JP3200503B2 - 電子ビーム露光装置 - Google Patents
電子ビーム露光装置Info
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Description
に関わり、特に半導体基板等の物体上に電子ビーム等の
荷電粒子ビームにより半導体パターンを描画する際に自
在なパターンの露光が可能な電子ビーム露光方法および
露光装置に関する。
な先端的な半導体集積回路を製造する上で必須の技術で
ある。電子ビームリソグラフィを使うことにより、0.
05μm以下の幅を有するパターンを0.02μm以下
のアラインメント誤差で露光することが可能である。こ
のため、電子ビームリソグラフィは256Mビットある
いは1Gビットを超えるような大きな記憶容量を有する
DRAM、あるいは非常に強力な演算機能を備えた高速
マイクロプロセッサを始めとする将来の半導体装置の製
造において中心的な役割を果たすと考えられている。
ては、素子パターンの分解能もさることながら、製造時
のスループットが本質的な重要性を持っている。電子ビ
ームリソグラフィでは単一の集束電子ビームを使って描
画を行うため、この点で全パターンを一回の露光で行え
る従来の光露光方法に比べて不利にならざるを得ない。
然し、従来の光露光方法は分解能の限界に到達しつつあ
り、したがって将来の高速・高機能半導体装置の製造に
おいては電子ビーム露光方法に頼らざるをえない事情が
存在する。
ループットを向上させる様々な試みがなされている。例
えば、本発明の出願人は先にいわゆるブロック露光方法
を提案した。このブロック露光方法では、素子パターン
が多数の基本パターンに分解され、電子ビームはこれら
の基本パターンに従って整形される。ブロック露光方法
は比較的少数の基本的なパターンが繰り返されることが
多い半導体メモリ装置の露光に特に適しており、現在約
1cm2 /秒のスループットが達成されている。
かつ多様な論理回路を含む半導体装置では、ブロック露
光方法は露光能率が低下してしまう問題点を有する。こ
れは、ブロック露光方法で形成できるパターンが少数の
基本的なパターンの組み合わせに限定されてしまうこと
に起因している。ブロック露光法で不規則な露光パター
ンを形成しようとすると、静電あるいは電磁偏向器によ
りいわゆる可変矩形ビームを形成する必要があるが、か
かる可変ビーム整形は偏向器の静定時間や制御系の動作
速度等に起因して、露光効率が低下してしまう問題点を
有する。
含む半導体装置の露光を高速で実行するため、描画パタ
ーンを小さな露光ドットよりなるドットパターンとして
表現し、各ドットを形成する電子ビームをオンオフす
る、いわゆるブランキングアパーチャアレイを備えた電
子ビーム露光装置が提案されている。
使った従来の電子ビーム露光装置の概要を示す。図10
を参照するに、電子ビーム露光装置は一般に電子ビーム
を形成しこれを集束させる電子光学系100と、電子光
学系100を制御する制御系200とよりなる。電子光
学系100は電子ビーム源として電子銃101を含み、
電子銃101は電子ビームを所定の光軸Oに沿って発散
電子ビームとして発射する。
パーチャ板102に形成されたビーム整形用アパーチャ
102aを通されて整形される。アパーチャ102aは
光軸Oに整合して形成されており、入射電子ビームを矩
形断面形状に整形する。
により、ブランキングアパーチャアレイ(BAA)を形
成されたBAAマスク110上に集束される。その際、
レンズ103は前記矩形開口の像をBAAマスク110
上に投影する。BAAマスク110上には半導体基板上
に描画される多数の露光ドットに対応して多数の微細な
アパーチャが形成され、各アパーチャには静電偏向器が
形成されている。この静電偏向器は駆動信号Eにより制
御され、非励起状態では電子ビームをそのまま通過させ
るが、励起状態では通過電子ビームを偏向させ、その結
果通過電子ビームの方向が光軸Oから外れる。その結
果、以下に説明するように、前記半導体基板上には、非
励起状態のアパーチャに対応した露光ドットパターンが
形成される。
縮小光学系を形成する電子レンズ104および105を
通った後光軸O上の焦点f1 において集束され、その際
選択された開口部の像が焦点f1 において結像する。こ
うして集束された電子ビームは、ラウンドアパーチャ板
113に形成されたラウンドアパーチャ113aを通っ
た後、別の縮小光学系を形成する電子レンズ106,1
07により、移動自在なステージ114上に保持された
半導体基板115上に集束され前記BAAマスク110
の像が基板115上に結像する。ここで、電子レンズ1
07は対物レンズとして作用し、焦点補正および収差補
正のための補正コイル108,109や集束電子ビーム
を基板表面上で移動させるための偏向器111,112
等を含んでいる。
電偏向器116が形成されており、偏向器116を駆動
することにより電子ビームの経路が板113のラウンド
アパーチャ113aを通る光軸Oから外される。その結
果、半導体基板上において電子ビームを高速でオン/オ
フすることが可能になる。また、先に説明したBAAマ
スク110上のアパーチャにおいて静電偏向器の励起に
伴い偏向された電子ビームも前記ラウンドアパーチャ1
13aを外れるため、半導体基板上に到達することがな
く、その結果、基板115上において前記露光ドットパ
ターンの制御が可能になる。
電子ビーム露光装置は制御系200を使用する。制御系
200には描画したい半導体装置の素子パターンに関す
るデータを記憶する磁気ディスク装置や磁気テープ装置
等の外部記憶装置201が含まれる。
U202により読み出され、データ展開回路203によ
ってデータ圧縮を解除されることにより、BAAマスク
110上の個々の開口部を所望の露光パターンに従って
オンオフする露光ドットデータに変換される。後程図1
1を参照しながら説明するが、図10の電子ビーム露光
装置は露光パターンの微妙な修正を可能にするために、
基板115上の各露光点をN回、独立な露光パターンで
重複露光するように構成されており、このためデータ展
開回路203はN個の回路2031 〜203N より構成
され、各々の回路2031 〜203N はCPU202か
ら供給される露光データをもとに、前記N回の重複露光
に使われるN個の独立な露光ドットパターンデータを発
生させる。
PU202から供給される露光データを保持するバッフ
ァメモリ203aと、前記バッファメモリ203aに保
持された露光データをもとに露光ドットパターンを表す
ドットパターンデータを発生させるデータ展開部203
bと、前記データ展開部203bで展開されたドットパ
ターンデータを保持するキャンバスメモリ203cとに
より構成され、データ展開回路204はキャンバスメモ
リ203cに保持されているドットパターンデータを、
対応する出力バッファ回路204に供給する。すなわ
ち、出力バッファ回路204は、N個のデータ展開回路
2031 〜203N に対応してN個の保持回路2041
〜204N を含んでおり、各々の保持回路、例えば回路
2041 はBAAマスク110上においてX方向に整列
した合計128個の開口部に対応して128個の回路2
041 〜204128 を含んでいる。その際、前記128
個の回路2041 〜204128 の各々は、前記開口部を
オンオフする1ビットのデータを前記キャンバスメモリ
203cから供給され、これを保持する。さらに、前記
回路2041 〜204N は、保持している1ビットデー
タを対応するD/A変換器2051 〜205N でアナロ
グ信号に変換の後BAAマスク110に供給する。その
結果、前記BAAマスク110上のY方向に整列した開
口部に協働する静電偏向器が逐次駆動される。
部記憶装置201に記憶された制御プログラムにもとづ
いてCPU202から制御信号を供給され、前記データ
展開回路203および出力バッファ回路204の動作、
データ展開回路203からバッファ回路204へのデー
タ転送、さらにD/A変換器205によるBAAマスク
110の駆動の制御を行なう露光制御装置206を備え
ている。また、露光制御装置206はさらに主偏向器制
御回路207および副偏向器制御回路208を介して主
偏向器111および副偏向器112を制御し、電子ビー
ムを基板115上で走査させる。一方、主偏向器制御回
路207はさらに歪み補正回路207aを含み、歪み補
正回路207aは収差を、スティグ補正回路207bを
介して補正コイル109を駆動することにより補正す
る。また、補正回路207aは焦点補正を、フォーカス
補正回路207cを介してフォーカス補正コイル108
を駆動することにより行なう。
する際に生じるクーロン反発力によるビームの広がりを
補正するために、リフォーカス制御回路203eを設け
られ、リフォーカス制御回路203eは露光ドットパタ
ーンに対応して電子レンズ106の強度を適宜調整す
る。
を参照しながら簡単に説明する。
上にはX方向に整列した128個の開口部よりなる複数
の開口部列A1 ,A2 ,B1 ,B2 ,・・・が形成さ
れ、その際XおよびY方向に相互に1ピッチずれた2列
の開口部列、例えば開口部列A 1 およびA2 ,B1 およ
びB2 ,・・・が互いにまとまって複数の開口部群A,
B,C,Dを形成する。かかる開口部群の各々は、図示
した例ではY方向に単一の開口部しか有さないが、実際
にはY方向に整列した複数の開口部を含んでおり、典型
的な例ではBAAマスク上には開口部列A1 ,B1 ,C
1 およびD1 、あるいは開口部列A2 ,B2 ,C2 およ
びD2 の各々に対応して合計1024個の開口部がY方
向に整列して形成される。その結果、かかるBAAマス
ク110は各開口部群に対応してマトリクス状に配列し
た複数の電子ビーム要素よりなる電子ビーム群を形成
し、各電子ビーム要素は基板115上に典型的には0.
05μm×0.05μmの大きさの露光ドットを露光す
る。その際、最大で1024×128個の露光ドット
が、基板115上に一斉に露光される。
素は偏向器111,112により図中Y方向に走査さ
れ、基板上の前記1024×128個の各点には、各開
口部群A〜Dに対応した露光ドットが最大で1024回
重複して露光される。より具体的に説明すると、基板1
15上には開口部列A1 に対応して露光された露光ドッ
ト列に重複して、開口部列B1 に対応した露光ドット列
が露光され、さらにその上に開口部列C1 ,D1 に対応
した露光ドット列が逐次重複して露光される。同様な工
程が開口部列A2 ,B2 ,C2 ,D2 の露光についても
成立する。すなわち、開口部列A2 に対応した露光ドッ
ト列が露光された後、それに重複して開口部列B2 ,C
2 ,D2 に対応する露光ドット列が逐次重複して露光さ
れる。ただし、開口部列A1 による露光ドットと開口部
列A2 による露光ドットは相互に補間してX方向に整列
した単一の露光ドット列を形成する。各開口部群におい
て開口部列を相互に1ピッチずらして形成することによ
り、BAAマスク110により整形された電子ビーム要
素が相互に接近し過ぎた場合に生じるクーロン相互作用
を最小化することが可能になる。かかるクーロン相互作
用が生じると、先にも説明したように電子ビーム要素が
相互に反発して電子レンズの実効的な焦点距離が長くな
ってしまう。
群Aの開口部列と、これに隣接する開口部群Bの対応す
る開口部列、例えば開口部列A1 を形成する開口部と開
口部列B1 を形成する開口部列とは、XおよびY方向に
1/4ピッチずつずらされている。同様な関係は開口部
列A2 とB2 ,B1 とC1 ,B2 とC2 等についても成
立している。すなわち、一般にN列の開口部群を有する
露光マスクにおいては、一の開口部群中の開口部とこれ
に隣接する開口部群中の対応する開口部とはXおよびY
方向に、MをNより小さい任意の整数としてM/Nピッ
チ(M<N)だけずらされる。
AAマスクを使って露光をする場合、最も単純には同一
の露光データが開口部列A1 ,B1 ,C1 ,D1 、ある
いは開口部列A2 ,B2 ,C2 ,D2 と逐次おくられ
て、露光ドットが所望の露光量で重複露光され、所望の
露光パターンの露光がなされる。一方、かかるBAAマ
スク110では、各開口部列で露光データを変化させる
ことにより、非常に微妙な露光パターンの修正が可能で
ある。このため、図11に示すBAAマスク110は、
電子ビームが基板で反射あるいは散乱されることにより
余分な露光を生じてしまういわゆる近接効果を補正する
のに極めて有用である。図11のBAAマスク110を
使うことにより、前記のY方向への電子ビーム走査を各
開口部列A 1 〜D2 に対応して基板115上のY方向に
異なった位置で一斉に行なうことができ、近接効果を効
率的に補正することが可能になる。
203のバッファメモリ、例えばバッファメモリ203
aに供給される露光パターンの例を示す。図12を参照
するに、白丸は露光ドットを表し、白丸の集合により露
光パターンPが表現される。図中、露光パターンPは縦
方向に延在する複数のセルストライプに分割され、一方
各セルストライプは横方向に整列した128個の露光ド
ットの集合によるビットラインより形成されている。典
型的な場合、セルストライプは長手方向に約100μ
m、横手方向に約10μmのサイズを有する。
理ユニット2031 を例に説明するための図である。
から供給される露光データはパターン形状をあらわす形
状データOP,X方向およびY方向の始点をあらわす始
点データX0 ,Y0 、X方向に延在するパターンの大き
さを表すデータX1 およびY方向に延在するパターンの
大きさを表すデータY1 とよりなり、このうち、形状デ
ータOPは直接に展開部中の制御装置217およびブロ
ックパターンライブラリ219に、また始点データY0
は同じくデータ展開部中のアドレスカウンタ203dに
供給される。一方、始点データX0 はビットマップデー
タシフタ212に供給され、さらにデータX1 がブロッ
クパターンライブラリ219に供給され、ブロックパタ
ーンライブラリ219は供給されたデータOPおよびX
1 を保持する。
み出されたデータX1 はレジスタ211に保持された後
ビットマップデータシフタ212に供給され、始点デー
タX 0 に基づいて原点が移動される。このようにして形
成された1ライン分のビットマップデータはXレジスタ
213に保持される。
プデータは、ついで加算器214および減算器215に
供給され、キャンバスメモリ203cに既に書き込まれ
ている露光パターンビットマップデータのうち、対応す
るビットラインのビットマップデータに対して加算ある
いは減算される。その結果露光ドットが既に蓄積されて
いる露光パターンビットマップに対して追加されたり削
除されたりする。加算器214および減算器215のい
ずれを使うかの制御はデータ展開部203中の制御装置
217により、形状データOPにもとづいてなされる。
また、形状データOPによっては、加算および減算のい
ずれもなされない場合もある。このようにして処理され
た1ビットライン分のビットマップデータはOR回路2
16において処理された後、メモリ書込み用のテンポラ
リレジスタ218を経てキャンバスメモリ203c中
の、アドレスカウンタ203dで指定されたアドレスに
記憶される。このアドレスは、先に説明した始点データ
Y0 に対して増加されている。また、制御装置217は
図10の露光制御装置206によって制御され、形状デ
ータOPに基づいてキャンバスメモリ203c,テンポ
ラリレジスタ218,加算器および減算器214,21
5を制御する。
子ビーム露光装置では、先にも説明したように図11に
示すBAAマスク110上の各開口部を、順次Y方向に
走査する。このため、データ展開回路203中のキャン
バスメモリ203cからドットパターンデータを読み出
す場合、Y方向に整列した各列毎に読出しを行なう必要
がある。一方、従来のキャンバスメモリ203cは、一
般的にSRAM等の高速メモリを使っているため、書込
みの際は図13に示すようにアドレスカウンタ203d
によりYアドレスを指定することにより、書込みレジス
タ218に保持されているデータを一行毎に一括して書
き込むことができ、高速な書込みが可能である。一方、
かかるキャンバスメモリからドットパターンデータを読
み出す場合には、Yアドレスを順次変化させながら一行
一行読出を行うため、このようにして読み出されたドッ
トパターンデータにもとづいて図11に示したようなB
AAマスクを電子ビームの走査に対応して駆動する場合
には、読み出されたドットパターンデータを各列毎に並
びかえる必要がある。
来のメモリを使った構成では、キャンバスメモリからド
ットパターンデータを読み出す場合にYアドレスを順次
変化させながら一行一行逐次読出しを行うため、読出し
動作が必然的に遅くなり、特にクロック速度が400M
Hzを超える高速な露光動作を行なう電子ビーム露光装
置では、メモリからのドットパターンの読出しが露光動
作のボトルネックとなる可能性がある。
た、新規で有用な電子ビーム露光装置を提供することを
概括的目的とする。
光パターンを露光ドットの集合として描画する電子ビー
ム露光装置において、露光ドットパターンを格納した露
光パターンメモリから、電子ビームの走査方向に対応し
た一連の露光ドットパターンを、読み出すことのできる
データ展開回路を備えた電子ビーム露光装置を提供する
ことにある。
を格納した露光パターンメモリを備え、前記露光パター
ンメモリに格納された露光ドットパターンに基づいて物
体上に露光パターンを露光ドットの集合として描画する
電子ビーム露光装置において、前記露光パターンメモリ
を、電子ビームの走査方向に対応した一連の露光ドット
パターンを非常に高速に出力することのできる構成とし
た電子ビーム露光装置を提供することにある。
電子ビームを形成し、これを所定の光軸に沿って被露光
物体に向かって照射する電子ビーム源と、前記電子ビー
ムを前記被露光物体上に集束する集束手段と、前記電子
ビームを前記光軸に対して偏向して、前記被露光物体上
において前記電子ビームを走査させる偏向手段と、前記
光軸上において前記電子ビーム源と前記被露光物体との
間に設けられ、行列状に配列した複数の開口部を形成さ
れ、前記複数の開口部において前記電子ビームを整形し
て、前記被露光物体上に描画される露光パターンを構成
する個々の露光ドットに対応した複数の電子ビーム要素
を形成するBAAマスクと、前記BAAマスク上の複数
の開口部の各々に対応して設けられ、駆動信号を供給さ
れて前記開口部を通過する電子ビームを前記駆動信号に
応じてオンオフする駆動手段と、前記露光パターンに対
応する露光データを供給され、前記露光データにもとづ
いて前記被露光物体上に露光される露光ドットをあらわ
すドットパターンデータを発生させるデータ展開手段
と、前記データ展開手段で発生されたドットパターンデ
ータを格納するパターンメモリ手段と;前記データ展開
手段で発生したドットパターンデータを前記パターンメ
モリ手段に書込み、また前記パターンメモリ手段から読
み出す書込み/読出し制御手段と、露光動作を制御する
露光制御装置とを備えた電子ビーム露光装置において、
前記パターンメモリ手段は行列状に配列したメモリセル
よりなり、前記書込み/読出し制御手段は前記メモリセ
ル中に、ドットパターンデータを一行ずつ逐次書込み、
また一行ずつ逐次読出す書込み/読出し部と、前記書込
み/読出し部で読み出された一行分のドットパターンデ
ータを多ビットデータの形で格納するレジスタ部と、前
記レジスタ部に格納された前記多ビットデータのうちの
一のビットを選択するビット選択手段と、複数のセルを
有し、前記ビット選択手段で選択されたビットを、前記
メモリセルアレイからの読出しに応じて逐次供給される
シフトレジスタとよりなり、前記シフトレジスタは前記
BAAマスク上に形成された一列分の開口部の各々を、
前記複数のセルの出力信号によりそれぞれ駆動すること
を特徴とする電子ビーム露光装置により、または電子ビ
ームを形成し、これを所定の光軸に沿って被露光物体に
向かって照射する電子ビーム源と、前記電子ビームを前
記被露光物体上に集束する集束手段と、前記電子ビーム
を前記光軸に対して偏向して、前記被露光物体上におい
て前記電子ビームを走査させる偏向手段と、前記光軸上
において前記電子ビーム源と前記被露光物体との間に設
けられ、行列状に配列した複数の開口部を形成され、前
記複数の開口部において前記電子ビームを整形して、前
記被露光物体上に描画される露光パターンを構成する個
々の露光ドットに対応した複数の電子ビーム要素を形成
するBAAマスクと、前記BAAマスク上の複数の開口
部の各々に対応して設けられ、駆動信号を供給されて前
記開口部を通過する電子ビームを前記駆動信号に応じて
オンオフする駆動手段と、前記露光パターンに対応する
露光データを供給され、前記露光データにもとづいて前
記被露光物体上に露光される露光ドットをあらわすドッ
トパターンデータを発生させるデータ展開手段と、前記
データ展開手段で発生されたドットパターンデータを格
納するパターンメモリ手段と;前記データ展開手段で発
生したドットパターンデータを前記パターンメモリに書
込み、また前記パターンメモリから読み出す書込み/読
出し制御手段と、、露光動作を制御する制御装置とを備
えた電子ビーム露光装置において、前記パターンメモリ
手段は前記BAAマスク上に行列状に形成された複数の
開口部に対応して行列状に形成された複数のラッチ回路
と、前記複数のラッチ回路の各列に対応して形成された
出力ゲート手段とにより構成され、一つの行を構成する
ラッチ回路の各々は、前記データ展開手段から1行分の
ドットパターンデータを構成する1ビットデータをそれ
ぞれ供給され、前記1行分のラッチ回路の各々は行選択
信号を共通に供給され前記行選択信号に応じて前記デー
タ展開手段から供給された1ビットデータを保持し、前
記出力ゲート手段は列を選択する列選択信号を供給され
前記列選択信号に応じて各々のラッチ回路に保持された
前記ドットパターンを各列毎に一斉に出力し;前記書込
み/読出し制御手段は前記制御装置により制御され、前
記行選択信号および列選択信号を形成することを特徴と
する電子ビーム露光装置により、達成する。
から一行一行読み出されたドットターンデータにもとづ
いて、BAAマスクによる露光に適した列方向に整列し
たドットパターンデータを逐次形成することが可能にな
る。その結果、電子ビームの走査に伴って逐次露光パタ
ーンを変化させ、異なった露光パターンを重複露光する
ことにより、被露光物体上に描画される露光パターンを
微妙に変化させることが可能になる。
モリとしてドットパターンを読み書きする際に必ず各行
毎にアドレスが選択される構成のSRAMやDRAM等
の従来のメモリ装置の代わりに、アドレスの選択が各行
毎にも各列毎にも自在に行なえるラッチ回路の配列を使
うため、メモリへのデータ展開手段からのドットパター
ンデータの書込みを行選択信号に応じて各行毎に一斉に
行なうことが可能であり、一方メモリからのドットパタ
ーンデータの読出しを列選択信号に応じて各列毎に一斉
に行なうことが可能である。行選択信号は実際には書込
みクロックとして与えられ、どの行を選択するかは書込
み/読出し制御手段において、前記データ展開手段で形
成されたドットパターンデータ中Y方向すなわち列方向
のアドレスを表すデータに基づいて実行される。一方、
ドットパターンデータを読み出す場合には前記列選択信
号により一列分のラッチ回路を前記出力ゲート手段によ
り選択し、その結果一列分のドットパターンデータが一
斉に出力される。ここで、ラッチ回路の配列において列
方向はBAAマスク上の列方向、すなわち露光時におけ
る電子ビームの走査方向に対応しているため、列方向に
ドットパターンデータを読み出し、前記ドットパターン
データを使ってBAAマスク上の各開口部をオンオフす
ることにより、電子ビームの走査に対応して露光パター
ンを逐次変化させることができる。その際、ドットパタ
ーンの読出しは瞬時に行なわれるので、従来のように行
アドレスを逐次変化させながらメモリからドットパター
ンを読出し、読みだされたドットパターンデータを各列
毎に並びかえる必要がなくなる。その結果、露光が非常
に高速に、例えば400MHz程度のクロックで実行さ
れても、データの読出しが露光に追従できないような問
題は生じない。
がら説明する。本実施例は、図10の電子ビーム露光装
置においてキャンバスメモリ203cから読み出された
データを並びかえる並びかえ回路の構成に関する。
構成に対応しており、露光データOP,X0 ,Y0 ,X
1 ,Y1 をもとにデータ展開回路203bで展開された
ドットパターンデータが、アドレスカウンタ203dで
指定されたYアドレスに格納される。
が、Yアドレスを逐次変化させることにより、キャンバ
スメモリ203c中に格納されたドットパターンデータ
を一行一行読み出し、このようにして読み出された一行
分のドットパターンデータはレジスタ203f中に格納
される。前記一行分のドットパターンデータは更にビッ
ト選択回路203gに転送され、ビット選択回路203
gは制御回路217により制御されてBAAマスク11
0上の特定の列に対応する特定のビットのデータをラッ
チ回路203hに出力する。ラッチ回路203hはBA
Aマスク110上の開口部列に対応した数だけ設けられ
ており、アドレスカウンタ203dによるYアドレスの
逐次的な選択に対応して、前記所定列のドットパターン
データを逐次出力バッファ回路205を構成するシフト
レジスタに供給する。シフトレジスタ205中の各セル
は、BAAマスク110上でY方向に整列した開口部列
中の各々の開口部に対応しており、Y方向への電子ビー
ムの走査に伴ってBAAマスク110上の開口部に設け
られた静電偏向器を逐次駆動する。
データを読み出す際の読出しが逐次実行されるため、B
AAマスク上の静電偏向器を駆動するのに時間がかかっ
てしまう。
置における露光動作のタイミングを示すタイミングチャ
ートであり、このうち図2は、図1のキャンバスメモリ
203cにドットパターンデータを格納する展開モード
の動作を示し、一方図3はキャンバスメモリ203cか
らドットパターンを読み出す読出しモードの動作を示
す。
217にはクロック信号SYSCLKがシステムクロッ
クとして連続的に供給されており、初期化信号_RST
により初期化状態に設定される。より具体的には、初期
化信号_RSTがローレベル状態になると制御装置21
7が初期化状態に設定され、制御装置217はローレベ
ル状態のリセット信号CLRを出力してアドレスカウン
タ203dをリセットする。一方_RST信号がハイレ
ベル状態に遷移すると制御装置217の初期化状態は解
除され、装置217はビット展開モードに入り、起動信
号STAの入来に備えて待機する。
217はリセット信号CLRのレベルをハイレベルに遷
移させてアドレスカウンタ203dのをリセットを解除
すると同時に制御信号CNT4を出力してバッファ20
31 より出力されるドットパターンデータY0 ,Y1 を
アドレスカウンタ203dに供給する。一方アドレスカ
ウンタ203dはデータY0 ,Y1 をもとに、行選択開
始アドレスと終了アドレスを割り出し、これに基づいて
メモリ203c中のメモリセル行を選択する。次いで、
制御装置217は制御信号CNT1をテンポラリレジス
タ218に、また行選択信号_CSをメモリ203cに
出力し、その結果テンポラリレジスタ218は前記選択
された行からドットパターンデータを読み出してこれを
ラッチする。同時に、制御装置217はXレジスタ21
3に制御信号CNT3を出力してこれにバッファ203
1 からデータOP,X1 ,X2 を読み込ませる。さら
に、制御装置217は制御信号CNT2を論理演算器2
14,215に出力し、その結果を再びテンポラリレジ
スタ218に格納する。その結果、既にキャンバスメモ
リ203cに格納されているドットパターンデータが、
Xレジスタに転送されたデータOP,X1 ,X2 にもと
づいて修正され、あるいは新たにキャンバスメモリ20
3c中にデータOP,X1 ,X2 が格納される。
RWおよび行選択信号_CSをメモリ203cに出力
し、テンポラリレジスタ218の内容がキャンバスメモ
リ203cに転送・格納される。メモリ203cの行ア
ドレスを前記行選択開始アドレスから終了アドレスまで
逐次変化させることにより、キャンバスメモリ203c
中にはドットパターンが1行ずつ、逐次書き込まれる。
の読出しをおこなう読出しモードの動作を図3を参照し
ながら説明する。
ハイレベル状態において、起動信号STAが供給される
ことにより開始される。すなわち、制御装置217は起
動信号STAに応じて制御信号CNT4をアドレスカウ
ンタ203dに出力してバッファ2031 より出力され
るドットパターンデータY0 ,Y1 をアドレスカウンタ
203dに供給する。一方アドレスカウンタ203dは
データY0 ,Y1 をもとに、行選択開始アドレスと終了
アドレスを割り出し、これに基づいてメモリ203c中
のメモリセル行を選択する。次いで、制御装置217は
制御信号CNT5をレジスタ203fに供給して前記選
択されたメモリセル行に格納されているドットパターン
データを読出し、これを保持する。さらに、制御装置2
17は別の制御信号CNT6をビット検出回路203g
に供給し、ビット検出回路203gは所定のメモリセル
列に対応するドットパターンデータのビットを選択し、
これをラッチ回路203hに供給する。ラッチ回路はこ
のようにして供給された1ビットのドットパターンデー
タを保持し、さらにこれをシフトレジスタ205に供給
する。そこで、キャンバスメモリ203cのメモリセル
行を開始行から終了行まで逐次変化させることにより、
1列分の1ビットドットパターンデータがシフトレジス
タ205中に逐次格納され、BAAマスク110を駆動
する。勿論、ビット選択回路203gに共同するラッチ
回路203hおよびシフトレジスタ205は、キャンバ
スメモリ203c中のメモリセル列に対応する数だけ設
けられている。このように、本実施例によれば、キャン
バスメモリ203c中に1行1行格納された1ビットド
ットパターンを1行1行読み出してこれを列方向になら
びかえることが可能になる。
ーム露光装置では、1列分のドットパターンデータを得
るのにキャンバスメモリ203cの全ての行を読み出す
必要があり、しかもかかる読出は逐次実行されるため時
間がかかってしまう。このため、例えば400MHz以
上のクロック速度で動作するような高速の電子ビーム露
光装置では、メモリ203cからのドットパターンの読
出しが露光動作スピードのボトルネックとなる可能性が
ある。そこで、上記の問題を解決した電子ビーム露光装
置のデータ展開回路の構成を、本発明の第2実施例によ
り、図4(A)〜(C)を参照しながら説明する。ここ
で、図4(A)は図13に示した従来のSRAM等のキ
ャンバスメモリ203cを置き換える、ラッチアレイ3
00を使ったキャンバスメモリの全体構成を示し、図4
(B)は図13(A)のラッチアレイ300を構成する
個々のラッチエレメント301を示す。また、図13
(C)は、図13(B)のラッチエレメントと共同する
出力ゲート回路の構成を示す。
ッチエレメント301は、電源電圧を供給される電源端
子PREと、1ビットの入力データを供給されるデータ
入力端子Dと、書込みクロックWCLKnを供給される
クロック端子CLKと、保持されたデータを出力するデ
ータ出力端子Qと、リセットパルス_RSTを供給され
るリセット端子Rとを有し、クロックパルスCLKに応
じてデータ入力端子Dに供給されたデータを保持する。
保持されたデータは前記データ出力端子Qに出力され、
さらにリセット端子Rに供給されるリセットパルスCL
Rに応じてクリアされる。
13(B)に示すラッチエレメント301が行列状に配
列されて前記ラッチアレイ300を形成し、その際ラッ
チアレイ中の行方向が前記BAAマスク上の開口部の行
方向、すなわちX方向に対応し、またラッチアレイ中の
列方向が前記BAAマスク上の開口部の列方向、すなわ
ちY方向に対応する。従って、BAAマスク110上で
開口部がX方向に128個、Y方向に1024個配列し
ている場合には、ラッチエレメント301も行方向に1
024個、列方向に128個配列する。
レメント301はリセット端子Rを共通に接続されてリ
セットパルス_RSTにより一括してリセットされ、こ
れに伴いアレイ300中に保持されていたドットパター
ンデータは一括して消去される。さらに、各列を構成す
るラッチエレメント301はデータ入力端子Dを共通に
接続され、リード/ライトクロックR_Wでオンオフさ
れるリード/ライトゲート302を介してデータ展開回
路203b中の出力レジスタ218(図13参照)に保
持された一行分のドットパターンデータを構成する1ビ
ットデータを供給される。例えば、図13(A)中にお
いて左端の列を構成する各ラッチエレメント301のデ
ータ入力端子Dには、データ展開回路から1ビットドッ
トパターンデータRO0 がゲート302を介して供給さ
れる。同様に、中央の列を構成するラッチエレメントの
データ入力端子Dには1ビットドットパターンデータR
O 1 が、また右端の列を構成するラッチエレメントのデ
ータ入力端子Dには1ビットドットパターンデータRO
2 が供給される。
方向に整列した各ラッチエレメント301はクロック入
力端子CLKを互いに共通に接続され、各行を構成する
ラッチエレメントにはクロックWCLK0 〜WCLK2
が供給される。例えば、アレイ300中の下端の行を構
成する各ラッチエレメントのクロック入力端子CLKに
はクロックWCLK0 が供給され、中央の行を構成する
ラッチエレメントのクロック入力端子CLKにはクロッ
クWCLK1 が供給される。同様に、上端の行を構成す
る各ラッチエレメントのクロック入力端子CLKにはク
ロックWCLK 2 が供給される。そこで、データ展開回
路203bで形成されたドットパターンデータ中におい
て開口部の行を指定するデータY0 ,Y1 にもとづい
て、いずれかの行に対応するクロックを選択的に供給す
ることにより、選択されて行を構成するラッチエレメン
トに、1行分のドットパターンデータを一括して書き込
むことが可能になる。換言すると、図4(A)の構成の
メモリを使うことにより、データ展開回路203bで形
成されたドットパターンデータを、一行ずつラッチエレ
メントに書き込むことが可能になる。
チエレメント301には、図4(C)に示す構成を有し
出力端子Qに出力される出力データCDnを読み出す読
出ゲート302が設けられている。読出しゲート302
は直列接続されたNチャネルMOSトランジスタ302
aおよびPチャネルMOSトランジスタ302bより構
成され、ラッチエレメント301の出力データCDnは
トランジスタ302aとトランジスタ302bの中間ノ
ードに供給される。その結果、トランジスタ302aを
制御信号CAnによりターンオンすることにより、ラッ
チエレメント301に保持されていた1ビットドットパ
ターンデータをBAAマスク110を駆動する駆動回路
204(図1参照)に出力することが可能になる。ま
た、トランジスタ302bを別の制御信号RAnにより
ターンオンすることにより、同じ1ビットドットパター
ンデータを別の読出しゲート303を介してデータ展開
回路203bに戻すことも可能になる。データ展開回路
203bは、かかるキャンバスメモリ300から戻され
たデータに、露光パターンの形状をあらわすOPデータ
をもとに修正を施し、これを再びメモリ300に格納す
る。
るラッチエレメント301に協働する読出ゲート302
は、前記制御信号CAnが共通に供給されるように接続
されている。例えば、図4(A)中左端の列を構成する
各ラッチエレメント302では、協働するゲート302
を構成するトランジスタ302aのゲートに制御信号C
A0 が一斉に供給されてこれをターンオンする。その結
果、前記一列のラッチエレメント302に保持されてい
たデータがそれぞれの出力ラインCD0 〜CD 2 に一斉
に出力される。同様に、制御信号CA1 がアレイ300
中央の列を構成する各ラッチエレメントに協働するゲー
ト302を一斉にターンオンし、その結果中央のラッチ
エレメント列に保持されている1ビットドットパターン
データがそれぞれの出力ラインCD0 〜CD2 上に一斉
に出力される。さらに、制御信号CA2 がアレイ300
右端の列を構成する各ラッチエレメントに協働するゲー
ト302を一斉にターンオンし、その結果右端のラッチ
エレメント列に保持されている1ビットドットパターン
データがそれぞれの出力ラインCD0 〜CD2 上に一斉
に出力される。そこで、制御信号CA1 〜CAnを列選
択信号として与えることにより、選択された列を構成す
るラッチエレメント中に保持されていた1ビットドット
パターンデータを、列毎に一括して読み出すことが可能
になる。
リ300を使った電子ビーム露光装置のデータ展開回路
の全体的な構成を示す。図5の構成は図1の構成に類似
しており、図1で説明した部分には同一の参照符号を付
してその説明を省略する。
列方向のアドレスを指定する第2のアドレスカウンタ3
04が設けられ、アドレスカウンタ304はデマルチプ
レクサ305を介して前記列選択信号CAnを出力する
ことにより、キャンバスメモリ300中の一の列を選択
する。キャンバスメモリ300中の一の列を選択するこ
とにより読み出された1列分のドットパターンデータ
は、ラッチ回路306に保持された後シフトレジスタ2
05に供給される。
置の動作を示すタイミングチャートである。本実施例に
おけるビット展開モードの動作は図1の装置の場合と実
質的に同一であり、従って図6のタイミングチャートも
図1のものと実質的に同一である。
装置の動作を示すタイミングチャートである。
ットパルス_RSTがハイレベル状態において起動信号
STAが供給されることにより開始され、起動信号ST
Aに応じて制御装置217がクリアパルスRCLRをア
ドレスカウンタ303に供給しこれをリセットする。さ
らに制御回路217が制御信号CNT5を供給すること
により、アドレスカウンタ304はデマルチプレクサ3
05を介してキャンバスメモリ300中の一の列を選択
し、選択された列に対応するドットパターンデータがラ
ッチ306に出力される。図7よりわかるように、単一
の制御信号CNT5に対応して1列分のドットパターン
が同時に読み出されるため、図9の装置では読出し動作
が非常に高速に実行できる。
の具体的な構成の一例を示した回路図である。
CLゲート構成を有し、フリップフロップを構成するバ
イポーラトランジスタT1 〜T4 を含む。フリップフロ
ップに保持されるデータはトランジスタT5 を介して書
き込まれ、トランジスタT6を介して消去される。さら
に、フリップフロップへの書込みはクロック信号WCL
Knにより制御される。図8の構成自体は周知のもので
あり、説明を省略する。
300のレイアウトの一例を示す。
ート302とラッチエレメント301とが別々の配列を
形成し、ラッチエレメント301の配列はアドレスカウ
ンタ203dおよびこれに協働するデマルチプレクサに
より一行ずつ駆動され、一方読出しゲート302の配列
はアドレスカウンタおよびこれに協働するデマルチプレ
クサ305により一列ずつ駆動される。さらに、ラッチ
エレメント301の配列と読出しゲート302の配列と
の間には別の読出し回路303が設けられ、ラッチエレ
メント301の配列中に格納された一行分のドットパタ
ーンデータを読み出してデータ展開回路203bに戻
す。
ト301の配列と読出しゲート302の配列を別々に構
成したことにより、回路のレイアウトが簡単になる。
説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるもので
はなく、本発明の要旨内において様々な変形および変更
が可能である。
一行ずつ格納されたドットパターンデータを一列ずつ読
出すことが可能になり、その結果BAAマスクを、電子
ビームの走査方向に沿って、高速で駆動することが可能
になる。
における制御装置の構成を示す図である。
ャートである。
グチャートである。
子ビーム露光装置のキャンバスメモリの構成を示す図で
ある。
光装置の制御装置の構成を示す図である。
す回路図である。
る。
示す図である。
るBAAマスクの構成を示す図である。
トパターンの例を示す図である。
タ展開回路の構成を示す図である。
BAAデータ格納および出力回路 205,2051 〜205N BAA駆動回路 206 露光制御回路 207 主偏向制御回路 207a 歪み補正回路 207b スティグ補正回路 207c フォーカス補正回路 208 副偏向制御回路 209 ステージ制御回路 210 オートローダ制御回路 211 レジスタ 212 ビットマップデータシフタ 213 Xレジスタ 214 加算器 215 減算器 216 OR回路 217 制御装置 218 テンポラリレジスタ 300 ラッチアレイ 301 ラッチエレメント 302 列選択ゲート回路 302a,302b 出力トランジスタ 303 行選択ゲート回路 304 アドレスカウンタ 305 デマルチプレクサ 306 出力バッファ回路
Claims (9)
- 【請求項1】 電子ビームを形成し、これを所定の光軸
に沿って被露光物体に向かって照射する電子ビーム源
と、前記電子ビームを前記被露光物体上に集束する集束
手段と、前記電子ビームを前記光軸に対して偏向して、
前記被露光物体上において前記電子ビームを走査させる
偏向手段と、前記光軸上において前記電子ビーム源と前
記被露光物体との間に設けられ、行列状に配列した複数
の開口部を形成され、前記複数の開口部において前記電
子ビームを整形して、前記被露光物体上に描画される露
光パターンを構成する個々の露光ドットに対応した複数
の電子ビーム要素を形成するBAAマスクと、前記BA
Aマスク上の複数の開口部の各々に対応して設けられ、
駆動信号を供給されて前記開口部を通過する電子ビーム
を前記駆動信号に応じてオンオフする駆動手段と、前記
露光パターンに対応する露光データを供給され、前記露
光データにもとづいて前記被露光物体上に露光される露
光ドットをあらわすドットパターンデータを発生させる
データ展開手段と、前記データ展開手段で発生されたド
ットパターンデータを格納するパターンメモリ手段と;
前記データ展開手段で発生したドットパターンデータを
前記パターンメモリ手段に書込み、また前記パターンメ
モリ手段から読み出す書込み/読出し制御手段と、露光
動作を制御する露光制御装置とを備えた電子ビーム露光
装置において、 前記パターンメモリ手段は前記BAAマスク上に行列状
に形成された複数の開口部に対応して行列状に形成され
た複数のラッチエレメントと、前記複数のラッチエレメ
ントの各列に対応して形成された出力ゲート手段とによ
り構成され、一つの行を構成するラッチエレメントの各
々は、前記データ展開手段から1行分のドットパターン
データを構成する1ビットデータをそれぞれ供給され、
前記1行分のラッチエレメントの各々は、行選択信号を
共通に供給され前記行選択信号に応じて前記データ展開
手段から供給された1ビットデータを保持し、前記出力
ゲート手段は、列を選択する列選択信号を供給され前記
列選択信号に応じて各々のラッチエレメントに保持され
た前記ドットパターンを各列毎に一斉に出力し;前記書
込み/読出し制御手段は前記制御装置により制御され、
前記行選択信号および列選択信号を形成することを特徴
とする電子ビーム露光装置。 - 【請求項2】 前記パターンメモリ手段を構成するラッ
チエレメントの各々は、前記ドットパターンデータを構
成する1ビットデータを供給される第1の入力端子と、
書込みクロックを供給される第2の入力端子と、保持し
たデータを出力する出力端子とを備え、前記列方向に整
列したラッチエレメントの各々は、各列において、前記
第1の入力端子を前記列に対応した入力ラインに共通に
接続され、前記各列の入力ラインには、前記1行分のド
ットパターンデータを構成する複数の1ビットデータの
うち、対応する1ビットデータが前記データ展開手段か
ら一斉に供給され、前記行方向に整列したラッチエレメ
ントの各々は、各行において、前記第2の入力端子を前
記行に対応した行制御ラインに共通に接続され、前記各
行の行制御ラインには書込み制御信号が、前記露光制御
装置から選択的に供給され、前記パターンメモリ手段を
構成するラッチエレメントの各々は、前記書込み制御信
号に応じて前記第1の入力端子に供給された1ビットデ
ータを保持することを特徴とする請求項1記載の電子ビ
ーム露光装置。 - 【請求項3】 前記データ展開手段は前記書込み制御信
号を、前記各行の行制御ラインに逐次、選択的に供給す
ることを特徴とする請求項2記載の電子ビーム露光装
置。 - 【請求項4】 前記出力ゲート手段は、前記パターンメ
モリ手段を構成する前記ラッチエレメントの各々に対応
して設けられた出力トランジスタよりなり、前記出力ト
ランジスタの各々は、対応するラッチエレメントの出力
端子に接続され、前記列方向に整列したラッチエレメン
トに対応する前記出力トランジスタは、各列において、
前記列に対応する列制御ラインに共通に接続され、前記
列制御ラインには読出し制御信号が、前記露光制御装置
から選択的に供給され、前記出力トランジスタは前記読
出し制御信号に応じてターンオンされることを特徴とす
る請求項2記載の電子ビーム露光装置。 - 【請求項5】 前記行方向に整列したラッチエレメント
の各々に対応して設けられた出力トランジスタは、各行
において、前記行に対応する出力ラインに共通に接続さ
れ、前記パターンメモリ手段を構成するラッチエレメン
トの各々は、前記第2の入力端子に供給された読出し制
御信号に応じて、前記出力端子から、保持しているデー
タを出力することを特徴とする請求項4記載の電子ビー
ム露光装置。 - 【請求項6】 前記パターンメモリ手段を構成するラッ
チエレメントの各々は、共通にリセットラインに接続さ
れてリセット信号を供給されるリセット端子を有し、前
記露光制御手段は前記リセットラインにリセット信号を
一斉に供給して前記パターンメモリ手段を構成するラッ
チエレメントを一斉にリセットすることを特徴とする請
求項1記載の電子ビーム露光装置。 - 【請求項7】 前記パターンメモリ手段を構成するラッ
チエレメントは行列状に配置されて第1のアレイを構成
し、前記ラッチエレメントに対応する出力トランジスタ
は行列状に配置されて第2の、別のアレイを構成するこ
とを特徴とする請求項4記載の電子ビーム露光装置。 - 【請求項8】 さらに、前記パターンメモリを構成する
複数のラッチエレメントの各列に対応して形成された第
2の出力ゲート手段を備え、前記第2の出力ゲート手段
は、前記ラッチエレメントの各行毎に選択され、前記選
択された1行分のラッチエレメントに保持されていた1
ビットドットパターンデータを前記データ展開手段に戻
すことを特徴とする請求項1記載の電子ビーム露光装
置。 - 【請求項9】 電子ビームを形成し、これを所定の光軸
に沿って被露光物体に向かって照射する電子ビーム源
と、前記電子ビームを前記被露光物体上に集束する集束
手段と、前記電子ビームを前記光軸に対して偏向して、
前記被露光物体上において前記電子ビームを走査させる
偏向手段と、前記光軸上において前記電子ビーム源と前
記被露光物体との間に設けられ、行列状に配列した複数
の開口部を形成され、前記複数の開口部において前記電
子ビームを整形して、前記被露光物体上に描画される露
光パターンを構成する個々の露光ドットに対応した複数
の電子ビーム要素を形成するBAAマスクと、前記BA
Aマスク上の複数の開口部の各々に対応して設けられ、
駆動信号を供給されて前記開口部を通過する電子ビーム
を前記駆動信号に応じてオンオフする駆動手段と、前記
露光パターンに対応する露光データを供給され、前記露
光データにもとづいて前記被露光物体上に露光される露
光ドットをあらわすドットパターンデータを発生させる
データ展開手段と、前記データ展開手段で発生されたド
ットパターンデータを格納するパターンメモリ手段と;
前記データ展開手段で発生したドットパターンデータを
前記パターンメモリ手段に書込み、また前記パターンメ
モリ手段から読み出す書込み/読出し制御手段と、露光
動作を制御する露光制御装置とを備えた電子ビーム露光
装置において、 前記パターンメモリ手段は行列状に配列したメモリセル
よりなり、 前記書込み/読出し制御手段は前記メモリセル中に、ド
ットパターンデータを一行ずつ逐次書込み、また一行ず
つ逐次読出す書込み/読出し部と、前記書込み/読出し
部で読み出された一行分のドットパターンデータを多ビ
ットデータの形で格納するレジスタ部と、前記レジスタ
部に格納された前記多ビットデータのうちの一のビット
を選択するビット選択手段と、複数のセルを有し、前記
ビット選択手段で選択されたビットを、前記メモリセル
アレイからの読出しに応じて逐次供給されるシフトレジ
スタとよりなり、前記シフトレジスタは前記BAAマス
ク上に形成された一列分の開口部の各々を、前記複数の
セルの出力信号によりそれぞれ駆動することを特徴とす
る電子ビーム露光装置。
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