JP3236162B2

JP3236162B2 - 荷電粒子ビーム露光方法及びその装置

Info

Publication number: JP3236162B2
Application number: JP04949194A
Authority: JP
Inventors: 義久大饗; 高雅佐藤; 総一郎荒井; 憲一宮沢; 洋安田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH07263306A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は荷電粒子ビーム露光方法
及びその装置に関し、より詳細には、試料が搭載された
ステージを連続的に移動させつつ、複数形成された荷電
粒子ビームを全体として所望のビーム形状となるように
制御し、かつ荷電粒子ビームを偏向器により偏向してラ
スタ走査を行うことで試料面上に照射して露光する荷電
粒子ビーム露光方法及びその装置に関する。

【０００２】近年、ＩＣは、その集積度と機能の向上に
伴い計算機、通信、機械制御等、広く産業全般に応用さ
れている。例えば、ＤＲＡＭでは、１Ｍ，４Ｍ，１６
Ｍ，６４Ｍ，２５６Ｍ，１Ｇビットとその集積化が進ん
でいる。このような高集積化は、ひとえに微細加工技術
の進歩によっている。このような集積回路の高密度化に
伴い、微細パターンの形成方法として、電子線等の荷電
粒子ビームを用いた露光装置が開発されている。荷電粒
子ビーム露光では、０．０５μｍ以下の微細加工が０．
０２μｍ以下の位置合わせ精度で実現できる。しかしな
がら、これまでは、上記露光装置はスループットが低く
てＬＳＩの量産には使用できないであろうと考えられて
きた。これは、いわゆる一筆書きの電子ビームについて
の議論であって、真剣に検討した結果ではなく、単に現
在の市販装置や生産性に鑑みて判断されているに過ぎな
い。

【０００３】しかし、近年本発明者らによるブロック露
光やブランキングアパーチャアレイ（ＢＡＡ）露光方式
の発明により、１ｃｍ²／１ｓｅｃ程度のスループット
が期待できるようになった。微細さ、位置合わせ精度、
クイックターンアラウンド及び信頼性のどれをとって
も、他の方法に比較して優れている。

【０００４】上記のような利点を有する荷電粒子ビーム
露光においては、他の露光方法と同様に、露光パターン
データを効率的に処理して露光のスループットを向上さ
せることが必要である。

【０００５】

【従来の技術】従来の可変矩形露光装置は試料上のビー
ム偏向に伴ってビーム位置、焦点、非点収差の補正を行
なうことによりシャープなパターンを試料上に精度良く
配置している。これらの補正演算はビームを偏向器によ
って所望の位置に偏向しその偏向位置にビームの軌道が
整定し、ブランキングが解除され試料上にビームが照射
されるまでに行なわれ、ブランキングが解除される直前
までに行なわれていればよく、すべてのクロックがレジ
スト感度の変化、電流密度の変化に伴って変化しても露
光時間は変化するが、露光精度、パターンのシャープネ
スは同等なものが保証できていた。

【０００６】電子線露光装置は、任意の露光クロックで
各偏向データが送られ露光される。露光クロックは、電
子線の電流密度およびレジスト感度によって決定され、
基準となるシステム・クロックから分周され作成され
る。露光クロックを変化させる場合は、前述の分周にお
いて最適な分周比を選択することで成される。また露光
時の補正出力に必要とされる補正系クロックやリフォー
カス系クロックは露光クロックと同一のものである。こ
の補正、リフォーカス等は、電子線がウェハに照射され
る時つまり露光される時点で作用すればよいため、補正
系クロック、リフォーカス系クロックは露光クロックと
同一のものであるわけである。

【０００７】図８は従来のクロック発生器のブロック図
を示す。システムクロック発生器４００で発生された図
９（Ａ）に示す如き一定周期のシステムクロックは可変
分周器４０１に供給される。可変分周器４０１には電流
密度やレジスト感度等の露光条件に基つ分周比を供給さ
れており、上記システムクロックを分周して露光クロッ
ク、補正クロック、リフォーカス系クロック夫々を生成
している。

【０００８】この場合、露光クロック及び補正系クロッ
クの分周比が同一として、露光条件により分周比１／４
が指定されると露光クロック、補正系クロック夫々は図
９（Ｂ），（Ｄ）に示す如くなり、また分周比１／２が
指定されると露光クロック、補正系クロック夫々は図９
（Ｃ），（Ｅ）に示す如くなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の可変矩形露光装
置では露光、偏向、露光の繰り返しであるため、露光ク
ロックと補正クロックとを同一とすることが可能であっ
た。

【００１０】しかし、ＢＡＡ露光方式では、露光と偏向
が同時に行なわれる。射出クロック（＝露光クロック）
は描画範囲に対応し、かつドース量に対応している。電
流密度が大きい場合、又はレジスト感度が高い場合は射
出クロックの周波数は大とされ、電流密度が小さい場合
は射出クロックの周波数は小とされる。従来の如く射出
クロックの周波数の変化に従って補正系クロックが変化
すると次のような問題が発生する。

【００１１】射出クロックが例えば周波数４００ＭＨｚ
と高い場合、補正系クロックで補正演算を行なった演算
結果を用いる偏向器制御回路のディジタル出力値は図１
０（Ａ）の実線に示す如く高速に変化し、偏向器制御回
路に内蔵されるＤ／Ａ変換器により破線に示すアナログ
出力が得られ、このアナログ出力が偏向器に供給されて
ビーム位置が走査される。このアナログ出力は時間に対
して略リニアな関係となる。

【００１２】これに対して射出クロックが例えば周波数
２００ＭＨｚと低い場合、偏向器制御回路のディジタル
出力は図１０（Ｂ）の実線に示す如く低速の変化とな
り、アナログ出力は破線に示す如く飽和してしまい、時
間に対してリニアな関係を得られない。つまり飽和した
状態では時間が変化してもビーム位置、即ち描画位置が
変化せず、所望の描画位置を描画できなくなるという問
題があった。

【００１３】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
電流密度やレジスト感度等の露光条件の変化があっても
所望の描画位置を描画して精度の高い描画が可能な荷電
粒子ビーム露光方法及び装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明方法は、試料が搭
載されたステージを第１の方向に連続的に移動させなが
ら、ＢＡＡマスク上の複数の開口夫々をオンオフ制御し
て複数の荷電粒子ビームを全体として所望の形状となる
ように制御し、かつ主偏向器と副偏向器で荷電粒子ビー
ムを偏向して試料上にパターンを描画する荷電粒子ビー
ム露光方法において、上記試料上のレジスト感度及び電
流密度に基き、ＢＡＡマスク上の開口をオンオフ制御す
る第１のクロックの周波数を変化させ、上記主偏向器と
副偏向器による偏向位置の変化に対する荷電粒子ビーム
の焦点補正及び収差補正演算のための第２のクロックの
周波数を略一定とすることを特徴とする。

【００１５】また、本発明装置は、試料が搭載されたス
テージを第１の方向に連続的に移動させながら、ＢＡＡ
マスク上の複数の開口夫々をオンオフ制御して複数の荷
電粒子ビームを全体として所望の形状となるように制御
し、かつ主偏向器と副偏向器で荷電粒子ビームを偏向し
て試料上にパターンを描画する荷電粒子ビーム露光装置
において、上記試料上のレジスト感度及び電流密度に基
き、ＢＡＡマスク上の開口をオンオフ制御する第１のク
ロックの周波数を変化させる第１の手段（３０１）と、
上記主偏向器と副偏向器による偏向位置の変化に対する
荷電粒子ビームの焦点補正及び収差補正演算のための第
２のクロックの周波数を略一定とする第２の手段（３０
２，３０３₁）とを有する。

【００１６】

【作用】本発明においては、レジスト感度及び電流密度
の露光条件に基き第１のクロックの周波数を変化させ、
必要なドース量を得ている。これに対して第２のクロッ
クの周波数を略一定とすることにより、主偏向器及び副
偏向器に供給される偏向アナログ信号を時間に対してリ
ニアに変化させることができ、所望の描画位置を描画す
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下に説明する本発明の実施例は、複数形成
された荷電粒子ビーム（例えば電子ビーム）を全体とし
て所望のビーム形状となるように制御するマルチビーム
方式の荷電粒子ビーム露光装置の１つであるブランキン
グアパーチャアレイ（ＢＡＡ）露光方式の電子ビーム露
光装置である。ここで、上記制御は、各々のビームが試
料上に到達するか（オン）、しないか（オフ）を単独又
はまとめて独立に制御し、複数のビーム全体が所望のビ
ーム形状となるようにする。上記オン／オフ制御は露光
すべきパターンに応じて次々と変化させる。他方、試料
が搭載されたステージを第１の方向に連続的に移動さ
せ、第１の方向又はそれと垂直な第２の方向に、１つ又
は複数の偏向器により略直線上に偏向しながら露光を行
なう。

【００１８】ＢＡＡは公知のように、矩形の開孔とその
すぐ横に対向辺上に形成された２つの電極からなる群を
千鳥格子状に複数個配列し、２つの電極のうち一方をグ
ランド電位に設定し、他方のグランド電位又はある電位
に設定することにより、開孔を通過する電子ビームの軌
道を制御するものである。このＢＡＡを通過した電子ビ
ームが光学鏡筒内部で更に先にあるアパーチャプレート
の開孔を通過するかしないかを制御する。そして、副偏
向器がおおよそラスタ走査するのに同期させてＢＡＡの
電極にかける電圧を制御することで、帯状の領域の所望
のパターンを露光する。

【００１９】はじめに、本実施例の走査を説明する。図
２は１枚のウェハ１０を示す図である。ウェハ１０上に
は、複数のチップが形成される。露光中、ウェハ１０を
Ｙ方向に連続的に、繰り返し移動させる。電子ビームの
走査は、セル領域単位に行なう。図２の参照番号１４は
１つのセル領域を示す。セル領域は、Ｘ方向は主偏向器
の偏向能生な範囲（例えば、２ｍｍ程度）であり、Ｙ方
向はチップ１２の大きさ以下である。図２の例では、セ
ル領域のＹ方向の大きさは、この方向のチップ１２の大
きさに等しい。電子ビームは、Ｘ方向に蛇行しながら
（Ｘ方向は振れながら）Ｙ方向に進むように偏向され
る。ここで、原理的には、Ｙ方向はステージが連続移動
しているので、Ｙ方向におけるセル領域の大きさを規定
する必然性は存在しない。しかしながら、各種の補正演
算及びデータの効率的処理の観点から、ある程度の大き
さにＹ方向に区切った方がよい。このとき、Ｙ方向の大
きをでできるだけ大きくとりたいので、例えばチップサ
イズの大きさとなる。なお、補正演算をより精度良く行
なうことが好ましい場合には、セル領域のＹ方向の大き
さはチップサイズよりも小さくなる。

【００２０】ここで、セルストライプを定義する。セル
ストライプとは、副偏向器での一回の走査で露光を行な
える領域に等しい大きさ又はこれ以下の大きさの領域で
ある。例えば、副偏向器が最大約１００μｍ偏向可能で
あり、ＢＡＡの幅を約１０μｍとすると、セルストライ
プはＸ方向に約１０μｍ、Ｙ方向に１００μｍの大きさ
を最大とする。

【００２１】図３に図２の黒く塗りつぶした領域を拡大
して示すように、各セルストライプ１６毎にＹ方向に副
偏向器で電子ビームを走査させながらＸ方向に電子ビー
ムを移動させる。セルストライプ１６が上記最大の大き
さ１０μｍ×１００μｍの場合、Ｘ方向にセルストライ
プ１６を１０本程度並べた領域を副偏向器で走査する。
従って、約１００μｍ□の領域が副偏向領域となる。そ
して、Ｘ方向の幅２ｍｍ程度、Ｙ方向は連続移動時の偏
向可能範囲が主偏向器で走査するセル領域１４である。

【００２２】セルストライプ１６は、１０μｍ×１００
μｍを最大として、その大きさを可変とする。可変方法
は、次の通りである。ＢＡＡの大きさは決っているが、
セルストライプの幅を小さくするには、ＢＡＡの端の方
の開孔からでるビームを常時オフしておけばよい。ま
た、長さ方向を小さくするには、スキャンを短くする
か、もしくは距離は一定で、その間のセルストライプ以
外の所のデータをオフのデータにしておけばよい。具体
的には、繰り返し性のあるパターンに対しては、そのピ
ッチにセルストライプの大きさを合わせる。

【００２３】図４は本発明のＢＡＡ露光方式の電子ビー
ム装置の電子ビーム露光装置の概要を示す。図４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１
００を制御する制御系２００とよりなる。電子光学系１
００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。電子銃１０１で形成された電子ビ
ームはアパーチャ板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１
０２ａ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。

【００２４】整形された電子ビームは電子レンズ１０３
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。

【００２５】ＢＡＡマスク１１０を通った電子ビームは
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。

【００２６】レンズ１０４とレンズ１０５の中間には静
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
フすることが可能となる。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。

【００２７】かかる露光動作の制御のために、図４の電
子ビーム露光装置は制御系２００を使用する。制御系２
００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。

【００２８】記憶装置２０１に記憶されたデータはＣＰ
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。図４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２０３ ₁〜２０
３_Nより構成され、各々の回路２０３₁〜２０３_NはＣ
ＰＵ２０２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。

【００２９】個々の回路２０３₁〜２０３_Nは、前記Ｃ
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
２０３₁〜２０３_Nに対応してＮ個の保持回路２０４₁
〜２０４_N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２０３
ｃから供給され、これを保持する。さらに、前記回路２
０４₁〜２０４_Nは、保持している１ビットのブランキ
ングデータを対応するＤ／Ａ変換器２０５₁〜２０５_N
でアナログ信号に変換の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。

【００３０】図４の電子ビーム露光装置はさらに、外部
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１
１０の動作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及び補正回路２０７ａと、副偏向器制御回路
２０８及び補正回路２０８ａ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。

【００３１】主偏向器制御回路２０７からの主偏向量デ
ータをアドレスとするメモリ２１１は、対応する補正演
算係数ＧＸ，ＧＹ（ゲイン）、ＲＸ，ＲＹ（ローテーシ
ョン）、ＯＸ，ＯＹ（オフセット）、ＨＸ，ＨＹ（台
形）を補正回路２０８ａに出力する。補正回路２０８ａ
はこれらの補正演算係数で副偏向器制御回路２０８の出
力するアナログの副偏向量を補正して、副偏向器１１２
に出力する。また、メモリ２１１は主偏向量データをア
ドレスとして対応する補正演算係数ＤＸ，ＤＹ（歪み）
を補正回路２０７ａに出力する。補正回路２０７ａは、
主偏向器制御回路２０７の出力するアナログの主偏向量
を補正演算係数で補正して、主偏向器１１１に出力す
る。更に、メモリ２１１は主偏向量データに応じたダイ
ナミックスティグＳＸ，ＳＹ及びダイナミックフォーカ
スＦを記憶しており、主偏向量データに応じたＳＸ，Ｓ
Ｙ及びＦを読み出して補正コイル１０９及びフォーカス
補正コイル１０８を駆動する。

【００３２】さらに、電子ビームを集束する際に生じる
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
たリフォーカスデータを生成してリフォーカスデータ格
納メモリ２０３ｆに格納し、このメモリ２０３ｆから電
子レンズ１０６に供給して、その強度を適宜調整する。

【００３３】次に、ＢＡＡマスク１１０の構成を簡単に
説明する。

【００３４】図５を参照するに、Ｙ方向一列が８開口あ
り、Ｘ方向に合計１２８列形成されている。従って、全
体で１０２４開口ある。列ａ，ｂ，ｃ，ｄは同列であ
る。図の左側の括弧でくくってあるように、Ａ１，Ａ
２，Ｂ１，Ｂ２のように２開口づつペアを構成する。
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには別のデータが与えられる。更に、Ａ
２にはＡ１に与えるデータを遅延したデータが与えられ
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上にセ
ルストライプの最大サイズである０．０８μｍ×０．０
８μｍの大きさの露光ドットを露光する。その際、最大
で８×１２８個の露光ドットが、基板１１５上に一斉に
露光される。

【００３５】前記電子ビーム群を構成する電子ビーム要
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８×１２８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８回重複して露光
される。より具体的に説明すると、基板１１５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，Ｃ２，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
ることが可能となる。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。

【００３６】図５のＢＡＡマスク１１０では、開口部群
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及び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Ａ
２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及び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。

【００３７】かかるＭ／Ｎピッチシフト構成を有するＢ
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５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５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Ａ１〜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となる。

【００３８】図４に戻って説明するに、露光制御装置２
０６内にはクロック発生器２０６ａが設けられている。
露光制御装置２０６はＣＰＵ２０２から基板１１５上で
の電流密度及びレジスト感度等の露光条件を供給され、
この露光条件に応じてクロック発生器２０６ａを制御す
る。

【００３９】クロック発生器２０６ａは図１に示す如
く、クロック発振器３０１と、分周回路３０２と、セレ
クタ３０３₁，３０３₂とから構成されている。第１の
手段に対応するクロック発振器３０１は露光制御装置２
０６から供給される制御信号に応じて、その発振周波数
を例えば４００〜５００ＭＨｚの範囲で可変し、矩形波
の射出クロック（第１のクロック）を発生して出力する
と共に分周回路３０２及びセレクタ３０３₁夫々に供給
する。

【００４０】分周回路３０２はカウンタ３０２₁及びア
ンド回路付きのカウンタ３０２₂，３０２₃，…３０２
ｉより構成されており、射出クロックを１／２分周〜１
／４０分周してセレクタ３０３₁，３０３₂夫々に供給
する。

【００４１】セレクタ３０３₁，３０３₂夫々には露光
制御装置２０６から制御信号が供給されている。セレク
タ３０３₁はこの制御信号に応じて射出クロックが４０
０ＭＨｚ±５ＭＨｚのとき分周回路３０２で１／４０分
周された約１０ＭＨｚの信号を選択し、射出クロックが
３９０ＭＨｚ±５ＭＨｚのとき分周回路３０２で１／３
９分周された約１０ＭＨｚの信号を選択し、同様にして
射出クロックが１００ＭＨｚ±５ＭＨｚのとき分周回路
３０２で１／１０分周された約１０ＭＨｚの信号を選択
し、更に同様にして射出クロックが５０ＭＨｚ±５ＭＨ
ｚのとき分周回路３０２で１／５分周された約１０ＭＨ
ｚの信号を選択する。セレクタ３０３₁で選択された周
波数約１０ＭＨｚの信号は補正系クロック（第２のクロ
ック）として図４の主偏向制御回路２０７及び副偏向制
御回路２０８夫々に供給される。上記の分周回路３０２
とセレクタ３０３₁とが第２の手段に対応している。

【００４２】セレクタ３０３₂はこの制御信号に応じて
射出クロックが４００ＭＨｚ〜２００ＭＨｚのとき分周
回路３０２で１／４分周された１００ＭＨｚ〜５０ＭＨ
ｚの信号を選択し、同様にして射出クロックが２００Ｍ
Ｈｚ〜１００ＭＨｚのとき分周回路３０２で１／２分周
された１００ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの信号を選択し、射出
クロックが１００ＭＨｚ以下のときはと射出クロックそ
のものを選択する。セレクタ３０３₂で選択された周波
数１００ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの信号はリフォーカス系ク
ロック（第３のクロック）として図４のリフォーカスデ
ータ格納メモリ２０３ｆに供給される。上記の分周回路
３０２とセレクタ３０３₂とが第３の手段に対応してい
る。

【００４３】これによって、電流密度やレジスト感度等
の露光条件によって射出クロックが図６（Ａ）に示す如
き高周波数（例えば２００ＭＨｚ）から図６（Ｂ）に示
す如き低周波数（１００ＭＨｚ）まで変化しても補正系
クロックは図６（Ｃ）に示す如く略一定の周波数を保持
し、リフォーカス系クロックは図６（Ｄ）に示す周波数
１００ＭＨｚから図６（Ｅ）に示す周波数５０ＭＨｚま
で変化する。なお、図１の回路では露光条件による射出
クロックの周波数変化に対して補正系クロックは分周比
が大きく周波数は１０ＭＨｚからそれほど変化しないた
め略固定の周波数と言える。これに対してリフォーカス
系クロックは周波数が１００ＭＨｚ〜５０ＭＨｚの幅で
変化するため半固定の周波数という。

【００４４】上記露光条件によって周波数が例えば４０
０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの間で可変される射出クロック
を供給された出力バッファ回路２０４はこの射出クロッ
クに同期してブランキングデータをＤ／Ａ変換器２０５
に出力する。

【００４５】また、固定の周波数１０ＭＨｚの補正系ク
ロックを供給された主偏向器制御回路２０７及び副偏向
器制御回路２０８は上記補正系クロックに同期して主偏
向量データ及び副偏向量データを算出し、この主偏向量
データ及び副偏向量データ夫々をＤ／Ａ変換器でアナロ
グ化し、アナログの主偏向量及び副偏向量を出力する。
補正系クロックは周波数略１０ＭＨｚに固定されている
ため、上記偏向量演算及び後読の補正回路２０７ａ，２
０８ａでの補正演算のタイミングのずれが防止される。

【００４６】また、図７において、射出クロックの周波
数が高い場合、低い場合に拘らず、補正系クロックは略
１０ＭＨｚで固定であるため、偏向器制御回路２０７，
２０８のディジタル出力は常時実線に示す如くなり、ア
ナログ出力は破線に示す如く時間に対して略リニアな関
係となる。このため、時間の変化に対してビーム位置は
略リニアに変化し、所望の描画位置を高精度に描画でき
る。

【００４７】更に、半固定の周波数１００ＭＨｚのリフ
ォーカス系クロックを供給されたリフォーカスデータ格
納メモリ２０３ｆは上記リフォーカス系クロックに同期
してリフォーカスデータを読み出し電子レンズ１０６に
供給する。リフォーカス制御は電子ビームの電流密度つ
まりＢＡＡ１１０のオン開口数が大なる程ビームの広が
りを抑えるために補正量を大きくしているため、射出ク
ロックと同期してなければならない。それにも拘らずリ
フォーカス系のクロックを１００ＭＨｚ〜５０ＭＨｚと
しているのは電子レンズ１０６が１００ＭＨｚ以上では
応答が遅れるため、及びリフォーカス制御はそれほど大
きな補正ではなく、かつ、射出クロックで出力されるブ
ランキングデータのオンビット数（開口をオンとするビ
ット数）は射出クロックの数周期の間に大きく変化しな
いという性質があるためである。

【００４８】前記の如く、リフォーカス系クロックは半
固定で、射出クロックを１／４分周、１／２分周、１／
１分周（つまり射出クロックそのもの）したもので、射
出クロックと同期が合っているため、リフォーカス制御
に最適である。

【００４９】なお、上記実施例では射出クロックの周波
数を４００ＭＨｚ〜１００ＭＨｚとしているが、例えば
４００ＭＨｚから１０ＭＨｚ以下まで変化する場合には
カウンタ３０２₁等の出力する１／２分周、１／３分
周、１／４分周等の分周信号及びクロック発振器３０１
の出力する射出クロックもセレクタ３０３₁に供給し、
セレクタ３０３₁は制御信号に応じて周波数略１０ＭＨ
ｚのクロックを選択し、かつ射出クロックが１０ＭＨｚ
以下の場合はこの射出クロックそのものを選択して補正
系クロックとして出力する。

【００５０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、レジスト
感度及び電流密度の露光条件に基き第１のクロックの周
波数を変化させて必要なドース量を得ることができ、第
２のクロックの周波数を略一定とすることにより、主偏
向器及び副偏向器に供給される偏向アナログ信号を時間
に対してリニアに変化させることができ、所望の描画位
置を描画することができ、精度の良い描画を行なうこと
ができる。

【００５１】また、第３のクロックを第１のクロックと
同期させることにより、ＢＡＡマスクのオン開口の数に
応じたリフォーカス補正を行なって荷電粒子ビームの広
がりを抑えるとができ、高精度の描画を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置のクロック発生器のブロック図であ
る。

【図２】走査方法を示す図である。

【図３】走査方法を示す図である。

【図４】本発明の露光装置の全体的な構成を示す図であ
る。

【図５】ブランキングアパーチャアレイの構成を示す図
である。

【図６】本発明装置の射出クロック、補正系クロック、
フォーカス系クロックの波形図である。

【図７】本発明装置の偏向器制御回路の出力の波形図で
ある。

【図８】従来のクロック発生器のブロック図である。

【図９】従来のクロックの波形図である。

【図１０】従来装置の偏向器制御回路の出力の波形図で
ある。

【符号の説明】

１００電子光学系１０１電子ビーム源１０２，１０２ａ電子ビーム整形部１０３，１０４，１０５，１０６，１０７電子レンズ１０８フォーカス補正コイル１０９スティグ補正コイル１１０ＢＡＡマスク１１１主偏向器１１２副偏向器１１３ラウンドアパーチャ板１１３ａラウンドアパーチャ１１４移動ステージ１１５基板１１６ブランキング偏向器２００露光制御系２０１外部記憶装置２０２ＣＰＵ２０３，２０３₁〜２０３_N データ展開回路２０３ａバッファメモリ２０３ｂデータ展開部２０３ｃキャンバスメモリ２０３ｄアドレスカウンタ２０３ｅリフォーカス回路２０３ｆリフォーカスデータ格納メモリ２０４，２０４₁〜２０４_N，２０４₁〜２０４₁₂₈
ＢＡＡデータ格納および出力回路２０５，２０５₁〜２０５_N ＢＡＡ駆動回路２０６露光制御回路２０７主偏向制御回路２０７ａ，２０８ａ補正回路２０８副偏向器制御回路２０９ステージ制御回路２１０オートローダ制御回路２１１メモリ３０１クロック発生器３０２分周回路３０３₁，３０３₂ セレクタ

フロントページの続き (72)発明者宮沢憲一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者安田洋神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (56)参考文献特開昭55−77136（ＪＰ，Ａ) 特開平４−177717（ＪＰ，Ａ) 特開平６−53129（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】試料が搭載されたステージを第１の方向
に連続的に移動させながら、ＢＡＡマスク上の複数の開
口夫々をオンオフ制御して複数の荷電粒子ビームを全体
として所望の形状となるように制御し、かつ主偏向器と
副偏向器で荷電粒子ビームを偏向して試料上にパターン
を描画する荷電粒子ビーム露光方法において、上記試料上のレジスト感度及び電流密度に基き、ＢＡＡ
マスク上の開口をオンオフ制御する第１のクロックの周
波数を変化させ、上記主偏向器と副偏向器による偏向位置の変化に対する
荷電粒子ビームの焦点補正及び収差補正演算のための第
２のクロックの周波数を略一定とすることを特徴とする
荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】前記第２のクロックは、第１のクロック
の周波数に応じて分周比を変化させて上記第１のクロッ
クを分周することにより生成することを特徴とする請求
項１記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項３】請求項１記載の荷電粒子ビーム露光方法
において、前記荷電粒子ビームの広がりを抑えるリフォーカス補正
のための第３のクロックを前記第１のクロックと同期さ
せることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項４】前記第３のクロックは、第１のクロック
の周波数に応じて分周比を変化させて上記第１のクロッ
クを分周することにより生成することを特徴とする請求
項３記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項５】前記第１のクロックの周波数が第２のク
ロックの周波数より低い領域では第２クロックの周波数
を第１のクロックの周波数と同一とすることを特徴とす
る請求項２記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項６】前記第１のクロックの周波数が第３のク
ロックの周波数より低い領域では第３クロックの周波数
を第１のクロックの周波数と同一とすることを特徴とす
る請求項４記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項７】試料が搭載されたステージを第１の方向
に連続的に移動させながら、ＢＡＡマスク上の複数の開
口夫々をオンオフ制御して複数の荷電粒子ビームを全体
として所望の形状となるように制御し、かつ主偏向器と
副偏向器で荷電粒子ビームを偏向して試料上にパターン
を描画する荷電粒子ビーム露光装置において、上記試料上のレジスト感度及び電流密度に基き、ＢＡＡ
マスク上の開口をオンオフ制御する第１のクロックの周
波数を変化させる第１の手段（３０１）と、上記主偏向器と副偏向器による偏向位置の変化に対する
荷電粒子ビームの焦点補正及び収差補正演算のための第
２のクロックの周波数を略一定とする第２の手段（３０
２，３０３₁）とを有することを特徴とする荷電粒子ビ
ーム露光装置。
【請求項８】前記第２の手段（３０２，３０３₁）
は、第１のクロックの周波数に応じて分周比を変化させ
て上記第１のクロックを分周することにより第２のクロ
ックを生成することを特徴とする請求項７記載の荷電粒
子ビーム露光装置。
【請求項９】請求項７記載の荷電粒子ビーム露光装置
において、前記荷電粒子ビームの広がりを抑えるリフォーカス補正
のための第３のクロックを前記第１のクロックと同期さ
せる第３の手段（３０２，３０３₂）ことを特徴とする
荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１０】前記第３の手段（３０２，３０３₂）
は、第１のクロックの周波数に応じて分周比を変化させ
て上記第１のクロックを分周することにより第３のクロ
ックを生成することを特徴とする請求項９記載の荷電粒
子ビーム露光装置。
【請求項１１】前記第２の手段（３０２，３０３₁）
は、第１のクロックの周波数が第２のクロックの周波数
より低い領域では第２クロックの周波数を第１のクロッ
クの周波数と同一とすることを特徴とする請求項８記載
の荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１２】前記第３の手段（３０３，３０３₂）
は、第１のクロックの周波数が第３のクロックの周波数
より低い領域では第３クロックの周波数を第１のクロッ
クの周波数と同一とすることを特徴とする請求項１０記
載の荷電粒子ビーム露光装置。