JPS61105838A - 電子ビ−ム露光装置、電子ビ−ムリソグラフイ−装置及び粒子ビ−ムリングラフイ−方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、走査ビームマイクロリトグラフィー装置に関
し、かつ特にラスター走査ビーム偏向法を使用する装置
と区別されるように、ベクトル走査ビーム偏向法を使用
するマイクロリングラフイーにおける改良を目的とする
。

ベクトル走査ビーム偏向法を使用する以前の走査ビーム
マイクロリソグラフィー装置は、走査ビーム下での基板
台を運動させる能率的でないステップ・アンド・ライト
パターンに基づきそのポテンシャル速度の幾分かを犠牲
にする。

この種の装置では、パターン露光は台運動中に停止しか
つ台が再び静止した後に再開される。

また、この種の装置には、ステップ・アンド・ライトパ
ターンにより好ましくない振動が導入される。若干のラ
スター走査マイクロリソグラフィー装置は、上記台運動
を不当にも走査ビーム下をほぼ一定の速度で台を運動さ
せることを回避した。しかしながら、ラスター走査方式
は、基板」−の露光領域のアドレッシングの必要性及び
最小画像寸法に対するパターン配置解像度の結合を含む
別の非能率の欠点を有する。このような連続的に運動す
る台及び最小画像寸法に対するパターン配置を有するラ
スター走査方式は、コリエル（Ｃｏ１１ｉｅｒ　）他に
よる米国特許第３９８３４０１号明細書に開示されてい
る。

本発明の課題は、基板台をスムーズにかつ連続的に運動
することができるように、台運動をベクトル走査ビーム
偏向に協調させる装置を設けることにより、先行技術の
問題点を解決することであった。該装置は基板が運動す
る際にベクトル走査を継続することを可能にしかつベク
トル走査方式の全速ポテンシャルを実現可能にする。

当該の別法、すなわち台運動とビーム偏向との間に協調
関係が存在するいわゆる“ライト・オンザ・ンライ〃方
式は、先行技術においてはラスター走査ビーム偏向方式
を使用する装置においてのみ実施された。本発明は第一
にベクトル走査方式を使用する装置でＮライト・オン・
ザ・フライ”技術を実施することであり、かっこの実施
形は先行技術の装置で使用されたものとは全く異なって
いる。このことを以下の説明及び添付図面から当業者に
明らかにする。

前記課題は、可動基板台と、ビーム偏向技術によって上
記台」二の基板を露光するため電子ビーム源と、上記基
板」−ニ露光すべきパターンデータな選別する装置とか
ら成る、ベクトル走査方式を使用するマイクロリソグラ
フィー装置において、上記選別装置が上記データを相応
するフレーム中心を基準としたパターン配置座標を有す
る群又はフレームに選別し、かつビーム偏向がフレーム
中心に向けられる実時間で更新するベクトルと、フレー
ム中心に対するパターン画像の相対位置を表わす固定の
ベクトルとの和であるように、上記台が連続的に移動す
る際にその位置を監視する装置を有していることにより
解決された。

−てす１６−≦々千ｌ−ブＩＦリー 次に図示の実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図には、パターンデータが露光されるべ
き基板のチップ１０が示されている。

このパターンデータは電子ビームによって露光（書き込
み）されるべきスポット（幾何学図形）を表わす四角形
点１４を有する原点ゝゝＯ“の単一点に対するベクトル
１２によって示されている。簡明化のために、数個だけ
の幾何学的図形が示されておりかつこの図面では横断面
が方形で示されている。これはマイクロリソグラフィー
装置によって書き込まれるべき形状の位置座標の典型的
なパターンでありかつ一般に所望のチップ配位を設計す
る場合にコンピュータ・エイデツド・デザイン（ＣＡＤ
　）技術によって発生せしめられる。第２図の幾何学的
図形の数個を表わすにすぎない第１図は、屡々“ビーム
・デフレクション・フィールド〃又はゝゝオプチカル・
フィールド〃と称されるゝゝフレーム／／１６に分割さ
れるチップを示す。

第３図は、書き込まれるべき図形１４を一層明らかに示
すものであり、但しこの場合にはパターンデータがフレ
ーム（４つに示されている）に選別されておりかつ幾何
学的位置座標（ベク）　ル１２　ａ　）はフレーム中心
０１１０２．０３等に相当させるために変えられている
。

第１図〜第３図は、前記のベクトル走査装置で使用され
るように“ステップ−アンド−ライト“の先行技術で使
用される実施形に類似している。先行技術は図形をフレ
ーム内に選別するための固定の規則を使用するが、一方
本発明は種々のフレームの露光時間を相互にほぼ等しく
するように図形を選別する。このことはオーバラップし
たフレーム（今やフレームＡ、８１Ｃ及びＤとして同一
化されている）をかつフレー１、中心を一緒に接近させ
て示す第４図に示されている。

第５図は第４図を拡大したものであって、相応するフレ
ーム中心点０１，０２．０３及び０４等を示すが、但し
種々のフレームの露光時間を相互にほぼ等しくするため
にはベクトルをどのようにオーバラップさせるべきかを
一層明らかに示す。この際には、フレーム中心はフレー
ム識別Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに相応させるためにＯＡ。

ＯＢ、ＱＣ及びＯＤとして識別される。

第６図は、同じパターンデータな点線１８で示された台
移動のために補償した幾何学的配置ＧＫ対するビーム偏
向と伴に示す。この図面では、幾何学的配置Ｇの配置ベ
クトルＶＧはフレーム中心ＯＡを基準としかつ正味の偏
向ベクトルＬＩＧを得るためにベクトルＧにフレーム誤
差ベクトルが加えられている。いかにしてかついかなる
理由から、とのことを実施するかは以下の記載から一層
明らかにする。

第７図は、フレームエラー補正窓１６Ａ〜１６Ｄとフレ
ームとの関係を示す。フレームエラー補正窓は、台を正
確に追跡するために所望される高データ速度に基づきフ
レームよりも小さ℃１゜ 第８図は、フレーム中心０ＡＳＯＢ、ＱＣ。

ＯＤ等の近くを通過する台通路（ビームのニュートラル
位置）を示し、連続的に画像幾何学的配置のためビーム
の偏向（ベクトルＶＧ　）を、各フレームＡ１Ｂ、Ｃ及
びＤのためのオーバラップしたフレームエラー補正窓１
６Ａ〜１６Ｄと共に示す。この図面では、隣接したフレ
ームエラー補正窓は相互にオーバラップする。台は連続
的にフレーム中心の近くを運動する間に、その速度を、
フレーム内にデータを書き込むために要する間中夫々の
フレームエラー補正窓中に残るように調整すべきである
。データの密度は台の速度を決定しかつ前記の図形選別
法は、台速度の変更が堝剰の機械的外乱を阻止するため
に十分であることを保証する。

第９図について説明すれば、マイクロリソグラフィー装
置によって書き込まれるべき幾何学的配置の位置座標を
表わすパターンデータは、第１図に示しかつ最初に原点
の単一点について言及したように、装置３０内にデータ
通信装置３２に導入されかつ処理されかつステップ３４
でフレーｌ、内に選別されかつ次いで初期の幾何学的配
置ベクトルは相応するフレーム中心に対応せしめられる
（第５図）。その後、３４で選別されたパターン、すな
わち軌跡及びフレーム中心はデータ通信線３６を介して
制御コンピュータ３８に送られる。制御コンピュータ３
８は該データを３つの通路、すなわち台の軌跡データ通
路４０、フレーム中心データ通路４２及びアドレス４４
に分割する。

また、制御コンピュータ３８はパターンデータな通路４
６　Ｋ　Ｇってパターンデータ記憶ステップ４８に送り
、該ステップはデータ通路５０を介してパターン伸長器
５２に接続されている。

また、制御コンピュータはマイクロリソグラフィー装置
の操作時間を制御する。台ザーボ制御装置５４は、台軌
跡データに応答して、連続的に台駆動モータ６２に接続
されたモータ指令線６０を介してモータ駆動台５６の運
動を監視１〜かつ指令する。台の位置は連続的に干渉泪
６４及びその対応干渉計制御装置によって監視される。

干渉側制御電子装置６６からの出力パルスは導線６８を
介して台位置剖数器７０に送られる。台位置計数器７０
からの出力は台位置データ導線７２によって台サーボ制
御装置５４及び加算器７４に接続されている。また、加
算器７４は、フレーム中心通路４２から入力したフレー
ム中心データが記憶されたフレーム中心レジスタ８２か
らデータ通路８０を介してフレーム中心データを受信す
る。

従って、台位置ベクトルのディジタル表示はフレーム中
心レジスタ８２の含量から減算されかつこの減算のベク
トル結果はゝゝフレームエラー“Ｅ（第６図参照）と称
される。このエラーＥは連続的に台運動として更新され
る。フレームエラーＥはフレームエラー導線８４に入力
され、該導線は加算器８６に接続されている。パターン
データのためのアドレスを含む、パターンデータ伸長器
からデータ線９０で入力した幾何学的データは、第６図
に示されているようなパターンデータにおいて、ＯＡの
ようなフレーム中心に関連付けられた特殊な幾何学的配
置の配置ベクトル、例えばＶＧである。フレームエラー
Ｅに配置ベクトルＶＧを加えることによつて、ビームの
ニュートラル位置から基板上の幾何学的図形の所望の位
置までのベクトル（例えばＵＧ　）を表わす連続的に更
新される量が得られる。得られるベクトルＵＧを表わす
信号は偏向指令であり、これは基板１００上のビーム９
６の着地点を幾何学的配置Ｇの所望の位置に運動させる
ために出力正味偏向線９４を介してビーム偏向制御ステ
ップ９２に供給される。従って、台は動かすことができ
、その場合でもビームは幾何学的配置Ｇの所望の位置に
位置決めされて安定に維持される。ビームカラム１０２
は適当なビーム発生及び偏向光学装置を有する。

実際に、ビーム偏向の許容範囲は、走査ビーム光学装置
の精度及び解像力に基づき極めて小さい（数ミリメータ
未満）である。この限界は、ビームのニュートラル位置
が適当な順序で夫々のフレーム中心の近くを通過するよ
うに考慮された軌道ニ沿って台５６がスムーズに運動す
ることによって克服される。台がフレーム中心ＯＡを例
えばビー１、のニュートラル位置の近くに移動させると
、ＯＡの座標を表わすデータがフレーム中心レジスタ８
２に装荷される。次いで、その位置がＯＡの座標に関係
付けられた任意の幾何学的配置を書き込むことができる
。台が中心ＱＢをビームのニュートラル位置の近（に移
動させ、かつ０ＡｆＣ関する全ての幾何学的配置が書き
込まれた後に、次いでＯＢの座標がフレーム中心レジス
タ８２に装荷されかつ位置がＯＢに関係伺けられた全て
の幾何学的配置が書き込まれる。

パターンデータから誘導された露光継続時間情報を使用
ｌ〜で、露光前に台軌道が計算される。

この台軌道は台位置、速度及び時間の完全な記述を含む
。台軌道データは、ビームのニュートラル位置がフレー
ム中心のむしろ短い距離（典型的には２００１ｃｍ未満
）内を通過しかつ該フレーム中心に関する全てのデータ
を露光する間中」−気範囲内に維持されろ、すなわち全
ての幾何学的配置が上記フレーム内に存在するように割
算されろ。これらの短い距離は前記のフレームエラー補
正窓内にある。フレーム中心位置は、前記のように過剰
のフレームエラー補正窓がオーバラップし、従ってパタ
ーン幾何学的形状のほとんど連続的露光が可能であるよ
うに選択される。

【図面の簡単な説明】

第１図はパターン図形、ＣＡＤデータのための原点から
出発した位置ベクトル及び相並んで配置されたオーバラ
ップしてないフレームを有するチップを示す図、第２図
はチップ上の典型的パターンを示すために、第１図のパ
ターン図形の一部分を拡大して示す図、第３図はオーバ
ラップしないフレームのフレーム中心に関連したパター
ン図形及び図形位置ベクトルを有する、群又はフレーム
に選別したパターン図形の典型的先行技術配置を示す図
、第４図は本発明に基づき選別したフレーム中心及び図
形配置ベクトルを有するオーバラップしたフレームを示
す図、第５図はオーバラップフレームの中心に関連１゜
た位置ベクトルを示すための、第４−図のパターン図形
の拡大図、第６図は連続釣台運動のために補償するため
に付加的な偏向を伴うフレーム中心に関連した図形位置
ベクトルを示す図、第７図はフレームに対するフレーム
エラー補正窓の寸法関係を示す図、第８図はフレームエ
ラー補正のためにオーバラップしたフレームエラー補正
窓を有する、フレーム中心近くの台通路を示す図、第９
図は本発明に基づき、パターン図形書き込みを実施する
ための電子ビームマイクロリソグラフィー装置における
データ処理手順を示す流れ図である。 １０・・・チップ、１２・・・ベクトル、１４・・・四
角点、０１，０２，０３・・・フレーム中心点、１６Ａ
〜１６Ｄ・・フレームエラー補正窓、１８・・・台通路
、３０・・・電子ビームマイクロリングラフイー装置、
３４・・・露光前のデータ処理装置、３８・・・制御コ
ンピュータ、４３・・パターンデータ記憶装置、５２・
・・パターンデータ伸長器、５４・・・台サーボ制御装
置、５６・・・モータ駆動台、６２・・・台モータ、６
４・・・干渉計、６６・・・干渉泪制御電子装置、７０
・・・台位置泪数器、８２・・・フレーム中心レジスタ
、９２・・・ビーム偏向制御装置、９６・・ビーム、１
００・・・基板、１０２・・・ビーム発生装置及び偏向
光学装置 １．１ 手続補正書（方式） 昭和６０年１１月２７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベクトル走査技術を使用しかつビームを露光すべき
   基板に向ける電子ビーム露光装置において、 イ）上記ビームを発生するための装置、 ロ）上記ビームをニュートラル位置から偏向した位置に
   偏向させるための偏向光学装置、ハ）露光装置によつて
   受信されたデータから予め決定されたパターンに基づき
   基板上の 点で基板を露光するために上記ビームを変 調する装置、 ニ）上記基板がビームに露光される際に、基板を連続的
   に運動させる装置、 ホ）上記基板の位置を監視するための装置、へ）上記基
   板の位置と、フレーム中心と称する基準位置との間の差
   を決定する装置、 ト）フレーム中心データを時間毎に更新する装置、 チ）上記偏向光学装置及び変調装置が励起されると、上
   記偏向ビームが所望の点に位置 決めされるように、基板とフレーム中心と の間の差を補償するための装置 から構成されていることを特徴とする電子ビーム露光装
   置。 ２、連続的に運動する台上に配置された媒体に対してビ
   ームを放射する電子ビーム露光装置において、 （イ）上記の連続的に運動する台の位置データを提供す
   る装置、 （ロ）上記媒体上の規定された中心位置を包含する、上
   記ビームのための偏向データ及び 露光データ、及び上記ビームを中心から半 径方向で偏向させかつ媒体を露光するため のデータを提供する装置、 （ハ）上記の連続的に運動する台の位置データを記憶し
   かつ処理する装置、 （ニ）上記ビームの偏向データを記憶しかつ処理する装
   置、 （ホ）上記ビームのニュートラル位置が選択されたフレ
   ーム中心点を連続的に通過するよ うに、通路に沿つて台を運動させるために 上記位置データを使用する装置、 （ヘ）台が連続的に移動する際に、ビームのそのニュー
   トラル位置における正確な位置と フレーム中心位置との間の差を得る装置及 び （ト）上記露光データに基づきビームが媒体を露光する
   ように、台の位置及びフレーム中 心点の位置に基づき偏向データを補正する 装置 から構成されていることを特徴とする電子ビーム露光装
   置。 ３、ベクトル走査技術を利用しかつ連続的に移動する台
   を有する電子ビームリソグラフィー装置において、 （イ）上記の連続的に運動する台上に取付けられたマス
   ク又はウェハに対して電子ビーム を向ける装置、 （ロ）上記台の位置を連続的に監視するための信号を発
   生する装置、 （ハ）上記マスク又はウェハ上に書き込まれるべきパタ
   ーンデータを表わす信号を記憶し かつ発生する装置、 （ニ）上記ビームのニュートラル位置が上記中心位置を
   通るか又はその近くを通過するよ うに、通路内を台を連続的に運動させる装 置 から構成されていることを特徴とする電子ビームリソグ
   ラフィー装置 ４、予め決定された図形パターンに基づき台上に配置さ
   れた媒体を露光するためにベクトル走査技術を利用しか
   つ外部源からのパターンデータを受信しかつ記憶する粒
   子ビームリソグラフィー方法において、 （イ）上記データを処理して媒体上のデータの相並んだ
   フレームを決定し、それにより粒 子ビームでフレームの中心点に対して位置 決めされた図形を露光させ、 （ロ）上記中心点が媒体上で相互に接近するようにオー
   バラップさせ、 （ハ）上記ビームのニュートラル位置が連続的に中心点
   又はその近くを通るように通路内 を台を連続的に運動させ、 （ニ）上記粒子ビームのニュートラル位置及び中心位置
   に対する台の相対位置を連続的に 監視し、 （ホ）図形が予め決定されたパターンに基づき書き込ま
   れるように偏向データを処理する ことを特徴とする粒子ビームリソグラフィー方法。