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KR20180123006A - 노광 장치 및 노광 방법, 리소그래피 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 노광 방법, 리소그래피 방법, 그리고 디바이스 제조 방법 Download PDF

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KR20180123006A
KR20180123006A KR1020187019849A KR20187019849A KR20180123006A KR 20180123006 A KR20180123006 A KR 20180123006A KR 1020187019849 A KR1020187019849 A KR 1020187019849A KR 20187019849 A KR20187019849 A KR 20187019849A KR 20180123006 A KR20180123006 A KR 20180123006A
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KR
South Korea
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irradiation
beams
target
exposure
stage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020187019849A
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English (en)
Inventor
유이치 시바자키
Original Assignee
가부시키가이샤 니콘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 니콘 filed Critical 가부시키가이샤 니콘
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Abstract

노광 장치는, 기판을 Y 축 방향으로 주사함과 함께, 멀티 빔 광학계의 복수의 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보를 포함하는, 빔과 동일 수의 디스토션 테이블 (200i) 로부터 얻어지는 보정 정보에 기초하여, 복수의 빔의 조사 위치를 조정한다. 특히, 복수의 빔의 Y 축 방향의 조사 위치를 멀티 빔 광학계로부터 기판에 조사되는 복수의 빔의 조사 타이밍을 개별적으로 제어함으로써 조정한다.

Description

노광 장치 및 노광 방법, 리소그래피 방법, 그리고 디바이스 제조 방법
본 발명은, 노광 장치 및 노광 방법, 리소그래피 방법, 그리고 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 특히 하전 입자 빔을 조사하여 타깃을 노광하는 노광 장치 및 노광 방법, 노광 장치 또는 노광 방법을 이용하여 라인 패턴의 절단을 실시하는 리소그래피 방법, 그리고 리소그래피 방법에 의해 타깃에 대한 노광이 실시되는 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 예를 들어 ArF 광원을 사용한 액침 노광 기술과, 하전 입자 빔 노광 기술 (예를 들어 전자 빔 노광 기술) 을 상보적으로 이용하는 컴플리멘터리·리소그래피가 제안되어 있다. 컴플리멘터리·리소그래피에서는, 예를 들어 ArF 광원을 사용한 액침 노광에 있어서 더블 패터닝 등을 이용함으로써, 단순한 라인 앤드 스페이스 패턴 (이하, 적절히, L/S 패턴으로 약기한다) 을 형성한다. 이어서, 전자 빔을 사용한 노광을 통하여, 라인 패턴의 절단, 혹은 비아의 형성을 실시한다.
컴플리멘터리·리소그래피에서는 멀티 빔 광학계를 구비한 하전 입자 빔 노광 장치를 바람직하게 사용할 수 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조). 그러나, 멀티 빔 광학계로부터 조사되는 복수의 빔간에는, 쿨롬력 (쿨롬 상호 작용) 이 작용한다. 이것에 더하여, 실제로 노광을 실시하는 경우, 목표 패턴에 따라, 복수의 빔 각각의 온·오프 상태가 자유롭게 변환될 수 있고 또한 시시각각 변화된다. 이 결과, 온 상태에 있는 빔끼리의 상호 작용도 자유롭게 변환될 수 있고 또한 시시각각 변화되어, 복수의 빔의 조사면 상에서의 위치 관계가 소기의 위치 관계로부터 변화되는 것을 생각할 수 있다.
일본 공개특허공보 2015-133400호 미국 특허출원 공개 제2015/0200074호 명세서
제 1 양태에 의하면, 하전 입자 빔을 조사하여 타깃을 노광하는 노광 장치로서, 상기 타깃을 유지하여 이동하는 스테이지와, 복수의 빔에 대해, 상기 빔이 상기 타깃에 조사되는 조사 상태를 개별적으로 설정 가능한 멀티 빔 광학계를 갖는 조사 장치와, 상기 스테이지와 상기 멀티 빔 광학계의 상대적인 이동을 제어함과 함께, 상기 복수의 빔 중 적어도 제 1 빔의 조사 상태에 기초하여 발생하는 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보에 기초하여, 상기 타깃에 대한 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는 제어 장치를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
제 2 양태에 의하면, 타깃을 노광 장치에 의해 노광하여 상기 타깃 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 것과, 제 1 양태에 관련된 노광 장치를 사용하여, 상기 라인 앤드 스페이스 패턴을 구성하는 라인 패턴의 절단을 실시하는 것을 포함하는 리소그래피 방법이 제공된다.
제 3 양태에 의하면, 하전 입자 빔을 조사하여 타깃을 노광하는 노광 방법으로서, 소정면 내에서 이동하는 스테이지 상에 상기 타깃을 유지시키는 것과, 복수의 빔에 대해, 상기 빔이 상기 타깃에 조사되는 조사 상태를 개별적으로 설정 가능한 멀티 빔 광학계를 갖는 조사 장치로부터의 상기 타깃에 대한 빔의 조사 제어를 위해, 상기 스테이지와 상기 멀티 빔 광학계의 상대적인 이동을 제어함과 함께, 상기 복수의 빔 중 적어도 제 1 빔의 조사 상태에 기초하여 발생하는 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보에 기초하여, 상기 타깃에 대한 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.
제 4 양태에 의하면, 타깃을 노광 장치에 의해 노광하여 상기 타깃 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 것과, 제 3 양태에 관련된 노광 방법을 이용하여, 상기 라인 앤드 스페이스 패턴을 구성하는 라인 패턴의 절단을 실시하는 것을 포함하는 리소그래피 방법이 제공된다.
제 5 양태에 의하면, 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법으로서, 상기 리소그래피 공정에서는, 제 2 양태 또는 제 4 양태에 관련된 리소그래피 방법에 의해 타깃에 대한 노광이 실시되는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
도 1 은, 일 실시형태에 관련된 전자 빔 노광 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는, 도 1 의 전자 빔 노광 장치가 구비하는 노광 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 전자 빔 조사 장치의 일부를 웨이퍼 셔틀이 장착된 조미동 (粗微動) 스테이지와 함께 나타내는 도면이다.
도 4 는, 광학계 칼럼 (멀티 빔 광학계) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5(A) 는, 빔 성형 애퍼처 플레이트를 나타내는 평면도이고, 도 5(B) 는, 도 5(A) 의 원 (C) 내를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 6 은, 정반 상에 재치 (載置) 된 조미동 스테이지에, 웨이퍼 셔틀이 장착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7 은, 미동 스테이지로부터 웨이퍼 셔틀이 떼어내어진 도 6 의 조미동 스테이지를 나타내는 사시도이다.
도 8 은, 정반 상에 재치된 미동 스테이지를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 9 는, 도 7 에 나타내는 조미동 스테이지로부터 미동 스테이지 및 자기 실드 부재를 제거한 상태의 조미동 스테이지의 사시도를 나타내는 도면이다.
도 10(A) 및 도 10(B) 는, 제 1 계측계의 구성을 설명하기 위한 도면 (그 1 및 그 2) 이다.
도 11 은, 전자 빔 노광 장치의 제어계를 구성하는 주제어 장치의 입출력 관계를 나타내는 블록도이다.
도 12(A) 및 도 12(B) 는, 멀티 빔 광학계 (광학계 칼럼) 의 디스토션의 보정의 원리에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 13(A) 및 도 13(B) 는, 멀티 빔 광학계 (광학계 칼럼) 의 디스토션의 보정의 효과에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는, 디바이스 제조 방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 플로 차트이다.
이하, 일 실시형태에 대해, 도 1 ∼ 도 13(B) 에 기초하여 설명한다. 도 1 에는, 일 실시형태에 관련된 전자 빔 노광 장치 (100) 의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 전자 빔 노광 장치 (100) 는, 후술하는 바와 같이 전자 빔 광학계를 구비하고 있으므로, 이하, 전자 빔 광학계의 광축과 평행하게 Z 축을 취하고, Z 축과 수직인 평면 내에서 후술하는 노광시에 웨이퍼 (W) 가 이동되는 주사 방향을 Y 축 방향으로 하고, Z 축 및 Y 축과 직교하는 방향을 X 축 방향으로 하고, X 축, Y 축 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을, 각각 θx, θy 및 θz 방향으로 하여 설명을 실시한다.
본 실시형태에서는, 하전 입자 빔의 일례로서, 전자 빔을 사용한 구성에 대해 설명한다. 단, 하전 입자 빔은, 전자 빔에 한정되는 것이 아니고, 이온 빔등의 하전 입자를 사용한 빔이어도 상관없다.
전자 빔 노광 장치 (100) 는, 진공 챔버 (80) 와, 진공 챔버 (80) 에 의해 구획된 노광실 (81) 의 내부에 수용된 노광 시스템 (82) 을 구비하고 있다. 도 2 에는, 노광 시스템 (82) 의 사시도가 나타나 있다.
노광 시스템 (82) 은, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 장치 (83) 와, 전자 빔 조사 장치 (92) 를 구비하고 있다. 전자 빔 조사 장치 (92) 는, 도 2 에 나타내는 원통상의 경통 (93) 과, 경통 (93) 의 내부의 전자 빔 광학계를 포함한다.
스테이지 장치 (83) 는, 웨이퍼를 유지하여 이동 가능한 웨이퍼 셔틀 (10) 이 자유롭게 착탈될 수 있도록 장착되는 조미동 스테이지 (85) 를 포함하는 구성이고, 전자 빔 조사 장치 (92) 는, 조미동 스테이지 (85) 에 장착된 웨이퍼 셔틀 (10) 에 유지된 웨이퍼 (W) 에 전자 빔을 조사하여 노광하는 구성이다.
여기서, 웨이퍼 셔틀 (10) 은, 상세하게는 후술하지만, 웨이퍼를 정전 흡착하여 유지하는 유지 부재 (혹은 테이블) 이다. 이 유지 부재는 웨이퍼를 유지 한 상태에서 반송되고, 게다가 소정의 사전 계측이 실시되는 계측실 (도시 생략) 을 기점으로 하여, 노광실 (81) 을 포함하는 복수의 노광실 (노광실 (81) 이외의 노광실에 대해서는 도시 생략) 과의 사이에서 셔틀 버스 (혹은 스페이스 셔틀) 와 같이 반복 왕복한다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, 이 유지 부재를 웨이퍼 셔틀로 칭하고 있다.
스테이지 장치 (83) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 정반 (84) 과, 정반 (84) 상에서 이동하는 조미동 스테이지 (85) 와, 조미동 스테이지 (85) 를 구동시키는 구동계와, 조미동 스테이지 (85) 의 위치 정보를 계측하는 위치 계측계를 구비하고 있다. 스테이지 장치 (83) 의 구성 등의 상세한 것은 후술한다.
전자 빔 조사 장치 (92) 의 경통 (93) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 외주부에 중심각 120 도의 간격으로 3 개의 볼록부가 형성된 원환상의 판 부재로 이루어지는 메트롤로지 프레임 (94) 에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 보다 구체적으로는, 경통 (93) 의 최하단부는, 그 위의 부분에 비해 직경이 작은 소직경 부로 되어 있고, 그 소직경부와 그 위의 부분의 경계 부분은 단차부로 되어 있다. 그리고, 그 소직경부가, 메트롤로지 프레임 (94) 의 원형의 개구 내에 삽입되어, 단차부의 바닥면이 메트롤로지 프레임 (94) 의 상면에 맞닿은 상태에서, 경통 (93) 이, 메트롤로지 프레임 (94) 에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 메트롤로지 프레임 (94) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전술한 3 개의 볼록부의 각각에 하단이 접속된 3 개의 매달기 지지 기구 (95a, 95b, 95c) (유구조 (柔構造) 의 연결 부재) 를 통하여, 노광실 (81) 을 구획하는 진공 챔버 (80) 의 천판 (천정벽) 으로부터 매달린 상태에서 지지되어 있다 (도 1 참조). 즉, 이와 같이 하여, 전자 빔 조사 장치 (92) 는, 진공 챔버 (80) 에 대해 3 점에서 매달려 지지되어 있다.
3 개의 매달기 지지 기구 (95a, 95b, 95c) 는, 도 2 중에서 매달기 지지 기구 (95a) 에 대해 대표적으로 나타내는 바와 같이, 각각의 상단에 형성된 수동형의 방진 패드 (96) 와, 방진 패드 (방진부) (96) 의 하단에 각각의 일단이 접속되고, 타단이 메트롤로지 프레임 (94) 에 접속된 강재로 이루어지는 와이어 (97) 를 갖는다. 방진 패드 (96) 는, 진공 챔버 (80) 의 천판에 고정되어, 각각 에어 댐퍼 또는 코일 스프링을 포함한다.
본 실시형태에서는, 외부로부터 진공 챔버 (80) 에 전달된 바닥 진동 등의 진동 중에서, 전자 빔 광학계의 광축과 평행한 Z 축 방향의 진동 성분의 대부분은 방진 패드 (96) 에 의해 흡수되기 때문에, 전자 빔 광학계의 광축과 평행한 방향에 있어서 높은 제진 성능이 얻어진다. 또, 매달기 지지 기구의 고유 진동 수는, 전자 빔 광학계의 광축과 평행한 방향보다 광축과 수직인 방향에서 낮아지고 있다. 3 개의 매달기 지지 기구 (95a, 95b, 95c) 는 광축과 수직인 방향으로는 진자와 같이 진동하기 때문에, 광축과 수직인 방향의 제진 성능 (진공 챔버 (80) 에 외부로부터 전달된 바닥 진동 등의 진동이 전자 빔 조사 장치 (92) 에 전달되는 것을 방지하는 능력) 이 충분히 높아지도록 3 개의 매달기 지지 기구 (95a, 95b, 95c) 의 길이 (와이어 (97) 의 길이) 를 충분히 길게 설정하고 있다. 이 구조에서는 높은 제진 성능이 얻어짐과 함께 기구부의 대폭적인 경량화가 가능하지만, 전자 빔 조사 장치 (92) 와 진공 챔버 (80) 의 상대 위치가 비교적 낮은 주파수에서 변화될 우려가 있다. 그래서, 전자 빔 조사 장치 (92) 와 진공 챔버 (80) 의 상대 위치를 소정 상태로 유지하기 위해서, 비접촉 방식의 위치 결정 장치 (98) (도 1 및 도 2 에서는 도시 생략, 도 11 참조) 가 형성되어 있다. 이 위치 결정 장치 (98) 는, 예를 들어 국제 공개 제2007/077920호 등에 개시되는 바와 같이, 6 축의 가속도 센서와, 6 축의 액추에이터를 포함하여 구성할 수 있다. 위치 결정 장치 (98) 는, 주제어 장치 (50) 에 의해 제어된다 (도 11 참조). 이로써, 진공 챔버 (80) 에 대한 전자 빔 조사 장치 (92) 의 X 축 방향, Y 축 방향, Z 축 방향의 상대 위치, 및 X 축, Y 축, Z 축의 둘레의 상대 회전각은, 일정한 상태 (소정 상태) 로 유지된다.
도 3 에는, 전자 빔 조사 장치 (92) 의 일부가, 셔틀 (10) 이 장착된 조미동 스테이지 (85) 와 함께 나타나 있다. 도 3 에서는, 메트롤로지 프레임 (94) 은 도시가 생략되어 있다. 전자 빔 조사 장치 (92) 는, 경통 (93) 과, 그 경통 (93) 내에 XY 평면 내에서 어레이상으로 배치된 m 개 (m 은 예를 들어 100) 의 광학계 칼럼 (20) 으로 구성되는 전자 빔 광학계를 구비하고 있다. 각 광학계 칼럼 (20) 은, 개별적으로 온 오프 가능하고, 또한 편향 가능한 n 개 (n 은 예를 들어 5000) 의 빔을 조사 가능한 멀티 빔 광학계를 포함한다. 이하, 편의상, 멀티 빔 광학계를 광학계 칼럼과 동일한 부호를 사용하여, 멀티 빔 광학계 (20), 광학계 칼럼 (멀티 빔 광학계) (20), 혹은 멀티 빔 광학계 (광학계 칼럼) (20) 로 표기한다.
도 4 에는, 광학계 칼럼 (멀티 빔 광학계) (20) 의 구성이 나타나 있다. 광학계 칼럼 (멀티 빔 광학계) (20) 은, 원통상의 케이싱 (칼럼 셀) (21) 과, 그 칼럼 셀 (21) 에 수납된 전자총 (22) 및 광학계 (23) 를 구비하고 있다.
광학계 (23) 는, 전자총 (22) 의 하방에 위에서 아래로 순서대로 소정의 위치 관계로 배치된 제 1 애퍼처판 (24), 1 차 빔 성형판 (26), 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28), 블랭커 플레이트 (30) 및 최종 애퍼처 (32) 를 구비하고 있다. 이 중, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 와 블랭커 플레이트 (30) 는, 근접하여 배치되어 있다.
제 1 애퍼처판 (24) 과 1 차 빔 성형판 (26) 사이에는, 비대칭 조명 광학계 (34) 가 배치되어 있다. 또, 1 차 빔 성형판 (26) 과 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 사이에는, 전자 렌즈 (36A, 36B) 가, 상하 방향으로 소정 간격 떨어져 배치되어 있다. 블랭커 플레이트 (30) 와 최종 애퍼처 (32) 사이에는, 전자 렌즈 (38A, 38B) 가, 상하 방향으로 소정 간격 떨어져 배치되어 있다. 또, 최종 애퍼처 (32) 의 하방에는, 전자 렌즈 (38C, 38D) 가 상하 방향으로 소정 간격 떨어져 배치되어 있다. 전자 렌즈 (38D) 의 내측에는, 약간 높은 위치에 전자 렌즈 (38D) 와 거의 동심으로, 스테이지 피드백 편향기 (40) 가 배치되어 있다.
전자총 (22) 으로부터는, 소정의 가속 전압 (예를 들어 50 keV) 의 전자 빔 (EB0) 이 방출된다. 전자 빔 (EB0) 은, 제 1 애퍼처판 (24) 의 개구 (24a) 를 통과함으로써, 광축 (AX1) 둘레에 대칭인 원형의 단면에 성형된다.
비대칭 조명 광학계 (34) 는, 원형의 단면에 성형된 전자 빔 (EB0) 을 일 방향 (예를 들어 X 축 방향) 으로 길고, 타방향 (예를 들어 Y 축 방향) 으로 짧은 세로로 긴 단면 형상으로 변형시킨 전자 빔 (EB1) 을 생성시킨다.
비대칭 조명 광학계 (34) 는, 예를 들어 광축 (AX1) 부근에 정전 사중극장 (四重極場) 을 발생시키는 정전 사중극 렌즈군에 의해 구성할 수 있다. 비대칭 조명 광학계 (34) 에 의해 발생되는 정전 사중극장을 적절히 조정함으로써 단면이 세로로 긴 전자 빔 (EB1) 을 성형할 수 있다.
전자 빔 (EB1) 은, 원판상의 1 차 빔 성형판 (26) 의 Y 축 방향의 중심부에 형성된 X 축 방향으로 가늘고 긴 슬릿상의 개구 (26a) 를 포함하는 영역에 조사된다. 전자 빔 (EB1) 은, 1 차 빔 성형판 (26) 의 개구 (26a) 를 통과함으로써, 가늘고 긴 전자 빔 (EB2) 으로 성형되고, 전자 렌즈 (36A) 및 전자 렌즈 (36B) 에 의해, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 상에 결상되어, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 후술하는 개구의 배치 영역에 대응하는 X 축 방향으로 연장되는 조사 영역에 조사된다.
빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 에는, 1 차 빔 성형판 (26) 의 개구 (26a) 에 대응하는 위치에, 복수의 개구가 형성되어 있다. 이것을 더욱 상세하게 서술하면, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 에는, 도 5(A) 의 평면도에 나타내는 바와 같이, X 축 방향으로 나란한 복수의 개구 (28a) 의 열이 형성되어 있다. 개구 (28a) 는, 도 5(A) 의 원 (C) 내를 확대한 도 5(B) 에 나타내는 바와 같이 소정 피치 2p (수 ㎛ (예를 들어, 1 ㎛ ∼ 4 ㎛ 의 범위, 바람직하게는 2 ㎛ 또는 3 ㎛)) 로, 소정 수, 예를 들어 5000 개 배치되어 있다. 개구 (28a) 는, 직경이 p 인 원형 개구이다.
도 4 로 돌아와, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 하방에는, 블랭커 플레이트 (30) 가 배치되어 있다. 블랭커 플레이트 (30) 에는, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 복수의 개구 (28a) 에 대응하는 부분에 개구 (30a) 가 각각 형성되어 있다. 각 개구 (30a) 는, 개구 (28a) 보다 크게 형성되어 있고, 개구 (28a) 를 통과한 전자 빔이 통과 가능하게 되어 있다.
그리고, 각 개구 (30a) 의 Y 축 방향의 양측에, 그 개구 (30a) 로부터 사출되는 전자 빔 (EB3) 을 편향시키기 위한 1 쌍의 블랭킹 전극이 각각 형성되어 있다. 블랭킹 전극의 각각은, 도시가 생략되어 있기는 하지만, 배선 및 단자를 통하여 구동 회로에 접속되어 있다. 또한, 블랭킹 전극 및 배선은, 두께 수 ㎛ ∼ 수십 ㎛ 정도의 도체막을 블랭커 플레이트 (30) 의 본체 위에 패터닝함으로써 일체적으로 형성된다. 블랭킹 전극은, 전자 빔의 조사에 의한 손상을 방지하기 위해, 블랭커 플레이트 (30) (의 본체) 의 전자 빔의 하류측의 면에 형성하는 것이 바람직하다.
블랭킹 전극에 전압을 인가하면, 개구 (30a) 를 통과한 전자 빔 (EB3) 이 크게 구부러진다. 그 결과, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 블랭킹 전극에 의해 구부러진 전자 빔 (EBoff) 이, 블랭커 플레이트 (30) 의 하방에 배치된 최종 애퍼처 (32) 의 원형의 개구 (32a) 의 외측으로 유도되어, 최종 애퍼처 (32) 에 의해 저지된다. 개구 (32a) 는, 최종 애퍼처 (32) 의 광축 부근에 형성되어 있다.
한편, 블랭킹 전극에 전압을 인가하지 않는 경우에는, 전자 빔 (EB3) 은 최종 애퍼처 (32) 의 개구 (32a) 를 통과한다. 즉, 개개의 블랭킹 전극에 대해 전압을 인가하는지의 여부에 따라, 개개의 전자 빔 (EB3) 의 온 오프를 제어할 수 있다. 최종 애퍼처 (32) 를 사이에 두고 상하에 각 2 개의 전자 렌즈, 즉 제 1 전자 렌즈 (38A), 제 2 전자 렌즈 (38B), 제 3 전자 렌즈 (38C) 및 제 4 전자 렌즈 (38D) 가 배치되어 있다. 이들 제 1 ∼ 제 4 전자 렌즈 (38A ∼ 38D) 가 협동함으로써, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 다수의 개구 (28a) 의 이미지가 소정의 축소 배율 (γ) 로 축소되어 웨이퍼 (W) 의 표면에 결상된다.
최종 애퍼처 (32) 의 하방에 배치된 스테이지 피드백 편향기 (40) 는, 개구 (28a) 의 열과 동일한 방향 (X 축 방향) 으로부터 광축 (AX1) 을 사이에 두도록 배치된 1 쌍의 전극판을 갖는 정전 편향기로 구성되어 있다. 이 스테이지 피드백 편향기 (40) 에 의해, 전자 빔 (EB3) 의 조사 위치를 X 축 방향으로 미세 조정할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 스테이지 피드백 편향기 (40) 를 정전 편향기로 구성하고 있지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 적어도 1 쌍의 코일을 광축을 사이에 두도록 배치하고, 이들 코일에 전류를 흘려 발생하는 자장에 의해 빔을 편향하는 전자 타입의 편향기로 스테이지 피드백 편향기 (40) 를 구성해도 된다.
지금까지 설명한 전자총 (22) 및 광학계 (23) 의 구성 각 부는, 주제어 장치 (50) 의 지시에 기초하여 제어부 (64) 에 의해 제어된다 (도 11 참조).
또, 제 4 전자 렌즈 (38D) 의 하방에는, X 축 방향의 양측에, 1 쌍의 반사 전자 검출 장치 (42x1, 42x2) 가 형성되어 있다. 또, 도 4 에서는 도시가 생략되어 있지만, 실제로는, 제 4 전자 렌즈 (38D) 의 하방에는, Y 축 방향의 양측에, 1 쌍의 반사 전자 검출 장치 (42y1, 42y2) 가 형성되어 있다 (도 11 참조). 이들 반사 전자 검출 장치의 각각은, 예를 들어 반도체 검출기에 의해 구성되어, 웨이퍼 상의 얼라이먼트 마크, 혹은 기준 마크 등의 검출 대상 마크로부터 발생하는 반사 성분, 여기서는 반사 전자를 검출하고, 검출한 반사 전자에 대응하는 검출 신호를 신호 처리 장치 (62) 로 보낸다 (도 11 참조). 신호 처리 장치 (62) 는, 복수의 반사 전자 검출 장치 (42) 의 검출 신호를 도시 생략된 앰프에 의해 증폭한 후에 신호 처리를 실시하고, 그 처리 결과를 주제어 장치 (50) 에 보낸다 (도 11 참조).
광학계 칼럼 (멀티 빔 광학계) (20) 의 5000 개의 멀티 빔을 모두 온 상태 (전자 빔이 웨이퍼에 조사되는 상태) 로 했을 때, 예를 들어 100 ㎛ × 20 ㎚ 의 구형 (矩形) 영역 (노광 영역) 내에 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 5000 개의 개구 (28a) 의 배치에 대응하는 위치 관계로 설정되는 5000 점에 동시에 자외광 노광 장치의 해상 한계보다 작은 전자 빔의 원형 스폿이 형성된다. 각 스폿의 크기는, 예를 들어 직경이 γ·p = 20 ㎚ 이다. γ 는, 광학계 칼럼 (20) 의 배율이다.
본 실시형태에서는, 칼럼 셀 (21) 내의 전자총 (22), 광학계 (23) 및 반사 전자 검출 장치 (42), 그리고 제어부 (64) 및 신호 처리 장치 (62) 에 의해, 1 개의 광학계 유닛 (70) 이 구성되어 있다. 그리고, 이 광학계 유닛 (70) 이, 멀티 빔 광학계 (광학계 칼럼) (20) 와 동일한 수 (100) 형성되어 있다 (도 11 참조).
100 개의 멀티 빔 광학계 (20) 는, 예를 들어 300 ㎜ 웨이퍼 상에 형성된 (혹은 쇼트 맵에 따라 앞으로 형성되는) 예를 들어 100 개의 쇼트 영역에 거의 1 : 1 로 대응하고 있다. 전자 빔 노광 장치 (100) 에서는, 100 개의 멀티 빔 광학계 (20) 의 각각이, 각각 온/오프 가능하고, 또한 편향 가능한 다수 (n = 5000) 의 직경 20 ㎚ 의 전자 빔의 원형 스폿을 구형 (예를 들어 100 ㎛ × 20 ㎚) 의 노광 영역 내에 배치하고 있다. 이 노광 영역에 대해 웨이퍼 (W) 를 소정의 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 주사하면서, 그 다수의 전자 빔의 원형 스폿을 편향하면서 온/오프함으로써, 웨이퍼 상의 100 개의 쇼트 영역이 노광되어 패턴이 형성된다. 따라서, 300 ㎜ 웨이퍼의 경우, 노광시의 웨이퍼의 이동 스트로크는, 다소의 여유를 갖게 해도 수십 ㎜, 예를 들어 50 ㎜ 있으면 충분하다.
다음으로 스테이지 장치 (83) 의 구성 등에 대해 설명한다. 도 6 에는, 스테이지 장치 (83) 의 조미동 스테이지 (85) 에, 웨이퍼 셔틀 (이하, 셔틀로 약기한다) (10) 이 장착된 상태의 사시도가 나타나 있다. 도 7 에는, 셔틀 (10) 이 이탈된 (떼어내어진) 상태의 도 6 에 나타내는 조미동 스테이지 (85) 의 사시도가 나타나 있다.
스테이지 장치 (83) 가 구비하는 정반 (84) 은, 실제로는, 노광실 (81) 을 구획하는 진공 챔버 (80) 의 바닥벽 상에 설치되어 있다. 조미동 스테이지 (85) 는, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이 조동 스테이지 (85a) 와, 미동 스테이지 (85b) 를 구비하고 있다. 조동 스테이지 (85a) 는 Y 축 방향으로 소정 간격을 두고 배치되고, X 축 방향으로 각각 연장되는 1 쌍의 사각 기둥상의 부분을 포함하고, 정반 (84) 상에서 X 축 방향으로 소정 스트로크, 예를 들어 50 ㎜ 로 이동 가능하다. 미동 스테이지 (85b) 는, 조동 스테이지 (85a) 에 대해 Y 축 방향으로 소정 스트로크, 예를 들어 50 ㎜ 로 이동 가능하고, 또한 나머지의 5 자유도 방향, 즉 X 축 방향, Z 축 방향, X 축 둘레의 회전 방향 (θx 방향), Y 축 둘레의 회전 방향 (θy 방향) 및 Z 축 둘레의 회전 방향 (θz 방향) 으로 Y 축 방향에 비해 짧은 스트로크로 가동 (可動) 이다. 또한, 도시는 생략되어 있지만, 조동 스테이지 (85a) 의 한 쌍의 사각 기둥상의 부분은, 실제로는, 미동 스테이지 (85b) 의 Y 축 방향의 이동을 방해하지 않는 상태에서 도시 생략된 연결 부재에 의해 연결되어 일체화되어 있다.
조동 스테이지 (85a) 는, 조동 스테이지 구동계 (86) (도 11 참조) 에 의해, X 축 방향으로 소정 스트로크 (예를 들어 50 ㎜) 로 구동된다 (도 9 의 X 축 방향의 긴 화살표 참조). 조동 스테이지 구동계 (86) 는, 본 실시형태에서는 자속 누설이 발생하지 않는 1 축 구동 기구, 예를 들어 볼 나사를 사용한 이송 나사 기구에 의해 구성된다. 이 조동 스테이지 구동계 (86) 는, 조동 스테이지의 한 쌍의 사각 기둥상의 부분 중, 일방의 사각 기둥상의 부분과 정반 (84) 사이에 배치된다. 예를 들어, 정반 (84) 에 나사축이 설치되고, 일방의 사각 기둥상의 부분에 볼 (너트) 이 설치되는 구성이다. 또한, 정반 (84) 에 볼을 설치하고, 일방의 사각 기둥상의 부분에 나사축을 설치하는 구성이어도 된다.
또, 조동 스테이지 (85a) 의 한 쌍의 사각 기둥상의 부분 중, 타방의 사각 기둥상의 부분은, 정반 (84) 에 형성된 도시 생략된 가이드면을 따라 이동하는 구성이다.
볼 나사의 나사축은, 스테핑 모터에 의해 회전 구동된다. 혹은, 조동 스테이지 구동계 (86) 를 구동원으로 하여 초음파 모터를 구비한 1 축 구동 기구에 의해 구성해도 된다. 어느 쪽이든, 자속 누설에서 기인되는 자장 변동이 전자 빔의 위치 결정에 영향을 주는 경우는 없다. 조동 스테이지 구동계 (86) 는, 주제어 장치 (50) 에 의해 제어된다 (도 11 참조).
미동 스테이지 (85b) 는, 도 8 의 사시도에 확대하여 나타내는 바와 같이, Y 축 방향으로 관통한 XZ 단면 구형 프레임상의 부재로 이루어지고, 중량 캔슬 장치 (87) 에 의해, 정반 (84) 상에서 XY 평면 내에서 이동 가능하게 지지되어 있다. 미동 스테이지 (85b) 의 측벽의 외면에는, 보강용의 리브가 복수 형성되어 있다.
미동 스테이지 (85b) 의 중공부의 내부에는, XZ 단면이 구형 프레임상이며 Y 축 방향으로 연장되는 요크 (88a) 와, 요크 (88a) 의 상하의 대향면에 고정된 1 쌍의 자석 유닛 (88b) 이 형성되고, 이들 요크 (88a) 와 1 쌍의 자석 유닛 (88b) 에 의해, 미동 스테이지 (85b) 를 구동시키는 모터의 가동자 (88) 가 구성되어 있다.
도 9 에는, 도 7 로부터 미동 스테이지 (85b) 및 부호 91 로 나타내는 후술하는 자기 실드 부재를 제거한 상태의 조미동 스테이지의 사시도가 나타나 있다. 도 9 에 나타내는 바와 같이, 가동자 (88) 에 대응하여, 조동 스테이지 (85a) 의 한 쌍의 사각 기둥 부분의 상호간에는, 코일 유닛으로 이루어지는 고정자 (89) 가 가설 (架設) 되어 있다. 고정자 (89) 와 전술한 가동자 (88) 에 의해, 가동자 (88) 를 고정자 (89) 에 대해, 도 9 에 각 방향의 화살표로 나타내는 바와 같이, Y 축 방향으로 소정 스트로크, 예를 들어 50 ㎜ 로 이동 가능하고, 또한 X 축 방향, Z 축 방향, θx 방향, θy 방향 및 θz 방향으로 미소 구동 가능한 폐자계형 (閉磁界型) 또한 무빙 마그넷형의 모터 (90) 가 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 모터 (90) 에 의해 미동 스테이지를 6 자유도 방향으로 구동시키는 미동 스테이지 구동계가 구성되어 있다. 이하, 미동 스테이지 구동계를 모터와 동일한 부호를 사용하여, 미동 스테이지 구동계 (90) 로 표기한다. 미동 스테이지 구동계 (90) 는, 주제어 장치 (50) 에 의해 제어된다 (도 11 참조).
조동 스테이지 (85a) 의 한 쌍의 사각 기둥 부분의 상호간에는, 예를 들어 도 6 및 도 7 등에 나타내는 바와 같이, 추가로 모터 (90) 의 상면 및 X 축 방향의 양 측면을 덮는 상태에서 XZ 단면 역 U 자 형상의 자기 실드 부재 (91) 가 가설되어 있다. 즉, 자기 실드 부재 (91) 는, 사각 기둥 부분이 연장되는 방향으로 교차하는 방향 (Y 축 방향) 으로 연장되어 형성되어 있고, 모터 (90) 의 상면에 비접촉으로 대향하는 상면부와, 모터 (90) 의 측면에 비접촉으로 대향하는 측면부를 구비한다. 이 자기 실드 부재 (91) 는, 미동 스테이지 (85b) 의 중공부 내에 삽입된 상태에서, 측면부 중, 길이 방향 (Y 축 방향) 의 양 단부의 하면이 조동 스테이지 (85a) 의 한 쌍의 사각 기둥 부분의 상면에 고정되어 있다. 또, 자기 실드 부재 (91) 의 측면부 중, 상기 양 단부의 하면 이외에는, 미동 스테이지 (85b) 의 내벽면 중, 바닥 벽면 (하면) 에 대해, 비접촉으로 대향한다. 즉, 자기 실드 부재 (91) 는, 가동자 (88) 의 고정자 (89) 에 대한 이동을 방해하는 경우가 없는 상태에서, 미동 스테이지 (85b) 의 중공부 내에 삽입되어 있다.
자기 실드 부재 (91) 로는, 소정의 공극 (스페이스) 을 두고 적층된 복수층의 자성 재료의 필름에 의해 구성되는 라미네이트인 자기 실드 부재가 사용되고 있다. 그 밖에, 투자율이 상이한 2 종류의 재료의 필름이 교대로 적층된 구성의 자기 실드 부재를 사용해도 된다. 자기 실드 부재 (91) 는, 모터 (90) 의 상면 및 측면을 가동자 (88) 의 이동 스트로크의 전체 길이에 걸쳐 덮고 있고, 또한 조동 스테이지 (85a) 에 고정되어 있으므로, 미동 스테이지 (85b) 및 조동 스테이지 (85a) 의 이동 범위의 전역에서, 상방 (전자 빔 광학계측) 으로의 자속의 누설을 거의 확실하게 방지할 수 있다.
중량 캔슬 장치 (87) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (85b) 의 하면에 상단이 접속된 금속제의 벨로즈형 공기 스프링 (이하, 공기 스프링으로 약기한다) (87a) 과, 공기 스프링 (87a) 의 하단에 접속된 평판상의 판 부재로 이루어지는 베이스 슬라이더 (87b) 를 가지고 있다. 베이스 슬라이더 (87b) 에는, 공기 스프링 (87a) 내부의 공기를 정반 (84) 의 상면으로 분출하는 베어링부 (도시 생략) 가 형성되고, 베어링부로부터 분출되는 가압 공기의 베어링면과 정반 (84) 상면 사이의 정압 (간극 내 압력) 에 의해, 중량 캔슬 장치 (87), 미동 스테이지 (85b) 및 가동자 (88) (셔틀 (10) 이 조미동 스테이지 (85) 에 장착된 경우에는, 그 셔틀 (10) 등도 포함한다) 의 자중이 지지되고 있다. 또한, 공기 스프링 (87a) 에는, 미동 스테이지 (85b) 에 접속된 도시 생략된 배관을 통하여 압축 공기가 공급되고 있다. 베이스 슬라이더 (87b) 는, 1 종의 차동 배기형의 공기 정압 베어링을 통하여 정반 (84) 상에 비접촉으로 지지되고, 베어링부로부터 정반 (84) 을 향해 분출된 공기가, 주위에 (노광실 내에) 누출되는 것이 방지되어 있다.
여기서, 셔틀 (10) 을 조미동 스테이지 (85), 보다 정확하게는 미동 스테이지 (85b) 에 자유롭게 착탈할 수 있도록 장착하기 위한 구조에 대해 설명한다.
미동 스테이지 (85b) 의 상면에는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 삼각추 홈 부재 (12) 가 형성되어 있다. 이 삼각추 홈 부재 (12) 는, 예를 들어, 평면에서 보아 거의 정삼각형의 3 개의 정점의 위치에 형성되어 있다. 이 삼각추 홈 부재 (12) 에는, 후술하는 셔틀 (10) 에 형성된 구체 또는 반구체가 걸어맞춤 가능하고, 이 구체 또는 반구체와 함께 키네마틱 커플링을 구성한다. 또한, 도 7 에는, 3 개의 판 부재에 의해 구성된 꽃잎과 같은 삼각추 홈 부재 (12) 가 나타나 있지만, 이 삼각추 홈 부재 (12) 는, 구체 또 반구체에 각각 점 (点) 접촉하는 삼각추 홈과 동일한 역할을 가지므로, 삼각추 홈 부재로 칭하고 있다. 따라서, 삼각추 홈이 형성된 단일의 부재를 삼각추 홈 부재 (12) 대신에 사용해도 된다.
본 실시형태에서는, 3 개의 삼각추 홈 부재 (12) 에 대응하여, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 셔틀 (10) 에 3 개의 구체 또는 반구체 (본 실시형태에서는 볼) (14) 가 형성되어 있다. 셔틀 (10) 은, 평면에서 보아 정삼각형의 각 정점을 잘라낸 것과 같은 육각 형상으로 형성되어 있다. 이것을 더욱 상세하게 서술하면, 셔틀 (10) 에는, 평면에서 보아 3 개의 경사변 각각의 중앙부에 절결부 (10a, 10b, 10c) 가 형성되고, 절결부 (10a, 10b, 10c) 를 각각 외측으로부터 덮는 상태로, 판 스프링 (16) 이 각각 설치되어 있다. 각 판 스프링 (16) 의 길이 방향의 중앙부에 볼 (14) 이 각각 고정되어 있다. 삼각추 홈 부재 (12) 에 걸어맞추어지기 전 상태에서는, 각 볼 (14) 은, 외력을 받은 경우, 셔틀 (10) 의 중심 (도 6 에 나타내는 웨이퍼 (W) 의 중심과 거의 일치) 을 중심으로 하는 반경 방향으로만 미소 이동한다.
미동 스테이지 (85b) 의 상방에서 3 개의 삼각추 홈 부재 (12) 에 3 개의 볼 (14) 이 각각 거의 대향하는 위치로, 셔틀 (10) 을 이동시킨 후, 셔틀 (10) 을 강하시킴으로써, 3 개의 볼 (14) 의 각각이, 3 개의 삼각추 홈 부재 (12) 에 개별적으로 걸어맞추어져, 셔틀 (10) 이 미동 스테이지 (85b) 에 장착된다. 이 장착시에, 셔틀 (10) 의 미동 스테이지 (85b) 에 대한 위치가 원하는 위치로부터 어긋나 있었다고 해도, 볼 (14) 이 삼각추 홈 부재 (12) 에 걸어맞추어질 때에 그 삼각추 홈 부재 (12) 로부터 외력을 받아 전술한 바와 같이 반경 방향으로 이동한다. 그 결과, 3 개의 볼 (14) 은 대응하는 삼각추 홈 부재 (12) 에, 항상 동일한 상태에서 걸어맞추어진다. 한편, 셔틀 (10) 을 상방으로 이동시켜, 볼 (14) 과 삼각추 홈 부재 (12) 의 걸어맞춤을 해제하는 것만으로, 셔틀 (10) 을 미동 스테이지 (85b) 로부터 간단하게 떼어낼 (이탈시킬) 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는 3 세트의 볼 (14) 과 삼각추 홈 부재 (12) 의 세트에 의해, 키네마틱 커플링이 구성 되고, 이 키네마틱 커플링에 의해, 셔틀 (10) 의 미동 스테이지 (85b) 에 대한 설치 상태를 항상 거의 동일 상태로 설정할 수 있게 되어 있다. 따라서, 몇 번 떼어내도, 다시 셔틀 (10) 을 키네마틱 커플링 (3 세트의 볼 (14) 과 삼각추 홈 부재 (12) 의 세트) 을 통하여 미동 스테이지 (85b) 에 장착하는 것만으로, 셔틀 (10) 과 미동 스테이지 (85b) 의 일정한 위치 관계를 재현할 수 있다.
셔틀 (10) 의 상면에는, 예를 들어 도 6 에 나타내는 바와 같이, 중앙에 웨이퍼 (W) 보다 약간 직경이 큰 원형의 오목부가 형성되고, 그 오목부 내에 도시 생략된 정전 척이 형성되고, 그 정전 척에 의해 웨이퍼 (W) 가 정전 흡착되어 유지 되어 있다. 이 웨이퍼 (W) 의 유지 상태에서는, 웨이퍼 (W) 의 표면은, 셔틀 (10) 의 상면과 거의 동일면으로 되어 있다.
다음으로, 조미동 스테이지 (85) 의 위치 정보를 계측하는 위치 계측계에 대해 설명한다. 이 위치 계측계는, 셔틀 (10) 이 미동 스테이지 (85b) 에 전술한 키네마틱 커플링을 통하여 장착된 상태에서, 셔틀 (10) 의 위치 정보를 계측하는 제 1 계측계 (52) 와, 미동 스테이지 (85b) 의 위치 정보를 직접 계측하는 제 2 계측계 (54) 를 포함한다 (도 11 참조).
먼저, 제 1 계측계 (52) 에 대해 설명한다. 셔틀 (10) 의 전술한 3 개의 경사변을 제외한 3 개의 변 각각의 근방에는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 그레이팅 플레이트 (72a, 72b, 72c) 가 각각 형성되어 있다. 그레이팅 플레이트 (72a, 72b, 72c) 의 각각에는, 셔틀 (10) 의 중심 (본 실시형태에서는 원형의 오목부의 중심에 일치) 을 중심으로 하는 반경 방향과, 이것에 직교하는 방향의 각각을 주기 방향으로 하는 2 차원 격자가 각각 형성되어 있다. 예를 들어, 그레이팅 플레이트 (72a) 에는, Y 축 방향 및 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 2 차원 격자가 형성되어 있다. 또, 그레이팅 플레이트 (72b) 에는, 셔틀 (10) 의 중심에 관하여 Y 축에 대해 -120 도를 이루는 방향 (이하, α 방향으로 칭한다) 및 이것에 직교하는 방향을 주기 방향으로 하는 2 차원 격자가 형성되고, 그레이팅 플레이트 (72c) 에는, 셔틀 (10) 의 중심에 관하여 Y 축에 대해 +120 도를 이루는 방향 (이하, β 방향으로 칭한다) 및 이것에 직교하는 방향을 주기 방향으로 하는 2 차원 격자가 형성되어 있다. 2 차원 격자로는, 각각의 주기 방향에 대해, 피치가 예를 들어 1 ㎛ 의 반사형의 회절 격자가 사용되고 있다.
도 10(A) 에 나타내는 바와 같이, 메트롤로지 프레임 (94) 의 하면 (―Z 측의 면) 에는, 3 개의 그레이팅 플레이트 (72a, 72b, 72c) 의 각각에 개별적으로 대향 가능한 위치에, 3 개의 헤드부 (74a, 74b, 74c) 가 고정되어 있다. 3 개의 헤드부 (74a, 74b, 74c) 의 각각에는, 도 10(B) 중에 각 4 개의 화살표로 나타내는 계측축을 갖는 4 축 인코더 헤드가 형성되어 있다.
이것을 더욱 상세하게 서술하면, 헤드부 (74a) 는, 동일한 케이싱의 내부에 수용된, X 축 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 제 1 헤드와, Y 축 방향 및 Z 축 방향을 계측 방향으로 하는 제 2 헤드를 포함한다. 제 1 헤드 (보다 정확하게는, 제 1 헤드가 발하는 계측 빔의 그레이팅 플레이트 (72a) 상의 조사점) 와, 제 2 헤드 (보다 정확하게는, 제 2 헤드가 발하는 계측 빔의 그레이팅 플레이트 (72a) 상의 조사점) 는, 동일한 X 축과 평행한 직선 상에 배치되어 있다. 헤드부 (74a) 의 제 1 헤드 및 제 2 헤드는, 각각 그레이팅 플레이트 (72a) 를 사용하여, 셔틀 (10) 의 X 축 방향 및 Z 축 방향의 위치 정보를 계측하는 2 축 리니어 인코더, 및 Y 축 방향 및 Z 축 방향의 위치 정보를 계측하는 2 축 리니어 인코더를 구성한다.
나머지의 헤드부 (74b, 74c) 는, 각각의 메트롤로지 프레임 (94) 에 대한 방향이 상이 (XY 평면 내에 있어서의 계측 방향이 상이) 하지만, 제 1 헤드와 제 2 헤드를 포함하여 헤드부 (74a) 와 마찬가지로 구성되어 있다. 헤드부 (74b) 의 제 1 헤드 및 제 2 헤드는, 각각 그레이팅 플레이트 (72b) 를 사용하여, 셔틀 (10) 의 α 방향으로 XY 평면 내에서 직교하는 방향 및 Z 축 방향의 위치 정보를 계측하는 2 축 리니어 인코더, 및 α 방향 및 Z 축 방향의 위치 정보를 계측하는 2 축 리니어 인코더를 구성한다. 헤드부 (74c) 의 제 1 헤드 및 제 2 헤드는, 각각 그레이팅 플레이트 (72c) 를 사용하여, 셔틀 (10) 의 β 방향으로 XY 평면 내에서 직교하는 방향 및 Z 축 방향의 위치 정보를 계측하는 2 축 리니어 인코더, 및 β 방향 및 Z 축 방향의 위치 정보를 계측하는 2 축 리니어 인코더를 구성한다.
헤드부 (74a, 74b, 74c) 각각이 갖는 제 1 헤드 및 제 2 헤드의 각각으로는, 예를 들어 미국 특허 제7,561,280호 명세서에 개시되는 변위 계측 센서 헤드와 동일한 구성의 인코더 헤드를 사용할 수 있다.
상기 서술한 3 세트, 합계 6 개의 2 축 인코더, 즉 3 개의 그레이팅 플레이트 (72a, 72b, 72c) 를 각각 사용하여 셔틀 (10) 의 위치 정보를 계측하는 3 개의 헤드부 (74a, 74b, 74c) 에 의해, 인코더 시스템이 구성되고, 이 인코더 시스템에 의해 제 1 계측계 (52) (도 11 참조) 가 구성되어 있다. 제 1 계측계 (52) 로 계측되는 위치 정보는, 주제어 장치 (50) 에 공급된다.
제 1 계측계 (52) 는, 3 개의 헤드부 (74a, 74b, 74c) 가 각각 4 개의 계측 자유도 (계측축) 를 가지고 있으므로, 합계 12 자유도의 계측이 가능하다. 즉, 3 차원 공간 내에서는, 자유도는 최대로 6 이기 때문에, 실제로는, 6 자유도 방향의 각각에 대해, 용장 (冗長) 계측이 실시되어, 각 2 개의 위치 정보가 얻어지게 된다.
따라서, 주제어 장치 (50) 는, 제 1 계측계 (52) 로 계측된 위치 정보에 기초하여, 각각의 자유도에 대해 각 2 개의 위치 정보의 평균치를 각각의 방향의 계측 결과로 한다. 이로써, 평균화 효과에 의해, 6 자유도의 모든 방향에 대해, 셔틀 (10) 및 미동 스테이지 (85b) 의 위치 정보를 고정밀도로 구하는 것이 가능해진다.
다음으로, 제 2 계측계 (54) 에 대해 설명한다. 제 2 계측계 (54) 는, 셔틀 (10) 이 미동 스테이지 (85b) 에 장착되어 있는지의 여부를 불문하고, 미동 스테이지 (85b) 의 6 자유도 방향의 위치 정보의 계측이 가능하다. 제 2 계측계 (54) 는, 예를 들어 미동 스테이지 (85b) 의 측벽의 외면에 형성된 반사면에 빔을 조사하고, 그 반사광을 수광하여 미동 스테이지 (85b) 의 6 자유도 방향의 위치 정보를 계측하는 간섭계 시스템에 의해 구성할 수 있다. 간섭계 시스템의 각 간섭계는, 메트롤로지 프레임 (94) 에 도시 생략된 지지 부재를 통하여 매달아 지지해도 되고, 혹은 정반 (84) 에 고정시켜도 된다. 제 2 계측계 (54) 는, 노광실 (81) 내 (진공 공간 내) 에 형성되므로, 공기 흔들림에서 기인되는 계측 정밀도의 저하의 우려가 없다. 또, 제 2 계측계 (54) 는, 본 실시형태에서는, 셔틀 (10) 이 미동 스테이지 (85b) 에 장착되어 있지 않을 때, 즉 웨이퍼의 노광이 실시되지 않을 때에, 주로, 미동 스테이지 (85b) 의 위치, 자세를 원하는 상태로 유지하기 위해서 사용되므로, 제 1 계측계 (52) 에 비해 계측 정밀도는 낮아도 된다. 제 2 계측계 (54) 로 계측되는 위치 정보는, 주제어 장치 (50) 에 공급된다 (도 11 참조). 또한, 간섭계 시스템에 한정되지 않고, 인코더 시스템에 의해, 혹은 인코더 시스템과 간섭계 시스템의 조합에 의해, 제 2 계측계를 구성해도 된다. 후자의 경우, 미동 스테이지의 (85b) 의 XY 평면 내의 3 자유도 방향의 위치 정보를 인코더 시스템으로 계측하고, 나머지의 3 자유도 방향의 위치 정보를 간섭계 시스템으로 계측해도 된다.
제 1 계측계 (52) 및 제 2 계측계 (54) 에 의한 계측 정보는, 주제어 장치 (50) 에 보내지고, 주제어 장치 (50) 는, 제 1 계측계 (52) 및/또는 제 2 계측계 (54) 에 의한 계측 정보에 기초하여, 조미동 스테이지 (85) 를 제어한다. 또, 주제어 장치 (50) 는, 제 1 계측계 (52) 에 의한 계측 정보를 노광 시스템 (82) 의 전자 빔 조사 장치 (92) 가 갖는 복수의 멀티 빔 광학계 (20) 각각의 스테이지 피드백 편향기 (40) 의 제어에도 사용한다.
도 11 에는, 전자 빔 노광 장치 (100) 의 제어계를 주로 구성하는 주제어 장치 (50) 의 입출력 관계가 블록도로 나타나 있다. 주제어 장치 (50) 는, 마이크로 컴퓨터 등을 포함하여, 도 11 에 나타내는 각 부를 포함하는 전자 빔 노광 장치 (100) 의 구성 각 부를 통괄적으로 제어한다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 전자 빔 노광 장치 (100) 에서 실시되는, 전자 빔 광학계를 구성하는 각 멀티 빔 광학계 (광학계 칼럼) (20) 의 디스토션의 보정의 원리에 대해, 도 12(A) ∼ 도 13(B) 에 기초하여 설명한다. 여기서, 멀티 빔 광학계 (20) 의 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 에는, 복수 (예를 들어 5000 개) 의 개구 (28a) 가, X 축과 평행한 일직선 상에 나란하게 형성되어 있다 (도 5(A) 참조). 또, 멀티 빔 광학계 (20) 에서는, 그 복수의 개구 (28a) 의 이미지가 이미지면 상에서 X 축과 평행한 일직선 상에 나란하게 형성되는, 즉 복수의 개구 (28a) 를 각각 통과한 빔의 조사 위치가 조사면 상에서 X 축과 평행한 일직선 상에 나란하게 설계되어 있다. 그러나, 실제로는, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 복수 (예를 들어 5000) 의 개구 (28a) 를 각각 통과하여 이미지면 상에 조사되는 빔은, 다른 빔과의 사이에 작용하는 쿨롬력 (쿨롬 상호 작용) 에 의해 조사면 상에서의 조사 위치 (각 개구 (28a) 의 이미지의 형성 위치) 가 어긋난다. 이 이미지의 형성 위치의 어긋남은, 복수의 개구 (28a) 를 각각 통과하는 빔의 온·오프 상태에 따라 상이하다. 상기의 이미지의 형성 위치의 어긋남이 발생하는 현상은, 렌즈를 통한 패턴 이미지가, 렌즈의 왜곡 수차에서 기인하여 일그러지는 현상과 동일하기 때문에, 본 명세서에서는, 상기의 이미지의 형성 위치의 어긋남을 각 멀티 빔 광학계 (광학계 칼럼) (20) 의 디스토션, 또는 개구 이미지의 디스토션으로 칭하고 있다.
여기서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위하여, 도 12(A) 에 나타내는 바와 같이, 10 개의 개구 (29a1 ∼ 29a10) 가 동일한 X 축 방향의 직선 상에 등간격으로 형성된 개구 부재 (29) 를 사용하여 설명을 실시한다. 개구 부재 (29) 는, 전술한 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 와, 블랭커 플레이트 (30) 가 일체화된 것에 상당한다. 이 경우, 백색으로 나타내는 개구 (29ai) (i = 1 ∼ 10) 는, 통과하는 빔이 온 상태가 되는 개구 (대응하는 블랭킹 전극에 전압이 인가되지 않고, 개구 (32a) 를 통하여 타깃면 상에 조사되는 빔이 통과하는 개구 (28a) (및 개구 (30a))) 를 나타내고, 흑색으로 나타내는 개구 (29ai) 는, 통과하는 빔이 오프 상태가 되는 개구 (대응하는 블랭킹 전극에 전압이 인가되어, 통과하는 빔이 최종 애퍼처 (32) 에 의해 저지되는 개구 (28a) (및 개구 (30a))) 를 나타낸다.
도 12(A) 및 도 12(B) 에서는, 좌측에 개구 부재 (29) 의 각 개구 (29ai) 의 색 (흰색 또는 흑색) 을 사용하여, 각 개구 (29ai) 를 통과하는 빔의 온·오프 상태가 나타나고, 흰색 화살표를 사이에 두고 우측에, 대응하는 디스토션 테이블 (200) 이 나타나 있다. 각 디스토션 테이블 (200) 에 있어서, 검정색 동그라미는, 빔의 조사 위치 (즉, 개구 (28a) 의 이미지의 형성 위치) 를 나타낸다.
도 12(A) 의 좌측에 나타내는 개구 부재 (29) 와 같이, 모든 개구 (29a1 ∼ 29a10) 를 각각 통과하는 빔이 온 상태일 때에, 도 12(A) 의 우측의 디스토션 테이블 (2000) 에 나타내는 바와 같이 복수의 개구 이미지에는 디스토션이 발생하지 않도록 (복수의 빔에 조사 위치 어긋남이 발생하지 않도록) 설계치대로, 멀티 빔 광학계 (광학계 칼럼) (20) 가 제조되어 있는 것으로 한다. 개구 (29a1 ∼ 29a10) 의 각각을 통과하는 빔의 각각은, 다른 빔과의 사이에 작용하는 쿨롬력 (쿨롬 상호 작용) 을 받고 있고, 그 결과, 디스토션 테이블 (2000) 에서 나타내는 바와 같이, 모든 빔이 일직선 상에 등간격으로 조사되고 있는 것으로 한다. 또한, 실제로는, 빔 성형 애퍼처 플레이트 모든 개구 (29a1 ∼ 29a10) 를 각각 통과하는 빔이 온 상태일 때에, 복수의 빔에 조사 위치 어긋남이 발생하는 경우도 있을 수 있지만, 이와 같은 경우에도, 복수의 빔의 조사 위치의 위치 관계가 원하는 관계가 되도록 (예를 들어 X 축과 평행한 직선 상에 등간격으로 배치되도록), 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 복수의 개구 (28a) 의 위치 관계가 제조 단계에서 조정되어 있는 것으로 한다.
그런데, 어느 빔이 오프 상태가 되면, 빔 상호간의 쿨롬력이 변화되고, 다른 빔의 조사 위치가 변화된다 (조사 위치가 어긋난다). 조사 위치의 어긋남은, 어느 빔이 오프 상태가 되는지에 따라 변화된다. 따라서, 복수의 개구 (29ai) 를 각각 통과한 복수의 빔의 조사 상태, 여기서는 온·오프 상태가 개구 (29ai) 마다 각각 변화되었을 때에 발생하는 복수의 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보를 포함하는, 도 12(B) 에 나타내는 것과 같은 복수의 개구 이미지의 디스토션 테이블 (이하, 디스토션 테이블이라고 약칭한다) (2001 ∼ 20010) 을 그대로 개구 이미지의 디스토션의 보정 테이블로서 사용할 수 있다.
도 12(B) 의 맨 위에 나타내는 개구 부재 (29) 와 같이 복수의 개구 (29ai) 중 하나, 예를 들어 왼쪽으로부터 1 번째의 개구 (29a1) 를 통과하는 빔만을 오프 상태로 한 경우에 발생하는 개구 이미지의 디스토션을 시뮬레이션 또는 실험 (예를 들어 실제의 노광) 에 의해 취득한다. 이 결과, 우측에 나타내는 것과 같은 디스토션 테이블 (2001) 이 얻어진 것으로 한다.
마찬가지로, 도 12(B) 의 위에서부터 2 번째 이하에 각각 나타나는 개구 부재 (29) 와 같이 왼쪽으로부터 i 번째 (i = 2 ∼ 10) 의 개구 (29ai) 를 통과하는 빔만을 오프 상태로 한 경우에 발생하는 개구 이미지의 디스토션 (다수의 빔의 조사 위치 어긋남) 을 시뮬레이션 또는 실험 (예를 들어 실제의 노광) 에 의해 취득한다. 이 결과, 우측에 나타내는 디스토션 테이블 (2002 ∼ 20010) 이 얻어진 것으로 한다.
이 경우, 실제의 노광에서는, 오프 상태가 되는 빔은, 목표 패턴에 따라 자유롭게 변환할 수 있도록 시시각각 변화되지만, 상기의 왼쪽으로부터 i 번째의 개구 (29ai) 를 통과하는 빔만을 오프로 했을 때의 디스토션 테이블 (2001 ∼ 20010) 의 각각에 포함되는 정보 (온·오프 상태가 개구마다 각각 변화되었을 때에 발생하는 복수의 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보) 의 중첩으로부터 얻어지는 개구 이미지의 디스토션이, 실제로는 발생하는 것이라고 생각된다.
예를 들어, 왼쪽으로부터 1 번째, 2 번째, 7 번째, 10 번째의 빔이 오프이고 다른 빔이 온인 경우, 도 12(B) 에 나타내는 4 개의 디스토션 테이블 (2001, 2002, 2007, 20010) 의 각각에 포함되는 정보의 중첩으로부터, 그 경우의 개구 이미지의 디스토션의 정보, 즉 디스토션의 보정 정보가 구해진다.
예를 들어, 어느 특정한 개구 (29ai) 를 통과하는 온 상태의 제 1 빔이, 제 1 조건 (제 1 빔과는 상이한 제 2 빔만이 오프 상태가 되는 조건) 하에서 X 축 방향에 관하여 Δx1 또한 Y 축 방향에 관하여 Δy1 위치가 어긋나고, 제 2 조건 (제 1 빔 및 제 2 빔과는 상이한 제 3 빔만이 오프 상태가 되는 조건) 하에서 X 축 방향에 관하여 Δx2 또한 Y 축 방향에 관하여 Δy2 위치가 어긋나는 경우, 제 1 조건과 제 2 조건이 조합된 제 3 조건 하에서는, 그 제 1 빔은, Y 축 방향에 관하여 Δy3 = (Δy1 ＋ Δy2) 만큼 위치가 어긋나고, X 축 방향에 관하여 Δx3 = (Δx1 ＋ Δx2) 만큼 위치가 어긋나는 것으로 생각한다. 예를 들어, 제 1 빔이, 제 1 조건 하에서 XY 직교 좌표계 상에서 (Δx, Δy) 위치가 어긋나고, 제 2 조건 하에서 XY 직교 좌표계 상에서 (―Δx, ―Δy) 위치가 어긋나는 경우, 제 3 조건 하에서는, 그 제 1 빔은, Y 축 방향에 관하여 Δy3 = ｛Δy ＋ (―Δy)｝ = 0 만큼 위치가 어긋나고, X 축 방향에 관하여 Δx3 = ｛Δx ＋ (―Δx)｝ = 0 만큼 위치가 어긋나는, 즉 XY 좌표계 상에서 위치 어긋남은 발생하지 않는 것으로 생각한다.
이러한 중첩의 수법에 의하면, m 개 (100 개) 의 멀티 빔 광학계 (20) 의 각각에 대해, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 n 개 (5000 개) 의 개구 (28a) 에 대해, 제 1 번째로부터 제 n 번째의 개구 중 하나의 개구를 통과하는 빔만이 오프 상태가 되는 조건 하의 디스토션 테이블 (2001 ∼ 200n) 을, 대응하는 n 의 상이한 조건에 대해, 시뮬레이션 또는 실험에 의해 미리 구하고, 주제어 장치 (50) 의 내부의 기억 장치에 기억시켜 둔다.
그리고, 예를 들어 실제의 컴플리멘터리·리소그래피에 있어서, 웨이퍼 (W) 상에 형성된 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 라인 앤드 스페이스 패턴에 대한 커트 패턴을 각 멀티 빔 광학계 (20) 로부터 사출되는 다수의 빔 (전자 빔) 을 사용하여 형성할 때에, 웨이퍼 (W) (미동 스테이지 (85b)) 를 Y 축 방향으로 주사하면서, n (= 5000) 의 디스토션 테이블 (2001 ∼ 200n) 중, 오프 상태가 되는 빔에 대응하는 디스토션 테이블에 포함되는 정보의 중첩으로부터 구한 개구 이미지의 디스토션 (멀티 빔 광학계 (20) 의 디스토션), 즉 그 디스토션의 보정 정보에 기초하여, 각 빔의 조사 타이밍 (온·오프) 을 제어한다.
이로써, 디스토션의 보정을 하지 않았던 경우, 예를 들어 도 13(A) 에 개념 적으로 나타내는 바와 같이, L/S 패턴 (의 라인 패턴) 상의 각 빔의 조사 위치가, Y 축 방향으로 위치가 어긋나 있는 경우여도, 상기의 각 빔의 조사 타이밍 (온·오프) 제어를 실시함으로써, 도 13(B) 에 개념적으로 나타내는 바와 같이, 전술한 디스토션의 영향을 받지 않고, 라인 패턴 상의 원하는 위치에 커트 패턴을 형성 (빔을 조사) 하는 것이 가능해진다. 또, 빔의 설계 상의 조사 위치로부터의 X 축 방향에 관한 위치 어긋남은, 스테이지 피드백 편향기 (40) 를 제어 (전극에 인가하는 전압을 변경하여 조정) 하여 저감시킨다. 여기서, 온 상태가 되는 빔이 복수 있는 조건 하에서는, 그 복수의 온 상태가 되는 빔의 전체에 대해, X 축 방향에 관한 위치 어긋남이 평균화되도록, 스테이지 피드백 편향기 (40) 를 제어한다. 혹은, X 축 방향 (컴플리멘터리·리소그래피에 있어서의 라인 패턴의 커트의 대상인 라인 앤드 스페이스 패턴의 주기 방향) 은, Y 축 방향 (스캔 방향) 에 비해 요구가 관대하기 때문에, 반드시 빔의 조사 위치 어긋남의 보정을 하지 않아도 된다.
본 실시형태에 있어서의, 웨이퍼에 대한 처리의 흐름은, 다음과 같다.
먼저, 전자선 레지스트가 도포된 노광 전의 웨이퍼 (편의상, 웨이퍼 (W1) 로 표기한다) 가, 계측실 (도시 생략) 내에서, 셔틀 (편의상, 셔틀 (101) 로 표기한다) 에 재치되고, 셔틀 (101) 의 정전 척에 의해 흡착된다. 그리고, 그 웨이퍼 (W1) 에 대해, 셔틀 (101) 에 대한 개략 (러프) 위치 계측, 플랫니스 계측 등의 사전 계측이, 계측실 내의 계측 시스템 (도시 생략) 에 의해 실시된다.
이어서, 웨이퍼 (W1) 를 유지한 셔틀 (101) 이, 예를 들어 반송 시스템 (도시 생략) 에 의해, 챔버 (80) 에 형성된 로드 로크실을 통하여 노광실 (81) 내에 반입되어, 노광실 (81) 내의 반송계 (도시 생략) 에 의해 소정의 제 1 대기 위치 (예를 들어 도시 생략된 셔틀 스토커의 복수 단의 수납 선반 중 하나) 에 반송된다.
이어서, 노광실 (81) 에 있어서는, 셔틀 교환 동작, 즉 셔틀과 일체로의 웨이퍼의 교환 동작이 이하와 같이 하여 실시된다.
셔틀 (101) 의 반입시에 노광이 실시되고 있었던 웨이퍼 (편의상, 웨이퍼 (W0) 로 표기한다) 의 노광이 종료되면, 반송계에 의해, 노광 완료된 웨이퍼 (W0) 를 유지하는 셔틀 (편의상, 셔틀 (100) 로 표기한다) 이, 미동 스테이지 (85b) 로부터 떼어내져, 소정의 제 2 대기 위치에 반송된다. 제 2 대기 위치는, 전술한 셔틀 스토커의 복수 단의 수납 선반 중 다른 1 개인 것으로 한다.
또한, 미동 스테이지 (85b) 로부터 셔틀 (100) 이 떼어내지기에 앞서, 제 2 계측계 (54) (도 11 참조) 의 계측 정보에 기초하는, 미동 스테이지 (85b) 의 6 자유도 방향의 위치, 자세의 피드백 제어가, 주제어 장치 (50) 에 의해 개시되고, 다음으로 제 1 계측계 (52) (도 11 참조) 의 계측 정보에 기초하는, 셔틀 (101) 과 일체의 미동 스테이지 (85b) 의 위치 제어가 개시될 때까지의 동안, 미동 스테이지 (85b) 의 6 자유도 방향의 위치, 자세는 소정의 기준 상태로 유지된다.
이어서, 노광실 (81) 내의 반송계에 의해, 셔틀 (101) 이 조미동 스테이지 (85) 의 상방을 향해 반송되어, 미동 스테이지 (85b) 에 장착된다. 이 때, 전술한 바와 같이, 미동 스테이지 (85b) 의 6 자유도 방향의 위치, 자세는 기준 상태로 유지되어 있으므로, 셔틀 (101) 을 키네마틱 커플링을 통하여 미동 스테이지 (85b) 에 장착하는 것만으로, 전자 빔 조사 장치 (92) (전자 빔 광학계) 와 셔틀 (101) 의 위치 관계가 원하는 위치 관계가 된다. 그리고, 미리 계측실 내에서 실시되고 있는, 웨이퍼 (W1) 의 셔틀 (10) 에 대한 개략 위치 계측, 즉 셔틀 (10) (기준 마크) 에 대한 웨이퍼 (W1) 의 상대 위치 정보의 계측 결과를 고려하여, 미동 스테이지의 (85b) 의 위치를 미세 조정함으로써, 미동 스테이지 (85b) 에 장착된 셔틀 (101) 상의 웨이퍼 (W1) 에 형성된 100 개의 쇼트 영역의 각각에 대응하여 스크라이브 라인 (스트리트 라인) 에 형성된 적어도 각 1 개의 얼라이먼트 마크에 대해, 전자 빔 광학계로부터 전자 빔을 확실하게 조사하는 것이 가능해진다. 따라서, 적어도 각 1 개의 얼라이먼트 마크로부터의 반사 전자가 반사 전자 검출 장치 (42x1, 42x2, 42y1, 42y2) 의 적어도 1 개에서 검출되고, 웨이퍼 (W1) 의 전점 (全点) 얼라이먼트 계측이 실시되어, 이 전점 얼라이먼트 계측의 결과에 기초하여, 웨이퍼 (W1) 상의 복수의 쇼트 영역에 대해, 전자 빔 조사 장치 (92) 를 사용한 노광이 개시된다.
상기의 전점 얼라이먼트 계측 및 노광과 병행하여, 제 2 대기 위치에 있는 셔틀 (100) 의 노광실 (81) 로부터의 반출 및 전술한 계측실로의 반송이 실시된다. 이것에 대한 상세 설명은 생략한다.
노광실 (81) 내에서는, 웨이퍼 (W1) 에 대한 노광이 실시되고 있는 동안에, 사전 계측이 종료된 다음의 노광 대상의 웨이퍼를 유지하는 셔틀 (10) 이 노광실 내에 반입되어, 전술한 제 1 대기 위치에서 대기한다. 그리고, 웨이퍼 (W1) 에 대한 노광이 종료되면, 전술한 셔틀과 일체로의 웨이퍼의 교환 동작이 실시되고, 이하, 상기 서술과 동일한 처리가 반복된다.
지금까지의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 (W) 를 유지하는 셔틀 (10) 과, 그 셔틀 (10) 이 장착되는 조미동 스테이지 (85) 와, 미동 스테이지 구동계 (90) 및 조동 스테이지 구동계 (86) 에 의해, 타깃인 웨이퍼 (W) 를 유지하여 이동하는 스테이지가 구성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 전자 빔 노광 장치 (100) 에 의하면, 실제의 웨이퍼의 노광시에는, 주제어 장치 (50) 는, 전자 빔 조사 장치 (92) (전자 빔 광학계) 에 대한, 웨이퍼를 유지하는 셔틀 (10) 이 장착된 미동 스테이지 (85b) 의 Y 축 방향의 주사 (이동) 를 미동 스테이지 구동계 (90) 및 조동 스테이지 구동계 (86) 를 통하여 제어한다. 이것과 병행하여, 주제어 장치 (50) 는, m 개 (예를 들어 100 개) 의 광학계 칼럼 (멀티 빔 광학계) (20) 의 각각에 대해, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 n 개 (예를 들어 5000 개) 의 개구 (28a) 를 각각 통과한 n 개의 빔의 조사 상태 (온 상태와 오프 상태) 를 개구 (28a) 마다 각각 변화시켰을 때에 발생하는 복수의 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보를 포함하는, 개구 (28a) (또는 복수의 빔) 와 동일 수의 디스토션 테이블 (보정 테이블) (2001 ∼ 200n) 에 기초하여, 복수의 빔의 조사 위치를 조정한다. 특히, 복수의 빔의 Y 축 방향의 조사 위치를 100 개의 멀티 빔 광학계 (20) 의 각각으로부터 웨이퍼에 조사되는 복수의 빔의 조사 타이밍을 개별적으로 제어함으로써 조정한다. 이로써, 예를 들어 ArF 액침 노광 장치를 사용한 더블 패터닝 등에 의해 웨이퍼 상의 예를 들어 100 개의 쇼트 영역의 각각에 미리 형성된 X 축 방향을 주기 방향으로 하는 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴에 대해 원하는 위치에 커트 패턴을 형성하는 (도 13(B) 참조) 것이 가능해지고, 고정밀도이고 또한 고스루풋인 노광이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에서는, 테이블 데이터 형식의 디스토션의 보정 정보, 즉 전술한 디스토션 테이블을 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 개구 (28a) 의 수 (n) 만큼 준비하고, 실제의 노광시에는, 빔의 온·오프에 의해, 오프 상태가 된 빔에 대응하는 디스토션 테이블에 포함되는 정보의 중첩에 의해, 멀티 빔 광학계 (20) 의 디스토션 (개구 이미지의 디스토션) 의 보정 정보를 산출하는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 디스토션 테이블은, 1 개의 빔만을 오프로 하는 것에 한정되지 않고, 동시에 복수 개의 빔을 오프로 하고, 또한 오프로 하는 빔의 조합이 상이한 디스토션 테이블 등을 조합하여 준비해도 된다. 이러한 경우에는, 실제의 노광시에는 그 준비한 복수의 디스토션 테이블 중에서, 설정해야 할 빔의 온·오프 상태에 따라 디스토션 테이블의 조합을 선택하고, 그 선택한 디스토션 테이블에 포함되는 정보의 중첩에 의해, 멀티 빔 광학계 (20) 의 디스토션 (개구 이미지의 디스토션) 의 보정 정보를 산출하는 것으로 해도 된다. 혹은 그 선택한 복수의 디스토션 테이블의 조합에 대응하는 연립 방정식을 푸는 것에 의해, 개개의 빔의 영향을 산출하는 것으로 해도 된다. 이와 같이 해도, 실제의 노광시에는, 빔의 온·오프에 따른 멀티 빔 광학계의 디스토션 (개구 이미지의 디스토션) 의 보정 정보를 산출할 수 있다.
또, 테이블 데이터 형식의 디스토션 테이블 대신에, 디스토션 보정 정보를 함수에 의해 표현해도 된다. 예를 들어, j 번째의 개구를 통과하는 단위 전류의 빔이, i 번째의 개구를 통과하는 빔의 조사 위치에 초래하는 Y 축 방향의 어긋남을 ΔY (i, j), j 번째의 개구를 통과하는 빔의 전류량을 I (j) 로 했을 때, j = 1 로부터 성형 빔의 총 수 (예를 들어 5000) 까지 {ΔY (i, j)·I (j)} 의 총합을 취하면, i 번째의 개구를 통과하는 빔의 토탈의 Y 축 방향의 조사 위치 어긋남을 나타낼 수 있다. 또한, 단순한 선형 결합뿐만 아니라, I (j) 의 2 승에 비례하는 성분이나, j 번째의 빔의 전류량 I (j) 과 k 번째의 빔의 전류량 I (k) 의 크로스하는 성분을 고려해도 된다. 물론, i 번째의 개구를 통과하는 빔의 토탈의 X 축 방향의 조사 위치 어긋남을 상기와 마찬가지로 하여 구해도 된다.
실제의 노광시에는, 온 상태가 되는 빔의 각각에 대해, 상기 서술한 바와 같이 하여, 토탈의 Y 축 방향 (및 X 축 방향) 의 조사 위치 어긋남을 구하고, 그 조사 위치 어긋남을 보정하기 위하여, 주사 노광시의 각 빔의 조사 타이밍을 조정하고, 필요에 따라 스테이지 피드백 편향기 (40) 를 제어하면 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 멀티 빔 광학계의 각 빔의 조사 상태로서, 빔의 조사 전류량은 일정한 것을 전제로 하여, 온 상태와 오프 상태를 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 멀티 빔 광학계의 각 빔의 조사 상태로서 빔의 조사 전류량을 포함해도 된다. 즉, 복수의 빔에 대해, 온·오프 상태가 동일해도, 조사 전류량이 상이하면, 복수의 빔 상호간에 작용하는 쿨롬력 (쿨롬 상호 작용) 이 상이하므로, 조사 전류량에 따라, 전술한 디스토션 테이블을 준비해 두어도 된다. 물론, 디스토션 테이블에 한정되지 않고, 함수로 나타내는 디스토션의 정보를, 보정 정보로서, 상이한 조사 전류량에 대해 준비해 두어도 된다.
각 빔의 조사 전류량을 변경하는 방법으로는, 예를 들어, 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 의 각 개구 (28a) 의 전자총 (22) 측에 정전 렌즈를 형성하는 방법이 있다. 이러한 경우에는, 각각의 정전 렌즈에 인가하는 전압의 대소에 의해 정전 렌즈의 수속 작용을 증감시켜, 개구 (28a) 를 통과하는 조사 전류량을 증감하는 것이 가능해진다. 즉 정전 렌즈에 전압을 인가하지 않을 때에는, 정전 렌즈의 중심을 통과하는 전자 및 정전 렌즈의 중심 이외를 통과하는 전자도 직진한다. 한편, 정전 렌즈에 전압을 인가했을 때에는, 정전 렌즈의 중심을 통과하는 전자는 직진하지만, 정전 렌즈의 중심 이외를 통과하는 전자는 정전 렌즈의 작용에 의해 진행 방향이 변화된다. 그래서 개구 (28a) 를 통과하는 전자의 수, 요컨대 조사 전류량을 조정할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 (W) 를 셔틀 (10) 을 통하여 유지하는 미동 스테이지 (85b) 가 전자 빔 조사 장치 (92) (전자 빔 광학계) 에 대해 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 이동하면서, 전자 빔에 의한 웨이퍼 (W) 의 주사 노광이 실시되는 경우에 대해 설명했지만, 전자 빔 조사 장치 (92) (전자 빔 광학계) 를 소정 방향, 예를 들어 Y 축 방향으로 이동 가능하게 구성하는 경우에는, 웨이퍼가 정지되어 있는 상태에서, 전자 빔 조사 장치 (전자 빔 광학계) 를 Y 축 방향으로 이동시키면서, 전자 빔에 의한 웨이퍼 (W) 의 주사 노광을 실시해도 된다. 혹은, 웨이퍼 (W) 와 전자 빔 조사 장치를 서로 역방향으로 이동시키면서, 전자 빔에 의한 웨이퍼 (W) 의 주사 노광을 실시해도 된다.
요점은, 주제어 장치 (50) 가, 미동 스테이지 (85b) 와 전자 빔 광학계 (멀티 빔 광학계 (20) 를 복수 포함하는 멀티 칼럼 광학계) 의 상대적인 이동을 제어함과 함께, 각 멀티 빔 광학계 (20) 에 대해, 복수의 빔 중 적어도 1 개의 빔 (제 1 빔) 의 전술한 조사 상태에 기초하여 발생하는 다른 빔 (제 2 빔) 의 조사 위치의 변화에 관한 정보에 기초하여, 웨이퍼 (W) 에 대한 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는 것으로 하면 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, X 축 방향의 소정 폭의 띠상 영역 내에 일렬로 배치된 n (5000) 개의 개구 (28a) 가 형성된 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 를 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 이 빔 성형 애퍼처 플레이트 (28) 대신에, X 축 방향으로 나란한 소정 수의 개구의 열로 이루어지는 2 열의 개구가, 개구끼리가 Y 축 방향과 겹치지 않도록, 각 열이 X 축 방향으로 어긋나 배치된 빔 성형 애퍼처 플레이트를 사용해도 된다. 또, 빔 성형 애퍼처 플레이트 상의 복수의 개구는, 반드시 띠상의 영역 내에 배열되어 있지 않아도 된다. 단, 개구끼리가 Y 축 방향과 겹치지 않도록, X 축 방향에 관하여, 서로의 위치가 어긋나 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 실시형태에서는, 전자 빔 조사 장치 (92) 가 구비하는 전자 빔 광학계가 멀티 빔 광학계로 이루어지는 m 개의 광학계 칼럼 (20) 에 의해 구성되는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 전자 빔 광학계는, 싱글 칼럼 타입의 멀티 빔 광학계여도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 (W) 가 셔틀 (10) 에 유지된 상태에서 반송되는 타입의 전자 빔 노광 장치에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 (W) 가 단독으로 노광용의 스테이지 (또는 테이블) 상에 반송되고, 그 웨이퍼를 유지하는 스테이지 (또는 테이블) 를 주사 방향으로 이동시키면서, 전자 빔 조사 장치 (전자 빔 광학계) 로부터 웨이퍼 (W) 에 빔을 조사하여 노광을 실시하는, 통상적인 타입의 전자 빔 노광 장치여도 된다. 이러한 전자 빔 노광 장치여도, 멀티 빔 광학계로 이루어지는 전자 빔 광학계를 구비하고 있는 한, 전술한 멀티 빔 광학계의 이미지면 상에 형성되는 빔 성형 애퍼처 플레이트의 다수의 개구의 이미지의 디스토션 (조사면 상에서의 각 빔의 조사 위치 어긋남) 의 보정 방법은, 바람직하게 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 미동 스테이지 (85b) 가, 조동 스테이지 (85a) 에 대해 6 자유도 방향으로 이동 가능한 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 미동 스테이지는 XY 평면 내에서만 이동 가능해도 된다. 이 경우, 미동 스테이지의 위치 정보를 계측하는 제 1 계측계 (52) 및 제 2 계측계 (54) 도, XY 평면 내의 3 자유도 방향에 관한 위치 정보를 계측 가능해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 제 1 계측계 (52) 를 인코더 시스템으로 구성하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제 1 계측계 (52) 를 간섭계 시스템에 의해 구성해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 전자 빔 조사 장치 (92) 가 메트롤로지 프레임 (94) 과 일체로, 3 개의 매달기 지지 기구 (95a, 95b, 95c) 를 통하여 진공 챔버의 천판 (천정벽) 으로부터 매달아 지지되는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 전자 빔 조사 장치 (92) 는, 바닥 거치 타입의 보디에 의해 지지되어도 된다. 또, 상기 실시형태에서는, 진공 챔버 (80) 의 내부에, 노광 시스템 (82) 의 전체가 수용된 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 노광 시스템 (82) 중, 전자 빔 조사 장치 (92) 의 경통 (93) 의 하단부를 제외한 부분을 진공 챔버 (80) 의 외부에 노출시켜도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 타깃이 반도체 소자 제조용의 웨이퍼인 경우에 대해 설명했지만, 본 실시형태에 관련된 전자 빔 노광 장치 (100) 는, 유리 기판 상에 미세한 패턴을 형성하여 마스크를 제조할 때에도 바람직하게 적용할 수 있다. 또, 상기 실시형태에서는, 하전 입자 빔으로서 전자 빔을 사용하는 전자 빔 노광 장치에 대해 설명했지만, 노광용의 하전 입자 빔으로서 이온 빔 등을 사용하는 노광 장치에도 상기 실시형태를 적용할 수 있다.
또, 컴플리멘터리·리소그래피를 구성하는 노광 기술은, ArF 광원을 사용한 액침 노광 기술과, 하전 입자 빔 노광 기술의 조합에 한정되지 않고, 예를 들어, 라인 앤드 스페이스 패턴을 ArF 광원이나 KrF 등의 그 밖의 광원을 사용한 드라이 노광 기술로 형성해도 된다.
반도체 소자 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 는, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝, 실리콘 재료로부터 웨이퍼를 제작하는 스텝, 리소그래피 기술 등에 의해 웨이퍼 상에 실제의 회로 등을 형성하는 웨이퍼 처리 스텝, 디바이스 조립 스텝 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함한다), 검사 스텝 등을 거쳐 제조된다. 웨이퍼 처리 스텝은, 리소그래피 스텝 (웨이퍼 상에 레지스트 (감응재) 를 도포하는 공정, 전술한 실시형태에 관련된 전자 빔 노광 장치 및 그 노광 방법에 의해 웨이퍼에 대한 노광 (설계된 패턴 데이터에 따른 패턴의 묘화) 을 실시하는 공정, 노광된 웨이퍼를 현상 하는 공정을 포함한다), 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 스텝, 에칭이 완료되어 불필요해진 레지스트를 없애는 레지스트 제거 스텝 등을 포함한다. 웨이퍼 처리 스텝은, 리소그래피 스텝에 앞서, 전공정의 처리 (산화 스텝, CVD 스텝, 전극 형성 스텝, 이온 주입 스텝 등을 추가로 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 리소그래피 스텝에서, 상기 실시형태의 전자 빔 노광 장치 (100) 를 사용하여 전술한 노광 방법을 실행함으로써, 웨이퍼 상에 디바이스 패턴이 형성되므로, 고집적도의 마이크로 디바이스를 양호한 생산성으로 (양호한 수율로) 제조할 수 있다. 특히, 리소그래피 스텝 (노광을 실시하는 공정) 에서, 전술한 컴플리멘터리·리소그래피를 실시하고, 그 때에 상기 실시형태의 전자 빔 노광 장치 (100) 를 사용하여 전술한 노광 방법을 실행함으로써, 보다 고집적도의 높은 마이크로 디바이스를 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시형태에서 인용한 노광 장치 등에 관한 국제 공개, 및 미국 특허 미국 특허 명세서 등의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
산업상 이용가능성
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 노광 장치 및 노광 방법, 리소그래피 방법, 그리고 디바이스 제조 방법은, 마이크로 디바이스의 제조에 적합하다.
W : 웨이퍼
100 : 전자 빔 노광 장치
85b : 미동 스테이지
28 : 빔 성형 애퍼처 플레이트
28a : 개구
20 : 멀티 빔 광학계
92 : 전자 빔 조사 장치
50 : 주제어 장치
2001 ∼ 20010 : 디스토션 테이블

Claims (23)

  1. 하전 입자 빔을 조사하여 타깃을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 타깃을 유지하여 이동하는 스테이지와,
    복수의 빔에 대해, 상기 빔이 상기 타깃에 조사되는 조사 상태를 개별적으로 설정 가능한 멀티 빔 광학계를 갖는 조사 장치와,
    상기 스테이지와 상기 멀티 빔 광학계의 상대적인 이동을 제어함과 함께, 상기 복수의 빔 중 적어도 제 1 빔의 조사 상태에 기초하여 발생하는 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보에 기초하여, 상기 타깃에 대한 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는 제어 장치를 구비하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔의 상기 조사 상태는, 상기 빔이 상기 타깃에 조사되는 온 상태, 또는 상기 빔이 상기 타깃에 조사되지 않는 오프 상태인, 노광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔의 상기 조사 상태는, 상기 빔의 조사 전류량을 포함하는, 노광 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보는, 상기 제 1 빔의 조사 상태에 기초하여 미리 시뮬레이션 또는 실험을 실시하여 얻어진 정보인, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 복수의 빔의 상기 조사 상태의 조합의 각각에 대해 상기 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보를 구하여 얻어진 복수의 보정 테이블에 기초하여, 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는, 노광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 보정 테이블은, 상기 복수의 빔의 상기 조사 상태를 각 빔에서 각각 변화시켰을 때에 발생하는 상기 복수의 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보를 포함하는, 상기 복수의 빔과 동일 수의 보정 테이블을 포함하는, 노광 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 스테이지를 구동시키면서, 상기 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보에 기초하여, 상기 빔의 조사 타이밍을 제어함으로써, 상기 타깃에 대한 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는, 노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 복수의 빔의 배열 방향에 관한 조사 위치 어긋남이 평균화되도록, 상기 배열 방향에 관한 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는, 노광 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 빔은, 복수의 개구를 갖는 빔 성형 부재의 상기 복수의 개구를 통과함으로써 형성되고, 상기 빔 성형 부재는, 상기 복수의 빔의 각각이 상기 타깃을 조사하는 위치가 상기 복수의 개구의 배열 방향에 관하여 일직선 상에 위치하도록 제조 단계에서 상기 복수의 개구의 위치가 조정되어 있는, 노광 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 위치는, 상기 빔이 조사되는 조사면 상에서의 위치인, 노광 장치.
  11. 타깃을 노광 장치에 의해 노광하여 상기 타깃 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 것과,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여, 상기 라인 앤드 스페이스 패턴을 구성하는 라인 패턴의 절단을 실시하는 것을 포함하는, 리소그래피 방법.
  12. 하전 입자 빔을 조사하여 타깃을 노광하는 노광 방법으로서,
    소정면 내에서 이동하는 스테이지 상에 상기 타깃을 유지시키는 것과,
    복수의 빔에 대해, 상기 빔이 상기 타깃에 조사되는 조사 상태를 개별적으로 설정 가능한 멀티 빔 광학계를 갖는 조사 장치로부터의 상기 타깃에 대한 빔의 조사 제어를 위해, 상기 스테이지와 상기 멀티 빔 광학계의 상대적인 이동을 제어함과 함께, 상기 복수의 빔 중 적어도 제 1 빔의 조사 상태에 기초하여 발생하는 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보에 기초하여, 상기 타깃에 대한 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 빔의 상기 조사 상태는, 상기 빔이 상기 타깃에 조사되는 온 상태, 또는 상기 빔이 상기 타깃에 조사되지 않는 오프 상태인, 노광 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 빔의 상기 조사 상태는, 상기 빔의 조사 전류량을 포함하는. 노광 방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보는, 상기 제 1 빔의 조사 상태에 기초하여 미리 시뮬레이션 또는 실험을 실시하여 얻어진 정보인, 노광 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 조정하는 것에서는, 상기 복수의 빔의 상기 조사 상태의 조합의 각각에 대해 상기 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보를 구하여 얻어진 복수의 보정 테이블에 기초하여, 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는, 노광 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 보정 테이블은, 상기 복수의 빔의 상기 조사 상태를 각 빔에서 각각 변화시켰을 때에 발생하는 상기 복수의 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보를 포함하는, 상기 복수의 빔과 동일 수의 보정 테이블을 포함하는, 노광 방법.
  18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정하는 것에서는, 상기 스테이지를 구동시키면서, 상기 제 2 빔의 조사 위치의 변화에 관한 정보에 기초하여, 상기 빔의 조사 타이밍을 제어함으로써, 상기 타깃에 대한 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는, 노광 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 조정하는 것에서는, 상기 복수의 빔의 배열 방향에 관한 조사 위치 어긋남이 평균화되도록, 상기 배열 방향에 관한 상기 복수의 빔의 조사 위치를 조정하는, 노광 방법.
  20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 빔은, 복수의 개구를 갖는 빔 성형 부재의 상기 복수의 개구를 통과함으로써 형성되고, 상기 빔 성형 부재는, 상기 복수의 개구를 통과한 상기 복수의 빔의 각각이 상기 타깃을 조사하는 위치가 상기 배열 방향에 관하여 일직선 상에 위치하도록, 제조 단계에서 상기 복수의 개구의 위치가 조정되어 있는, 노광 방법.
  21. 제 12 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조사 위치는, 상기 빔이 조사되는 조사면 상에서의 위치인, 노광 방법.
  22. 타깃을 노광 장치에 의해 노광하여 상기 타깃 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 것과,
    제 12 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법을 이용하여, 상기 라인 앤드 스페이스 패턴을 구성하는 라인 패턴의 절단을 실시하는 것을 포함하는, 리소그래피 방법.
  23. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는, 제 11 항 또는 제 22 항에 기재된 리소그래피 방법에 의해 타깃에 대한 노광이 실시되는, 디바이스 제조 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI869928B (zh) * 2020-03-20 2025-01-11 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於檢查晶圓之系統及其相關非暫時性電腦可讀媒體
JP6828937B1 (ja) * 2020-09-09 2021-02-10 株式会社Ｐｈｏｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｏｕｌ 電子銃、電子銃用部品、電子線適用装置、および位置合わせ方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5932128A (ja) * 1982-08-18 1984-02-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 荷電ビ−ム露光装置におけるビ−ム照射位置補正方法
US5770863A (en) * 1995-10-24 1998-06-23 Nikon Corporation Charged particle beam projection apparatus
JPH10106931A (ja) * 1996-10-03 1998-04-24 Hitachi Ltd 電子ビーム露光方法およびそれを用いた半導体集積回路装置の製造方法
US6274877B1 (en) * 1997-05-08 2001-08-14 Canon Kabushiki Kaisha Electron beam exposure apparatus
JPH10309341A (ja) * 1997-05-12 1998-11-24 Fumio Ishige 二球式競馬ビンゴゲーム
JP3787417B2 (ja) * 1997-06-11 2006-06-21 キヤノン株式会社 電子ビーム露光方法及び電子ビーム露光装置
JP4401557B2 (ja) * 2000-11-15 2010-01-20 株式会社アドバンテスト 電子ビーム露光装置、電子ビーム補正方法、電子ビーム露光方法、及び半導体素子製造方法
JP2002158156A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 Advantest Corp 電子ビーム露光装置、電子ビーム露光方法、及び半導体素子製造方法
JP4756776B2 (ja) * 2001-05-25 2011-08-24 キヤノン株式会社 荷電粒子線露光装置、荷電粒子線露光方法およびデバイス製造方法
JP2003203836A (ja) * 2001-12-28 2003-07-18 Canon Inc 露光装置及びその制御方法並びにデバイス製造方法
US6614035B2 (en) * 2002-01-30 2003-09-02 International Business Machines Corporation Multi-beam shaped beam lithography system
WO2007077920A1 (ja) 2005-12-28 2007-07-12 Nikon Corporation 露光装置及びその製造方法
US8953148B2 (en) 2005-12-28 2015-02-10 Nikon Corporation Exposure apparatus and making method thereof
JP2007208038A (ja) * 2006-02-02 2007-08-16 Canon Inc 荷電粒子線露光装置
US7561280B2 (en) 2007-03-15 2009-07-14 Agilent Technologies, Inc. Displacement measurement sensor head and system having measurement sub-beams comprising zeroth order and first order diffraction components
JP5267029B2 (ja) * 2007-10-12 2013-08-21 株式会社ニコン 照明光学装置、露光装置及びデバイスの製造方法
DE102008062450B4 (de) * 2008-12-13 2012-05-03 Vistec Electron Beam Gmbh Anordnung zur Beleuchtung eines Substrats mit mehreren individuell geformten Partikelstrahlen zur hochauflösenden Lithographie von Strukturmustern
JP5617947B2 (ja) * 2013-03-18 2014-11-05 大日本印刷株式会社 荷電粒子線照射位置の補正プログラム、荷電粒子線照射位置の補正量演算装置、荷電粒子線照射システム、荷電粒子線照射位置の補正方法
EP2816585A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-24 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Charged particle beam system and method of operating thereof
JP6215061B2 (ja) 2014-01-14 2017-10-18 株式会社アドバンテスト 電子ビーム露光装置

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