JP3310448B2 - 荷電粒子ビーム露光方法及びその装置 - 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においては、第
１スリットで電子ビームを矩形に成形し第２スリット上
に結像させ、その重ね合わせによってビームサイズを決
定し、縮小レンズ、投影レンズを介して試料上に照射し
ていた。従ってビームの均一照射性は第１スリットを照
射する電子銃の性能に依存しており、均一照射性を改善
するには照射範囲のうち第１スリットで切り出す範囲を
小さくする（第１スリットを小さくする）が電子銃と第
２スリットの距離を大きくするしかなかった。通常の露
光装置において実用に耐えうる均一照射範囲は電子銃か
ら１００ｍｍ離れた第１スリットにおいて２００ミクロ
ン角であり、これ以上の範囲を第１スリットで切り出す
と試料上で最大ビームを出した場合にビーム内均一性が
失われ、鮮度良いパターンを露光することは不可能であ
った。

【０００６】ブロック露光の場合は、第２スリット上に
任意形状のパターンが存在し、可変矩形露光装置の場合
の最大ビーム状態においてビームの部分部分の開口部か
ら切り出されるビームによってパターンを露光するた
め、最大ビーム状態の全体にわたり、さらに均一性を要
求される。実際に電子銃の不良等、ビームの均一性が劣
化した場合ブロック露光されたパターンの各ショット毎
に同じ部分の電子線照射量が不足している場合がある。

【０００７】ＢＡＡ露光方式の場合、１０００個の二次
元配列されたピクセルをＯＮ／ＯＦＦさせてピクセルを
重ね打ちして露光するため、さらに広い範囲でかつ均一
なビーム照射が要求される。ＢＡＡは半導体技術を利用
してシリコン基盤に作りこまれた開口と偏向電極と電極
への配線によって構成されている。試料上への倍率、Ｂ
ＡＡチップへのビーム照射ダメージ、配線の引き出し条
件等から、ＢＡＡの１ピクセルの開口サイズは、チップ
上で２５ミクロンである。１行を２段千鳥で構成し、１
２８列×８行の構成とすればＢＡＡの行方向は２５×１
２８＝３２００ミクロン（３．２ｍｍ）と、可変矩形露
光装置が第１スリットにおいて２００ミクロン角である
のに対して大幅に大きくなり、これを１／３００に縮小
投影、即ち１０ミクロンの幅のビームで露光していく。
従って、従来に比べ行方向に数倍の広範囲を均一照射し
なければならない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＢＡＡ露光方式で広範
囲を均一にビーム照射するために電子銃の改良、光
学系の改良、ＢＡＡのピクセルサイズの調整が従来か
ら行なわれている。

【０００９】電子銃の先端形状の改良によって照射範囲
は広がったが、照射均一性については不十分であった。
ＢＡＡ全部をＯＮした場合に通過する電流値を最大に調
整すると、特にＢＡＡチップ周辺と中心部での電流密度
（単位面積当たりの電流値）の差が大きく、中心部に比
べて周辺部では２割程度電流密度が小さくなる。この値
は従来に比べ数倍の改善であるが、不均一であることは
変わり無く、従来に比べて改善はしたものの、パターン
を露光した場合にＢＡＡの周辺部のパターンは照射量が
小さくなり、パターンが細るためＢＡＡの行方向１０ミ
クロン毎に試料上に縞状の模様が観察される。

【００１０】光学系の改良によって第１スリットの像を
第２スリットに結像する際の倍率を従来の２倍から４倍
にしたことによって、従来の４倍の面積を従来のとおり
の均一性で照射することができる。しかしながらＢＡＡ
の面積は従来の第２スリットの１２倍であり、倍率が不
足である。さらに倍率を大きくすることも可能である
が、ラウンドアパーチャ上のクロスオーバ像の倍率が必
然的に小さくなりラウンドアパーチャによる試料面への
入射半角が制限出来なくなるため限度がある。上記電子
銃及び光学系の改良によって中心部に比較し周辺部での
電流密度の不均一性を１割程度に改善できる。しかし露
光時の行方向１０ミクロン毎の縞状の模様は依然観察さ
れる。

【００１１】等価的に均一性が向上した様に露光結果が
得られ、ＢＡＡ上周辺部に近付くに従って、電流密度が
小さくパターンが細る位置においては各ピクセルの大き
さを相対的に大きくし、電流密度は不均一で変わらない
が露光パターンにおいては同じサイズで露光が行なわれ
るようにＢＡＡのピクセルサイズの調整をする。ところ
が、電子銃の交換、コラムの保守等を行なうと若干のビ
ーム照射の均一性が失われるという問題があった。

【００１２】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
ＢＡＡマスクの各開口を通って試料に照射される荷電粒
子ビーム強度を均一にでき、精度良くパターンを描画で
きる荷電粒子ビーム露光方法及びその装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
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に対
応した駆動手段により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ビーム形状となるように制御
し、かつ上記荷電粒子ビームを偏向して試料上にパター
ンを描画するマルチビーム方式の荷電粒子ビーム露光方
法において、上記ＢＡＡマスクの複数の開口を所定数を
１単位としてオンとするステップと、試料上に到達する
荷電粒子ビームの強度を検出するステップと、上記検出
された荷電粒子ビーム強度に応じて上記１単位の開口の
駆動手段のオン制御時に与えるオフセット電圧を算出す
るステップとを有し、上記ＢＡＡマスクの複数の開口を
通して試料上に到達する荷電粒子ビームの強度を上記１
単位毎に略同一とする。

【００１４】請求項８に記載の発明は、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、Ｂ
ＡＡマスク上の複数の開口夫々に対応した駆動手段によ
りオンオフ制御して複数の荷電粒子ビームを全体として
所望のビーム形状となるように制御し、かつ上記荷電粒
子ビームを偏向して試料上にパターンを描画するマルチ
ビーム方式の荷電粒子ビーム露光装置において、上記Ｂ
ＡＡマスクの複数の開口を所定数を１単位としてオンと
する第１の手段と、試料上に到達する荷電粒子ビームの
強度を検出する第２の手段と、上記検出された荷電粒子
ビーム強度に応じて上記１単位の開口の駆動手段のオン
制御時に与えるオフセット電圧を算出する第３の手段と
を有し、上記ＢＡＡマスクの複数の開口を通して試料上
に到達する荷電粒子ビームの強度を上記１単位毎に略同
一とする。

【００１５】

【作用】本発明においては、ＢＡＡマスクの開口の１単
位毎にオフセット電圧を算出して各開口の駆動手段に与
え、ＢＡＡマスクの複数の開口を通して試料上に到達す
る電子ビームの強度を１単位毎に同一とするため、ＢＡ
Ａマスクを通って試料に照射される荷電粒子ビーム強度
を均一にでき、これによって試料の各部露光量が均一と
なり、精度良くパターンを描画することが可能となる。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【００１８】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方向に振れながら）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。

【００１９】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。

【００２０】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１４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。

【００２１】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、もしくはスキャン距離は一定で、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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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
て電子レンズ１０６の強度を適宜調整する。

【００３１】次に、ＢＡＡマスク１１０の構成を簡単に
説明する。

【００３２】図５を参照するに、個々の開口１２０を挟
んでオンオフ電圧が印加される駆動電極１２１と接地さ
れたグランド電極１２２とが設けられている。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，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２のように２開口ずつでペア
を構成する。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには別のデータが与えられ
る。更に、Ａ２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０．０８
μｍ×０．０８μｍ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１１
５上に一斉に露光される。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】図４に戻って説明するに、電子光学系１０
０内のステージ１１４にはファラデーキャップ１５０が
設けられており、このファラデーキャップ１５０は電流
計１５１に接続されている。ステージ１１４を移動して
ファラデーキャップ１５０を光軸Ｏに合わせた状態で、
ＢＡＡ１１０の各開口を１つずつ順次オンとすることに
より、各開口を通過した電子ビームがファラデーカップ
に照射され、ビーム照射量に応じた電流が電流計１５１
で検出される。

【００３７】電流計１５１の検出電流値はＣＰＵ２０２
に供給される。ＣＰＵ２０２は上記検出電流値に応じて
ＢＡＡマスク１１０の各開口のオフセット制御データ
（例えば４ビット）を発生し、オフセットレジスタ２５
０に格納しておく。オフセットレジスタ２５０に格納さ
れた各開口のオフセット制御データは夫々Ｄ／Ａ変換器
２０５₁ 〜２０５_N に供給される。

【００３８】図６はＤ／Ａ変換器２０５内の１開口に対
応するＤ／Ａ変換回路のブロック図を示す。同図中、電
圧可変回路３００にはオフセットレジスタ２５０から４
ビットのオフセット制御データが供給される。電圧可変
回路３００はこのオフセット制御データの値に応じた１
６レベルのオフセット電圧を発生してスイッチ３０１の
端子ａに印加する。スイッチ３０１の端子ｂには１０Ｖ
のオフ電圧が印加されている。スイッチ３０１は制御端
子ｄに出力バッファ回路２０４から１ビットのブランキ
ングデータを供給され、このブランキングデータが
“１”のとき、スイッチ３０１は端子ａ，ｃ間を接続し
てＢＡＡマスク１１０の駆動電圧１２１に０〜２Ｖのオ
フセット電圧を印加し、ブランキングデータが“０”の
ときスイッチ３０１は端子ｂ，ｃ間を接続して駆動電極
１２１に１０Ｖのオフ電圧を印加する。

【００３９】ここで、図７に示す如く、電子銃１０１よ
り出射された電子ビームはＢＡＡマスク１１０に形成さ
れたＢＡＡを通してランウドアパーチャ板１１３位置の
焦点ｆ₁ にて集束されラウンドアパーチャ１１３ａを通
った後、基板１１５上結像する。ＢＡＡマスク１１０の
各開口の駆動電極１２１に０Ｖのオフセット電圧が印加
されている場合、電子ビームはラウンドアパーチャ１１
３ａを通過するが、駆動電極１２１に１０Ｖのオフ電圧
が印加されていると、その開口を通った電子ビームは矢
印Ｉ１で示す偏向を受けてラウンドアパーチャ１１３ａ
から外れ、ラウンドアパーチャ板１１３で阻止される。
また、駆動電極１２１に印加するオフセット電圧を２Ｖ
程度にするとその開口を通った電子ビームは矢印Ｉ２
（オフ時の矢印Ｉ１と同一方向）で示す偏向を受けて電
子ビームの一部がラウンドアパーチャ１１３ａから外れ
阻止される。この電子ビームが阻止される割合いはオフ
セット電圧が高い程大きくなる。

【００４０】なお、上記オフセット電圧による矢印Ｉ２
の向きを矢印Ｉ１と同一の向きにしているため、オンか
らオフに変化するときの電子ビームの漏れをなくすこと
ができる。

【００４１】図１は本発明方法のオフセット設定処理の
フローチャートを示す。この処理は電子銃１０１の交換
等の保守作業後、又は所定の運転時間が経過する毎にＣ
ＰＵ２０２の制御によって実行される。

【００４２】同図中、ステップＳ１０ではステージ１１
４を移動してファラデーキャップ１５０を光軸Ｏに合わ
せる。次にステップＳ２０でＢＡＡマスク１１０の全て
の開口をオンとし、ステップＳ３０で電流計１５１の検
出電流が最大となるように電子ビーム軌道を調整する。

【００４３】次にステップＳ４０でＢＡＡマスク１１０
の１単位（例えば１つ）の開口だけをオンとし、ステッ
プＳ５０で電流計１５１の検出電流を読み取る。ＣＰＵ
２０２はステップＳ６０で上記検出電流で図８に示すき
マップを参照して上記オンの開口に対するオフセット電
圧を求め、ステップＳ７０で求めたオフセット電圧に応
じたオフセット制御データをオフセットレジスタ２５０
内の上記オンの開口に対応するレジスタに格納する。

【００４４】ステップＳ８０では８×１２８個の開口全
てのオフセットの設定が終ったかどうかを判別し、終っ
てなければステップＳ４０に進んでオンとする開口を順
に移動させてステップＳ４０〜Ｓ８０を繰り返す。全開
口のオフセットの設定が終った場合は処理を終了する。

【００４５】ところで、図９（Ａ）に示すＢＡＡ１１０
のＸ方向に延在する開口部列Ａ１における電子ビーム強
度はＢＡＡ１１０のＸ方向の両端部で小さくなり、例え
ば図９（Ｃ）に示す分布となる。これにより検出電流も
図９（Ｃ）に示す分布となる。

【００４６】この検出電流に応じて図８のマップから得
られるオフセット電圧は図９（Ｄ）に示す如く、ＢＡＡ
１１０のＸ方向の両端部で低く（０Ｖ程度）、中央部で
高く（２Ｖ程度）なり、このオフセット電圧となるよう
に各開口のオフセット制御データが設定される。上記図
９（Ｄ）に示すオフセット電圧をＢＡＡ１１０の開口部
列Ａ１の各開口の駆動電極に印加することにより、開口
部列Ａ１の全ての開口をオンとしたときの検出電流つま
り基板１１５上における電子ビーム強度は図９（Ｅ）に
示す如くＸ方向で均一となる。

【００４７】また、ＢＡＡ１１０のＸ方向に延在する各
開口部列Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，…についても、開口部列Ａ
１と同様に図９（Ｃ）に示す如くＸ方向の両端部で小さ
くなる電子ビーム強度の分布となり、更に、Ｙ方向（走
査方向）に延在する各開口部列における電子ビーム強度
も図９（Ｂ）に示す如くＹ方向の両端部で小さくなる分
布となる。

【００４８】上記実施例では１つ１つの開口毎にオフセ
ット制御データを設定するためＢＡＡ１１０の全ての開
口における電子ビーム強度を精度良く均一にできる。こ
れによって試料の各部露光量が均一となり、精度良くパ
ターンを描画することが可能となる。

【００４９】また、ステップＳ３０で検出電流を最大と
するよう調整しているため、露光時にＢＡＡ１１０の各
開口を通して基板１１５に到達する電子ビーム強度を高
い値にできる。これはオフセット電圧を印加することに
より基板１１５に到達する電子ビーム強度は減少するた
めに必要となる。

【００５０】また、ＢＡＡ１１０の各開口の駆動電極１
２１にオフセット電圧を印加するためＢＡＡ１１０を改
造する必要がなく、またグランド電極１２２を共通接続
できる。

【００５１】なお、図９（Ａ）においてはＢＡＡ１１０
の各開口のグランド電極１２２を共通化して接地し、駆
動電極１２１にオフセット電圧を印加しているが、図５
に示す如く各開口のグランド電極１２２を分離した構成
では各開口のグランド電極１２２にオフセット電圧を印
加しても良い。但し、この場合はオフセット電圧の極性
を反転して、ラウンドアパーチャ板１１３位置におい
て、オフセット電圧による電子ビームの偏向方向（図７
の矢印Ｉ２）がオフ電圧による電子ビームの偏向方向
（矢印Ｉ１）と同一となるようにしなければならない。

【００５２】ところで、ＢＡＡ１１０のＹ方向に存在す
る各開口部列の電子ビーム強度は図９（Ｂ）に示す分布
であるが、前記した様にＹ方向の走査により基板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。同様に開口部列Ａ
２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。

【００５３】このため、開口部列Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ
１及びＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２間で図９（Ｂ）に示す如
きｙ方向の電子ビーム強度の異差があっても、上記重複
露光がなされるために基板１１５では何ら問題がない。
このことから、ＢＡＡ１１０のＸ方向の開口部列Ａ１，
Ａ２の各開口毎にオフセット電圧を設定し、このオフセ
ット電圧を開口部列Ｂ１，Ｂ２及びＣ１，Ｃ２、及びＤ
１，Ｄ２の各開口にそのまま設定しても良いことが明ら
かである。

【００５４】図１０は上記の原理を適用したＤ／Ａ変換
器２０５内のＤ／Ａ変換回路のブロック図を示す。同図
中、電圧可変回路３００₁ ，３００₂ ，…夫々にはオフ
セットレジスタ２５０から４ビットのオフセット制御デ
ータが供給される。電圧可変回路３００₁ ，３００₂ ，
…夫々はオフセット制御データの値に応じたレベル１６
のオフセット電圧を発生する。電圧可変回路３００₁ で
発生されたオフセット電圧はスイッチ３０１Ａａ，３０
１Ｂａ，…に共通に供給され、電圧可変回路３００₂ で
発生されたオフセット電圧はスイッチ３０１Ａｂ，３１
０Ｂｂ，…に共通に供給される。スイッチ３０１Ａａ，
３０１Ｂａ，…はＢＡＡ１１０のＹ方向に延在する開口
部列の各開口の駆動電極に接続され、同様にスイッチ３
０１Ａｂ，Ｂｂ，…はＹ方向に延在する開口部列の各開
口の駆動電極に接続されており、これらのスイッチは図
６のスイッチ３０１と同様にブランキングデータに従っ
てオン時に１０Ｖのオン電圧を出力し、オフ時にオフセ
ット電圧を出力する。これによって、Ｙ方向に延在する
開口部列の開口を単位として同一のオフセット電圧を供
給することができ、電圧可変回路３００₁ ，３００₂ ，
…の数を図６に示す構成に対して１／８に減少でき、か
つ制御が簡単になる。

【００５５】なお、Ｘ方向に延在する開口部列を隣接す
る２列又は３列等の複数列の開口を単位としてオフセッ
ト電圧を同一としても良く、更にＸＹ方向に隣接する４
個又は１６個等の複数個の開口を単位として同一のオフ
セット電圧を供給しても良い。

【００５６】更に、ＢＡＡ１１０の各開口における電子
ビーム強度は図９（Ｂ），（Ｃ）に示す如くＸＹ方向の
両端部つまりＢＡＡ１１０の周辺部が中央部に対して小
さくなる傾向があるため、ＢＡＡ１１０の周辺部の開口
１２０の開口面積を中央部の開口１２０の開口面積に対
して数％から数１０％程度拡大しておき、その上で各開
口のオフセット電圧を設定しても良い。

【００５７】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、ＢＡＡマ
スクの開口の１単位毎にオフセット電圧を算出して各開
口の駆動手段に与え、ＢＡＡマスクの複数の開口を通し
て試料上に到達する電子ビームの強度を１単位毎に同一
とするため、ＢＡＡマスクを通って試料に照射される荷
電粒子ビーム強度を均一にでき、これによって試料の各
部露光量が均一となり、精度良くパターンを描画するこ
とが可能となり、実用上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法のオフセット設定処理のフローチャ
ートである。

【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】Ｄ／Ａ変換回路のブロック図である。

【図７】オフセット電圧による偏向を説明するための図
である。

【図８】検出電流とオフセット電圧との関係を示すマッ
プである。

【図９】本発明を説明するための図である。

【図１０】Ｄ／Ａ変換回路のブロック図である。

【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 １１０ ＢＡＡ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 １５０ ファラデーキャップ １５１ 電流計 ２００ 露光制御系 ２０１ 外部記憶装置 ２０２ ＣＰＵ ２０３，２０３₁ ，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 レジスタ ２０３ｇ ビット選択回路 ２０３ｈ ラッチ回路 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 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 ２５０ オフセット レジスタ ３００，３００₁ ，３００₂ 電圧可変回路 ３０１，３０１Ａａ，３０１Ａｂ，３０１Ｂａ，３１０
Ｂｂ スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−295419（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−58518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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
   口夫々に対応した駆動手段により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ビーム形状となる
   ように制御し、かつ上記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マルチビーム方式の荷電粒子ビ
   ーム露光方法において、 上記ＢＡＡマスクの複数の開口を所定数を１単位として
   オンとするステップ（Ｓ４０）と、 試料上に到達する電子ビームの強度を検出するステップ
   （Ｓ５０）と、 上記検出された荷電粒子ビーム強度に応じて上記１単位
   の開口の駆動手段のオン制御時に与えるオフセット電圧
   を算出するステップ（Ｓ６０）とを有し、 上記ＢＡＡマスクの複数の開口を通して試料上に到達す
   る荷電粒子ビームの強度を上記１単位毎に略同一とする
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
2. 【請求項２】 前記１単位は、１個の開口であることを
   特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム露光方法。
3. 【請求項３】 前記１単位は、前記第１の方向と垂直な
   第２の方向に延在する複数の開口であることを特徴とす
   る請求項１記載の荷電粒子ビーム露光方法。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は開口を挟む駆動電極とグ
   ランド電極とよりなり、前記オフセット電圧を駆動電極
   に印加することを特徴とする請求項１又は２又は３記載
   の荷電粒子ビーム露光方法。
5. 【請求項５】 前記駆動手段は開口を挟む駆動電極とグ
   ランド電極とよりなり、前記オフセット電圧をグランド
   電極に印加することを特徴とする請求項１又は２又は３
   記載の荷電粒子ビーム露光方法。
6. 【請求項６】 前記ＢＡＡマスクの全ての開口をオンと
   して試料に到達する荷電粒子ビームの強度が最大となる
   ようビーム軌道を調整するステップ（Ｓ２０）を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の荷
   電粒子ビーム露光方法。
7. 【請求項７】 前記ＢＡＡマスクの開口は、周辺部の開
   口の面積を中央部の開口の面積に対して大きいことを特
   徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の荷電粒子ビ
   ーム露光方法。
8. 【請求項８】 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
   口夫々に対応した駆動手段により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ビーム形状となる
   ように制御し、かつ上記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マルチビーム方式の荷電粒子ビ
   ーム露光装置において、 上記ＢＡＡマスクの複数の開口を所定数を１単位として
   オンとする第１の手段（Ｓ４０）と、 試料上に到達する荷電粒子ビームの強度を検出する第２
   の手段（Ｓ５０）と、 上記検出された荷電粒子ビーム強度に応じて上記１単位
   の開口の駆動手段のオン制御時に与えるオフセット電圧
   を算出する第３の手段（Ｓ６０）とを有し、 上記ＢＡＡマスクの複数の開口を通して試料上に到達す
   る荷電粒子ビームの強度を上記１単位毎に略同一とする
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
9. 【請求項９】 前記１単位は、１個の開口であることを
   特徴とする請求項８記載の荷電粒子ビーム露光装置。
10. 【請求項１０】 前記１単位は、前記第１の方向と垂直
    な第２の方向に延在する複数の開口であることを特徴と
    する請求項８記載の荷電粒子ビーム露光装置。
11. 【請求項１１】 前記駆動手段は開口を挟む駆動電極と
    グランド電極とよりなり、前記オフセット電圧を駆動電
    極に印加することを特徴とする請求項８又は９又は１０
    記載の荷電粒子ビーム露光装置。
12. 【請求項１２】 前記駆動手段は開口を挟む駆動電極と
    グランド電極とよりなり、前記オフセット電圧をグラン
    ド電極に印加することを特徴とする請求項８又は９又は
    １０記載の荷電粒子ビーム露光装置。
13. 【請求項１３】 前記ＢＡＡマスクの全ての開口をオン
    として試料に到達する荷電粒子ビームの強度が最大とな
    るようビーム軌道を調整する第４の手段（Ｓ２０）を有
    することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記
    載の荷電粒子ビーム露光装置。
14. 【請求項１４】 前記ＢＡＡマスクの開口は、周辺部の
    開口の面積を中央部の開口の面積に対して大きいことを
    特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の荷電粒
    子ビーム露光装置。