JP2000223412A - 荷電粒子ビーム露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＢＡＡ方式の荷電粒子ビーム露光装置におけ
るスループットの向上。 【解決手段】 電子銃９と、複数の開口が配列され荷電
粒子ビームをオン・オフ制御するＢＡＡ30と、偏向手段
14,16 と、収束手段12,15 と、荷電粒子ビームが開始点
と終了点を順次変化させながら試料上の所定範囲を走査
するように偏向手段を制御する偏向制御手段20,40 と、
各開口を制御する露光制御手段20とを備える荷電粒子ビ
ーム露光装置において、偏向制御手段は、ＤＡＣ41と電
流・電圧変換器42を有する走査位置信号発生回路と、Ｄ
ＡＣ43と電流・電圧変換器44を有する走査開始位置信号
発生回路と、電流可変定電流源46と、容量47と定電流源
の出力電流を制御する電流供給制御回路45とを備える走
査信号発生回路と、走査信号加算回路48と、演算回路49
とを備え、走査距離と走査時間に応じて定電流源の出力
電流を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光装
置などの荷電粒子ビーム露光装置に関し、特に多数の制
御電極を有する開口を配列し、制御電極に印加する信号
で各開口を通過するビームをオン・オフ制御できるブラ
ンキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）を備え、荷電
粒子ビームの走査に同期してＢＡＡを制御するＢＡＡ方
式の荷電粒子ビーム露光装置及びそれを使用した露光方
法に関する。

【０００２】半導体集積回路は微細加工技術の進歩に伴
って一層高集積化される傾向にあり、微細加工技術に要
求される性能は益々厳しいものになってきている。とり
わけ露光技術においては、従来使用されているステッパ
などに用いられる光露光技術の限界が予想されている。
電子ビーム露光技術は、光露光技術に代わって微細加工
の次世代を担う可能性の高い技術である。以下、電子ビ
ーム露光を例として説明を行う。

【０００３】

【従来の技術】図１は、電子ビーム露光装置の従来例の
構成を示す図である。図１において、参照番号１はプロ
セッサを、２は磁気ディスクを、３は磁気テープ装置を
示し、これらの装置はバス４を介して互いに接続され、
且つバス４及びインターフェイス回路５をそれぞれ介し
てデータメモリ６及びステージ制御回路７に接続されて
いる。

【０００４】一方、８は筐体で、内部には電子銃９、レ
ンズ１０、ブランキング電極１１、レンズ１２、サブデ
フレクタ（副偏向器）用電極１４、レンズ１５、メイン
デフレクタ（主偏向器）用コイル１６及びステージ１７
が配置されている。試料１００はステージ１７上に載置
されており、ステージ１７はステージ制御回路７の出力
信号によりＸ方向及びＹ方向へ移動制御される。なお、
実際には、ビーム成形用の偏向器やアパーチャ、焦点を
微調整するためのコイルなど他にも多数の要素が設けら
れているが、ここでは図示及び説明を省略する。

【０００５】また、前記データメモリ６から読み出され
たデータは、パターン発生回路１９を通してパターン補
正回路２０に供給される。パターン補正回路２０は、ブ
ランキング信号をアンプ２１を介してブランキング電極
１１に印加し、また各々ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）２４
及び２６と、アンプ２５及び２７を介して電極１４及び
コイル１６へ信号を印加する。

【０００６】電子銃９により放射された電子ビームは、
レンズ１０を通過し、ブランキング電極１１により透過
又は遮断され、更に例えば３μｍ以下の平行な任意のシ
ョットサイズの矩形ビームに整形された後、サブデフレ
クタ用電極１４及びメインデフレクタ用コイル１６によ
り偏向されると共に、更に投影レンズ１５を通過して試
料表面に収束される。サブデフレクタの偏向可能領域は
メインデフレクタの偏向可能領域より小さく、応答速度
は逆にサブデフレクタによる整定時間がメインデフレク
タによる整定時間より短い。

【０００７】参照番号１８は、照射された電子ビームが
試料１００で反射され散乱することにより発生した散乱
電子を検出する反射電子検出器であり、２８は反射電子
検出器の出力を処理する反射電子検出回路である。試料
１００には、位置合わせのためのマークが設けられてお
り、このマークを電子ビームで走査するとマークのエッ
ジ部分で電子ビームの散乱状態が変化し、反射電子検出
器が検出する散乱電子の量が変化するので、反射電子検
出回路を監視することによりマークのエッジを検出する
ことができる。これを利用して位置合わせを行う。

【０００８】上記のように、サブデフレクタの応答速度
の方がメインデフレクタの応答速度より速いので、通常
はメインデフレクタによるメイン偏向範囲を、サブデフ
レクタによる偏向範囲より小さい複数のサブ偏向範囲に
分割し、メインデフレクタによる偏向位置を各サブ偏向
範囲の中心になるように設定した上で、サブ偏向範囲内
をサブデフレクタによる偏向位置を変化させながらパタ
ーン露光を行う。１つのサブ偏向範囲の露光が終了する
と、メインデフレクタによる偏向位置を変更して次のサ
ブ偏向範囲の露光を行う。この他に、ステージ１７を連
続的に移動しながら露光を行う連続移動方式などもあ
る。この場合は、メインデフレクタによる偏向位置をス
テージ１７の移動に同期して変化させながらサブ偏向範
囲内を順次露光する。

【０００９】露光方式には、サブ偏向範囲または所望の
範囲を微少な電子ビームで走査し、パターンに対応して
電子ビームをオン・オフ制御するラスタスキャン方式
や、露光パターンを基本的なブロックに分け、各ブロッ
クに対応する開口（アパーチャ）を通過させて成形した
電子ビームを露光することによりパターンを露光するブ
ロック露光方式などがある。現状の電子ビーム露光装置
では、ラスタスキャンの使用は塗り潰しにのみ限定され
ている。

【００１０】図２は、サブデフレクタに印加する信号を
説明する図であり、（１）はブロック露光方式の場合の
構成例を、（２）はラスタスキャン（ラスタ走査）方式
の場合の構成例を示す。なお、ここでは説明を簡単にす
るためにＸ方向とＹ方向の２組の電極で、一方が接地さ
れた例を示したが、実際には後述するように８個の電極
が設けられ、それぞれに偏向信号が印加される。

【００１１】図示のように、サブデフレクタ用電極１４
は、Ｘ方向の偏向電極１４１ａと１４１ｂ及びＹ方向の
偏向コイル１４２ａと１４２ｂで構成される。ブロック
露光方式の場合には、指示されるＸ座標とＹ座標に電子
ビームを偏向するベクタスキャンと呼ばれる偏向を行う
ので、図２の（１）に示すように、ＤＡＣ２４１でＸ座
標データに対応する電流信号を発生し、変換回路２５１
で電流信号を電圧信号に変換してＸ方向の偏向電極１４
１ａに印加し、ＤＡＣ２４２でＹ座標データに対応する
電流信号を発生し、変換回路２５２で電流信号を電圧信
号に変換してＹ方向の偏向電極１４２ａに印加してい
る。変換回路２５１と２５２は、偏向電極へ印加する信
号の駆動回路（ドライバ）として働くアンプの機能も含
む。

【００１２】Ｙ方向にラスタスキャンを行う場合には、
図２の（２）に示すように、図２の（１）の構成に加え
て、定電流源２６１の出力する電流を容量２６３に供給
する。これにより、容量２６３の電圧は時間と共に一定
の率で増加する。定電流源２６１から容量２６３への電
流供給経路の途中には、スイッチ２６２が設けられてお
り、スキャン（走査）中は定電流源２６１から容量２６
３に電流が供給され、スキャンが終了すると容量２６３
に蓄積された電荷を放電するように動作する。容量２６
３の電圧と変換回路２５２の出力する電圧信号は、加算
回路２６４で加算され、アンプ２６５を介してＹ方向の
偏向電極１４２ａに印加される。

【００１３】例えば、塗り潰しなどの場合には、スキャ
ンの開始位置を示すＸ座標データとＹ座標データを設定
した上で、スキャン幅に相当する時間だけスキャンを行
う。この場合、Ｙ座標データをスキャン開始位置より前
に設定し、スキャンを開始して所定時間後から電子ビー
ムをオンにし、終了位置に相当する時間後に電子ビーム
をオフにする。このようなスキャンをＸ座標データを所
定値ずつ変更しながら行うことで、所定範囲を塗り潰す
ことができる。定電流源２６１と容量２６３が変更され
ることはなく、スキャン時の露光は、スキャン開始から
の時間で制御されていた。

【００１４】図２では、Ｘ方向とＹ方向の２組の電極
で、一方が接地された例を示したが、これでは２組の電
極の中心付近のみで所望の電界が得られるだけである。
そのため、偏向された電子ビームが進行するに従って、
中心からずれると歪んだ電界の影響を受けて所望の偏向
が行われなくなる。そこで、実際には、図６に示すよう
に、電極の個数を増加させて、各電極１４５ａ〜１４８
ａ及び１４５ｂ〜１４８ｂに印加する電圧を調整して所
望の偏向量が得られるようにしている。このような電極
を使用する場合、電極毎にＸ座標データとＹ座標データ
に対応する電圧に対して所定の演算を行う。そのため、
例えば、図２の（１）に示したベクタスキャン方式の場
合には、図７に示すように、変換回路２５１と２５２の
出力を演算する演算回路２５０を設け、その演算結果を
アンプ２５３を介して対応する副偏向電極に印加してい
る。

【００１５】以上が、従来の一般的な電子ビーム露光装
置の構成に関する概略説明である。上記のように、電子
ビーム露光装置はステッパなどの光露光技術に比べて解
像力が優れているが、スループットが低く、生産効率が
不十分であるという問題がある。このような問題を解決
するため、ブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡ
Ａ）方式が提案されている。

【００１６】図３は、ＢＡＡ方式で使用するブランキン
グ・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）３０を示す図であ
る。ＢＡＡ３０は、両側に電極３２、３３を有する多数
の開口３１を図示のように配列したものであり、例え
ば、図１のレンズ１２の下に配置し、一様な電子ビーム
が入射するようにする。開口３０の部分を通過する電子
ビームは、電極３２、３３に電圧を印加しない時にはそ
のまま通過して試料１００上に照射されるが、電極３
２、３３に電圧を印加した時にはビームの方向が曲が
り、試料１００に照射されない。すなわち、電極３２、
３３に電圧を印加するかしないかで、開口３１を通過す
るビームのオン・オフが制御できる。

【００１７】ＢＡＡ方式における露光では、スキャンに
対応する電子ビームの偏向とＢＡＡ３０のオン・オフパ
ターンを同期させて変化させる。図４は、ＢＡＡ方式に
おける露光を説明する図であり、９個の開口３１が３列
３行に配列されている場合の例である。まず、図４の
（１）に示すように、ＢＡＡ３０を通過したビームがＢ
１の位置に照射されるように偏向される。この時、開口
（Ｌ１，Ｒ２）のみがオンで、他の開口はオフであると
すると、開口（Ｌ１，Ｒ２）を通過したビームが試料１
００上のＰ１（Ｌ１，Ｒ２）の位置に照射される。次
に、少しスキャンが進んで、ＢＡＡ３０を通過したビー
ムがＢ２の位置に照射されるように偏向される。ここ
で、開口（Ｌ２，Ｒ２）、（Ｌ１，Ｒ１）、（Ｌ１，Ｒ
３）のみがオンで他の開口はオフであるとすると、開口
（Ｌ２，Ｒ２）、（Ｌ１，Ｒ１）、（Ｌ１，Ｒ３）を通
過したビームのみが試料１００上のＰ１（Ｌ２，Ｒ
２）、Ｐ２（Ｌ１，Ｒ１）、Ｐ３（Ｌ１，Ｒ３）の位置
に照射される。ここで、（１）と（２）での偏向量は、
Ｐ１（Ｌ２，Ｒ２）はＰ１（Ｌ１，Ｒ２）と同じ位置に
なるように変化しているとする。更にスキャンが進ん
で、ＢＡＡ３０を通過したビームがＢ３の位置に照射さ
れるように偏向される。ここで、開口（Ｌ３，Ｒ２）、
（Ｌ２，Ｒ１）、（Ｌ２，Ｒ３）、（Ｌ１，Ｒ１）、
（Ｌ１，Ｒ２）、（Ｌ１，Ｒ３）がオンで他の開口はオ
フであるとすると、これらの開口を通過したビームのみ
は試料１００上のＰ１（Ｌ３，Ｒ２）、Ｐ２（Ｌ２，Ｒ
１）、Ｐ３（Ｌ２，Ｒ３）、Ｐ４（Ｌ１，Ｒ１）、Ｐ５
（Ｌ１，Ｒ２）、Ｐ４（Ｌ１，Ｒ３）の位置に照射され
る。ここで、（２）と（３）での偏向量は、Ｐ１（Ｌ
３，Ｒ２）はＰ１（Ｌ２，Ｒ２）と、Ｐ２（Ｌ２，Ｒ
１）はＰ２（Ｌ１，Ｒ１）と、Ｐ３（Ｌ２，Ｒ３）はＰ
３（Ｌ３，Ｒ３）と同じ位置になるように変化している
とする。

【００１８】図示していないが、次には図４の（３）の
列Ｌ２のパターンをＬ１に、列Ｌ１のパターンをＬ２
に、Ｌ１には新しいパターンを印加し、同時にビームの
スキャンを進める。このような動作を行うことにより、
スキャン範囲の長さでＢＡＡ３０の開口の行の幅で任意
のパターンを露光することができる。この時、各点につ
いて開口の列数分の露光が行われる。なお、図３の開口
３１は千鳥状に配置されており、図３において縦方向に
スキャンを行うことにより、各行のスポットの間が埋め
られ一様な露光が行えるようにしている。

【００１９】以上のように、ＢＡＡ方式は、任意のパタ
ーンを自由に露光することができるという利点と共に、
スキャン信号を連続的に変化すればよいため、ベクタス
キャンの場合に必要なビームの整定時間がなく、高速の
スキャンが可能であり、高い効率で露光できるという利
点がある。更に、同一のスポットが複数回露光されるた
め、露光エネルギも高い。

【００２０】ＢＡＡ方式のスキャンは、例えば、サブデ
フレクタ用電極１４を利用して行われる。図５は、ＢＡ
Ａ方式のスキャンのメイン偏向範囲とサブ偏向範囲に対
する適用方法の例を示す図である。図示のように、メイ
ン偏向範囲Ｆは、複数のサブ偏向範囲ＳＦ１、ＳＦ２、
…で構成される。ＳＦ１１、ＳＦ１２、…、ＳＦ２２は
１回スキャン範囲を示す。ＳＦ１１では下から上に向か
ってスキャンが行われ、ＳＦ１２ではＸ座標を変化させ
た後、上から下に向かってスキャンが行われる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、現状の
電子ビーム露光装置では、ラスタスキャンの使用は塗り
潰しにのみ限定されている。塗り潰しの場合には、スキ
ャンの開始と終了を時間制御し、その間電子ビームをオ
ンにするだけでよかった。図２の（２）のラスタスキャ
ン用制御回路では、定電流源２６１の出力電流や容量２
６３の容量値のばらつきにより、容量２６３の電圧値の
時間変化率が異なる。これはスキャン速度に誤差を生じ
させる。また、所定の電圧を偏向器に印加しても静電偏
向器のばらつきなどによって実際の偏向位置が異なる。
これもスキャン速度に誤差を生じさせる。実際のスキャ
ン速度はこのように各種の要因により影響され誤差を有
するが、上記のような塗り潰しのためのスキャンであれ
ば、スキャン速度に誤差があっても、スキャンの開始と
終了を時間制御すれば、特に問題は生じなかった。

【００２２】しかし、ＢＡＡ方式の場合には、スキャン
に応じて各ブランキングアパーチャを正確にオン・オフ
制御する必要がある。一般に、各ブランキングアパーチ
ャのオン・オフ制御は、クロックに同期してパターンデ
ータを読み出し、パターンデータに応じた信号を各ブラ
ンキングアパーチャに印加することにより行う。従っ
て、スキャン速度が所定の値であることが必要である。
そのため、上記のような塗り潰し用のラスタスキャン回
路は使用できなかった。

【００２３】そこで、ＢＡＡ方式でのスキャンを行うに
は、図７の回路を使用して、Ｙ座標データを順次変化さ
せてスキャンを行う必要があった。実際の電子ビーム露
光装置では、照射位置の位置精度は非常な高精度を要求
される。そのため、図７の回路で指示されるＸ及びＹ座
標データは、１６ビット程度のデータ幅を有することが
必要である。現在、実用化されているデジタル−アナロ
グ変換器（ＤＡＣ）では、１２ビット程度のものは比較
的高速なものがあるが、１６ビットのものは十分な動作
速度のものがないのが実情である。そのため、Ｙ座標デ
ータを変化させる速度もＤＡＣ２４２の動作速度により
制限されることになり、ラスタスキャンを高速で行うこ
とができないという問題を生じている。これでは、ＢＡ
Ａ方式であってもスループットは向上せず、生産効率が
低いという問題がある。

【００２４】本発明は、このような問題を解決するため
のもので、ＢＡＡ方式のラスタスキャンを行う偏向器に
印加する信号を発生させる回路を改良して、ＢＡＡ方式
の荷電粒子ビーム露光装置のスループットを向上させる
ことを目的とし、更にそのような荷電粒子ビーム露光装
置において所望のラスタスキャンが行われるように動作
条件を設定して露光を行う露光方法の実現を目的とす
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】図８は、本発明の荷電粒
子ビーム露光装置の偏向制御手段の基本構成を示す図で
ある。上記目的を実現するため、本発明の荷電粒子ビー
ム露光装置は、スキャン信号を発生する回路を構成する
定電流源４６として、デジタル−アナログ変換器（ＤＡ
Ｃ）などの電流値が可変のものを使用し、スキャン速度
を可変にする。その上で、実際のスキャン速度を測定し
て、所定のスキャン速度になるように定電流源の電流値
を設定する。

【００２６】すなわち、本発明の荷電粒子ビーム露光装
置は、荷電粒子ビームを生成する電子銃と、両側に電極
を有する複数の開口が配列され、前記電極に印加する信
号で入射する前記荷電粒子ビームが試料上に照射される
かされないかが制御可能なブランキング・アパーチャ・
アレイと、ブランキング・アパーチャ・アレイを通過し
た荷電粒子ビームを偏向する偏向手段と、ブランキング
・アパーチャ・アレイを通過した荷電粒子ビームを試料
上に収束する収束手段と、ブランキング・アパーチャ・
アレイを通過した荷電粒子ビームが、走査の開始点と終
了点を順次変化させながら、試料上の所定範囲を走査す
るように偏向手段を制御する偏向制御手段と、露光パタ
ーンに応じて、ブランキング・アパーチャ・アレイの各
開口の電極に印加する信号を、走査に同期して制御する
露光制御手段とを備える荷電粒子ビーム露光装置におい
て、偏向制御手段は、開始点の第１の座標を指示するデ
ジタルデータを、対応するアナログ電流信号に変換する
デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）４１と、アナログ
電流信号を電圧信号に変換する電流・電圧変換器４２を
有する走査位置信号発生回路と、開始点の第２の座標を
指示するデジタルデータを、対応するアナログ電流信号
に変換するデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）４３
と、アナログ電流信号を電圧信号に変換する電流・電圧
変換器４４を有する走査開始位置信号発生回路と、出力
電流を変化させることが可能な定電流源４６と、定電流
源の出力電流を蓄積する容量４７と、定電流源の出力電
流の容量への供給を制御する電流供給制御回路４５とを
備える走査信号発生回路と、走査開始位置信号発生回路
の出力と前記走査信号発生回路の出力を加算する走査信
号加算回路４８と、走査信号演算回路と走査位置信号発
生回路の出力を演算する演算回路４９とを備え、電流供
給制御回路４５は、走査距離と走査時間に応じて定電流
源４６の出力電流を設定することを特徴とする。

【００２７】本発明の荷電粒子ビーム露光装置では、走
査信号発生回路が定電流源４６と容量４７で構成され、
しかも電流供給制御回路４５により定電流源４６の電流
値が可変であるので、実際に測定した走査距離と走査時
間に応じて定電流源４６の電流値を設定すれば、所定の
走査（スキャン）信号を高精度に発生させることができ
る。従って、ＢＡＡ方式にも使用できる。

【００２８】また、定電流源は出力電流を正負の範囲で
変化させることを可能にすれば、交互に逆方向の走査を
行うことができ、図５のような露光が可能になる。ま
た、電流供給制御回路として容量に蓄積された電荷を放
電するスイッチ回路を設ければ、一方向の走査が繰り返
されるようにできる。定電流源としては、デジタル・ア
ナログ変換器（ＤＡＣ）を使用することが望ましい。こ
の場合、スキャン中はＤＡＣの出力は一定であり、ＤＡ
Ｃの応答速度は問題にならず、低速のＤＡＣが使用でき
る。

【００２９】上記の走査信号発生回路を構成する定電流
源の出力電流が可変である装置を使用して露光を行う露
光方法は、マークを有する試料を荷電粒子ビームで走査
して反射電子を検出し、マークのエッジの第１走査タイ
ミングを求めるステップと、試料を走査方向に沿って移
動するステップと、移動した試料のマークを荷電粒子ビ
ームで走査して反射電子を検出し、マークのエッジの第
２走査タイミングを求めるステップと、移動量に対応す
る仮想走査時間を算出するステップと、第１走査タイミ
ングと第２走査タイミングの差を算出して実走査時間を
算出するステップと、仮想走査時間と前記実走査時間を
比較して、比較結果から定電流源の出力電流を設定する
ステップとを備え、このようにして設定された荷電粒子
ビーム露光装置で露光を行うことを特徴とする。

【００３０】第１走査タイミングを求めるステップから
実走査時間を算出するステップまでを、走査に垂直な方
向の異なる複数の座標で複数回行い、測定結果が一致す
ることを確認する。一致しない場合には、歪んだ走査に
なるので、修正が必要である。また、別の態様の露光方
法は、マークを有する試料を荷電粒子ビームで走査して
反射電子を検出し、マークの走査に垂直な方向のエッジ
を検出した後、荷電粒子ビームが走査に垂直な方向に短
い走査を行うように走査位置信号を与え、マークの走査
に平行な方向のエッジの第１の位置を検出するステップ
と、試料を走査方向に沿って移動するステップと、移動
した試料のマークを荷電粒子ビームで走査して反射電子
を検出し、マークの走査に垂直な方向のエッジを検出し
た後、荷電粒子ビームが走査に垂直な方向に短い走査を
行うように走査位置信号を与え、マークの走査に平行な
方向のエッジの第２の位置を検出するステップと、移動
量と第１と第２の位置の差の関係から、走査位置信号の
補正値を算出するステップとを備え、走査位置信号を補
正値だけ補正して露光を行うことを特徴とする。

【００３１】この場合、補正値を走査に垂直な方向の異
なる複数の座標について算出し、偏向範囲の全面で補正
を行うことが望ましい。なお、上記の露光方法におい
て、１個のマークを移動するのではなく、あらかじめ位
置関係の判明している複数のマークを有する試料を使用
することも可能である。

【００３２】

【発明の実施の形態】図９は、本発明の実施例の電子ビ
ーム露光装置の構成を示す図であり、図１のＣＰＵ１、
インタフェイス回路５、データメモリ６、パターン発生
回路１９などを除いた部分に対応する図である。実施例
の電子ビーム露光装置はＢＡＡ方式であり、図１のもの
とは、ブランキング電極１１とそのドライバ２１がな
く、代わりにブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡ
Ａ）３０とその駆動回路３４が設けられている点、サブ
デフレクタ（副偏向器）１４が図６に示した電極構成を
有し、その駆動信号発生回路４０がＤＡＣと演算回路を
有する点が異なる。ＢＡＡ３０は、図３に示したもので
あり、それを使用した露光方法については、図４で説明
したので、ここではこれ以上の説明は省略する。また、
サブデフレクタ１４も図６に示した従来と同じ構成を有
するので、これについても説明を省略する。更に、ステ
ージ１７の移動量を検出するレーザ測長器６１が設けら
れているが、これも公知である。従って、ここでは、サ
ブデフレクタ１４の駆動信号発生回路についてのみ説明
を行う。

【００３３】図１０は、実施例のサブデフレクタ１４の
駆動信号発生回路４０の構成を示す図であり、このよう
な回路が、８つの電極に対応して設けられている。図示
のように、サブデフレクタ１４の駆動信号発生回路４０
は、Ｘ座標データをアナログ電流信号に変換するＤＡＣ
４１と、オペアンプと抵抗で構成され、ＤＡＣ４１の出
力電流を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路４２
と、Ｙ座標データをアナログ電流信号に変換するＤＡＣ
４３と、オペアンプと抵抗で構成され、ＤＡＣ４３の出
力電流を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路４４
と、スキャン係数をアナログ電流信号に変換するＤＡＣ
４６と、ＤＡＣ４６の出力電流が供給される容量（コン
デンサ）４７と、オペアンプ５０で構成され、容量４７
の電圧を増幅する増幅回路と、リセット信号に応じて容
量４７の電圧を接地するスイッチ５１と、オペアンプと
抵抗とで構成され、電流−電圧変換回路４４の出力電圧
とオペアンプ５０の出力電圧を所定の比率で加算する加
算回路４８と、オペアンプと抵抗とで構成され、電流−
電圧変換回路４２の加算回路４８の出力電圧を所定の比
率で加算する加算回路４９とを有する。加算回路４８、
４９の加算比率は抵抗の比率で決定される。スキャン係
数の設定がＤＡＣ４６の電流値を決定するので、スキャ
ン係数を設定する制御部が図８の電流供給制御回路４５
に相当する。

【００３４】図６に示した構造のサブデフレクタ１４で
は、Ｘ座標とＹ座標に対応するＸ偏向電圧とＹ偏向電圧
を、サブデフレクタの各電極の組におけるＸ方向とＹ方
向の偏向への寄与率に応じた重み付けで加算した電圧が
各電極の組に印加される。加算回路４９における加算の
重み付けは、抵抗の比率で決定されるので、抵抗を適当
に設定することで、所望の重み付けが実現される。また
加算回路４８における加算の重み付けも同様に設定され
るが、ここでは１対１で、増幅率も１であるとする。

【００３５】ＤＡＣ４６の出力電流をＩとし、容量４７
の容量値をＣとし、１スキャンの時間をＴとすると、時
間の変化に伴って容量４７の電圧は連続して変化し、１
スキャンの間の電圧値の変化ΔＶは、Ｉ×Ｔ／Ｃである
（ただし、Ｃは十分に大きいとする。）。従って、ΔＶ
がスキャン量に対応する電圧差になるようにＩを設定す
れば、所定の幅のスキャンが行われることになる。電圧
値の変化ΔＶに対してスキャン幅Ｌは比例し、Ｌ＝α×
ΔＶ＝α×Ｉ×Ｔ／Ｃと表され、αを偏向係数と呼ぶ。
リセット信号により容量４７の電圧を接地するとオペア
ンプ５０の出力はゼロであり、スキャン開始のＹ座標に
相当するＹ座標データをＤＡＣ４３に与えた時の電流−
電圧変換回路４４の出力電圧をＶ１とすると、スキャン
の開始時の電圧はＶ１であり、スキャンの終了時の電圧
はＶ１＋ΔＶである。これにより、所定の開始位置から
終了位置までスキャンが行われる。

【００３６】ここで、ＤＡＣ４６は、図１１の（１）に
示すように、電流を出力する状態から電流を吸い込む状
態まで変化可能である。従って、電流−電圧変換回路４
４の出力電圧をＶ１とすると、すなわち、加算回路４８
の初期電圧をＶ１とすると、出力電流をプラスの所定の
値に設定すると、容量４７の電圧は徐々に増加し、スキ
ャンの終了時点で加算回路４８の電圧はＶ１＋ΔＶにな
る。次に出力電流をマイナスの所定の値に設定すると、
容量４７の電圧は徐々に減少し、スキャンの終了時点で
加算回路４８の電圧はＶ１に戻る。これを繰り返すと共
に、スキャン毎にＤＡＣ４１に印加するＸ座標データを
所定値（スキャン幅に対応した値）ずつ変化させれば、
図１１の（２）に示すようなスキャンが行われることに
なる。このスキャンは、図５に示したスキャンと同じで
ある。この場合、ＤＡＣ４６の出力電流を変化させるの
はスキャン毎であり、ＤＡＣ４６の出力電流を頻繁に変
化させる必要はないので、ＤＡＣ４６の応答速度は高速
である必要はない。

【００３７】また、スキャンが終了する毎にスイッチ５
１をオンすると、図１１の（３）に示すような一方向の
スキャンを繰り返すことになる。サブデフレクタの偏向
量は、電極の間隔や形状に影響される。また、ＤＡＣや
電流電圧変換回路にも誤差がある。そのため、電極の間
隔や形状に誤差があると、たとえ所定のＸ座標データを
与えても所定のＸ方向の偏向位置にならず、所定のＹ座
標データを与えても所定のＹ方向の偏向位置にならず、
所定のスキャン係数を与えてもスキャン速度は所定の値
にならない。そこで、装置毎に実際の偏向量の誤差を測
定して補正することが必要である。また、電極の間隔な
どは経時変化するので、このような測定を随時行って補
正することが必要である。そのため、ＤＡＣ４１に与え
るＸ座標データ、ＤＡＣ４３に与えるＹ座標データ、及
びＤＡＣ４３に与えるスキャン係数は、このような補正
をしたデータであることが要求される。以下、本実施例
における誤差の測定方法について説明する。

【００３８】ＤＡＣ４１に与えるＸ座標データ及びＤＡ
Ｃ４３に与えるＹ座標データについては、あらかじめ位
置が測定された位置合わせマークを、Ｘ座標データ及び
Ｙ座標データを変化させながら反射電子検出回路２８の
出力観察して探し、Ｘ座標データ及びＹ座標データの補
正値を求める。これは従来と同様である。次に、スキャ
ン信号発生回路の補正について図１２を参照して説明す
る。位置合わせマークＭを有する参照試料をステージ１
７上に載置し、図１２の（１）に示すように、マークＭ
がサブ偏向範囲内に位置するようにステージ１７を移動
する。この状態でマークＭ上をスキャンするように、Ｘ
座標データをＸ１に設定する。この場合、電子ビームが
マークＭ上を通過すればよいので、Ｘ１はマークＭの幅
分の誤差が許容される。この時のマークＭのＹ座標をＹ
１とする。スキャン係数を設定してスキャンを行うと、
反射電子検出回路２８の出力は、図示のように変化す
る。スキャンスタートフラグから反射電子検出信号が立
ち上がるまでの時間を第１のタイミングとして記憶す
る。なお、この時のスキャンは、ＢＡＡ３０の１個の開
口のみをオンにするか、又はスキャンに垂直な方向の１
列分の開口をオンにして行う。次に、ステージ１７をス
キャン方向にＹ２座標まで移動して、同様の測定を行
い、スキャンスタートフラグから反射電子検出信号が立
ち上がるまでの時間を第２のタイミングとして記憶す
る。第１と第２のタイミングの差をΔＴ１とすると、Ｙ
２とＹ１の差をΔＴ１で除した値が実際のスキャン速度
である。設計上のスキャン速度と実際のスキャン速度の
比だけスキャン係数を変化させれば、設計値と同じスキ
ャン速度になる。

【００３９】なお、Ｘ座標データ及びＹ座標データの補
正値を求める工程と、スキャン係数を設定する工程は、
いずれを先におこなってもよい。以上のようにして、所
望のＸ座標及びＹ座標から所定のスキャン速度でスキャ
ンを行うことができるようになるので、クロックに従っ
て読み出したパターンデータをブランキングアパーチャ
に印加すれば所定のパターンが露光できる。

【００４０】また、上記の測定をＸ１以外の複数のＸ座
標で行うようにしてもよい。Ｘ座標に応じてΔＬに差が
生じる時にはスキャンが歪んでいることを意味するの
で、装置の補正が必要である。上記の例では、Ｘ座標デ
ータ及びＹ座標データについては、Ｘ座標データ及びＹ
座標データを変化させながら位置合わせマークのエッジ
を検出して補正値を求めたが、これにはＸ座標データ及
びＹ座標データを変化させてスキャンと同じ動作を行っ
て位置合わせマークのエッジを検出する必要がある。前
述のように、ビット数の大きいＤＡＣ４１、４３は高速
動作が難しいので、このような操作にはかなりの時間を
要する。そこで、次に説明する例では、スキャン信号発
生回路の発生するスキャン信号を利用したスキャンでＸ
座標データの補正値を算出する。

【００４１】図１３に示すように、正方形の位置合わせ
マークＭを有する参照試料をステージ１７上に載置し、
マークＭがサブ偏向範囲内に位置するようにステージ１
７を移動する。この状態でマークＭ上をスキャンするよ
うに、Ｘ座標データをＸ１設定する。この時のＸ１は、
電子ビームがマークＭ上を通過すればよいのでマークＭ
の幅分の誤差が許容される。従って、設計値に従ってＸ
１設定すればよい。この時のマークＭのＹ座標をＹ１と
する。スキャン係数を設定してスキャンを行い、反射電
子検出信号が立ち上がった後、直ちにＸ座標データをＸ
１を中心として変化させて、マークＭのスキャンに平行
なエッジのＸ座標を検出する。次に、ステージ１７をス
キャン方向にＹ２座標まで移動して、同様の測定を行
い、Ｙ２座標におけるマークＭのスキャンに平行なエッ
ジのＸ座標を検出する。２つのＸ座標が一致しない時に
は、ステージの移動座標と電子ビームの偏向器の偏向座
標が傾いていることを意味する。傾きは、Ｘ座標の差と
Ｙ１とＹ２の差の比により求まるので、図示していない
ステージ移動機構の回転機構を利用して調整する。

【００４２】更に、マークＭを図１４に示すＭ１〜Ｍ９
の位置に移動した状態で上記の測定を行い、マークのス
キャンに平行なエッジのＸ座標を検出する。上記のよう
に傾きの調整がされているので、横の列のマークのＸ座
標は等しいはずである。縦の列のマークのＸ座標の差と
マークの移動量から、Ｘ座標データの補正値を算出す
る。

【００４３】なお、上記の図１３での測定時には、図１
２で説明したのと同様に、マークＭのスキャンに垂直な
エッジのＹ座標の検出が行われるので、スキャン係数の
設定を、Ｘ座標データの補正値を算出する工程と併用し
て行ってもよい。なお、図１４に示した各位置までマー
クを移動せずに、図示のように配置した９個のマークを
有する試料を用意して測定を行ってもよい。その場合、
９個のマークの位置が正確であることが望ましいが、正
確に配置することが難しい場合には、９個のマークを形
成した上でその位置を正確に測定しておき、上記の測定
で検出した位置とその差を算出するようにしてもよい。

【００４４】いずれにしろ、実施例の電子ビーム露光装
置では、スキャンの途中でＸ座標データを変化させるこ
とで、マークのスキャンに垂直な方向のエッジを繰り返
し検出することができるのでそれらの平均を算出するこ
とにより高精度にエッジ位置を検出できる。以上のよう
にして補正されたＸ座標データ、Ｙ座標データ及びスキ
ャン係数を使用して偏向とラスタスキャンを行えば、所
定の位置から所定のスキャン速度でスキャンが行われる
ので、１クロックに同期して読み出したパターンデータ
を各ブランキングアーパーチャに印加すれば、所定のパ
ターンを露光することができる。

【００４５】以上、サブデフレクタでスキャンを行う実
施例を説明したが、メインデフレクタでスキャンを行う
場合にも、Ｘ座標データとＹ方向のスキャン信号を合成
する回路を有する場合には本発明が適用可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＢＡＡ方式の荷電粒子ビーム露光装置で行うスキャンを
伴う露光を高精度且つ高速に行うことが可能になり、ス
ループットが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用し得る電子ビーム露光装置の一例
の構成を示す図である。

【図２】従来例におけるサブデフレクタ（副偏向器）と
その駆動信号発生回路の構成を示す図である。

【図３】ブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）
の例を示す図である。

【図４】ＢＡＡ方式における露光を説明する図である。

【図５】ＢＡＡ方式における走査を示す図である。

【図６】電子ビーム露光装置で使用される多数極のサブ
デフレクタを示す図である。

【図７】ベクタスキャン用のサブデフレクタ駆動信号発
生回路の構成を示す図である。

【図８】本発明のサブデフレクタ駆動信号発生回路の構
成を示す図である。

【図９】本発明の実施例の電子ビーム露光装置の構成を
示す図である。

【図１０】実施例のサブデフレクタ駆動信号発生回路の
回路構成を示す図である。

【図１１】実施例のサブデフレクタ駆動信号と、スキャ
ンの様子を示す図である。

【図１２】実施例におけるスキャン方向の偏向係数の測
定を説明する図である。

【図１３】実施例におけるスキャンの傾きの測定を説明
する図である。

【図１４】実施例におけるスキャンに垂直な方向の偏向
係数の誤差の測定を説明する図である。

【符号の説明】

８…筐体（コラム） ９…電子銃 １０、１２、１５…レンズ １１…ブランキング電極 １３…フィードバックコイル １４…副偏向器（サブデフレクタ） １６…メインデフレクタ １７…ステージ ４０…副偏向器駆動信号発生回路 ４１…Ｘ座標データ用ＤＡＣ ４３…Ｙ座標データ用ＤＡＣ ４５…電流供給制御回路 ４６…電流可変定電流源（ＤＡＣ） ４７…容量（コンデンサ） ４９…演算回路 １００…試料

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子ビームを生成する電子銃と、 両側に電極を有する複数の開口が配列され、前記電極に
   印加する信号で入射する前記荷電粒子ビームが試料上に
   照射されるかされないかが制御可能なブランキング・ア
   パーチャ・アレイと、 該ブランキング・アパーチャ・アレイを通過した前記荷
   電粒子ビームを偏向する偏向手段と、 前記ブランキング・アパーチャ・アレイを通過した前記
   荷電粒子ビームを試料上に収束する収束手段と、 前記ブランキング・アパーチャ・アレイを通過した前記
   荷電粒子ビームが、走査の開始点と終了点を順次変化さ
   せながら、前記試料上の所定範囲を走査するように前記
   偏向手段を制御する偏向制御手段と、 露光パターンに応じて、前記ブランキング・アパーチャ
   ・アレイの各開口の電極に印加する信号を、前記走査に
   同期して制御する露光制御手段とを備える荷電粒子ビー
   ム露光装置において、 前記偏向制御手段は、 前記開始点の第１の座標を指示するデジタルデータを、
   対応するアナログ電流信号に変換するデジタル・アナロ
   グ変換器（ＤＡＣ）と、前記アナログ電流信号を電圧信
   号に変換する電流・電圧変換器を有する走査位置信号発
   生回路と、 前記開始点の第２の座標を指示するデジタルデータを、
   対応するアナログ電流信号に変換するデジタル・アナロ
   グ変換器（ＤＡＣ）と、前記アナログ電流信号を電圧信
   号に変換する電流・電圧変換器を有する走査開始位置信
   号発生回路と、 出力電流を変化させることが可能な定電流源と、該定電
   流源の出力電流を蓄積する容量と、前記定電流源の出力
   電流の前記容量への供給を制御する電流供給制御回路と
   を備える走査信号発生回路と、 前記走査開始位置信号発生回路の出力と前記走査信号発
   生回路の出力を加算する走査信号加算回路と、 該走査信号演算回路と前記走査位置信号発生回路の出力
   を演算する演算回路とを備え、 前記電流供給制御回路は、走査距離と走査時間に応じて
   前記定電流源の出力電流を設定することを特徴とする荷
   電粒子ビーム露光装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の荷電粒子ビーム露光装
   置であって、 前記定電流源は出力電流を正負の範囲で変化させること
   が可能であり、交互に逆方向の走査が行われる荷電粒子
   ビーム露光装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の荷電粒子ビーム露光装
   置であって、 前記電流供給制御回路は、前記容量に蓄積された電荷を
   放電するスイッチ回路を備え、一方向の走査が繰り返さ
   れる荷電粒子ビーム露光装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
   荷電粒子ビーム露光装置であって、 前記定電流源はデジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）で
   ある荷電粒子ビーム露光装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の荷電粒子ビーム露光装
   置を使用した露光方法であって、 マークを有する前記試料を前記荷電粒子ビームで走査し
   て反射電子を検出し、前記マークのエッジの第１走査タ
   イミングを求めるステップと、 前記試料を、走査方向に沿って移動するステップと、 移動した前記試料の前記マークを前記荷電粒子ビームで
   走査して反射電子を検出し、前記マークのエッジの第２
   走査タイミングを求めるステップと、 前記移動量に対応する仮想走査時間を算出するステップ
   と、 前記第１走査タイミングと前記第２走査タイミングの差
   を算出して実走査時間を算出するステップと、 前記仮想走査時間と前記実走査時間を比較して、比較結
   果から前記定電流源の出力電流を設定するステップとを
   備え、 このようにして設定された荷電粒子ビーム露光装置で露
   光を行うことを特徴とする露光方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の露光方法であって、 前記第１走査タイミングを求めるステップから前記実走
   査時間を算出するステップまでを、走査に垂直な方向の
   異なる複数の座標で複数回行う露光方法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の荷電粒子ビーム露光装
   置を使用した露光方法であって、 マークを有する前記試料を前記荷電粒子ビームで走査し
   て反射電子を検出し、前記マークの走査に垂直な方向の
   エッジを検出した後、前記荷電粒子ビームが走査に垂直
   な方向に短い走査を行うように前記走査位置信号を与
   え、前記マークの走査に平行な方向のエッジの第１の位
   置を検出するステップと、 前記試料を、走査方向に沿って移動するステップと、 移動した前記試料の前記マークを前記荷電粒子ビームで
   走査して反射電子を検出し、前記マークの走査に垂直な
   方向のエッジを検出した後、前記荷電粒子ビームが走査
   に垂直な方向に短い走査を行うように前記走査位置信号
   を与え、前記マークの走査に平行な方向のエッジの第２
   の位置を検出するステップと、 前記移動量と前記第１と第２の位置の差の関係から、前
   記走査位置信号の補正値を算出するステップとを備え、 前記走査位置信号を前記補正値だけ補正して露光を行う
   ことを特徴とする露光方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の露光方法であって、 前記補正値を、走査に垂直な方向の異なる複数の座標に
   ついて算出し、偏向範囲の全面で補正を行う露光方法。