(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アパーチャアレイにより分割された複数の荷電粒子線を偏向させながら、前記複数の荷電粒子線の各々を基板上に照射するか否かを示す露光制御データに基づいて前記複数の荷電粒子線の各々を制御して、これにより前記基板上にパターンを描画する露光動作を実行する荷電粒子線露光装置であって、
前記露光動作に先立って、前記基板に照射される荷電粒子線群のクーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するために、偏向動作毎に、前記露光制御データに基づいて前記荷電粒子線群の総合電流を求め、前記総合電流に基づいて歪曲収差係数を求め、前記歪曲収差係数に基づいて決定される指令値を格納するメモリと、
前記露光動作中に、前記偏向動作に応じて、前記指令値に従って前記クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正する補正機構とを備え、
前記補正機構は、
前記アパーチャアレイの荷電粒子線源側に配置されたコンデンサーレンズ、
前記アパーチャアレイの前記基板側に配置され、前記荷電粒子線群の前記基板への照射方向と平行なＺ方向に直交するＸ方向に前記荷電粒子線群の各々を偏向するＸ方向用偏向器アレイ、および、
前記アパーチャアレイの前記基板側に配置され、前記Ｚ方向および前記Ｘ方向に直交するＹ方向に前記荷電粒子線群の各々を偏向するＹ方向用偏向器アレイ、を用いて、
前記クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正する、
ことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
【請求項２】
前記コンデンサーレンズは、四極子レンズを含む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】
複数の荷電粒子線を偏向させながら、前記複数の荷電粒子線の各々を基板上に照射するか否かを示す露光制御データに基づいて前記複数の荷電粒子線の各々を制御して、これにより前記基板上にパターンを描画する露光動作を実行する荷電粒子線露光方法であって、
偏向動作毎に、前記露光制御データに基づいて前記基板に照射される荷電粒子線群の総合電流を求め、前記総合電流に基づいて歪曲収差係数を求める工程と、
前記露光動作に先立って、前記歪曲収差係数に基づいて、前記荷電粒子線群のクーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するための指令値を決定する工程と、
前記偏向動作に応じて、前記指令値に従って前記クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正して、前記基板上に前記パターンを描画する工程と、
を含むことを特徴とする荷電粒子線露光方法。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線露光方法に従って基板を描画露光する工程と、
該基板を現像する工程と、
を含む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、荷電粒子線露光装置及び荷電粒子線露光装置に関し、例えば、ウエハ等の基板にパターンを直接描画し、又は、マスクやレチクル等の原版にパターンを描画する荷電粒子線露光装置及び荷電粒子線露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上に荷電粒子線を結像させて露光を行う荷電粒子線露光装置では、荷電粒子線の電流が大きいと、クーロン効果によって、基板に投影された荷電粒子線の像にぼけが生じる。このクーロン効果によるぼけは、荷電粒子線投影用の縮小電子光学系の焦点位置を再調整することで大半を補正できるが、一部は補正できずに残る。そこで、従来は、荷電粒子線の面積と装置パラメータ（電流密度、荷電粒子線入射半角、荷電粒子線の加速電圧及び縮小電子光学系の光学長）とに基づいてクーロン効果によるぼけを予測し、その予測結果に応じて縮小電子光学系の焦点を調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】
クーロン効果は、荷電粒子線の像にボケを生じさせるばかりでなく、基板上における荷電粒子線の像の位置を変位させる。その変位量は、荷電粒子線の形状や総電流によって変わる。そのため、複数の荷電粒子線を走査してパターンを描画するマルチ型荷電粒子線露光装置では、描画する際の荷電粒子線の分布によって荷電粒子線間の位置関係が変化する。その例を図２２に示す。
【０００４】
図２２において、黒丸が基板上の荷電粒子線を示し、破線の格子は、設計上の荷電粒子線の位置によって定まる格子である。（Ａ）と（Ｂ）を比較すると、基板上の荷電粒子線の分布は共に一様であるが、（Ｂ）の方が荷電粒子線の数が多いため（すなわち総電流が大きいため）、荷電粒子線間の位置関係がより大きく変化する。また、（Ｂ）と（Ｃ）を比較すると、（Ｃ）は、荷電粒子線の分布が一様でない（非等方）であるため、実際の荷電粒子線によって定める格子も非等方的に変位する。このように、荷電粒子線間の位置関係が変化すると、各家電粒子線が描画するパターン間の繋ぎ精度が悪くなり、所望のパターンを精度よく形成することができない。
【０００５】
本発明の目的は、例えば、基板に描画すべきパターンに応じて生じる荷電粒子線間の位置関係の変化を補正し、従来よりも高精度の描画を実現することができる荷電粒子線露光装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、アパーチャアレイにより分割された複数の荷電粒子線を偏向させながら、前記複数の荷電粒子線の各々を基板上に照射するか否かを示す露光制御データに基づいて前記複数の荷電粒子線の各々を制御して、これにより前記基板上にパターンを描画する露光動作を実行する荷電粒子線露光装置に係り、前記荷電粒子線露光装置は、前記露光動作に先立って、前記基板に照射される荷電粒子線群のクーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するために、偏向動作毎に、前記露光制御データに基づいて前記荷電粒子線群の総合電流を求め、前記総合電流に基づいて歪曲収差係数を求め、前記歪曲収差係数に基づいて決定される指令値を格納するメモリと、前記露光動作中に、前記偏向動作に応じて、前記指令値に従って前記クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正する補正機構とを備え、前記補正機構は、前記アパーチャアレイの荷電粒子線源側に配置されたコンデンサーレンズ、前記アパーチャアレイの前記基板側に配置され、前記荷電粒子線群の前記基板への照射方向と平行なＺ方向に直交するＸ方向に前記荷電粒子線群の各々を偏向するＸ方向用偏向器アレイ、および、前記アパーチャアレイの前記基板側に配置され、前記Ｚ方向および前記Ｘ方向に直交するＹ方向に前記荷電粒子線群の各々を偏向するＹ方向用偏向器アレイ、を用いて、前記クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正する。
本発明の第２の側面は、複数の荷電粒子線を偏向させながら、前記複数の荷電粒子線の各々を基板上に照射するか否かを示す露光制御データに基づいて前記複数の荷電粒子線の各々を制御して、これにより前記基板上にパターンを描画する露光動作を実行する荷電粒子線露光方法に係り、前記荷電粒子線露光方法は、偏向動作毎に、前記露光制御データに基づいて前記基板に照射される荷電粒子線群の総合電流を求め、前記総合電流に基づいて歪曲収差係数を求める工程と、前記露光動作に先立って、前記歪曲収差係数に基づいて、前記荷電粒子線群のクーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するための指令値を決定する工程と、前記偏向動作に応じて、前記指令値に従って前記クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正して、前記基板上に前記パターンを描画する工程と、を含む。
本発明の第３の側面は、デバイス製造方法に係り、前記デバイス製造方法は、上記の荷電粒子線露光方法に従って基板を描画露光する工程と、該基板を現像する工程とを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下では、荷電粒子線を用いた露光装置の一例として、電子ビーム露光装置の例を示すが、本発明は、電子ビームを用いた露光装置に限らず、イオンビームを用いた露光装置にも同様に適用することができる。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【００１５】
図１において、１は、カソード1ａ、グリッド1b、アノード1cよりなる電子銃１であって、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、このクロスオーバ像を電子源ESと記す。
【００１６】
この電子源ESから放射される電子線は、コンデンサーレンズ2を介して要素電子光学系3に照射される。本実施形態のコンデンサーレンズ２は、各々3枚の開口電極からなる電子レンズ（ユニポテンシャルレンズ）２１、２２で構成される。
【００１７】
要素電子光学系アレイ3は、電子源ESの中間像を複数形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系4によってウェハ５上に縮小投影され、これによりウエハ5上に電子源ES像が形成される。
【００１８】
縮小電子光学系4は、第１投影レンズ41(43)と第２投影レンズ42(44)とからなる対称磁気ダブレットで構成される。第１投影レンズ41(43)の焦点距離をf1、第２投影レンズ42(44)の焦点距離をf2とすると、この２つのレンズ間距離はf1+f2になっている。光軸上AXの物点は第１投影レンズ41(43)の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ42(44)の焦点に結ぶ。この像は-f2/f1に縮小される。また、２つのレンズ磁界が互いに逆方向に作用する様に決定されているので、理論上は、球面収差、等方性非点収差、等方性コマ収差、像面湾曲収差、軸上色収差の５つの収差を除いて他のザイデル収差および回転と倍率に関する色収差が打ち消される。
【００１９】
6は、要素電子光学系アレイ3からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の光源像をウエハ5上でX,Y方向に略同一の変位量だけ変位させる偏向器である。偏向器6は、図示はされていないが、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で構成されていて、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。
【００２０】
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光源像のフォーカス位置のずれを補正するダイナミックフォーカスコイルであり、8は、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。
【００２１】
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ステージであって、ステージ基準板10が固設されている。
【００２２】
１1は、θ-Ｚステージを搭載し、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。
【００２３】
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。
【００２４】
次に、図２(A)、(B)を参照して、第１の実施形態の電子ビーム露光装置に用いられる要素電子光学系アレイ3について説明する。図２（A）は、電子銃1側から要素電子光学系アレイ３を見た図であり、図２（B）は図２（A）のAA'断面図である。
【００２５】
要素電子光学系アレイ3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。
【００２６】
アパーチャアレイAAは、図２（A）に示すように基板に複数の開口が形成されたものであり、コンデンサーレンズ２から提供される電子ビームを複数の電子ビームに分割する。
【００２７】
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個別に偏向する偏向器を一枚の基板上に複数形成したものである。その一つの偏向器の詳細を図３に示す。基板31は、開口APを有し、基板31上には、開口APを挟んだ一対の電極で構成された偏向機能を有するブランキング電極32と、ブランキング電極32を個別にon/offするための配線(W)とが形成されている。
【００２８】
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が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。
【００２９】
図４は、第１電子光学系アレイLA1を説明する図である。第１電子レンズアレイLA1は、開口に対応して形成されたドーナツ状電極が複数配列された上部電極板UE、中間電極板CE、下部電極板LEの３枚が絶縁物を介在させて積層されたものである。第１電子光学系アレイLA1において、共通のZ方向の軸に並ぶ、上・中・下電極板のドーナツ状電極が、一つの電子レンズ（いわゆるユニポテンシャルレンズ）として機能する。各電子レンズULの上部・下部電極板の全てのドーナツ状電極は、共通の配線（ｗ）でLAU制御回路112と接続され同一の電位に設定されている（本実施形態では、上部・下部の電極の電位を、電子ビームの加速電位にしている）。一方、各電子レンズの中間電極板のドーナツ状電極は、個別の配線（ｗ）でLAU制御回路１１２と接続され所望の電位に設定されている。それにより、各電子レンズ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・機能を有する。
【００３０】
図２（B）に戻り、要素電子光学系アレイユニットLAUでは、共通のZ方向の軸に並ぶ、第１電子レンズアレイLA1の一つの電子レンズと第２電子レンズアレイLA2の一つの電子レンズとで一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。
【００３１】
ストッパーアレイSAは、アパーチャアレイAAと同様に基板に複数の開口が形成されたものである。そして、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したストッパーアレイSAの開口の外に移動しブランカーアレイSAを通過しなくなる。
【００３２】
次に、本実施形態の電子ビーム露光装置における像面湾曲収差および歪曲収差の補正方法について、図５を用いて説明する。同図中、図1および図２と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
まず、像面湾曲収差（投影電子光学系４の光軸AX（Z）方向における、ウエハ５上での、実際の中間像の結像位置と理想結像位置とのずれ）の補正に関して説明する。
【００３４】
各要素電子光学系EL1〜EL3は、アパーチャアレイAAで分割された電子ビームより中間像img1〜img3を形成する。その際、中間像img1〜img3の光軸AX（Z）方向の位置が、投影電子光学系４で発生する像面湾曲をキャンセルする位置になるように調整される。具体的には、各要素電子光学系を構成する電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）を個別に調整することにより、合成された電子光学的パワーを同一にしながら各要素電子光学系の主面位置を像面湾曲に対応して異ならせている。その結果、投影電子光学系で発生する像面湾曲を補正して、中間像をウエハ上に同一の大きさで投影することができる。
【００３５】
次に、投影電子光学系４の光軸と直交する方向における、ウエハ５上での、歪曲収差（実際の中間像の結像位置と理想結像位置とのずれ）の補正に関して説明する。
【００３６】
中間像img1〜img3を形成する際、中間像img1〜img3の光軸AX（Z）と直交する方向（X,Y）の位置が投影電子光学系４で発生する歪曲収差をキャンセルする位置になるように調整される。具体的には、コンデンサーレンズ２を構成する電子レンズ２１，２２の電子光学的パワー（焦点距離）を個別に調整してコンデンサーレンズ２の前側焦点位置と電子源ESとの相対位置関係を変えることにより、アパーチャアレイAAに入射する電子ビームを発散させ、又は、収斂させ、又は、平行にすることができる。つまり、コンデンサーレンズ２の前側焦点位置に電子源ESを位置させると、図５の実線の電子ビームが示すように、電子ビームは略平行に、アパーチャアレイAAに入射する。すると、中間像img1〜img3は、対応する要素電子光学系EL1〜EL3のそれぞれの光軸上に形成される。一方、電子レンズ２１，２２の電子光学的パワーを個別に調整して、電子源ESをコンデンサーレンズ２の前側焦点位置よりコンデンサーレンズ２側に位置させると、図５の破線の電子ビームが示すように、電子ビームは発散して、アパーチャアレイAAに入射する。すると、中間像img1〜img3は、実線の電子ビームの時に比べ、コンデンサーレンズ２の光軸AX（ｚ）から離れる位置に形成される。
【００３７】
更に詳しく説明すると、コンデンサーレンズ２の前側焦点位置に電子源ESを位置させて、電子ビームを略平行に、アパーチャアレイAAに入射させた時に複数の中間像が図６(a)のように形成されたとすると、電子レンズ２１，２２の焦点距離を個別に調整して、電子源ESをコンデンサーレンズ２の前側焦点位置よりコンデンサーレンズ２側に位置させれば、複数の中間像が図６(b)のように形成される。また、逆にコンデンサーレンズ２の前側焦点位置を電子源ESよりコンデンサーレンズ２側に位置させれば、複数の中間像が図６(ｃ)のように形成される。すなわち、電子レンズ２１，２２の電子光学的パワーを個別に調整することにより、発生する歪曲をキャンセルする位置に、複数の中間像を形成できる。
【００３８】
また、電子レンズ２１，２２の電子光学的パワーを個別に調整する際、コンデンサーレンズ２の電子光学的パワー（電子レンズ２１，２２によって合成された電子光学的パワー）を一定に保つことにより、中間像の大きさを一定にしている。それにより、投影電子光学系４で発生する歪曲収差を補正しつつ中間像をウエハ上に一定の大きさで投影することができる。
【００３９】
本実施形態では、コンデンサーレンズ２が２枚の電子レンズで構成されるが、コンデンサーレンズ２が２枚より多い電子レンズで構成される場合は、少なくとも２枚の電子レンズの電子光学的パワーを個別に調整することにより、投影電子光学系で発生する歪曲収差を補正することができる。
【００４０】
さらに、コンデンサーレンズ２に、XZ断面とYZ断面とで異なる電子光学的パワーを有する四極子レンズを付加すれば、より様々な歪曲に対しても補正ができる。すなわち、コンデンサーレンズ２の光軸ＡＸを含む断面毎の前側焦点位置と電子源ＥＳとの相対位置関係とを個別に調整することにより、光軸ＡＸに対して対称でない歪曲収差をも補正することができる。
【００４１】
本実施形態のシステム構成図を図７に示す。CL制御回路１１0は、コンデンサーレンズ２を構成する電子レンズの焦点距離を制御する制御回路、BA制御回路１１１は、ブランカーアレイBAのブランキング電極の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を構成する電子レンズの焦点距離を制御する制御回路である。
【００４２】
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、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、偏向制御回路１15は偏向器6を制御する制御回路、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の出力信号より反射電子量を求める回路である。
【００４３】
ステージ駆動制御回路１１７は、θ-Zステージ９を駆動制御し、かつ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。
【００４４】
制御系１20は、描画パターンが記憶されたメモリ１21からのデータに基づいて、上記複数の制御回路を制御する。制御系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CPU１23によって制御される。
【００４５】
次に、クーロン効果により生じる電子ビーム間の位置関係の変化を補正する方法を説明する。クーロン効果により生じる電子ビーム間の位置関係の変化は、投影電子光学系４の一種の歪曲収差と考えることができる。そして、このような歪曲収差は、ウェハ５にパターンを描画する際の電子ビームの分布によって変化する。
【００４６】
本実施形態の電子ビーム露光装置では、クーロン効果による投影光学系４の歪曲収差を補正するために、１回の偏向動作毎の各電子ビームのon/off情報（各電子ビームをウェハ５に照射するか否かを示す情報）を有する露光制御データ（図８参照）に基づいて図９に示す指令値決定処理を実行する。
【００４７】
まず、ステップS101では、偏向番号１を選択する。ここで、偏向番号は、何番目の偏向動作であるかを示す番号（全体のパターンのうちどの部分を描画するかを示す番号）であり、例えば、偏向番号１は最初の偏向動作を示す。
【００４８】
次いで、ステップS102では、選択された偏向番号において、ウェハ５上に照射される電子ビームの総合電流Iを求め、そのときの３次の歪曲収差係数Dを（１）式に従って決定してメモリ121に格納する。
【００４９】
D=ｋ0×Ｉ2      ・・・（１）
ここでk0は、実験等により求められる定数である。
【００５０】
次いで、ステップS103では、次の偏向番号があるか否かを判断し、次の偏向番号がある場合は、それを選択してステップS102に戻り、ない場合は次のステップS104に進む。
【００５１】
次いで、ステップS104では、偏向番号１を選択する。
【００５２】
次いで、ステップS105では、選択された偏向番号１についてのメモリ121に格納された歪曲収差係数Dによって定められる歪曲収差を補正するためにCL制御回路１１0に送る指令値を決定しメモリ121に格納する。ここで、CL制御回路１１0は、露光動作の際、この指令値に従って２つの電子レンズ２１，２２の電子光学的パワーを個別に調整する。
【００５３】
次いで、ステップS106では、次の偏向番号があるか否かを判断し、次の偏向番号がある場合は、その偏向番号を選択し、次のステップS106に進み、ない場合は一連の処理を終了する。
【００５４】
次いで、ステップS107では、選択された偏向番号についてのメモリ121に格納された歪曲収差係数Dによって定められる歪曲収差を１つ前の偏向番号の偏向動作でCL制御回路１１0に送る指令値で補正した場合に残る歪曲収差の量が予め決められた許容値以内であるか否かを判定する。そして、その残存歪曲収差の量が許容値以内である場合はステップS108に進み、許容値を超える場合はステップS109に進む。
【００５５】
次いで、ステップS108では、選択された偏向番号についてのCL制御回路１１0に送る指令値を、前の偏向番号の偏向動作における指令値と同じ指令値とし、メモリ121に格納する。ステップS105に進む。
【００５６】
次いで、ステップS109では、選択された偏向番号における記憶された歪曲収差係数Dによって定まる歪曲収差を補正するためにCL制御回路110に送る指令値（露光動作の際、この指令値に従ってCL制御回路110が２つの電子レンズ２１，２２の電子光学的パワーを個別に調整する）を決定してメモリ121に格納し、その後、ステップS106に進む。なお、ステップS108及びS109で決定された指令値は、露光制御データに付加されてもよい。
【００５７】
次に、図10を参照して、本実施形態の電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。制御系120は、メモリ121に格納された露光制御データに基づいて偏向制御回路115に偏向器6を制御させて複数の電子ビーム偏向させると共に、クーロン効果により生じる歪曲収差を補正するために、メモリ121に格納された指令値に基づいてCL制御回路１１0に２つの電子レンズ２１，２２の電子光学的パワーを個別に制御させて該歪曲歪曲を補正する。また、同時に、制御系120は、露光制御データに応じて（即ち、ウェハ５に描画すべきパターンに応じて）、BA制御回路115にブランカーアレイBAのブランキング電極を個別に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いるので、ＸＹステージ11の移動に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を偏向する。
【００５８】
連続した偏向動作により、各電子ビームは、図１０に示すように、ウエハ5上の対応する要素露光領域（EF)内を走査しながらそこにパターンを描画する。この際、複数の電子ビームに対応する複数の要素露光領域（EF)に各々パターンが同時に描画される。これは、複数の要素露光領域（EF）で構成される１つのサブフィールド（SF）にパターンが描画されることを意味する。
【００５９】
制御系120は、１つのサブフィールド(SF1)にパターンを描画した後に、次の１つのサブフィールド(SF2)にパターンを描画する為に、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、制御系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、複数の電子ビームが対応する複数の要素露光領域（EF）にパターンを描画することにより、第２のサブフィールド(SF2)にパターンが描画される。このようにして、図9に示すように、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）に順次パターンを描画することにより、サブフィールド（ SF1〜SF6）で構成されるメインフィールド（MF）にパターンが描画される。
【００６０】
制御系120は、図10に示す第１のメインフィールド（MF1）にパターンが描画された後に、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する。その結果、図１０に示すように、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。次いで、制御系120は、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。
【００６１】
［実施形態２］
図１１は、本発明に係る電子ビーム露光装置の第２の実施形態の要部外略図である。なお、前述の図１における第１実施形態の電子ビーム露光装置と同じ構成要素に関しては、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
本実施形態では、コンデンサーレンズ２は、３枚の開口電極からなる電子レンズで構成される。ここで、コンデンサーレンズ２は、前述の実施形態における１つの特徴部であるユニポテンシャルレンズ２１、２２を含んでいないが、本実施形態においてもユニポテンシャルレンズ２１、２２を含んでいても良い。
【００６３】
次に、図１２（Ａ）、（Ｂ）を参照して第２実施形態の電子ビーム露光装置に用いられる要素電子光学系アレイ３について説明する。前述の図２における第１実施形態の要素電子光学系アレイ３と同じ構成要素に関しては、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６４】
本実施形態の要素電子光学系アレイ3は、アパーチャアレイAA、X用ブランカーアレイBAX、Y用ブランカーアレイBAY、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。
【００６５】
図１２（A）は、電子銃1側から要素電子光学系アレイ３を見た図であり、図１２（B）は図１２（A）のAA'断面図である。なお、アパーチャアレイAAの構成及び機能については、前述の第１実施形態の場合（図２）と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
X用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAY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個別に偏向する偏向器を一枚の基板上に複数形成したものである。その一つの偏向器の詳細を図１３に示す。基板31は、開口APを有し、基板31上には、開口APを挟んだ一対の電極で構成された偏向機能を有するブランキング電極32と、ブランキング電極32を個別にon/offするための配線(W)とが形成されている。そして、図１４（A）に示すように、X用ブランカーアレイBAXの全てのブランキング電極３２の各対は、X方向に対向していて、アパーチャアレイAAからの電子ビームをX方向に偏向させる。一方、図１４（B）に示すように、Y用ブランカーアレイBAYの全てのブランキング電極３２の各対は、Y方向に対向していて、アパーチャアレイAAからの電子ビームをY方向に偏向させる。
【００６７】
要素電子光学系アレイユニットLAUの構成及び機能は、前述の第１実施形態の場合（図４）と同様であるので、説明を省略する。
【００６８】
ストッパーアレイSAは、アパーチャアレイAAと同様に基板に複数の開口が形成されたものである。そして、電子ビームは、X用ブランカーアレイBAXおよびY用ブランカーアレイBAYのうちの少なくとも一方を用いて、遮断することを目的とした偏向量を与えられることにより、その電子ビームに対応したストッパーアレイSAの開口の外に移動しブランカーアレイSAで遮断され、ウエハ５に入射しなくなる。
【００６９】
次に、本実施形態の電子ビーム露光装置における像面湾曲収差および歪曲収差の補正方法について、図１５を参照して説明する。同図中、図１１および図１２と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。また、前述の図５における第１実施形態と同じ構成要素に関には、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
第２実施形態における像面湾曲収差の補正方法については、前述の第１実施形態と同様であるので説明を省略し、ここでは、歪曲収差（投影電子光学系４の光軸と直交する方向における、ウエハ５上での、実際の中間像の結像位置と理想結像位置とのずれ）の補正に関して説明する。
【００７１】
中間像img1〜img3を形成する際、中間像img1〜img3の光軸AX（Z）と直交する方向（X,Y）の位置が投影電子光学系４で発生する歪曲収差をキャンセルする位置になるように調整される。具体的には、X用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAYで電子ビームに与える偏向量が個別に調整される。つまり、X用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAYで電子ビームに偏向させないと、図１５の実線の電子ビームが示すように、中間像img1〜img3は、対応する要素電子光学系EL1〜EL3のそれぞれの光軸上に形成される。一方、X用ブランカーアレイBAXで、電子ビームを光軸AXからの当該電子ビームの距離に応じて光軸AXから離れるように偏向させると、図１５の破線の電子ビームが示すように、その中間像img1〜img3は、実線の電子ビームに比べ、コンデンサーレンズ２の光軸AX（ｚ）から離れる位置に形成される。
【００７２】
更に詳しく説明すると、X用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAYで電子ビームを偏向させない時に複数の中間像が図１６(a)のように形成されたとすると、X用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAYで電子ビームを、光軸AXからの当該電子ビームの距離に応じて、光軸AXから離れるように偏向させれば、複数の中間像が図１６(b)のように形成される。また、逆にX用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAYで電子ビームを、光軸AXからの当該電子ビームの位置に応じて、光軸AXに近づくように偏向させれば、複数の中間像が図１６(ｃ)のように形成される。すなわち、X用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAYで電子ビームに与える偏向量を個別に調整することにより、発生する歪曲収差をキャンセルする位置に、複数の中間像を形成することができる。
【００７３】
本実施形態では、歪曲収差を補正するために、X用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAYで各電子ビームに補正用の偏向量を個別に与え、一方、全部又は一部の中間像をウエハ面に投影することを遮断する際は、X用ブランカーアレイBAX及びY用ブランカーアレイBAYのうちの少なくとも一方の、当該投影を遮断すべき中間像に対応するブランキング電極で、電子ビームに遮断用の偏向量を与える。しかしながら、図１７に示すような、歪曲収差の補正と電子ビームの遮断とを異なるブランカーアレイで制御しても構わない。図１７に示す例では、遮断専用のブランカーアレイBAが本実施形態のストッパーアレイSAの位置に配置されている。但し、図１７に示す例では、遮断専用のブランカーアレイBAで偏向された電子ビームを遮断するためのストッパーが縮小電子光学系４の瞳位置に設けられる。
【００７４】
本発明の第２実施形態のシステム構成図を図１８に示す。BA制御回路１１１は、クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するために、X用ブランカーアレイBAX,Y用ブランカーアレイBAYで各電子ビームに補正用の偏向量を個別に与え、全部又は一部の中間像をウエハ面に投影することを遮断する際は、X用ブランカーアレイBAX及びY用ブランカーアレイBAYのうちの少なくとも一方の、当該投影を遮断すべき中間像に対応するブランキング電極で、電子ビームに遮断用の偏向量を与える制御回路である。
【００７５】
なお、図１８において、他の構成要素、即ち前述の図７における第１実施形態のシステム構成と同じ構成要素に関しては、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００７６】
図１８に示す本発明の本実施形態のシステム構成と図７に示す本発明の第１実施形態のシステム構成とを比較すると、本実施形態のシステム構成は、コンデンサーレンズ２の焦点距離を制御するＣＬ制御回路を有しない。これは、前述の通り本実施形態では、コンデンサーレンズ２の焦点距離の制御ではなく、ブランカーアレイＢＡＸ、ＢＡＹによる偏向量を制御することによって、クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するからである。しかし、クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するために、前述の第１実施形態のコンデンサーレンズ２と本実施形態のブランカーアレイＢＡＸ、ＢＡＹとを併用しても良い。また、クーロン効果によって生じる歪曲収差の補正以外の目的で、コンデンサーレンズ２の焦点距離を制御するＣＬ制御回路を設けてもよい。
【００７７】
本実施形態の電子ビーム露光装置では、クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するために、１回の偏向動作毎の各電子ビームのon/off情報（各電子ビームをウェハ５に照射するか否かを示す情報）を有する露光制御データ（図8参照）に基づいて図１９に示す指令値決定処理を実行する。
【００７８】
なお、ここでは、要素電子光学系アレイ３がN×M本の電子ビームを形成するものとする。
【００７９】
まず、ステップS201では、偏向番号１を選択する。ここで、偏向番号は、何番目の偏向動作であるかを示す番号（全体のパターンのうちどの部分を描画するかを示す番号）であり、例えば、偏向番号１は最初の偏向動作を示す。
【００８０】
次いで、ステップS202では、選択された偏向番号において、ウェハ５上に照射される電子ビームの分布によって生じる各電子ビーム(p,q)の実際の照射位置と理想的な照射位置とのずれ(δx(p,q), δy(p,q))を（２）式に従って求め、そのずれを補正するためにブランカーアレイＢＡＸ、ＢＡＹの偏向量を制御するBA制御回路１１１に送る指令値を決定しメモリ121に格納する。
【００８１】
【数１】
0004756776.tif 000002
【００８２】
・・・（２）
ここで、（x(p,q), y(p,q)）は、電子ビーム(p,q)の理想的照射位置、s(p,q)は、照射時の電流値（非照射時は０）、k1およびk2は、実験等により求められる定数である。
【００８３】
また、
d(i,j,p,q) = √((x(i,j)-x(p,q))2+(y(i,j)-y(p,q))2)
である。
【００８４】
ステップS203では、次の偏向番号があるか否かを判断し、次の偏向番号がある場合は、それを選択してステップS202に戻り、ない場合は一連の処理を終了する。
【００８５】
図１８を参照して、第２実施形態の電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。制御系120は、メモリ121に格納された露光制御データに基づいて偏向制御回路115に偏向器6を制御させて複数の電子ビーム偏向させると共に、クーロン効果によって生じる歪曲収差を補正するために、メモリ121に格納された指令値に基づいて、X用ブランカーアレイBAX及びY用ブランカーアレイBAY双方によって各電子ビームに補正用の偏向量を与え、さらに、ウエハ5に描画すべきパターンに応じて、X用ブランカーアレイBAX及びY用ブランカーアレイBAYの双方若しくはその一方のブランキング電極で、電子ビームに遮断用の偏向量を与える。この時、ＸＹステージ11はｙ方向に連続移動しているので、ＸＹステージ11の移動に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を偏向する。
【００８６】
偏向動作により、各電子ビームは、図１０に示すように、ウエハ5上の対応する要素露光領域（EF)内を走査しながらそこにパターンを描画する。この際、複数の電子ビームに対応する複数の要素露光領域（EF)にパターンが同時に描画される。これは、複数の要素露光領域（EF）で構成される１つのサブフィールド（SF）にパターンが描画されることを意味する。
【００８７】
なお、偏向によってサブフィールド（SF1〜SF6）に順次パターンを描画しながらメインフィールドにパターンを描画する動作や、メインフィールドに順次パターンを描画しながらストライプ（STRIPE）にパターンを描画する動作は、前述の実施形態の場合（図７）と同様であるので、説明を省略する。
【００８８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態として、上記の第１、第２実施の形態の電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００８９】
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。
【００９０】
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１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００９１】
本実施形態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。
【００９２】
【発明の効果】
本発明の荷電粒子線露光装置及び方法によれば、例えば、基板に描画すべきパターンに応じて生じる荷電粒子線間の位置関係の変化を補正し、従来よりも高精度の描画を実現することができる。
【００９３】
また、本発明のデバイスの製造方法によれば、従来よりも高精度なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の電子ビーム露光装置の要部概略を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態の要素電子光学系アレイを説明する図である。
【図３】本発明の第１実施形態のブランカーアレイBAの１つの偏向器を説明する図である。
【図４】第１電子光学系アレイLA1を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態の収差の補正方法を説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態における中間像の位置調整を説明する図である。
【図７】本発明の第１実施形態のシステム構成を説明する図である。
【図８】露光制御データを説明する図である。
【図９】本発明の第１実施形態の指令値決定処理を説明する図である。
【図１０】露光領域を説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の電子ビーム露光装置の要部概略を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の要素電子光学系アレイを説明する図である。
【図１３】本発明の第２実施形態のX用ブランカーアレイBAX及びY用ブランカーアレイBAYのうちの１つの偏向器を説明する図である。
【図１４】本発明の第２実施形態のX用ブランカーアレイBAX及びY用ブランカーアレイBAYを説明する図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の収差の補正方法を説明する図である。
【図１６】本発明の第２実施形態における中間像の位置調整を説明する図である。
【図１７】本発明の第２実施形態の変形例を説明する図である。
【図１８】本発明の第２実施形態のシステム構成を説明する図である。
【図１９】本発明の第２実施形態の指令値決定処理を説明する図である。
【図２０】本発明の第３実施形態の微小デバイスの製造フローを説明する図である。
【図２１】本発明の第３実施形態のウエハプロセスを説明する図である。
【図２２】本発明のクーロン効果による荷電粒子線間の位置関係の変化を説明する図である。
【符号の説明】
１  電子銃
２  コンデンサーレンズ
３  要素電子光学系アレイ
４  縮小電子光学系
５  ウエハ
６  偏向器
７  ダイナミックフォーカスコイル
８  ダイナミックスティグコイル
９  θ-Ｚステージ
１０  基準板
１１  XYステージ
２１、２２  ユニポテンシャルレンズ
【図１】
0004756776.tif 000003
【図２】
0004756776.tif 000004
【図３】
0004756776.tif 000005
【図４】
0004756776.tif 000006
【図５】
0004756776.tif 000007
【図６】
0004756776.tif 000008
【図７】
0004756776.tif 000009
【図８】
0004756776.tif 000010
【図９】
0004756776.tif 000011
【図１０】
0004756776.tif 000012
【図１１】
0004756776.tif 000013
【図１２】
0004756776.tif 000014
【図１３】
0004756776.tif 000015
【図１４】
0004756776.tif 000016
【図１５】
0004756776.tif 000017
【図１６】
0004756776.tif 000018
【図１７】
0004756776.tif 000019
【図１８】
0004756776.tif 000020
【図１９】
0004756776.tif 000021
【図２０】
0004756776.tif 000022
【図２１】
0004756776.tif 000023
【図２２】
0004756776.tif 000024