JPH0669105A - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】少ない信号線の本数で、多くのデータを実質的
に高速転送することによって、スループットを高める。 【構成】転写偏向メモリ４１，振り戻し偏向メモリ４
２，非点補正メモリ４３，位置補正メモリ４４及び周辺
回路からなる。 【効果】従来と同等程度の少ない信号ケーブル本数で、
一括図形描画のために要する電子ビームの制御時間を従
来の約１／４に短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、図形形状の荷電粒子線
を、ウエハ等の被露光基板に照射することによって、Ｉ
Ｃパターン等を描画できる荷電粒子線露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子線応用装置の一つとして電子線
描画装置がある。電子線描画装置は、縮小投影露光装置
等と比べ、精度は高い反面、スループットが悪いという
欠点がある。スループットを高められる方式として、面
積可変のいわゆる可変整形ビームによってはんこをおす
ように露光をする電子線描画装置は良く知られている。
可変整形ビームは、中心に四角い開口を有する第１アパ
ーチャマスクと第２アパーチャマスクとの、２枚のマス
クを電子線の軸上に設け、上の第１アパーチャマスクの
開口部で電子線を整形し、これを下の第２アパーチャマ
スクの開口部に対して偏向位置を制御して照射すること
により得られる。近年、面積可変の電子ビームに加え、
特定形状の電子ビームを作り、これをウエハに縮小投影
する方式が提案されている。具体的には、上述した２枚
のマスクの下側のマスク、つまり、第２アパーチャマス
クの、可変整形ビームを作るための開口部の周辺に、Ｉ
Ｃメモリのパターンなど、繰返し使用頻度が多い形状の
開口(以下、一括図形と呼ぶ）をいく種類か設けてお
く。そして、描画すべきパターンに応じて、これに適合
した形状の開口に対して、矩形ビームを照射する。この
開口を通過したビームを所定の大きさに縮小して露光を
すれば、ショット数が少なくて済むため、スループット
が高められる。

【０００３】関連する発明を、以下に示す。

【０００４】特開昭５２−112196号公報；特定形状の開
口部を複数個配置した第２のスリットの特定部を選ぶ偏
向手段を設ける。 特開昭53−57764 号公報；アパーチャ１またはアパーチ
ャ２の少なくとも一方に複数個の異なる形のアパーチャ
を設け、その形を試料上に結像、アパーチャは４５度の
等脚台形。 特開昭54−29981 号公報；複数の第２開口手段の一つを
選び、その像を試料上に結像する。 特開昭59−169131号公報；選択機能に加えて、従来の可
変矩形ビームの機能ももつようにした。

【０００５】一括図形をウエハに投影露光する装置は、
従来と比べ複雑になる。すなわち、 所望の一括図形
開口部に対して、矩形ビームを照射するための偏向機
能、 偏向によってビームの中心軸から離軸した一括
図形ビームを光軸上に振り戻すための振り戻し偏向機
能、 一括図形ビームの非点を補正するための非点補
正機能、 非点を補正することによって生じるビーム
の位置ずれを補正するための偏向位置補正機能、という
四つの新規な機能が必要になる。

【０００６】図２に一括図形転写方式の電子線描画装置
の一構成例を示した。なお、同図は、本発明に関わる機
能部のみを示している。同図で、１は、描画の制御を掌
る描画制御部、５は各種Ｄ／Ａ変換器を主体とするアナ
ログ制御部、２３は電子光学筐体である。クリーンルー
ムに設置される装置の占有面積を少なくするため、描画
制御部１はクリーンルームの外に設置される。このため
に、描画制御部１とアナログ制御部５とは通常１０ｍを
超える長い信号ケーブル２，３で接続されている。以
下、同図により動作を説明する。

【０００７】電子銃２４から放出された電子ビーム３６
は、第１アパーチャマスク２５を通過することによっ
て、矩形の面積ビームに整形される。矩形ビーム３７
は、第１転写レンズ２６，第２転写レンズ２８とによっ
て第２アパーチャマスク３０上で焦点が結ばれる。第２
アパーチャマスク３０に設けられている一括図形開口部
たとえば、３０ａに対して、電子ビーム３７を照射する
ためには、転写偏向器２７に電圧を印加し、偏向するこ
とによって行われる。

【０００８】この結果、第２アパーチャマスク３０の開
口３０ａを通過した電子ビーム３８は、一括図形形状の
ビームつまり、３０ａの形状を持つビームに整形され
る。この電子ビームは、光軸に対して角度をもつため、
振り戻し偏向器３１に電圧を印加し、ほぼ軸上に戻るよ
うに偏向をする。この後、第１縮小レンズ３２，第２縮
小レンズ３４で一括図形ビームの大きさや回転が制御さ
れ、ウエハ３５に、所望の一括図形を露光する。

【０００９】ここで、振り戻し偏向器３１を通過した電
子ビームは、第１縮小レンズ３２の軸外を通るため、非
点などの収差ぼけが生じる。非点／位置ずれ補正器３３
は、二つの目的のために使われる。一つは、非点補正で
ある。ビームに対して、圧縮あるいは、引き延ばし作用
をする極性の電圧を印加し、非点収差ぼけを補正する。
他の一つは偏向をする。非点収差ぼけを補正すると、僅
かながら、ビームの位置ずれが生じる。この位置ずれを
補正するように偏向する。

【００１０】各種偏向器には、それぞれ入力にレジスタ
（図中記号の、ＲＥＧ）６〜１３を持つＤ／Ａ変換器１
４〜１９および、２１，２２の出力が供給される。ここ
で加算器２０は、非点補正用Ｄ／Ａ変換器１９の出力
と、ビーム位置ずれ補正用Ｄ／Ａ変換器２１の出力とを
アナログ的に加算する加算器である。アナログ加算をす
る理由は、Ｄ／Ａ変換器の数を最小限に押さえるためで
ある。

【００１１】デコーダ４は、レジスタ指定データ線３の
データをデコードし、所定のレジスタに対し、データバ
ス２のデータを書き込む機能を持つ。このような、デー
タバス形式によるデータ転送は信号線の数を少なくでき
るので一般に良く用いられている。

【００１２】この構成で、第１転写レンズ２６，第２転
写レンズ２８，第１縮小レンズ３２，第２縮小レンズ３
４に与える条件は、第２アパーチャマスク３０の一括図
形に関係なく一定である。したがって、描画を開始する
前に、データバスを経由し、対応するレジスタに順次デ
ータをセットしておけば、電子ビームの状態が変化しな
い限り変更する必要はない。

【００１３】描画を開始し、第２アパーチャマスク３０
の例えば３０ａの一括図形を転写する場合を想定する。
この場合、描画制御部１は、まず電子ビームをオフした
後（図には示していない）、データバス２に一括図形開
口３０ａを電子ビーム３７が照射するようなデータを送
出する。同時にレジスタ指定データ線３によって、転写
偏向器レジスタ７を指定し、転写偏向器レジスタ７にデ
ータバス２のデータを書き込む。次いでデータ制御部１
は、データバス２に振り戻し偏向データを送出、上記と
同様の手順で振り戻し偏向レジスタ９に所定データをセ
ットする。このようにして、非点補正レジスタ１１，位
置補正レジスタ１２に、順次、所定データを書き込む。
これらの転送が終了すると、データ制御部１は電子ビー
ムをオンし、ウエハ３５に一括図形を露光する。

【００１４】このように、従来は、時系列的に各レジス
タに対して、順次データを送出していたため、描画図形
に応じて、一括図形を切り替える都度、つまり、４回の
データをセットにして送出する必要があった。通常、１
回のデータセットに要する時間は１μsec 以上かかるの
で、少なくとも、４μsec の転送時間を要す。今、一括
図形の大きさを５μｍ角として、チップサイズを２cm角
と仮定する。そして、一括図形の種類をショット毎に切
り替えて全面を塗りつぶすという最悪条件を仮定した場
合には、１６×１０⁶ 回の切り替え数になるから、６４
秒／１チップの描画の待ち時間が必要となる。ウエハサ
イズを６インチとすると、１００チップ／１枚程度であ
り、実に１.７ 時間もの描画待ち時間になる。一方ショ
ット時間は、レジスト感度等に大きく依存するが、最高
感度の場合では、０.１μsec／１ショット程度と早い。
すなわち、一括図形ビームにすることによるスループッ
トの短縮というメリットが無くなってしまう。

【００１５】データバス方式を止めて、データ制御部と
各レジスタ間をレジスタの数に対応する１対１対応のケ
ーブルで直接結合し、４種のデータを同時に送り出せ
ば、上述した問題は解決できる。しかし、４種類のデー
タを同時に発生させるための回路規模の増加と、それに
伴うメンテナンス範囲の増加、さらには、ケーブル数が
多くなることによって、信頼性の低下が生じる等という
新たな問題が発生する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最少
の信号線本数で、しかも、最短時間で前記〜の偏向
器等を制御することを可能にする方法及び装置を提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】以下、本発明を図１によ
って説明する。この発明に係る電子線描画装置は、転写
偏向器，振り戻し偏向器，非点補正，位置補正の４個の
レジスタを、転写偏向器メモリ４１と、振り戻し偏向器
メモリ４２と、非点補正メモリ４３と、位置補正メモリ
４４との４個のメモリに置き換えた。そして、描画制御
部１からメモリ指定データ線４８によって直接メモリの
番地データを書くことができるポインタレジスタ４０を
設け、４個のメモリの番地をこのポインタレジスタで同
時に指定する手段と、従来同様、デコーダ４で指定され
るメモリに対してデータバス２のデータを書く手段と、
ポインタレジスタ４０で指定されるアドレスのメモリ内
容を１５，１７，１９，２１の各Ｄ／Ａ変換器に与える
手段を講じた。

【００１８】

【作用】図１に示したような構成にすれば、各メモリに
データを書く時、つまり、描画の準備をするときは、ポ
インタレジスタにメモリの番地データを転送する時間が
余分にかかる。しかし、描画時はポインタレジスタの内
容を変えるのみで、第２アパーチャマスク３８の任意の
開口を選択し、その開口を選択したことによって必要な
振り戻し偏向，非点補正，位置ずれ補正のすべてが同時
に行われることになる。

【００１９】

【実施例】図３に、本発明を電子線描画装置に適用した
場合の一実施例を示している。図３で、レジスタ４５，
Ｄ／Ａ変換器４６及び、偏向器４７は、データ線４９で
直接転送される描画偏向データにもとづき、電子ビーム
３８を偏向するための機能部である。以下、同図により
説明する。

【００２０】第１転写レンズ２６，第２転写レンズ２
８，第１縮小レンズ３２，第２縮小レンズ３４に与える
条件は、第２アパーチャマスク３０の一括図形に関係な
く一定である。したがって、描画を開始する前に、デー
タバス２，デコーダ３とにより、対応するレジスタに順
次データをセットする。

【００２１】いま、第２アパーチャマスク３０の周辺に
は、同図に示しているように３０ａ，３０ｂ，３０ｃの
三つの一括図形が用意されているものとする。この場合
には、転写偏向メモリ４１，振り戻し偏向メモリ４２，
非点補正メモリ４３，位置補正メモリ４４には、３０
ａ，３０ｂ，３０ｃの各一括図形を選択しようするため
に必要なデータをあらかじめセットしておかなければな
らない。

【００２２】これら各データのセットは以下の手順で行
う。先ず、３０ａの一括図形データをセットすることを
想定する。そして、このデータは各メモリの１番地に格
納するとする。この場合、データ制御部１は、ポインタ
レジスタ４０に、データ線４８を経由し、メモリの１番
地に対応するデータをセットする。この結果、四つのメ
モリのアドレスは１番地が指定される。次いで描画制御
部１は、例えば、一括図形３０ａを照射するために必要
なデータを、デ−タバス２に送出し、同時に、デコーダ
４に対し、転写偏向メモリ４１にデータバス２のデータ
を書き込む指令を発行する。この結果、転写偏向メモリ
４１には、電子ビーム３７が３０ａの一括図形を照射す
るために必要なデータがストアされる。このような手順
で、振り戻し偏向メモリ４２，非点補正メモリ４３，位
置補正メモリ４４の１番地に、それぞれデータがセット
される。

【００２３】これらのデータセットが終了すると、デー
タ制御部１は、ポインタレジスタ４０にメモリの２番地
を指定するデータをセットする。そして、この手順で、
四つのメモリの２番地にそれぞれ必要なデータをセット
する。これらを繰り返し、３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各
一括図形を選択する際に必要なすべてのデータを各メモ
リに書き込む。

【００２４】次に描画について説明する。今、３０ａの
一括図形を描画することを考える。描画制御部１は、電
子ビームがウエハ３５の所望の場所を照射するために必
要なデータを線４９に送出し、Ｄ／Ａ変換器４６によっ
て偏向器４７に所定の電圧あるいは電流を与える。な
お、同図は、１個の偏向器４７のみを示しているが、実
際には、複数個のＤ／Ａ変換器が用意されている。高速
データは図に示しているように、描画制御部１から直
接、あるいは、低速データは、データバスを経由して各
レンズレジスタにデータをセットする場合と同様に行わ
れる。この後、描画制御部１は、線４８にメモリの１番
地を指定するデータを送出する。この結果、電子ビーム
３７は、一括図形開口３０ａを照射し、同時に、振り戻
し偏向器３１，非点／位置補正器３３に所定電圧が与え
られる。この後、電子ビーム３８をオンにすると（図示
は省略）、ウエハ３５の所定の場所に一括図形３０ａの
投影像が露光されることになる。

【００２５】次に別の一括図形を露光する場合は、線４
８に対応するメモリのアドレスデータをセットするのみ
で済む。第２アパーチャマスク３０の中心部にある、矩
形開口つまり可変整形ビームを使う場合も、先に説明し
た四つのメモリの所定番地にあらかじめセットしてお
き、この番地に格納されているデータにもとづき、電子
ビームを最適状態に制御する。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、従来と同様、描画制御
部から、データバス方式で一括図形を描画するために必
要な各種制御信号をアナログ制御部に転送することがで
きる。つまり、少ないケーブル本数で多数のデータの転
送ができる。しかも、描画する際には、所望の一括図形
開口を指定することのみで、指定された一括図形を正し
くウエハ等に描画するのに必要な各種偏向器等に対する
制御を同時に実行することができる。この結果、データ
転送に要する時間を従来の約１／４に短縮でき、また、
ケーブル本数が少なくて済む。

【００２７】また、高速化を図るために、描画制御部と
アナログ制御部とを１対１の信号ケーブルで接続すると
いう他の従来方式と比較すると、信号ケーブルの増加、
４種類の制御信号を同時にアナログ制御部に転送するた
めの回路規模の増加が解決される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】従来装置のブロック図。

【図３】本発明の他の実施例のブロック図。

【符号の説明】

４１…転写偏向メモリ、４２…振り戻し偏向メモリ、４
３…非点補正メモリ、４４…位置補正メモリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 依田 晴夫 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所計測器事業部内 (72)発明者 森村 利幸 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の開口を有するアパーチャマスクと、
   前記アパーチャマスクに設けられた複数の開口のうちの
   一つを選択し、荷電粒子線を照射する手段と、前記開口
   を通過した荷電粒子線を制御して被露光材料に前記アパ
   ーチャマスクの開口の投影像を露光する装置において、
   前記アパーチャマスクの複数の開口部毎に、前記開口部
   を通過した前記荷電粒子線を制御するために必要な制御
   情報を、前記アパーチャマスクの開口部の位置に対応し
   てあらかじめ登録し保持しておく手段，前記アパーチャ
   マスクの開口部に対して前記荷電粒子線の偏向位置を制
   御して照射する手段に連動して、上記あらかじめ登録し
   保持された制御情報を取り出す手段，前記取り出した制
   御情報にもとづき、前記アパーチャマスクを通過した前
   記荷電粒子線を制御する手段，制御された前記荷電粒子
   線を被露光材料に露光する手段とを講じたことを特徴と
   する荷電粒子線露光装置。
2. 【請求項２】請求項１において、中心に開口を有する第
   １のアパーチャマスクと、中心に開口および、周辺に複
   数の特定形状の開口を有する第２アパーチャマスクとの
   ２枚のマスクを荷電粒子線の軸上に設け、上の前記第１
   アパーチャマスクの開口部で前記荷電粒子線を整形し、
   成形された前記荷電粒子線を下の前記第２アパーチャマ
   スクの開口部に対して偏向位置を制御して照射する手
   段，前記照射する手段によって、面積可変の成形荷電粒
   子線あるいは、特定形状の荷電粒子線を作成する手段，
   前記作成手段によって作成された面積可変の、あるいは
   特定形状の荷電粒子線を被露光材料に露光する装置であ
   って、前記第２アパーチャマスクの複数の開口部毎に、
   前記開口部を通過した前記荷電粒子線を制御するために
   必要な制御情報を、前記第２アパーチャマスクの開口部
   の位置に対応してあらかじめ登録し保持しておく手段，
   前記第２アパーチャマスクの開口部に対して前記荷電粒
   子線の偏向位置を制御して照射する手段に連動して、あ
   らかじめ登録し保持された制御情報を取り出す手段，取
   り出した前記制御情報にもとづき、前記第２アパーチャ
   マスクを通過した前記荷電粒子線を制御する手段，制御
   された前記荷電粒子線を被露光材料に露光する手段とを
   講じた荷電粒子線露光装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記第２アパーチャマ
   スクの複数の開口部毎に、前記開口部を通過した前記荷
   電粒子線を制御するために必要な制御情報を、前記第２
   アパーチャマスクの開口部の位置に対応してあらかじめ
   登録し保持しておく手段は、開口の数に対応するアドレ
   スを持つメモリ群で構成され、描画を実行する前に必要
   な前記制御情報を時系列的に登録保持し、描画の実行時
   には、前記メモリ群の同一アドレスの内容を同時に読み
   だし前記荷電粒子線を制御するように構成されている荷
   電粒子線露光装置。