KR100225335B1

KR100225335B1 - 전자빔노광장치와 그 방법 및 디바이스제조방법

Info

Publication number: KR100225335B1
Application number: KR1019970007085A
Authority: KR
Inventors: 마사토 무라키; 스스무 고토
Original assignee: 미따라이 하지메; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR970067575A; EP1369895B1; EP1369896A2; EP0794552A2; EP0794552B1; US6166387A; DE69738276T2; EP1369895A2; EP1369897A3; EP1369896A3; US5834783A; US5973332A; EP1369897A2; US6323499B1; EP1369895A3; EP0794552A3; DE69738276D1

Abstract

본 발명은 공간전하효과 및 축소전자광학계의 수차의 영향을 최소화하여 일시에 노광시킬 수 있는 노광영역을 확대함으로써, 쓰루풋을 높이는 전자빔노광장치 및 노광방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 따라서, 전자빔을 방사하는 광원과 목표노광면에 해당 광원으로부터 방사된 전자빔에 의한 상을 축소투영하는 축소전자광학계를 지닌 전자빔노광장치에 있어서, 상기 광원과 상기 축소전자광학계 사이에 설치되어, 상기 광원의 중간상을 복수개 형성하고, 해당 중간상이 상기 축소전자광학계에 의해서 목표노광면에 축소투영될때에 발생되는 수차를 미리 보정하는 보정광학계를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

전자빔노광장치와 그 방법 및 디바이스제조방법

본 발명은 전자빔노광장치와 그 방법, 및 디바이스제조방법에 관한 것으로서, 특히, 광원에 의해 전자빔을 방사시켜 해당 전자빔에 의해 상을 형성하고, 이상을 축소전자광학계에 의해 목표노광면(즉, 피노광면)상에 축소투영함으로써 노광을 행하는 전자빔노광장치와 그 방법, 스텐슬마스크형 전자빔노광장치 및 상기 장치 또는 방법이 적용되는 디바이스제조방법에 관한 것이다.

전자빔노광장치의 각종 예로서는, 스폿형상빔을 사용하는 포인트빔형, 사이즈가변의 직사각형단면을 지닌 빔을 사용하는 가변직사각형빔형 및 스텐슬을 사용해서 소망의 단면형상을 지닌 빔을 형성하는 스텐슬마스크형의 장치가 있다.

포인트빔형의 전자빔노광장치에서는 쓰루풋이 낮으므로, 연구개방용으로 밖에 사용되지 않는다. 가변직사각형 빔형의 전자빔노광장치에서는 포인트빔형에 비하면 쓰루풋이 1∼2자리수높으나, 0.1㎛정도의 미세한 패턴이 고집적도로 꽉찬 노광패턴을 형성할 경우에는 쓰루풋의 문제점이 여전히 심각하다. 한편 스텐슬마스크형 전자빔노광장치는 가변직사각형 개구에 상당하는 부분에 복수의 반복패턴투과 구멍을 형성한 스텐슬마스크를 사용한다. 따라서, 스텐슬마스크형 전자빔노광장치에서는 반복패턴을 노광에 의해 유리하게 형성할 수 있고, 가변직사각형 전자빔노광장치에 비해서 쓰루풋이 향상된다.

제2도는 스텐슬마스크를 지닌 전자빔노광장치의 구성을 도시한 것이다. 전자총(501)로부터의 전자빔은 스텐슬마스크의 전자빔조사영역을 규정하는 제1개구(502)에 조사된다. 제1개구에 의해서 규정되는 조사용의 전자빔이 투영전자렌즈(503)를 개재해서 제2개구(504)상의 스텐슬마스크를 조사하여, 스텐슬마스크에 형성된 반복패턴투과구멍을 통과한 전자빔을 축소전자광학계(505)에 의해서 웨이퍼(506)상에 축수투영한다. 또, 편향기(507)에 의해 반복패턴투과구멍의 상이 웨이퍼상을 이동하여 웨이퍼를 순차 노광한다.

스텐슬마스크형 전자빔노광장치는 반복패턴을 한 번의 노광에 의해 형성할 수 있어, 노광속도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 스텐슬마스크형 전자빔노광장치는 제3도에 도시한 바와 같이, 복수의 패턴투과구멍을 지니나, 그 패턴은 노광패턴에 따라, 사전에 스텐슬마스크에 형성하지 않으면 안 된다.

또, 공간전하효과 및 축소전자광학계의 수차 때문에, 일시에 노광할 수 있는 노광영역에는 한계가 있으므로, 1매의 스텐슬마스크에 형성할 수 없는 다수의 전사패턴이 필요한 반도체회로에 대해서는 복수매의 스텐슬마스크를 작성하고 있고, 그것을 1매씩 사용할 필요가 있으며, 마스크교환시간이 필요하므로, 쓰루풋이 크게 저하한다고 하는 문제점이 있다.

또, 스텐슬마스크에 크기가 다른 패턴이 있을 경우, 혹은 크기가 다른 패턴이 결합된 1개의 패턴이 있을 경우, 패턴의 크기에 따라 공간전하효과에 의한 노광패턴의 흐림이 다르다. 패턴의 크기에 따라 리포커스량이 다르므로, 그 흐림을 리포커스에 의해 보정할 수 없다. 따라서, 이러한 패턴을 스텐슬마스크패턴으로서 사용할 수 없다고 하는 문제가 있다.

이 문제를 해소하기 위한 장치로서는, 복수의 전자빔을 설계상의 좌표에 따라서 시료면에 조사하고, 설계상의 좌표에 따라서 복수의 전자빔을 편향시켜서 시료면을 주사시키는 동시에, 묘화할 패턴에 응해서 복수의 전자빔을 개별적으로 온/오프해서 패턴을 묘화하는(즉, 그리는)멀티전자빔노광장치가 있다. 이 멀티전자빔 노광장치는 어떠한 스텐슬마스크도 이용하지 않고 임의의 패턴을 묘화할 수 있으므로, 쓰루풋을 증가시킬 수 있다.

제38a도는 멀티전자빔노광장치의 구성을 도시한 것이다. (501a), (501b), (501c)는 개별적으로 전자빔을 온/오프시킬 수 있는 전자총; (502)는 전자총(501a), (501b), (501c)로부터의 복수의 전자빔을 웨이퍼(503)상에 축소투영하는 축소전자광학계; (504)는 웨이퍼(503)에 축소투영된 복수의 전자빔을 편향시키는 편향기이다.

전자총(501a), (501b), (501c)로부터의 복수의 전자빔은, 편향기(504)에 의해서 동일량만큼 편향된다. 이것에 의해, 각각의 빔기준위치를 기준으로 해서, 각 전자빔은 편향기(504)가 정하는 배열에 따라서 웨이퍼상에서의 위치를 순차 설정해서 이동한다. 따라서, 전자빔은 서로 다른 노광영역에서 형성해야 할 노광패턴을 노광한다.

제38b도 내지 제38d도는, 전자총(501a), (501b), (501c)로부터의 전자빔이 각각의 노광영역을 동일배열에 따라서 형성해야 할 노광패턴을 노광한다. 각 전자빔은, 배열상의 위치를 (1,1), (1,2), ..., (1,16), (2,1), (2,2), ..., (2,16), (3,1)의 순서로 설정해서 이동시킴과 동시에, 형성해야 할 노광패턴(P1,P2,P3)이 존재하는 위치에서 온상태로 하여, 대응하는 노광영역에서 형성해야 할 노광패턴(P1,P2,P3)을 노광한다(즉, 소위 래스터주사를 행한다).

그러나, 래스터주사를 이용한 멀티전자빔노광장치에서는, 형성해야 할 노광패턴의 크기가 미세화되면, 각각의 전자빔의 노광영역을 더욱 미세하게 분할하여 정한 위치에서 전자빔을 온시켜야만 한다(편향키(504)에 의해 정해진 배열의 배열간격이 좁게된다). 그 결과 동일한 노광면적에 의해, 전자빔의 위치를 설정해서 해당 영역을 노광하는 횟수가 증대되어, 쓰루풋이 크게 저하한다고 하는 문제가 있다.

제43도는 멀티전자빔노광장치의 주요부를 도시한 것이다. (501a), (501b), (501c)는 개별적으로 전자빔을 온/오프할 수 있는 전자총; (502)는 전자총(501a), (501b), (501c)로부터의 복수의 전자빔을 웨이퍼(503)상에 축소투영하는 축소전자광학계; (504)는 웨이퍼(503)상에 축소투영된 복수의 전자빔을 주사시키는 편향기; (505)는 편향기(504)를 작동시킨 때에 축소전자광학계(502)를 통과하는 전자빔으로 발생하는 편향오차(즉, 편향수차)에 따라서 전자빔의 포커스위치를 보정하는 다이나믹포커스코일; (506)은 편향오차에 따라서 전자빔의 비점수차를 보정하는 다이나믹스티그마틱코일이다.

상기 구성에 의해, 웨이퍼상에 복수의 전자빔을 주사시켜, 각 전자빔의 노광 영역을 서로 인접하게 해서 웨이퍼를 노광시킨다.

그러나, 편향기(504)를 작동시킨 때에 축소전자광학계(502)를 통과하는 복수의 전자빔으로 발생하는 편향오차는 서로 다르므로, 전자빔의 포커스위치 및 비점수차를 다이나믹포커스코일 및 다이나믹스티그마틱코일에 의해 보정해도, 각 전자빔에 대해서 최적의 보정을 행하는 것은 거의 곤란하다.

본 발명의 제1목적은 공간전하효고 및 축소전자광학계의 수차의 영향을 최소화하여 일시에 노광시킬 수 있는 노광영역을 확대해서, 쓰루풋을 증가시키는 전자빔노광장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 상기 목적은 전자빔을 방사하는 광원과 목표노광면에 해당 광원으로부터 방사된 전자빔에 의한 상을 축소투영하는 축소전자광학계를 지닌 전자빔노광장치에 있어서, 상기 광원과 상기 축소광학계사이에 설치되어, 상기 광원의 중간상을 복수개 형성하고, 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 수차를 보정하는 보정전자광학계를 구비하고, 상기 각 중간상은 상기 축소전자광학계에 의해서 목표노광면에 축소투영되는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치에 의해서 달성된다.

본 발명의 다른 양상에 의하면, 상기 목적은, 광원에 의해 전자빔을 방사하여 상을 형성하고, 그 상을 축소전자광학계에 의해 목표노광면에 축소투영함으로써 노광을 행하는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 광원과 축소전자광학계사이에 설치된 보정전자광학계에 의해서, 광원의 중간상을 복수개 형성하여 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 수차를 보정하는 중간상형성단계를 구비한것을 특징으로 하는 전자빔노광방법에 의해서 달성된다.

본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 상기 목적은, 목표노광면에 복수의 전자빔을 주사함과 동시에, 상기 목표노광면에 형성해야 할 노광패턴에 따라서 상기 복수의 전자빔을 개별적으로 차폐시킴으로써 노광을 행하는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 복수의 전자빔이 모두 차폐된 부분을 건너뛰면서 상기 복수의 전자빔을 주사하는 노광순서를 설정하는 노광순서설정단계와; 설정된 노광순서에 따라 노광을 제어하는 제어단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법에 의해 달성된다.

본 발명의 제2목적은 스텐슬마스크에 사용가능한 패턴의 한계를 완화하는 전자빔노광장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 상기 목적은, 전자빔을 방사하는 광원과 해당 전자빔을 목표노광면에 집속시키는 축소전자광학계를 지닌 전자빔노광장치에 있어서, 상기 전자빔이 축소전자광학계의 동공면을 통과할 때, 상기 동공면상에서의 상기 전자빔의 전자밀도분포를 주변부의 전자밀도가 중앙부의 전자밀도보다도 높게 되도록 상기 전자빔의 전자밀도분포를 조정하는 전자밀도분포조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치에 의해 달성된다.

본 발명에 제2목적은, 미세패턴에 대한 쓰루풋의 감소를 억제하는 전자빔노광장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 상기 목적은 복수의 전자빔을 편향시키는 편향기를 지니고, 이 편향기에 의해 상기 복수의 전자빔을 편향시킴과 동시에, 상기 복수의 전자빔의 조사를 개별적으로 제어함으로써 목표노광면을 노광시키는 전자빔노광장치에 있어서, 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 윤곽영역이 형성되는 제1영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 작게 설정하고, 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 내부영역이 형성되는, 상기 제1영역과는 다른 제2영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 크게 설정하도록 노광동작을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 양상에 의하면, 상기 목적은, 공통의 편향기에 의해 복수의 전자빔을 편향시킴과 동시에 상기 복수의 전자빔의 조사를 개별적으로 제어함으로써 목표노광면을 노광하는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 윤곽영역이 형성되는 제1영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 작게 설정하고, 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 내부영역이 형성되는, 상기 제1영역과는 다른 제2영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 크게 설정하도록 노광동작을 제어하는 제어단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법에 의해 달성된다.

본 발명의 또 다른 양상에 의하면, 상기 목적은 공통의 편향기에 의해 복수의 전자빔을 편향시킴과 동시에, 상기 복수의 전자빔의 조사를 개별적으로 제어함으로써 목표노광면을 노광시키는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 목표노광면상에 형성해야 할 노광패턴에 의거해서, 상기 복수의 전자빔중 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 윤곽영역이 형성되는 제1영역 및 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 내부영역이 형성되는, 상기 제1영역과는 다른 제2영역을 판정하는 영역판정단계와; 상기 제1영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 작게 설정하고 상기 제2영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 크게 설정하도록 노광동작을 제어하는 제어단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전지빔노광방법에 의해 달성된다.

본 발명의 제4목적은 복수의 전자빔에서 발생된 수차를 개별적으로 보정할 수 있는 전자빔노광장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의하면, 상기 목적은, 전자빔을 방사하는 광원과, 목표노광면에 해당 광원으로부터 방사된 전자빔에 의해 형성된 상을 축소투영하는 축소전자광학계를 지닌 전자빔노광장치에 있어서, 상기 광원으로부터 방사된 전자빔에 의해 상기 광원과 축소전자광학계사이에 상기 광원의 중간상을 형성하는 적어도 1개의 요소전자광학계를 각각 포함하는 복수의 서브어레이를 배치함으로써 구성된 요소전자 광학어레이와; 상기 요소전자광학계어레이로부터의 전자빔을 편향시켜 상기 목표노광면을 주사시키는 편향수단과; 상기 요소전자광학계어레이로부터의 전자빔을 편향수단에 의해 편향시킬 때 발생하는 편향오차를 서브어레이단위로 보정하는 보정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 양상에 의하면, 상기 목적은, 광원에 의해 전자빔을 방사하여 상을 형성하고, 그 상을 축소전자광학계에 의해 목표노광면상에 축소투영함으로써 노광을 행하는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 광원과 축소전자광학계사이에 중간상을 형성하는 적어도 1개의 요소전자광학계를 각각 포함하는 복수의 서브어레이를 배치함으로써 구성된 요소전자광학계어레이로부터 전자빔을 편향시켜 상기 목표 노광면을 주사시킨 때 발생하는 편향오차를 서브어레이단위로 보정하는 보정단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법에 의해 달성된다.

본 발명의 제5목적은 상기 전자빔노광장치 및 그 방법을 이용해서 디바이스를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 기타 목적과, 특성 및 이점등은 첨부도면을 참조한 이하의 본 발명의 각 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

제1도는 본 발명에 관한 전자빔노광장치의 구성을 설명하는 도면.

제2도는 스텐슬마스크형 전자빔노광장치의 구성을 설명하는 도면.

제3도는 스텐슬마스크형 전자빔노광장치에 의한 노광의 개념을 설명하는 도면.

제4a도 및 제4b도는 본 발명의 원리를 설명하는 도면.

제5a도 및 제5b도는 요소전자광학계를 설명하는 도면.

제6a도 및 제6b도는 요소전자광학계를 설명하는 도면.

제7도는 블랭킹전극의 배선을 도시한 도면.

제8도는 요소전자광학계의 상하개구전극을 설명하는 도면.

제9도는 요소전자광학계의 중간개구전극을 설명하는 도면.

제10a도 및 제10b도는 비점수차를 지닌 유니포텐셜렌즈를 설명하는 도면.

제11a도 내지 제11c도는 노광패턴과 노광패턴으로부터 발생된 노광패턴데이터를 설명하는 도면.

제12도는 각 요소전자광학계에 송신되는 블랭킹신호를 설명하는 도면.

제13a도 및 제13b도는 요소전자광학계의 다른 구성예 1을 설명하는 도면.

제14a도 및 제14b도는 요소전자광학계의 다른 구성예 2를 설명하는 도면.

제15도는 본 발명에 관한 전자빔노광장치의 구성을 설명하는 도면.

제16도는 요소전자광학계어레이를 설명하는 도면.

제17도는 서브어레이의 주사필드를 설명하는 도면.

제18도는 요소전자광학계어레이의 주사필드를 설명하는 도면.

제19도는 노광펄드를 설명하는 도면.

제20a도 내지 제20c도는 본 발명에 관한 전자빔노광장치의 구성을 설명하는 도면.

제21a도 및 제21b도는 본 발명에 관한 전자빔노광장치의 구성을 설명하는 도면.

제22도는 동공면상의 전자밀도분포를 설명하는 그래프.

제23도는 본 발명에 관한 전자빔노광장치의 구성을 설명하는 도면.

제24도는 요소전자광학계어레이를 설명하는 도면.

제25도는 요소전자광학계어레이를 설명하는 도면.

제26a도 및 제26b도는 요소전자광학계의 전극을 설명하는 도면.

제27도는 본 발명에 관한 전자빔노광장치의 제어구성을 설명하는 도면.

제28a도 및 제28b도는 요소전자광학계에 의해 형성될 노광패턴을 설명하는 도면.

제29a도 및 제29b도는 제28a도 및 제28b도에 도시한 패턴에 의거해서 영역(R), (F), (N)을 결정하는 방법을 설명하는 도면.

제30a도는 제29a도 및 제29b도에 도시한 영역(R), (F), (N)에 관련된 데이터에 의거해서 영역(FF), (RR), (NN)을 결정하는 방법을 설명하는 도면.

제30b도는 제30a도에 도시한 영역(RR)의 배열요소(RME)에 의한 분할결과를 도시한 도면.

제31a도 내지 제31c도는 노광제어데이터를 설명하는 도면.

제32a도 및 제32b도는 블랭킹제어데이터를 설명하는 도면.

제33도는 노광제어데이터를 설명하는 도면.

제34a도는 배열요소(REM)에 의해 영속노광해야 할 영역을 설명하는 도면.

제34b도는 배열요소(FME)에 의해 연속노광해야 할 영역을 설명하는 도면.

제35도는 서브어레이노광필드(SEF)를 설명하는 도면.

제36도는 서브필드를 설명하는 도면.

제37도는 노광제어데이터의 작성을 설명하는 순서도.

제38a도 내지 제38d도는 종래의 멀티전자빔노광장치를 설명하는 도면.

제39a도 내지 제39c도는 스테이지기준판상의 마크를 설명하는 도면.

제40도는 노광필드를 설명하는 도면.

제41도는 노광제어데이터파일의 작성을 설명하는 도면.

제42도는 각 서브어레이에 대해 배치된 편향기를 설명하는 도면.

제43도는 종래의 멀티전자빔노광장치를 설명하는 도면.

제44도는 캘리브레이션을 설명하는 순서도.

제45도는 미소디바이스의 제조를 설명하는 순서도.

제46도는 웨이퍼공정을 설명하는 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 601 : 전자총 2, 602 : 콘덴서렌즈

3 : 보정전자광학계 4, 100, 604 : 축소전자광학계

5, 605 : 웨이퍼 6, 91, 92 ,140, 150, 606 : 편향기

7, 607 : 다이나믹포커스코일 8, 608 : 다이나믹스티그마틱코일

10, 610 : 패러데이컵 11 : X-Y스테이지

12, 625 : CPU 13, 624 : 인터페이스

14 : 시퀀스제어기 15 : 포커스제어회로

16, 614 : 블랭킹제어회로 17 : 구동제어장치

18 : 광축얼라인먼트제어회로 19, 623 : 메모리

21, 621 : 레이저간섭계 31, 32 : 요소전자광학계

130, 603 : 요소전자광학계어레이 160 : 전자광학계

240 : 홀로빔형성조리개 609 : 반사전자검출기

611 : Q-Z스테이지 612 : X-Y스테이지

613 : 스테이지기준판 615 : 제1초점/비점수차제어회로

616 : 제2초점/비점수차제어회로 617 : 편향제어회로

618 : 배율조정회로 619 : 광학특성회로

620 : 시퀀스구동제어회로 622 : 제어계

DEC : 감속용 전극 ACE : 가속용 전극

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

발명의 실시의 제1형태

[원리의 설명]

제4a도 및 제4b도는 본 발명의 원리를 설명하는 도면이다. (PL)은 축소전자광학계; (AX)는 축소전자광학계(PL)의 광축이다. (01), (02), (03)은 전자를 방사하는 점광원; (I1), (I2), (I3)은 각 점광원에 대응하는 점광원상이다.

제4a도에 있어서, 축소전자광학계(PL)의 물체측에 있어서 광축(AX)과 수직인 면에 위치하는 점광원(01), (02), (03)로부터 방사되는 전자는, 축소전자광학계(PL)의 상측에 각 점광원에 대응한 점광원상(I1), (I2), (I3)을 형성한다. 그때, 점광원상(I1), (I2), (I3)은 축소전자광학계의 수차(상면만곡)에 의해 광축(AX)과 수직인 동일면상에 형성되지 않는다.

그래서, 제4b도에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는, 점광원상(I1), (I2), (I3)을 광축(AX)과 수직인 동일면상에 형성되도록, 점광원(01), (02), (03)의 광축방향의 위치를 축소전자광학계의 수차(상면만곡)에 따라서 각각 상이하게 하고 있다. 또, 축소전자광학계는 물체측의 광원의 위치에 의해서 수차(비점수차, 코마수차 또는 왜곡)가 다르므로 광원을 미리 왜곡시키면 보다 소망의 광원상이 동일면상에 형성된다.

본 발명에서는 축소전자광학계의 물체측에 광원의 중간상을 복수개 형성하고, 각 중간상이 상기 축소전자광학계에 의해 목표노광면에 축소투영될 때 발생하는 수차를 미리 보정하는 보정전자광학계를 설치함으로써, 넓은 노광영역에 소망의 형상을 각각 지닌 광원상을 동시에 많이 형성할 수 있다.

당연하지만, 상기 복수개의 중간상은 1개의 광원으로부터 항상 형성될 필요는 없고, 복수의 광원으로부터 형성해도 관계없다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

[제1실시예]

[노광계의 구성요소의 설명]

제1도는 본 발명의 제1실시예에 관한 전자빔노광장치를 도시한 도면이다.

제1도에 있어서, (1)은 음극(1a), 그리드(1b) 및 양극(1c)으로 이루어진 전자총이다. 이 전자총(1)로부터 방사된 전자는 그리드(1d)와 양극(1c)사이에서 크로스오버상을 형성한다.

이 전자총(1)은 그리드전압을 변화시키는 기능을 가짐으로써 크로스오버상의 크기를 변화시킨다.

또, 이 크로스오버상을 확대/축소 또는 정형하는 전자광학계(도시생략)를 사용하므로, 확대/축소 또는 정형된 크로스오버상을 얻을 수 있고, 이것에 의해, 크로스오버상의 크기 및 형상을 변화시킬 수 있다(이하, 크로스오버상을 광원이라 기재함).

이 광원으로부터 방사되는 전자는, 그의 앞쪽초점위치가 상기 광원위치에 있는 콘덴서렌즈(2)에 대해서 대략 평행한 전자빔으로 형성된다. 대략 평행한 전자빔은, 복수의 요소전자광학계(31,32)(요소전자광학계의 수는 가능한 한 많은 것이 바람직하다. 그러나, 설명의 편의상 2개의 요소전자광학계를 도시하고 있다)가 광축에 직교하는 방향으로 복수개 배열된 보정전자광학계(3)에 입사한다. 보정전자 광학계(3)를 구성하는 복수의 요소전자광학계(31,32)의 상세에 대해서는 후술한다.

보정전자광학계(3)는 광원의 중간상(MI1,MI2)을 복수개 형성하고 ,각 중간상은 축소전자광학계(4)에 의해서 웨이퍼(5)에 광원상(I1,I2)을 형성한다. 이때, 웨이퍼(5)상의 광원상간의 간격이 광원상의 크기의 정수배가 되도록 보정전자광학계(3)의 각 요소는 설정되어 있다. 또한, 보정전자광학계(3)는 각 중간상의 광축방향의 위치를 축소전자광학계(4)의 상면만곡에 따라서 다르게 함과 동시에, 각 중간상이 축소전자광학계(4)에 의해서 웨이퍼(5)에 축소투영될때에 발생하는 어떠한 수차도 미리 보정하고 있다.

또, 축소전자광학계(4)는 제1투영렌즈(41)와 제2투영렌즈(42)로 이루어진 대칭자기타블렛이다. 제1투영렌즈(41)의 초점거리를 f1, 제2투영렌즈(42)의 초점거리를 f2라 하면, 이 2개의 랜즈간 거리는 f1+f2이다. 광축(AX)상의 중간상은 제1투영렌즈(41)의 초점거리에 형성되고, 그 중간상의 상은 제2투영랜즈(42)의 초점에 맺힌다. 이 상은 -f2/f1로 축소된다. 또, 2개의 렌즈자계가 서로 역방향으로 작용하도록 결정되고 있으므로, 이론상은 구면수차, 등방성비점수차, 등방성코마수차, 상면만곡 및 축상색수차의 5개의 수차를 제외하고 다른 자이델수차 및 회전과 배율에 관한 색수차가 상쇄된다.

편향기(6)는 복수개의 중간상으로부터의 전자빔을 편향시켜서 복수개의 중간상의 상을 웨이퍼상에서 X 및 Y방향으로 이동시킨다. 이 편향기(6)는 수속자계와 MOL(Moving Object Lens)조건을 만족하는 편향자계에 의해 빔을 편향시키는 MOL형 전자편향기(61)와, 전계에 의해 빔을 편향시키는 정전편향기(62)로 구성되어 있다. 광원상의 이동거리에 따라서 전자편향기(61)와 정전편향기(62)는 선택적으로 사용된다. 다이나믹포커스코일(7)은 편향기를 작동시킨 때에 발생하는 편향오차에 의한 포커스위치의 변동을 보정한다. 또, 다이나믹스티그마틱코일(8)은 편향에 의해 발생하는 비점수차를 보정한다.

편향기(91), (92)는 각각, 보정전자광학계에 의해 형성된 복수개의 중간상으로부터의 전자빔을 평행이동(X 및 Y방향)혹은 편향(Z축에 대한 경사)시키는 복수의 정전편향기로 구성된다.

패러데이컵(10)은 X 및 Y 방향으로 뻗은 2개의 싱글나이프에지를 지닌다.

X-Y-Z스테이지(11)는 웨이퍼(5)를 올려놓고 X, Y 및 Z방향으로 이동가능하며, 스테이지구동제어장치(23)에 의해 제어된다.

웨이퍼스테이지에 고정된 패러데이컵(10)은, X-Y-Z스테이지의 위치를 검출하는 레이저간섭계(20)과 협동해서, 요소전자광학계로부터의 전자빔이 형성하는 광원상의 전하량을 나이프에지를 개재해서 이동하면서 검출함으로써, 광원상의 크기와 위치(X,Y,Z)및 요소전자광학계로부터 조사된 전류를 검출할 수 있다.

다음에, 제5a도 및 제5b도를 이용해서 보정전자광학계(3)를 구성하는 요소전자 광학계에 대해서 설명한다.

제5a도에 있어서, (301)은 1쌍의 전극으로 구성되어 편향기능을 지니는 블랭킹전극; (302)는 투과하는 전자빔의 형상을 규정하는 개구(AP)를 지닌 개구조리개로, 그위에 블랭킹전극(301)을 온/오프하는 배선층(W)이 형성되어 있음; (303)은 3개의 개구전극으로 구성되어, 상하의 전극을 가속전위Vo과 동일하게 설정하고, 중간의 전극을 다른 전위V1로 유지하는 수렴기능을 가진 유니포텐셜렌즈; (304)는 개구조리개(302)의 초점면상에 위치하는 블랭킹개구이다.

콘덴서렌즈(2)에 의해 대략 평행하게 된 전자빔은, 블랭킹전극(301)과 개구(AP)를 개재해서 유니포텐셜렌즈(303)에 의해서 블랭킹개구(304)상에 광원의 중간상(MI)으로 형성된다. 이때, 블랭킹전극(301)의 전극간에 전계가 인가되지 않으면, 전자빔(305)은 블랭킹개구(304)의 개구를 투과한다. 한편, 블랭킹전극(301)전극간에 전계가 인가되면 전자빔(306)은 블랭킹개구(304)에 의해서 차폐된다. 또, 전자빔(305), (306)은 블랭킹개구(304)상(축소전자광학계의 물체면)에서 서로 다른 각도분포를 지니고 있으므로, 제5b도에 도시한 바와 같이, 축소전자광학계의 동공위치(제1도의 P면상)에서는 전자빔(305), (306)은 서로 다른 영역으로 입사된다. 따라서, 블랭킹개구(304)대신에. 전자빔(305)만을 투과시키는 블랭킹개구(304')를 축소전자광학계의 동공위치(제1도의 P면상)에 형성해도 된다. 이것에 의해, 보정전자광학계(3)를 구성하는 다른 요소전자광학계에 의해 블랭킹개구를 공용할 수 있다.

본 실시예에서는, 수렴작용을 지닌 유니포텐셜렌즈를 사용하였으나, 발산작용을 지닌 바이포텐셜렌즈를 사용하여 허상의 중간상을 형성해도 된다.

다시 제1도로 돌아가서, 보정전자광학계(3)는, 요소전자광학계에 의해 형성된 중간상의 위치를 축소전광학계(4)의 상면만곡에 따라 변화시키고 있다. 그의 구체적 수단으로서, 각 요소전자광학계를 동일한 것으로 사용하여 광축방향의 위치를 변화시켜 설치한다. 또 다른 기술로서, 요소전자광학계를 동일평면상에 설치하고, 각 요소전자광학계의 특히 유니포텐셜렌즈의 전자광학특성(초점거리 및 주면위치)을 다르게 하여, 각 중간상의 광축방향의 위치를 변화시킨다. 본 실시예에서 채용하고 있는 후자에 대해서는, 이하 제6a도 및 제6b도를 참조해서 상세히 설명한다.

제6a도에 있어서, 2개의 동일형상의 개구(AP1,AP2)를 지닌 개구조리개(302)의 각 개구에 대해 블랭킹전극이 형성되어, 블랭킹어레이를 구성하고 있다. 그래서, 각 블랭킹전극은 개별적으로 배선되어 독립적으로 전계를 온/오프시킬 수 있다(제7도참조).

유니포텐셜렌즈(303-1), (303-2)는, 전극이 형성된 3개의 절연체(307)∼(309)를 결합하여 렌즈어레이를 구성하고 있다. 상하의 전극(303U, 303D)은 공통전위로 (제8도참조),중간전극(303M)은 개별적으로 다른 전위로 설정할 수 있도록 배선되어 있다. 블랭킹어레이와 렌즈어레이는 절연체(301)를 개재시켜서 일체구조를 형성한다.

그리고, 유니포텐셜렌즈(303-1), (303-2)의 전극형상은 동일하나, 중간전극의 전위가 다르므로 초점거리가 다르다. 따라서, 전자빔(311), (312)에 의해 형성된 중간상(MI1,MI2)의 각 광축방향의 위치는 다르다.

제6b도는 제6a도에 도시한 2개의 렌즈어레이를 사용한 요소전자광학계의 다른 예를 도시한 것이다. 각 요소전자광학계는 미리 결정된 간격으로 배치된 2개의 유니포텐셜렌즈로 구성된다. 이와 같은 구성에 의해, 각 요소전자광학계의 초점거리와 주면위치를 독립적으로 제어할 수 있다. 왜냐하면 유니포텐셜렌즈(303-1)의 초점거리를 f1, 유니포텐셜렌즈(303-1')의 초점거리를 f2라하고, 유니포텐셜렌즈간의 거리를 e, 합성된 초점거리를 f, 상면측상의 주면위치(유니포텐셜렌즈(303-1')로부터 광원측방향에서의 거리)를 s라 하면, 근축광학적으로 다음식이 성립된다.

1/f=1/f1+1/f2-e(f1×f2)

s=e×f/f1

따라서, 각 유니포텐셜렌즈의 초점거리(각 유니포텐셜렌즈의 중간전극의 전위)를 조정하면, 제한된 범위내에서 각 요소전자광학계의 합성된 초점거리와 주면 위치를 독립적으로 설정할 수 있다. 물론, 주면의 이동량에 상당하는 거리만큼 초점위치(중간상형성위치)가 변한다. 그러면 각 요소전자광학계의 초점거리는 거의 동일하게 할 수 있고, 초점위치만을 변경시킬 수 있다. 환언하면, 각 요소전자광학계가 형성하는 광원의 중간상의 배율을 일정하게 하고(최종적으로는, 웨이퍼(5)상의 광원(I1,I2)이 동일 배율로 형성됨), 광축방향의 중간상의 위치만을 변화시키는 것이 가능하다. 따라서, 전자빔(311), (312)의 중간상(MI1,MI2)의 광축방향의 위치를 다르게 형성할 수 있다. 본 실시예에서는, 요소전자광학계를 2개의 유니포텐셜렌즈로 구성하였으나, 3개이상의 유니포텐셜렌즈를 구성해도 된다.

또, 각 중간상이 축소전자광학계(4)에 의해서 목표노광면에 축소투영될 때에 발생하는 비점수차를 보정하기 위하여, 각 요소전자광학계는 반대부호의 비점수차를 발생시키고 있다. 반대부호의 비점수차를 발생시키기 위하여, 유니포텐셜렌즈를 구성하는 개구전극의 형상을 왜곡시키고 있다. 제10a도에 도시한 바와 같이, 유니포텐셜렌즈(303-1)의 개구전극(350)의 형상이 원형이면, M방향으로 분포하는 전자와 S방향으로 분포하는 전자는 거의 동일한 위치(313)에 중간상을 형성한다. 그러나, 유니포텐셀렌즈(303-3)의 개구전극(351)의 형상이 타원형이면, M방향으로 분포하는 전자는 위치(314)에 중간상을 형성하고, S방향으로 분포하는 전자는 위치(315)에 중간상을 형성한다. 이러한 구성에 의해, 반대부호의 비점수차를 발생시킬 수 있다.

또, 제10b도에 도시한 바와 같이, 유니포텐셜렌즈(303-1)의 중간전극(303M)을 4부분으로 분할하고, 대향하는 전극의 전위를 V₁, 또 한쪽의 대향하는 전극의 전위를 V₂라 하고, 전위V₁및 V₂를 포커스제어회로에 의해 변화시켜도, 유니포텐셜렌즈(303-1)의 기능을 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 축소전자광학계(4)의 비점수차에 따라서, 각 요소전자광학계의 유니포텐셜렌즈의 개구전국의 형상을 변화시키면, 각 중간상의 축소전자광학계(4)에 의해서 목표노광면상에 축소투영될 때에 분석하는 비점수차를 보정할 수 있다. 물론, 상면만곡을 보정하기 위한 유니포텐셜렌즈(303-1)와 비점수차를 보정하기 위한 유니포텐셜렌즈(303-3)로 1개의 요소전자광학계를 구성하여, 상면만곡과 비점수차를 독립적으로 보정 혹은 조정해도 된다.

또, 각 중간상이 축소전자광학계(4)에 의해서 목표노광면에 축소투영될 때에 발생하는 코마수차를 보정하기 위하여, 각 요소전자광학계는 반대부호의 코마수차를 발생시키고 있다. 반대부호의 코마수차를 발생시키는 기술로서, 각 요소전자광학계는 개구조리재(302)상의 개구의 중심을 유니포텐셜렌즈(303)의 광축에 대해서 편심시키고 있다. 또 다른 기술로서, 각 요소전자광학계는 복수의 중간상으로부터의 전자빔을 편향기(91,92)에 의해서 개별적으로 편향시키고 있다.

또한, 각 중간상이 축소전자광학계(4)에 의해서 목표노광면상에 축소투영될 때에 발생하는 왜곡을 보정하기 위하여, 미리 축소전자광학계(4)의 왜곡특성을 결정하고, 이 왜곡특성에 의거해서 축소전자광학계(4)의 광축과 직교하는 방향의 각 요소전자광학계의 위치를 설정하고 있다.

[동작의 설명]

각 요소전자광학계(31,32)에 의해서 웨이퍼(5)상에 형성되는 광원상(I1,I2)은 각각 제11a도에 화살표로 표시한 바와 같이, 그들의 각각의 주사필드를 각 기준위치(A,B)를 기점으로해서 소정의 동일량씩 편향기(6)에 의해 편향시켜 웨이퍼(5)의 대응하는 주사필드를 노광한다. 제11a도에 있어서, 각 셀은 1개의 광원상이 노광할 영역을 표시하고, 음영으로 표시된 각 셀이 노광해야 할 영역이고, 음영으로 표시되지 않은 각 셀이 노광하지 않을 영역이다.

상기 노광동작을 제어하기 위한 노광제어데이터파일을 작성하는 순서에 대해서는 이하 제41도를 참조해서 설명한다.

CPU(12)는, 제11a도에 도시한 바와 같은 노광패턴의 패턴데이터가 입력되면, 스텝S001에서 노광영역을 각 요소전자광학계마다의 주사필드로 분할한다. 제11b도에 도시한 바와 같이, 노광제어데이터는 각 주사필드마다의 기점위치(A,B)를 기준으로 한 노광위치의 위치데이터(dx,dy)와 그 노광위치에 있어서의 각 주사필드마다 노광을 수행할지의 여부를 나타내는 노광데이터(1은 음영표시된 셀 0은 음영표시되지 않은 셀임)로 구성되어 있다. 이 노광제어데이터를 노광순으로 배열함으로써, 노광제어데이터파일을 작성한다. 각 요소전자광학계의 주사필드는 편향기(6)에 의해 편향되어, 기준위치(A,B)로부터 소정의 동일량으로 이동하므로, 1개의 위치데이터에 대해서 복수의 주사필드의 노광데이터가 조합되어 있다.

스텝S002에서, 모든 주사필드에서 노광하지 않을 경우, 즉 모든 노광데이터가 0이면, 노광제어데이터는 삭제하고(제11b도에서 (DEL)로 표시된 노광데이터), 제11c도에 도시한 바와 같은 새로운 노광제어데이터파일을 작성한다. 그래서, 이 노광제어데이터파일을 인터페이스(13)를 개재해서 메모리(19)에 기억시킨다. 이와 같이 해서 작성된 노광제어데이터를 사용함으로써, 편향제어회로(21)는 모든 노광데이터가 0으로 설정된 부분을 뛰어넘으면서 주사를 행하도록 동작가능하다.

또, 입력되는 패턴의 어느 특정주기(피치)에서 많은 반복패턴을 지닌 경우(예를 들면, 셀피치에 대응한 주기에서 반복하는 패턴이 많은 DRAM회로패턴), CPU(12)는, 스텝S003에서 각 주사필드의 기점위치간격(웨이퍼상에서의 각 요소전자광학계를 개재해서 형성된 광원의 위치간의 간격)이 그 특정주기(피치)의 정수배가 되도록 각 주사필드의 기점위치를 설정한다. 이러한 처리에 의해, 모든 노광데이터가 0인 노광제어데이터의 수가 증가하여, 데이터를 더욱 압축시킬 수 있다. 이를 위해서, 축소전자광학계(4)의 배율을 조정한다(제1 및 제2투영렌즈 (41), (42)의 초점거리를 배율조정회로(22)에 의해서 변화시킨다). 또는 각 요소 전자광학계에 의해 형성되는 중간상의 위치를 편향기(91), (92)에 의해서 조정한다.

또, 웨이퍼(5)상에 이미 패턴이 형성되어 있고, 그 패턴에 장치에 입력된 페턴을 이중노광할 경우, 웨이퍼가 이중노광이전에 통과한 프로세스에 의해 웨이퍼가 신축하고, 이미 형성되어 있는 패턴도 신축할 수도 있다. 본 장치에서는, 얼라인먼트장치(웨이퍼마크위치검출장치)(도시생략)에 의해, 웨이퍼(5)상의 적어도 2개의 웨이퍼얼라인먼트마크의 위치를 검출함으로써, 이미 형성되어 있는 패턴의 신축률을 검출한다. 그리고, 검출된 신축비에 의거해서 축소전자광학계(4)의 배율을 배율조정회로(22)에 의해 조정하여 광원상간의 간격을 증가시킴과 동시에, 편향기(6)의 이득을 편향제어회로(21)에 의해 조정해서 광원상의 이동량을 증감시킨다. 이러한 구성에 의해, 신축을 받은 패턴에 대해서도 양호한 이중노광을 수행할 수 있다.

다시 제1도로 돌아가서, 본 실시예의 동작에 대해서 설명한다. CPU(12)로부터 노광계의 캘리브레이션명령이 출력되면, 시퀀스제어기(14)는, 포커스제어회로(15)를 개재해서, 보정전자광학계(3)의 각 요소전자광학계에 의한 중간상의 광축방향의 위치를 미리 결정된 위치로 설정하도록 각 요소전자광학계의 중간전극의 전위를 설정한다.

그리고, 시퀀스제어기(15)는, 요소전자광학계(31)로부터의 전자빔만이 X-Y-Z 스테이지(11)측에 조사되도록 블랭킹제어회로(16)를 제어해서 요소전자광학계(31)이외의 블랭킹전극을 온시킨다(블랭킹온), 동시에, 스테이지구동제어장치(23)에 의해 X-Y-Z스테이지(11)를 구동시켜, 요소전자광학계(31)로부터의 전자빔에 의해 형성되는 광원상근방으로 패러데이컵(10)을 이동시키고, 그때의 X-Y-Z스테이지(11)의 위치를 레이저간섭계(20)에 의해 검출한다. 그래서, X-Y-Z스테이지(11)의 위치검출 및 X-Y-Z스테이지의 이동을 하면서, 요소전자광학계(31)로부터의 전자빔에 의해 형성되는 광원상을 패러데이컵(10)에 의해 검출함으로써, 그 광원상의 위치와 크기 및 조사되는 전류를 검출한다. 그 광원상이 미리 결정된 크기로 되는 위치(X1,Y1,Z1)와 그때 조사되는 전류(I1)를 검출한다.

시퀀스제어기(14)는, 요소전자광학계(32)로부터의 전자빔만이 X-Y-Z스테이지(11)측에 조사되도록 블랭킹제어회로(16)를 제어해서 요소전자광학계(32)이외의 블랭킹전극을 온시킨다. 동시에, 스테이지구동제어장치(23)에 의해서 X-Y-Z스테이지(11)를 구동시켜서 요소전자광학계(32)로부터의 전자빔에 의해 형성되는 광원상근방으로 패러데이컵(10)을 이동시키고, 그때의 X-Y-Z스테이지(11)의 위치를 레이저 간섭계(20)에 의해서 검출한다. 그리고, X-Y-Z스테이지(11)의 위치의 검출 및 X-Y-Z스테이지의 이동을 하면서, 요소전자광학계(32)로부터의 전자빔에 의해 형성된 광원상을 패러데이컵(10)으로 검출함으로써, 그 광원상의 위치와 크기 및 조사되는 전류를 검출한다. 이와 같이 해서, 시퀀스제어기(14)는 그 광원상이 미리 결정된 크기로 되는 위치(X2,Y2,Z2)와 그때 조사되는 전류(12)를 검출한다.

그래서, 이 검출결과에 의거해서, 시퀀스제어기(14)는, 요소전자광학계(31), (32)로부터의 전자빔에 의해 형성되는 광원상의 X 및 Y방향의 위치를 미리 결정된 상대적 위치관계로 위치시키기 위하여, 광축얼라인먼트제어회로(18)를 개재해서, 편향기(91), (92)에 의해 각 중간상을 X 및 Y방향으로 평행이동시킨다. 또, 시퀀스제어기(14)는, 요소전자광학계(31), (32)로부터의 전자빔에 의해 형성되는 광원상의 Z방향의 위치를 미리 결정된 범위내로 위치시키기 위하여 포커스제어회로(15)를 개재해서 각 요소전자광학계의 중간전극의 전위를 설정한다. 또한, 검출된 각 요소전자광학계의 웨이퍼상에 조사되는 전류를 메모리(19)에 기억시킨다.

다음에, CPU(12)로부터의 명령에 의해 패턴노광이 개시되면, 시퀀스제어기(14)는 미리 메모리(19)에 입력된 웨이퍼(5)에 도포된 레지스트의 감도와 전술한 바와 같이 메모리(19)에 기억된 각 요소전자광학계에 의해 웨이퍼상에 조사되는 전류에 의거해서, 각 요소전자광학계에 의해 형성되는 광원상의 노광위치에서의 노광시간(노광위치에서의 광원상의 체재시간)을 산출해서, 그 산출된 노광시간을 블랭킹제어회로(16)에 송신한다. 시퀀스제어기(14)는 전술한 바와 같이 메모리(19)에 기억되어 있는 노광제어데이터파일을 블랭킹제어회로(16)에 송신한다. 블랭킹제어회로(16)는, 요소전자광학계마다의 블랭킹OFF시간(노광시간)을 설정하고, 또, 송신되어 온 노광제어파일에 기억되어 있는 요소전자광학계마다의 노광데이터와 요소전자광학게마다의 블랭킹OFF시간에 의거해서, 제12도에 도시한 바와 같은 블랭킹신호를 각 요소전자광학계에 편향제어회로(21)와 동기해서 송신함으로써, 요소전자광학계마다의 노광시간 및 노광량이 제어된다(필드 1에 비해서 필드 2의 쪽이 각 노광위치에서의 노광시간이 길다).

또, 시퀀스제어기(14)는, 전술한 바와 같이 메모리(19)에 기억되어 있는 노광제어데이터파일을 편향제어회로(21)에 송신한다. 편향제어회로(21)에서는, 수신된 노광제어파일중에 있는 위치데이터에 의거해서, 편향제어신호, 포커스제어신호 및 비점수차보정신호를 D/A변환기를 개재해서 편향기(6), 다이나믹포커스코일(7) 및 다이나믹스티그마틱코일(8)에 각각 블랭킹제어회로(16)와 동기해서 송신한다. 이 동작에 의해, 웨이퍼상에서의 복수의 광원상의 위치가 제어된다.

편향기를 작동시킨 때에 발생된 편향오차에 의한 포커스위치의 변동을 다이나믹포커스코일만으로는 완전히 보정할 수 없을 경우에는, 광원상의 Z축방향의 위치를 미리 결정된 범위내에서 위치시키기 위하여 포커스제어회로(15)를 개재해서 각 요소전자광학계의 중간전극의 전위를 조정함으로써 중간상의 광축방향의 위치를 변화시켜도 된다.

[요소전자광학계의 다른 구성예 1]

이하, 제13a도를 이용해서 요소전자광학계의 다른 구성예1에 대해서 설명한다. 제13a도에 있어서 제5a도와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 이들에 대한 설명은 생략한다.

제5a도에 도시한 요소전자광학계와 크게 다른 점은, 개구조리개상의 개구형상 및 블랭킹전극이다. 이 개구(AP)는 유니포텐셜렌즈(303)의 광축근방으로 입사하는 전자빔을 차단하여, 홀로(hollow)빔(중공원통빔)을 형성한다. 블랭킹전극(321)은 이 개구형상에 대응해서 1쌍의 원통전극으로 구성되어 있다.

콘덴서렌즈(2)에 의해 대략 평행한 빔으로 형성된 전자빔은, 블랭킹전극(321)과 개구조리개(320)를 개재해서, 유니포텐셜렌즈(303)에 의해서 블랭킹개구(304)상에 광원의 중간상을 형성한다. 이때, 블랭킹전극(321)의 전극간에 전계를 인가하지 않으면, 전자빔(323)은 블랭킹개구(304)의 개구를 투과한다. 한편, 블랭킹전극(321)의 전극간에 전계를 인가하면 전자빔(324)은 편향되어, 블랭킹개구(304)에 의해 차단된다. 또, 전자빔(323), (324)은, 블랭킹개구(304)(축소전자광학계의 물체면)상에서 서로 다른 각도분포를 지니므로, 제13b도에 도시한 바와 같이 축소전자광학계의 동공위치(제1도의 (P))에서는 전자빔(323), (324)이 서로 다른 영역에 입사한다. 따라서, 블랭킹개구(304)대신에, 전자빔(323)만을 투과시키는 블랭킹개구(304')를 축소전자광학계의 동공위치에 형성해도 좋다. 이것에 의해 보정전자광학계(3)를 구성하는 다른 요소전자광학계에 의해 블랭킹개구를 공용할 수 있다.

또, 홀로전자빔(중공원통빔)의 공간전하효과는 중공이 아닌 전자빔(예를 들면, 가우스빔)에 비해서 작으므로, 전자빔을 웨이퍼상에 집속해서 웨이퍼상에 흐림이 없는 광원상을 형성할 수 있다. 즉, 각 요소전자광학계로부터의 전자빔이 축소 전자광학계(4)의 동공면(P)을 통과할 때, 동공면상에서의 전자빔의 전자밀도분포를 주변부의 전자밀도를 중앙부의 전자밀도보다도 크게 할 수 있으므로, 상기 효과를 얻을 수 있다. 그래서, 동공면(P)상에서의 전자밀도분포를 본 실시예와 같이 축소 전자광학계(4)의 동공면(P)과 거의 공액인 위치에 설치된 개구조리개(320)상의 개구(중심부가 차광된 개구)에 의해서 얻을 수 있다.

[요소전자광학계의 다른 구성예 2]

이하, 요소전자광학계의 다른 구성예2에 대해 제14a도를 참조해서 설명한다. 제14a도에 있어서 제5a도 또는 제13a도와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 그에 대한 설명은 생략한다.

제5a도에 도시한 요소전자광학계와 크게 다른 점은, 개구조리개상의 개구형상(제13a도의 개구조리개와 같은 형상) 및 블랭킹전극이 없는 점이다.

콘덴서렌즈(2)에 의해서 대략 평행한 빔으로 형성된 전자빔은, 개구조리개(322)를 개재해서, 유니포텐셜렌즈(303)에 의해서 블랭킹개구(304)상에 광원의 중간상을 형성한다. 이때, 유니포텐셜렌즈(303)의 중간전극을 소정의 전위로 설정하면, 전자빔은 수렴되어, 전자빔(330)이 블랭킹개구(304)의 개구를 투과한다. 한편, 중간전극을 다른 전극과 동일한 전위로 설정하면, 전자빔은 수렴되지 않고, 전자빔(331)이 블랭킹개구(304)에 의해 차단된다. 유니포텐셜렌즈(303)의 중간전극의 전위를 변화시킴으로써, 블랭킹을 제어할 수 있다.

또, 전자빔(330), (331)은 블랭킹개구(304)상(축소전자광학계의 물체면)에서 서로 다른 각도분포를 지니므로, 제4b도에 도시한 바와 같이, 축소전자광학계의 동공위치(제1도의 (P))에서의 전자빔(330)과 (331)이 서로 다른 영역에 입사된다. 따라서, 블랭킹개구(304)대신에, 전자빔(330)만을 투과시키는 블랭킹개구(304')를 축소전자광학계의 동공위치에 형성해도 된다. 이것에 의해 보정전자광학계(3)를 구성하는 다른 요소전자광학계에 의해 블랭킹개구를 공용할 수 있다.

[제2실시예]

[노광계의 구성요소의 설명]

제15도는 본 발명의 제2실시예에 의한 전자빔노광장치를 도시한 도면이다. 제15도에 있어서, 제1도와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 그에 대한 설명은 생략한다.

제15도에 있어서, 전자총(1)의 광원으로부터 방사된 전극은, 그 앞쪽초점위치가 상기 광원위치에 있는 콘덴서렌즈(2)에 의해서 대략 평행한 전자빔으로 형성된다. 대략 평행한 전자빔은 제13a도에서 설명한 요소전자광학계가 광축에 직교하는 방향으로 복수개 배열해서 형성된 요소전자광학계어레이(130)(제1실시예의 보정전자광학계(3)에 상당함)에 입사함으로써, 광원의 복수의 중간상을 형성한다. 요소 전자광학계어레이(130)는 동일한 전자광학특성을 지니는 요소전자광학계가 복수개 배열되어 형성된 서브어레이가 복수개 있고, 적어도 2개의 서브어레이는 전자광학특성이 서로 다른 요소전자광학계를 지닌다. 요소전자광학계어레이(130)의 상세에 대해서는 후술한다.

서브어레이에 입사하는 전자빔을 편향(Z축에 대한 경사)시키는 편향기(140)가 각 서브어레이마다 설치되어 있다. 편향기(140)의 기능은, 콘덴서렌즈(2)의 수차에 의해 다른 위치의 서브어레이에 입사하는 전자빔간의 입사각의 차이를 서브어레이마다 보정하는 것이다.

편향기(150)는 서브어레이에 의해 형성된 복수의 중간상으로부터의 전자빔을 평행이동(X 및 Y방향) 및 편향(Z축에 대한 경사)한다. 또, 편향기(150)는 제1실시예의 편향기(91) 또는 (92)에 상당하는 것으로, 그 차이는, 서브어레이로부터의 복수의 전자빔을 평행이동 및 편향하는 점이다.

요소전자광학계어레이(130)에 의해서 형성된 복수개의 중간상은 축소전자광학계(100)와 축소전자광학계(4)에 의해서 웨이퍼(5)에 축소투영된다.

본 실시예에서는, 노광장치를 대형화함이 없이 그의 축소율을 작게하기 위하여 2단계의 축소를 채용하고 있다. 축소전자광학계(100)는 축소전자광학계(4)와 마찬가지로 제1투영렌즈(101)와 제2투영렌즈(102)에 의해서 구성되어 있다. 즉, 축소전자광학계(4)와 축소전자광학계(100)에 의해서 1개의 축소전자광학계를 구성하고 있다.

요소전자광학계어레이로부터의 전자빔의 수가 많으면, 축소전자광학계에 입사하는 빔의 크기가 커져, 공간전하효과에 의해 광원상에 흐림이 발생하므로, 이들 흐림을 보정하기 위하여, 리포커스코일(110)은 시퀀스제어기(14)로부터 얻어진 웨이퍼에 조사되는 광원상의 수(OFF상태로 되는 블랭킹전극의 수)에 의거해서, 포커스위치를 제어한다.

축소전자광학계(100)의 동공면에 위치된 블랭킹개구(120)는 요소전자광학계 어레이를 구성하는 요소전자광학계에 공통이며, 제13b도에 도시한 블랭킹개구(304')에 상당한다.

다음에, 요소전자광학계어레이(130)에 대해서 제16도를 참조해서 설명한다. 제16도는 요소전자광학계(130)를 전자총(1)측에서 본 도면이다.

요소전자광학계어레이(130)에 있어서, 제13a도에서 설명된 요소전자광학계가 배열되어 있다. 이 요소전자광학계어레이(130)는 복수의 개구, 이 개구에 대응하는 블랭킹전극 및 배선층이 1개의 기판상에 형성된 블랭킹어레이와, 유니포텐셜렌즈를 구성하는 전극을 절연체를 개재시켜서 적층함으로써 구성된 렌즈어레이로 구성되어 있다. 개구와 이에 대응하는 유니포텐셜렌즈가 대향하도록 블랭킹어레이와 렌즈어레이를 위치시켜 결합하고 있다.

(130A)∼(130G)는 복수의 요소전자광학계로 각각 구성되어 있는 서브어레이이다. 예를 들면, 서브어레이(130A)에서는, 16개의 요소전자광학계(130A-1)∼(130A-16)가 형성되어 있다. 그리고, 1개의 서브어레이내에서 보정하는 수차량은 거의 동일하거나 허용범위이내이므로, 요소전자광학계(130A-1)∼(130A-16)의 유니포텐셜렌즈는 동일한 개구전극형상을 지니며 동일한 전위가 인가되고 있다. 따라서, 전극에 개별의 전위를 인가하기 위한 배선을 생략할 수 있다. 단, 블랭킹전극은 제1실시예와 마찬가지로 개별의 배선이 필요하다.

물론, 서브어레이를 더욱 복수의 서브서브어레이로 분할하고, 서브서브어레이의 요소전자광학계의 전자광학특성(초점거리, 비점수차, 코마수차 등)을 동일하게 해도 된다. 이때는 서브서브어레이마다 공간전극의 배선이 필요하게 된다.

[동작의 설명]

제1실시예와 다른 점에 대해 설명한다.

노광계의 캘리브레이션을 행할 경우, 제1실시예에서는, 전체의 광원상에 대해서 그 광원상이 미리 결정된 크기로 되는 위치(X,Y,Z)와 그때의 전류I 를 검지하고 있으나, 본 제2실시예에서는, 서브어레이를 대표하는 적어도 1개의 광원상을 검출한다. 그 검출결과에 의거해서, 시퀀스제어기(14)는 서브어레이를 대표하는 요소전자광학계의 각 광원상의 XY방향의 위치를 미리 결정된 상대적 위치관계로 위치시키기 위하여, 광축얼라인먼트제어회로(18)를 개재해서, 편향기(15)에 의해 서브어레이내의 중간상을 축소전자광학계의 광축과 직교하는 방향으로 동일량만큼 평행이동시킨다. 또, 그 서브어레이를 대표하는 요소전자광학계의 각 광원상의 Z방향의 위치를 미리 결정된 범위내에 위치시키기 위하여 포커스제어회로(15)를 개재해서 각 서브어레이의 중간전극의 전위를 설정한다. 또한, 검출된 서브어레이를 대표하는 요소전자광학계의 조사전류를, 동일한 서브어레이내의 각 요소전자광학계의 조사전류로서 메모리(19)에 기억시킨다.

서브어레이내의 즉 요소전자광학계에 의해서 웨이퍼(5)상에 형성되는 광원상은, 제17도에 도시한 바와 같이, 각 요소전자광학계의 주사필드에서 각 기준위치(검정원)를 기점으로해서 동일한 이동량만큼 편향기(6)에 의해 얻어, 각 요소전자광학계의 주사필드를 서로 인접하게 해서 웨이퍼를 노광한다. 이것에 의해 전체의 서브어레이에 의해 제18도에 도시한 바와 같이, 웨이퍼를 노광한다. 그리고, 편향기(7)에 의해 주사필드를 Y방향으로 Ly량만큼 스텝하고, 다시, 각 요소전자광학계의 주사필드를 각 기준위치(검정원)를 기점으로해서 광원상을 동일량만큼 편향기(6)에 의해 편향하여, 웨이퍼를 노광한다. 이상의 동작을 4회, 예를 들면 ①, ②, ③ 및 ④의 순서로 반복함으로써, 제19도에 도시한 바와 같이, 각 서브어레이의 노광필드가 인접한 노광필드가 형성된다.

[제3실시예]

[노광계의 구성요소의 설명]

제20a도 내지 제20도는 본 발명의 제3실시예에 의한 전자빔노광장치를 도시한 도면이다. 제20a도내지 제20c도에 있어서, 제1도 및 제15도와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 그에 대한 설명은 생략한다.

본 실시예는, 제2실시예에 전자빔을 감속 혹은 가속하는 적어도 1개의 전극을 부가하고, 광원형상을 변화시키는 수단을 설치하고 있다.

요소전자광학계어레이(130)를 구성하는 정전렌즈로서 작용하는 유니포텐셜렌즈는, 에너지가 낮은 전자이면 어느 정도 소형인 전자렌즈를 달성할 수 있다.

그러나, 전자총(1)으로부터의 전자빔을 많이 추출하기 위하여, 양극전압을 높일 필요가 있고, 그 결과, 전자총(1)으로부터의 전자는 높은 에너지를 얻을 수 있다. 본 실시예에서는, 제20a도에 도시한 감속용 전극(DCE)을 전자총(1)과 요소전자광학계어레이(130)와의 사이에 설치하고 있다. 감속용전극이란 양극에 대해서 전위가 낮은 전극이며, 이것에 의해 요소전자광학계어레이(130)에 입사하는 전자의 에너지를 조정하고 있다. 또, 감속용 전극은 제20a도에 도시한 바와 같은 요소전자 광학계에 대응하는 개구를 지니거나, 제20b도에 도시한 바와 같은 서브어레이에 대응하는 개구를 지닐 수 있다.

축소전자광학계(4,100)는, 전자빔의 에너지가 낮으면, 공간전하효과에 의해 웨이퍼상에서의 전자빔의 집속성이 악화되므로, 유니포텐셜렌즈로부터의 전자빔의 에너지를 높일(가속시킬)필요가 있다. 본 실시예에서는, 제20a도 내지 제20c도에 도시한 바와 같은 가속용 전극(ACE)을 요소전자광학계(130)와 축소전자광학계(4,100)사이에 설치하고 있다. 가속용 전극이란 요소전자광학계어레이보다도 전위가 높은 전극이며, 이것에 의해 축소전자광학계(4,100)에 입시하는 전자의 에너지를 조정하고 있다. 감속용 전극과 마찬가지로, 가속용 전극은 제20a도에 도시한 바와 같은 요소전자광학계에 대응하는 개구를 지니거나, 제20b도에 도시한 바와 같은 서브어레이에 대응하는 개구를 지닐수 있다.

제1, 제2 및 제3실시예에 있어서도, 광원상을 웨이퍼상에 전사하고 주사함으로써 소망의 노광패턴을 형성하고 있다. 그 광원상의 크기는 노광패턴의 최소 선폭의 1/5∼1/10로 설정된다. 따라서, 노광패턴의 최소선폭에 의해서 광원의 크기를 변경함으로써, 노광을 위한 광원이동스텝의 수를 최소화할 수 있다. 본 실시예에서는, 제20c도에 도시에 바와 같은 광원형상의 정형을 위하여 전자광학계(160)를 설치하고 있다. 전자광학계(160)는 전자총(1)의 광원(S0)의 상(S1)을 제1전자렌즈(161)에 의해서 형성하고, 또한 광원상(S1)의 상(S2)을 제2전자렌즈(162)에 의해서 형성하고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 제1전자렌즈(161)와 제2전자렌즈(162)의 초점거리를 변경하면, 광원상(S2)의 위치를 고정해서 광원상(S2)의 크기만을 변경시킬 수 있다. 제1 및 제2전자렌즈(161), (162)의 초점거리는 광원형상 정형회로(163)에 의해서 제어된다.

또, 광원상(S2)의 위치에 소망의 형상을 지니는 개구를 형성함으로써, 광원의 크기뿐만 아니라 형상도 변경시킬 수 있다.

[제4실시예]

[노광계의 구성요소의 설명]

제21a도 및 제21b도는 본 발명의 제4실시예에 관한 전자빔노광장치를 도시한 도면이다. 제21a도 및 제21b도에 있어서, 제1도, 제15도 및 제20c도와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 그에 대한 설명을 생략한다.

본 실시예의 전자빔노광장치는, 스텐슬마스크형 노광장치이다. 즉, 전자총(1)으로부터의 전자빔을 조명영역을 규정하는 개구를 지닌 제1성형개구(200)에 의해 성형하고, 제1성형전자렌즈(210)(전자렌즈(211), (212)로 구성됨)와 성형편향기(220)를 이용해서 패턴투과구멍을 가진 스텐슬마스크(230)를 조명한다. 그래서, 스텐슬마스크(230)의 묘화패턴요소를 축소전자광학계(4,100)에 의해서 웨이퍼(5)상에 축소투영하고 있다.

본 실시예가 종래의 스텐슬마스크형 노광장치와 다른 점은, 축소전자광학계(100)의 동공근방에, 동공면상에서의 전자빔의 정지밀도분포를 주변부의 전자밀도가 중앙부의 전자밀도보다도 크게 조리개(241)를 설치한 점에 있다. 즉, 제21a도에 도시한 바와 같이 중앙부를 차폐한 홀로빔형성조리개(240)를 설치하고 있다. 그러면, 제22도에 도시한 바와 같이, 스텐슬마스크로부터의 전자빔은 홀로빔의 전자밀도 분포로 된다. 참고를 위해, 종래의 가우스빔의 전자밀도분포도 제22도에 도시한다.

[요소원자광학계의 다른 구성예 1]에서 설명한 바와 같이, 홀로빔은 종래의 가우스에 비해서 공간전하효과가 작으므로, 전자빔을 웨이퍼상에 접속해서 흐림이 없는 광원상을 웨이퍼에 형성할 수 있다. 또, 스텐슬마스크를 통과하는 전자빔은 스텐슬마스크상에 위치하는 광원으로서 간주할 수 있다. 스텐슬마스크의 패턴의 형상을 지닌 광원의 상을 웨이퍼상에 형성할 경우도, 공간전하효과가 작으므로 정확한 형상을 지닌 광원상을 형성할 수 있다. 즉, 스텐슬마스크의 패턴의 정확한 형상을 지닌 노광패턴을 웨이퍼상에 형성할 수 있다.

본 실시예에서는, 축소전자광학계(100)의 동공면 근방에 홀로빔형성조리개(240)를 설치하였으나, 축소전자광학계(100)의 동공과 공액인 위치, 예를 들면, 제1성형전자렌즈(210)의 동공위치 또는 광원(S2)의 위치에 홀로빔성형조리개(240)와 동일한 형상의 조리개를 설치해도 상기와 동일한 효과를 달성할 수 있다.

또, 전자총의 각 전극의 형상이나 전위를 조정해서 광원자체를 홀로빔형상으로 해도 된다.

본 실시예에 있어서, 제1성형개구(200)를 직사각형 형상으로 하고, 스텐슬마스크대신에 직사각형 형상을 지닌 제2성형개구를 설치해서 가변직사각형빔형의 노광장치를 구성해도, 마찬가지의 구성으로 상기와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.

제1 내지 제3실시예에 의하면, 첫째로, 스텐슬마스크를 필요로 하지 않는다.

둘째로, 넓은 노광영역에 소망의 형상을 지닌 광원상을 많이 형성할 수 있다.

셋째로, 각 광원상은 이산적으로 배치되어 있으므로 공간전하효과의 영향을 받지 않는다.

따라서, 소망의 노광패턴을 보다 쓰루풋높게 형성할 수 있다.

또, 홀로전자빔을 형성함으로써, 공간전하효과의 영향을 저감하고, 특히 제4실시예에 있어서와 마찬가지로, 스켄슬마스크형 전자빔노광장치에 있어서 스텐슬마스크에 사용가능한 패턴의 제한을 최소화할 수 있어, 보다 쓰루풋을 높일 수 있다.

발명의 실시의 제2형태

[제1실시예]

제23도는 본 발명에 관한 전자빔노광장치의 주요부를 도시한 도면이다.

제23도에 있어서, (601)은 음극(601a), 그리드(601b) 및 양극(601c)으로 이루어진 전자총이다. 음극(601a)으로부터 방사된 전자는 그리드(601b)와 양극(601c) 사이에서 크로스오버상을 형성한다(이하, 이 크로스오버상을 광원이라 기재함).

이 광원으로부터 방사되는 전자는, 그의 앞쪽초점위치가 상기 광원위치에 있는 콘덴서렌즈(602)에 의해서 대략 평행한 전자빔으로 형성된다. 대략 평행한 전자빔은, 요소전자광학계어레이(603)에 입사한다. 요소전자광학계어레이(603)는, 블랭킹전극, 개구 및 전자렌즈로 구성된 요소전자광학계가 광축(AX)에 직교하는 방향으로 복수개 배열되어서 형성된 것이다. 요소전자광학계어레이(603)의 상세에 대해서는 후술한다.

요소전자광학계어레이(603)는 광원의 중간상을 복수개 형성하고, 각 중간상은 축소전자광학계(604)에 의해서 축소투영되어 웨이퍼(605)상에 광원상을 형성한다.

그때, 웨이퍼(605)상의 광원간의 간격이 광원상의 크기의 정수배가 되도록 요소전자광학계어레이(603)의 각 요소는 설정되어 있다. 또, 요소전자광학계어레이(603)는, 발명의 실시의 제1형태에 있어서와 마찬가지로, 각 중간상의 광축방향의 위치를 축소전자광학계(604)의 상면만곡에 따라서 다르게 함과 동시에, 각 중간상이 축소전자광학계(604)에 의해서 웨이퍼(605)상에 축소투영될 때에 발생하는 모든 수차를 미리 보정하고 있다.

축소전자광학계(604)는 제1투영렌즈(641(643))와 제2투영렌즈(642(644))로 이루어진 대칭자기타블렛이다. 제2투영렌즈(641(643))의 초점거리를 f1, 제2투영렌즈(642(644))의 초점거리를 f2라 하면, 이들 2개의 렌즈간 거리는 f1+f2이다. 광축(AX)상의 물점은 제1투영렌즈(641(643))의 초점위치에 있고, 그 상점은 제2투영렌즈(642(644))의 초점에 맺힌다. 이 상은 -f2/f1로 축소된다. 또, 2개의 렌즈자계가 서로 역방향으로 작용하도록 결정되어 있으므로, 이론상은 구면수차, 등방성비점수차, 등방성코마수차, 상면만곡 및 축상색수차의 5개의 수차를 제외하고 자이델수차 및 회전과 배율에 관한 색수차가 상쇄된다.

편향기(606)는 요소전자광학계어레이(603)로부터의 복수의 전자빔을 편향시켜서, 복수의 광원상을 웨이퍼(605)상에서 X 및 Y방향으로 대략 동일량만큼 변위시킨다. 또, 편향기(606)는, 편향폭이 넓을 경우에 사용되는 주편향기와, 편향폭이 좁을 경우에 사용되는 부편향기로 구성되어 있으며(도시생략), 주편향기는 전자형편향기이고, 부편향기는 정전형 편향기이다.

다이나믹포커스코일(607)은 편향기(606)를 작동시킨 때에 발생하는 편향오차에 의해 광원상의 포커스위치의 변동을 보정한다. 다이나믹스티그마틱코일(608)은 다이나믹포커스코일(607)과 마찬가지로 편향에 의해 발생된 편향오차에 의한 비점수차를 보정한다.

반사전자편향기(609)는 요소전자광학계어레이(603)로부터의 전자빔이 웨이퍼(605)상에 형성된 얼라인먼트마크 혹은 스테이지기준판(613)상에 형성된 마크를 조사한때에 발생하는 반사전자 또는 2차전자를 검출한다.

X 및 Y 방향으로 뻗은 2개의 싱글나이프에지를 지닌 페러데이컵(610)은 요소전자광학계로부터의 전자빔에 의해 형성된 광원상의 전하량을 검출한다.

웨이퍼를 탑재한 θ-Z스테이지(611)는 광축(AX)(Z축) 방향과 Z축주위의 회전방향으로 이동가능하며, 스테이지기준판(613)과 패러데이컵(610)이 이 θ-Z스테이지(611)상에 고정되어 있다.

θ-Z스테이지를 탑재한 X-Y스테이지(612)는 광축(AX(Z축))과 직교하는 X 및 Y방향으로 이동가능하다.

다음에, 제24도를 이용해서 요소전자광학계어레이(603)에 대해서 설명한다.

요소전자광학계어레이(603)는, 복수의 요소전자광학계를 그룹(서브어레이)으로 형성하고, 그 서브어레이가 복수개 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 7개의 서브어레이(A)∼(G)가 형성되어 있다. 각 서브어레이는, 복수의 요소전자광학계가 2차원으로 배열되어 있다. 그리고, 본 실시예의 각 서브어레이에서는, 25개의 요소전자광학계(D(1.1)∼D(5.5))가 형성되어 있어서, 각 요소전자광학계는 축소전자광학계(604)를 개재해서 웨이퍼상에는 X방향도 Y방향도 피치Pb(㎛)의 간격으로 배열된 광원상을 형성한다.

제25도는 각 요소전자광학계의 단면도이다.

제25도에 있어서, (701)은 1쌍의 전극으로 구성되어 편향기능을 가진 블랭킹전극이고, (702)는 투과하는 전자빔의 형상을 규정하는 개구(AP)를 지닌 기판으로, 나머지 요소전자광학계와 공통이다. 이 기판(702)위에 블랭킹전극(701)은 온/오프하기 위한 배선층(W)이 형성되어 있다. (703)은 3개의 개구전극으로 각각 구성되고, 상하전극을 가속전위Vo으로 설정하고, 중간전극을 다른 전위V1 또는 V2로 설정하는 수렴기능을 지닌 2개의 유니포텐셜렌즈(703a), (703b)를 이용한 전자렌즈이다.

유니포텐셜렌즈(703a)의 상, 중, 하의 전극(750)∼(752) 및 유니포텐셜렌즈(703b)의 상, 하의 전극(753), (755)의 형상은 제26a도에 도시되어 있다. 또, 유니포텐셜렌즈(703a), (706b)의 상하전극은, 제1초점/비점수차제어회로(615)에 의해 전체의 요소전자광학계에 있어서 공통의 전위로 설정되어 있다.

유니포텐셜렌즈(703a)의 중간전극(751)의 전위를, 제1초점/비점수차제어회로(615)에 의해서 요소전자광학계마다 설정할 수 있으므로, 유니포텐셜렌즈(703a)의 초점거리를 요소전자광학계마다 설정할 수 있다.

또, 유니포텐셜렌즈(703b)의 중간전극(754)은, 제20b도에 도시한 바와 같은 4개의 전극으로 구성되고, 제1초점/비점수차제어회로(615)에 의해서 전극(703M)의 전위를 개별적으로 설정할 수 있고, 또 이들 전극(703M)의 전위를 요소전자광학계마다에도 개별적으로 설정할 수 있으므로, 유니포텐셜렌즈(703b)의 초점거리는 서로 직교하는 단면을 따라 달라질 수 있다. 또 유니포텐셜렌즈(703b)의 초점거리는 요소전자광학계마다에도 개별적으로 설정될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 요소전자광학계의 비점수차를 개별적으로 제어할 수 있다.

그 결과, 요소전자광학계의 중간전극의 전위를 개별적으로 제어함으로써, 요소전자광학계의 전자광학특성(중간상형성위치 및 비점수차)을 제어하는 것이 가능하다.

콘덴서렌즈(602)에 의해 대략 평행한 빔으로 형성된 전자빔은, 불랭킹전극(701)과 개구(AP)를 통과해서 전자렌즈(703)에 비해서 광원의 중간상을 형성한다. 이때, 블랭킹전극(701)의 전극간에 전계를 인가하지 않으면, 전자빔(705)은 편향되지 않는다. 한편, 블랭킹전극(701)의 전극간에 전계를 인가하면, 전자빔(706)이 편향된다. 전자빔(705), (706)은, 축소전자광학계(604)의 물체면에서 서로 다른 각도분포를 지니므로, 축소전자광학계(604)의 동공위치(제23도의 (P)면상)에서는 전자빔(705), (706)은 서로 다른 영역에 입사된다. 따라서, 전자빔(705)만을 투과시키는 블랭킹 개구(BA)를 축소전자광학계의 동공위치(제23도의 (P)면상)에 형성하고 있다.

또, 중간상이 축소전자광학계(604)에 의해서 목표노광면에 축소투영될 때에 발생하는 상면만곡/비점수차를 보정하기 위하여, 각 요소전자광학계의 2개의 중간 전극의 전위를 개별적으로 설정해서, 각 요소전자광학계의 전자광학특성(중간상형성위치 및 비점수차)를 변화시키고 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 중간전극과 제1초점/비점수차제어회로(615)와의 배선을 최소화하기 위하여 동일 서브어레이내의 요소전자광학계는 동일한 전자광학특성을 지니고 있어, 요소전자광학계의 전자광학특성(중간상형성위치 및 비점수차)을 서브어레이마다 제어하고 있다.

또한, 복수개의 중간상이 축소전자광학계(605)에 의해서 목표노광면상에 축소투영될 때에 발생하는 왜곡을 보정하기 위하여, 축소전자광학계(604)의 왜곡특성을 미리 결정하고, 이 왜곡특성에 의거해서, 축소전자광학계(604)의 광축과 직교하는 방향의 각 요소전자광학계의 위치를 설정하고 있다.

제27도는 본 실시예의 시스템구성을 도시한 블록도이다.

블랭킹제어회로(614)는, 요소전자광학계어레이(603)의 각 요소전자광학계의 블랭킹전극의 ON/OFF를 개별적으로 제어한다. 제1초점/비점수차제어회로(615)는 요소전자광학계어레이(603)의 각 요소전자광학계의 전자광학특성(중간상형성위치 및 비점수차)을 개별적으로 제어한다.

제2초점/비점수차제어회로(616)는 다아나믹스티그마틱코일(608) 및 다이나믹포커스코일(607)을 제어해서 축소전자광학계(604)의 초점위치 및 비점수차를 제어하고, 편향제어회로(617)는 편향기(606)를 제어한다. 배율조정회로(618)는 축소전자광학계(604)의 배율을 제어한다. 또, 광학특성제어회로(619)는 축소전자광학계(604)를 구성하는 전자렌즈의 여자전류를 변화시켜 회전수차 및 광축을 조정한다.

스테이지구동제어회로(620)는 θ-Z스테이지(611)를 구동제어하고, 또 X-Y스테이지(612)의 위치를 검출하는 레이저간섭계(621)와 공동해서 X-Y스테이지(612)를 구동제어한다.

제어계(622)는 묘화패턴과 관련된 정보가 기억된 메모리(623)로부터의 데이터에 의거한 노광 및 위치맞춤을 위하여 상기 복수의 제어회로, 반사전자검출기(609) 및 페러데이컵(610)을 서로 동기시켜 제어한다. 또 제어계(622)는 인터페이스(624)를 개재해서 전자빔노광장치전체의 동작을 제어하는 CPU(625)에 의해서 제어되고 있다.

[동작의 설명]

이하, 제27도를 이용해서 본 실시예의 전자빔 노광장치의 동작에 대해 설명한다.

웨이퍼에 노광할 패턴데이터가 입력되면, 웨이퍼에 형성된 노광패턴의 최소선폭과 선폭의 종류 및 형상에 의거해서, 편향기(606)가 전자빔에 부여되는 최소편량을 결정한다. 다음에 각 요소전자광학계의 노광영역마다 패턴데이터를 분할하고, 최소편향량에 대응하는 배열간격으로 어레이요소(FME)로 구성되는 공통의 배열을 설정하고, 각 요소 전자광학계마다 패턴데이터를 공통의 배열상에 표시한 데이터로 변환한다. 이하, 설명을 간랸하게 하기 위하여, 2개의 요소전자광학계(a), (b)를 사용하여 노광할 때의 패턴데이터에 관한 처리에 대해서 설명한다.

제28a도 및 제28b도는 공통의 배열(DM)로 각각 요소전자광학계(a), (b)에 의해 형성해야 할 노광패턴(Pa), (Pb)을 도시한 도면이다. 즉, 각각의 요소전자광학계는, 패턴이 존재하는 음영으로 표시된 배열위치에서 블랭킹전극을 오프로 함으로써 전자빔을 웨이퍼상에 조사한다.

통상, 패턴에 윤곽부는 정밀하게 노광할 필요가 있으나, 패턴중의 윤곽부를 제외한 부분, 즉 패턴의 내부는 정밀하게 노광할 필요는 없고, 규정된 노광량을 만족하기만 하면 된다. 이 동작을 제37도를 이용해서 설명한다.

(S100)

제28a도 및 제28b도에 도시한 바와 같이 요소전자광학계마다 노광해야 할 배열위치의 데이터(패턴데이터)에 의거해서, CPU(625)는 제29a도 및 제29b도에 도시한 바와 같이, 윤곽부를 노광할 때의 배열위치(배열요소(FME))로 이루어진 배열상의 영역(F)(굵은사선부)과, 패턴내부를 노광할때의 배열위치(배열요소(FME))로 이루어진 배열상의 영역(R)(가는사선부) 및 노광하지 않을 때의 배열위치(배열요소(FME))로 이루어진 배열상의 영역(N)(백색부)을 결정한다. 단, 패턴의 형상에 의해서는, 윤곽부는 내부로 간주해도 된다. 또, 본 실시예에서는, 윤곽부의 폭을 배열요소(FME)1개로 하였으나, 2개의 배열요소(FME)로 나타내도 된다.

(S200)

제29a도 및 제29b도에 도시한 영역(F), (R), (N)과 관련된 데이터에 의거해서, CPU(625)는, 제30a도에 도시한 바와 같이, 요소전자광학계(a), (b)중 적어도 1개가 윤곽부를 노광할 때의 배열위치로 이루어진 제1영역(FF)(굵은사선부), 제1영역과는 다른 영역으로서, 요소전자광학계(a), (b)중 적어도 1개가 패턴내부를 노광할 때의 배열위치로 이루어진 제2영역(RR)(가는사선부) 및 요소전자광학계(a), (b)의 양쪽이 노광하지 않을 때의 배열위치로 이루어진 제3영역(NN)(백색부)을 결정한다. 또, CPU(625)는 제2영역(RR)을 배열의 배열간격보다도 큰 배열요소(RME)에 의해 분할한다. 이때, 배열요소(RME)에 의해 분할될 수 없는 영역은 제1영역(FF)에 편입한다. 그 결과를 제30b도에 도시한다.

복수의 전자빔이 배열상의 제1영역(FF)에 위치할때는, 최소편향량(배열의 배열간격)을 단위로 해서, 편향기(606)에 의해 전자빔을 편향하여 노광을 행함으로써, 웨이퍼상에 형성될 전체의 노광패턴의 윤곽부를 정밀하게 재현할 수 있다. 또, 복수의 전자빔이 배열상의 제2영역(RR)에 위치할 때는, 최소편향량(배열의 배열간격)보다도 큰 편향량을 단위로해서, 편향기(606)에 의해 전자빔을 편향하여 노광을 행함으로써, 고정밀도를 필요로 하지 않는 패턴의 내부를 보다 적은 횟수로 노광할 수 있다. 또한, 복수의 전자빔이 배열상의 제3영역(NN)에 위치할 때는, 전자빔의 위치를 설정함이 없이 편향함으로써, 전자빔의 쓸데없는 편향을 저감하면서 노광을 행할 수 있다.

(S300)

제30b도에 도시한 영역(FF), (RR), (NN)과 관련된 데이터에 의거해서, CPU(625)는 제31a도에 도시한 바와 같이 노광해야 할 배열요소(FME), (RME)의 배열위치를 결정함으로써, 전자빔이 노광해야 할 배열요소(FME), (RME)에만 위치하는 바와 같은 편향제어데이터를 작성한다. 즉, 제31b도레 도시한 바와 같이 편향경로에 전자빔이 설정되도록 배열위치의 데이터를 복수개 순차 배열함으로써 시퀀셜데이터를 작성한다.

본 실시예에서는, 제2영역(RR)을 배열상의 배열요소(FME)의 배열간격보다도 큰 배열요소(RME)로만 분할하였으나, 배열요소(RME)로 구성된 영역을 배열요소(RME)보다도 큰 배열요소(XRME)로 분할해도 된다. 이때, 배열요소(XRME)로 분할할 수 없는 영역은, 배열요소(RME)로 구성해도 된다. 그 결과를 제31c도에 도시한다. 그리고, 전자빔이 노광해야 할 배열요소(FME), (RME), (XRME)만을 표시한 편향제어데이터를 작성해도 된다. 배열요소(XRME)로 구성되는 영역은, 배열요소(RME)로 구성되는 영역의 단위편향량보다도 큰 편향량을 단위로 해서, 편향기(606)에 의해 전자빔을 편향해서 노광할 수 있다. 따라서, 노광시 고정밀도를 필요로 하지 않는 패턴의 내부를 더욱 적은 횟수로 노광할 수 있다.

(S400)

패턴의 노광을 행하기 위해서는, 복수의 전자빔의 배열위치에 의거해서 블랭킹전극을 제어해서 각 요소전자광학계로부터의 전자빔의 조사를 행할 필요가 있다. 제32a도 및 제32b도는, 각각의 요소전자광학계로부터의 전자빔의 배열위치에 대응한 조사를 나타낸 도면으로, 즉 빗금친 배열요소에 전자빔이 조사된다. CPU(625)는 요소전자광학계마다의 배열위치에 대응한 블랭킹제어데이터를 작성한다.

(S500)

CPU(625)는, 제33도에 도시한 바와 같은, 웨이퍼상에 노광해야 할 노광패턴으로부터, 배열위치, 배열요소의 종류, 각 요소전자광학계의 블랭킹전극의 동작시간을 포함한 블랭킹제어데이터를 요소로 하는 노광제어데이터를 작성한다. 본 실시예에서는, 상기 처리를 전자빔노광장치의 CPU(625)에서 행하나, 외부처리장치에 의해 처리를 행하여, 노광제어데이터를 CPU(625)에 전송해도, 그 목적 및 효과는 변하지 않는다.

CPU(625)는 인터페이스(624)를 개재해서 제어계(622)에 노광실행을 명령하면, 제어계(622)는 상기 노광제어데이터가 전송된 메모리(623)상의 데이터에 의거해서 다음과 같이 동작한다.

제어계(622)는, 내부의 기준클록에 동기해서 전송된 메모리(623)로부터의 노광제어데이터에 의거해서, 편향제어회로(617)에 명령하여, 편향기(606)의 부편향기에 의해서 요소전자광학계어레이(603)로부터의 복수의 전자빔을 편향시킴과 동시에, 블랭킹제어회로(614)에 명령하여, 각 요소전자광학계의 블랭킹전극을 웨이퍼(605)상에 형성해야 할 노광패턴에 따라서 온/오프시킨다.

이때, X-Y스테이지(612)는 X 및 Y방향으로 연속이동하고 있어, 편향제어회로(617)는 X-Y스테이지(612)의 이동량을 고려해서 전자빔의 편향위치를 제어하고 있다.

또, 제어계(622)는 배열요소의 종류(FME, RME)에 따라서 요소전자광학계의 블랭킹전극의 오프시간을 변경시키거나, 웨이퍼상에서의 광원상의 크기를 변경하거나 한다. 배열요소(RME)는 배열요소(FME)보다도 실효적으로 노광면적이 넓으므로, 배열요소(FME), (RME)에 대해서 노광시간이 동일하게 설정되어 있다면 노광부족이 발생한다. 따라서, 블랭킹전극은 블랭킹제어회로(614)에 의해 제어되어 배열요소(RME)에 대한 노광시간을 길게한다. 또는, 배열요소(RME)에서의 노광에서는, 전자총(601)의 광원의 크로스오버상의 크기를 전자총제어회로(631)에 의해 크게 해도 된다. 또한, 요소전자광학계의 초점거리를 제1초점/비점수차제어회로(615)에 의해 적게해서 웨이퍼상의 광원상의 크기를 크게한다(요소전자광학계에 의해 형성되는 중간상의 배율은, 요소전자광학계의 초점거리에 대한 콘덴서렌즈(602)의 초점거리의 비에 의거해서 결정한다). 그러나, 요소전자광학계의 초점거리를 적게할 경우, 중간상형성위치가 변동한다. 이 경우, 축소전자광학계(604)에 설치된 리포커스코일(도시생략)에 의해서, 중간상형성위치의 변동에 의한 웨이퍼상의 광원상의 광축방향의 위치변동을 보정할 수 있다.

또, 배열요소(RME)의 노광과 배열요소(FME)의 노광이 교호로 수행되면, 제어계의 부하가 증가한다. 이것에 비추어, 제34a도에 도시한 바와 같이, 최초에 배열요소(RME)의 편향위치에서 순차노광을 행하고, 그후, 제34b도에 도시한 바와 같이 배열요소(FME)의 편향위치에서 노광을 행하도록 시퀀션제어데이터를 변경해도 된다.

그 결과, 요소전자광학계로부터의 전자빔은 제32a도 및 제32b도에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(605)상의 노광필터(EF)를 주사해서 노광한다. 또, 1개의 서브어레이로부터의 복수의 전자빔은, 제35도에 도시한 바와 같이, 서브어레이내의 요소전자광학계의 노광필드를 서로 인접시킨 서브어레이노광필드(SEF)를 노광한다. 이와 같이 해서, 제36도에 도시한 바와 같은 서브어레이(A)∼(G)에 의해 형성된 웨이퍼(605)상의 서브어레이노광필드(SFE(A))∼(SEF(G))로 구성되는 서브필드가 노광된다.

제어계(62)는, 제19도에 도시한 서브필드①의 노광후, 서브필드②를 노광하기 위하여, 편향제어회로(617)에 명령하여, 편향기(606)의 주편향기에 의해서 요소전자광학계어레이로부터의 복수의 전자빔을 편향시킨다. 이때, 제어계(622)는, 제2초점/비점수차제어회로(616)에 명령하여, 미리 구해진 동작초점보정데이터에 의거해서 다이나믹포커스코일(607)을 제어함으로써, 축소전자광학계(604)의 초점위치를 보정함과 동시에, 미리 구해진 동적비점수차보정데이터에 의거해서 다이나믹스티그마틱코일(608)을 제어해서, 축소전자광학계의 비점수차를 보정한다. 그래서 스텝 1의 동작을 행하여, 서브필드②를 노광한다.

이상의 스텝 1, 2를 반복해서, 제19도에 도시한 바와 같이 서브필드를 ③④의 순서로 순차 노광하여 웨이퍼의 전체면을 노광한다.

상기 제1실시예에 의하면, 형성해야 할 노광패턴의 크기가 작을 경우에도, 쓰루풋의 감소를 최소화할 수 있다.

[제2실시예]

본 실시예는 제1실시예에 관한 전자빔노광장치의 다른 동작을 제공한다. 따라서, 본 제2실시예에 의한 전자빔노광장치는 제1실시예의 [전자빔노광장치의 구성요소의 설명]에서 설명한 전자빔노광장치와 동일한 구성을 지닌다.

이 노광장치에 의한 웨이퍼노광에 앞서, CPU(625)는 인터페이스(624)를 개재해서 제어계(622)에 캘리브레이션을 명령한다. 제어계(622)는 제44도의 순서도에 따라 각 서브어레이에 대해 동적비점수차보정데이터와 동적보정데이터를 결정한다.

(스텝S1100)

제39c도에 도시한 바와 같이, 스테이지기준판(613)에는, 편향기(606)의 주편향기의 편향영역(MEF)을 9개의 요소의 매트릭스를 형성하도록 분할한 때의 각 요소에 대응하는 위치에 십자마크가 형성되어 있다.

제24도에 도시한 요소전자광학계어레이(603)의 중심에 있는 요소전자광학계(D(3,3)로부터의 전자빔이 편향을 받지 않고 웨이퍼에 조사하는 위치를 빔기준위치라 하면, 제어계(622)는 스테이지구동제어회로(620)에 명령하여, X-Y스테이지(612)를 이동시키고, 스테이지기준판(613)의 마크(M(0,0))를 빔기준위치에 위치시킨다.

그리고, 제어계(622)는 블랭킹제어회로(614)에 명령해서, 요소전자광학계(D(3,3))의 전자빔만이 스테이지기준판(613)에 입사하도록, 요소전자광학계(D(3,3))의 블랭킹전극만을 오프하고, 나머지블랭킹전극은 온상태로 유지한다.

동시에, 제어계(622)는, 편향제어회로(617)에 명령해서, 편향기(606)의 주편향기에 의해 요소전자광학계(D(3,3))의 전자빔(BE)을 마크(M(1,1))의 위치로 편향한다. 그래서, 마크(M(1,1))를 제39a도에 도시한 바와 같이 X방향으로 전자빔(BE)으로 주사하고, 마크로부터의 반사전자/2차전자를 반사전자편향기(609)로 검출하여, 제어계(622)에 입력한다. 제어계(622)는 그 마크데이터에 의거해서 빔의 X방향의 흐림을 구한다. 또, 마크(M(1,1))를 제39b도에 도시한 바와 같이 Y방향으로 전자빔(BE)으로 주사하고, 마크로부터의 반사전자/2차전자를 반사전자편향기(609)로 검출하여, 제어계(622)에 입력한다. 제어계(622)는 그 마크데이터에 의거해서 전자빔의 Y방향의 흐림을 구한다.

다음에, 제어계(622)는, 제2초점/비점수차제어회로(616)에 명령하여 다이나믹스티그마틱코일(608)의 설정을 변화시키고(동적비점수차보정데이터의 변경), 다시 전자빔(BE)으로 마크(M(1,1))를 주사하고, 마찬가지로 X방향 및 Y방향의 빔의 흐름이 거의 동일하게 되는 동적 비점수차보정데이터를 구한다. 이것에 의해, 마크(M(1,1))에 대응하는 편향위치에서의 최적인 동적 비점수차보정데이터가 결정된다. 이상의 작업을 전체의 마크에 대해서 행하여, 각 마크에 대응하는 편향위치에서의 최적인 동적 비점수차보정데이터를 결정한다.

(S1200)

제어계(622)는 편향기(606)의 주편향기에 의해서 요소전자광학계(D(3,3))로부터의 전자빔(BE)을 마크(M(1,1))의 위치로 편향하고, 마크(M(1,1))를 제39a도에 도시한 바와 같이 X방향으로 주사한다. 이 마크로부터의 반사전자/2차전자를 반사전자검출기(609)에 의해서 검출하고, 제어계(622)에 입력한다. 제어계(622)는 그 마크데이터에 의거해서 빔의 흐림을 구한다. 이때, 미리 구해진 동적 비점수차보정데이터에 의거해서 다이나믹스티그마틱코일(608)은 제어되고 있다.

다음에, 제어계(622)는 제2초점/비점수차제어회로(616)에 명령하여, 다이나믹포커스코일(607)의 설정을 변화시키고(동적초점보정데이터의 변경), 다시 전자빔(BE)으로 마크(M(1,1))를 주사하고, 마찬가지로 빔의 흐림을 구한다. 이 작업을 반복함으로써, 제어계(622)는 빔의 흐림이 최소로 되는 동적초점보정데이터를 구한다. 이것에 의해, 마크(M(1,1))에 대응하는 편향위치에서의 최적인 동적초점보정데이터가 결정된다. 이상의 작업을 전체의 마크에 대해서 행하여, 각 마크에 대응하는 편향위치에서의 최적인 동적초점보정데이터를 결정한다.

(S1300)

제24도에 도시한 요소전자광학계어레이(603)의 요소전자광학계(A(3,3))로부터의 전자빔이 편향을 받지 않고 웨이퍼상에 조사되는 위치를 빔기준위치라 하면, 제어계(622)는 스테이지구동제어회로(620)에 명령해서, X-Y스테이지(612)를 이동시켜, 스테이지기준판(613)의 마크(M(0,0))를, 빔기준위치에 위치시킨다.

그리고, 제어계(622)는 블랭킹제어회로(614)에 명령해서, 요소전자광학계(A(3,3))로부터의 전자빔만이 스테이지기준판(613)에 입사하도록 요소전자광학계(A(3,3))의 블랭킹전극만을 오프하고, 나머지 블랭킹전극을 온으로 유지한다.

동시에, 제어계(622)는 편향제어회로(617)에 명령해서 편향기(606)의 주편향기에 의해서 요소전자광학계(A(3,3))로부터의 전자빔(BE)을 마크(M(1,1))의 위치로 편향한다. 그리고, 제39a도에 도시한 바와 같이, 마크(M(1,1))를 전자빔(BE)에 의해 X방향으로 주사하고, 이 마크로부터의 반사전자/2차전자를 반사전자검출기(609)에서 검출하여, 제어계(622)에 입력한다. 제어계(622)는 이 마크데이터에 의거해서 빔의 X방향의 흐림을 구한다. 또한, 마크(M(1,1))를, 제39b도에 도시한 바와 같이 전자빔(BE)에 의해 Y방향으로 주사하고, 이 마크로부터의 반사전자/2차전자를 반사전자검출기(609)에서 검출하여, 제어계(622)에 입력한다. 제어계(622)는 이 마크데이터에 의거해서 빔의 Y방향의 흐림을 구한다. 이때, 스텝S1200에서 구해진 동적초점보정데이터에 의거해서 다이나믹포커스코일은 제어됨과 동시에, 스텝S1100에서 구해진 동적비점수차보정데이터에 의거해서 다이나믹스티그마틱코일(608)은 제어되고 있다.

다음에, 제어계(622)는 제1초점/비점수차제어회로(615)에 명령하여, 서브어레이(A)의 비점수차의 설정을 변화시키고(서브어레이마다의 동적비점수차보정데이터의 변경), 다시 전자빔(BE)으로 마크(M(1,1))를 주사하고, 마찬가지로 X방향 및 Y방향의 빔의 흐림을 구한다. 이 작업을 반복함으로써, 제어계(622)는 X방향 및 Y방향의 빔의 흐림이 거의 동일하고 최소로 되는 서브어레이(A)의 동적비점수차보정데이터를 구한다. 이것에 의해, 마크(M(1,1))에 대응하는 편향위치에서의 최적인 서브어레이(A)의 동적비점수차보정데이터가 결정된다. 이상의 작업을 전체의 마크에 대해서 행함으로써, 각 마크에 대응하는 편향위치에서의 최적인 서브어레이(A)의 동적비점수차보정데이터를 결정한다.

(S1400)

제어계(622)는 편향기(606)의 주편향기에 의해서 요소전자광학계(A(3,3))로부터의 전자빔(BE)을 마크(M(1,1))의 위치로 편향하고, 마크(M(1,1))를 제39a도에 도시한 바와 같이 X방향으로 주사한다. 이 마크로부터의 반사전자/2차전자를 반사전자검출기(609)에 의해서 검출하고, 제어계(622)에 입력한다. 제어계(622)는 그 마크데이터에 의거해서 전자빔의 흐림을 구한다. 이때, 미리 구해진 동적비점수차 보정데이터에 의거해서 서브어레이(A)의 요소전자광학계의 비점수차가 제어되고 있다.

다음에, 제어계(622)는 제1초점/비점수차제어회로(615)에 명령하여, 서브어레이(A)의 요소전자광학계의 중간상형성위치의 설정을 변화시키고(서브어레이마다의 동적초점보정데이터의 변경), 다시 전자빔(BE)으로 마크(M(1,1))를 주사하고, 마찬가지로 빔의 흐림을 구한다. 이 작업을 반복함으로써, 제어계(622)는 빔의 흐림이 최소로 되는 서브어레이(A)의 동적초점보정데이터를 구한다. 이것에 의해, 마크(M(1,1))에 대응하는 편향위치에서의 최적인 서브어레이(A)의 동적초점보정데이터가 결정된다. 이상의 작업을 전체의 마크에 대해서 행하여, 각 마크에 대응하는 편향위치에서의 최적 인 서브어레이(A)의 동적초점보정데이터를 결정한다.

(S1500)

제어계(622)는 제24도에 도시한 요소전자광학계어레이(603)의 요소전자광학계(B(3,3), C(3,3), E(3,3), F(3,3), G(3,3))로부터의 전자빔에 대해서도 스텝S1300과 마찬가지 작업을 행한다. 그 결과, 각 마크에 대응하는 편향위치에서의 최적인 동적초점보정데이터 및 최적인 동적비점수차보정데이터가 전체의 서브어레이에 대해 결정된다.

다음에, CPU(625)는 인터페이스(624)를 개재해서 제어계(622)에 노광실행을 명령하면, 제어계(622)는 이하의 방법을 동작한다.

제어계(622)는 편향제어회로(617)에 명령하여, 편향기(606)의 부편향기에 의해서, 요소전자광학계어레이로부터의 복수의 전자빔을 편향시킴과 동시에, 블랭킹제어회로(614)에 명령하여, 각 요소전자광학계의 블랭킹전극을 웨이퍼(605)상에 형성해야 할 노광패턴에 따라 온/오프시킨다. 이때 X-Y스테이지(612)는 X방향으로 연속이동하고 있으며, 편향제어회로(617)는 X-Y스테이지(612)의 이동량을 고려해서 전자빔의 편향위치를 제어한다.

그 결과, 1개의 요소전자광학계로부터의 전자빔은, 제40도에 도시한 바와 같이 웨이퍼(605)상의 노광필드(EF)를, 흑색사각형을 기점으로해서 주사하여 노광한다. 또, 제35도에 도시한 바와 같이, 서브어레이내의 복수의 요소전자광학계의 노광필드(EF)는 서로 인접하도록 설정되어 있다. 그 결과, 웨이퍼(605)상에 있어서, 복수의 노광필드(EF)로 구성되는 서브어레이노광필드(SEF)가 노광된다. 동시에, 웨이퍼(605)상에 있어서, 제36도에 도시한 바와 같이 서브어레이(A)∼(G)의 각각이 형성되는 서브어레이노광필드(SEF(A)∼SEF(G))로 구성되는 서브필드가 노광된다.

제어계(622)는, 제19도에 도시한 서브필드①의 노광후, 서브필드②를 노광하기 위하여, 편향제어회로(617)에 명령하여, 편향기(606)의 주편향기에 의해서, 요소전자광학계어레이로부터의 복수의 전자빔을 편향시킨다. 이때, 제어계(622)는 제2초점/비점수차제어회로(616)에 명령하여, 전술한 동적초점보정데이터에 의거해서 다이나믹포커스코일(607)을 제어함으로써, 축소전자광학계(604)의 초점위를 보정함과 동시에, 전술한 동적비점수차보정데이터에 의거해서 다이나믹스티그마틱코일(608)을 제어함으로써, 축소전자광학계의 비점수차를 보정한다. 또, 제어계(622)는 제1초점/비점수차제어회로(615)에 명령하여, 전술한 서브어레이마다의 동적초점보정데이터 및 동적비점수차보정데이터에 의거해서 요소전자광학계의 전자광학특성(중간상형성위치 및 비점수차)을 제어한다. 그리고, 스텝 1의 동작을 행하여, 서브필드②를 노광한다.

이상의 스텝 1 및 2를 반복해서, 제19도에 도시한 바와 같이 서브필드를 ③, ④,...의 순서로 순차 노광해서 웨이퍼전체면을 노광한다.

[제3실시예]

제42도는 제2실시예와 제3실시예간의 구성요소의 상위점을 도시한 도면이다. 제42도에 있어서 제23도와 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호를 붙이고, 그에 대한 설명을 생략한다.

제3실시예에서는, 요소전자광학계어레이(603)의 축소전자광학계(604)측에, 요소전자광학계어레이(603)의 각 서브어레이에 대응해서, 서브어레이로부터의 전자빔을 편향시키는 편향기(650)가 설치되어 있다. 편향기(650)는, 서브어레이가 형성하는 복수개의 중간상을 평행이동(X,Y방향)시키는 기능을 지니고, 서브어레이편향제어회로(651)를 개재해서 제어계(622)에 의해 제어된다. 다음에, 본 실시예의 동작에 대해서 설명한다.

이 노광장치에 의한 웨이퍼노광에 앞서, CPU(625)는 인터페이스(624)를 기재해서 제어계(622)에 캘리브레이션을 명령하면, 제어계(622)는 다음과 같이 동작한다.

도24에 도시한 요소전자광학계어레이(603)의 요소전자제어계(A(3,3))로부터의 전자빔이 편향을 받지 않고 웨이퍼에 조사되는 위치를 빔기준위치라 하면, 제어계(622)는 스테이지구동제어회로(620)에 명령해서, X-Y스테이지(612)를 이동시켜, 제2실시예와 마찬가지의 스테이지기준판(613)의 마크(M(0,0))를 빔기준위치에 위치시킨다.

그리고, 제어계(622)는 블랭킹제어회로(614)에 명령하여, 요소전자광학계(A(3,3))로부터의 전자빔만이 웨이퍼측에 입사되도록, 요소전자광학계(A(3,3))의 블랭킹전극만을 오프시키고, 나머지 블랭킹전극은 온으로 유지한다.

동시에, 제어계(622)는, 편향제어회로(617)에 명령하여, 편향기(606)의 주편향기에 의해서 요소전자광학계(A(3,3))로부터의 전자빔(BE)을 마크(M(1,1))의 위치로 편향시키고, 마크(M(1,1))를 제39a도에 도시한 바와 같이, Y방향으로 주사한다. 이 마크로부터의 반사전자/2차전자를 반사전자검출기(609)에 의해서 검출하여, 제어계(622)에 입력한다. 제어계(622)는 그 마크에 의거해서, 실제의 편향위치와 설계상의 편향위치와의 X방향의 편차를 구한다. 또, 제어계(622)는 그 편차가 없어지도록 서브어레이편향제어회로(651)에 명령하여, 서브어레이(A)에 대응한 편향기(600)에 의해 중간상의 X방향의 평행이동의 설정을 변화시키고(X방향의 동적편향보정데이터의 변경), 다시 전자빔(BE)에 의해 마크(M(1,1))를 주사하여, 마찬가지로 실제의 편향위치와 설계상의 편향위치와의 편차를 구한다. 이 작업을 반복함으로써, 제어계(622)는 편차가 거의 0이 되는 동적편향보정데이터를 결정한다.

다음에, 제어계(622)는 마크(M(1,1))를 제39b도에 도시한 바와 같이 Y방향으로 주사함으로써, 상기와 마찬가지 방법으로, 편차가 거의 없어지는 Y방향의 동적 편향보정데이터를 구한다. 이것에 의해, 마크(M(1,1))에 대응하는 편향위치에서의 최적인 동적편향보정데이터가 결정된다.

이상의 작업을 전체의 마크에 대해서 행함으로써, 각 마크에 대응하는 편향 위치에서의 최적인 동적편향보정데이터를 결정한다. 제어계(622)는 제24도에 도시한 요소전자광학계어레이(603)의 요소전자광학계(B(3,3), C(3,3), D(3,3), E(3,3), F(3,3), G(3,3))로부터의 전자빔에 관해서도 요소전자광학계(A(3,3))로부터의 전자빔과 마찬가지 작업을 행한다. 그 결과, 각 마크에 대응하는 편향위치에서의 최적인 동적편향보정데이터를 전체의 서브어레이에 대해서 결정한다.

노광의 실행시, 제어계(622)는, 제19도에 도시한 서브필드①의 노광후, 서브필드②를 노광하기 위하여, 편향제어회로(617)에 명령하여, 편향기(606)의 주편향기에 의해서, 요소전자광학계어레이로부터의 복수의 전자빔을 편향시킨다. 이때, 제어계(622)는 서브어레이편향제어회로(561)에 명령하여, 전술한 서브어레이마다의 동적 편향보정데이터에 의거해서, 서브어레이에 대응한 편향기(650)를 제어함으로써, 각 중간상의 광축과 직교하는 방향(X 및 Y방향)의 위치를 보정한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 편향기를 작동시킨 때에 축소전자광학계를 투과하는 복수의 전자빔으로 발생하는 편향오차를 각 전자빔마다 최적인 보정을 행하는 것이 가능한 전자빔노광장치를 제공할 수 있다.

발명의 실시예 제3형태

다음에, 상기 설명한 전자빔노광장치 및 노광방법을 이용한 디바이스의 생산방법의 실시예를 설명한다.

제45도는 미소디바이스(IC나 LSI 등의 반도체칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로머신등)의 제조를 표시한 순서도이다. 스텝 1(회로설계)에서는 반도체디바이스의 회로설계를 행한다. 스텝 2(노광제어데이터의 작성)에서는 설계한 회로패턴에 의거해서 노광장치의 노광제어데이터를 작성한다. 스텝 3(웨이퍼의 제조)에서는, 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼공정)는 전공정이라 불리며, 상기 준비한 노광제어데이터가 입력된 노광장치와 웨이퍼를 이용해서 리소그래피에 의해서 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 5(조립)는 후공정이라 불리며, 스텝 4에서 제조된 웨이퍼로부터 반도체칩을 형성한다. 이 후공정은 어셈블리공정(다이싱 및 본딩)과 패키징공정(칩봉입)을 포함한다. 스텝6(검사)에서는, 스텝 5에서 제작된 반도체디바이스의 동작확인테스트, 내구성테스트 등을 행한다. 이러한 공정을 거쳐서, 반도체디바이스가 완성되어 출하(스텝 7)된다.

제46도는 상기 웨이퍼공정의 상세를 표시한 순서도이다. 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는, 웨이퍼표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극형성)에서는 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해서 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트처리)에서는 웨이퍼에 감광제2를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 상기 설명한 노광장치에 의해서 회로패턴을 웨이퍼에 노광에 의해 형성한다. 스텝 17(현상)에서는, 노광한 웨이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는, 현상한 레지스트상이외의 부분을 에칭한다. 스텝 19(레지스트박리)에서는 에칭후 불필요한 레지스트를 제거한다. 이들 공정을 반복함으로써, 웨이퍼상에 다중으로 회로가 형성된다.

본 실시예의 제조방법을 이용하면, 종래 제조가 곤란하였던 고집적도의 반도체디바이스를 저비용으로 제조하는 것이 가능하다.

이상, 본 발명의 제1형태에 의하면, 스텐슬마스크를 필요로 하지 않고, 넓은 노광영역에 소망의 형상을 지닌 광원상을 많이 형성할 수 있는 동시에, 각 광원상은 이산적으로 배치되어 있으므로 공간전하효과의 영향을 받지 않는다. 따라서 소망의 노광패턴을 보다 쓰루풋 높게 형성할 수 있다.

또, 홀로전자빔을 형성함으로써, 공간전하효과의 영향을 저감하고, 스텐슬마스크형 전자빔노광장치에 있어서 스텐슬마스크에 사용가능한 패턴의 제한을 최소화할 수 있어 보다 쓰루풋을 높일 수 있다.

또 발명의 제2형태에 의하면, 편향기를 작동시킨 때에 축소전자광학계를 투과하는 복수의 전자빔으로 발생하는 편향오차를 각 전자빔마다 최적인 보정을 행하는 것이 가능한 전자빔노광장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3형태에 의하면, 종래 제조가 곤란하였던 고집적도의 반도체디바이스를 저비용으로 제조할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 정신이나 범위내에서 각종 변화와 수정을 행할 수 있으므로, 본 발명의 범위를 공중에게 알리기 위하여, 이하의 특허청구의 범위를 작성하였다.

Claims

전자빔을 방사하는 광원과 목표노광면에 해당 광원으로부터 방사된 전자빔에 의해 형성된 상을 축소투영하는 축소전자광학계를 지닌 전자빔노광장치에 있어서, 상기 광원과 상기 축소전자광학계사이에 설치되어, 상기 광원의 중간상을 복수개 형성하고, 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 수차를 보정하는 보정전자광학계를 구비하고, 상기 각 중간상은 상기 축소전자광학계에 의해 상기 목표노광면에 축소투영되는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 축소전자광학계의 상면만곡에 따라서, 상기 보정전자광학계에 의해 형성되는 중간상의 위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 축소전자광학계의 왜곡에 따라서, 상기 보정전자광학계에 의해 형성되는 중간상의 위치를 설정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 보정전자광학계는 중간상을 형성하여 상기 축소전자광학계의 비점수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 보정전자광학계는 각각 1개의 중간상을 형성하는 요소전자광학계를 복수개 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제5항에 있어서, 상기 복수개의 요소전자광학계의 초점거리를 조정하여 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제6항에 있어서, 상기 요소전자광학계는 각각 유니포텐셜렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제5항에 있어서, 상기 복수의 요소전자광학계의 주면위치를 조정하여 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제8항에 있어서, 상기 복수개의 요소전자광학계의 초점거리는 대략 동일한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제9항에 있어서, 상기 각 요소전자광학계는 복수의 유니포텐셜렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제5항에 있어서, 상기 각 요소전자광학계의 비점수차를 조정하여 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 비점수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제11항에 있어서, 상기 각 요소전자광학계는 한 개의 유니포텐셜렌즈를 포함하고, 상기 유니포텐셜렌즈의 개구전극은 대략 타원형상을 지님으로써, 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 비점수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제11항에 있어서, 상기 각 요소전자광학계는 한 개의 유니포텐셜렌즈를 포함하고, 상기 유니포텐셜렌즈는 적어도 2조의 대향전극을 지니는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제5항에 있어서, 상기 요소전자광학계의 코마수차를 조정하여 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 코마수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제14항에 있어서, 상기 각 요소전자광학계는 한 개의 유니포텐셜렌즈와 한 개의 개구를 포함하고, 상기 유니포텐셜렌즈의 광축의 중심은 상기 개구의 중심에 대해서 편심되어 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 코마수차를 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제5항에 있어서, 상기 각 요소전자광학계의 상기 축소전자광학계의 광축에 직교하는 방향의 위치를 결정하여 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 왜곡을 보정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 전자빔을 중간상의 단위로 차폐가능한 전자빔차폐수단을 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제17항에 있어서, 상기 전자빔차폐수단은 상기 목표노광면에 형성해야 할 노광패턴에 따라 상기 전자빔을 차폐하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제5항에 있어서, 상기 요소전자광학계로부터의 전자빔을 개별적으로 차폐가능한 전자빔차폐수단을 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제19항에 있어서, 상기 전자빔차폐수단은 상기 목표노광면에 형성해야 할 노광패턴에 따라 상기 전자빔을 차폐하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제5항에 있어서, 상기 각 요소전자광학계는 해당 요소전자광학계에 입사하는 전자빔의 형상을 규정하는 개구를 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제21항에 있어서, 상기 각 요소전자광학계는, 해당 요소전자광학계에 입사하는 전자빔을 편향하는 편향수단과, 상기 편향수단에 의해 전자빔이 편향된때 해당 전자빔을 차폐하고 상기 편향수단에 의해 전자빔이 편향되지 않았을 때 해당 전자빔을 통과시키는 차폐수단을 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제22항에 있어서, 상기 차폐수단은 상기 축소전자광학계의 동공위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제5항에 있어서, 상기 복수개의 요소전자광학계는 동일기판상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 각 중간상의 위치를 상기 축소전자광학계의 광축에 직교하는 방향의 위치를 조정하는 위치조정수단을 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제25항에 있어서, 상기 각 중간상이 상기 축소전자광학계에 의해 축소투영되는 위치를 검출하는 위치검출수단을 또 구비하고, 상기 위치조정수단은 상기 위치검출수단으로부터의 검출결과에 의거해서 상기 각 중간상의 위치를 미치 결정된 위치로 조정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 각 중간상의 상기 축소전자광학계의 광축방향의 위치를 조정하는 위치조정수단을 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제27항에 있어서, 상기 각 중간상이 상기 축소전자광학계에 의해 축소투영되는 위치를 검출하는 위치검출수단을 또 구비하고, 상기 위치조정수단은 상기 위치검출수단으로부터의 검출결과에 의거해서 상기 각 중간상의 위치를 미리 결정된 위치로 조정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 축소전자광학계는 배율을 조정하는 배율조정수단을 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제29항에 있어서, 상기 각 중간상이 상기 축소전자광학계에 의해 축소투영되는 위치를 검출하는 위치검출수단을 또 구비하고, 상기 배율조정수단은 상기 위치검출수단으로부터의 검출결과에 의거해서 상기 배율은 조정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 축소전자광학계는, 상기 목표노광면내에 있어서 상기 각 중간상에 따른 전자빔을 주사시키는 편향수단과, 상기 편향수단에 의한 상기 전자빔의 편향시에 발생되는 수차를 보정하는 편향오차보정수단을 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제1항에 있어서, 상기 광원의 크기를 변경시키는 변경수단을 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
청구항 제1항의 전자빔노광장치를 이용해서 디바이스를 제조하는 디바이스 제조방법.
광원에 의해 전자빔을 방사하여 상을 형성하고, 그 상을 축소전자광학계에 의해 목표노광면에 축소투영함으로써 노광을 행하는 전자빔노광장치에 있어서, 상기 광원과 상기 축소전자광학계사이에 설치된 보정전자광학계에 의해서, 상기 광원의 중간상을 복수개 형성하여, 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 수치를 보정하는 중간상 형성단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제34항에 있어서, 상기 중간상이 상기 축소전광학계에 의해 축소투영되는 위치를 검출하는 검출단계와, 상기 중간상의 상기 축소전자광학계의 광축고 직교하는 방향의 위치를 조정하는 위치조정단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔 노광방법.
제34항에 있어서, 상기 중간상이 상기 축소전자광학계에 의해 축소투영되는 위치를 검출하는 검출단계와, 상기 중간상의 상기 축소전자광학계의 광축방향의 위치를 조정하는 위치조정단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제34항에 있어서, 상기 중간상이 상기 축소전자광학계에 의해 축소투영되는 위치를 검출하는 검출단계와, 상기 검출단계의 검출결과에 의거해서 상기 축소전자광학계의 배율을 조정하는 배율조정단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제34항에 있어서, 상기 목표노광면내에 있어서 상기 중간상에 따른 전자빔을 주사하는 편향단계와, 상기 전자빔의 편향시에 발생되는 수차를 보정하는 편향 오차보정단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제38항에 있어서, 상기 편향오차보정단계는 상기 중간상의 상기 축소전자광학계의 광축방향의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것으로 특징으로 하는 전자빔노광방법.
청구항 제34항의 전자빔노광방법을 이용해서 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
목표노광면에 복수의 전자빔을 주사함과 동시에, 상기 목표노광면에 형성해야할 노광패턴에 따라서 상기 복수의 전자빔을 개별적으로 차폐시킴으로써 노광을 행하는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 복수의 전자빔이 모두 차폐된 부분을 건너뛰면서 상기 복수의 전자빔을 주사하는 노광순서를 설정하는 노광순서설정단계와; 설정된 노광순서에 따라 노광을 제어하는 제어단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제41항에 있어서, 상기 노광패턴에 포함된 반복패턴의 피치에 따라서 상기 복수의 전자빔의 간격을 설정하는 빔간격설정단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제42항에 있어서, 상기 빔간격설정단계는 상기 복수의 전자빔의 간격을 상기 노광패턴에 포함된 반복패턴의 피치의 정수배가 되도록 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
청구항 제41항의 전자빔노광방법을 이용해서 디바이스를 제조하는 디바이스 제조방법.
전자빔을 방사하는 광원과 해당 전자빔을 목표노광면에 집속시키는 축소전자광학계를 지닌 전자빔노광장치에 있어서, 상기 전자빔이 축소전자광학계의 동공면을 통과할 때, 상기 동공면상에서의 상기 전자빔의 전자밀도분포를 주변부의 전자밀도가 중심부의 전자밀도보다도 높게 되도록 상기 전자빔의 전자밀도분포를 조정하는 전자밀도분포조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔 노광장치.
제45항에 있어서, 상기 축소전자광학계는, 상기 목표노광면상에, 상기 광원과 상기 축소전자광학계사이에 유지된 마스크를 투과한 전자빔을 축소투영하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제45항에 있어서, 상기 전자밀도분포조정수단은 홀로빔을 형성하는 조리개를 포함하고, 상기 조리개는 상기 축소전자광학계의 동공면상에 또는 해당 동공면과 공액인 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
청구항 제45항의 전자빔노광장치를 이용해서 디바이스를 제조하는 디바이스 제조방법.
복수의 전자빔을 편향시키는 편향기를 지니고, 이 편향기에 의해 상기 복수의 전자빔을 편향시킴과 동시에, 상기 복수의 전자빔의 조사를 개별적으로 제어함으로써 목표노광면을 노광시키는 전자빔노광장치에 있어서, 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 내부영역이 형성되는 제1영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 작게 설정하고, 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 내부영역이 형성되는, 상기 제1영역과는 다른 제2영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 크게 설정하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제49항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 편향기를 제어해서 상기 제1 및 제2영역내에 있어서, 상기 영역에 대응하는 편향단위에 따라 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔을 편향시켜 설정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제50항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 편향기를 제어해서 상기 제1 및 제2영역과는 다른 영역에서는, 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔을 설정함이 없이 편향시키는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제49항에 있어서, 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 크기를 조정하는 조정수단을 또 구비하고, 상기 제어수단은 상기 조정수단을 제어해서 상기 제2영역내의 상기 목표노광면상에 조사되는 전자빔의 크기를 상기 제1영역내의 상기 목표노광면상에 조사되는 전자빔의 크기보다도 크게 설정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제49항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 복수의 전자빔광원을 제어해서 상기 제2영역내의 상기 목표노광면상에 조사되는 전자빔의 조사시간을 상기 제1영역내의 상기 목표노광면상에 조사되는 전자빔의 조사시간보다도 길게 설정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제49항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 제1영역내의 편향단위를, 상기 목표노광면에 형성해야 할 상기 노광패턴의 최소선폭, 선폭의 종류 및 선폭의 형상의 일부 또는 전부에 의거해서 설정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제49항에 있어서, 축소전자광학계와, 상기 복수의 전자빔으로부터 중간상을 복수개 형성하고 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 수차를 보정하는 보정전자 광학계를 또 구비하고, 상기 중간상은 상기 축소전자광학계에 의해 상기 목표노광면에 축소투영되는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
청구항 제49항의 전자빔노광장치를 이용해서 디바이스를 제조하는 디바이스 제조방법.
청구항 제55항의 전자빔노광장치를 이용해서 디바이스를 제조하는 디바이스 제조방법.
공통의 편향기에 의해 복수의 전자빔을 편향시킴과 동시에 상기 복수의 전자빔의 조사를 개별적으로 제어함으로써 목표노광영역을 노광하는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 윤곽영역이 형성되는 제1영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 작게 설정하고, 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 내부영역이 형성되는, 상기 제1영역과는 다른 제2영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 크게 설정하도록 노광동작을 제어하는 제어단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제58항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 편향기를 제어해서 상기 제1 및 제2영역내에 있어서는, 상기 영역에 대응하는 편향단위에 따라 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔을 편향시켜 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제59항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 편향기를 제어해서 상기 제1 및 제2영역과는 다른 영역에서는, 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔을 설정함이 없이 편향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제58항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 제2영역내의 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 크기를 상기 제1영역내의 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 크기보다도 크게하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제58항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 제2영역내의 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 조사시간을 상기 제1영역내의 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 조사시간보다도 길게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제58항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 제1영역내의 편향단위를, 상기 목표노광면에 형성해야 할 상기 노광패턴의 최소선폭, 선폭의 종류 및 선폭의 형상의 일부 또는 전부에 의거해서 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
청구항 제58항의 전자빔노광방법을 이용해서 디바이스를 제조하는 디바이스제조방법.
공통의 편향기에 의해 복수의 전자빔을 편향시킴과 동시에, 상기 복수의 전자빔의 조사를 개별적으로 제어함으로써 목표노광면을 노광시키는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 목표노광면상에 형성해야 할 노광패턴에 의거해서, 상기 복수의 전자빔중 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 윤곽영역이 형성되는 제1영역 및 상기 복수의 전자빔의 적어도 1개에 의한 노광에 의해 패턴의 내부영역이 형성되는, 상기 제1영역과는 다른 제2영역을 판정하는 영역판정단계와; 상기 제1영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 작게 설정하고, 상기 제2영역에서는 상기 편향기에 의한 편향단위를 크게 설정하도록 노광동작을 제어하는 제어단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제65항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 편향기를 제어해서 상기 제1 및 제2영역내에 있어서는, 상기 영역에 대응하는 편향단위에 따라 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔을 편향시켜 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제65항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 편향기를 제어해서 상기 제1 및 제2영역과는 다른 영역에서는, 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔을 설정함이 없이 편향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제65항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 제2영역내의 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 크기를 상기 제1영역내의 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 크기보다도 크게하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제65항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 제2영역내의 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 조사시간을 상기 제1영역내의 상기 목표노광면에 조사되는 전자빔의 조사시간보다도 길게하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제65항에 있어서, 상기 제어단계는, 상기 제1영역내의 편향단위를, 상기 목표노광면에 형성해야 할 상기 노광패턴의 최소선폭, 선폭의 종류 및 선폭의 형상의 일부 또는 전부에 의거해서 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
청구항 제65항의 전자빔노광방법을 이용해서 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
전자빔을 방사하는 광원과, 목표노광면에 해당 광원으로부터 방사된 전자빔에 의해 형성된 상을 축소투영하는 축소전자광학계를 지닌 전자빔노광장치에 있어서, 상기 광원으로부터 방사된 전자빔에 의해 상기 광원과 축소전자광학계사이에 상기 광원의 중간상을 형성하는 적어도 1개의 요소전자광학계를 각각 포함하는 복수의 서브어레이를 배치함으로써 구성된 요소전자광학어레이와; 상기 요소전자광학계어레이로부터의 전자빔을 편향시켜 상기 목표노광면을 주사시키는 편향수단과; 상기 요소전자광학계어레이로부터의 전자빔을 편향수단에 의해 편향시킬 때 발생하는 편향오차를 서브어레이단위로 보정하는 보정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제72항에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 요소전자광학계의 전자광학특성을 서브어레이단위로 조정하는 제1조정수단과; 상기 축소전자광학계의 전자광학특성을 서브어레이단위로 조정하는 제2조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제73항에 있어서, 상기 제1조정수단은, 상기 요소전자광학계에 의해 형성되는 중간상의 상기 축소전자광학계의 광축방향의 위치를 서브어레이단위로 조정하는 중간상형성위치조정수단을 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제74항에 있어서, 상기 요소전자광학계는 유니포텐셜렌즈를 포함하고, 상기 중간상형성위치조정수단은 상기 유니포텐셜렌즈의 초점거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제73항에 있어서, 상기 제1조정수단은 상기 요소전자광학계의 비점수차를 서브어레이단위로 조정하는 수단을 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제74항에 있어서, 상기 제1조정수단은, 상기 요소전자광학계의 비점수차를 서브어레이단위로 조정하는 수단을 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제73항에 있어서, 상기 제2조정수단은 상기 요소전자광학계의 초점위치를 서브어레이단위로 조정하는 수단을 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제73항에 있어서, 상기 제2조정수단은 상기 요소전자광학계의 비점수차를 서브어레이단위로 조정하는 수단을 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제78항에 있어서, 상기 제2조정수단은 상기 요소전자광학계의 비점수차를 서브어레이단위로 조정하는 수단을 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제73항에 있어서, 상기 제1조정수단은, 상기 요소전자광학계에 의해 형성되는 중간상의 상기 축소전자광학계의 광축방향과 직교하는 방향의 위치를 서브어레이단위로 조정하는 중간상형성위치조정수단을 지닌 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치
제72항에 있어서, 상기 요소전자광학계는, 초기상태에서, 중간상을 형성하여 상기 축소전자광학계에 의해 발생되는 수차를 보정하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
청구항 제72항의 전자빔노광장치를 이용해서 디바이스를 제조하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
광원에 의해 전자빔을 방사하여 상을 형성하고, 그 상을 축소전자광학계에 의해 목표노광면상에 축소투영함으로써 노광을 행하는 전자빔노광방법에 있어서, 상기 광원과 축소전자광학계사이에 중간상을 형성하는 적어도 1개의 요소전자광학계를 각각 포함하는 복수의 서브어레이를 배치함으로써 구성된 요소전자광학계어레이로부터 전자빔을 편향시켜 상기 목표노광면을 주사시킨 때 발생하는 편향오차를 서브어레이단위로 보정하는 보정단계를 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제84항에 있어서, 상기 보정단계는, 상기 요소전자광학계의 전자광학특성을 서브어레이단위로 조정하는 제1조정단계와; 상기 축소전자광학계의 전자광학특성을 서브어레이단위로 조정하는 제2조정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제85항에 있어서, 상기 제1조정단계는, 상기 요소전자광학계에 의해 형성되는 중간상의 상기 축소전자광학계의 광축방향의 위치를 서브어레이단위로 조정하는 중간상 형성위치조정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제86항에 있어서, 상기 요소전자광학계는 유니포텐결렌즈를 포함하고, 상기 중간상형성위치조정단계는, 상기 유니포텐셜렌즈의 초점거리를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제85항에 있어서, 상기 제1조정단계는, 상기 요소전자광학계의 비점수차를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제84항에 있어서, 상기 제1조정단계는, 상기 요소전자광학계의 비점수차를 서브어레이단위로 조정하는 단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광장치.
제85항에 있어서, 상기 제2조정단계는 상기 요소전자광학계의 초점위치를 서브어레이단위로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제85항에 있어서, 상기 제2조정단계는 상기 요소전자광학계의 비점수차를 서브어레이단위로 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제90항에 있어서, 상기 제2조정단계는 상기 요소전자광학계의 비점수차를 서브어레이단위로 조정하는 단계를 또 구비한 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
제85항에 있어서, 상기 제1조정단계는 상기 요소전자광학계에 의해 형성되는 중간상의 상기 축소전자광학계의 광축방향과 직교하는 방향의 위치를 서브어레이 단위로 조정하는 중간상형성위치조정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔노광방법.
청구항 제84항의 전자빔노광방법을 이용해서 다비이스를 제조하는 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.