JPH07142351A

JPH07142351A - 電子ビーム露光装置および電子ビーム偏向方法

Info

Publication number: JPH07142351A
Application number: JP5287896A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamashita; 浩山下
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1995-06-02
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JP2755129B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ビーム偏向の整定時間の短縮と補正の高速化を
達成する。【構成】テストパターン１６から電磁偏向器７の整定時
間により発生する偏向誤差を検出する誤差検出手段１７
と、上記偏向誤差から静電偏向器８の偏向信号の補正用
の補正データＦを生成する補正データ生成手段１８とを
備える。ＣＰＵ１に上記偏向誤差対応の補正データＦを
供給し、ＣＰＵ１は静電偏向器８に上記補正データＦを
重畳した偏向データＦＢ対応の偏向信号ｂを供給するこ
とにより誤差補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム露光装置およ
び電子ビーム偏向方法に関し、特に超ＬＳＩ用のリソグ
ラフィに利用される電子ビーム露光装置および電子ビー
ム偏向方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マスク基板あるいはウエーハ上に塗布し
したレジストに５〜５０ＫｅＶの高速電子ビームを照射
し、上記レジストの被照射部分の化学反応を利用して所
望のパターンを得る電子ビーム露光は、ビーム径０．１
μｍ以下と高解像度であることと、磁界や電界で容易に
偏向できるので、偏向の走査信号をコンピュータ制御に
より高精度でパターンを発生できることとなどから、大
規模、高集積度、高精細度化を必要とする数百万パター
ン以上の超ＬＳＩ用のリソグラフィ（半導体基板上に所
望のパターンのレジスト膜を形成する工程）に不可欠の
技術として位置ずけられている。

【０００３】電子ビーム露光装置は使用する電子ビーム
の形状により、ガウス型ビームを用いるものと、成形ビ
ームを用いるものとがある。成形ビームを用いる方法
は、集束ビームの断面形状を所望の形状に加工したビー
ムで必要とする形状の孔（アパーチャ）を照射し、この
アパーチャの像を縮小してつくられた電子ビームを用い
て描画する。この成形ビームを用いる装置には、成形ビ
ームの断面積が一定の固定形状ビームを用いるものと、
２個のアパーチャを電子光学的に重ね合せ、成形ビーム
の断面積を可変とした可変形状ビームを用いるものとが
ある。ここでは、超ＬＳＩ用のリソグラフィ用として、
本質的に高精度かつ高速度であることにより広く使用さ
れる可変形状ビーム型の電子ビーム露光装置について説
明する。

【０００４】従来のこの種の電子ビーム露光装置は、ビ
ームを半導体基板上の所定位置に指向するための偏向レ
ンズとして、磁界による電磁偏向器と電界による静電偏
向器との両者が用いられる。周知のように、静電偏向器
は、所要エネルギーが少なく、周波数特性が優れてい
る。しかし、加速電圧が高いこの種の電子ビーム露光装
置では偏向電圧が極めて高くなり、偏向回路を構成する
素子の絶縁耐圧の保持や所要の偏向波形の発生技術が困
難となる。一方、電磁偏向器は、外付の偏向コイルに所
要の偏向波形の電流を流せばよく、偏向回路の技術的容
易性ははるかに優れている。また、電子ビームの偏向に
伴うスポットの焦点ぼけや走査歪は磁界偏向の方がはる
かに有利である。したがって、電子ビーム露光装置の主
偏向器としては電磁偏向器が広く用いられており、誤差
や収差等の補正用の副偏向器としては静電偏向器が用い
られている。

【０００５】電子ビーム露光装置においては、ビーム照
射位置を高速かつ高精度に設定する必要がある。しかし
電磁偏向器は、誘導性負荷である電磁偏向器の駆動増幅
器側と磁界発生側との間の過渡特性や渦電流効果に起因
する時間遅れすなわち整定時間によって誤差が生じるこ
とはよく知られている。

【０００６】従来の電子ビーム露光装置の第１の例を示
す図５を参照すると、この従来の第１の電子ビーム露光
装置は、電子ビーム１１を供給する電子銃１０と、メモ
リに対するアドレスＡの発生等装置全体の制御を行うＣ
ＰＵ１と、半導体基板であるターゲット１２上に対する
電子ビーム１１の所定照射位置に対応する所望のパター
ン対応の偏向データＤを一時格納するメモリ２と、メモ
リ２から読出されるデータＤの伝送用のデータバス３
と、データＤをアナログ信号に変換するとともに上記ア
ナログ信号を増幅して主偏向信号ａを生成する電磁偏向
器７用のディジタルアナログ変換器およびアンプ（ＤＡ
Ｃアンプ）４と、信号Ｄの供給に応答して静電偏向器８
および９の偏向信号ｂ，ｃをそれぞれ生成するＤＡＣア
ンプ５，６と、偏向信号ａの供給に応答して主偏向領域
内を予め設定した数で分割した領域である副偏向領域毎
にステップ状に偏向する主偏向器である電磁偏向器７
と、偏向信号ｂの供給に応答して上記副偏向領域内をさ
らに分割した副副偏向領域毎にステップ状に偏向する副
偏向器である静電偏向器８と、偏向信号ｃの供給に応答
して上記副副偏向領域内の任意のショット位置に電子ビ
ーム１１を偏向する副副偏向器である静電偏向器９とを
備える。

【０００７】この種の電子ビーム露光装置によるターゲ
ット１２上のビーム設定位置対応の偏向領域の一例を示
す図６（Ａ）を参照すると、主偏向領域１０１は５行お
よび５列からなる２５個の副偏向領域Ｓｍｎ（ｍ，ｎは
１〜５の整数）から成る。図６（Ｂ）をさらに参照する
と、副偏向領域Ｓｍｎの各々は同様に５行および５列か
らなる２５個の副副偏向領域Ｑｏｐ（ｏ，ｐは１〜５の
整数）から成る。まず、電磁偏向器７により電子ビーム
１１は、最初の副偏向領域Ｓ１１の中心を照射するよう
にに設定される。次に、静電偏向器８により電子ビーム
１１は、副偏向領域Ｓ１１の最初の副副偏向領域Ｑ１１
の所定位置を照射するようにに設定される。次に、静電
偏向器９の偏向動作により、電子ビーム１１による所望
のパターンの描画すなわち１ショットの露光を行う。次
に静電偏向器８により電子ビーム１１は隣接の副副偏向
領域Ｑ１２に設定され、同様にして１ショットの露光を
行う。副副偏向領域Ｑ１５の露光が終了すると次に列方
向に移動し副副偏向領域Ｑ２５の露光を行う。このよう
にして、最後の副副偏向領域Ｑ５５までの露光が終了す
ると、次に、電磁偏向器７により電子ビーム１１は次の
副偏向領域Ｓ１２の中心を照射するようにに設定され、
同様にこの副偏向領域Ｓ１２内の副副偏向領域Ｑ１１〜
Ｑ５５の各ショットの露光を行う。副偏向領域Ｓ１５の
各副副偏向領域対応のショットの露光が終了すると次に
列方向に移動し副偏向領域Ｓ２５について同様のプロセ
スで露光を行う。このようにして、最後の副偏向領域Ｓ
５５までの露光を遂行する。

【０００８】動作について説明すると、電子銃１０から
の電子ビーム１１は、電磁偏向器７，静電偏向器８，９
を経由してターゲット１２に照射される。ＣＰＵ１は偏
向データＤ対応のアドレスＡをメモリ２に供給する。メ
モリ２は、アドレスＡの供給に応答して読出した偏向デ
ータＤをＤＡＣアンプ４，５，およびＤＡＣアンプ６に
データバス３を経由して並列に供給する。まず、ＣＰＵ
１の制御信号ＩＡと副偏向領域Ｓ１１対応の偏向データ
ＤとがＤＡＣアンプ４に供給され、ＤＡＣアンプ４は、
偏向データＤの供給に応答してこの偏向データＤをディ
ジタルアナログ変換し、さらに所要の増幅を行って電磁
偏向器７の駆動電流である主偏向信号ａを生成し、電磁
偏向器７に供給する。この結果、電子ビーム１１は、副
偏向領域Ｓ１１のほぼ中央部を照射するよう偏向され
る。次に、ＣＰＵ１の制御信号ＩＢ，副副偏向領域Ｑ１
１対応の偏向データＤがＤＡＣアンプ５に供給される。
ＤＡＣアンプ５は副偏向信号ｂを生成して静電偏向器８
に供給する。この結果、電子ビーム１１は、副副偏向領
域Ｑ１１のほぼ中央部を照射するよう偏向される。次
に、ＣＰＵ１の制御信号ＩＣ，所定パターン対応の偏向
データＤがＤＡＣアンプ６に供給される。ＤＡＣアンプ
６はこれら信号ＩＣ，Ｄの供給に応答して所定のパター
ン対応の偏向信号ｃを生成し静電偏向器９に供給する。
この結果、電子ビーム１１は、副副偏向領域Ｑ１１の１
ショットの露光を行う。以下上述したように、副偏向領
域Ｓ１１の副副偏向領域Ｑ１２〜Ｑ５５対応の各ショッ
トの露光を行ない、副偏向領域Ｓ１２〜Ｓ５５について
も同様に露光を行う。

【０００９】ここで、電磁偏向器７による主偏向動作で
は、渦電流効果や回路動作の過渡現象に起因する時間遅
延により、１回当りの偏向量が大きくなるほど所望の偏
向量対応の電流値Ｉ１に到達するまでの時間が長くな
る。すなわち、大きな偏向量を得るべく大きな入力電圧
を主偏向信号ａとして電磁偏向器７に与える必要がある
が、この電磁偏向器７は電磁コイルで構成されているた
め、このコイルのインダクタンス成分Ｌとコイルおよび
配線の抵抗成分Ｒによる時定数（τ＝Ｌ／Ｒ）のため
に、コイルに流れる電流ｉが所望の偏向量を与える電流
値Ｉ１に達するまでに長時間を要する。この結果、電子
ビーム１１は徐々に所望の目標位置に達するため露光対
応のショット位置に誤差が生じる。これら要因のうち、
上記渦電流効果はコイル等の材料の選択や構造の工夫に
より無視し得る程度に低減できる。

【００１０】上記過渡現象波形の一例を示す図２（Ａ）
を参照すると、上記過渡現象は電磁偏向器７の時定数τ
により電流が定常状態に到達するまでにある一定の時間
すなわち整定時間ｔｓを必要とすることである。このた
め電子ビーム１１の所望の目標位置までの距離をｙとす
ると、距離ｙと時間ｔとの関係は次式のように予測され
る。

【００１１】ｙ＝Ａｅｘｐ（−ｔ／τ）…………………
…………………………………（１）ここで、Ａは定数で電磁偏向器７による１回当りの偏向
量、すなわちこの場合には副偏向領域Ｓｍｎの大きさと
なる。

【００１２】電磁偏向器７に偏向信号ａが供給されて偏
向動作が開始されてから露光を始めるまでの時間すなわ
ち待時間ｔｗが整定時間ｔｓに比べ不十分であると電子
ビーム１１の設定位置が完全に安定しない状態で露光が
開始され、図７（Ａ）に示すように、例えば副副偏向領
域Ｑ１１対応の第１の露光で誤差Δｙが生じる。第２，
第３…の露光対応の時間ｔ２，ｔ３…が経過し整定時間
ｔｓの後、電磁偏向器７の駆動電流ｉが定常状態Ｉ１に
達すると、誤差Δｙはそのまま保持されたままであるの
で、この間の露光位置精度は電子ビーム露光装置本来の
接続精度レベル以下になる。したがって、通常、上記露
光は電子ビーム１１の設定位置の安定を待って開始され
る。実際には電子ビーム１１は安定するまではブランカ
（図示省略）によりターゲット１１に達しないようにブ
ランキングされている。

【００１３】しかし、電磁偏向器７の整定時間ｔｓは上
述の過渡現象による時間遅延のため静電偏向器８，９に
比べ極めて遅く、待時間ｔｗを十分に取る必要があり、
このことがスループットの低下要因の一つとなってい
る。一方、電子ビーム１１の設定位置の安定前に露光が
開始されるとショット位置に誤差が生じ描画したＬＳＩ
チップの回路パターンの切れによる配線の欠如や回路素
子，配線の所定位置からのずれ等の原因になり歩留まり
の低下を招く。主偏向信号ａの供給に応答して流れる電
磁偏向器７の電流ｉの立上り特性の一例を示す図７を参
照すると、信号ａの供給時刻ｔ／τ＝０から電流値Ｉ１
に達するまで９ｔ／τの時間がかかる。

【００１４】このように、誘導性負荷である電磁偏向器
の駆動アンプ側と磁界発生側との間の過渡特性や渦電流
効果に起因する時間遅れすなわち整定時間によって誤差
が生じる。

【００１５】上記整定時間の短縮を図った従来のこの種
の電子ビーム露光装置の第２の例は、米国で発行された
ジャーナル・オフ・バキューム・サイエンス・アンド・
テクノロジ（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶａｃｕｕｍＳ
ｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）第Ｂ１
０巻，第６号，１９９２年１１／１２月、第２７９４〜
２７９８頁所載の高橋らの論文、エレクトロン・ビーム
・リソグラフィー・システム・ウィズ・ニュウ・コレク
ション・テクニックス（Ｙ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ，ｅ
ｔ．ａｌ．″ＥｌｅｃｔｏｒｏｎＢｅａｍＬｉｔｈ
ｏｇｒａｐｈｙＳｙｓｔｅｍｗｉｔｈＮｅｗＣｏ
ｒｒｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ″）に記載さ
れているように、主偏向器である電磁偏向器を流れる電
流の時間微分を微分器により求め、その値を偏向制御系
にフィードバックし静電偏向器により、上記整定時間の
短縮を図る。

【００１６】図８を参照すると、この図に示す第２の従
来の電子ビーム露光装置は、図５の第１の電子ビーム露
光装置の構成要素１〜１２に加えて、主偏向信号ａの電
流ｉを検出する電流検出回路１３と、ＣＰＵ１から供給
されるクロックＣＰと電流ｉとの供給に応答して電流ｉ
の時間微分を補正信号ｅとして供給する微分器１４と、
偏向データＤおよび補正信号ｅの供給に応答して信号Ｂ
を生成し信号Ｄに代ってＤＡＣアンプ５に供給する偏向
制御系１５とを備える。

【００１７】図７を併せて参照して動作について説明す
ると、電子ビームの生成および偏向データＤの供給に応
答して電磁偏向器７の駆動電流である主偏向信号ａを生
成し、電磁偏向器７に供給するまでの動作は上述の第１
の電子ビーム露光装置と同様である。電流検出回路１３
は、主偏向信号ａの電流値ｉを検出し、この電流値ｉが
微分器１４に供給される。微分器１４はこの電流値ｉの
時間微分ｄｉ／ｄｔを演算し対応の信号ｅを偏向制御系
１５に供給する。偏向制御系１５は、ＣＰＵ１の制御信
号ＩＢ，副副偏向領域Ｑ１１対応の偏向データＤおよび
この信号ｅの供給を受け、これら信号ＩＢ，Ｄ，ｅの供
給に応答して信号Ｂを生成しＤＡＣアンプ５に供給す
る。ＤＡＣアンプ５は第１の例と同様に信号Ｂの供給に
応答して副偏向信号ｂを生成して静電偏向器８に供給す
る。

【００１８】これにより、電磁偏向器７のコイルに流れ
る電流値ｉの時間微分値対応の信号ｅを求め、その値か
ら電流ｉすなわち電子ビーム１１の所望の目標位置対応
の副偏向領域Ｓ１１の中央部までの到達状態を知り、そ
の時点における不足の偏向量を静電偏向器８に供給する
ことにより、上記所望位置到達前の時点で補正を行うこ
とができる。

【００１９】また、特開昭６４−２７１５０記載の従来
の第３の例の電子ビーム露光装置では、パターンデータ
の有無にかかわらず、電磁偏向器の一回の偏向量を少な
く制限し、各偏向毎の安定時間を短縮することにより、
電子ビームの位置安定に要する時間の短縮を図ってい
る。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電子ビ
ーム露光装置および電子ビーム偏向方法は、第１の従来
の電子ビーム露光装置では、誘導性負荷である電磁偏向
器の駆動アンプ側と磁界発生側との間の過渡特性や渦電
流効果に起因する時間遅れすなわち整定時間によって誤
差が生じるという欠点がある。

【００２１】上記整定時間の短縮を図った従来の第２の
電子ビーム露光装置では、電磁偏向器の駆動電流の微分
を求める方式のため、ハードあるいはソフト処理時間を
必要とするため描画時間が増大するという欠点がある。

【００２２】さらに、パターンデータの有無と無関係に
電磁偏向器の一回当りの偏向量を少なく制限して各偏向
毎の安定時間を短縮することにより、上記整定時間の短
縮を図った従来の第３の電子ビーム露光装置では、それ
ほど大きなビーム整定時間の短縮が期待できないのみな
らず、特にパータン密度の低い描画データの場合にはか
えって無駄な走査時間が必要となるという欠点がある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の電子ビーム露光
装置は、電子ビームを供給する電子銃と、前記電子ビー
ムを露光対象の半導体基板の表面の所望位置を照射する
よう偏向するための電磁偏向器である第１の偏向器と静
電偏向器である第２の偏向器と、所望パターン対応の偏
向データを格納したメモリと、前記メモリから前記偏向
データの読出アドレスを生成するとともに装置全体の制
御を行うＣＰＵと、前記偏向データの供給に応答して第
１および第２の偏向器対応の第１および第２の偏向信号
を生成する第１および第２の偏向回路とを備える電子ビ
ーム露光装置において、前記第１の偏向器が発生する偏
向誤差を検出する偏向誤差検出手段と、前記偏向誤差か
ら前記第２の偏向信号の補正用の補正データを生成する
補正データ生成手段とを備えて構成される。

【００２４】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。本発明の電子ビーム露光装置の一実施例を図
５と共通の構成要素は共通の参照数字を付したブロック
で示す図１を参照すると、この図に示す本実施例の電子
ビーム露光装置は、従来と同様のターゲット１２に照射
する電子ビーム１１を供給する電子銃１０と、ＣＰＵ１
と、メモリ２と、データバス３と、ＤＡＣアンプ４〜６
と、電磁偏向器７と、静電偏向器８，９とに加えて、タ
ーゲット１２上に描画したテストパターン１６から偏向
器７による偏向誤差Ｅを検出する偏向誤差検出手段１７
と、偏向誤差Ｅから補正データＦを算出しＣＰＵ１に供
給する補正データ生成手段１８と、補正データＦを偏向
データＤに重畳するよう演算して信号ＦＢを生成する偏
向制御系１５Ａとを備える。

【００２５】説明の便宜上、本実施例の電子ビーム露光
装置によるターゲット１２上のビーム設定位置対応の偏
向領域および電子ビーム１１の偏向動作は、従来の技術
で説明した図６と同様のものとする。すなわち、主偏向
領域１０１は５行５列の２５個の副偏向領域Ｓｍｎ
（ｍ，ｎは１〜５の整数）から成り、副偏向領域Ｓｍｎ
の各々は同様に５行および５列からなる２５個の副副偏
向領域Ｑｏｐ（ｏ，ｐは１〜５の整数）から成る。電磁
偏向器７により電子ビーム１１は、最初の副偏向領域Ｓ
１１から最後のＳ５５まで、ステップ状に照射位置を移
動させ、副偏向領域Ｓｍｎの各々毎に副副偏向領域Ｑｏ
ｐの各ショット対応の静電偏向器８，９による偏向動作
および露光動作（ショット）を遂行する。

【００２６】図１、図２、および本実施例の動作波形の
一例を示す図３を参照して動作について説明すると、従
来と同様に、ＣＰＵ１はメモリ２のアドレスＡを指定し
そのアドレスＡ対応の偏向データＤをＤＡＣアンプ４〜
６にデータバス３を通して転送し、所定の偏向信号ａ，
ｂ，ｃを生成して電磁偏向器７および静電偏向器８，９
にそれぞれ供給することにより電子ビーム１１の所望の
偏向を行う。

【００２７】従来例で説明したように、描画（露光）は
パターンデータに従って１ショット毎に静電偏向器９が
動作し、まず、副副偏向領域Ｑ１１内で露光が実行さ
れ、副副偏向領域Ｑ１１内での露光が終わると静電偏向
器８が副副偏向領域Ｑ１１，Ｑ１２…Ｑ１５，Ｑ２５…
Ｑ５５と順次隣方向に偏向し露光を継続する。このよう
に１つの副偏向領域例えばＳ１１内での全ての露光が終
了すると、こんどは電磁偏向器７が電子ビーム１１を隣
の副偏向領域Ｓ１２に偏向させ、同様に露光が継続され
る。

【００２８】従来の技術で説明したように、電磁偏向器
７による偏向動作では、（１）式および図２（Ａ）で示
した過渡現象による時間遅延のため長い整定時間ｔｓを
必要とする。本実施例の動作を示す図２（Ｂ）を参照す
ると、この整定時間ｔｓを短縮して所望の待時間ｔｗを
実現するためには、待時間ｔｗと整定時間ｔｓとの間の
不足する偏向量の補正のため待時間ｔｗから開始される
（１）式と逆相の偏向動作を行わせるための（２）式に
示す補正信号ｆを本来の副偏向信号ｂに含めて静電偏向
器８に供給する。

【００２９】ｆ＝−Ａｅｘｐ（−ｔ／τ）………………
…………………………………（２）ただし、ｔｗ≦ｔ≦ｔｓ。

【００３０】補正データ生成手段１８は（１）式を検出
するための後述のテストパターン１６および誤差検出手
段１７から供給される誤差データΔｙから、補正信号ｆ
対応の補正データＦを生成し、ＣＰＵ１を経由して偏向
制御系１５Ａに補正データＦを供給する。偏向制御系１
５Ａは、補正データＦを偏向データＤに重畳するよう演
算し、補正された副偏向データＦＢを生成してＤＡＣア
ンプ５に供給する。ＤＡＣアンプ５は副偏向データＦＢ
から偏向信号ｂを生成し静電偏向器８を駆動する。

【００３１】テストパターン１６の一例を示す図３を参
照すると、このテストパターン１６は、副副偏向領域Ｑ
ｏｐの各々に対応する方形の露光領域の周囲に形成され
た誤差検出パターンＰｏｐを有する。説明の便宜上、左
右方向に隣接した副副偏向領域Ｑ５２，Ｑ５３と、副副
偏向領域Ｑ５２に上下方向に隣接した副副偏向領域Ｑ４
２とを取り上げると、副副偏向領域Ｑ５２の周囲に配列
された誤差検出パターンＰ５２はそれぞれ中心を示すた
め他の線よりやや長く形成した中心線ｋ５２，ｌ５２を
含むピッチｓの上下方向の線／間隔パターンＫ５２と左
右方向の線／間隔パターンＬ５２とから成り、副副偏向
領域Ｑ５３，Ｑ４２対応の誤差検出パターンＰ５３，Ｐ
４２はそれぞれピッチｓと予め定めた関係の若干大きい
ピッチｐの上下，左右方向の線／間隔パターンＫ５３，
Ｋ４２およびＬ５３，Ｌ４２とから成る。これら相互に
隣接した線／間隔パターンＫ５２，Ｋ５３およびＬ５
２，Ｌ５３の各々の組合せは、周知の主尺／副尺関係と
なる。

【００３２】周知のように、副尺は目盛りをさらに細分
して読取るための補助目盛であり、主尺のｕ−１または
ｕ＋１目盛の長さをｕ等分した目盛を持つ。副尺の長さ
ｌは、主尺１目盛の間隔をｓ、副尺１目盛の間隔をｐと
すると次式で示される。

【００３３】ｌ＝ｕ・ｐ＝（ｒｕ±１）ｓここで、ｒは小さい整数であり一般に１または２であ
る。

【００３４】ｓ，ｐは本実施例のピッチｓ，ｐに対応
し、ピッチｓを１．００μｍ、ピッチｐを１．０２μｍ
とそれぞれ設定する。したがって、ピッチｓ対応の主尺
目盛数ｕは５０となり、副尺の長さｌはピッチＰの５０
倍の５１μｍとなる。この結果読取可能な分解能は、ピ
ッチｓの１／５０の０．０２μｍとなる。

【００３５】図１、図２および本実施例のフローチャー
トを示す図４をさらに参照して、本実施例の電子ビーム
偏向方法を説明すると、まず所望の待時間ｔｗを設定す
る（ステップＳ１）。この待時間ｔｗでターゲット１２
上に電子ビーム１１の複数回のショットによりテストパ
ターン１６を形成する（ステップＳ２）。説明の便宜
上、ここでは副偏向領域Ｓ２２を取りあげる。次に、誤
差検出手段１７の一部を成す光学顕微鏡でテストパター
ン１６を観察し、待時間ｔｗでのｙの値すなわち電磁偏
向器７による副偏向領域Ｓ２２への偏向直後の最初の露
光対象の副副偏向領域Ｑ１１の左右方向のずれ量Δｙを
求めるため、副副偏向領域Ｑ１１の上下方向の線／間隔
パターンＫ１１，および上下方向に隣接した副偏向領域
Ｓ１２の副副偏向領域Ｑ５１の上下方向の線／間隔パタ
ーンＫ５１との間において両者の線同志が一致した一致
線を抽出しその中心線ｌ１１からの値を記録する（ステ
ップＳ３）。この例では中心線ｌ１１から左方に３番目
の線ｌ１１３が一致しているので−３を記録する。この
値−３と上記分解能０．０２μｍとの積からずれ量Δｙ
が−０．０６μｍとして求められる。この場合のよう
に、ずれ量Δｙが所要精度（例えば０．０４μｍ）内で
なければその値を補正データ生成手段１８に供給して補
正データＦとして生成し（ステップＳ４）、ＣＰＵ１に
供給する。ＣＰＵ１は所要の演算等の処理を行い、この
補正データＦを偏向制御系１５Ａに供給して再度ステッ
プＳ２，Ｓ３を反復する。ずれ量Δｙが上記所要精度を
満足すると、本露光を実行する。

【００３６】ここで、副偏向領域Ｓ１２の副副偏向領域
Ｑ５１は電磁偏向器７による偏向後整定時間ｔｓに対し
十分に時間が経過しており安定した状態で描画されてい
るため電磁偏向器７のコイルの過渡現象の遅れによる誤
差は含まれない。したがって、上記のずれは副副偏向領
域Ｑ１１の誤差のみに起因する量を検出することにな
る。

【００３７】本実施例では、ＣＰＵに補正データを供給
し、所要の演算処理等を行っているが、偏向制御系がサ
ブＣＰＵを有していれば、補正データを直接偏向制御系
に供給する構成とすることもできる。また、偏向量対応
の整定時間ｔｓがほぼ安定していれば、予め上記ＣＰＵ
あるいは上記偏向制御系に上記補正データの予想所要範
囲をカバーするような補正データマップを持たせてお
き、この補正データマップに従って静電偏向器による補
正をかけることもできる。

【００３８】ずれ量Δｙの読み値には電子ビーム露光装
置固有の接続精度や読取り誤差が含まれるため上述のよ
うに１回分だけでなくｔ１，ｔ２…での複数回分のずれ
量を求めこれら複数回対応のずれ量を補正データとして
用いたり、あるいはそれらの平均値を補正データとして
用いることにより、さらに補正精度を向上できる。

【００３９】この結果、整定時間ｔｓが待時間ｔｗまで
短縮され誤差のない露光が実行される。あるいはさらに
待時間ｔｗを短縮して上述の処理ステップＳ１〜Ｓ４を
繰り返すことにより、上記露光時間の短縮を図ることが
できる。このとき、ずれ量Δｙが副副偏向領域Ｑｏｐよ
り小さければさらに待時間ｔｗを短縮することができ
る。

【００４０】本実施例では、目標位置からのずれ量をテ
ストパターンを用いて求めたが、自動測定等によりずれ
量を求めることもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電子ビーム
露光装置および電子ビーム偏向方法は、電磁偏向器の偏
向誤差を検出する偏向誤差検出手段と、上記偏向誤差か
ら静電偏向器の偏向信号の補正データ生成手段とを備
え、整定時間の短縮が可能となるという効果がある。

【００４２】また、予め補正量を求めるための補正デー
タを偏向制御回路に供給しておくので、描画中にフィー
ドバックをかける方法に比べハードおよびソフトウェア
上の処理時間が不要なため高速な補正が得られるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子ビーム露光装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】本実施例の動作を説明する特性図である。

【図３】本実施例のテストパターンの一例を示す図であ
る。

【図４】本実施例の電子ビーム偏向方法を示すフローチ
ャートである。

【図５】従来の電子ビーム露光装置の第１の例を示すブ
ロック図である。

【図６】電子ビーム露光装置の主および副および副副偏
向領域の一例を示す図である。

【図７】電磁偏向器の偏向信号の供給からの時間対電流
特性を示す特性図である。

【図８】従来の電子ビーム露光装置の第２の例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ＣＰＵ２メモリ３データバス４〜６ＤＡＣアンプ７電磁偏向器８，９静電偏向器１０電子銃１１電子ビーム１２ターゲット１３電流検出回路１４微分器１５，１５Ａ偏向制御系１６テストパターン１７誤差検出手段１８補正データ生成手段１０１主偏向領域１７副偏向領域Ｋ１１〜Ｋ１５，Ｋ２１〜Ｋ２５，Ｋ３１〜Ｋ３５，Ｋ
４１〜Ｋ４５，Ｋ５１〜Ｋ５５，Ｌ１１〜Ｌ１５，Ｌ２
１〜Ｌ２５，Ｌ３１〜Ｌ３５，Ｌ４１〜Ｌ４５，Ｌ５１
〜Ｌ５５線／間隔パターンＰ１１〜Ｐ１５，Ｐ２１〜Ｐ２５，Ｐ３１〜Ｐ３５，Ｐ
４１〜Ｐ４５，Ｐ５１〜Ｐ５５誤差検出パターンＱ１１〜Ｑ１５，Ｑ２１〜Ｑ２５，Ｑ３１〜Ｑ３５，Ｑ
４１〜Ｑ４５，Ｑ５１〜Ｑ５５副副偏向領域Ｓ１１〜Ｓ１５，Ｓ２１〜Ｓ２５，Ｓ３１〜Ｓ３５，Ｓ
４１〜Ｓ４５，Ｓ５１〜Ｓ５５副偏向領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 37/147 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを供給する電子銃と、前記電
子ビームを露光対象の半導体基板の表面の所望位置を照
射するよう偏向するための電磁偏向器である第１の偏向
器と静電偏向器である第２の偏向器と、所望パターン対
応の偏向データを格納したメモリと、前記メモリから前
記偏向データの読出アドレスを生成するとともに装置全
体の制御を行うＣＰＵと、前記偏向データの供給に応答
して第１および第２の偏向器対応の第１および第２の偏
向信号を生成する第１および第２の偏向回路とを備える
電子ビーム露光装置において、前記第１の偏向器が発生する偏向誤差を検出する偏向誤
差検出手段と、前記偏向誤差量から前記第２の偏向信号の補正用の補正
データを生成する補正データ生成手段とをさらに備える
ことを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】前記補正データ生成手段が予め前記誤差
量に対応する前記補正データの値を格納した補正データ
テーブルを備えることを特徴とする請求項１記載の電子
ビーム露光装置。
【請求項３】前記偏向誤差検出手段が前記半導体基板
の表面に描画した予め定めた誤差検出パターンを含むテ
ストパターンから誤差量を読取る誤差量読取手段を備
え、前記テストパターンが予め定めた大きさの方形パターン
である第１のショットパターンとこの第１のショットパ
ターンに左右方向に隣接した第２および上下方向に隣接
した第３のショットパターンとを有し、前記誤差検出パターンが前記第１のショットパターンの
外周部の上下および左右方向に所定幅の短線を第１のピ
ッチで配列した第１の線／間隔パターンと前記第２およ
び第３のショットパターンの外周部の上下および左右方
向に前記短線をそれぞれ第１のピッチとわずかに異なる
第２のピッチで配列した第２の線／間隔パターンとを有
して形成したことを特徴とする請求項１記載の電子ビー
ム露光装置。
【請求項４】前記第１および第２のピッチが相互に主
尺／副尺の関係にあることを特徴とする請求項３記載の
電子ビーム露光装置。
【請求項５】前記第１および第２の線／間隔パターン
の中心に他の前記短線よりやや長い線である中心線を備
えることを特徴とする請求項３記載の電子ビーム露光装
置。
【請求項６】電子ビームを供給する電子銃と、前記電
子ビームを露光対象の半導体基板の表面の所望位置を照
射するよう偏向するための電磁偏向器である第１の偏向
器と静電偏向器である第２の偏向器と、所望パターン対
応の偏向データを格納したメモリと、前記メモリから前
記偏向データの読出アドレスを生成するとともに装置全
体の制御を行うＣＰＵと、前記偏向データの供給に応答
して第１および第２の偏向器対応の第１および第２の偏
向信号を生成する第１および第２の偏向回路とを備える
電子ビーム露光装置の電子ビーム偏向方法において、前記半導体基板の表面に予め定めた大きさの方形パター
ンである第１のショットパターンとこの第１のショット
パターンに左右方向に隣接した第２および上下方向に隣
接した第３のショットパターンと、前記第１のショット
パターンの外周部の上下および左右方向に所定幅の短線
を第１のピッチで配列しその中心に前記短線よりやや長
い中心線を有する第１の線／間隔パターンと前記第２お
よび第３のショットパターンの外周部の上下および左右
方向に前記短線をそれぞれ第１のピッチと相互に主尺／
副尺の関係となる第２のピッチで配列し前記中心線を有
する第２の線／間隔パターンとを有して形成した誤差検
出パターンを含むテストパターンを描画し、前記第１および第２の線／間隔パターンの各々の前記短
線同志の位置が一致する一致線を前記中心線からの序数
値で求め、前記序数値を前記第１および第２のピッチできまる前記
主尺／副尺の関係から前記第１，第２および第３のショ
ットパターン相互間のずれの実寸法を前記第１の偏向器
が発生する偏向誤差量として検出し、前記偏向誤差量から前記第２の偏向信号の補正用の補正
データを生成することを特徴とする電子ビーム偏向方
法。