JP3310400B2 - 電子ビーム露光方法および露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に半導体装置の製造
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微
妙なパターンサイズ設定が可能な電子ビーム露光方法お
よび露光装置に関する。

【０００２】電子ビームリソグラフィは集積密度の大き
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。

【０００３】ところで、かかる半導体装置の製造におい
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。

【０００４】このような状況下で、電子ビーム露光のス
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。

【０００５】一方、マイクロプロセッサのような、複雑
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。

【０００６】

【従来の技術】このような、複雑かつ多様な論理回路を
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。

【０００７】図２２はブランキングアパーチャアレイを
使った従来の電子ビーム露光装置の概要を示す。図２２
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１０４を含む。
一方、電子銃１０４はカソード電極１０１と、グリッド
電極１０２と、アノード電極１０３とを含み、電子ビー
ムを形成してこれを所定の光軸に沿って発散電子ビーム
として発射する。

【０００８】電子銃１０４で形成された電子ビームはビ
ーム整形板１０５に形成されたビーム整形用アパーチャ
１０５ａを通されて整形される。アパーチャ１０５ａ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。

【０００９】整形された電子ビームは、電子レンズ１０
７によって、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、レンズ
１０７は前記矩形開口の像をＢＡＡマスク１１０上に投
影する。後程図２０を参照しながら説明するが、ＢＡＡ
マスク１１０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
器は制御信号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。

【００１０】ＢＡＡマスク１１０を通った電子ビームは
電子レンズ１０８および１１６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１１７に形成された
ラウンドアパーチャ１１７ａを通った後、別の縮小光学
系を形成する電子レンズ１１９，１２２により、移動自
在なステージ１２６上に保持された半導体基板１２３上
に集束される。ここで、電子レンズ１２２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１２０，１２１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１２４，１２５等を含んでいる。

【００１１】レンズ１０８とラウンドアパーチャ板１１
７の中間には静電偏向器１１５が形成されており、偏向
器１１５を駆動することにより電子ビームに経路は板１
１７のラウンドアパーチャ１１７ａ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１１７ａ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、前記露光ドットパターン
の制御が可能になる。

【００１２】かかる露光動作の制御のために、図２２の
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テープ装置２０１や磁気ディス
ク装置２０２，２０３等の記憶装置が含まれる。例え
ば、図示の例において、磁気テープ２０１は様々な設計
パラメータの記憶に、磁気ディスク２０２は描画パター
ンの記憶に、また磁気ディスク２０３はＢＡＡマスク１
１０のアパーチャ配列を記憶するのに使われるものであ
ってもよい。

【００１３】記憶装置に記憶されたデータはＣＰＵ２０
４により読み出され、データ圧縮を解除された後インタ
ーフェース装置２０５に転送される。その際、ＢＡＡマ
スク１１０上のパターンを指定するデータが抽出され、
かかるデータはデータメモリ２０６に記憶される。デー
タメモリ２０６に記憶されたデータは次に前記制御信号
Ｅを形成する第１の制御回路２０７に転送され、制御回
路２０７はこれをＢＡＡマスク１１０上の各アパーチャ
に対応した静電偏向器に供給する。その結果、先に説明
したＢＡＡマスク上の各アパーチャの励起／非励起が制
御され、かかる制御により基板１２３上における露光ド
ットパターンの制御がなされる。

【００１４】また、第１の制御回路２０７は制御信号を
ブランキング制御装置２１０に送り、ブランキング制御
装置２１０はこれに応じて電子ビームの照射を中断させ
るブランキング信号を形成する。ブランキング信号は次
いでＤ／Ａ変換器２１１によりアナログ信号ＳＢに変換
され、アナログ信号ＳＢは偏向器１１５を制御して電子
ビームを光軸Ｏから離間するように偏向させる。その結
果、電子ビームはラウンドアパーチャ１１７ａを外れ、
基板１２３の表面に到達しなくなる。

【００１５】インターフェース装置２０５はさらに基板
１２３の表面上における電子ビームの移動を制御するデ
ータを抽出し、これを第２の制御回路２１２に供給す
る。これに応じて制御回路２１２は電子ビームを基板１
２３の表面上で偏向させる制御信号を形成し、形成した
制御信号を偏向制御回路２１５に供給する。偏向制御回
路２１５は供給された制御信号に応じて偏向制御信号を
形成し、これをＤ／Ａ変換器２１６および２１７に供給
する。Ｄ／Ａ変換器２１６および２１７は偏向制御信号
に応じて偏向器を駆動する駆動信号ＳＷ１およびＳＷ２
を形成し、これらを偏向器１２４，１２５に供給して電
子ビームの偏向を行う。また、ステージ１２６の位置は
レーザ干渉計２１４により検出され、ウェハ偏向制御回
路２１５は出力偏向制御信号、従って駆動信号ＳＷ１，
ＳＷ２をレーザ干渉計によるステージ位置の測定結果に
従って変化させる。さらに、第２の制御回路２１２はス
テージ１２６を水平面内で移動させる制御信号を形成
し、ステージ駆動機構２１３を介してステージ１２６を
移動させる。

【００１６】図２３は図２２の電子ビーム露光装置で使
われるＢＡＡマスク１１０の構成例を示す。

【００１７】図２３を参照するに、マスク１１０は走査
方向に約１２００μｍの大きさｂを、また走査方向と直
交する方向に約３２００μｍの大きさｃを有し、マスク
１１０上には、電子ビーム走査方向に対して略直交する
方向に延在する複数列のアパーチャ１Ａ₁ 〜１Ａ_n ，１
Ｂ₁ 〜１Ｂ_n ，２Ａ₁ 〜２Ａ_n ，・・・，８Ａ₁ 〜８Ａ
_n ，８Ｂ₁ 〜８Ｂ_n が形成される。図中、アパーチャ列
１Ａ₁ 〜１Ａ_n を含むアパーチャ列を１Ａ、アパーチャ
列１Ｂ₁ 〜１Ｂ_n を含むアパーチャ列を１Ｂ等と表現す
る。図２３のマスクでは、Ｂ系列のアパーチャはＡ系列
のアパーチャに対して互い違いになるように、１ピッチ
だけずらされて形成されている。図示の例では、各アパ
ーチャ列は一辺の大きさＳが２５μｍ、ピッチ２Ｓが５
０μｍで配列された６４個のアパーチャを含み、ＢＡＡ
マスク１１０上には全部で１６列のアパーチャ列１Ａ〜
８Ｂが、走査方向への繰り返しピッチが２Ｓで互いに平
行に形成されている。各アパーチャに対応して、半導体
基板１２３上には一辺が０．０８μｍの正方形ドットパ
ターンが描画される。

【００１８】従って、かかるブランキングアパーチャア
レイを使った従来の電子線露光装置では、個々のアパー
チャ列により、電子ビームの走査方向に対して略直交す
る方向に整列した個々の電子ビームの集合体よりなる、
偏平な断面形状を有する電子ビーム群が形成され、かか
る偏平な電子ビーム群を前記走査方向に偏向することに
より、描画パターンが半導体基板１２３上に露光ドット
パターンの集合体として露光される。その際、各アパー
チャを互い違いに配列することにより、同時に照射され
る電子ビームの間隔が過度に近接することが回避され、
電子ビームが相互に近接し過ぎることに起因して発生す
る電子ビーム間のクーロン相互作用の問題を回避するこ
とが可能になる。また、複数形成されたアパーチャ列を
使って多重露光を行うことにより、基板上に形成される
露光パターンの露光量を任意に調整することが可能にな
る。その結果、例えば後方散乱電子による近接効果等
の、パターンサイズに依存した露光パターンの変形の問
題を、露光量を露光パターンの変形が補償されるように
変化させることにより、軽減することが可能になる。

【００１９】図２４はマスク１１０上に形成されたアパ
ーチャおよびこれと協働する静電偏向器を示す。

【００２０】図２４を参照するに、各々の静電偏向器は
斜線を施した接地側電極ＧＮＤと、アパーチャを隔てて
これに対向する駆動側電極ＡＣＴとよりなり、図２２の
ＢＡＡ制御回路には、図２４中走査方向に整列した各ア
パーチャ列ＣＯＬ₁ ，ＣＯＬ ₂ ，ＣＯＬ₃ ，・・・ＣＯ
Ｌ₁₂₈ に対応して複数の駆動回路が設けられている。後
ほど詳細に説明するように、同一列、例えばアパーチャ
列ＣＯＬ₂ を構成するアパーチャには、対応する駆動回
路から同一の駆動信号が逐次、ビーム走査速度に対応し
た遅延量だけ遅延して供給され、基板上にはアパーチャ
列中の各アパーチャを通った電子ビームにより、前記一
辺が０．０８μｍの正方形ドットパターンが繰り返し露
光される。かかる露光を行なうため、各列のアパーチャ
には、対応する駆動回路から別々のラインを介して駆動
信号が供給される。図２４にはアパーチャ列ＣＯＬ₂ に
おけるかかるラインが記号Ｌで集合的に示されている。
他のアパーチャ列に対応するラインは簡単のため図示を
省略してある。

【００２１】図２５は図２３のマスク１１０により、半
導体基板１２３上に形成される露光パターンの例を示
す。図２５を参照するに、露光パターンはＡ系列および
Ｂ系列の露光ドットの二次元配列により構成され、各露
光ドットは一辺の大きさが０．０８μｍの矩形露光区画
として形成される。そこで、前記露光ドットを、ＢＡＡ
マスク１１０を制御してオン／オフすることにより、大
きさが０．０８×０．０８μｍの矩形領域を一単位とし
て露光パターンの変形が可能になる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】図２６（Ａ）〜２６
（Ｅ）はかかる多重露光による半導体基板上における露
光パターンの変化、特にパターンサイズの変化を示す。
図中、横軸は基板１２３表面上において前記走査方向に
直交するように設定された座標軸、縦軸は露光量をあら
わす。また、縦軸上の記号ＴＨは半導体基板１２３上に
形成された電子線ビームレジストの露光閾値を表す。ま
た、ハッチングを施した領域はＢＡＡマスク１１０を使
った露光が行われることを示す。図中、各矩形領域は先
にも説明したように、一辺が０．０８μｍのサイズを有
する。

【００２３】図２６（Ａ）〜２６（Ｅ）の例では、露光
時にＢＡＡマスク１１０上のアパーチャ列１Ａ₁ 〜１Ａ
_n ，１Ｂ₁ 〜１Ｂ_n ，２Ａ₁ 〜２Ａ_n ，２Ｂ₁ 〜２
Ｂ_n ，３Ａ₁ 〜３Ａ_n ，３Ｂ₁ 〜３Ｂ_n ，４Ａ₁ 〜４Ａ
_n ，４Ｂ₁ 〜４Ｂ_n を第１の群、アパーチャ列５Ａ₁ 〜
５Ａ_n ，５Ｂ₁ 〜５Ｂ_n ，６Ａ₁ 〜６Ａ_n ，６Ｂ₁ 〜６
Ｂ _n ，７Ａ₁ 〜７Ａ_n ，７Ｂ₁ 〜７Ｂ_n ，８Ａ₁ 〜８Ａ
_n ，８Ｂ₁ 〜８Ｂ_n を第２の群としてそれそれ別個に制
御し、露光を第１群アパーチャ列と第２群アパーチャ列
を使って２回行っている。すなわち、第１群アパーチャ
列を使って露光した後、第２群アパーチャ列を使って二
重露光がなされる。図中、かかる露光により基板上にお
いて実現される露光量プロファイルを実線で示してあ
る。

【００２４】図２６（Ａ）は、第１群および第２群のア
パーチャ列が、位置Ｐ₀ に形成されたエッジを有する同
一のパターンを露光するのに使われる場合を示してい
る。図中、説明を簡略化するため、露光に伴う近接効果
は省略してある。このように、第１回目の露光と第２回
目の露光で同一のパターンが露光される場合には、図中
において実線で示す露光量プロファイルはエッジ部分で
非常に急峻になり、非常にシャープな露光パターンの境
界が得られる。同様に、図２６（Ｅ）は第１群および第
２群のアパーチャ列が、図２６（Ａ）の位置Ｐ₀ から
０．０８μｍだけオフセットした位置Ｐ₁ にエッジを有
するパターンを露光するのに使われる例を示す。この場
合にも、露光量プロファイルがエッジ部分で非常に急峻
になり、シャープな境界が得られる。換言すると、図２
６（Ａ）および２６（Ｅ）に示す露光工程においては、
０．０８μｍきざみで露光パターンの大きさを変化させ
ることが可能である。

【００２５】一方、かかるブランキングアパーチャアレ
イを使った露光方法では、前記０．０８μｍの間隔より
も小さな間隔で露光パターンの大きさを変化させること
が望ましい場合が存在する。例えば近接効果を補正する
場合等においては、露光パターンのエッジ部分において
選択的に露光量を変化させる必要が生じる。図２６
（Ａ）〜２６（Ｅ）に示した二重露光方法では、例えば
図２６（Ｂ）に示すように、二回目の露光の際に、パタ
ーンエッジから１ドットだけ内側の露光ドットの露光を
選択的に抑止することにより、露光パターンのエッジを
位置Ｐ₀ から内側に０．０２±０．０２μｍだけ移動さ
せることが可能である。また、図２６（Ｃ）に示す例で
は、二回目の露光時に、パターン最外部においてエッジ
部を形成するドットの露光が抑止され、パターンエッジ
を位置Ｐ₀ から０．０４±０．０１μｍだけ内側に移動
させることが可能である。さらに、図２６（Ｄ）に示す
例では、２回目の露光の際に、パターンエッジから２ド
ット分の露光を抑止することで、位置Ｐ₀ に対して０．
０６±０．０２μｍだけパターンエッジを変位させてい
る。

【００２６】ところが、図２６（Ｂ）〜２６（Ｄ）の
例、特に図２６（Ｃ）および２６（Ｄ）の例では、実線
で示す実際の露光量プロファイルがパターンエッジ部に
おいて図２６（Ａ）あるいは２６（Ｅ）の場合に比べて
平坦になってしまい、このためレジスト上に形成される
露光パターンのエッジが不確定になってしまう問題点が
存在する。例えば、電子ビームの照射量あるいは半導体
基板上のレジストの露光量閾値がわずかでも変動する
と、半導体基板上に描画される露光パターンのエッジ位
置が大きく変化してしまう。このため、図２６（Ｃ），
２６（Ｄ）の例では、パターンエッジの誤差が大きくな
っている。一方、先に説明したように、図２６（Ａ）お
よび２６（Ｅ）の例では露光パターンのエッジは非常に
シャープに確定する。このため、ＢＡＡマスク１１０を
使った図２６（Ａ）〜２６（Ｅ）の二重露光方法では、
露光パターンのサイズ如何により、基板１２３上の電子
ビームレジスト上に形成される像のシャープネスが変化
してしまう問題点が生じる。

【００２７】この問題点を解決するため、図２３に示す
ようなＢＡＡマスクを使って露光ドットを基板上にまず
形成し、次いでこのように形成された露光ドットよりな
る露光パターンの上に、Ｘ方向およびＹ方向に半ピッチ
だけずれた露光ドットよりなる別の露光パターンを重ね
て露光する露光方法が提案されている。かかる多重露光
方法によれば、後ほど説明するように、露光精度を低下
させることなく、露光パターンのエッジ位置を細かく変
位させることが可能になる。しかし、かかる多重露光に
おいては、すでに露光された基板上にもう一回ないしそ
れ以上、露光を繰り返し行う必要があり、露光のスルー
プットが著しく低下してしまう問題点があった。

【００２８】また、図２３，２４に示すＢＡＡマスク１
１０を使った従来の電子ビーム露光装置においては、各
アパーチャによる露光のタイミングがずれた場合に図２
７に示すように露光パターンのエッジが波打ってしま
い、所望の露光パターンが得られなくなってしまう問題
点がある。しかも、一般に図２２の露光装置を使ってウ
ェハ上に露光を行なう場合には、ウェハ表面を複数のバ
ンドないしセルストライプに分割して露光が実行される
が、このように各アパーチャをオンオフするタイミング
がずれるとバンドの境界において露光パターンに食い違
いが生じてしまう。

【００２９】一般に、かかるアパーチャの露光タイミン
グを狂わせる要因としては、図２４に示すようなマスク
１１０内における個々のラインＬの線長の系統的な変
化、ＢＡＡ制御回路２０９内の駆動回路からマスク１１
０に至る個々の信号線の長さの変化、駆動回路内におけ
るクロックスキュー等が考えられる。これらの要因は各
列内、例えばアパーチャ列ＣＯＬ₂ 内における走査方向
への露光ドットの位置ずれを引起す。このうちマスク内
におけるラインＬの線長の変化やクロックスキューはせ
いぜい数十ピコ秒程度の信号遅延を引き起こすだけであ
り、あまり問題にならない。一方、ＢＡＡ制御回路２０
９からマスク１１０に至る線長の変化は制御系２００に
おけるＢＡＡ制御回路２０９の実装状態によっては無視
できない場合がある。さらに、先に説明したような、各
アパーチャ列ＣＯＬ₁ ，ＣＯＬ₂ ，ＣＯＬ₃ ・・・でア
パーチャを複数の群に分け、個々の群を異なったＢＡＡ
制御回路２０９で駆動して微妙なパターンの調整を行な
う場合にも、ＢＡＡ制御回路の実装状態により、露光パ
ターンにずれが生じることがある。

【００３０】さらに、図２４に示すように、異なったア
パーチャ列ＣＯＬ₁ ，ＣＯＬ₂ ，ＣＯＬ₃ ・・・は異な
った駆動回路により駆動されるため、個々の駆動回路の
特性のばらつきおよびＢＡＡ制御回路２０９の制御系２
００内における実装状態に起因する露光ドットのずれが
生じる可能性がある。かかる露光ドットのずれは、図２
７に示したような露光パターンのエッジに誤差のを引き
起こす。従来は、露光されるパターンの精度が余り高く
なかったためかかる露光パターンのずれはあまり問題に
なることがなく、従ってかかる露光ドットのずれを補正
しようとする試みがなされることはなかった。しかし、
露光精度に対する要求が厳しくなり、また近接効果の補
正等、微妙な露光パターンの補正が問題となる先端的な
電子ビーム露光装置では、ＢＡＡ露光の際の露光ドット
のずれを何らかの方法で補正する必要がある。

【００３１】従って、本発明は、上記の問題点を解決し
た新規で有用な電子ビーム露光方法および露光装置を提
供することを概括的目的とする。

【００３２】本発明のより具体的な目的は、ブランキン
グアパーチャアレイを有する電子ビーム露光装置によ
り、物体上にパターンを露光ドットの集合体として露光
する露光方法において、露光パターンのサイズを、ブラ
ンキングアパーチャアレイにより物体上に形成される個
々の露光ドットのサイズよりも小さな間隔で変化させる
ことができ、かつ露光パターンのサイズを変化させた場
合に露光パターンの精度が実質的に変化せず、さらに効
率的に露光を実行できる電子ビーム露光方法、およびか
かる電子ビーム露光方法の実施可能な電子ビーム露光装
置を提供することにある。

【００３３】本発明の他の目的は、露光パターンを露光
ドットの集合として形成する際に、露光タイミングのず
れに起因して生じる露光ドットの位置ずれをなくした電
子ビーム露光方法および装置を提供することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を、
単一の電子ビームを整形して複数の電子ビーム要素より
なる電子ビームパターンを形成するビーム整形工程と、
物体上に所定露光パターンを、前記電子ビームパターン
を構成する複数の電子ビーム要素の照射により、所定の
ピッチで配列した露光ドットの集合として描画する露光
工程とを含む電子ビーム露光方法において、前記ビーム
整形工程は、前記複数の電子ビーム要素を、前記単一の
電子ビームを整形することにより、各々第１の方向に整
列しまた前記第１の方向に対して直角な第２の方向に繰
り返し形成される相互に平行な電子ビーム要素の集合よ
りなる複数の電子ビーム群として、また前記複数の電子
ビーム要素の各々が同時に形成されるように形成する工
程を含み、その際、異なった電子ビーム群間では、電子
ビーム要素が、Ｎを電子ビーム群の数を表す整数、Ｍを
Ｎより小さい任意の整数として、少なくとも前記第１の
方向および第２の方向のいずれか一方の方向に相互にＭ
／Ｎピッチだけずれていることを特徴とする電子ビーム
露光方法により、又は電子ビームを形成し、これを所定
光軸に沿って出射させる電子線源手段と；前記所定光軸
上に形成され、前記電子ビームを物体上に集束させる集
束手段と；前記所定光軸上に形成され、電子ビームを整
形して、複数の電子ビーム要素を形成する電子ビーム整
形手段と；前記電子ビーム整形手段を制御して、前記複
数の電子ビーム要素を所定の露光パターンに従って形成
する整形制御手段と；前記整形された複数の電子ビーム
要素を偏向させる偏向手段とよりなり、電子ビーム要素
により露光パターンを物体上に描画する電子ビーム露光
装置において：前記電子ビーム整形手段は、複数の開口
部を形成され単一の電子ビームを前記複数の開口部に対
応した複数の電子ビーム要素に整形するマスク板と、前
記複数の開口部の各々に形成され、前記開口部を通過す
る電子ビーム要素を偏向させる偏向装置とよりなり；前
記整形制御手段は前記偏向装置に露光パターンに従って
駆動信号を供給して前記複数の電子ビーム要素を前記所
定の露光パターンに従って形成し；前記マスク板上に形
成された複数の開口部は、第１の方向およびこれと異な
った第２の方向に所定のピッチで配列されて、各々前記
第１の方向に延在し前記第２の方向に前記所定ピッチで
Ｎ回繰り返される複数の開口部群を形成し；前記各開口
部群において、前記各開口部は前記第１の方向に前記所
定のピッチで繰り返され、かつ隣接する開口部群中の対
応する開口部に対して、Ｎを開口部群の数、ＭをＮより
小さい任意の整数として、前記所定ピッチのＭ／Ｎの距
離だけ前記第１および第２の方向にずらされて形成され
ており；前記整形制御手段は、前記複数の開口部群に形
成された偏向装置の各々に、相互に独立した複数の駆動
信号を供給することを特徴とする、電子ビーム露光装置
により、又は単一の電子ビームを整形して複数の電子ビ
ーム要素よりなる電子ビームパターンを形成するビーム
整形工程と、物体上に所定露光パターンを、前記電子ビ
ームパターンを構成する複数の電子ビーム要素の照射に
より、所定のピッチで配列した露光ドットの集合として
描画する露光工程とを含む電子ビーム露光方法におい
て：前記ビーム整形工程は、前記単一の電子ビームを、
前記電子ビームパターンに従ってオンオフされる複数の
開口部を形成されたマスクを通過させる工程を含み；前
記ビーム整形工程は、さらに前記開口部がオンオフされ
る駆動タイミングを検出するタイミング検出工程と；前
記駆動タイミングを所定のタイミングにそろえるタイミ
ング調整工程とを含むことを特徴とする電子ビーム露光
方法により達成する。

【００３５】

【作用】本発明によれば、ドットの集合として表現され
た露光パターンを多重露光プロセスにより形成する際
に、各露光毎に露光パターンがＭ／Ｎピッチずつずらさ
れ、その際各露光毎に露光パターンを変化させることに
より、露光パターンのエッジ位置を非常に細かく設定す
ることができる。しかも、単一の電子ビームから複数の
電子ビーム要素を形成してＭ／Ｎピッチずれた複数の露
光ドットを同時に露光することにより、露光工程におけ
るスループットを大きく向上させることが可能になる。

【００３６】より具体的に説明すると、露光パターン
を、各露光毎にＭ／Ｎピッチずつずらすことにより、露
光パターンエッジ部における露光量がいずれの露光パタ
ーンにおいても急峻に変化するため、露光パターンのエ
ッジ位置を細かく設定するような場合においてもエッジ
の位置が不確定になるようなことは生じにくい。換言す
ると、本発明により、露光パターンを、露光精度を犠牲
にすることなく非常に細かく変化させることが可能であ
り、特に近接効果の補正等に伴う露光パターンの変形が
正確かつ容易に、またさらに高いスループットで実行可
能になる。

【００３７】以下、本発明の原理を図１を参照しながら
詳細に説明する。図１は開口部列をＸ方向およびＹ方向
に１／２ピッチずつずらして形成したＢＡＡマスクを使
用して二重露光を行った場合に対応する。

【００３８】図１を参照するに、第１回目の露光パター
ンをＸ₁ 、第２回目の露光パターンをＸ₂ で表し、各露
光パターンＸ₁ ，Ｘ₂ は、各々例えば０．０８×０．０
８μｍの大きさを有し図中において実線で示された矩形
露光ドットの二次元配列により形成され、各露光ドット
をオン／オフすることにより各露光パターンＸ₁ ，Ｘ ₂
が露光される。この場合、各露光パターンＸ₁ ，Ｘ₂ に
おいて前記矩形露光ドットはＸおよびＹ方向に０．０８
μｍのピッチで繰り返し形成されている。さらに、第１
回目の露光パターンＸ₁ と第２回目の露光パターンＸ₂
とでは露光ドットの位置が、半ピッチすなわち０．０４
μｍだけ、ＸおよびＹ方向にずらして形成されている。
さらに、パターンＸ₁ ，Ｘ₂ の露光が行われる半導体基
板上に塗布された電子ビームレジストの感光閾値を適当
に設定することにより、レジストの感光が、図１中にハ
ッチングで示した前記露光パターンＸ₁ と前記露光パタ
ーンＸ₂ の重複部分においてのみ生じるようにすること
ができる。

【００３９】かかる二重露光プロセスにおいて露光パタ
ーンＸ₁ および露光パターンＸ₂ を同一にした場合に
は、露光パターンが０．０８μｍきざみで変化すること
は自明である。一方、本発明では、図１中にハッチング
で示した露光領域のエッジを、第１回目の露光パターン
Ｘ₁ と第２回目の露光パターンＸ₂ を別々に変化させる
ことで、前記０．０８μｍきざみよりも実質的に細かい
間隔で変化させることが可能になる。その際、本発明で
は、図２５（Ａ）〜２５（Ｅ）で説明したような、露光
パターンが図２５（Ｃ），２５（Ｄ）に示すような特定
のパターンサイズで不確定になる問題点が回避され、ど
のような場合にもほぼ一様な露光精度を確保することが
可能になる。

【００４０】図２（Ａ）〜２（Ｃ）および図３（Ｄ）〜
３（Ｅ）は図１に示す二重露光プロセスにおいて露光パ
ターンＸ₁ ，Ｘ₂ を独立に変化させ、電子ビームレジス
ト上に二重露光の結果形成される露光パターンの大きさ
を示した図である。図中、図２５（Ａ）〜２５（Ｅ）の
場合と同様に、縦軸は露光量をまた横軸は半導体基板上
における座標軸を表す。また電子ビームレジストの露光
量閾値をＴＨで示す。また、図中ａ₁ ，ａ₂ ，・・・は
第１回目の露光パターンＸ₁ における露光ドットを、ｂ
₁ ，ｂ₂ ，・・・は第２回目の露光パターンＸ₂ におけ
る露光ドットを表す。また、図２（Ａ）〜２（Ｃ）およ
び図３（Ｄ）〜３（Ｅ）の各図において、右側に示した
図は、前記二重露光に対応して基板上に形成される露光
パターンを表す。図中、各露光ドットは互いに離散して
いるように示してあるが、これは単に図示の都合上の事
情によるもので、実際には各露光ドットは隣接する露光
ドットに重複して形成されている。

【００４１】図２（Ａ）〜２（Ｃ）および図３（Ｄ）〜
３（Ｅ）を参照するに、図２（Ａ）は図１に示した状態
に対応しており、同一のパターンが相互にＸ方向及びＹ
方向に半ピッチずつずらされて露光パターンＸ₁ および
露光パターンＸ₂ を形成している。図中、実線はかかる
二重露光に伴う露光量プロファイルを表している。但
し、図２（Ａ）〜２（Ｃ）、図３（Ｄ）〜３（Ｅ）にお
いて、近接効果による露光量の変化は説明を簡単にする
ため省略してある。また、露光パターンＸ₁ と露光パタ
ーンＸ₂ の露光順序は重要ではなく、露光パターンＸ₁
を先に露光し露光パターンＸ₂ を後に露光しても、また
その順序を逆転させても同一の結果が得られる。従っ
て、図２（Ａ）〜２（Ｃ）、図３（Ｄ）〜３（Ｅ）にお
いて、露光パターンＸ₁ ，Ｘ₂ の上下関係を図によって
は反転して示している場合があるが、これは露光結果に
何等の影響も及ぼさない。

【００４２】図２（Ａ）の場合、閾値ＴＨに対応して、
半導体基板上に形成される露光パターンは位置Ｐ₀ にエ
ッジを有することがわかる。ただし、位置Ｐ₀ は露光プ
ロファイルが閾値ＴＨを切る点に対応する。これに対
し、図２（Ｂ）の例では、第１回目露光パターンＸ₁ を
構成する露光ドットａ₁ ，ａ₂ ，・・・のうち、露光ド
ットａ₂ の露光が抑止され、その結果実線で示した露光
プロファイルが図２（Ａ）の場合よりもやや内側に、約
０．０２μｍだけ変位した位置に形成されている。その
際、露光が抑止される露光ドットａ₂ に対応する半導体
基板上の領域は、露光ドットｂ₁ ，ｂ₂ によりそれぞれ
半ピッチずつ重複露光されるため、また特に露光ドット
ａ₂ よりもエッジＰ₀ に半ピッチ分近い露光ドットｂ₁
の露光が継続されるため、実線で示した露光プロファイ
ルの形状、特にその傾斜は図２（Ａ）の場合に比べて余
り変化しない。換言すると、図２（Ｂ）における露光プ
ロファイルは露光パターンのエッジ部で急峻な形状を維
持し、このため電子ビーム露光量に対して露光量閾値Ｔ
Ｈが少々変動しても半導体基板上に形成される露光パタ
ーンのエッジは所定位置から余り大きく変化しない。こ
の場合、露光パターンのエッジは±０．０１μｍの精度
で決定される。

【００４３】図２（Ｃ）は、第１回目露光パターンＸ₁
中の最外部露光ドットａ₁ の露光が抑止された場合に対
応する露光プロファイル、およびこれに伴い半導体基板
上に形成される露光パターンを示す。図２（Ｃ）の場合
は露光抑止された露光ドットが最外部の露光ドットａ₁
であるため、露光プロファイルの変位量は図２（Ｂ）の
場合よりも大きく、位置Ｐ₀ を基準として約０．０４μ
ｍになるが、露光ドットａ₁ と半ピッチ重複するすぐ内
側の露光ドットｂ₁ の露光が継続されるため、露光プロ
ファイルの形状は平行移動の効果を除けば図２（Ａ）の
場合に対して全く変化せず、露光パターンのエッジ部に
おいて急峻な露光プロファイル形状が維持される。すな
わち、この場合は図２（Ａ）と同等の露光精度が確保さ
れる。

【００４４】図３（Ｄ）は、第１回目露光パターンＸ₁
中の露光ドットａ₁ および第２回目露光パターンＸ₂ 中
の露光ドットｂ₂ の露光が抑止された場合に対応する露
光プロファイル、およびこれに伴い半導体基板上に形成
される露光パターンを示す。この場合は、露光プロファ
イルは図２（Ｃ）の場合から約０．０２μｍだけ平行移
動し、その結果露光パターンのエッジは位置Ｐ₀ から内
側に０．０６μｍ変位する。この場合も露光プロファイ
ルの形状が大きく変化することはなく、±０．０１μｍ
の露光精度を得ることができる。

【００４５】図３（Ｅ）は、第１回目露光パターンＸ₁
中の露光ドットａ₁ および第２回目露光パターンＸ₂ 中
の露光ドットｂ₁ の露光を抑止した場合を示す。図３
（Ｅ）の露光プロファイルは平行移動すると図２（Ａ）
の露光プロファイルと完全に同一になり、対応する半導
体基板上の露光パターンは図２（Ａ）の場合に比べて内
側に０．０８μｍ変位している。

【００４６】図４は図２（Ａ）〜２（Ｃ）および図３
（Ｄ）〜３（Ｅ）に示す露光プロセスにより達成される
露光パターンの半導体基板上におけるエッジ位置の変化
を示す。図４中、横軸上の位置Ａは図２（Ａ）に対応
し、Ｂは図２（Ｂ）に対応する。同様に、Ｃは図２
（Ｃ）に対応し、Ｄは図３（Ｄ）に、またＥは図３
（Ｅ）に対応する。勿論、図２（Ａ），２（Ｃ）および
図３（Ｅ）の場合に露光パターンの精度は最大になる
が、本発明の要旨に従って、Ｘ方向およびＹ方向に露光
パターンを変位させながら多重露光することにより、図
２（Ｂ）〜図３（Ｄ）に示すような中間的な露光パター
ンにおいても露光パターンの精度が犠牲になることがな
く、高精度の露光が可能になる。

【００４７】本発明においては、図１に示す露光パター
ンに対応した相互にＭ／Ｎピッチずれた複数の電子ビー
ム要素を同時に形成して基板上の複数の点を同時に露光
し、しかも前記複数の点の各々においては前記複数の電
子ビーム要素を順次走査することで、１回の電子ビーム
の偏向走査により相互にＭ／Ｎピッチずつずれた露光ド
ットを繰り返し露光することができ、高精度の露光を高
いスループットで実行することが可能になる。

【００４８】また、本発明によれば、ビーム整形マスク
上に形成された開口部をオンオフさせる駆動信号のタイ
ミングのずれを補償しているため、駆動信号を伝達する
配線の長さが開口部によって変化するような場合でも、
各々の露光ドットの露光時におけるタイミングがそろ
い、露光パターンの誤差を極小化することが可能であ
る。

【００４９】

【実施例】次に、本発明の実施例を図５のＢＡＡマスク
２２０を参照しながら説明する。このＢＡＡマスク２２
０は、図２２の電子ビーム露光装置において、ＢＡＡマ
スク１１０の代わりに露光ドットパターンを形成するた
めに使用される。あるいは、マスク２２０は後ほど図１
４に関連して説明する電子ビーム露光装置に適用するこ
とも可能である。

【００５０】図５を参照するに、マスク２２０はマスク
１１０と同様なピッチ２Ｓで互い違いに配列された開口
部より構成される開口部列１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，・
・・，８Ａ，８Ｂを有し、このうち開口部列１Ａ〜４Ｂ
および開口部列５Ａ〜８Ｂがそれぞれ第１および第２の
開口部列のグループＥＸ₁ ，ＥＸ₂ を形成する。ただ
し、図５のマスク２２０では、第１のグループＥＸ₁ を
構成する開口部１Ａ₁ ，１Ａ₂ ，・・・，４Ｂ_n-1 ，４
Ｂ_n と、第２のグループＥＸ₂ を構成する開口部５
Ａ₁ ，５Ａ₂ ，・・・，８Ｂ_n-1 ，８Ｂ_n とは、図５に
破線で示したグループＥＸ₁ とグループＥＸ₂ の境界部
においてＸ方向およびＹ方向に相互にそれぞれ半ピッチ
すなわちＳだけずらされており、これに伴ってグループ
ＥＸ₁ の開口部群で形成された電子ビーム群はグループ
ＥＸ₂ の開口部群で形成された電子ビーム群に対してＸ
およびＹ方向に距離Ｓだけ離れて形成される。各々の開
口部は勿論対応する偏向器を備えており、グループＥＸ
₁ の開口部群とグループＥＸ₂ の開口部群の偏向器を独
立に制御することにより、図２（Ａ）〜２（Ｃ）および
図３（Ｄ）〜３（Ｅ）に示す二重露光プロセスを実行す
ることが可能になる。

【００５１】典型的な場合、図５のＢＡＡマスクの各グ
ループＥＸ₁ ，ＥＸ₂ において、各開口部群は共通の駆
動信号により駆動される。より具体的に説明すると、例
えば図２２に示す基板１２３上に露光パターンを形成す
る場合、図５に示す開口部は全て同時にそれぞれの駆動
信号により駆動されており、各瞬間毎に基板１２３上に
は、オンになった開口部に対応した露光ドットパターン
が形成される。例えば、図５のマスク２２０上の全ての
開口部がオン（すなわち電子ビームを通過させる状態）
になっている場合、マスク２２０上の開口部に対応する
露光ドットパターンが縮小されて基板１２３上に形成さ
れる。さらに、電子ビーム要素をＹ方向に１ドットづつ
順次偏向させて送り、６ドット分偏向した状態で、先に
開口部１Ａ₁ からの電子ビーム要素で露光された基板上
の露光ドット上に、今度は開口部列２Ａ中の対応する開
口部からの電子ビーム要素により、露光ドットを重複し
て露光する。このようにして、基板１２３上の各点で
は、開口部列１Ａ〜４Ａあるいは開口部列１Ｂ〜４Ｂか
らの電子ビーム要素により露光ドットが順次多重露光さ
れた後、さらに開口部列５Ａ〜８Ａあるいは５Ｂ〜８Ｂ
に対応した露光ドットが順次、ＸおよびＹ方向に半ピッ
チずれて形成される。その際、各点において、開口部群
ＥＸ₁ と開口部群ＥＸ₂ で駆動信号を変化させること
で、先に図２（Ａ）〜２（Ｃ），図３（Ｄ），３（Ｅ）
において説明した、精密なパターンエッジの位置決定が
可能になる。

【００５２】図５のマスクでは、各開口部列１Ａ〜８
Ａ，１Ｂ〜８Ｂ中の各開口部で同時に電子ビームが形成
されているため、上記の重複露光は実際には基板１２３
表面上の複数の点（図５の例では１６×ｎ個の点）で同
時に実行されており、このためＹ方向に繰り返し重複露
光して図２（Ａ）〜２（Ｃ），図３（Ｄ），３（Ｅ）に
示す効果を得るような場合に対しても非常に優れたスル
ープットを得ることが可能になる。

【００５３】図６（Ａ）〜６（Ｄ）は本発明を主露光パ
ターンに対して適用した例を示す。図中、露光パターン
は露光ドットＡとこれに対して半ピッチずれた露光ドッ
トＢにより形成され、このうち図６（Ａ）の例では５列
５行に配列された計２５個の露光ドットＡに重畳して４
行４列に配列された計１６個の露光ドットＢが露光され
る。これに対し、図６（Ｂ）の例では、４行４列に配列
された計１６個の露光ドットＢに重複して３行３列に配
列された計９個の露光ドットＡが重畳され、その結果図
６（Ａ）の場合よりも１ピッチだけ内側にずれた境界線
を有する露光パターンが形成される。図６（Ｃ）の場合
は境界線がさらに内側に１ピッチずれている。

【００５４】これに対し、図６（Ｄ）の例では５行５列
の配列の露光ドットＡに重畳して露光される４行４列の
露光ドットＢのうち、４ドットの露光を選択的に抑止し
た例を示しており、このように露光ドットＢの露光を抑
止することにより露光パターンの境界線を１ピッチより
も細かいピッチで変化させることが可能になる。

【００５５】図７は本発明の第２実施例による露光マス
ク２２０’を示す。

【００５６】図７を参照するに、露光マスク２２０’は
複数列の開口部群Ａ〜Ｄを含み、各開口部群中において
は各開口部は相互に１ピッチずれた２列の開口部列、例
えば開口部列Ａ₁ およびＡ₂ 、Ｂ₁ およびＢ₂ 、・・・
として形成される。さらに、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Ｂ ₂ 、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ピッチだけずらされる。

【００５７】図８（Ａ）〜８（Ｅ）は図７のマスク２２
０’を使った露光例を示す。このようにして、露光ドッ
トの露光を選択的に抑止することにより、前記図２，３
（Ａ）〜３（Ｅ）において説明したような露光エッジ位
置の微調整が可能になる。例えば、図８（Ｂ）の例では
露光パターンのエッジ位置は図８（Ａ）のものに対して
内側（図中左方向）に０．０１±０．０５ミクロン変位
する。これに対し、図８（Ｃ）の例では、露光パターン
のエッジは図８（Ａ）のものに比べて左側に０．０２ミ
クロンずれている。図８（Ｃ）の場合、エッジ位置は図
８（Ａ）の場合と同じ精度で決まる。図８（Ｄ）の例で
は、パターンエッジは図８（Ａ）の場合に比べて左側に
０．０７±０．００５ミクロン変位しており、さらに図
８（Ｅ）の例ではパターンエッジは図８（Ａ）の場合に
対して左側に０．０８ミクロン変位しており、その際の
エッジ位置精度は図８（Ａ），８（Ｃ）の場合と同等
で、最も高い。さらに、図７のマスクでは、図８（Ａ）
〜８（Ｅ）に示した以外にも露光パターンの組み合わせ
が可能である。

【００５８】次に、本発明の第３実施例によるＢＡＡマ
スクの構成を図９を参照しながら説明する。

【００５９】図９を参照するに、本実施例によるＢＡＡ
マスクは、各々ＸおよびＹ方向に互いに１ピッチずれて
Ｘ方向に延在する２列の開口部列より構成される複数の
開口部群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含み、開口部群Ａと開口部群
Ｂでは、開口部がＸ方向に半ピッチずらされている。よ
り具体的に説明すると、開口部群Ａを構成する開口部は
ＸおよびＹ方向に互いに１ピッチずれた開口部Ａ₁ と開
口部Ａ₂ により構成され、開口部Ａ₁ と開口部Ａ₂ はそ
れぞれＸ方向に延在する２本の開口部列を形成する。同
様に、開口部群ＢはそれぞれＸ方向に延在する２本の開
口部列を形成する開口部Ｂ₁ と開口部Ｂ₂ とにより構成
され、開口部Ｂ₁ は開口部Ａ₁ に対してＸ方向に１／２
ピッチだけずらされている。また、開口部Ｂ₂ も対応す
る開口部Ａ₂ に対してＸ方向に１／２ピッチだけずらさ
れている。

【００６０】同様に開口部群ＣはＸ方向に整列した２本
の開口部列を形成する開口部Ｃ₁ ，Ｃ₂ より構成され、
また開口部群ＤはＸ方向に整列した２本の開口部列を形
成する開口部Ｄ₁ ，Ｄ₂ より構成され、その際各々の開
口部Ｃ₁ は開口部群Ａ中にあって対応する開口部Ａ₁ に
対してＹ方向に１／２ピッチずらされている。同様に各
々の開口部Ｃ₂ は開口部群Ａ中にある対応する開口部Ａ
₂ に対してＹ方向に１／２ピッチずらされている。さら
に、開口部群Ｄ中の開口部Ｄ₁ は対応する開口部Ａ₁ に
対してＸおよびＹ方向に１／２ピッチだけずらされて、
また開口部Ｄ₂も対応する開口部Ａ₂ に対してＸおよび
Ｙ方向に１／２ピッチだけずらされている。

【００６１】図１０（Ａ），１０（Ｂ）は図９のマスク
を使って基板上に描画される露光ドットパターンを示
す。図中、露光ドットＡ〜ＤはそれぞれＢＡＡマスク上
の開口部群Ａ〜Ｄに対応する。図１０（Ｂ）に詳細に示
すように、図１０（Ａ）の各々の露光ドットＡ〜Ｄは相
互に半ピッチだけずれて重複形成されており、各開口部
群で露光パターンを変化させることにより、微妙なパタ
ーンエッジの調整が可能になる。特に、図９のマスクを
使うと、図１０（Ａ），（Ｂ）に示したように、図７の
マスクを使って基板上に露光ドットを重複露光する際に
露光ドットが例えば左上から右下に斜めに配列する等の
問題点が解消し、露光パターンが何れの方向に延在して
も高精度な露光が可能になる。

【００６２】図１１（Ａ）〜１１（Ｅ）は図９に示した
マスクを使って図２（Ａ）〜２（Ｃ）および図３
（Ａ），３（Ｂ）と同様な多重露光を行なった場合の例
を示す。

【００６３】図１１（Ａ）は基準パターンを示し、開口
部群Ａ〜Ｄに対応して基板上に露光１〜露光４が重複し
て実行される。図１１（Ａ）の基準パターンでは開口部
群Ａ〜Ｄが同一のパターンで駆動され、その結果図１１
（Ａ）の右に示すように基板上には基準位置Ｐ₀ におい
てシャープなパターンエッジが形成される。一方、図１
１（Ｂ）の例では、開口部群Ａの露光パターンを変化さ
せることにより露光１においてエッジ直近の露光ドット
の形成が抑止され、その結果露光エッジは図中左方向に
０．０１μｍだけずれる。また、図１１（Ｃ）の例では
開口部群Ｂの露光パターンのみが変化され、その結果露
光パターンのエッジが図中左方向にさらに０．０１μｍ
だけずれる。図１１（Ｄ）の例では開口部群Ａと開口部
群Ｄの露光パターンが変化され、その結果露光パターン
のエッジは図中左方向にさらに０．０１μｍだけずれ
る。さらに、図１１（Ｅ）では開口部群Ａ〜Ｄの全てに
おいて露光パターンが変化され、露光パターンのエッジ
は左方向にさらに０．０１μｍずれる。

【００６４】このように、本実施例によれば、図２
（Ａ）〜２（Ｃ）および図３（Ｄ）〜３（Ｅ）で説明し
た場合よりもより細かいステップで露光パターンのエッ
ジ位置を調整することが可能になる。その際、例えば図
１１（Ｂ）〜１１（Ｄ）のような中間的なパターンにお
いてもエッジ位置が不確定になる問題は生じない。

【００６５】図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は本発明による
露光パターンの微調整を近接効果補正に対して適用した
場合の例を示す。図中、図１２（Ｂ）は主露光パターン
の露光を、また図１２（Ａ）は近接効果により微小パタ
ーンあるいは大面積パターンの周辺部で生じる露光量の
減少を補うために実行される補助露光を示し、図１２
（Ｃ）は実際に半導体基板に対してなされる露光を示し
ている。このような補助露光においては、図１２（Ｃ）
に示すように微小なパターンに正確に重ねて、あるいは
露光パターンの縁辺部に対して選択的に露光を行う必要
があるため、露光パターンの精密な制御が必要になる。
本発明をこのような補助露光に適用することにより、効
果的な近接効果の補正が可能になる。

【００６６】図１３（Ａ）〜１３（Ｃ）は、図５のＢＡ
Ａマスク２２０を使って近接効果補正を１回の電子ビー
ム走査で実行することにより、電子ビーム露光のスルー
プットを向上させた例を示す。

【００６７】図１３（Ａ）〜１３（Ｃ）を参照するに、
図１３（Ａ）はマスク２２０を使って行われる主露光の
結果を表す。この露光では主露光パターンに従って個々
の露光ドットの露光が行なわれ、図１３（Ａ）は個々の
露光ドットによる露光量の合計を示している。かかる露
光を行なうと、周知の近接効果により、バックグラウン
ド露光量がパターン密度に比例して増大し、このため、
図中左の孤立パターン（パターン密度最小）ではバック
グラウンド露光量は殆どゼロなのに対し、図中右の連続
パターン（パターン密度最大）では実際に照射した露光
量とほぼ同量のバックグラウンド露光が生じている。ま
た、中央の中間的なパターンでは、中間的なバックグラ
ウンド露光が生じている。

【００６８】かかる、パターン密度に伴う露光量の変化
を補償するために、従来より、主露光パターンに重ね
て、実質的に同一の補正露光パターンを、合計の露光量
が各パターンでほぼ一定になるように行う露光方法が提
案されている。図１３（Ｂ）はかかる補正露光をあらわ
し、図中左の孤立パターンに対しては同一の孤立パター
ンが主露光の場合と同一の露光量で重ねて露光される。
また、図中右の連続パターンでは露光量が実質的にゼロ
にされ、補正露光は実質的になされない。さらに、中間
のパターンでは、そのパターン密度に応じた中間的な露
光量で補正露光がなされ、その結果図１３（Ｃ）に示す
合計の露光量はどの露光パターンでもほぼ同じになって
いる。かかる中間的な露光量は、補正露光を行なう際に
露光ドットの密度を粗にすることで得られる。かかる近
接効果補正方法では、図１３（Ｃ）に破線で示す露光し
きい値で現像を行った場合に、一律に補正露光を加えた
場合よりも広がりの少ない、高精度な露光パターンを得
ることが出来る。

【００６９】本発明では、主露光パターンに補助露光パ
ターンを重ねる際に、図５に示したＢＡＡマスク２２０
を使って高精度な補助露光が可能である。また、従来は
図９（Ａ）の露光を行った後で図１３（Ｂ）の露光を再
び行わなければならなかったのに対し、本発明では、図
５のマスク２２０を使うことにより、例えば図１３
（Ａ）のパターンを開口部群ＥＸ₁ で実行した直後に図
１３（Ｂ）のパターンを開口部群ＥＸ₂ を使って実行す
ることが可能になり、主露光とこれに続く補助露光とを
効率よく実行することが可能になる。

【００７０】図１４は本発明を実施するための電子ビー
ム露光装置の構成を示す。

【００７１】図１４を参照するに、電子ビーム露光装置
は電子光学系１００としてＢＡＡマスク２２０または２
２０’を使用する他は、図２２に示した従来の電子ビー
ム露光装置と同様の構成の電子光学系を有し、ＢＡＡマ
スク中の各開口部に対応して形成されている静電偏向器
ｄｅｆが、対応する駆動回路３０１₁ 〜３０１_N を含む
駆動部３００により駆動される。例えば、図５に示すよ
うに各開口部列１Ａ，１Ｂ，・・・に１２８個の開口部
が含まれしかも各開口部列が相互に半ピッチずれた二つ
の開口部群より形成されているようなＢＡＡマスクを使
用する場合、駆動部３００は１２８×２個の駆動回路を
含み、各駆動回路が対応する開口部の静電偏向器を駆動
する。これに対し、図６に示すＢＡＡマスクを使う場合
には、１２８×４個の駆動回路が駆動部３００として使
用される。一般に、各開口部列が、相互にＭ／Ｎピッチ
ずれたＮ群の開口部を含む場合、駆動部３００は１２８
×Ｎ個の駆動回路により形成される。各駆動回路３０１
₁ 〜３０１_N はＤ／Ａ変換器およびアナログアンプを含
む。

【００７２】さらに、各駆動回路に対応してＢＡＡデー
タ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ をＮ列形成されたＢＡ
Ａデータ格納及び出力部３０２が設けられ、各ＢＡＡデ
ータ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ にはバスを介してデ
ータ展開部３０３から露光データが供給される。データ
展開部３０３は前記相互にＭ／ＮピッチずれたＮ群の開
口部に対応したＮ組のデータ処理ユニット３０３₁ 〜３
０３_N により構成され、各データ処理ユニット、例えば
ユニット３０３₁ は、ＣＰＵ３０４を介して、あるいは
直接に、例えば図２２に示した外部記憶装置２０１より
露光データを供給されるバッファメモリ３０３ａと、バ
ッファメモリ３０３ａから露光データを供給されてこれ
を各開口部列毎の露光パターンに展開するデータ展開回
路３０３ｂと、展開された露光パターンを記憶するキャ
ンバスメモリ３０３ｃとにより構成される。データ展開
部３０３の構成は後ほど詳細に説明する。さらにデータ
展開部３０３には電子ビームが集束される際に生じるク
ーロン反発力による焦点距離のずれを補正するためのリ
フォーカス制御回路３０３ｄが設けられる。リフォーカ
ス制御回路３０３ｄの構成および作用は本発明の要旨に
関わらないので、その説明を省略する。

【００７３】ＣＰＵ３０４は露光制御装置３０５を制御
し、一方露光制御装置３０５は図２１に示した偏向回路
２１５に対応した主偏向駆動回路３０６および副偏向回
路３０７を制御し、主偏向器および副偏向器１２４，１
２５を駆動して電子ビームを基板１２３上で偏向させ
る。主偏向駆動回路３０６は歪み補正回路３０６ａを含
み、補正回路３０６ａはフォーカス・スティグ補正回路
３１０介して収差等の補正を行なう。さらに、ＣＰＵ３
０４は図１４のステージ移動機構に対応するステージ移
動機構３０８およびオートローダ３０９を制御する。

【００７４】図１５は、ＣＰＵ３０４からデータ展開部
３０３のバッファメモリ、例えばバッファメモリ３０３
ａに供給される露光パターンの例を示す。図１５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。

【００７５】図１６はデータ展開部の構成を、データ処
理ユニット３０３₁ を例に説明するための図である。

【００７６】図１６を参照するに、外部記憶装置から供
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と、Ｘ方向およびＹ方向の始点をあらわす始点デ
ータＸ₀ ，Ｙ₀ と、Ｘ方向に延在するパターンの大きさ
を表すデータＸ₁ と、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３１７とブロックパタ
ーンライブラリ３１９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３０３ｄ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
３１２に供給され、さらに長さデータＸ₁ がブロックパ
ターンライブラリ３１９に供給される。

【００７７】ブロックパターンライブラリ３１９から読
み出された長さデータＸ₁ はレジスタ３１１に保持され
た後ビットマップデータシフタ３１２に供給され、始点
データＸ₀ 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出力レ
ジスタ３１３に保持される。

【００７８】出力レジスタ３１３に保持されたビットマ
ップデータは、ついで加算器３１４および減算器３１５
に供給され、キャンバスメモリ３０３ｃ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３１４および減算器３１５の
いずれを使うかの制御はデータ展開部３０３中の制御装
置３１７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３１６において処理された後、メモリ書込み用のレジ
スタ３１８を経てキャンバスメモリ３０３ｃ中の、アド
レスカウンタ３０３ｄ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 から
開始されるアドレスの一（Ｙ ₀ ＋ΔＹ，ΔＹ＜Ｙ₁ ）に
対応する。また、制御装置３１７は図１３の露光制御装
置３０５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３０３ｃ，書込みレジスタ３１８，加
算器および減算器３１４，３１５を制御する。

【００７９】本発明では、図１４に示したように図１６
の構成のデータ展開装置３０３₁ 〜３０３_N が、ＢＡＡ
マスク２２０あるいは２２０’上に相互にＭ／Ｎピッチ
シフトして形成されたＮ群の開口部群に対応してＮ個設
けられ、図２，３（Ａ）〜（Ｅ）、あるいは図７（Ａ）
〜（Ｅ）、あるいは図１０（Ａ），（Ｂ）に示した露光
が可能となる。

【００８０】次に、本発明の第４実施例を図１７を参照
しながら説明する。本実施例は先に図２７を参照して行
なったＢＡＡ露光の際の露光ドットのタイミングのず
れ、およびこれに伴う露光パターンの誤差を修正するこ
とを目的とする。

【００８１】図１７を参照するに、ＢＡＡデータ生成回
路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ は発振器３０２ｘから供給され
るクロックにより駆動され、また各々のＢＡＡデータ生
成回路に対応して遅延回路３０２ｄが設けられる。遅延
回路３０２ｄは制御回路３０２ｃの出力により制御さ
れ、一方制御回路３０２ｃはメモリ３０２ｍと協働し、
対応するＢＡＡデータ生成回路の出力を、メモリ３０２
ｍ中にＢＡＡマスク２２０上の各々のアパーチャに対応
して記憶された遅延量だけ遅延させる。先の実施例で説
明したように、マスク２２０上には実際には相互に１／
２ピッチずれたアパーチャ群が形成されているが、図１
７では簡単のため一方のアパーチャ群のみを示す。さら
に、これら二つのアパーチャ群に対応して前記ＢＡＡデ
ータ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ も２群設けられる。
また、図７あるいは図９の実施例におけるようにＮ群の
アパーチャ群が形成される場合には、ＢＡＡデータ生成
回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ およびこれに対応する遅延回
路３０２ｄもＮ群設けられる。

【００８２】ここで、メモリ３０２ｍはＢＡＡマスク２
２０上の各々のアパーチャに対応した遅延量を全て記憶
しても良いが、先にも説明したように、露光タイミング
の遅延は主に個々のＢＡＡデータ生成回路に伴う配線の
配線長に起因して発生しているため、マスク２２０上の
アパーチャを、同一のＢＡＡデータ生成回路により駆動
される複数のアパーチャを含むアパーチャ群にわけ、メ
モリ３０２ｍ中には各々のアパーチャ群ごとに駆動信号
の遅延量を記憶するのが好ましい。先にも説明したよう
に、回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ におけるクロックのスキ
ューは数十ピコ秒程度で無視してよく、またＢＡＡマス
ク２２０内における配線の線長による露光タイミングの
ずれも数ピコ秒程度であるので無視してよい。これに対
し、各ＢＡＡデータ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ から
ＢＡＡマスク２２０に至る信号路の線長は回路３０２₁
〜３０２₁₂₈ の実装状態により１ｍ程度の範囲で変化す
ることがあり、このような場合には１０ｎ秒程度の遅延
が露光タイミングに生じることがある。一般に、信号路
の線長による遅延は１０ｎ秒／ｍ程度である。また図１
４においてＢＡＡデータ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈
とＢＡＡマスク２２０との間にＤ／Ａ変換器３０１が設
けられている場合でも事情は同じである。

【００８３】本実施例による露光装置を動作させる場
合、まず制御回路３０２ｃは各々の遅延回路３０２ｄを
制御して、対応するＢＡＡデータ生成回路３０２₁ 〜３
０２_{12 8} から出力される駆動信号を、遅延回路３０２ｄ
による遅延を含まない状態でＢＡＡマスク２２０上の各
アパーチャに供給する。さらに、前記同一のＢＡＡデー
タ生成回路で駆動されるＢＡＡアパーチャ群の各々にお
ける駆動信号のタイミングを遅延検出回路３０２ｆが検
出し、得られたタイミングを表すデータを前記メモリ３
０２ｍに、ＢＡＡアパーチャ群の各々に対応して記憶さ
せる。次に、前記制御回路３０２ｃは各々のアパーチャ
群における駆動信号のタイミングを読み出して最も遅延
量の大きいアパーチャ群におけるタイミングを基準に、
各アパーチャ群の遅延量を計算し、これを再びメモリ３
０２ｆに記憶させる。

【００８４】次に、実際の露光を行なう際に、前記制御
回路３０２ｃは、前記遅延回路３０２ｄの各々を、各々
のアパーチャ群における駆動信号のタイミングが前記最
も遅延量の大きいアパーチャ群のタイミングに一致する
ように制御する。

【００８５】図１８は上記の動作に対応するフローチャ
ートを示す。

【００８６】図１８を参照するに、ステップＳ１でパラ
メタＩが１に初期化され、次にＢＡＡデータ生成回路３
０２ｉ（今の場合３０２₁ ）が駆動される。さらにステ
ップＳ３で、前記ＢＡＡデータ生成駆動回路３０２ｉに
より一斉に駆動されるアパーチャ群における駆動信号の
タイミングＴｉが、前記遅延検出回路３０２ｆにより検
出され、これがメモリ３０２ｍに記憶される。さらに、
ステップＳ４，Ｓ５により、上記プロセスが全てのＢＡ
Ａデータ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ について実行さ
れる。

【００８７】さらに、ステップＳ６においてメモリ３０
２ｍ中に記憶されたタイミングＴｉのうち、最大の遅延
量Ｔ_MAX を有するものが検索される。

【００８８】次に、ステップＳ７において、パラメタＩ
が再び１に初期化され、ステップＳ８において遅延量Δ
Ｔｉが前記遅延量Ｔ_MAX を基準にして計算される。さら
に遅延量ΔＴｉはステップＳ９でメモリ３０２ｍに記憶
され、ステップＳ１０，Ｓ１１を実行することにより、
全てのＢＡＡデータ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ につ
いて遅延量ΔＴｉが前記メモリ３０２ｍ中に記憶され
る。さらに、ステップＳ１１においてメモリ３０２ｍ中
に記憶された遅延量ΔＴｉに基づいて、前記ＢＡＡマス
ク２２０上において前記ＢＡＡデータ生成回路３０２₁
〜３０２₁₂₈ からの駆動信号のタイミングがそろうよう
に各遅延回路３０２ｄの遅延量が設定される。

【００８９】図１９は図１７の回路において使われる遅
延回路３０２ｄの例を示す。

【００９０】図１９を参照するに、遅延回路３０２ｄは
各々異なった遅延量を与える遅延要素３０２ｄ₁ 〜３０
２ｄ_n と、前記遅延要素の一つを選択するスイッチＳＷ
とにより構成され、前記スイッチＳＷは前記制御回路３
０２ｃの出力制御信号に応じて一の遅延要素を選択す
る。かかる遅延要素３０２ｄ₁ 〜３０２ｄ_n は最大で数
十ｎｍ秒程度の遅延を与えるものであるのが好ましい。

【００９１】図２０は図１７の回路において使われる遅
延回路３０２ｄの別の例を示す。

【００９２】図２０を参照するに、遅延回路３０２ｄは
各々所定の遅延量を有する遅延要素３０２ｄ₁ ’〜３０
２ｄ_n ’と、前記遅延要素のうちの選択されたものを直
列接続するスイッチＳＷ’とよりなり、スイッチＳＷ’
は前記制御回路３０２ｃからの出力制御信号に応じて所
定数の遅延要素を直列接続し、所望の遅延量を入力信号
に対してあたえる。遅延回路３０２ｄの構成および動作
は図２０から明らかであり、これ以上の説明を省略す
る。

【００９３】次に、本発明の第５実施例を図２１を参照
しながら説明する。

【００９４】本実施例では、図１７に示した遅延検出回
路３０２ｆの代わりにステージ１２６上に設けられたマ
ルチチャネルプレート等の高速電子検出器１２６ａを使
い、ＢＡＡデータ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ から出
力された駆動信号によりマスク２２０上のＢＡＡアパー
チャがオンオフされる結果ステージ１２６に到達する電
子ビームを検出する。電子検出器１２６ａは電子ビーム
の入来に応じてパルス信号を発生し、これをメモリ３０
２ｍに供給する。その際、ＢＡＡデータ生成回路３０２
₁ 〜３０２₁₂₈ は逐次駆動され、メモリ３０２ｍは電子
ビームの入来タイミングを、各ＢＡＡデータ生成回路３
０２₁ 〜３０２₁₂₈ に対応して記憶する。次に、前記制
御回路３０２ｃは各々のＢＡＡデータ生成回路３０２₁
〜３０２ ₁₂₈ について電子検出器１２６で検出した駆動
信号のタイミングを読み出して、最も遅延量の大きいＢ
ＡＡデータ生成回路におけるタイミングを基準に、各Ｂ
ＡＡデータ生成回路の遅延量を計算し、これを再びメモ
リ３０２ｆに記憶させる。実際の露光を行なう際には、
前記制御回路３０２ｃは、前記遅延回路３０２ｄの各々
を、各々のＢＡＡデータ生成回路における駆動信号のタ
イミングが前記最も遅延量の大きいアパーチャ群のタイ
ミングに一致するように制御する。ただし本実施例で
は、遅延回路３０２ｄは駆動信号そのものではなく、Ｂ
ＡＡデータ生成回路３０２₁ 〜３０２₁₂₈ の動作タイミ
ングを与えるクロックを遅延させるように設けられてい
る。上記動作は実質的に図１８で説明したフローチャー
トと同じであり、より詳細な説明は省略する。

【００９５】本実施例によれば、ＢＡＡマスク２２０に
よる電子ビームのオンオフのタイミングを実際に測定す
ることができ、このためより高精度で信頼性の高い制御
が可能になる。また、図示は省略するが、図１７あるい
は２１の構成においてメモリ３０２ｍを省略し、制御回
路３０２ｃにおいて各検出信号のタイミングを所定の基
準タイミングと比較してその差を求め、これに応じて遅
延回路３０２ｄの遅延量を設定するように構成してもよ
い。

【００９６】さらに、本実施例によるＢＡＡ露光のタイ
ミング調整は、図５、図７あるいは図９に示した１／Ｎ
ピッチずれたアパーチャ群を有するＢＡＡマスクに限定
されるものではなく、図２３に示した従来のＢＡＡマス
ク１１０に対しても適用可能である。

【００９７】さらに、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、
変更が可能である。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、ＢＡＡマスク上に相互
にＭ／ＮピッチだけずれたＮ群の開口部群を形成し、各
開口部群を独立に制御して半導体基板上に相互にＭ／Ｎ
ピッチだけずれたＮ群の露光ドットよりなる露光パター
ンを多重露光により形成することにより、露光パターン
のエッジ位置を高精度で変化させることが可能になり、
その際特定の多重露光パターンで露光精度が低下するよ
うな問題点は生じない。また、ＢＡＡマスク２２０上の
アパーチャを駆動する駆動回路の各々に対応して遅延回
路を設けることにより、ＢＡＡアパーチャの駆動タイミ
ングをそろえることが可能になり、微妙で微細なパター
ンを高精度で露光することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の作用を説明する図
（その一）である。

【図３】（Ｄ），（Ｅ）は本発明の作用を説明する図
（その二）である。

【図４】本発明による多重露光で達成される高精度での
露光エッジの変位を示す図である。

【図５】本発明の第１実施例によるＢＡＡ露光マスクを
示す図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明を矩形パターンの精密
露光に対して適用した例を示す図である。

【図７】本発明の第２実施例によるＢＡＡ露光マスクを
示す図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｅ）は図７の露光マスクを使った露
光例を示す図である。

【図９】本発明の第３実施例によるＢＡＡマスクの構成
を示す図である。

【図１０】（Ａ），（Ｂ）は図９のマスクを使って基板
上に露光される露光パターンを示す図である。

【図１１】（Ａ）〜（Ｅ）は図９のマスクを使った基板
上の露光パターンのエッジ位置の微調整を示す図であ
る。

【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明を近接効果の補正に
対して適用した例を示す図である。

【図１３】本発明を近接効果の補正に対して適用した別
の例を示す図である。

【図１４】本発明で使用する電子ビーム露光装置の構成
を示す図である。

【図１５】図１４の露光装置で露光される露光パターン
の例を示す図である。

【図１６】図１４の露光装置中のデータ展開部の構成を
示す図である。

【図１７】本発明の第４実施例の構成を示すブロック図
である。

【図１８】図１７の構成による露光動作を示すフローチ
ャートである。

【図１９】図１７の回路において使われる遅延回路の構
成を示す図である。

【図２０】図１７の回路において使われる遅延回路の構
成の別の例を示す図である。

【図２１】本発明の第５実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２２】従来の電子ビーム露光装置の構成を示す図で
ある。

【図２３】図２２の電子ビーム露光装置で使われている
ＢＡＡマスクの構成を示す図である。

【図２４】図２３のマスクの詳細な構成を示す図であ
る。

【図２５】図２３のマスクにより半導体基板上に露光さ
れる露光パターンを示す図である。

【図２６】（Ａ）〜（Ｅ）は図２３のマスクを使った露
光において生じる問題点を説明する図である。

【図２７】図２３，２４に示すマスクを使って露光した
場合に生じる露光タイミングのずれを示す図である。

【符号の説明】

Ｘ₁ 第１の露光パターン Ｘ₂ 第２の露光パターン ａ₁ 〜ａ₆ ，ａ〜ｄ 露光ドット ｂ₁ 〜ｂ₅ 露光ドット Ｐ₀ 〜Ｐ₄ 露光エッジ位置 ＴＨ 現像閾値 ＥＸ₁ ，ＥＸ₂ ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 開口部群 １Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，・・・，８Ａ，８Ｂ，Ａ₁ ，
Ａ₂ ，・・・，Ｄ₁ ，Ｄ₂ 開口部列 １Ａ₁ 〜１Ａ_n ，１Ｂ₁ 〜１Ｂ_n ，・・・ 開口部 １００ 電子光学系 １０１ カソード １０２ グリッド １０３ アノード １０４ 電子銃 １０５ アパーチャプレート １０５ａ ビーム整形用アパーチャ １０７，１０８，１１６，１１９ 電子レンズ １１０，２２０，２２０’ ＢＡＡマスク １２２ 対物レンズ １２３ 基板 １２４，１２５ 偏向器 １２６ ステージ １２６ａ 電子検出器 ２００ 露光制御系 ２０１〜２０３ 記憶装置 ２０４ ＣＰＵ ２０５ インターフェース ２０６ メモリ ２０７，２０９，２１０，２１２，２１５ 制御回路 ２１４ レーザ干渉計 ２１５ ステージ移動機構 ２１１，２１６，２１７ 駆動回路 ３０１ 駆動回路群 ３０２₁ 〜３０２₁₂₈ ＢＡＡデータ出力群 ３０２ｃ 制御回路 ３０２ｄ 遅延回路 ３０２ｆ タイミング検出回路 ３０２ｍ メモリ ３０２ｘ クロック発生器 ３０３ データ展開部 ３０４ ＣＰＵ ３０５ 露光制御装置 ３０７ 副走査制御装置 ３０８ 主走査制御装置 ３０８ ステージ制御装置 ３０９ オートローダ ３１０ 主偏向制御

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−61328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−314832（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−18542（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 504 G03F 7/20 521

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一の電子ビームを整形して複数の電子
   ビーム要素よりなる電子ビームパターンを形成するビー
   ム整形工程と、物体上に所定露光パターンを、前記電子
   ビームパターンを構成する複数の電子ビーム要素の照射
   により、所定のピッチで配列した露光ドットの集合とし
   て描画する露光工程とを含む電子ビーム露光方法におい
   て、 前記ビーム整形工程は、前記複数の電子ビーム要素を、
   前記単一の電子ビームを整形することにより、各々第１
   の方向に整列しまた前記第１の方向に対して直角な第２
   の方向に繰り返し形成される相互に平行な電子ビーム要
   素の集合よりなる複数の電子ビーム群として、また前記
   複数の電子ビーム要素の各々が同時に形成されるように
   形成する工程を含み、その際、異なった電子ビーム群間
   では、電子ビーム要素が、Ｎを電子ビーム群の数を表す
   整数、ＭをＮより小さい任意の整数として、少なくとも
   前記第１の方向および第２の方向のいずれか一方の方向
   に相互にＭ／Ｎピッチだけずれていることを特徴とする
   電子ビーム露光方法。
2. 【請求項２】 前記ビーム整形工程は、前記電子ビーム
   群を構成する電子ビーム要素が、一の電子ビーム群と他
   の電子ビーム群で前記第１の方向にＭ／Ｎピッチずれる
   ように形成することを特徴とする請求項１記載の電子ビ
   ーム露光方法。
3. 【請求項３】 前記ビーム整形工程は、前記電子ビーム
   群を構成する電子ビーム要素が、一の電子ビーム群と他
   の電子ビーム群で前記第２の方向にＭ／Ｎピッチずれる
   ように形成することを特徴とする請求項１記載の電子ビ
   ーム露光方法。
4. 【請求項４】 前記ビーム整形工程は、前記電子ビーム
   群を構成する電子ビーム要素が、一の電子ビーム群と他
   の電子ビーム群で前記第１の方向および第２の方向にＭ
   ／Ｎピッチずれるように形成することを特徴とする請求
   項１記載の電子ビーム露光方法。
5. 【請求項５】 前記ビーム整形工程は、前記第１の方向
   に２ピッチの間隔で繰り返される露光ドットよりなる第
   １の露光ドット列と、前記第１の方向に２ピッチの間隔
   で繰り返されかつ前記第１の露光ドット列に対して前記
   第１の方向に１ピッチずれた露光ドットよりなる第２の
   露光ドット列とが交互に繰り返されるように露光ドット
   を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の
   電子ビーム露光方法。
6. 【請求項６】 前記露光工程は、前記複数の電子ビーム
   群の全てにおいて、前記第１の方向に整列した前記複数
   の電子ビーム要素を前記物体上において前記第２の方向
   に走査することにより、前記物体上に前記露光ドットよ
   り構成される露光ドット列を、前記複数の電子ビーム群
   の各々に対応して、複数回重複露光する工程を含むこと
   を特徴とする請求項１記載の電子ビーム露光方法。
7. 【請求項７】 前記複数の電子ビーム群に対応して前記
   露光ドット列を複数回重複露光する工程のうちの少なく
   とも一つでは、露光される露光ドット列は先に露光され
   た露光ドット列とは異なった露光パターンを有すること
   を特徴とする請求項４記載の電子ビーム露光方法。
8. 【請求項８】 前記異なった露光パターンを有する露光
   ドット列は、他の露光ドット列とは異なった露光ドット
   密度を有することを特徴とする請求項７記載の電子ビー
   ム露光方法。
9. 【請求項９】 電子ビームを形成し、これを所定光軸に
   沿って出射させる電子線源手段と；前記所定光軸上に形
   成され、前記電子ビームを物体上に集束させる集束手段
   と；前記所定光軸上に形成され、電子ビームを整形し
   て、複数の電子ビーム要素を形成する電子ビーム整形手
   段と；前記電子ビーム整形手段を制御して、前記複数の
   電子ビーム要素を所定の露光パターンに従って形成する
   整形制御手段と；前記整形された複数の電子ビーム要素
   を偏向させる偏向手段とよりなり、電子ビーム要素によ
   り露光パターンを物体上に描画する電子ビーム露光装置
   において：前記電子ビーム整形手段は、複数の開口部を
   形成され単一の電子ビームを前記複数の開口部に対応し
   た複数の電子ビーム要素に整形するマスク板と、前記複
   数の開口部の各々に形成され、前記開口部を通過する電
   子ビーム要素を偏向させる偏向装置とよりなり；前記整
   形制御手段は前記偏向装置に露光パターンに従って駆動
   信号を供給して前記複数の電子ビーム要素を前記所定の
   露光パターンに従って形成し；前記マスク板上に形成さ
   れた複数の開口部は、第１の方向およびこれと異なった
   第２の方向に所定のピッチで配列されて、各々前記第１
   の方向に延在し前記第２の方向に前記所定ピッチでＮ回
   繰り返される複数の開口部群を形成し；前記各開口部群
   において、前記各開口部は前記第１の方向に前記所定の
   ピッチで繰り返され、かつ隣接する開口部群中の対応す
   る開口部に対して、Ｎを前記開口部群の数、ＭをＮより
   小さい任意の整数として、前記所定ピッチのＭ／Ｎの距
   離だけ前記第１および第２の方向にずらされて形成され
   ており；前記整形制御手段は、前記複数の開口部群に形
   成された偏向装置の各々に、相互に独立した複数の駆動
   信号を供給することを特徴とする、電子ビーム露光装
   置。
10. 【請求項１０】 前記各開口部群は、各々前記第１の方
    向に整列した複数の開口部よりなり前記第１の方向に延
    在するとともに前記第２の方向に繰り返される複数の開
    口部列を含むことを特徴とする請求項９記載の電子ビー
    ム露光装置。
11. 【請求項１１】 前記複数の開口部列は、前記第１の方
    向に２ピッチの間隔で配列された複数の開口部よりなる
    第１の開口部列と、前記第１の方向に２ピッチの間隔で
    配列され、しかも前記第１の開口部列に対して前記第１
    の方向に１ピッチずれて形成されている複数の開口部よ
    りなる第２の開口部列とを含むことを特徴とする、請求
    項１０記載の電子ビーム露光装置。
12. 【請求項１２】 前記整形制御手段は、前記複数の駆動
    信号のタイミングを所定のタイミングに揃える遅延手段
    を含むことを特徴とする請求項９記載の電子ビーム露光
    装置。
13. 【請求項１３】 単一の電子ビームを整形して複数の電
    子ビーム要素よりなる電子ビームパターンを形成するビ
    ーム整形工程と、物体上に所定露光パターンを、前記電
    子ビームパターンを構成する複数の電子ビーム要素の照
    射により、所定のピッチで配列した露光ドットの集合と
    して描画する露光工程とを含む電子ビーム露光方法にお
    いて：前記ビーム整形工程は、前記単一の電子ビーム
    を、前記電子ビームパターンに従ってオンオフされる複
    数の開口部を形成されたマスクを通過させる工程を含
    み；前記ビーム整形工程は、さらに前記開口部がオンオ
    フされる駆動タイミングを検出するタイミング検出工程
    と；前記駆動タイミングを所定のタイミングにそろえる
    タイミング調整工程とを含むことを特徴とする電子ビー
    ム露光方法。
14. 【請求項１４】 前記ビーム整形工程は、前記複数の電
    子ビーム要素を、各々第１の方向に整列しまた前記第１
    の方向に対して直角な第２の方向に繰り返し形成される
    相互に平行な電子ビーム要素の集合よりなる複数の電子
    ビーム群として形成する工程を含み、その際、異なった
    電子ビーム群間では、電子ビーム要素が、Ｎを電子ビー
    ム群の数を表す整数、ＭをＮより小さい任意の整数とし
    て、少なくとも前記第１の方向に相互にＭ／Ｎピッチだ
    けずらされて形成されることを特徴とする請求項１３記
    載の電子ビーム露光方法。
15. 【請求項１５】 前記タイミング検出工程は、各々複数
    の開口部を含み互いに同期してオンオフされる複数の開
    口部群の各々について前記駆動タイミングを求める工程
    を含み、前記タイミング調整工程は前記タイミング検出
    工程で求められた駆動タイミングをメモリに記憶する工
    程と、前記メモリ中に記憶された駆動タイミングに基づ
    いて最も遅延量の大きい開口部を検索する工程と、前記
    最も大きい遅延量に合わせて前記複数の開口部群の駆動
    タイミングを遅延させる遅延工程とよりなることを特徴
    とする請求項１３記載の電子ビーム露光方法。
16. 【請求項１６】 前記タイミング検出工程は、各々複数
    の開口部を含み互いに同期してオンオフされる複数の開
    口部群の各々について前記駆動タイミングを求める工程
    を含み、前記タイミング調整工程は前記タイミング検出
    工程で求められた駆動タイミングを前記所定のタイミン
    グと比較して遅延量を求める工程と、前記遅延量に基づ
    いて前記複数の開口部群の駆動タイミングを遅延させ前
    記所定のタイミングに一致させる遅延工程とよりなるこ
    とを特徴とする請求項１３記載の電子ビーム露光方法。
17. 【請求項１７】 前記タイミング検出工程は、前記開口
    部に供給されてこれをオンオフさせる駆動信号のタイミ
    ングを検出する工程を含むことを特徴とする請求項１３
    記載の電子ビーム露光方法。
18. 【請求項１８】 前記タイミング検出工程は、前記物体
    上に照射される電子ビームのタイミングを検出する工程
    を含むことを特徴とする請求項１３記載の電子ビーム露
    光方法。