JP3544759B2 - マルチ荷電粒子ビーム露光方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、荷電粒子ビームをブランキングアパーチャアレイ板に通してマルチ荷電粒子ビームを形成しかつその断面を所望のドットパターンにし、このマルチ荷電粒子ビームを、レジストが被着された半導体ウェーハやマスク等の被露光体に対し走査して露光するマルチ荷電粒子ビーム露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路の素子微細化に伴い、荷電粒子ビーム露光装置が用いられている。荷電粒子としては、電子が用いられている。この装置によれば、0.05μm以下の微細加工を、0.02μm以下の位置合わせ精度で行うことが可能である。しかし、荷電粒子ビームを半導体ウェーハ上又はマスク上で走査させて露光するので、光露光よりも露光時間が長くなる。そこで、ブランキングアパーチャアレイ板によりマルチ荷電粒子ビームの微細パターンを形成し、移動ステージを例えば100mm/sで連続的に移動させながら主偏向器及び副偏向器でマルチビームを偏向させて高速に露光する露光装置が提案されている(例えば、特開昭53−117387号公報、米国特許第4153843号公報)。この装置を用いても、荷電粒子ビームを走査させるので光露光よりも露光時間が長くなり、荷電粒子ビーム露光装置のスループットを向上させる必要がある。
【0003】
(1)走査方法による露光のスループット低下
半導体ウェーハ上での荷電粒子ビームの走査は、ウェーハが搭載された移動ステージと、移動ステージの上方に配置された主偏向器及び副偏向器とにより行われる。通常、主偏向器は電磁型であり、副偏向器は静電型である。
必要な精度で走査可能な範囲の大きい順は、移動ステージ、主偏向器及び副偏向器であるが、走査速度の速い順は副偏向器、主偏向器及び移動ステージである。このような走査の性質を利用して、ウェーハ上での荷電粒子ビームの走査が図13(A)及び(B)に示すように行われる。
【0004】
図13(A)において、移動ステージにより半導体ウェーハ10上の領域111〜115が一点鎖線L1で示すように連続的に走査される。また、主偏向器により、サブフィールド12、13、14、15、・・・の順に、サブフィールドの中心間がステップ走査される。但し、例えばサブフィールド13とサブフィールド16との間のサブフィールド13に露光データが存在しない場合には、主偏向器によりサブフィールド13から16へジャンプされる。各サブフィールドは、主偏向が一定にされた状態で、副偏向器により走査される。
【0005】
図13(B)において、後述のブランキングアパーチャアレイ板30を通ったマルチビームを副偏向器で偏向可能な範囲は、主偏向器の走査点がQ1のとき一点鎖線で示すA1である。サブフィールド12は、セルストライプ121〜125の順に、二点鎖線L3及び点線L4に沿って副偏向器で走査される。二点鎖線L3は露光時であり、点線L4はブランキング(フライバック)時である。副走査の間、移動ステージにより半導体ウェーハ10が連続的に移動しているので、サブフィールド12の走査終了時点では、主偏向器の走査点がQ2になっている。
【0006】
この状態から、主偏向器の走査点がQ3にステップ変化されて、副偏向範囲が2点鎖線で示すA2となり、副偏向器で同様にサブフィールド13がセルストライプ131〜135の順に走査される。
以上のような走査が繰り返し行われる。
例えば、セルストライプ131には露光データが存在するが、セルストライプ132〜135には露光データが存在しない場合にも、主走査点をQ2からQ3へ大ステップ変化させなければならず、このため、ステップ変化の際の無駄な制定時間が長くなり、露光のスループットが低下する原因となる。
【0007】
また、必ず副走査範囲A1を越えないように副走査するためにセルストライプを短くすると、セルストライプの全本数が多くなるので、副走査中のフライバック回数が多くなり、露光のスループットが低下する原因となる。
(2)副走査における露光のスループット低下
図14(A)は、マルチビームEB2を偏向させる静電式副偏向器20に対する駆動回路を示す。
【0008】
副偏向量QRX2は、D/A変換器21でアナログ電流QRX3に変換され、図14(B)に示す如く変化する。電流QRX3は、電流/電圧変換器22により電圧QRX4に変換される。D/A変換器21の応答周波数は半導体ウェーハ10〜20MHz程度であるが、後述のブランキングアパーチャアレイ板30に供給するデータの周波数は高速露光のため例えば400MHzにされるので、電圧QRX4の波形を滑らかにしてマルチビームEB2を副偏向器20で連続的に走査させる必要がある。そこで、電圧QRX4は増幅&ローパスフィルタ回路23により、増幅されかつ高周波成分がカットされて、図14(B)に示す如く滑らかな電圧QRX5となる。電圧QRX5のグラフ中の点R1、R2及びR3はそれぞれ図13(B)中の点R1、R2及びR3に対応している。
【0009】
電流QRX3は、時間t1の間、最小値から最大値まで小ステップ変化し、一方、電圧QRX5は、直線的に変化する。しかし、電流QRX3が最大値から最小値に大ステップ変化したとき、電圧QRX5は、増幅&ローパスフィルタ回路23が高周波成分をカットするので、緩やかに下降し、その時間t2は、t1にほぼ等しくなる。t1及びt2はいずれも4μS程度である。t2は無駄時間であり、露光のスループットを向上させるためには、t2/t1をできるだけ小さくする必要がある。
【0010】
(3)エラーの検出及び訂正による露光のスループット低下
図15は、従来のブランキングアパーチャアレイ板30及びその駆動回路を示す。
ブランキングアパーチャアレイ板30は、薄い基板31の領域32内に、開口33が千鳥格子状に形成されている。各開口33に対し、基板31の上面に一対の共通電極34と電極35とが形成され、共通電極34がグランド線に接続されている。基板31の下面には、共通電極34及び電極35にそれぞれ接続された1対の不図示の偏向電極が突出されている。
【0011】
領域32に、略均一の電流密度の荷電粒子ビームが投射される。開口33を通った荷電粒子ビームは、電極35の電位を0Vにすると、下方のアパーチャ板の開口を通るが、電極35に一定の電位Vsを印加すると、偏向されて該アパーチャ板により遮られる。したがって、例えば、ビットが‘1’/‘0’の露光ドットデータに対応して電極35に0/Vsの電位を印加することにより、所望のドットパターンを半導体ウェーハ10上に露光させることができる。
【0012】
例えば、1つの開口33は一辺が25μmの正方形であり、この開口33で半導体ウェーハ10上に露光される領域は一辺が0.08μmの略正方形である。X方向を開口33の行と称し、開口33の見かけ上の2行を1行とする。開口33は、図15では簡単化のために3行副偏向器20列としているが、実際には、例えば8行128列である。
【0013】
開口33をm行n列とし、第i行第j列の開口33及び電極35をそれぞれ33(i,j)及び35(i,j)と表す。但し、図15中には符号33(i,j)を省略している(図16についても同様)。
開口領域32のY方向のピッチpは、電極及び配線の領域を確保するため、例えば開口領域32の一辺の長さaの3倍となっている。
【0014】
BAA駆動回路40には、第j列(j=1〜n)の電極35に対応して、ドットメモリ41jが備えられている。ドットメモリ411〜41nは互いに同一記憶容量である。
書き込み・読み出し回路42は、クロックφ0に同期して動作する制御回路43からのクロック及び制御信号に基づき、ドットメモリ411〜41nに対し共通のアドレスを指定して、供給される露光ドットデータの書き込み又は書き込まれている露光ドットデータの読み出しを行わせる。各ドットメモリ411〜41n内は、複数領域、例えば2領域に分割され、一方の領域に露光ドットデータの書き込みをダイレクトメモリアクセス方法で行うと同時に、他方の領域から露光ドットデータの読み出しが行われ、1セルストライプのドットデータの読み出し及び書き込みが完了する毎に、読み出し領域と書き込み領域との間で両領域が切り換えられる。
【0015】
ドットメモリ411〜41nに対するリード・ライト制御信号は、制御回路43から供給される。ドットメモリ41jから読み出された露光ドットデータは、シフトレジスタ44jの最下位ビットに供給される。シフトレジスタ44jは、制御回路43からの1クロックで上位側へ1ビットシフトされる。このクロックは、露光のスループット向上のため例えば400MHzであり、その周期Tは、出力段に並列/直列変換回路を備えたドットメモリ41jからのビット読み出し周期と同一である。
【0016】
図16に示すように、電極35(i,j)は、ドライバ45の無接点スイッチ素子を介して電位Vsの電源配線又はグランド線に接続され、このスイッチ素子の制御入力端にシフトレジスタ44jの最下位からk番目(最下位を0番目とする)のビット出力端が接続されている。ここにkは、上記p及びaを用いると、
jが奇数のとき、k=2(p/a)(i−1)
jが偶数のとき、k=(p/a)(2i−1)
となる。
【0017】
シフトレジスタ44jの第kビットが‘1’/‘0’のとき、電極35(i,j)に電位0/Vsが印加され、開口33(i,j)を通った荷電粒子ビームは、この電位が0のときのみ半導体ウェーハ10上に照射される。荷電粒子ビームのY方向走査速度は、時点t=0で開口33(1,j)を通った荷電粒子ビームが半導体ウェーハ10上の点Pを照射するとすると、時点t=2(p/a)T,4(p/a)T、・・・、2(m−1)(p/a)Tでそれぞれ開口33(2,j),開口33(3,j)、・・・、開口33(m,j)を通った荷電粒子ビームが半導体ウェーハ10上の同一点Pを照射するように一定に調整されている。
【0018】
これにより、半導体ウェーハ10上では、同一点がm回同一データで露光される。また、開口33(i,j)、j=1、3、5、・・・、n−1を通って時点tで露光されたドットの間は、開口33(i,j)、j=2、4、6、・・・、nを通って時点t+(p/a)Tで露光される。
例えば、ブランキングアパーチャアレイの1開口によって半導体ウェーハ上に露光される領域は一辺が0.08μmの正方形であり、一辺が20mmの正方形の半導体チップ上を露光する場合には、少なくとも(20000/0.08)2=62.5Gbitの露光ドットデータが必要である。パターンのエッジ部分の寸法調整や高精度な近接効果補正を行うためには、例えば上記値の4倍の250Gbitの露光ドットデータが必要となる。
【0019】
図15のBAA駆動回路40及びその前段のデータ生成回路において、大量のデータの読み出し、書き込み及び転送が高速に行われるので、ノイズによりビット反転した場合にそのエラーを検出して信頼性を向上させる必要がある。伝送路でのデータ誤りの検出には一般に、パリティーチェックが用いられるが、8ビット単位で1ビットのパリティが必要になるので、512ビットの並列データに対しては64個のパリテェィーチェック回路が必要となり、回路規模が大きくなる。また、ECS(Error Correction System)によれば誤り検出とその訂正を行うことができるが、回路規模がパリティーチェック回路の場合よりも大きくなり、かつ、上記400MHzの高速処理は困難である。このため、エラー検出のためにブランキングアパーチャアレイ板30へのデータ転送速度を低下させなけれなならず、露光のスループットが低下する原因となる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、露光のスループットを向上させることができるマルチ荷電粒子ビーム露光方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
本発明の第1態様では、
荷電粒子ビームを放射する手段と、
該荷電粒子ビームを通して該荷電粒子ビームをマルチ荷電粒子ビームにするために2次元的に配列された複数の開口が基板に形成され、該基板の各開口の縁部に一対の偏向電極が形成されたブランキングアパーチャアレイと、
被露光体を支持するステージと、
供給されるビットマップデータに応じて、該ブランキングアパーチャアレイを通った該マルチ荷電粒子ビームの一部が該被露光体上に到達しないように該ブランキングアパーチャアレイの該偏向電極に電圧を印加することにより、該マルチ荷電粒子ビームの断面をドットパターンに整形するブランキングアパーチャアレイ駆動手段と、
整形された該マルチ荷電粒子ビームを該被露光体上の走査位置に照射させるために該マルチ荷電粒子ビームを偏向させる偏向手段と
を有するマルチ荷電粒子ビーム露光装置を用いた露光方法であって、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段へ該ビットマップデータを供給する前の段階において、該マルチ荷電粒子ビームを該被露光体上に連続して照射可能な帯状走査範囲の該ビットマップデータを単位とし、該ビットマップデータの‘1’又は‘0’の一方の全個数を第1チェックサムとして予め求めておく第1工程と、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段の出力段から順次取り出される該ビットマップデータについて、該第1チェックサムに対応した第2チェックサムをリアルタイムで求める第2工程と、
該第1チェックサムと該第2チェックサムとを比較する第3工程と
を有する。
【0022】
この第1態様によれば、該帯状走査範囲のビットマップデータを単位としてチェックサムを求めるので、エラーを検出する構成が簡単になり、エラー検出のために帯状走査速度を低下させる必要がなくなるので、露光のスループットを向上させることができる。
本発明の第2態様では、上記第1工程は、ビットマップ展開前の図形データに基づいて、上記帯状走査範囲を単位として該帯状走査範囲内の図形の全面積を求め、該面積に対応した上記第1チェックサムを求める。
【0023】
この第2態様によれば、ビットマップ展開前の図形データの段階において、帯状走査範囲内の図形の全面積を求めることにより容易に第1チェックサムを求めることができる。
本発明の第3態様では、上記第1工程は、上記帯状走査範囲を単位として図形データをビットマップ展開し、展開されたビットマップの上記第1チェックサムを求める。
【0024】
特許請求の範囲に記載した発明は、以下の第4〜6態様である。
本発明の第4態様では、上記第2態様の第1チェックサムと上記第3態様の第1チェックサムとを求め、両第1チェックサムを比較し、両第1チェックサムの値が異なる場合には、上記第2態様の第1工程を再度行う。
この第4態様では、ビットマップ展開処理においてエラーの検出及び訂正を行うので、露光データの信頼性が向上する。また、ビットマップ展開装置を2系統備える必要がないので、ビットマップ展開処理におけるエラーの検出及び訂正を行う構成が簡単になる。
【0025】
本発明の第5態様では、上記第3態様の第1工程を同一図形データについて2系統で並列して行い、両系統の第1チェックサムを比較し、
両第1チェックサムの値が異なる場合には再度、両系統の第1工程及び第1チェックサムの比較を行う。
この第5態様では、ビットマップ展開処理においてエラーの検出及び訂正を行うので、露光データの信頼性が向上する。
【0026】
本発明の第6態様では、上記第2工程は、
上記ブランキングアパーチャアレイ駆動手段の出力段からnビット単位で順次取り出される上記ビットマップデータを読み取り、
該nビットに含まれる‘1’又は‘0’の一方の個数を求め、
該個数を累積加算して積算値を求め、
m回前から現在までの(m+1)個の該積算値を(m+1)個のレジスタのそれぞれに保持させておき、
現在求めた積算値とm回前に求めた積算値との差を、上記ブランキングアパーチャアレイを通ったマルチ荷電粒子ビームの相互間のクーロン力による焦点ぼけを補正するためのリフォーカス値として求め、
上記帯状走査範囲の該ビットマップデータの読み取りが完了した時の現在の該積算値を上記第2チェックサムとして得る。
【0027】
この第6態様によれば、リフォーカス値の途中の計算結果をチェックサムの計算に用いることができるので、チェックサムを求める構成が簡単になる。
【0036】
【実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態のマルチ荷電粒子ビーム露光装置の概略構成を示す。
【0037】
(1)マルチ荷電粒子ビーム露光装置の概略
荷電粒子ビーム放射装置50から放射された荷電粒子ビームEB0は、ブランキングアパーチャアレイ板30を通ってマルチビームにされ、かつ、その一部EB1が偏向されてアパーチャ板51で遮られることにより、アパーチャ板51を通過したマルチビームEB2の断面がドットパターンに成形される。荷電粒子ビームEB0は連続的に放射されており、例えば図7のセルストライプ走査終了点R2からセルストライプ走査開始点R3までの間では、ブランキングアパーチャアレイ板30とアパーチャ板51との間に配置されたブランキング偏向器52によりマルチビーム全体が偏向されてアパーチャ板51で遮られる。
【0038】
マルチビームEB2は、ビーム間クーロン力により反発し合うので、焦点が半導体ウェーハ10の下方にずれて像がぼける。このぼけを防止するために、マルチビームEB2の本数に比例した電流がリフォーカスコイル53に供給されて、マルチビームEB2が絞られる。マルチビームEB2は、副偏向器20及び主偏向器54により偏向され、不図示の電磁レンズで半導体ウェーハ10上に収束される。
【0039】
半導体ウェーハ10は移動ステージ55上に搭載され、移動ステージ55の移動はステージ制御回路56で制御され、その位置はレーザ干渉測長器57で測定される。
副偏向器20及び主偏向器54への駆動信号が0のとき、マルチビームEB2は露光装置の光軸と半導体ウェーハ10との交点(移動ステージ走査位置)に照射される。レーザ干渉測長器57は、半導体ウェーハ10上の固定原点に対する移動ステージ走査位置Pの座標(PX,PY)を偏向量計算回路58へ供給する。偏向量計算回路58は、主偏向器54及び副偏向器20によりマルチビームEB2を半導体ウェーハ10上の目標位置へ照射させるために、後述の主偏向量PQX2及び副偏向量QRX2を算出し、それぞれD/A変換器59及びD/A変換器21へ供給する。図1では簡単化のために、主偏向器54及び副偏向器20の1つの偏向コイル及び偏向電極板に対する駆動回路のみを示し、かつ、主偏向器54及び副偏向器20のY方向偏向成分に対する駆動回路を図示省略している。
【0040】
主偏向量PQX2は、D/A変換器59によりアナログ電流PQX3に変換され、さらに増幅器60で増幅され、駆動電流PQX4として主偏向器54に供給される。
露光用ビットマップデータ及びリフォーカスデータは、データ生成回路61により生成され、BAA&リフォーカスコイル駆動回路62を介してそれぞれブランキングアパーチャアレイ板30及びリフォーカスコイル53に供給される。
【0041】
(2)副偏向器駆動回路
副偏向量QRX2は、D/A変換器21でアナログ電流QRX3に変換され、電流/電圧変換器22で電圧QRX4に変換され、増幅&ローパスフィルタ回路23Aにより、増幅されかつステップ変化による高周波成分がカットされて駆動電圧QRX5にされ、副偏向器20に供給される。
【0042】
増幅&ローパスフィルタ回路23Aは、演算増幅回路231の反転入力端に抵抗値R1の抵抗232、抵抗値R2の抵抗233及びスイッチ素子SW1の各々の一端が接続され、抵抗233の他端が演算増幅回路231の出力端に接続されている。また、スイッチ素子SW1の他端は、キャパシタ234及びスイッチ素子SW2を介して演算増幅回路231の出力端に接続されている。スイッチ素子SW1及びSW2は、偏向量計算回路58からの制御信号S2により連動して図6に示す如くオン/オフ制御される。
【0043】
すなわち、電流QRX3が小ステップ変化する間はスイッチ素子SW1及びSW2がオンにされて増幅&ローパスフィルタ回路23Aが増幅及び高周波成分カットの動作をし、電圧QRX4のステップ変化が滑らかにされる。このとき増幅&ローパスフィルタ回路23Aのカットオフ角周波数は1/(R2・C)であり、増幅&ローパスフィルタ回路23Aの増幅率はR2/R1となる。
【0044】
副偏向量QRX2が最大値から最小値に大ステップ変化すると、制御信号S2によりスイッチ素子SW1及びSW2が一定時間オフにされる。これにより、点R2と結合される容量は抵抗233及びそのリード線の容量成分となり、カットオフ角周波数が高くなって、電圧QRX5は最大値から最小値へ急速に復帰する。このとき、増幅&ローパスフィルタ回路23Aの増幅率はR2/R1と変わらないので、電圧QRX5の最大値及び最小値はスイッチ素子SW1及びSW2がオンのときと同一になる。
【0045】
R1=500Ω、R2=2kΩ、C=800pF
としたところ、図6中のt1及びt2はそれぞれ4μS及び200nSとなり、t2/t1=1/20となり、露光時間を従来の21/40に短縮することができる。
(3)マルチ荷電粒子ビーム走査方法
図7(A)は、図13(B)に対応しており、マルチ荷電粒子ビーム走査方法を示す。
【0046】
図13(B)中のセルストライプ132〜135にデータが存在しないことから、図7(A)ではセルストライプ131をセルストライプ126としてサブフィールド12Aに含ませ、サブフィールド13を省いている。
半導体ウェーハ10上の固定原点Oに対するサブフィールド12Aの走査開始点R1のベクトルOR1は、
OR1=OP1+P1Q1+Q1R1 ・・・(1)
と表される。ここに、
OP1:移動ステージ55による走査ベクトル、P1は移動ステージ走査位置
P1Q1:主偏向器54による主走査のベクトル、Q1は主走査位置
Q1R1:副偏向器20による副走査のベクトル、R1は副走査位置
である。移動ステージ走査位置P1は、露光装置の光軸と半導体ウェーハ10との交点であり、L1上を矢印方向へ定速移動する。ベクトルOP1と移動ステージの位置ベクトルとの和は一定になる。副走査中では、主走査ベクトルP1Q1は一定であるが、点Q1は、点P1の移動に追従する。
【0047】
サブフィールド12Aは、セルストライプ121〜126の順に、一点鎖線L3及び点線L4に沿って副偏向器20で走査される。一点鎖線L3は露光時であり、点線L4はブランキング時である。
ブランキングアパーチャアレイ板30を通ったマルチビームEB2を副偏向器で偏向可能な範囲は、サブフィールド12の走査開始時点R1において、一点鎖線で示すA1である。
【0048】
一つの主偏向量に対し副偏向器20で走査可能なセルストライプ数kは、
kVΔt≦AL<(k+1)VΔt ・・・(2)
を満たす。ここに、
AL:副走査開始点R1からA1の境界線までの距離
Δt:点R1から点R2までのセルストライプ走査時間と点R2から点R3までのフライバック時間との和
V :ステージ移動速度
である。
【0049】
図7(A)は、k=5の場合を示しており、主走査ベクトルP1Q1の下で副走査できるのは第1〜kセルストライプであり、セルストライプ126を副走査することができない。しかし、露光データには、データ量が膨大であるため各サブフィールドに1つしか主走査位置の座標データがない。
図9は、階層化された露光データを示す。
【0050】
サブフィールドデータは、各サブフィールドについて、セルストライプデータのスタートアドレスと、セルストライプ数pと、主走査位置のX座標QX10と、主走査位置のY座標QY10とを有する。
セルストライプデータは、各セルストライプについて、ビットマップデータのスタートアドレス、ワード数及びチェックサムと、上記第kセルストライプであることを示すジャンプフラグJPと、副走査位置の主走査位置(QX10,QY10)に対するX座標QRX0とを有する。チェックサムは、そのセルストライプのビットマップデータ中の‘1’のビットの全個数である。同一パターンのセルストライプデータはジャンプフラグを除き同一になり、このような階層構造によれば露光データ量が低減される。
【0051】
図9中のビットマップデータにおいて、ハッチングが施された升目は‘1’のビットであり、図1のブランキングアパーチャアレイ板30及びアパーチャ板51を通過するビーム(オンビーム)に対応している。ビットマップデータの1ワードのビット数は図15のnに等しい。
セルストライプのビットマップデータの各ワードには、ブランキングアパーチャアレイ板30を通過するオンビームの数に等しいリフォーカスデータが対応している。図9のリフォーカスデータは、図15のmが3の場合を示しており、オンビーム数を用いて次のように計算される。
【0052】
図3は、図2中の設定回路70の要部構成を示す。
【0053】
バッファメモリ701には、図9のサブフィールドデータ、及び、チェックサムを除くセルストライプデータが書き込まれており、サブフィールド走査終了毎に次のサブフィールドの主走査位置のX座標QX10及びY座標がそれぞれレジスタ702X及び702Yに保持され、また、セルストライプ走査開始毎にそのセルストライプのジャンプフラグJFがフリップフロップ703に保持される。カウンタ704Aは、サブフィールド走査終了毎にゼロクリアされ、図5の制御信号S1によりセルストライプ走査開始毎にインクリメントされる。
【0054】
計算部705は、ジャンプフラグJFが‘1’のとき、サブフィールドのセルストライプ数p、カウンタ704Aの計数値k、レジスタ704Bに設定されたセルストライプの幅wを用いて、主走査位置X座標QX11を、
QX11=QX10+(2p−k)w/2 ・・・(3)
として求め、レジスタ702Aに保持させる。
【0055】
セレクタ706は、ジャンプフラグJFが‘0’のとき、レジスタ702Xの出力QX10をQX1として選択し、ジャンプフラグJFが‘1’のとき、レジスタ702Aの出力QX11をQX1として選択する。QX1は、後述のように次の主走査位置のX座標として用いられる。
主走査位置のY座標については、ジャンプフラグJFが‘1’のときも変化がないので、バッファメモリ702Yに保持させたQY10をQY1として用いることができる。
【0056】
このような処理により、例えば図7(A)において、セルストライプ125の走査が終了すると、主走査位置がQ2からQ4にジャンプする。
ジャンプ後のサブフィールド126の主走査位置に対するX座標は、上式(3)中の(2p−k)w/2だけ差し引く必要があるので、次のように修正する。
セルストライプ走査終了毎に次のセルストライプの副走査位置の主走査位置に対するX座標QRX10がレジスタ707Xに保持される。レジスタ707Aには、通常は0が保持されているが、上記レジスタ702AにQX11が保持される時に、(2p−k)w/2が保持され、サブフィールド走査終了時点でゼロクリアされる。レジスタ707Xの出力とレジスタ707Aの出力との差が、修正後の副走査位置QRXとして、減算器708で求められる。
【0057】
制御回路709は、設定回路70の内外の構成要素に対し各種制御信号を生成し出力する。
以上のような走査方法によれば、主走査ベクトルの変化がサブフィールド間ジャンプの場合よりも小さいので、ステップ変化の際の無駄な制定時間を短縮することができ、露光のスループットを向上させることができる。また、必ず副走査範囲A1を越えないように副走査するためにセルストライプを短くしてセルストライプの全本数が多くなるのを避けることができるので、副走査中のフライバックの回数が多くなることによるスループットの低下を防止することができる。
【0058】
(4)偏向量計算回路58
図1の偏向量計算回路58の構成例を図2に示す。図2中に示すデータの関係を図7(B)に示す。図7(B)は、図7(A)に示す走査に対応しており、点Pは直線L1上の点P1から点P2までの間の任意の位置を示している。
設定回路70は、通常は各サブフィールドの走査終了時点で、シャンプフラグJFが‘1’のときは、シャンプフラグJFが‘1’のセルストライプ走査終了時点で、ラッチパルスS3により、主走査位置Q1のX座標QX1びY座標QY1をそれぞれレジスタ71X及び71Yに保持させ、これと同時に、ステージ走査位置PのX座標PX及びY座標PYをそれぞれPX1及びPY1としてレジスタ72X及び72Yに保持させる。
【0059】
レジスタ71Xの内容QX1とレジスタ72Xの内容PX1との差PQX1が減算器73Xで算出され、レジスタ71Yの内容QY1とレジスタ72Yの内容PY1との差PQY1が減算器73Yで算出される。
補正回路74は、(PQX1,PQY1)に対し、主偏向器54の偏向方向及び入力電流に対する磁界強度の、設計値に対するずれを補正し、(PQX2,PQY2)として出力する。補正回路74は、入力座標に対する一次変換回路であり、理想的な場合には単位マトリックスとして機能する。
【0060】
各セルストライプの走査終了毎に、設定回路70によりカウンタ75Yがクリア信号CLRYでクリアされ、図6に示す制御信号S2が一定時間低レベルにされた後、クロックCLKYがカウンタ75Yに供給されて計数される。カウンタ75Yの計数値NYは、アドレス入力として走査メモリ76Yに供給される。また、各セルストライプの走査終了毎に、次のセルストライプのX座標がレジスタ75Xに保持される。
【0061】
PXとPX1との差ΔXが減算器77Xで算出され、PYとPY1との差ΔYが減算器77Yで算出される。QRXとΔXとの差QRX1が減算器78Xで算出され、QRYとΔYとの差QRY1が減算器78Yで算出される。補正回路79は、(QRX1,QRY1)に対し、副偏向器20の偏向方向及び入力電圧に対する電界強度の、設計値に対するずれを補正し、(QRX2,QRY2)として出力する。補正回路79は、入力座標に対する一次変換回路であり、理想的な場合には単位マトリックスとして機能する。
【0062】
主偏向量PQX2及び副偏向量QRX2はそれぞれ図1のD/A変換器59及びD/A変換器21に供給され、主偏向量PQY2及び副偏向量QRY2はそれぞれ主偏向器54及び副偏向器20のY方向偏向成分に対する不図示の駆動回路に供給される。
(5)BAA&リフォーカスコイル駆動回路62
図1中のBAA&リフォーカスコイル駆動回路62の構成例を、図5に示す。
【0063】
BAA&リフォーカスコイル駆動回路62のBAA駆動回路40は、図5では簡略化しているが、図15のBAA駆動回路40と同一である。BAA駆動回路40のドットメモリ411〜41nにはそれぞれ、外部記憶装置801〜80nからのドットデータが書き込まれる。
BAA&リフォーカスコイル駆動回路62は、チェックサム計算回路81を備えている。この回路81では、‘1’合計回路82に、各シフトレジスタ441〜44nの先端ビットが供給され、‘1’合計回路82は、‘1’のビットの合計を求め、これを加算器83の一方の入力端に供給する。加算器83の出力は、シフトレジスタ441〜44nの出力と同一周期でレジスタ84に保持され、その値が加算器83の他方の入力端に供給され、これにより‘1’合計回路82の出力の積算値がレジスタ84に保持される。1セルストライプ分の積算値がレジスタ84に求まると、これがチェックサムとしてレジスタ85に保持される。
【0064】
他方、外部記憶装置86からバッファメモリ87に読み込まれたチェックサムデータが、レジスタ85の出力に対応して順にレジスタ88に保持される。レジスタ88の出力とレジスタ85の出力とが比較器89で比較され、両者の不一致が検出されると、警報器90が動作し、かつ、記録装置91にエラーアドレス及びエラー発生時点が記録される。
【0065】
チェックサム計算回路81は、nビット、例えば512ビットに対し、1つの‘1’合計回路82と1つの加算器83と2つのレジスタ84、85とで構成されるので、多数組必要なパリティチェック回路やECS回路よりも構成が簡単になり、かつ、複雑なECS回路よりも高速にエラーチェックができ、ブランキングアパーチャアレイ板30へのデータ転送速度を低下させる必要がないので、露光のスループットの低下を防止できるという利点を有する。
【0066】
リフォーカスコイル駆動回路部では、外部記憶装置92からバッファメモリ93にリフォーカスデータが書き込まれ、ドライバ45の入力に対応しバッファメモリ93からリフォーカスデータが順に読み出されてレジスタ94に保持され、その値に比例した駆動電流がドライバ95によりリフォーカスコイル53へ供給される。
【0067】
(6)データ生成回路61
図4は、図1のデータ生成回路61の構成例を示す。
設計データを露光装置用フォーマットに変換した後、図形データに変換したものがバッファメモリ100を介して外部記憶装置101に格納される。この図形データは、セルストライプで区切られており、例えば図8(A)に示す如く、セルストライプ121内のパターンA1B1C1D1E1F1G1、A2B2C2D2E2F2G2及びA3B3C3D3に分割され、さらに、矩形や三角形などの所定基本図形に分解されている。例えば、パターンA1B1C1D1E1F1G1は、矩形A1B1C1G1と、矩形C1D1E1F1とに分割される。図8(B)において、矩形ABCDの図形データは、矩形を示すコードFC、点Bの座標(XB,YB)、矩形の幅W及び高さHで表される。
【0068】
したがって、ビットマップ展開前の図形データの段階において、セルストライプ内の図形の全面積を求めることにより容易にチェックサムを求めることができる。
図4において、外部記憶装置101に格納された図形データは、セルストライプ単位でバッファメモリ102を介してビットマップ展開回路103に供給され、ビットマップ展開回路103はこれをキャンバスメモリ104上でビップマップに展開する。このビットマップのデータは、セルストライプの長手方向一端に対応した部分から、セルストライプの幅に相当するnビットの単位で順に読み出され、一方では外部記憶装置801〜80nに格納され、他方ではチェックサム計算回路81Aの‘1’合計回路82Aに供給される。チェックサム計算回路81Aは、図5のチェックサム計算回路81と同一構成であり、構成要素82A〜85Aはそれぞれ構成要素82〜85に対応している。
【0069】
レジスタ84Aの出力は、ワードシフトレジスタ群105に供給されてレジスタ単位でシフトされる。ワードシフトレジスタ群105のレジスタ数は図15のブランキングアパーチャアレイ板30の行数mに等しい。レジスタ84Aに保持された値とワードシフトレジスタ群105の先頭から出力された値との差が減算器106により算出される。この差は、図1のブランキングアパーチャアレイ板30及びアパーチャ板51を通過するビーム数(オンビーム数)に等しく、リフォーカスデータとして外部記憶装置92に格納される。
【0070】
チェックサム計算回路81Aは、リフォーカス計算回路と、‘1’合計回路82A、加算器83A及びレジスタ84Aを共用しているので、パリティチェック回路やECS回路よりも構成が簡単になるという利点を有する。
図4において、チェックサム計算部107は、バッファメモリ100に保持された図形データについて、セルストライプ内の図形の全面積を計算することにより、チャックサムを求め、これを外部記憶装置86に格納させる。格納されたチェックサムデータは、レジスタ85Aに対応して順にレジスタ108に保持される。比較器109は、レジスタ108とレジスタ85Aとの内容を比較し、その結果をビットマップ展開回路103に供給する。
【0071】
ビットマップ展開回路103は、比較器109の出力が不一致を示している場合、すなわち、バッファメモリ102、ビットマップ展開回路103及びキャンバスメモリ104等においてデータに誤りが生じた場合、そのセルストライプについて再度ビットマップ展開処理を行う。これにより、外部記憶装置801〜81n、86及び92に格納されたデータが当該セルストライプについて書き換えられ、露光データの信頼性が向上する。
【0072】
図5のBAA&リフォーカスコイル駆動回路62がリアルタイム処理を行うのに対し、図4のデータ生成回路はBAA&リフォーカスコイル駆動回路62と非同期でバッチ処理を行うので、このような再処理による誤り訂正が可能となる。
制御回路140は、図4中の構成要素に対し、上述の各動作を行うための制御を行う。
【0073】
なお、図9中のサブフィールドデータ、及び、チェックサムを除くセルストライプデータは、バッファメモリ100の前段階で生成される。
[第2実施形態]
上記第1実施形態では、図形データの段階で上式(2)を演算してジャンプフラグJFを生成する場合を説明したが、露光の際にリアルタイムで上式(2)のkを求めるようにすれば、ジャンプフラグ記憶容量が不要になるので好ましい。図10(A)は、本発明の第2実施形態のジャンプ判定回路150を示す。
【0074】
上式(2)のV、Δt及びALはそれぞれレジスタ151、152及び153に設定される。乗算器154は、V・Δtを求め、除算器155は、AL/(V・Δt)を求める。除算器155の出力値の整数部kは、ダウンカウンタ156にロードされる。このロードは、サブフィールド走査開始前の主偏向器駆動回路整定時間において行われる。
【0075】
サブフィールドの走査が開始されると、ダウンカウンタ156のクロック入力端に、図6に示す制御信号S1が供給され、セルストライプ走査開始毎にダウンカウンタ156の計数値がデクリメントされる。この計数値が0になると、ゼロ検出回路161から出力されるジャンプ準備信号が高レベルになり、図2の設定回路70でジャンプフラグJFが‘1’の場合と同じ処理が行われる。
【0076】
なお、上式(2)中のkを求める替わりに、セルストライプ開始後、時間T
T=AL/V−Δt ・・・(3)
が経過したときに、現在副走査中のセルストライプがk番目であると判定するように、すなわちジャンプ準備信号を出力するように構成してもよい。
[第3実施形態]
図4では図形データの段階でチェックサムを計算しているが、バッファメモリ102、ビットマップ展開回路103、キャンバスメモリ104及びチェックサム計算回路81Aを2組備え、両者のチェックサムを比較することによりエラーを検出する事も可能である。図11は、このような構成のデータ生成回路を第3実施形態として示す。
【0077】
図11中、バッファメモリ102A、ビットマップ展開回路103A、キャンバスメモリ104A、チェックサム計算回路81B及びレジスタ85Bはそれぞれ、バッファメモリ102、ビットマップ展開回路103、キャンバスメモリ104、チェックサム計算回路81A及びレジスタ85Aと同一構成である。制御回路140Aは、図11中の構成要素に対し必要な制御を行う。
【0078】
1セルストライプ分の全データがキャンバスメモリ104から出力される毎に、レジスタ85Aの内容がチェックサムとして外部記憶装置86に格納され、比較器109の出力が不一致を示している場合には、そのセルストライプについてビットマップ展開が再度行われ、外部記憶装置86及び92に格納された対応する値が書き換えられる。
【0079】
この第3実施形態を図4と比較すれば、図4の構成が簡単であることが明かである。この利点は、セルストライプを単位としてチェックサムを定義したことにより図形データの段階でチェックサムを容易に求めることが可能になったことに由来している。
[第4実施形態]
図12は、本発明の第4実施形態の副偏向器駆動回路を示す。
【0080】
この回路では、図1の増幅&ローパスフィルタ回路23Aの代わりに増幅&ローパスフィルタ回路23Bを用いている。
制御信号S2が高レベルで露光中のときには、スイッチ素子SW3及びSW4がオンにされ、スイッチ素子SW5及びSW6がオフにされ、スイッチ素子SW7及びSW8がオンにされ、スイッチ素子SW9及びスイッチ素子SW10がオフにされる。制御信号S2が低レベルでフライバック中のときには、前記と逆に、スイッチ素子SW3及びSW4がオフにされ、スイッチ素子SW5及びSW6がオンにされ、スイッチ素子SW7及びSW8がオフにされ、スイッチ素子SW9及びスイッチ素子SW10がオンにされる。
【0081】
抵抗232A、232B、233A、233Bの抵抗値をそれぞれR1A、R1B、R2A、R2Bとすると、露光中の増幅率R2A/R1Aはフライバック中の増幅率R2B/R1Bに等しくされている。また、R2A<R2Bとなっているので、フライバック時のカットオフ周波数は露光中のそれよりも小さくなり、図6中のt2/t1を従来の場合よりも小さくすることができる。
【0082】
なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。
例えば、図1の増幅&ローパスフィルタ回路23は、反転増幅する構成であるが、非反転増幅する構成であってもよい。また、演算増幅回路231は、対向する1対の偏向電極板に対し1対の互いに反対極性の信号を出力する差動型の構成であってもよい。これらの点は図12の増幅&ローパスフィルタ回路についても同様である。
【0083】
また、図1の移動ステージ走査位置P(PX,PY)の替わりに移動ステージ検出位置自体又は移動距離に比例した数のパルスを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のマルチ荷電粒子ビーム露光装置の概略図である。
【図2】図1中の偏向量計算回路の構成例を示すブロック図である。
【図3】図2中の設定回路の要部構成を示すブロック図である。
【図4】図1中のデータ生成回路の構成例を示すブロック図である。
【図5】図1中のBAA&リフォーカスコイル駆動回路の構成例を示すブロック図である。
【図6】図1中の副偏向器駆動回路の動作を示す波形図である。
【図7】(A)はマルチ荷電粒子ビーム走査方法説明図であり、(B)は図2中のデータの関係を示すベクトル図である。
【図8】(A)はセルストライプ内の図形データ説明図であり、(B)は基本図形説明図である。
【図9】階層化された露光データ説明図である。
【図10】本発明の第2実施形態のジャンプ判定回路を示すブロック図である。
【図11】本発明の第3実施形態のデータ生成回路を示すブロック図である。
【図12】本発明の第4実施形態の副偏向器駆動回路を示す図である。
【図13】(A)及び(B)はブランキングアパーチャアレイ板を用いた従来のマルチ荷電粒子ビーム露光方法説明図である。
【図14】(A)は従来の副偏向器駆動回路を示す図であり、(B)はこの回路の動作を示す波形図である。
【図15】従来のブランキングアパーチャアレイ板及びその駆動回路を示す図である。
【図16】図15の回路の一部詳細を示す図である。
【符号の説明】
20 副偏向器
21、59 D/A変換器
22 電流/電圧変換器
23、23A、23B 増幅&ローパスフィルタ回路
231 演算増幅回路
30 ブランキングアパーチャアレイ板
33 開口
40 BAA駆動回路
50 荷電粒子ビーム放射装置
51 アパーチャ板
52 ブランキング偏向器
53 リフォーカスコイル
54 主偏向器
55 移動ステージ
58 偏向量計算回路
61 データ生成回路
62 BAA&リフォーカスコイル駆動回路
70 設定回路
81、81A、81B チェックサム計算回路
82、82A ‘1’合計回路
87、93、100、102、701 バッファメモリ
89、109、157 比較器
103 ビットマップ展開回路
104 キャンバスメモリ
105 ワードシフトレジスタ群
107 チェックサム計算部
110 ジャンプフラグ生成回路
153 乗算器
150、150A ジャンプ判定回路
Claims (3)
- 荷電粒子ビームを放射する手段と、
該荷電粒子ビームを通して該荷電粒子ビームをマルチ荷電粒子ビームにするために2次元的に配列された複数の開口が基板に形成され、該基板の各開口の縁部に一対の偏向電極が形成されたブランキングアパーチャアレイと、
被露光体を支持するステージと、
供給されるビットマップデータに応じて、該ブランキングアパーチャアレイを通った該マルチ荷電粒子ビームの一部が該被露光体上に到達しないように該ブランキングアパーチャアレイの該偏向電極に電圧を印加することにより、該マルチ荷電粒子ビームの断面をドットパターンに整形するブランキングアパーチャアレイ駆動手段と、
整形された該マルチ荷電粒子ビームを該被露光体上の走査位置に照射させるために該マルチ荷電粒子ビームを偏向させる偏向手段と
を有するマルチ荷電粒子ビーム露光装置を用いた露光方法であって、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段へ該ビットマップデータを供給する前の段階において、該マルチ荷電粒子ビームを該被露光体上に連続して照射可能な帯状走査範囲の該ビットマップデータを単位とし、該ビットマップデータの‘1’又は‘0’の一方の全個数を第1チェックサムとして予め求めておく第1工程と、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段の出力段から順次取り出される該ビットマップデータについて、該第1チェックサムに対応した第2チェックサムをリアルタイムで求める第2工程と、
該第1チェックサムと該第2チェックサムとを比較する第3工程と
を有し、
該第1工程は、
(1)ビットマップ展開前の図形データに基づいて、該帯状走査範囲を単位として該帯状走査範囲内の図形の全面積を求め、該面積に対応した該第1チェックサムを展開前第1チェックサムとして求め、
(2)該帯状走査範囲を単位として図形データをビットマップ展開し、展開さ れたビットマップの該第1チェックサムを展開後第1チェックサムとして求め、
(3)該展開前第1チェックサムと該展開後第1チェックサムとを比較し、
(4)該展開前第1チェックサムと該展開後第1チェックサムの値が異なる場合には該ステップ(2)及び(3)の処理を再度行う
ことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム露光方法。 - 荷電粒子ビームを放射する手段と、
該荷電粒子ビームを通して該荷電粒子ビームをマルチ荷電粒子ビームにするために2次元的に配列された複数の開口が基板に形成され、該基板の各開口の縁部に一対の偏向電極が形成されたブランキングアパーチャアレイと、
被露光体を支持するステージと、
供給されるビットマップデータに応じて、該ブランキングアパーチャアレイを通った該マルチ荷電粒子ビームの一部が該被露光体上に到達しないように該ブランキングアパーチャアレイの該偏向電極に電圧を印加することにより、該マルチ荷電粒子ビームの断面をドットパターンに整形するブランキングアパーチャアレイ駆動手段と、
整形された該マルチ荷電粒子ビームを該被露光体上の走査位置に照射させるために該マルチ荷電粒子ビームを偏向させる偏向手段と
を有するマルチ荷電粒子ビーム露光装置を用いた露光方法であって、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段へ該ビットマップデータを供給する前の段階において、該マルチ荷電粒子ビームを該被露光体上に連続して照射可能な帯状走査範囲の該ビットマップデータを単位とし、該ビットマップデータの‘1’又は‘0’の一方の全個数を第1チェックサムとして予め求めておく第1工程と、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段の出力段から順次取り出される該ビットマップデータについて、該第1チェックサムに対応した第2チェックサムをリアルタイムで求める第2工程と、
該第1チェックサムと該第2チェックサムとを比較する第3工程と
を有し、
該第1工程は、
(1)該帯状走査範囲を単位として図形データをビットマップ展開し、展開されたビットマップの該第1チェックサムを求めるという処理を、同一図形データについて2系統で並列して行い、
(2)両系統の第1チェックサムを比較し、
(3)両第1チェックサムの値が異なる場合には再度、該ステップ(1)及び(2)の処理を再度行う
ことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム露光方法。 - 荷電粒子ビームを放射する手段と、
該荷電粒子ビームを通して該荷電粒子ビームをマルチ荷電粒子ビームにするために2次元的に配列された複数の開口が基板に形成され、該基板の各開口の縁部に一対の偏向電極が形成されたブランキングアパーチャアレイと、
被露光体を支持するステージと、
供給されるビットマップデータに応じて、該ブランキングアパーチャアレイを通った該マルチ荷電粒子ビームの一部が該被露光体上に到達しないように該ブランキングアパーチャアレイの該偏向電極に電圧を印加することにより、該マルチ荷電粒子ビームの断面をドットパターンに整形するブランキングアパーチャアレイ駆動手段と、
整形された該マルチ荷電粒子ビームを該被露光体上の走査位置に照射させるために該マルチ荷電粒子ビームを偏向させる偏向手段と
を有するマルチ荷電粒子ビーム露光装置を用いた露光方法であって、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段へ該ビットマップデータを供給する前の段階において、該マルチ荷電粒子ビームを該被露光体上に連続して照射可能な帯状走査範囲の該ビットマップデータを単位とし、該ビットマップデータの‘1’又は‘0’の一方の全個数を第1チェックサムとして予め求めておく第1工程と、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段の出力段から順次取り出される該ビットマップデータについて、該第1チェックサムに対応した第2チェックサムをリアルタイムで求める第2工程と、
該第1チェックサムと該第2チェックサムとを比較する第3工程と
を有し、
該第1工程は、該帯状走査範囲を単位として図形データをビットマップ展開し、展開されたビットマップの前記第1チェックサムを求め、
該第2工程は、
該ブランキングアパーチャアレイ駆動手段の出力段からnビット単位で順次取り出される該ビットマップデータを読み取り、
該nビットに含まれる‘1’又は‘0’の一方の個数を求め、
該個数を累積加算して積算値を求め、
m回前から現在までの(m+1)個の該積算値を(m+1)個のレジスタのそれぞれに保持させておき、
現在求めた積算値とm回前に求めた積算値との差を、該ブランキングアパーチャアレイを通ったマルチ荷電粒子ビームの相互間のクーロン力による焦点ぼけを補正するためのリフォーカス値として求め、
該帯状走査範囲の該ビットマップデータの読み取りが完了した時の現在の該積算値を該第2チェックサムとして得る
ことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム露光方法。
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