therefore, in this embodiment, 16
An electron optical system for shaping the light source shape such as 0 is provided. In the electron optical system 160, the light source S0 of the electron gun forms the light source image S1 by the first electron lens 161, and the image S2 of the light source image S1 by the second electron lens 162. With such a configuration, if the focal lengths of the first electron lens 161 and the second electron lens 162 are changed, the position of the light source image S2 can be fixed and only the size thereof can be changed. The focal lengths of the first electron lens 161 and the second electron lens 162 are controlled by the light source shape shaping circuit 163.

【0118】また光源像のS2位置に所望の形状を有する
開口を設けることにより、光源の大きさばかりでなく形
状も変更できる。
By providing an opening having a desired shape at the position S2 of the light source image, not only the size of the light source but also the shape can be changed.

【0119】(実施例4) 〔露光系の構成要素説明〕図21は本発明に係る電子ビ
ーム露光装置の実施例4を示す図である。同図中、図
1、図15及び図20と同一構成要素には同一符号を付
し、その説明は省略する。
(Embodiment 4) [Explanation of Components of Exposure System] FIG. 21 is a view showing Embodiment 4 of the electron beam exposure apparatus according to the present invention. In the figure, the same components as those of FIGS. 1, 15 and 20 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0120】本実施例の電子ビーム露光装置は、ステン
シルマスク型の露光装置である。すなわち、電子銃1か
らの電子ビームを照明領域を規定する開口を有する第1
成形アパーチャ200により成形し、第1成形電子レンズ2
10(電子レンズ211、212で構成する)と成形偏向器220
を用いてパターン透過孔を有するステンシルマスク230
を照明する。そして、ステンシルマスク230の描画パタ
ーン要素を縮小電子光学系(4、100)によってウエハ5
上に縮小投影している。
The electron beam exposure apparatus of this embodiment is a stencil mask type exposure apparatus. That is, the electron beam from the electron gun 1 has a first opening that defines an illumination area.
Molded by molding aperture 200, the first molded electronic lens 2
10 (composed of electronic lenses 211 and 212) and shaping deflector 220
Stencil mask 230 with pattern transmission holes using
Illuminate. Then, the drawing pattern elements of the stencil mask 230 are transferred to the wafer 5 by the reduction electron optical system (4, 100).
The projection is reduced above.

【0121】本実施例が従来のステンシルマスク型の露
光装置と異なる点は、縮小電子光学系100の瞳近傍に、
ステンシルマスク230からの電子ビームが瞳面を通過す
る際、瞳面上での電子ビームの電子密度分布を周辺部の
電子密度が中央部の電子密度より大とせしめる絞りを設
けたことである。すなわち図中(A)のような絞り中央部
を遮蔽したホロビーム形成絞り240を設けている。する
と図22のように、ステンシルマスクからの電子ビーム
はホロビームの電子密度分布になる。参考のため、従来
のガウスビームの電子密度分布も図示する。
The present embodiment is different from the conventional stencil mask type exposure apparatus in the vicinity of the pupil of the reduction electron optical system 100.
When the electron beam from the stencil mask 230 passes through the pupil plane, a stop is provided to make the electron density distribution of the electron beam on the pupil plane larger in the peripheral electron density than in the central portion. That is, a hollow beam forming diaphragm 240 that shields the central part of the diaphragm as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 22, the electron beam from the stencil mask has a holographic electron density distribution. For reference, the electron density distribution of the conventional Gaussian beam is also shown.

【0122】〔要素電子光学系の他の実施例1〕で述べ
たように、ホロビームは従来のガウスビームに比べ空間
電荷効果が小さいので、電子ビームをウエハ上に集束し
てぼけの小さい光源像がウエハ上に形成できる。また、
ステンシルマスクを通過する電子ビームはステンシルマ
スク上に位置する光源と考えられる。すると、ステンシ
ルマスクのパターンの形状を有する光源の像をウエハ上
に形成する場合も、空間電荷効果が小さいので光源形状
に忠実な光源像が形成できる。すなわち、ステンシルマ
スクのパターンに忠実な露光パターンがウエハ上に形成
できる。
As described in [First Embodiment of Elemental Electron Optical System], since the space charge effect of the holo-beam is smaller than that of the conventional Gaussian beam, the electron beam is focused on the wafer and the source image with less blurring is obtained. Can be formed on the wafer. Also,
The electron beam passing through the stencil mask is considered to be the light source located on the stencil mask. Then, even when an image of the light source having the shape of the stencil mask pattern is formed on the wafer, the light source image faithful to the light source shape can be formed because the space charge effect is small. That is, an exposure pattern faithful to the pattern of the stencil mask can be formed on the wafer.

【0123】本実施例では、縮小電子光学系100の瞳面
近傍にホロビーム形成絞り240を設けたが、縮小電子光
学系100の瞳と共役な位置、例えば第1成形レンズ210の
瞳位置、光源S2の位置にホロビーム形成絞り240と同形
状の絞りを設けても上記効果を達成できる。
In this embodiment, the hollow beam forming diaphragm 240 is provided near the pupil plane of the reduction electron optical system 100. However, a position conjugate with the pupil of the reduction electron optical system 100, for example, the pupil position of the first molding lens 210, the light source The above effect can be achieved by providing a diaphragm having the same shape as the hollow beam forming diaphragm 240 at the position S2.

【0124】また、電子銃の各電極の形状、電位を調整
して、光源自体をホロビーム形状にしても良い。
Further, the shape and potential of each electrode of the electron gun may be adjusted so that the light source itself has a hollow beam shape.

【0125】もちろん、本実施例において、第1成形ア
パーチャ200を矩形開口にし、ステンシルマスクの代わ
り矩形開口を有する第2成形アパーチャを設置して、可
変矩形ビーム型の露光装置に変更しても、同様の構成で
同様の効果を達成できる。
Of course, in this embodiment, even if the first shaping aperture 200 has a rectangular opening and the second shaping aperture having a rectangular opening is installed in place of the stencil mask to change to a variable rectangular beam type exposure apparatus, Similar effects can be achieved with similar configurations.

【0126】次に上記説明した電子ビーム露光装置及び
露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明
する。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the electron beam exposure apparatus and the exposure method described above will be described.

【0127】図20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。
FIG. 20 shows minute devices (semiconductor chips such as IC and LSI, liquid crystal panel, CCD, thin film magnetic head,
2 shows a flow of manufacturing a micromachine or the like. Step 1
In (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed.
In step 2 (exposure control data creation), exposure control data of the exposure apparatus is created based on the designed circuit pattern. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), 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 has been input. The next step 5 (assembly) is called the post-process, and step 4
Is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced by the above process, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0128】図21は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ16(露光)では上記説明した露光装置によって
回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ17
(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18
(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチング
が済んで不要となったレジストを取り除く。これらのス
テップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重
に回路パターンが形成される。
FIG. 21 shows the detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern is printed on the wafer by exposure using the above-described exposure apparatus. Step 17
In (development), the exposed wafer is developed. Step 18
In (etching), portions other than the developed resist image are scraped off. In step 19 (resist stripping), the resist that is no longer needed after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0129】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。
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been difficult to manufacture conventionally, at low cost.

【0130】[0130]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、 (1)ステンシルマスクを必要としない。 (2)広い露光領域に所望の形状を有する光源像を同時
に多く形成することができる。 (3)各光源像は離散的に配置されているので空間電荷
効果の影響を互いに受けない。 よって、所望の露光パターンをよりスループット高く形
成できる。
As described above, according to the present invention, (1) no stencil mask is required. (2) A large number of light source images having a desired shape can be simultaneously formed in a wide exposure area. (3) Since the light source images are arranged discretely, they are not affected by the space charge effect. Therefore, a desired exposure pattern can be formed with higher throughput.

【0131】また、ホロビーム状電子ビームを形成する
ことにより、空間電荷効果の影響を低減し、特にステン
シルマスク型の電子ビーム露光装置において、ステンシ
ルマークに使用できるパターンの制限を小さくでき、よ
りスループットを高くできる。
Further, by forming the horobeam-shaped electron beam, the influence of the space charge effect can be reduced, and particularly in the stencil mask type electron beam exposure apparatus, the limitation of the pattern that can be used for the stencil mark can be reduced, and the throughput can be further improved. Can be higher

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る電子ビーム露光装置の実施例1を
示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an electron beam exposure apparatus according to the present invention.

【図2】ステンシルマスクを備えた電子ビーム露光装置
の概要を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of an electron beam exposure apparatus provided with a stencil mask.

【図3】ステンシルマスク型露光の概念を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a concept of stencil mask type exposure.

【図4】本発明の原理を説明する図。FIG. 4 illustrates the principle of the present invention.

【図5】要素電子光学系について説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating an element electron optical system.

【図6】補正電子光学系を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a correction electron optical system.

【図7】ブランキング電極の配線図。FIG. 7 is a wiring diagram of a blanking electrode.

【図8】上下の開口電極を説明する図。FIG. 8 is a diagram illustrating upper and lower aperture electrodes.

【図9】中間電極を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating an intermediate electrode.

【図10】非点収差を有するユニポテンシャルレンズを
説明する図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a unipotential lens having astigmatism.

【図11】露光パターンと露光制御データを説明する
図。
FIG. 11 is a diagram illustrating an exposure pattern and exposure control data.

【図12】各要素電子光学系に送信されるブランキング
信号を説明する図。
FIG. 12 is a diagram illustrating a blanking signal transmitted to each element electron optical system.

【図13】要素電子光学系の他の実施例1を説明する
図。
FIG. 13 is a diagram illustrating another example 1 of the element electron optical system.

【図14】要素電子光学系の他の実施例2を説明する
図。
FIG. 14 is a diagram illustrating another example 2 of the element electron optical system.

【図15】発明に係る電子ビーム露光装置の実施例2を
示す図。
FIG. 15 is a diagram showing Embodiment 2 of the electron beam exposure apparatus according to the invention.

【図16】要素電子光学系アレイについて説明する図。FIG. 16 is a diagram illustrating an element electron optical system array.

【図17】サブアレイの走査フィールドを説明する図。FIG. 17 is a diagram for explaining a scan field of a sub array.

【図18】要素電子光学系アレイの走査フィールドを説
明する図。
FIG. 18 is a diagram illustrating a scanning field of an element electron optical system array.

【図19】露光フィールドを説明する図。FIG. 19 is a diagram illustrating an exposure field.

【図20】発明に係る電子ビーム露光装置の実施例3を
示す図。
FIG. 20 is a diagram showing Embodiment 3 of the electron beam exposure apparatus according to the invention.

【図21】発明に係る電子ビーム露光装置の実施例4を
示す図。
FIG. 21 is a diagram showing Embodiment 4 of the electron beam exposure apparatus according to the invention.

【図22】瞳面上の電子密度分布を説明する図。FIG. 22 is a diagram illustrating an electron density distribution on the pupil plane.

【図23】微小デバイスの製造フローを説明する図。FIG. 23 is a diagram illustrating a manufacturing flow of a micro device.

【図24】ウエハプロセスを説明する図。FIG. 24 is a diagram illustrating a wafer process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子銃 2 ンデンサーレンズ 3 補正電子光学系 31、32 要素電子光学系 4 縮小電子光学系 5 ウエハ 6 偏向器 7 ダイナミックフォーカスコイル 8 ダイナミックスティグコイル 91、92 偏向器 10 ファラデーカップ 11 XYZステージ 12 CPU 13 インターフェース 14 シーケンスコントローラ 15 フォーカス制御回路 16 ブランキング制御回路 17 駆動制御装置 18 光軸アライメント制御回路 19 メモリ 21 レーザ干渉系 130 要素電子光学系アレイ 160 光源形状整形の為の電子光学系 DCE 減速用電極 ACE 加速用電極 240 ホロビーム形成絞り 1 electron gun 2 condenser lens 3 correction electron optical system 31, 32 element electron optical system 4 reduction electron optical system 5 wafer 6 deflector 7 dynamic focus coil 8 dynamic stig coil 91, 92 deflector 10 Faraday cup 11 XYZ stage 12 CPU 13 Interface 14 Sequence controller 15 Focus control circuit 16 Blanking control circuit 17 Drive control device 18 Optical axis alignment control circuit 19 Memory 21 Laser interference system 130 Element electron optical system array 160 Electron optical system for light source shape shaping DCE Deceleration electrode ACE Electrode for acceleration 240 Hollow beam forming diaphragm

Claims (41)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子ビームを放射する光源と被露光面に
該光源の像を縮小投影する縮小電子光学系とを有する電
子ビーム露光装置において、 前記光源と前記縮小電子光学系の間に設けられ、前記縮
小電子光学系の光軸に直交する方向に前記光源の中間像
を複数形成し、各中間像が前記縮小電子光学系よって前
記被露光面に縮小投影される際に発生する収差を予め補
正する補正電子光学系を有することを特徴とする電子ビ
ーム露光装置。
1. An electron beam exposure apparatus comprising a light source for emitting an electron beam and a reduction electron optical system for reducing and projecting an image of the light source on a surface to be exposed, the electron beam exposure apparatus being provided between the light source and the reduction electron optical system. A plurality of intermediate images of the light source are formed in a direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system, and aberrations that occur when each intermediate image is reduced and projected on the exposed surface by the reduction electron optical system are described in advance. An electron beam exposure apparatus having a correction electron optical system for correction.
【請求項2】 前記補正電子光学系は、前記縮小電子光
学系の像面湾曲に応じて前記縮小電子光学系の光軸方向
に関する前記各中間像の位置を設定することを特徴とす
る請求項1の電子ビーム露光装置。
2. The correction electron optical system sets the position of each of the intermediate images in the optical axis direction of the reduction electron optical system according to the field curvature of the reduction electron optical system. 1. Electron beam exposure apparatus.
【請求項3】 前記補正電子光学系は、前記縮小電子光
学系の歪曲に応じて前記縮小電子光学系の光軸に直交す
る方向に関する前記各中間像の位置を設定することを特
徴とする請求項1、2の電子ビーム露光装置。
3. The correction electron optical system sets a position of each of the intermediate images in a direction orthogonal to an optical axis of the reduction electron optical system according to a distortion of the reduction electron optical system. Item 1. The electron beam exposure apparatus according to items 1 and 2.
【請求項4】 前記各中間像毎に、前記中間像を形成す
る電子ビームが前記被露光面に到達しないように該電子
ビームを遮断する手段を有することを特徴とする請求項
1乃至3の電子ビーム露光装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising means for intercepting the electron beam for forming each of the intermediate images so that the electron beam forming the intermediate image does not reach the exposed surface. Electron beam exposure system.
【請求項5】 前記被露光面に露光されるべきパターン
に応じて、前記遮断手段を制御する制御手段を有するこ
とを特徴とする請求項4の電子ビーム露光装置。
5. The electron beam exposure apparatus according to claim 4, further comprising control means for controlling the blocking means according to a pattern to be exposed on the exposed surface.
【請求項6】 前記縮小電子光学系の光軸に直交する方
向に関する前記各中間像の位置を調整する第1位置調整
手段を有することを特徴とする請求項1乃至4の電子ビ
ーム露光装置。
6. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, further comprising first position adjusting means for adjusting the position of each of the intermediate images in the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system.
【請求項7】 前記各中間像が前記縮小電子光学系よっ
て縮小投影される位置を検出する位置検出手段と、該位
置検出手段の結果に基づいて前記各中間像が予め決めら
れた位置に位置するように前記第1位置調整手段を制御
する手段とを有することを特徴とする請求項6の電子ビ
ーム露光装置。
7. A position detecting means for detecting a position where each intermediate image is reduced and projected by the reduction electron optical system, and each intermediate image is positioned at a predetermined position based on a result of the position detecting means. 7. An electron beam exposure apparatus according to claim 6, further comprising means for controlling the first position adjusting means.
【請求項8】 前記縮小電子光学系の光軸方向に関する
各中間像の位置を調整する第2位置調整手段を有するこ
とを特徴とする請求項1乃至4の電子ビーム露光装置。
8. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, further comprising second position adjusting means for adjusting the position of each intermediate image in the optical axis direction of the reduction electron optical system.
【請求項9】 前記各中間像が前記縮小電子光学系よっ
て縮小投影される位置を検出する位置検出手段と、該位
置検出手段の結果に基づいて前記第2位置調整手段を制
御する手段とを有することを特徴とする請求項8の電子
ビーム露光装置。
9. A position detecting means for detecting a position where each intermediate image is reduced and projected by the reduction electron optical system, and a means for controlling the second position adjusting means based on a result of the position detecting means. 9. The electron beam exposure apparatus according to claim 8, which has.
【請求項10】 前記縮小電子光学系は、該縮小電子光
学系の倍率を調整する倍率調整手段を有することを特徴
とする請求項1乃至4の電子ビーム露光装置。
10. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, wherein the reduction electron optical system has a magnification adjusting means for adjusting a magnification of the reduction electron optical system.
【請求項11】 前記各中間像が前記縮小電子光学系よ
って縮小投影される位置を検出する位置検出手段と、該
検出手段の結果に基づいて前記倍率調整手段を制御する
手段とを有することを特徴とする請求項10の電子ビー
ム露光装置。
11. A position detecting means for detecting a position where each intermediate image is reduced and projected by the reduction electron optical system, and a means for controlling the magnification adjusting means based on a result of the detecting means. The electron beam exposure apparatus according to claim 10, which is characterized in that.
【請求項12】 前記縮小電子光学系は、前記被露光面
内において複数の前記光源像を走査させる偏向手段と、
偏向の際に発生する収差を補正するための偏向収差補正
手段とを有することを特徴とする請求項1乃至4の電子
ビーム露光装置。
12. The reducing electron optical system includes a deflecting unit configured to scan a plurality of the light source images within the exposed surface,
The electron beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a deflection aberration correcting unit for correcting an aberration generated during the deflection.
【請求項13】 前記光源の大きさを変更する手段を有
することを特徴とする請求項1乃至4の電子ビーム露光
装置。
13. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, further comprising means for changing the size of the light source.
【請求項14】 前記補正電子光学系は、光源からの電
子ビームを略平行にする電子光学系と、略平行となった
前記電子ビームの一部から前記各中間像を形成するため
の複数の要素電子光学系とを有することを特徴とする請
求項1の電子ビーム露光装置。
14. The correction electron optical system includes an electron optical system that makes an electron beam from a light source substantially parallel, and a plurality of electron optical systems that form each of the intermediate images from a part of the electron beam that is substantially parallel. The electron beam exposure apparatus according to claim 1, further comprising an element electron optical system.
【請求項15】 前記縮小電子光学系の像面湾曲に応じ
て、各前記要素電子光学系の焦点距離が設定されること
を特徴とする請求項14の電子ビーム露光装置。
15. The electron beam exposure apparatus according to claim 14, wherein the focal lengths of the respective element electron optical systems are set according to the field curvature of the reduction electron optical system.
【請求項16】 前記縮小電子光学系の歪曲に応じて、
前記縮小電子光学系の光軸に直交する方向に関する各前
記要素電子光学系の位置が設定されることを特徴とする
請求項14の電子ビーム露光装置。
16. Depending on the distortion of the reduction electron optical system,
15. The electron beam exposure apparatus according to claim 14, wherein the position of each element electron optical system in a direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system is set.
【請求項17】 前記縮小電子光学系の非点収差に応じ
て、各前記要素電子光学系の非点収差が設定されること
を特徴とする請求項14、15の電子ビーム露光装置。
17. The electron beam exposure apparatus according to claim 14, wherein the astigmatism of each element electron optical system is set according to the astigmatism of the reduction electron optical system.
【請求項18】 前記要素電子光学系のそれぞれは、前
記光源側に該要素電子光学系の光軸近傍に入射する電子
ビームを遮蔽する開口絞りを有することを特徴とする請
求項14乃至17の電子ビーム露光装置。
18. The element electron optical system according to claim 14, wherein each of the element electron optical systems has an aperture stop on the light source side for blocking an electron beam incident near the optical axis of the element electron optical system. Electron beam exposure system.
【請求項19】 前記要素電子光学系の焦点距離を切り
替える手段を有し、前記要素電子光学系の焦点距離が予
め決められた焦点距離の切り替わった際、前記要素電子
光学系の前記被露光面側に該要素電子光学系に入射した
該電子ビームを遮蔽する遮蔽絞りを有することを特徴と
する請求項18の電子ビーム露光装置。
19. The exposed surface of the element electron optical system, comprising means for switching the focal length of the element electron optical system, and when the focal length of the element electron optical system is switched to a predetermined focal length. 19. The electron beam exposure apparatus according to claim 18, further comprising a shield diaphragm that shields the electron beam that has entered the element electron optical system.
【請求項20】 前記遮蔽絞りは、前記縮小電子光学系
の瞳に位置することを特徴とする請求項19の電子ビー
ム露光装置。
20. The electron beam exposure apparatus according to claim 19, wherein the shield diaphragm is located at a pupil of the reduction electron optical system.
【請求項21】 前記要素電子光学系のそれぞれにおい
て、前記光源側に該要素電子光学系に入射する略平行の
電子ビームを偏向する手段と、該要素電子光学系に入射
する該電子ビームが偏向された際、前記要素電子光学系
の前記被露光面側に該電子ビームを遮蔽する遮蔽絞りと
を有することを特徴とする請求項14乃至18の電子ビ
ーム露光装置。
21. In each of the element electron optical systems, means for deflecting a substantially parallel electron beam incident on the element electron optical system to the light source side, and deflecting the electron beam incident on the element electron optical system. 19. The electron beam exposure apparatus according to claim 14, further comprising a shield diaphragm that shields the electron beam on the exposed surface side of the element electron optical system when being exposed.
【請求項22】 前記遮蔽絞りは、前記縮小電子光学系
の瞳に位置することを特徴とする請求項21の電子ビー
ム露光装置。
22. The electron beam exposure apparatus according to claim 21, wherein the shield diaphragm is located at a pupil of the reduction electron optical system.
【請求項23】 複数の前記要素電子光学系を同一の基
板上に形成したことを特徴とする請求項14乃至22の
電子ビーム露光装置。
23. The electron beam exposure apparatus according to claim 14, wherein a plurality of the element electron optical systems are formed on the same substrate.
【請求項24】 請求項1乃至23の電子ビーム露光装
置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイ
ス製造方法。
24. A device manufacturing method comprising manufacturing a device using the electron beam exposure apparatus according to claim 1.
【請求項25】 電子ビームを放射する光源の像を縮小
電子光学系によって被露光面に縮小投影する電子ビーム
露光方法において、 前記光源と前記縮小電子光学系の間に設けられた補正電
子光学系によって、前記縮小電子光学系の光軸に直交す
る方向に前記光源の中間像を複数形成するとともに各中
間像が前記縮小電子光学系よって前記被露光面に縮小投
影される際に発生する収差を予め補正する段階を有する
ことを特徴とする電子ビーム露光方法。
25. An electron beam exposure method for reducing and projecting an image of a light source that emits an electron beam onto a surface to be exposed by a reduction electron optical system, wherein a correction electron optical system provided between the light source and the reduction electron optical system. A plurality of intermediate images of the light source are formed in a direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system, and an aberration that occurs when each intermediate image is reduced and projected on the exposed surface by the reduction electron optical system is described. An electron beam exposure method comprising a step of performing correction in advance.
【請求項26】 前記各中間像が前記縮小電子光学系よ
って縮小投影される位置を検出する位置検出段階を有す
ることを特徴とする請求項25の電子ビーム露光方法。
26. The electron beam exposure method according to claim 25, further comprising a position detecting step of detecting a position at which each of the intermediate images is reduced and projected by the reduction electron optical system.
【請求項27】 前記位置検出段階の結果に基づいて、
前記縮小電子光学系の光軸に方向に関する前記各中間像
の位置を調整する段階を有することを特徴とする請求項
26の電子ビーム露光方法。
27. Based on a result of the position detecting step,
27. The electron beam exposure method according to claim 26, further comprising the step of adjusting the position of each of the intermediate images with respect to the direction of the optical axis of the reduction electron optical system.
【請求項28】 前記位置検出段階の結果に基づいて、
前記縮小電子光学系の光軸と直交する方向に関する前記
各中間像の位置を調整する段階を有することを特徴とす
る請求項26の電子ビーム露光方法。
28. Based on the result of the position detection step,
27. The electron beam exposure method according to claim 26, further comprising the step of adjusting the position of each of the intermediate images in the direction orthogonal to the optical axis of the reduction electron optical system.
【請求項29】 前記位置検出段階の結果に基づいて、
前記縮小電子光学系の倍率を調整する段階を有すること
を特徴とする請求項26の電子ビーム露光方法。
29. Based on a result of the position detecting step,
27. The electron beam exposure method according to claim 26, further comprising adjusting a magnification of the reduction electron optical system.
【請求項30】 前記被露光面内において複数の前記光
源像を走査させる偏向段階と、偏向の際に発生する収差
を補正するための偏向収差補正段階を有することを特徴
とする請求項25の電子ビーム露光方法。
30. The method according to claim 25, further comprising: a deflection step of scanning a plurality of the light source images in the exposed surface, and a deflection aberration correction step of correcting an aberration generated during the deflection. Electron beam exposure method.
【請求項31】 前記偏向収差補正段階は、記縮小電子
光学系の光軸方向に関する前記各中間像の位置を調整す
る段階を有することを特徴とする請求項30の電子ビー
ム露光方法。
31. The electron beam exposure method according to claim 30, wherein the step of correcting the deflection aberration includes the step of adjusting the position of each of the intermediate images in the optical axis direction of the reduction electron optical system.
【請求項32】 請求項25乃至31の電子ビーム露光
方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバ
イス製造方法。
32. A device manufacturing method comprising manufacturing a device using the electron beam exposure method according to claim 25.
【請求項33】 被露光面上を複数の電子ビームを同一
移動量で移動させるとともに、前記被露光面に形成すべ
き露光パターンに応じて前記複数の電子ビームを個別に
遮断させる電子ビーム露光方法において、 前記複数の電子ビームを移動させる際、次の移動位置で
全ての前記複数の電子ビームが遮断される場合は前記次
の移動位置以後の移動位置に前記複数の電子ビームを移
動させることを予め設定する段階を有することを特徴と
する電子ビーム露光方法。
33. An electron beam exposure method in which a plurality of electron beams are moved on the surface to be exposed with the same movement amount, and the plurality of electron beams are individually blocked according to an exposure pattern to be formed on the surface to be exposed. In moving the plurality of electron beams, when all the plurality of electron beams are blocked at the next movement position, the plurality of electron beams may be moved to a movement position after the next movement position. An electron beam exposure method comprising a step of presetting.
【請求項34】 前記露光パターンに含まれる繰り返し
パターンのピッチに応じて、前記複数の電子ビームの間
隔を設定する段階を有することを特徴とする請求項33
の電子ビーム露光方法。
34. The method according to claim 33, further comprising the step of setting intervals of the plurality of electron beams according to a pitch of a repeating pattern included in the exposure pattern.
Electron beam exposure method.
【請求項35】 前記複数の電子ビームの間隔を前記露
光パターンに含まれる繰り返しパターンのピッチの整数
倍に設定する段階を有することを特徴とする請求項34
の電子ビーム露光方法。
35. The method according to claim 34, further comprising the step of setting an interval between the plurality of electron beams to be an integral multiple of a pitch of a repeating pattern included in the exposure pattern.
Electron beam exposure method.
【請求項36】 請求項33乃至35の電子ビーム露光
方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバ
イス製造方法。
36. A device manufacturing method comprising manufacturing a device using the electron beam exposure method according to claim 33.
【請求項37】 電子ビームを放射する光源と該電子ビ
ームを被露光面に集束させる電子光学系とを有する電子
ビーム露光装置において、 前記電子ビームが前記電子光学系の瞳面を通過する際、
前記瞳面上での前記電子ビームの電子密度分布を周辺部
の電子密度が中央部の電子密度より大とせしめる電子密
度分布調整手段を有することを特徴とする電子ビーム露
光装置。
37. An electron beam exposure apparatus having a light source for emitting an electron beam and an electron optical system for focusing the electron beam on a surface to be exposed, wherein the electron beam passes through a pupil plane of the electron optical system.
An electron beam exposure apparatus comprising: an electron density distribution adjusting means for adjusting an electron density distribution of the electron beam on the pupil plane such that an electron density in a peripheral portion is higher than an electron density in a central portion.
【請求項38】 前記電子光学系は、前記被露光面に前
記光源の像を縮小投影させることを特徴とする請求項3
7の電子ビーム露光装置。
38. The electron optical system reduces and projects an image of the light source on the exposed surface.
7. Electron beam exposure apparatus.
【請求項39】 パターン透過孔が形成された基板を前
記電子ビームによって照明する手段を有し、前記電子光
学系は前記基板を透過した電子ビームを縮小投影させる
ことを特徴とする請求項37の電子ビーム露光装置。
39. The device according to claim 37, further comprising means for illuminating a substrate having a pattern transmission hole with the electron beam, wherein the electron optical system projects the electron beam transmitted through the substrate in a reduced scale. Electron beam exposure system.
【請求項40】 前記電子密度分布調整手段は、前記電
子光学系の瞳面もしくはそれと共役な位置に設けられて
いる絞りであることを特徴とする請求項38乃至39の
電子ビーム露光装置。
40. The electron beam exposure apparatus according to claim 38, wherein the electron density distribution adjusting means is a pupil plane of the electron optical system or a diaphragm provided at a position conjugate with the pupil plane.
【請求項41】 請求項38乃至40の電子ビーム露光
装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバ
イス製造方法。
41. A device manufacturing method comprising manufacturing a device using the electron beam exposure apparatus according to claim 38.
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