(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線露光装置であって、
荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源が発生する荷電粒子線を通過させる開口がそれぞれ形成され、互いに間隙をもって配置された少なくとも３枚の基板と、
前記荷電粒子線を用いてデバイス材料上に投影像を形成する電子光学系と、
前記荷電粒子線源、前記少なくとも３枚の基板及び前記電子光学系を覆うカバーと、
前記カバーの内部空間の圧力を調整する調整機構と、
前記少なくとも３枚の基板の間に形成された少なくとも２つの間隙空間を前記カバーの内部空間に通じさせる通路上に配置され、前記カバーの内部空間の圧力調整に応じて、前記少なくとも２つの間隙空間の圧力差を緩和するように前記少なくとも２つの間隙空間の圧力をそれぞれ調整する複数のバルブと、を備えることを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】
前記複数のバルブの開閉度をそれぞれ制御するコントローラを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの間隙空間の圧力をそれぞれ検知する複数の圧力センサを更に備え、前記コントローラは前記複数の圧力センサからの出力に基づいて前記複数のバルブの開閉度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの間隙空間の圧力差を検知する圧力センサを更に備え、前記コントローラは前記圧力センサからの出力に基づいて前記複数のバルブの開閉度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの間隙空間の間の基板の変形を光学的に検出する光学センサを更に備え、前記コントローラは前記光学センサからの出力に基づいて前記複数のバルブの開閉度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項６】
前記コントローラは、荷電粒子線露光装置の立ち上げ時、立ち下げ時、メンテナンス時、もしくは、非常時に自動的に制御を実行することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項７】
前記基板は、前記開口に電位を与える電極を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項８】
前記少なくとも３枚の基板の間にスペーサをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項９】
前記スペーサは、前記基板に形成された前記開口に対応する位置に開口を有することを特徴とする請求項８に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１０】
前記少なくとも３枚の基板は入れ子構造が形成されるように配置されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１１】
前記少なくとも３枚の基板は、前記開口が形成されたメンブレンと、前記メンブレンを支持する環状の支持体と、をそれぞれ有し、
前記少なくとも３枚の基板の前記支持体を共通に支持するベース基板を更に備え、
前記ベース基板は、前記メンブレン間に形成された間隙空間を前記カバーの内部空間に通じさせる開口を有することを特徴とする請求項１０に記載の荷電粒子線露光装置。
【請求項１２】
デバイスの製造方法であって、
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の荷電粒子線露光装置を用いてデバイス材料を露光する工程と、露光された前記デバイス材料に現像処理を施す工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス、マイクロマシーン、微小電子光学素子、微小光学素子、フレネルレンズ、バイナリオプティックス等のデバイスの製造に好適な荷電粒子線露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
電子ビーム露光装置やイオンビーム露光装置等の荷電粒子線露光装置では、電子レンズが利用される。電子光学系の小型化のために、この電子レンズを薄い基板（メンブレン）に形成する技術が知られている。
【０００３】
荷電粒子線による露光の最中は、該荷電粒子線の減衰を無くすために荷電粒子線露光装置内、とくに荷電粒子線が通過する電子光学系の周囲は高真空状態に維持される。その一方で、装置の非動作時やメンテナンスの際には、前記高真空が解除され大気圧に晒され得る。このように荷電粒子線露光装置内の圧力が調整される際に、電子レンズが形成された基板の表裏の圧力差が変化し該基板が変形する場合がある。このような変形は電子レンズの光学性能の低下をもたらし、最悪の場合には、基板に破損を与える可能性も考えられる。小型化のために基板を薄くするほどに、該基板の剛性が低下するために、この問題は顕著になる。
【０００４】
この問題を防ぐためには、時間をかけて穏やかに圧力調整（給排気）を行うことによって急激な圧力変化を避ければよいが、時間をかけるほどに装置の実効的な稼動率（スループット）が低減するというジレンマがある。
【０００５】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、荷電粒子線露光装置の性能あるいはデバイス製造の効率を低下させることなく、電子光学系に含まれる基板の変形や破損を未然に防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線源と、前記荷電粒子線源が発生する荷電粒子線を通過させる開口がそれぞれ形成され、互いに間隙をもって配置された少なくとも３枚の基板と、前記荷電粒子線を用いてデバイス材料上に投影像を形成する電子光学系と、前記荷電粒子線源、前記少なくとも３枚の基板及び前記電子光学系を覆うカバーと、前記カバーの内部空間の圧力を調整する調整機構と、前記少なくとも３枚の基板の間に形成された少なくとも２つの間隙空間を前記カバーの内部空間に通じさせる通路上に配置され、前記カバーの内部空間の圧力調整に応じて、前記少なくとも２つの間隙空間の圧力差を緩和するように前記少なくとも２つの間隙空間の圧力をそれぞれ調整する複数のバルブと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の好適な実施形態によれば、前記荷電粒子線露光装置は、前記複数のバルブの開閉度をそれぞれ制御するコントローラを更に備えることが好ましい。
【０００８】
本発明の好適な実施形態によれば、前記荷電粒子線露光装置は、前記少なくとも２つの間隙空間の圧力をそれぞれ検知する複数の圧力センサを更に備え、前記コントローラは前記複数の圧力センサからの出力に基づいて前記複数のバルブの開閉度をそれぞれ制御することが好ましい。
【０００９】
本発明の好適な実施形態によれば、前記荷電粒子線露光装置は、前記少なくとも２つの間隙空間の圧力差を検知する圧力センサを更に備え、前記コントローラは前記圧力センサからの出力に基づいて前記複数のバルブの開閉度をそれぞれ制御することが好ましい。
【００１０】
本発明の好適な実施形態によれば、前記荷電粒子線露光装置は、前記少なくとも２つの間隙空間の間の基板の変形を光学的に検出する光学センサを更に備え、前記コントローラは前記光学センサからの出力に基づいて前記複数のバルブの開閉度をそれぞれ制御することが好ましい。
【００１１】
本発明の好適な実施形態によれば、前記コントローラは、荷電粒子線露光装置の立ち上げ時、立ち下げ時、メンテナンス時、もしくは、非常時に自動的に制御を実行することが好ましい。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、前記基板は、前記開口に電位を与える電極を有することが好ましい。
【００１３】
本発明の好適な実施形態によれば、前記少なくとも３枚の基板の間にスペーサをそれぞれ設けることが好ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施形態によれば、前記スペーサは、前記基板に形成された前記開口に対応する位置に開口を有することが好ましい。
【００１５】
本発明の好適な実施形態によれば、前記少なくとも３枚の基板は入れ子構造が形成されるように配置されることが好ましい。
【００１６】
本発明の好適な実施形態によれば、前記少なくとも３枚の基板は、前記開口が形成されたメンブレンと、前記メンブレンを支持する環状の支持体と、をそれぞれ有し、前記少なくとも３枚の基板の前記支持体を共通に支持するベース基板を更に備え、前記ベース基板は、前記メンブレン間に形成された間隙空間を前記カバーの内部空間に通じさせる開口を有することが好ましい。
【００１７】
本発明のデバイスの製造方法は、上記の荷電粒子線露光装置を用いてデバイス材料を露光する工程と、露光された前記デバイス材料に現像処理を施す工程と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。なお、以下では、荷電粒子線露光装置の一例として電子ビーム露光装置について説明するが、本発明は、イオンビーム露光装置等の他の方式の荷電粒子線露光装置にも適用することができる。
【００２４】
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る電子ビーム露光装置の概略的な構成を示す図である。図１において、１は、カソード１ａ、グリッド１ｂ、アノード１ｃを含む電子銃１である。カソード１ａから放射された電子は、グリッド１ｂとアノード１ｃとの間でクロスオーバ像を形成する。以下では、このクロスオーバ像を電子源ＥＳと記す。
【００２５】
電子源ＥＳから放射される電子は、コンデンサーレンズ２によってほぼ平行なビームにされて補正電子光学系３に照射される。このコンデンサーレンズ２は、複数の開口電極で構成される。
【００２６】
補正電子光学系３は、光軸ＡＸに沿って電子銃１側から順に配置されたアパーチャアレイＡＡ、ブランカーアレイＢＡ、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵ、ストッパーアレイＳＡで構成される。なお、図１においては、作図上の便宜のため、補正電子光学系３の構成要素として、３枚の基板（メンブレン或いは薄板状の部材）のみが示されている。補正電子光学系３の詳細については後述する。
【００２７】
補正電子光学系３は、電子源ＥＳの複数の中間像を形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系４によってウェハ（デバイス材料）５上に縮小投影される。ここで、補正電子光学系３は、縮小電子光学系４の収差を補正するような位置に複数の中間像を形成する。
【００２８】
縮小電子光学系４は、第１投影レンズ４１（４３）と第２投影レンズ４２（４４）とからなる対称磁気ダブレットで構成される。第１投影レンズ４１（４３）の焦点距離をｆ１、第２投影レンズ４２（４４）の焦点距離をｆ２とすると、この２つのレンズ間距離はｆ１＋ｆ２である。光軸ＡＸ上の物点は、第１投影レンズ４１（４３）の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ４２（４４）の焦点位置にある。中間像は−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。
【００２９】
６は、補正電子光学系３からの複数の電子ビームを偏向させることによって、複数の中間像の投影像をウエハ５上でＸ，Ｙ方向に共通の変位量だけ変位させる偏向器である。偏向器６は、偏向幅が広い場合に用いられる主偏向器と偏向幅が狭い場合に用いられる副偏向器とを含み、主偏向器は電磁型偏向器で、副偏向器は静電型偏向器である。
【００３０】
７は、偏向器６を作動させた際に発生する偏向収差による投影像の焦点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、偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正するダイナミックスティグコイルである。
【００３１】
９は、ウエハ５を載置し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なθ−Ｚステージである。１０は、θ−Ｚステージ９に固定されたステージ基準板である。
【００３２】
１１は、θ−Ｚステージを載置し、光軸ＡＸ（Ｚ軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。
【００３３】
１２は、電子ビームによってステージ基準板１０上のマークが照射された際に生じる反射電子を検出する反射電子検出器である。
【００３４】
１３は、補正電子光学系３を構成する複数の基板（アパーチャアレイＡＡ、ブランカーアレイＢＡ、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵ、ストッパーアレイＳ）の各々に設けられた差圧センサである。差圧センサ１３は、該差圧センサが取り付けられた基板の表側の圧力と裏側の圧力との差圧を計測する圧力センサを含む。補正電子光学系３を構成する複数の基板（電極板を含む）は、互いに間隙をもって配置されており、その間隙を構成する空間７０は、鏡筒カバー６０内（更には、本体カバー８０内）の空間に対して、相応の断面積の通路によって通じている。この通路の断面積は、各基板に形成された複数の開口部の総面積よりも大きいことが好ましい。これにより、本体カバー８０内の空間の減圧又は昇圧時において、基板がその両側の圧力の差によって破損したり、変形により精度が低下したりする問題を解決することができる。更に、この通路或いは他の通路により、補正電子光学系３の上部の空間と下部の空間とをも連絡させることが好ましい。
【００３５】
５１〜５６は、給排気ポンプであり、本体カバー８０内の気体（例えば、空気）を排気して本体カバー８０内の空間を所定の真空度まで減圧したり、本体カバー８０内に気体（例えば、空気）を供給して本体カバー６０内の空間を大気圧にしたりする。１５は、給排気ポンプ５１〜５６を制御するポンプコントローラである。給排気ポンプ５１〜５６により本体カバー８０内が減圧又は昇圧されることにより、それに応じて補正電子光学系３を構成する基板間の空間７０も減圧又は昇圧される。
【００３６】
ここで、空間７０と鏡筒カバー６０（更には本体カバー８０）内の空間とを連絡する通路の端部又は途中には、開閉度の調整が可能なバルブ１４を設けてもよい。バルブ１４の開閉度（或いは、給排気の速度、流量）は、圧力センサ１３の出力に基づいて、補正電子光学系３を構成する各基板の両側の圧力差が所定範囲（許容範囲）内に収まるように、給排気コントローラ１６によって制御され得る。
【００３７】
また、給排気コントローラ１６は、圧力センサ１３の出力に基づいて、補正電子光学系３を構成する各基板の両側の圧力差が所定範囲（許容範囲）内に収まるように、給排気ポンプ５１〜５６をも制御する。給排気コントローラ１６は、主コントローラ１２３からの命令に従って動作する。
【００３８】
図２は、補正電子光学系３を電子銃１側から見た図である。図３は、図２のＡ−Ａ'で切断した補正電子光学系３の断面図である。前述のように、補正電子光学系３は、好適には、アパーチャアレイＡＡ、ブランカーアレイＢＡ、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵ、ストッパーアレイＳＡで構成される。
【００３９】
アパーチャアレイＡＡは、図２に示すように、複数の開口を有する基板であり、コンデンサーレンズ２からの１つの電子ビームを複数の電子ビームに分割する。
【００４０】
ブランカーアレイＢＡは、アパーチャアレイＡＡで分割された複数の電子ビームを偏向させるか否かを個別に制御する複数の偏向器（ブランカー）が形成された基板である。図４は、ブランカーアレイＢＡに形成された複数の偏向器（ブランカー）の１つを抜き出して模式的に示した図である。図４において、基板３１には、開口ＡＰと、該開口ＡＰを挟んだ一対の電極（偏向器）３２とが形成されている。また、基板３１には、偏向器３２を個別にｏｎ／ｏｆｆさせるための配線Ｗ１が形成されている。
【００４１】
要素電子光学系アレイユニットＬＡＵは、同一平面内に複数の電子レンズを２次元配列して形成された電子レンズアレイである第１電子光学系アレイＬＡ１及び第２電子光学系アレイＬＡ２で構成される。
【００４２】
図５は、第１電子光学系アレイＬＡ１の構成を示す図である。第１電子レンズアレイＬＡ１は、複数の開口に各々対応する複数のドーナツ状電極が配列された上部電極板ＵＥ、中間電極板ＣＥ、及び下部電極板ＬＥの３枚の電極板を有し、例えば絶縁物を介在させて、その３枚の電極板が積層されている。上部、中部、下部電極板のドーナツ状電極は、一つの電子レンズ（いわゆるユニポテンシャルレンズ）ＵＬとして機能する。電子レンズＵＬの全ての上部、下部電極板のドーナツ状電極は共通の配線ｗ２でＬＡＵ制御回路１１２に接続され、同一の電位が印加される。この実施の形態では、上部、下部電極板のドーナツ状電極の電位は、電子ビームの加速電位として作用する。一方、各電子レンズＵＬの中間電極板のドーナツ状電極は、個別の配線ｗ３でＬＡＵ制御回路１１２に接続され、各々に独立した電位が印加される。これにより、各電子レンズＵＬの電子光学的パワー（焦点距離）を所望の値に設定することができる。第２電子光学系アレイＬＡ２も第１電子光学系アレイＬＡ１と同様の構造及び機能を有する。
【００４３】
図３に示すように、要素電子光学系アレイユニットＬＡＵにおいて、１つの第１電子レンズアレイＬＡ１の１つの電子レンズと第２電子レンズアレイＬＡ２の電子レンズとで１つの要素電子光学系ＥＬが構成される。そして、アパーチャアレイＡＡが各要素電子光学系ＥＬの略前側焦点位置に位置する為、各要素電子光学系ＥＬは、分割された複数の電子ビームより、それぞれの略後側焦点位置に電子源ＥＳの中間像を形成する。これらの中間像が縮小電子光学系４を介してウエハ５に縮小投影される際に現れる縮小電子光学系４の像面湾曲の影響を補正するように、要素電子光学系ＥＬ毎に電子レンズの電子光学的パワーを調整することによりこれらの中間像の形成位置が個別に調整される。
【００４４】
ストッパーアレイＳＡは、アパーチャアレイＡＡと同様に、複数の開口が形成された基板である。ブランカーアレイＢＡで偏向された電子ビームは、その電子ビームに対応するストッパーアレイＳＡの開口部の外に入射するように軌道が変更され、ブランカーアレイＳＡを通過しなくなる。
【００４５】
次に、図６を参照しながら補正電子光学系３の機能について説明する。図６において、電子を放射する電子源ＥＳからの電子はコンデンサーレンズ２により略平行なビームにされる。略平行な電子ビームは、アパーチャアレイＡＡに入射し、複数の電子ビームに分割される。分割された複数の電子ビームは要素電子光学系ＥＬ１〜ＥＬ３に入射し、各要素電子光学系の略前側焦点位置に電子源ＥＳの中間像ｉｍｇ１〜ｉｍｇ３を形成する。
【００４６】
各中間像は、図１に示した縮小電子光学系４を介して被露光面であるウエハ５に投影される。複数の中間像が被露光面に投影される際に現れる収差を補正するために、複数の要素電子光学系の光学特性は個別に調整される。例えば、像面湾曲収差（投影電子光学系４の光軸方向における実際の結像位置と理想結像位置とのずれ）については、光軸方向の中間像形成位置を要素電子光学系毎に調整することによって補正することができる。また、例えば、図７Ｂ及びＣに示すような歪曲収差については、光軸に直交する方向の中間像形成位置を要素電子光学系毎に調整することによって、図７Ａに示すように補正することができる。
【００４７】
各電子ビームのウエハ５上への照射は、ブランカーＢ１〜Ｂ３とストッパーＳ１〜Ｓ３とによって個別に制御される。図６では、ｉｍｇ３はブランカーＢ３をｏｎすることによりストッパーＳ３によって遮断されている。
【００４８】
図８は、図１に示す電子ビーム露光装置の制御システムの構成を示す図である。ＢＡ制御回路１１１は、ブランカーアレイＢＡの各ブランカーのｏｎ／ｏｆｆを個別に制御する制御回路、ＬＡＵ制御回路１１２は、レンズアレイユニットＬＡＵを構成する各電子レンズの焦点距離を制御する制御回路である。Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路１１３は、ダイナミックスティグコイル８を制御して縮小電子光学系４の非点収差を制御する制御回路である。Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路１１４は、ダイナミックフォーカスコイル７を制御して縮小電子光学系４のフォーカスを制御する制御回路である。偏向制御回路１１５は、偏向器６を制御する制御回路である。光学特性制御回路１１６は、縮小電子光学系４の光学特性（倍率、歪曲）を調整する制御回路である。反射電子検出回路１１７は、反射電子検出器１２の出力信号に基づいて反射電子量を算出する回路である。ステージ駆動制御回路１１７は、θ−Ｚステージ９を駆動制御すると共に、ＸＹステージ１１の位置を検出するレーザ干渉計ＬＩＭと共同してＸＹステージ１１を駆動制御する制御回路である。
【００４９】
給排気コントローラ１６は、補正電子光学系３を構成する複数の基板の全部又は一部に取付けられた圧力センサ１３の出力信号に基づいて、補正電子光学系３に取付けられたバルブ１４を制御すると共に、ポンプコントローラ１５を介して給排気ポンプ５１〜５６を制御する。この際、バルブ１４及び給排気ポンプ５１〜５６は、補正電子光学系３を構成する各基板の両側の圧力差が所定範囲（許容範囲）を越えないように、給排気コントローラ１６によって制御される。また、給排気コントローラ１６による給排気の制御は、例えば、電子ビーム露光装置の立ち上げ時、立ち下げ時、メンテナンス時、あるいは非常時に、すなわち本体カバー内部の高真空が解除される際に、主コントローラ１２３からの命令に従って自動的に実行される。
【００５０】
副コントローラ１２０は、メモリ１２１に記憶された描画用制御データを上記複数の制御回路に分配すると共に各制御回路を制御する。副コントローラ１２０は、インターフェース１２２を介して電子ビーム露光装置全体を制御する主コントローラ１２３によって制御される。
【００５１】
なお、この実施の形態では圧力センサ１３を設けて各電極板の表裏の差圧を検出し、この検出に基づいてコントローラで制御を行っている。見方を変えれば圧力差を検出することで、圧力差の変化に伴う電極板の微小な変形情報を得ている。この変形情報は圧力センサ以外、たとえば光学的な手法で検出することもできる。具体例を挙げれば、電極板の表面に光ビームを斜入射させて反射光を検出する光センサ、あるいは光干渉原理を用いた光センサを用いて電極板表面の位置変化を検出することができる。よって圧力センサ１３をその等価物とみなせる光センサで置き換えて、コントローラへの入力としてもよい。あるいは圧力センサ１３と光センサの両方を用いて更なる精度の向上を図ることも可能である。
【００５２】
以下、図８を参照しながら本実施の形態に係る電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。副コントローラ１２０は、メモリ１２１から提供される露光制御データに基づいて、偏向制御回路１１５に命じて、偏向器６によって、複数の電子ビームを偏向させると共に、ＢＡ制御回路１１５に命じて、ウエハ５に描画すべきパターンに応じてブランカーアレイＢＡの各ブランカーを個別にｏｎ／ｏｆｆさせる。この時、ＸＹステージ１１はｙ方向に連続移動しており、ＸＹステージの移動に対して複数の電子ビームが追従するように、偏向器６によって複数の電子ビームが偏向される。各電子ビームは、図９に示すように、ウエハ５上の対応する要素露光領域（ＥＦ）を走査露光する。各電子ビームに対応する要素露光領域（ＥＦ）は、２次元的に互いに隣接するように設定されており、複数の要素露光領域（ＥＦ）で構成されるサブフィールド（ＳＦ）に対して同時に隙間無くパターンが描画される。
【００５３】
副コントローラ１２０は、１つのサブフィールド（ＳＦ１）の露光が終了した後、次のサブフィールド（ＳＦ２）を露光する為に、偏向制御回路１１５に命じて、偏向器６によって、ステージ走査方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に複数の電子ビームを偏向させる。この時、偏向によってサブフィールドが変わることにより、各電子ビームが縮小電子光学系４を介して縮小投影される際の収差も変わる。そこで、副コントローラ１２０は、ＬＡＵ制御回路１１２、Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路１１３、及びＤ＿ＦＯＣＵＳ制御回路１１４に命じて、変化した収差を補正するように、レンズアレイユニットＬＡＵ、ダイナミックスティグコイル８、及びダイナミックフォーカスコイル７を調整する。そして、再度、前述したように、複数の電子ビームによりサブフィールド２（ＳＦ２）にパターンを描画する。
【００５４】
そして、図９に示すように、複数のサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ６）に順次パターンを描画することによって、ステージ走査方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に並ぶサブフィールド（ＳＦ１〜ＳＦ６）で構成される１つのメインフィールド（ＭＦ）にパターンが描画される。
【００５５】
副コントローラ１２０は、図９に示すメインフィールド１（ＭＦ１）の露光が終了した後、偏向制御回路１１５に命じて、順次、ステージ走査方向（ｙ方向）に並ぶメインフィールド（ＭＦ２，ＭＦ３，ＭＦ４...）に複数の電子ビームを偏向させると共にパターンを描画させる。これにより、メインフィールド（ＭＦ２，ＭＦ３，ＭＦ４...）で構成されるストライプ（ＳＴＲＩＰＥ１）にパターンが描画される。そして、ＸＹステージ１１をｘ方向にステップさせ、次のストライプ（ＳＴＲＩＰＥ２）にパターンを描画する。
【００５６】
次に、補正電子光学系３についての２つの好適な実施例を説明する。図１２は、本発明の第１及び第２の実施例に係る補正電子光学系３の構造を示す斜視図である。
【００５７】
図１３は、本発明の第１の実施例に係る補正電子光学系３を図１２に示すＡ−Ａ'で切断した断面図である。なお、図１３では、説明の便宜上、２×２の電子レンズが示されている。この電子光学系３は、アパーチャアレイＡＡ、ブランカーアレイＢＡ、第１電子光学系ＬＡ１を構成する３枚のアレイＬＡ１ａ（図５のＵＥ）、ＬＡ１ｂ（図５のＣＥ）、ＬＡ１ｃ（図５のＬＥ）、第２電子光学系ＬＡ２を構成する３枚のアレイＬＡ２ａ（図５のＵＥ）、ＬＡ２ｂ（図５のＣＥ）、ＬＡ２ｃ（図５のＬＥ）、ストッパーアレイＳＡを光軸に沿って配置して構成されている。各アレイ（基板）ＡＡ、ＢＡ、ＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ１ｃ、ＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂ、ＬＡ２ｃ、ＳＡの表裏には対向するアレイ又は板との空間７０が形成されている。各アレイは、典型的には、電子ビームの経路上に開口を有するメンブレンと、該メンブレンを支持する環状の支持体とを有する。
【００５８】
アパーチャアレイＡＡは仕切り板ＰＡＡにより支持され、ブランカーアレイＢＡは仕切り板ＰＢＡにより支持され、第１電子光学系アレイＬＡ１を構成する３枚の基板ＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ１ｃは各々仕切り板ＰＬＡ１ａ、ＰＬＡ１ｂ、ＰＬＡ１ｃにより支持され、第２電子光学系アレイＬＡ２を構成する３枚の基板ＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂ、ＬＡ２ｃは各々仕切り板ＰＬＡ２ａ、ＰＬＡ２ｂ、ＰＬＡ２ｃにより支持され、ストッパーアレイＳＡは仕切り板ＰＳＡにより支持されている。また、最上部のアレイＡＡを支持する仕切り板ＰＡＡに対向する位置には、仕切り板ＰＴが配置され、最下部のアレイＳＡを支持する仕切り板ＰＳＡに対向する位置には、仕切り板ＰＢが配置されている。そして、対向する仕切り板によって、各アレイ（基板）ＡＡ、ＢＡ、ＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ１ｃ、ＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂ、ＬＡ２ｃ、ＳＡの表裏の空間７０を鏡筒カバー６０（更には、本体カバー８０内）の空間に連絡するための通路１００が形成されている。これらの通路１００を通じて矢印Ｃ方向に気体（例えば、空気）の給排気がなされる。
【００５９】
各通路１００には、給排気に係るコンダクタンスを調整するためのバルブ弁１４が設けられている。これらのバルブ弁１４は、例えば、本体カバー８０の外部に伸びるロッド（不図示）に連結されており、該ロッドの移動により開閉度が調整され得る。図１４は、バルブ弁１４の構成例を提供するために、アパーチャアレイＡＡを上方から見た図である。
【００６０】
バルブ弁１４の開閉度は、圧力センサ１３の出力に基づいて、各アレイの表裏の圧力差が所定範囲（許容範囲）内に収まるように、前述の給排気コントローラ１６によって制御され得る。ここで、給排気コントローラ１６は、圧力センサ１３の出力に基づいて、補正電子光学系３を構成する各アレイの表裏の圧力差が所定範囲（許容範囲）内に収まるように、給排気ポンプ５１〜５６をも制御する。
【００６１】
第１電子光学系ＬＡ１を構成する３枚のアレイＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ１ｃの間、及び、第２電子光学系ＬＡ２を構成する３枚のアレイＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂ、ＬＡ２ｃの間には、対向するアレイを連結しそれらの間隙を規定するスペーサ１１０が設けられている。対向するアレイ間にスペーサ１１０を設けることにより、第１電子光学系ＬＡ１及び第２の電子光学系ＬＡ２の強度を高め、給排気時にアレイのメンブレン部が変形したり破損したりすることを効果的に防止することができる。スペーサ１１０は、アレイに形成された開口を塞がない位置に配置される。スペーサ１１０は、例えば、アレイに形成された開口に対応する位置に開口を有する板部材であってもよいし、アレイに形成された開口に対応する位置に開口を有する互いに分離された環状の部材であってもよいし、ブロック形状の部材であってもよいし、ライン形状の部材であってもよいし、他の構造の部材であってもよい。
【００６２】
図１５は、本発明の第２の実施例に係る補正電子光学系３を図１２に示すＡ−Ａ'で切断した断面図である。なお、図１５では、説明の便宜上、２×２の電子レンズが示されている。この電子光学系３は、アパーチャアレイＡＡ、ブランカーアレイＢＡ、第１電子光学系ＬＡ１を構成する３枚のアレイＬＡ１ａ（図５のＵＥ）、ＬＡ１ｂ（図５のＣＥ）、ＬＡ１ｃ（図５のＬＥ）、第２電子光学系ＬＡ２を構成する３枚のアレイＬＡ２ａ（図５のＵＥ）、ＬＡ２ｂ（図５のＣＥ）、ＬＡ２ｃ（図５のＬＥ）、ストッパーアレイＳＡを光軸に沿って配置して構成されている。各アレイ（基板）ＡＡ、ＢＡ、ＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ１ｃ、ＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂ、ＬＡ２ｃ、ＳＡの表裏には対向するアレイ又は板との空間７０が形成されている。各アレイは、典型的には、電子ビームの経路上に開口を有するメンブレンと、該メンブレンを支持する環状の支持体とを有する。
【００６３】
アパーチャアレイＡＡは仕切り板ＰＡＡにより支持され、ブランカーアレイＢＡは仕切り板ＰＢＡにより支持され、第１電子光学系アレイＬＡ１を構成する３枚の基板ＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ１ｃは各々仕切り板ＰＬＡ１ａ、ＰＬＡ１ｂ、ＰＬＡ１ｃにより支持され、第２電子光学系アレイＬＡ２を構成する３枚の基板ＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂ、ＬＡ２ｃは各々仕切り板ＰＬＡ２ａ、ＰＬＡ２ｂ、ＰＬＡ２ｃにより支持され、ストッパーアレイＳＡは仕切り板ＰＳＡにより支持されている。また、最上部のアレイＡＡを支持する仕切り板ＰＡＡに対向する位置には、仕切り板ＰＴが配置され、最下部のアレイＳＡを支持する仕切り板ＰＳＡに対向する位置には、仕切り板ＰＢが配置されている。そして、対向する仕切り板によって形成される各アレイ（基板）ＡＡ、ＢＡ、ＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ１ｃ、ＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂ、ＬＡ２ｃ、ＳＡの表裏の空間７０は、通路１００を通して鏡筒カバー６０（更には、本体カバー８０内）の空間に連絡される。これらの通路１００を通じて矢印Ｃ方向に気体（例えば、空気）の給排気がなされる。
【００６４】
各通路１００には、給排気に係るコンダクタンスを調整するためのバルブ弁１４が設けられている。これらのバルブ弁１４は、例えば、本体カバー８０の外部に伸びるロッド（不図示）に連結されており、該ロッドの移動により開閉度が調整され得る。
【００６５】
バルブ弁１４の開閉度は、圧力センサ１３の出力に基づいて、各アレイの表裏の圧力差が所定範囲（許容範囲）内に収まるように、前述の給排気コントローラ１６によって制御され得る。ここで、給排気コントローラ１６は、圧力センサ１３の出力に基づいて、補正電子光学系３を構成する各アレイの表裏の圧力差が所定範囲（許容範囲）内に収まるように、給排気ポンプ５１〜５６をも制御する。
【００６６】
第１電子光学系ＬＡ１を構成する３枚のアレイＬＡ１ａ、ＬＡ１ｂ、ＬＡ１ｃは、ベース基板２０１によって支持されると共に入れ子構造を形成している。また、第２電子光学系ＬＡ２を構成する３枚のアレイＬＡ２ａ、ＬＡ２ｂ、ＬＡ２ｃは、ベース基板２０２によって支持されると共に入れ子構造を形成している。このような入れ子構造は、次のような利点を有する。
（１）対向するアレイのメンブレンの間隔を小さくすることが容易である。この効果は、特に３層以上の電極の積層において大きい。
（２）各電極の基板部分（支持部分）を厚くできるので、高い強度を持たせることが出来、信頼性、取扱い性、組立ての容易性が向上する。
（３）１つのベース基板を位置基準として各電極のアライメントを行なうため、基板同士の位置合わせ精度が高まる。
【００６７】
ベース基板２０１は、アレイＬＡ１ａとアレイＬＡ１ｂとの間の空間７０と通路１００とを連絡するための開口２１１、アレイＬＡ１ｂとアレイＬＡ１ｃとの間の空間７０と通路１００とを連絡するための開口２１２、及び、アレイＬＡ１ｃの裏面側の空間をベース基板２０１の下部の空間を介して通路１００に連絡するための開口２１３を有する。図１６は、ベース基板２０１を裏面から見た図である。
【００６８】
また、ベース基板２０２も同様に、アレイＬＡ２ａとアレイＬＡ２ｂとの間の空間７０と通路１００とを連絡するための開口２２１、アレイＬＡ２ｂとアレイＬＡ２ｃとの間の空間７０と通路１００とを連絡するための開口２２２、及び、アレイＬＡ２ｃの裏面側の空間をベース基板２０２の下部の空間を介して通路１００に連絡するための開口２２３を有する。
【００６９】
このようにベース基板２０１及び２０２に、アレイが面する空間を通路１００に連絡するための開口を設けることにより、給排気時にアレイのメンブレン部が変形したり破損したりすることを効果的に防止することができる。
【００７０】
次に、上記露光装置を用いた半導体デバイス（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）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【００７１】
図１７は、全体システムをある側面から切り出して表現したものである。図中、1010は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所1010 内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム1080、複数の操作端末コンピュータ1100、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）1090を備える。ホスト管理システム1080は、ＬＡＮ1090を事業所の外部ネットワークであるインターネット1050に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００７２】
一方、1020〜1040は、製造装置のユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場である。製造工場1020〜1040は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場1020〜1040内には、夫々、複数の製造装置1060と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）1110と、各製造装置1060の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム1070とが設けられている。各工場1020〜1040に設けられたホスト管理システム1070は、各工場内のＬＡＮ1110を工場の外部ネットワークであるインターネット1050に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ1110からインターネット1050を介してベンダー1010側のホスト管理システム1080にアクセスが可能となる。ここで、典型的には、ホスト管理システム1080のセキュリティ機能によって、限られたユーザーだけがホスト管理システム1080に対するアクセスが許可される。
【００７３】
このシステムでは、インターネット1050を介して、各製造装置1060の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知し、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から工場側に送信することができる。各工場1020〜1040とベンダー1010との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ1110でのデータ通信には、典型的には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者がアクセスすることができない、セキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００７４】
さて、図１８は、本実施形態の全体システムを図１７とは別の側面から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも1台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの複数の製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、2010は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置2020、レジスト処理装置2030、成膜処理装置2040が導入されている。なお、図１８では製造工場2010は1つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ2060で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム2050で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー2100、レジスト処理装置メーカー2200、成膜装置メーカー2300などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行なうためのホスト管理システム2110,2210,2310を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム2050と、各装置のベンダーの管理システム2110, 2210, 2310とは、外部ネットワーク2000であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット2000を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００７５】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１９に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（4010）、シリアルナンバー（4020）、トラブルの件名（4030）、発生日（4040）、緊急度（4050）、症状（4060）、対処法（4070）、経過（4080）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（4100〜4120）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。
【００７６】
次に、上記の電子ビーム露光装置を利用した半導体デバイス（半導体素子）の製造方法について説明する。
【００７７】
図１１は、半導体デバイス（例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ等）の製造のフローチャートである。ステップ１（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（ＥＢデータ変換）では設計した回路パターンを電子ビーム露光装置用のデータへ変換する。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製造する。
【００７８】
ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、電子ビーム露光装置用のデータに従ってリソグラフィー技術によってウエハ上に回路を形成する。具体的には、まず、レジストが塗布されたウエハを電子ビーム露光装置内にローディングする。そして、アライメントユニットでウェハ上のグローバルアライメント用のデータを読み取り、その結果に基づいてウエハステージを駆動して所定の位置に次々にパターンを描画する。そして、パターンが描画された基板に対して現像処理を施す。
【００７９】
次のステップ５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって製作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。
【００８０】
ステップ６（検査）ではステップ５で製作された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８１】
図１０は、図１１のステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。まず、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（イオン打ち込み）ではウエハにイオンを打ち込む。
【００８２】
ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布する。ステップ１６（描画）では、上記の電子ビーム露光装置によって回路パターンをウエハに描画する。ステップ１７（現像）では露光したウエハに現像処理を施す。ステップ１８（エッチング）では、現像されたレジストを利用して、ステップＳ１１〜１３で形成された膜の不要な部分をエッチングすることにより該膜をパタニングする。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多層のパターンが形成される。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、荷電粒子線露光装置の性能やデバイス製造の生産性を低下させることなく、電子光学系が有する電極板の変形や損傷を未然に防ぐことがでる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る電子ビーム露光装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】補正電子光学系を電子銃側から見た図である。
【図３】図２のＡ−Ａ'で切断した補正電子光学系の断面図である。
【図４】ブランカーアレイに形成された複数の偏向器（ブランカー）の１つを抜き出して模式的に示した図である。
【図５】第１及び第２電子光学系アレイの構成を示す図である。
【図６】補正電子光学系の機能を説明する図である。
【図７】投影電子光学系の歪曲収差を説明する図である。
【図８】図１に示す電子ビーム露光装置の制御システムの構成を示す図である。
【図９】露光手順を説明する図である。
【図１０】デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１１】デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第１及び第２の実施例に係る補正電子光学系３の構造を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第１の実施例に係る補正電子光学系３を図１２に示すＡ−Ａ'で切断した断面図である。
【図１４】バルブ弁１４の構成例を提供するために、アパーチャアレイＡＡを上方から見た図である。
【図１５】本発明の第２の実施例に係る補正電子光学系３を図１２に示すＡ−Ａ'で切断した断面図である。
【図１６】ベース基板２０１を裏面から見た図である。
【図１７】全体システムをある側面から切り出して表現したものである。
【図１８】本実施形態の全体システムを図１７とは別の側面から切り出して表現した概念図である。
【図１９】ディスプレイ上のユーザーインターフェースを示す図である。
【符号の説明】
１  電子銃
２  コンデンサーレンズ
３  補正電子光学系
４  縮小電子光学系
５  ウエハ
６  偏向器
７  ダイナミックフォーカスコイル
８  ダイナミックスティグコイル
９  θ−Ｚステージ
１０  基準板
１１  ＸＹステージ
１２  反射電子検出器
１３  圧力センサ
１４  バルブ
１５  ポンプコントローラ
１６  給排気コントローラ
６０  鏡筒カバー
７０  基板間の空間
８０  本体カバー
１１０  ＣＬ制御回路
１１１  ＢＡ制御回路
１１２  ＬＡＵ制御回路
１１３  Ｄ＿ＳＴＩＧ制御回路
１１４  Ｄ＿ＦＯＣＵＳ制御回路
１１５  偏向制御回路
１１６  光学特性制御回路
１１７  反射電子検出回路
１１８  ステージ駆動制御回路１７
１２０  副コントローラ
１２１  メモリ
１２２  インターフェース
１２３  主コントローラ
ＡＡ  アパーチャアレイ
ＢＡ  ブランカーアレイ
ＬＡＵ  要素電子光学系アレイユニット
ＳＡ  ストッパーアレイ
【図１】
0003728217.tif 000002
【図２】
0003728217.tif 000003
【図３】
0003728217.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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