JP4410871B2

JP4410871B2 - 荷電粒子線露光装置及び該装置を用いたデバイス製造方法

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Application number: JP08144899A
Authority: JP
Inventors: 敬清由井; 真人村木
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Filing date: 1999-03-25
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線露光装置およびデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の荷電粒子線露光装置の一例として、図１に電子ビーム描画装置の概略構成図を示す。図中710は試料室であり、この試料室710内には半導体ウェーハ若しくはガラスマスク等の試料711を載置したXYステージ712が収容されている。 XYステージ712は、 XYステージ制御回路713によりＸ方向（紙面左右方向）及びＹ方向（紙面裏表方向）に駆動される。
【０００３】
試料室710の上方には、電子ビーム光学系720が配置されている。この光学系720は、電子銃721,各種レンズ722〜727,ブランキング用偏向器731,ビーム寸法可変用偏向器732,ビーム走査用の主偏向器733,ビーム走査用の副偏向器734及びビーム成形アパーチャ等から構成されている。そして、主偏向器733により所定の副偏向領域（サブフィールド）に位置決めし、副偏向器734によりサブフィールド内での図形描画位置の位置決めを行うと共に、ビーム寸法可変用偏向器732及び成形アパーチャによりビーム形状を制御し、 XYステージ712を一方向に連続移動しながらLSIチップのフレーム領域を１回のXYステージ712連続移動により描画可能な範囲内で集めた描画ストライプ領域を描画処理する。更に、 XYステージ712を連続移動方向と直交する方向にステップ移動し、上記処理を繰り返して各描画ストライプ領域を順次描画処理するものとなっている。
【０００４】
一方、主制御系は、描画制御データメモリ741に記憶されたストライプ毎の描画制御データを、ブランキング制御回路745,ビーム成形制御回路746,主偏向器制御回路747及び副偏向器制御回路748に送られる。そして、各制御回路は、同期信号発生回路749からの同期信号に同期して、制御対象を描画制御データに基づいて制御する。
【０００５】
即ち、同期信号発生回路749からの同期信号に同期して、まず初めに、主偏向器制御回路747が、前記光学系の主偏向器733に所定の偏向信号を印加し、これにより電子ビームは指定のサブフィールド位置に偏向走査される。主偏向器制御回路747が同期信号を受信後一定時間を経て、主偏向制御回路から電子ビームが指定の位置に整定され露光可能であるという許可信号が、ブランキング制御回路745,ビーム成形制御回路746,副偏向器制御回路748に送られる。それと同時に、同期信号発生回路749からの同期信号を受信し、それに同期して、副偏向器制御回路748は、副偏向器734に所定の副偏向信号を印加し、ビーム成形制御回路746は、ビーム寸法可変用偏向器732に所定の偏向信号を印加し、これにより電子ビームの寸法を制御し、ブランキング制御回路745は、ブランキング用偏向器731に所定の偏向信号を印加し、これにより電子ビームの照射を制御する。これによりサブフィールド毎の描画処理が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
制御系の制御対象が目標値に達成するまでの時間を整定時間とすると、主偏向器733は偏向量によって、その整定時間が異なる。従来においては、主偏向器733の最長の整定時間をその整定時間とみなして固定していた。すなわち、主偏向器制御回路747が同期信号を受信後その固定された整定時間を経て、主偏向制御回路から電子ビームが指定の位置に整定され露光可能であるという許可信号が、各制御系に送られている。したがって、主偏向器733の偏向量によっては、無駄な待ち時間が設定され、電子ビーム露光装置の生産性を劣化させていた。更に実際の露光装置には、サブフィールドの描画処理毎に電子ビームを制御する制御系が複数存在し、かつ各制御系の整定時間が事前の状態によって異なるので、その中で最長の整定時間を待ち時間としている。その結果、より生産性を劣化させていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために本発明の荷電粒子線露光装置は、荷電粒子線を用いて被露光面上にパターンを描画する荷電粒子線露光装置であって、
前記荷電粒子線で前記被露光面上にパターンを描画するための第１および第２の制御手段と、
前記第１および第２の制御手段をそれぞれ駆動するための第１および第２の駆動データを時系列にそれぞれ記憶する第１および第２の記憶手段と、
前記第１および第２の記憶手段にそれぞれ記憶された前記第１および第２の駆動データをそれぞれ読み出すための第１および第２のクロックにそれぞれ対応する第１および第２の論理値を前記第１および第２の制御手段それぞれの整定時間に基づいて時系列に配して共通のアドレスに対応させて記憶し、同期クロックに応じて指示されたアドレスに対応する前記第１および第２の論理値を出力する第３の記憶手段と、
前記第３の記憶手段から出力された前記第１および第２の論理値に基づいて前記第１および第２のクロックを生成する手段と、
を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
荷電粒子線の一例として本実施形態では電子ビーム露光装置の例を示す。なお、電子ビームに限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用できる。
【００１７】
（電子ビーム露光装置の構成）
図２は本発明の電子線描画装置の概略構成を表した図である。同図において１は描画のための線源である電子銃であり、２は電子銃１から射出された電子ビーム３を成形加工し所望の特性にして照射するための照射系、４は照射系２によって照射された電子ビーム３から複数の電子ビーム５を生成し且つパターンが描画されるべき試料上での像面彎曲が減少するように中間像７を形成するためのＣＬＡユニット、６は前記複数の電子ビーム５をオン叉はオフするブランカーアレイ、７は前記ＣＬＡユニット４によって形成される中間像、８は前記中間像７を試料上に縮小投影して所望のパターンを描画するための縮小投影系、９は試料を前記縮小投影系８の光軸に垂直な面内を移動させるためのＸＹステージ、１０は試料の被露光面を前記縮小投影系の像面に合わせるためのレベリングステージ、１１は試料が載置されるチャック、１２はチャック１１上の試料面の高さや傾き等を計測するための面計測系、１３は試料上にパターニングされたアライメントマークや各種の補正用マークを計測するためのオフアクシススコープ、１４は試料室、１５はチャック１１上の試料を交換し且つ装置と搬送系１６との間で試料の受け渡しを行うための前室、１６は試料をキャリア等から取り出して前記前室１５に供給し、前記前室１５から描画済みの試料を取り出してキャリア等に収納するための搬送系、１７は電子銃１と照射系２とＣＬＡユニット４とブランカーアレイ６と縮小投影系８と面計測系１２とオフアクシススコープ１３とを支持する鏡筒支持体、１８は外乱振動の前記鏡筒支持体１７への伝達を抑止する鏡筒マウント、１９は鏡筒マウント１８と前室１５とを支持する本体支持体、２０はＸＹステージ９とレベリングステージ１０を支持するためのステージマウント、２１は前記ＸＹステージの駆動反作用力を支持するためのステージ反力支持体、２２は装置内部を真空に保つための本体真空ポンプ、２３は前室１５内を排気するための前室真空ポンプ、２４は装置全体の温度と装置各部の冷却系を管理し調節するチャンバー、２５は装置を制御するための制御系、２６は前記電子銃１と照射系２と縮小投影系８とに高安定な電圧および電流を供給するための電源ユニットとそれらの電源を制御する電源制御部２７を有する電源システム、２８は描画すべき回路パターンに対応したＣＡＤデータを本電子線描画装置が扱える描画データに変換するためのデータサーバである。
【００１８】
以下、これらの構成をさらに詳細に説明する。
【００１９】
図３は電子銃１の詳細を表す図で、同図において１００はエミッタで電子の発生源であり、ＬａＢ６（六ホウ化ランタン）の単結晶を円柱状に切り出し、電子の放出面を半球状に加工したものを用いている。１０１は通電加熱のためのグラファイトヒータで、ヒータ電極１０３を介して電流を供給しエミッタ１００を所望の温度に加熱維持する。１０４はバイアス電極でエミッタ１００の電位に対して負の電圧を印加して電子の発生領域を制限するとともに、エミッタ１００との間に生成する電場が収束作用を有するように構成されている。１０５はアノードでエミッタ１００の電位に対して正の電圧が印加され、エミッタ１００から電子を引き出し、放出された電子をさらに加速してクロスオーバ１０６を形成させる。実際には、アノード１０５は接地電極として構成されていて、エミッタ１００はこの接地電位に対して負の高電位を有している。また、ヒータ電極１０３は前記電源システム２６から電源の供給を受けて、ヒータ１０１は定電流駆動されている。同様にエミッタ１００、バイアス電極１０４にも前記電源システム２６から電源が供給され電源制御部２７によって制御されている。さらに電子銃内部は前記本体真空ポンプ２２を用いて排気して１０−８Ｔｏｒｒ以下の高真空状態に保たれている。
【００２０】
図４は本実施形態の電子銃で得られる輝度の角度分布特性である。図から分かるように広い角度に渡って高輝度であることが本実施形態の電子銃の特徴である。
【００２１】
図５は照射系２の詳細を表す図である。同図において１１０はビームアライメント偏向器で前記電子銃１から射出された電子ビーム３の光軸位置を調整し、電子ビームが電子光学系に正しく入射するように設定される。ビームアライメント偏向器１１０は電源システム２６から電源の供給を受けて、電源制御部によって制御され、例えばエミッタの交換や電子ビーム光軸位置の変動時に手動或いは後述する制御系２５からの指令によって自動的に調整されるように構成されている。１１１は第一制限開口で前記電子ビーム３の外周部分を遮蔽して不要な電子を以降の電子光学系に入射させないようにしている。１１２、１１３は前記電子銃１から射出される電子ビーム３のクロスオーバ１０６の像の形状を加工するための成形レンズ群であり、第一成形レンズ１１２はクロスオーバ１０６の像１１４を形成し、第二成形レンズ１１３は像１１４の像１１５を形成している。これら第一成形レンズ１１２と第二成形レンズ１１３は前記システム電源２６から電源の供給を受け且つ各々のレンズの焦点距離が可変になるように制御されていて、これらの焦点距離を調整することで所望の大きさの像１１５を得ている。前記成形レンズ群で所望の大きさに成形されたクロスオーバ１０６の像１１５から射出した電子ビームは、コリメータレンズ１１６によって略平行ビームにされて前記ＣＬＡユニット４に入射する。１１７はソースブランカで、前記電子ビーム３をこれ以降の電子光学系に入射させる必要のない場合にストッパー１１８で遮蔽するようになっている。
【００２２】
次に図６はＣＬＡユニット４及ブランカーアレイ６の断面図で同図において、１２０は第一アパーチャアレイで光軸に垂直な面内で６４×６４のマトリックス状に配列させた複数のアパーチャで構成されており、前記電子ビーム３を複数の要素ビーム１２１からなるマルチビームに分割している。分割された各要素ビーム１２１は、第一ユニポテンシャルレンズ１２２に入射する。第一ユニポテンシャルレンズ１２２は前記第一アパーチャアレイ１２０の各アパーチャに対応したレンズ群を有するマルチレンズアレイで、前記第一アパーチャと同様に光軸に垂直な面内に６４×６４のマトリックス状に各レンズが配列させてある。第二ユニポテンシャルレンズ１２３、第三ユニポテンシャルレンズ１２４、第四ユニポテンシャルレンズ１２５も前記第一ユニポテンシャルレンズと同様なマルチレンズアレイであって、本実施形態ではこの４つのユニポテンシャルレンズを用いて要素ビーム１２１の各々に対応する中間像１２６を得ている。本発明の電子線描画装置は、ここで得られる中間像１２６を前記縮小投影系８によってパターンが描画されるべき試料面上に結像させ、それらを偏向して所望のパターンを描画するようになっている。ここで、中間像１２６は、縮小投影系８で生じる収差を補正するように結像している。本実施形態のユニポテンシャルレンズ群は、これらの収差のうち像面彎曲を高精度に補正する機能を有している。
【００２３】
図７は第一ユニポテンシャルレンズ１２２の一例を表す中間電極の平面図で、６４×６４のマトリックス状に配列させた要素ユニポテンシャルレンズ１２７に各々別々のパワーを持たせることで、各要素ビーム１２１の中間像の結像位置を任意に設定することができる。そこで、マトリックス状配列を縮小投影系８の光軸に軸対称な形状になるように、例えば同心円状の領域Ａ１２８〜領域Ｅ１３２に分割して、それらの領域毎に各要素ビーム１２１の中間像１２６の結像位置を調節して、最終的に試料面での像面彎曲を無視できるほどに小さくしてる。ここで、ユニポテンシャルレンズが４枚で構成されているのは、ユニポテンシャルレンズの製作上の容易さと補正機能の安定度を加味した結果であり、同機能を実現する上においては他の構成であってもかまわない。ユニポテンシャルレンズは三層電極構造で、通常外側の電極を接地電位にして中間電極に所望の電圧を印加する。前述の様に各要素ユニポテンシャルレンズ１２７に各々別々のパワーを持たせるということは、各要素ユニポテンシャルレンズの各中間電極に各々別々の電圧を印加することになる。マルチレンズアレイの製作上、多くの中間電極からの配線を外部へ引き出す際に、それらの配線が要素ユニポテンシャルレンズの近傍を通るために要素ユニポテンシャルレンズ内の電界が乱れて要素ビームの結像位置が設定通りにならない場合がある。こうしたことを踏まえて本実施形態では、第一ユニポテンシャルレンズ１２２ではマトリックス状配列の列方向に領域分割して行単位で同一且つ列方向に対称なパワーを持たせ、第二ユニポテンシャルレンズ１２３では、行方向に領域分割し列単位で同一且つ行方向に対称なパワーをもたせ、これら第一のユニポテンシャルレンズ１２２と第二のユニポテンシャルレンズ１２３の二つを組み合わせて、縮小投影系８の光軸に軸対称な領域分割をした場合と同等な中間像１０６を形成している。このようにすると各ユニポテンシャルレンズの中間電極の配線は非常に単純になり前述のような問題は起こりにくくなる。この様子を図８に示す。同図において１３３は第一ユニポテンシャルレンズ１２２の中間電極でマトリックス状配列の各行を共通パターンとしてあり、第二ユニポテンシャルレンズ１２３の中間電極１３４はマトリックス状配列の各列を共通パターンにしてある。実際のユニポテンシャルレンズはこれら各々の中間電極の上下に接地電極層を設けて三層構造となっていることは先述した通りである。
【００２４】
このように第一ユニポテンシャルレンズ１２２と第二ユニポテンシャルレンズ１２３を構成したうえで、本実施形態では更に第三ユニポテンシャルレンズ１２４と第四ユニポテンシャルレンズ１２５を組み合わせ、合計４枚のユニポテンシャルレンズを組み合わせ、各々のパワー配分を調節してさらに最適化してある。さらに、各ユニポテンシャルレンズ内の中間電極に印加する電圧を描画動作中にダイナミックに調節して最適な像が得られるようにしている。
【００２５】
さて図６に戻って同図の１３６は第一アパーチャアレイ１２０、第一〜第四ユニポテンシャルレンズ（１２２〜１２５）と対応するように６４×６４のマトリックス状に配列させたマルチブランカで、各要素ビーム１２１を個別にブランキングするために各々別々にブランキング電極１３７を配置してある。１３８はマルチブランカ１３６の各開口に対応したアパーチャを有するストッパーアレイで、ブランキング時にはマルチブランカ１３６で偏向された各要素ビームがストッパーアレイ１３８で遮蔽されるように構成してある。パターン描画の際には、各ブランキング電極１３７を独立に制御して、要素ビームを任意の描画タイミングでオン・オフさせると同時に、オン時間をも制御して各要素ビームの試料上へのドーズ量を制御している。
【００２６】
次に図９は縮小投影系８の詳細を表した図である。同図において、１４０はフィールドレンズであると同時に固定倍率レンズであり、最終的な投影倍率が所定の値になるようにその磁場強度が設定される。１４１は第一縮小レンズ群、１４２は第二縮小レンズ群で、これらのレンズ群をもって縮小投影レンズ１４３を構成している。該縮小投影レンズ１４３によって中間像１２６を５０分の１の比率で試料上に投影して結像させている。１４４は光軸の回りの円周上に対向した八つの磁極をもつ八極構造のダイナミック非点補正コイルで、主として後述する主偏向器１４６による描画ビームの偏向によって生じる非点歪みを補正する。１４５は第二制限開口でパターン描画に不要な電子を遮蔽する。倍率補正コイル１４６はダイナミック非点補正コイル１４４と同じ構造の補正コイル群で構成されており、これらを用いて中間像１２６の各々の方向の最終的な結像倍率を調節している。１４８、１４９、は各々主偏向器、副偏向器で、中間像１２６の像Ｎをパターン描画するべき試料上で走査し且つＸＹステージ８を駆動しながら所望のパターンを得ている。
【００２７】
これらの偏向器とＸＹステージの動作によってパターンを描画していく様子を図１０に示す。
【００２８】
図１０において、１５０はパターンが描画されるべき試料であり、ここではウエハを示している。１５１は該ウエハ１５０上に形成する回路チップである。１５２はドットで、パターン描画の際の最小単位である。ドット１５２は中間像１２６の各要素ビーム１２１の縮小投影像でり、従ってこのドットが試料上にマトリックス状配列をもって結像している。このドットの配列ピッチを例えば４μｍに設定した場合には、ドット１５２を４μｍ角の領域内（マイクロフィールド１５３）で副偏向器１４９によってＸＹ方向に偏向走査して領域内に描画すべきパターンを描画する。ここで、６４×６４個の各ドットが同時に各マイクロフィールド１５３内を描画するように構成されているので、この一連の動作で２５６μｍ（４μｍ×６４）角の領域が同時に描画される。このように構成される領域がサブフィールド１５４で、更にサブフィールド１５４を主偏向器１４８、を用いてＸ方向に偏向走査して主フィールド１５５を得る。主フィールド１５５の大きさは主偏向器１４８の偏向幅によって決定されるが、ここでは主偏向器１４８の偏向幅を約４ｍｍとしている。このようにした場合、主フィールド１５５は１６のサブフィールドが一列に並んだ形状となる。次にこの主フィールド１５５をＸＹステージ９によってＹ方向に走査すると、ステージストライプ１５６が描画される。ここで、ステージストライプ１５６上のパターン描画に際しては、ＸＹステージ９を連続駆動するため、各主フィールド１５５間のパターン繋ぎ、及び主フィールド１５５内のサブフィールド間のパターン繋ぎ、と各サブフィールド内のパターン描画歪み、とを抑えるために、主偏向器１４８はＹ方向の偏向器を備えており該偏向器を用いてＸＹステージ９のＹ方向の動きに追従するように構成している。この様にステージストライプ１５６を繰り返し描画することで最終的に回路チップ１５１の描画を終える。なお主偏向器１４８は、所謂振り戻しをする二段の偏向器を構成してもよい。
【００２９】
図９に戻って、１６０は空芯構造のダイナミックフォーカスコイルであり、主偏向器１４８の偏向量にもとづいて、サブフィールド１５４毎に中間像１２６の縮小投影レンズ１４３による像が所定の位置に結像するように調節している。次に、先述した第一縮小レンズ群１４１と第二縮小レンズ群１４２で構成される、縮小投影レンズ１４３は、いわゆるＭＯＬ（移動レンズ）タイプのレンズであって、このためＭＯＬ補正コイル群１６１を備えている。ＭＯＬ補正コイル群１６１は主偏向器１４８の偏向量に基づいて、いわゆるＭＯＬ条件を満足するように駆動され常に最適な特性が得られるように構成されている。図１１はＭＯＬ条件を満足させるために必要な補正磁場１６２と縮小投影レンズ１４３のもとの磁場１６３とＭＯＬ補正コイル群１６１が実際に生成する磁場１６４を表した図である。同図において、１６２は１次のＭＯＬ条件を満足させる補正磁場曲線で、ＭＯＬ補正コイル群１６１の生成磁場曲線１６４がこの補正磁場曲線１６２に一致するよう各ＭＯＬ補正コイルが駆動されている。
【００３０】
図９に戻って、リフォーカスコイル１７０は、ある時間区間に縮小投影系８のカラム内を流れる要素ビーム１２１の総ビーム電流の大きさに基づいて駆動され、空間電荷効果等による各要素ビーム１２１の像面でのボケを補正している。ここで縮小投影系８の各要素のうち、ダイナミック非点補正コイル１４４、倍率補正コイル１４６、主偏向器１４８、副偏向器１４９、ダイナミックフォーカスコイル１６０、ＭＯＬ補正コイル群１６１、リフォーカスコイル１７０、は後述の制御系２５によって駆動制御されており、フィールドレンズ１４０と第一縮小レンズ群１４１と第二縮小レンズ群１４２は電源システム２６によって駆動、制御がなされている。
【００３１】
以上説明した各要素は、鏡筒支持体１７に固定され鏡筒マウント１８によって垂直及び水平方向の変位と床振動やその他の外乱振動から絶縁された状態に制御されている。また、照射系２、及びＣＬＡユニット４、及びブランカーアレイ６、及び縮小投影系８、とを有する電子光学系の内部は、本体真空ポンプ２２によって常に高真空の状態に保たれている。
【００３２】
次に図１２はＸＹステージ９及びレベリングステージ１０及びチャック１１及び面計測系１２をより詳しく表した図で、同図においてＸＹステージ９はＸステージ１８０とYステージ１８１の２段構成で、各軸には各々レーザー干渉システムによる測長系と測長補正系を具備している。Ｘ軸に対してはＸ１測長系１８３とＸ軸のヨーイング補正のためのＸ２測長系１８４、Ｙ軸に対してはＹ１測長系１８５とＹ軸のヨーイング補正のためのＹ２測長系１８６を各々搭載している。１８７はステージ定盤で該ステージ定盤１８７の上面と縮小投影系８との相対関係を計測するために３本の測長系Ｚ１（１８８）、Ｚ２（１８９）、Ｚ３（１９０）を有しておりパターン描画中は常に、これらの関係を監視して制御することで、最良な描画条件を提供している。面計測系１２は複数光束による多点反射光学式測距計測系であり、複数の計測光を試料面に投射する投光部１９１と、該計測光の試料面での反射光を検出する面検出部１９２によって構成されている。面検出部１９２では、試料面で反射した計測光の検出位置から、計測光が照射された試料面上の位置の高さがわかるようになっており、これらの処理を複数の計測ポイントに渡って実施することで、試料面の傾きと高さを得ることができる。これらの値を基に、光軸方向（Ｚ方向）と３つの角度方向（Ｗｘ、Ｗｙ、θ）に自由度を持つレベリングステージ１０を駆動して、パターンの描画に際し常にチャック１１上の試料面の傾きと高さを最適な状態に保つことができるようになっている。
【００３３】
ここでＸＹステージ９の駆動制御及びレベリングステージ１０の駆動制御及び面計測系１２の計測駆動と計測値処理は、すべて制御系２５で実行されている。さらにＸＹステージ９は、ステージマウント２０によって支持されており、垂直及び水平方向の振動と変位が抑制されている。同時に、ＸＹステージ９を駆動した際の駆動反作用力によってＸＹステージ９及びレベリングステージ１０に振動が発生して描画精度が悪化するのを防止するために、ステージマウント２０に伝搬したＸＹステージの駆動反作用力をステージ反力支持体２１によって吸収するように構成されている。
【００３４】
さらに、ＸＹステージ９、レベリングステージ１０、チャック１１、面計測系１２、オフアクシススコープ１３、等の各要素が配置されている空間が試料室１４であり、試料室１４は本体真空ポンプ２２によって常に排気され高真空に保たれている。
【００３５】
次に図１３は前室１５の構成を表す図である。同図において２００はパスドア１、２０１はパスドア２であり、これら二つのドアと、前室真空ポンプ２３を用いて装置内の真空度を落とさずに試料を受け渡すようになっている。２０３は試料をチャック１１に受け渡す際の向きと位置を一定にするためのメカニカルプリアライメントステーション、２０４はメカニカルプリアライメントの終了した試料をチャック１１に搬送するための供給アーム、２０５はパターン描画の終了した試料をチャック１１から回収するための回収アーム、２０６は回収アームによって回収した試料を一時的の保持するための回収ステーションである。通常、試料の回収と供給は同時に実行され、試料の交換時間が最短になるように構成している。
【００３６】
以上の様に構成された装置の制御を行っているのが制御系２５で、以下に制御系２５の詳細を説明をする。
【００３７】
図１４は制御系２５の全体ブロック図である。同図において制御系はデータ処理系３００、シーケンス処理系３０１、描画処理系３０２の三つの部分で構成されている。３０３は装置全体の制御と試料の処理プロセスを制御するメインプロセッサ。３０４はメインバスでメインバス３０４上には主として描画データの処理に関連した要素が配置されておりデータ処理系３００を構成している。外部インターフェース３０５は主としてデータサーバ２８との高速通信インターフェースで、データサーバ２８上の描画データは当該インターフェースを介して極めて高速に転送される。データメモリ３０６はデータサーバから送られてきた描画データ３０７を記憶する。さらに、試料の処理プロセス上で必要な露光量データを格納する露光量データテーブル３０８、パターン描画時の試料面の高さ（フォーカス）データを格納するフォーカスデータテーブル３０９、ダイナミック非点補正コイル１４４の駆動パラメータを記憶する非点補正データテーブル３１０、ダイナミックフォーカスコイル１６０の駆動パラメータを記憶するフォーカス補正データデータテーブル３１１、ＣＬＡユニット４のユニポテンシャルレンズ群１２２〜１２５の駆動パラメータを記憶するＣＬＡ補正データテーブル３１２、ＭＯＬ補正コイルの駆動パラメータを記憶するＭＯＬ補正データテーブル３１３、倍率補正コイル群１４６、１４７の駆動パラメータを記憶する倍率補正データテーブル３１４、等の各データテーブルもデータメモリ３０６上に構成されている。データプロセッサ３１５は、データメモリ上の描画データ３０７と各データテーブル３０８〜３１４から後述する各制御要素に対応する制御データを生成する。
【００３８】
３１６はコントロールバスで試料の処理プロセスに関係する制御要素がこのバス上に配置されシーケンス処理系を構成している。３１７は装置全体の制御プログラムと試料の処理シーケンスプログラムが格納されるプログラムメモリ、３１８は試料の位置合わせや、基準位置の校正、等各種アライメント計測のためのアライメント計測系、３１９は電源システム２６の電源制御部２７、チャンバー２４、搬送系１６、等の各ユニットとの通信を行うためのユニットコントローラインターフェース、３２０は、オペレータとのマンマシンインターフェースであり、試料の処理プロセスを定義するジョブの作成、装置の特性を定める各種パラメータの設定、装置の運転状態を監視するモニター、装置に対する各種コマンドの発行、等を行うメインコンソール３２１との通信を行うＬＡＮインターフェースである。
【００３９】
３２２は描画プロセッサで複数のＤＳＰとＭＰＵからなり描画系３０２の制御を司っている。Ｉ／Ｏバス３２３上にはシーケンスメモリ３２４が実装されており、メインプロセッサ３０３のシーケンシャルコマンド応答、ステータス情報、等のやりとりを行っている。ローカルバス３２５上には描画処理に係わる装置の各構成要素を駆動するためのモジュール群が配置されていて、該モジュール群に対してそれらの駆動データを転送するために、バスブリッジ３２６が該ローカルバス３２５とメインバス３０４の間に構成されている。モジュール群に対する駆動データの転送は、該バスブリッジ３２６を介してデータメモリ３０６と各モジュールの間で直接実行され、データ転送時間の短縮が図られている。
【００４０】
次に、３２７はマルチブランカ１３６を駆動して試料上に所望のパターンを描画するための各ドットのオン・オフデータと露光量データが格納されているストライプメモリで、このメモリ上の各ドットに対するデータを順に、マルチブランカ１３６の駆動部３２８に転送している。
【００４１】
図１５はストライプメモリ３２７とその周辺回路を更に詳しく表した図である。同図で３２９はストライプマイクロフィールドデータで、ひとつの要素ビームの１ストライプ分の露光情報を有しており、オン・オフビット３３０と露光量データ３３１からなるデータ列を成している。このストライプマイクロフィールドデータを八つの要素ビームに対してまとめたものをブロックメモリ３３２として扱っている。実際にはこのブロックメモリが各ストライプに５１２個あり、ひとつのストライプの５１２個のブロックメモリを同時に駆動してパターン描画することになる。
【００４２】
ここで、ストライプマイクロフィールドデータ３２９は、最下位ビットが要素ビームのオン・オフビットで上位７ビットが露光量であるドットデータ３３３のデータ列になっている。従って、ブロックメモリ３３２のアドレスカウンタ３３４の指し示すアドレスに従ってドットデータが順に出力バッファ３３５を経て遅延ロジック３３６へ送出される。尚アドレスカウンタ３３４はストライプクロック３４９に同期してカウントされるものとする。遅延ロジック３３６は７ビットの露光量データを露光パルス時間幅に変換するロジックで、その詳細を図１６に示す。説明を簡略にするため、同図では露光量データを３ビットにしてある。同図３３７は入力データ、３３８は３ｔｏ８デコーダ、３３９は遅延要素、３４０はセット・リセット・フリップフロップである。セット・リセット・フリップフロップ３４０のセット入力に信号が入ると出力信号３４１が立ち上がり（オン）、リセット入力が入ると立ち下がる（オフ）が、リセット入力は入力データ３３７が大くきなるほど通過する遅延素子の数が増加して遅延時間が増えるようになるため、結果として入力データ３３７の大きさ（デュティー）に比例してオン時間が定まる所謂デュティー可変の出力信号３４１を得ることができる。さらに、各遅延素子３３９は図１７の様に構成されていて同図セレクタ３４２の選択入力３４４によって内部遅延素子３４３の段数を１、２、４、８段のうちから選択できるようになっており、入力データ３３７すなわちデュティーデータを変更することなく、後述する描画同期クロックの変更と連動してドーズ量を変えることができるようになっている。尚、ここでは入力データが３ビットの場合を説明したが、その回路規模が大きくなるだけで７ビットデータの場合も同様に、入力データの大きさに比例したオン時間の出力信号が得られる。ここで、入力データが０である場合は露光量０で要素ビームはオフのままであることを意味する。
【００４３】
上記のようにして、露光量データ３３１は要素ビームのオン時間に変換され、マルチブランカ１３６のブランカ駆動回路３５０に出力され、ブランカ駆動回路３５０は入力信号のオン時間だけ要素ビームを通過させるように動作して、該オン時間に比例した露光量が得られるようになっている。一方、ストライプマイクロフィールドデータ３３０の最下位ビットである要素ビームのオン・オフビット３３０は、所謂クーロン効果補正に用いられる。同時に照射される４０９６個の要素ビームに対応するドットデータのオン・オフビット３３０の出力を加算器３５１で全て加算して加算出力３５２を得る。リフォーカステーブル３５３は入力アドレスの大きさに関連づけられた、リフォーカスコイル１７０の駆動データが格納されているメモリで、リフォーカステーブル３５３を加算出力３５２でアドレッシングして、該加算出力３５２に関連づけられたリフォーカス駆動データ３５４を得る。リフォーカス駆動データ３５４はリフォーカスＤＡＣ３５５でＤＡ変換されてリフォーカスコイル駆動回路３５６に出力される。このようにすると、４０９６個の要素ビームの内、同時に照射される要素ビームの数に応じて、リフォーカスコイル１７０の駆動量を決定して中間像１２６の像の結像位置を調節して、所謂クーロンボケをリアルタイムに補正できるようになる。
【００４４】
図１４に戻って、３６０はＣＬＡプロファイラでＣＬＡユニット４の第一ユニポテンシャルレンズ１２２〜第四ユニポテンシャルレンズ１２５の各レンズ群の駆動データを記憶するメモリ群であり、図１８にその詳細を示す。図１８において、３６５は第一ＣＬＡプロファイルメモリで、第一ユニポテンシャルレンズ１２２の駆動データが格納されている。図示しないが、第二ユニポテンシャルレンズ１２３〜第四ユニポテンシャルレンズ１２５に対応して第二ＣＬＡプロファイルメモリ〜第四ＣＬＡプロファイルメモリも同様に構成されている。さて第一ＣＬＡプロファイルメモリ３６５に格納されているＣＬＡデータ３６６は、第一ユニポテンシャルレンズ１２２の中間電極に印加する電圧を符号化したもので、１０ビットのデータ幅を持っている。先述したように各ユニポテンシャルレンズの中間電極は、行叉は列に分割されているので、実際には各ユニポテンシャルレンズあたり６４個のプロファイルメモリで構成されていて、それらのプロファイルメモリ上に各々１０ビットデータを有している。そして、それらを組み合わせて所望の中間像を得ていることは先述した通りである。ここで中間像１２６の結像状態は、主偏向器１４８による偏向量によって変化し、従って主偏向器１４８の偏向ステップ毎にＣＬＡデータ３６６を設定して、ユニポテンシャルレンズ群のパワー配分を調整する。そのために、第一ＣＬＡプロファイルメモリ３６５は主偏向器１４８の偏向ステップ数に対応して１６種類のＣＬＡデータを有している。これら１６種類の各ＣＬＡデータはＣＬＡクロック３６７に同期したアドレスカウンタ３６８でアドレッシングされ、主偏向器の偏向量に応じたＣＬＡデータが送出され、ＣＬＡ・ＤＡＣ３６９によってアナログ量に変換され、ＣＬＡ駆動回路３７０に入力する。第二ユニポテンシャルレンズ１２３〜第四ユニポテンシャルレンズ１２５に関しても同様な処理がなされており、これらユニポテンシャルレンズ群を最適に駆動し所望の結像状態を得ることができる。
【００４５】
図１４に戻って、主偏向プロファイラ３８５は主偏向器１４８の２０ビット幅の駆動データを格納しているメモリ群で、その詳細を図１９に示す。同図で主偏向器１４８はＸＹの二方向に対する偏向器を有しているので、各々の駆動データは主偏向器プロファイルメモリＸ３８６と主偏向器プロファイルメモリＹ３８７の二つのプロファイルメモリ上に構成されている。主偏向器プロファイルメモリＸ３８６上の主偏向Ｘデータ３８８は主偏向器１５７のＸ方向の偏向電圧を符号化したもので、各偏向ステップに相当する、本実施形態では１６種類のデータからなっており、主偏向クロック３８９に同期したアドレスカウンタ３９０のアドレッシングによって、当該ステップの偏向量に相当する主偏向Ｘデータ３８８が読み出されて、主偏向ＸＤＡＣ３９１でアナログ量に変換されて、主偏向器駆動回路３９５に供給されて所望の偏向量を得ている。一方主偏向器のＹ偏向に関しては、ＸＹステージ９のＹ軸による連続移動に追従するため、主偏向器プロファイルメモリＹ３８７上には、後述する副偏向クロック４０６毎、すなわち描画のための各ドットの描画位置における主偏向器Ｙの駆動データが記憶されている。各データはＸ側と同様に２０ビット幅のデータで構成されていて、これらのデータをアドレスカウンタ３９２で副偏向クロック４０６に同期して読み出し、主偏向ＹＤＡＣ３９３でアナログ量に変換し、主偏向器駆動回路３９５に同様に供給する。尚、先述したように所謂二段偏向を用いる場合や、更に多段の偏向を行う場合には、プロファイラを複数構成して同様な制御を実施すればよい。
【００４６】
図１４に戻って、４００は副偏向器プロファイラ、４０１はオフセットプロファイラで、副偏向器１４９の１２ビット幅の駆動データと４ビット幅のオフセットデータを記憶するプロファイルメモリで、それらの詳細を図２０に示す。図２０において４０２は副偏向器プロファイルメモリＸで副偏向器１４９のＸ方向の基本駆動データＸ４０３を記憶している。本実施形態ではマイクロフィールド１５３のドット分解能は１６０×１６０に設定してあるので基本駆動データ４０３はＸ方向に１６０種類、Ｙ方向に１６０種類、で各々構成されている。一方４０４はオフセットプロファイルメモリＸで副偏向器１４９を駆動する際のオフセット調整データであり、オフセットデータ４０５で構成されている。通常オフセットデータは、０であるが、装置の運転状況に応じた要素ビームの位置ドリフトをリアルタイムに修正することを目的としている。次に、副偏向器プロファイルメモリＸ４０２上の各基本データとオフセットプロファイルメモリＸ４０４上のオフセットデータは、副偏向クロック４０６に同期したアドレスカウンタ４０７でアドレッシングされて、副偏向加算器４０８に入力し両者の和が出力される、この副偏向加算器４０８の出力は副偏向ＤＡＣ４０９でアナログ量に変換されて副偏向器駆動回路４１０に入力している。ここで副偏向器１４９のＹ方向に関しても同様な処理が行われている。
【００４７】
図１４に戻って、４１５はフォーカスコイルプロファイラでダイナミックフォーカスコイル１６０の１０ビット幅の駆動データを格納するメモリで、図２１にその詳細を示す。同図で４１６はフォーカスコイルデータ４１７を記憶しているフォーカスプロファイルメモリである。ダイナミックフォーカスコイル１６０は、主偏向器１４８の偏向量に応じて縮小投影系８による結像位置を調節するダイナミックフォーカスとして機能させている。本実施形態においては主偏向器１４８の偏向ステップ数は１６ステップであり、従って１６種類のフォーカスコイルデータをフォーカスプロファイルメモリ４１６に記憶させてある。主偏向器１４８の偏向クロックに同期したフォーカスクロック４１８、に同期したアドレスカウンタ４１９でアドレッシングされて、主偏向器１４８の当該偏向量に対応したフォーカスコイルデータがフォーカスコイルＤＡＣ４２０へ出力される。フォーカスコイルＤＡＣ４２０は当該データをアナログ量に変換してフォーカスコイル駆動回路４２１へ出力している。
【００４８】
図１４に戻って、４２５は非点コイルプロファイラでダイナミック非点補正コイル１４４の１２ビット幅の駆動データを格納するメモリ群であり、図２２にその詳細を示す。同図で４２６は非点コイルデータ４２７を記憶している非点コイルプロファイルメモリ群である。ダイナミック非点補正コイル１４４は、４組の対向磁極を円周方向に４５°刻みで配列させたもので、例えば図２３に示すような構造をしている。非点コイルプロファイラ４２５は、図２３中の対向する４組の磁極４２８Ａ〜４２８Ｈの励磁コイルに対応して八つのプロファイルメモリを有している。この内のひとつ、磁極４２８Ａの非点コイルデータを記憶しているのが非点コイルプロファイルメモリＡ４２９で、他の八個の磁極に対応する非点コイルプロファイルメモリついても同様な構成をしているので、ここでは非点コイルプロファイルメモリＡ４２９について説明する。ダイナミック非点補正コイル１４４は、主偏向器１４８の偏向量に応じてその駆動量が決定されるため、主偏向器の偏向ステップ数、すなわち１６種類の非点駆動データが、非点コイルプロファイルメモリＡ４２９上に記憶されている。主偏向器１４８の偏向クロックに同期した非点クロック４３０、にさらに同期したアドレスカウンタ４３１でアドレッシングされて、主偏向器１４８の当該偏向量に対応した非点コイルデータ４２７が非点ＤＡＣ４３２へ出力される。非点ＤＡＣ４３２は非点コイルデータ４２７をアナログ量に変換して出力し、非点コイル駆動回路４３３に入力している。このようにして他の７個の磁極コイルと合わせ、計八個のコイルによって、主偏向器１４８の偏向にともなう非点歪みの発生を抑止している。
【００４９】
図１４に戻って、４３５は倍率コイルプロファイラで倍率補正コイル１４６の１０ビット幅の駆動データが格納されているメモリ群であり、４３６は該倍率補正コイル１４６の倍率駆動回路である。倍率コイルプロファイラ４３５は、倍率プロファイルメモリ４３７、倍率クロック４３８、アドレスカウンタ４３９等（不図示）を有しているが、倍率補正コイル１４６はダイナミック非点補正コイル１４４とほぼ同じ構成をしており、その制御方法も同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５０】
次に４４０はＭＯＬコイルプロファイラでＭＯＬ補正コイル群１６１の２０ビットのデータ幅の駆動データを格納するメモリ群で、図２４にその詳細を示す。ＭＯＬ補正コイル群１６１は四段構成で各段にＸ・Ｙの補償ヨークがあり合計８組の補償ヨーク、すなわち１６個の励磁コイルで構成されている。４４１はそれら１６個の励磁コイルのうちのひとつに対応するＭＯＬプロファイルメモリで、ＭＯＬデータ４４２が該メモリ上に記憶されている。ＭＯＬデータは主偏向器１４８の偏向量に応じて全部で１６種類あり、主偏向器の偏向クロックに同期した、ＭＯＬクロック４４３によってアドレスカウンタ４４４で当該偏向量に応じた駆動データがアドレスされて出力される。出力されたＭＯＬデータはＭＯＬ・ＤＡＣ４４５でアナログ量に変換されて、ＭＯＬ駆動回路４４６に供給される。他の励磁コイルに対しても同様な構成で同様に処理して、所謂ＭＯＬとして動作させている。
【００５１】
図１４に戻って、４５０はステージプロファイルメモリでパターン描画シーケンスに基づいたＸＹステージ９の駆動軌跡データを記憶している。ＸＹステージ９の制御はレーザー干渉計システム４５１による測長計の位置データに基づいており、したがって駆動軌跡データもＸＹステージ位置のサンプリング間隔毎のデータを有している。ＸＹステージ９の駆動は、パターン描画動作に同期させる描画同期動作と任意の駆動を行う任意動作とがある。駆動軌跡データに基づく制御は描画同期動作であって、ＸＹステージ９の位置が、所定のタイミングに前記駆動軌跡データが示す位置にくるように制御され、その結果主偏向器１４８との同期がとれて、ステージを連続移動しながらパターン描画ができるようになっている。一方、任意動作はＸＹステージ９を描画開始位置へ加速しながら移動させる場合や、描画動作の一時停止からのリスタート、試料の受け渡しのための駆動、等の場合に実行される。このためにリスタートプロファイルメモリ４５２を有している。ＸＹステージの現在位置から任意の位置への駆動が指示された場合、該目標位置と該目標位置到達時の速度（ベクトル）及び駆動スピードモード、等のデータから逐次駆動軌跡データを計算しながら、リスタートプロファイルメモリ４５１に書き込んで、これらの駆動軌跡データに基づいて任意駆動を行っている。ここでの計算はリアルタイムに行われ、従ってその計算スピードはレーザー干渉システムによるＸＹステージ９の位置サンプリング間隔以下の時間で実行されている。なお、実際のパターン描画の開始にあたっては、リスタートプロファイルメモリ４５２に基づいた、ＸＹステージ９の任意動作によってパターン描画開始点に所望の速度（ベクトル）で到達させ、ステージプロファイルメモリ４５０の駆動軌跡データに基づいた制御に間断なく移行するためのリスタートロジックを有しており、その作用によって描画同期動作へと移行するように構成されている。
【００５２】
次に、４５５は描画シーケンサであって、ストライプメモリ３２７、ＣＬＡプロファイラ３６０、主偏向器プロファイラ３８５、副偏向器プロファイラ４００、オフセットプロファイラ４０１、フォーカスコイルプロファイラ４１５、非点コイルプロファイラ４２５、倍率コイルプロファイラ４３５、ＭＯＬコイルプロファイラ４４０、からなる駆動要素間の同期をとっている。
【００５３】
描画シーケンサの詳細を図２５に示す。同図において４５６は同期クロックソースでベースクロックは４００ＭＨｚである。このベースクロックから種々のクロックを生成するが、ベースクロックを２分周した２００ＭＨｚから８分周した２５ＭＨｚのクロックの内、ひとつを描画同期クロック４５７として選択し、この描画同期クロック４５７を用いて描画システムの同期をとっている。４５８はクロックパターンジェネレータであり、ストライプメモリ３２７のアドレスカウンタ３３５へ供給するストライプクロック３４９、ＣＬＡプロファイラ３６０のアドレスカウンタ３６８へ供給するＣＬＡクロック３６７、主偏向器プロファイラ３８５のアドレスカウンタ３９２へ供給する主偏向クロック３９１、副偏向器プロファイラ４００と前記オフセットプロファイラ４０１のアドレスカウンタ４０７へ供給する副偏向クロック４０６、フォーカスコイルプロファイラ４１５のアドレスカウンタ４１９へ供給するフォーカスクロック４１８、非点コイルプロファイラ４１５のアドレスカウンタ４３１へ供給する非点クロック４３０、倍率コイルプロファイラ４３５のアドレスカウンタ４３９へ供給する倍率クロック４３８、ＭＯＬコイルプロファイラ４４０のアドレスカウンタ４４４へ供給するＭＯＬクロック４４３、を生成している。
【００５４】
クロックパターンジェネレータ４５８は、クロックパターンメモリ４５９と４０ビットのアドレスカウンタ４６０で構成されていて、クロックパターンメモリ４５９上には、駆動要素（制御手段）に供給するべきクロックパルス（動作司令）と駆動要素のセトリング時間（整定時間）を考慮した論理パターンをアドレスの増加方向に時系列的に並べたビットデータが書き込まれており、それらを描画同期クロック４５７（外部信号）毎に読み出して、バッファ４６１を介して駆動要素の各アドレスカウンタに供給している。
【００５５】
ここで、例えばクロックパターンメモリ４５９の最上位ビットは主偏向器Ｘアドレスカウンタ３９２に供給する主偏向クロック３９１を表すビットパターンで一偏向周期に相当する間隔でクロックパターンメモリ上に論理１が書き込まれている。同様に主偏向ステップすなわちサブフィールド毎にその駆動データを設定する駆動要素のプロファイラのアドレスカウンタ、すなわちフォーカスコイルアドレスカウンタ４１９、ＣＬＡアドレスカウンタ３６８、非点コイルアドレスカウンタ４３１、倍率コイルアドレスカウンタ４３９、ＭＯＬコイルアドレスカウンタ４４４、に供給する各クロックも主偏向のステップ周期毎に論理１が書き込まれている。
【００５６】
ただし、これらの各駆動要素は必ずしも主偏向ステップ毎に駆動データが変化するとは限らないので、そういった場合には、駆動データを変える必要が生じるタイミングに相当する位置に論理１を書き込むことになる。一方、副偏向器アドレスカウンタ４０７に供給する副偏向クロック４０６はクロックパターンジェネレータ４５８の読み出し周期の２倍の周期で論理１を出力するようになっていて、ストライプメモリアドレスカウンタ３３４のストライプクロック３４９も同じ周期で論理１を出力するように設定されている。この構成によって、副偏向器のステップ毎にストライプメモリ上の露光量データに相当する露光が実施される。また、主偏向器をはじめ、副偏向器、フォーカスコイル、ＣＬＡ、非点コイル、倍率コイル、ＭＯＬコイル等、ステップ駆動させた場合に生じるセトリング時間を得るために、主偏向のステップ周期毎に書き込まれている論理１と副偏向器の副偏向クロック４０６に相当する論理１との間に論理０が書き込まれている。
【００５７】
ここで、論理０の並びの数が遅延時間あるいはセトリング時間等の長さに相当し、各駆動要素間の駆動タイミングを調整する時間調整機能を有している。また、これらの論理０の数、すなわち時間調整は任意の長さを設定できるため、例えばベクタ方式でパターン描画する場合等には、主偏向の偏向量が一定ではなく、従って偏向量に応じてセトリング時間を最適値に設定することでプロセス時間を最適に制御することができる。さらに、全駆動要素に対しても同様な時間調整を各駆動要素の駆動量に応じて詳細に実施することが容易にできるので、描画精度を向上させ且つ最短のプロセス時間を得ることができるようになっている。
【００５８】
このように、クロックパターンメモリ上の論理と論理０の並びの数によって、各駆動要素の駆動タイミングと同期関係、セトリング時間、応答遅延等、の全てを任意に制御することが可能なシステムになっていることが最大の特徴である。
【００５９】
次に４６３はクロックパターンジェネレータ４５８と同じアドレスカウンタ４６０によってアドレッシングされているシーケンスコントロールブロックで、コントロールパターンメモリ４６４上に書き込まれた論理パターンによってストライプメモリの切り換え、描画停止許可タイミングの指定等、を制御している。ストライプメモリ切換信号４６５はストライプメモリ３２７を各ストライプの描画タイミングに合わせて切換るための信号で、本実施形態では４ｍｍ幅のストライプ１〜ストライプ５までを切換えて描画している。停止許可ビット出力４６６は、パターン描画動作の途中で何だかの原因で動作を停止する必要が生じた場合に描画プロセッサ３２２からの停止要求４６７を許可するための許可信号で、停止可能なタイミングで論理１が出力されるようにしてある。ここで停止要求を受け付けると、リスタートロジック４６２がアドレスカウンタ４６０への描画同期クロック４５７の出力を停止して、クロックパターンジェネレータ４５８とシーケンスコントロールブロック４６３の動作を停止させるようになっている。リスタートロジック４６２は、描画開始位置または、一時停止した場合の描画再開位置までの駆動処理と描画処理の開始叉は再開タイミングを中継し、さらに先述の４種類のクロックからひとつを選択して描画同期クロック４５７とする機能を有していて、それらのクロックを切り替えることで各要素ビームによるドーズ量の最大値を可変ならしめている。なお、この描画同期クロックの切り替えと連動して遅延ロジック３３６内のセレクタ３４２が動作してドーズ量の選択が行われていることは先述した通りである。
【００６０】
図１４に戻って、４７０はフォーカスレベリング処理部で面計測系１２で得られた信号を処理して、試料面の高さと傾きからなる面データを算出する。４７１はフォーカス・レベリング制御部でフォーカスレベリング処理部で得られた該面データに基づいて、レベリングステージ１０を駆動して、試料面を主フィールドの結像面と合致するように制御している。４７５はマウントシステム制御部で、鏡筒マウント１８とステージマウント２０及びステージ反力支持体２１を制御している。鏡筒マウント１８は主として床振動が鏡筒支持体に伝達するのを遮断するエアサーボのアクティブマウントであり、ステージマウントは床振動の遮断とＸＹステージ９の駆動時に発生する内部振動の制振を目的とした、エアサーボとモータによるハイブリッドアクティブマウントである。さらに本実施形態においては、ステージ反力支持体２１をもちいてＸＹステージ９の加減速時に発生する反作用力を吸収して、振動そのものの発生を非常に小さくしている。ステージ反力支持体２１はボイスコイルモータ等を用いた電磁支持体で、反作用力が発生する場合のみボイスコイルモータの推力で支持し、加速度がない場合には何らの作用も成さないように構成されている。次に４８０はビーム位置処理部で、ビーム位置検出器４８１によって得られた信号から各要素ビームの位置と強度を算出し記憶する。ビーム位置の計測は種々の調整や補正に際して実施され、例えばオフアクシススコープ１３の所謂ベースライン計測の際の基準位置として用いられる他、各要素ビームの強度測定、ビーム位置キャリブレーションのためのビーム位置ドリフト測定、等に用いられる。
【００６１】
以上が制御系２５の構成及びそれらの詳細であるが、ここでデータ処理系３００とシーケンス処理系３０１と描画系３０２は各々独立のバスとプロセッサを有しているので、例えば描画系３０２がパターン描画を実行している最中に、データ処理系３００がデータサーバ２８から描画データを受信して処理をするといった具合に、互いに他の系に関係なく非同期に各々の処理を実行することができるようになっているのが、本制御系の特徴である。
【００６２】
次に、実際のウエハ処理の説明に入る前に、ウエハプロセスに必要な初期パラメータなどの設定や装置各部の調整について述べる。装置には種々のメカニカルなオフセットや電気的なオフセットが存在するが、そのようなオフセットは装置の組み立て途上において計測され調整されるものであって、ここではそうしたオフセットはすでに入力されているものとし、主としてウエハプロセスと描画性能に直接係わる部分での設定について説明する。
【００６３】
まず、描画性能に係わる部分では、データ処理系３００内のデータメモリ３０６上の各補正テーブルを設定する必要がある。設定するデータは非点補正データ、フォーカス補正データ、ＣＬＡ補正データ、倍率補正データ、ＭＯＬ補正データ、での各データで、これらは何れも、主偏向器１４８の偏向位置による各々の像特性変化を補正するためのデータである。従って、その補正量を求めるために通常用いられる方法としては、各々の補正量を決定することが可能なテストパターンを実際に試料上に描画してこれを現像し、光学顕微鏡等で観測して、それらのパターンから各補正量を求めるといったものである。この方法は、データ取得に時間を要するが現状では最も確実で信頼のおける方法であるので、本実施形態においてもこの方法をとっている。次に、ウエハプロセスに係わる部分では、同様に露光量データテーブル３０８とフォーカスデータテーブル３０９の設定を行う。これらは所謂露光条件出と呼ばれている工程で実施され、露光量とフォーカス値をステップ的に変えながら、テストパターンを実際に試料上に描画して、現像の上これを観測して、最適露光量とフォーカス位置を求めている。
【００６４】
また、各レイヤ間の重ね合わせのために所謂アライメント処理を行う必要があるが、本実施形態ではオフアクシススコープを用いてこの機能を実現している。先述したように、オフアクシススコープは縮小投影系８とは別の計測軸を有する光学式の顕微鏡で構成されている。ウエハ上のアライメントマークを計測する場合には、本来投影系の軸上ビームを用いることができれば、投影系の光軸からみた計測値が得られるが、種々の理由で本実施形態のような軸外の計測系を用いることがある。こうした場合にはその軸外の計測系の計測軸と投影系の光軸との位置関係（ベースライン）の変動が問題になる。そのため、この種の装置では所謂ベースラインの計測を適宜行って、その変動の影響を補正するようになっている。本実施形態のベースライン計測は、ＸＹステージ９上に載置された基準対象の位置を露光ビームと該オフアクシススコープで計測して、各々をＸＹステージの座標系の位置として算出する。これらの計測された位置の差分がベースラインで、以後ウエハアライメントのためのマーク計測の際には、オフアクシススコープで得られたアライメントマークの位置から、ベースラインを差し引けば、投影系の光軸に対する位置として該アライメントマークの位置が得られるようになる。該ベースラインは種々の要因で変動するので、適宜このベースラインの計測を実行して計測値を補正することで、アライメントマーク位置の計測値を常にある一定の誤差の範囲内に納めておくことができる。
【００６５】
（露光処理工程）
さて、上記のような種々の設定が実際のウエハ露光処理プロセス上の適切なタイミングで実施されるという前提で、先述説明した装置構成において、描画データと試料であるウエハがどのように処理されるか、一連の露光処理工程を図２６にしたがって説明する。
【００６６】
図２６で、まず所謂パターンＣＡＤで作成したパターンデータをデータサーバ２８へ転送する。（ステップ６０１）ここで転送されるデータは所謂ＣＡＤフォーマットのデータであり、描画装置で直接扱えるデータではない。そこで、データサーバ２８は、これらのデータから描画装置が扱えるかたちにデータを変換して、所定のフォーマットのファイル群を作成する。（ステップ６０２）尚、ここでのデータ変換は主として、図形データからドットデータへの変換、ストライプ分割、ステージプロファイル算出、近接効果補正、等である。
【００６７】
次に、ファイル群を制御系２５の外部インターフェース３０５を介してデータメモリ上へ転送する。（ステップ６０３）ファイル群が転送されると、データプロセッサ３１５が各データテーブル３０８〜３１４の値を参照しながら描画データを生成する。（ステップ６０４）生成されたデータ群は描画処理系３０２のストライプメモリ３２７及び各プロファイラに転送される。（ステップ６０５）この段階で描画動作の開始が可能となる。
【００６８】
この間、パターンが描画されるべきウエハは搬送系１６によって前室１５のメカニカルプリアライメントステーション２０３に受け渡しが行われ（ステップ６１１）、前室１５内の排気をしながらメカニカルプリアライメントを行う（ステップ６１２）、メカニカルプリアライメントが終了すると、前室１５から供給アーム２０４によって、チャック１１上へウエハが受け渡され、チャックは静電吸着によってウエハを固定する。（ステップ６１３）ここでアライメント処理が必要な場合は、オフアクシススコープによって、プリアライメント処理がなされる。（ステップ６１４）プリアライメントはウエハ上の既にパターン化されているプリアライメントマークを計測してその位置を求め概略の位置合わせを行う。次に所謂グローバルアライメント手法を用いてウエハ上のパターン配列パラメータを求め、ＸＹステージ９の駆動座標系の座標変換を実行する。（ステップ６１５）こうしてアライメント処理が終了するとＸＹステージ９は露光開始準備位置へ移動し待機する。（ステップ６１６）ここまでで、パターン描画に必要な準備がすべて完了したことになる。
【００６９】
ここでメインプロセッサ３０３から描画開始指令が送出されると、描画プロセッサ３２２が描画処理を開始する。（ステップ６１７）描画プロセッサ３２２が、ＸＹステージの待機位置からパターン描画開始位置までの駆動プロファイルを計算して、リスタートプロファイルメモリ４５２に書き込むと（ステップ６１８）ＸＹステージ９はこのリスタートプロファイルに従って移動を開始する。ＸＹステージ９が描画開始位置まで到達すると、描画シーケンサ４５５とリスタートロジックによって描画が開始される。（ステップ６１９）パターン描画は、描画シーケンサのクロックパターンメモリ４５９から描画同期クロックの周期でクロックデータが読み出され、ストライプメモリ３２７をはじめ各プロファイラのアドレスカウンタに供給されて各駆動要素の駆動データが読み出され、それらの駆動データに基づいて各駆動要素が駆動される。このように、クロックパターンメモリ４５９上のクロックパターンに完全に同期させることで、システム全体の同期をとり正確な描画処理が実現している。また、パターン描画処理中には、次に処理されるべきウエハが搬送系１６によって、前室１５のメカニカルプリアライメントステーションに受け渡されて、メカニカルプリアライメントを行って、次のプロセスの準備を完了させている。次にウエハ上の全てのパターンの描画が終了すると、（ステップ６２０）前室１５と試料室１４の間でウエハ交換が行われる。（ステップ６２１）前室１５内の回収アーム２０５によってチャック１１上からウエハを回収して回収ステーション２０６に移動すると同時に次ぎのウエハを供給して、新たに供給されたウエハの処理は前述ステップ６１３からステップ６２０に従って実行される。一方描画処理の終了したウエハは前室１５から搬送系１６によって回収される。（ステップ６２２）この一連の動作を描画するウエハがなくなるまで繰り返し、全てのウエハに対する処理が終了すると（ステップ６２３）、装置は新たなプロセスの開始待ち（ステップ６２４）となる。
【００７０】
（デバイスの生産方法）
次に上記説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【００７１】
図２７は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００７２】
図２８は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７３】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、荷電粒子線で被露光面上にパターンを描画するための複数の制御手段それぞれの駆動タイミングを、各制御手段の整定時間を考慮して容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の電子線描画装置を示す図。
【図２】本実施形態における電子線描画装置の全体構成を表す図。
【図３】本実施形態における電子銃の詳細を表す図。
【図４】本実施形態における電子銃の角度特性を表す図。
【図５】本実施形態における照射系の詳細を表す図。
【図６】本実施形態におけるＣＬＡユニットの詳細を表す図。
【図７】ユニポテンシャルレンズの中間電極の一例を表す平面図。
【図８】本実施形態におけるユニポテンシャルレンズの中間電極を表す平面図。
【図９】本実施形態における縮小投影系の詳細を表す図。
【図１０】本実施形態におけるパターン描画領域の詳細を表す図。
【図１１】本実施形態におけるＭＯＬの磁場配置を表す図。
【図１２】本実施形態におけるＸＹステージとその周辺構成の詳細を表す図。
【図１３】本実施形態における前室内の詳細を表す図。
【図１４】本実施形態における制御系の詳細を表す図。
【図１５】本実施形態におけるストライプメモリの詳細を表す図。
【図１６】本実施形態における遅延ロジックの詳細を表す図。
【図１７】本実施形態における遅延ロジック内部の詳細を表す図。
【図１８】本実施形態におけるＣＬＡプロファイラの詳細を表す図。
【図１９】本実施形態における主偏向器プロファイラの詳細を表す図。
【図２０】本実施形態における副偏向器プロファイラの詳細を表す図。
【図２１】本実施形態におけるフォーカスプロファイラの詳細を表す図。
【図２２】本実施形態における非点コイルプロファイラの詳細を表す図。
【図２３】本実施形態における非点補正コイルの一例を表す図。
【図２４】本実施形態におけるＭＯＬプロファイラの詳細を表す図。
【図２５】本実施形態における描画シーケンサの詳細を表す図。
【図２６】本実施形態におけるウエハプロセスのフロー図。
【図２７】微小デバイスの製造フローを説明する図。
【図２８】ウエハプロセスを説明する図。
【符号の説明】
１電子銃
２照射系
４ＣＬＡユニット
６ブランカーアレイ
７中間像
８縮小投影系
９ＸＹステージ
１０レベリングステージ
１１チャック
１２面計測系
１３オフアクシススコープ
１４試料室
１５前室
１６搬送系
１８鏡筒マウント
２０ステージマウント
２１ステージ反力支持体
２４チャンバー
２５制御系
２６電源システム

Claims

荷電粒子線を用いて被露光面上にパターンを描画する荷電粒子線露光装置であって、
前記荷電粒子線で前記被露光面上にパターンを描画するための第１および第２の制御手段と、
前記第１および第２の制御手段をそれぞれ駆動するための第１および第２の駆動データを時系列にそれぞれ記憶する第１および第２の記憶手段と、
前記第１および第２の記憶手段にそれぞれ記憶された前記第１および第２の駆動データをそれぞれ読み出すための第１および第２のクロックにそれぞれ対応する第１および第２の論理値を前記第１および第２の制御手段それぞれの整定時間に基づいて時系列に配して共通のアドレスに対応させて記憶し、同期クロックに応じて指示されたアドレスに対応する前記第１および第２の論理値を出力する第３の記憶手段と、
前記第３の記憶手段から出力された前記第１および第２の論理値に基づいて前記第１および第２のクロックを生成する手段と、
を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
前記第１または第２の制御手段は、前記荷電粒子線を偏向させる偏向器であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。
前記第１または第２の制御手段は、前記荷電粒子線の偏向による像特性の変化を補正する手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子線露光装置。
複数の前記荷電粒子線で前記被露光面上にパターンを描画することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。