KR100375015B1 - 하전입자선노광장치 및 이 장치를 사용한 디바이스제조방법 - Google Patents

Abstract

전자선을 사용해서 웨이퍼상에 패턴을 묘화하기 위한 노광장치는 하전입자선으로 웨이퍼를 주사하면서 웨이퍼상에 패턴을 묘화하는 복수의 구동요소, 복수의 구동요소를 구동하기 위한 복수의 시계열구동데이터열을 기억하는 복수의 구동데이터메모리, 각 구동데이터메모리는 동작지령에 따라서 제 1데이터로부터 대응하는 구동요소까지 시계열구동데이터열을 형성하는 데이터를 순차적으로 공급하며, 그리고 동작지령과 비동작지령을 시계열로 정렬해서 얻어진 복수의 동작지령데이터열을 기억하는 클록패턴메모리를 구비하고, 각 동작지령데이터열을 구성하는 상기 동작지령 및 비동작지령은 클록패턴메모리에 공급된 묘화동기클록에 따라서 제 1동작지령데이터로부터 대응하는 구동데이터메모리까지 순차적으로 공급된다.

Description

하전입자선노광장치 및 이 장치를 사용한 디바이스제조방법{CHARGED-PARTICLE BEAM EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 주로 반도체집적회로, 마스크 등의 제조에 사용되는 전자빔노광장치, 이온빔노광장치 등의 하전입자선노광장치에 관한 것으로, 특히 하전입자선을 사용해서 패턴묘화(描畵)를 행하는 하전입자선 노광장치 및 이 장치를 사용한 디바이스제조방법에 관한 것이다.

종래의 하전입자선노광장치의 일례로서, 도 1에 전자빔노광장치의 개략구성도를 표시한다. 도 1에 있어서, (710)은 시료실이며, 이 시료실(710)내에는 반도체웨이퍼 또는 글라스마스크 등의 시료(711)를 유지하는 XY스테이지(712)가 수용되어 있다. XY스테이지(712)는 XY스테이지제어부(713)에 의해 X방향(도 1의 지면에 대해 좌우방향) 및 Y방향(도 1의 지면에 대해 표리방향)으로 구동된다.

시료실(710)의 위쪽에는 전자빔광학계(720)가 배치되어 있다. 이 광학계(720)는 전자총(721), 각종 렌즈(722) 내지 (727), 블랭킹용 편향기(731), 빔치수가변용 편향기(732), 빔주사용의 주편향기(733), 빔주사용의 부편향기(734) 및 빔성형애퍼추어 등으로 구성되어 있다. 그리고, 주편향기(733)에 의해 소정의 부편향영역(서브필드)에 빔을 위치결정하고, 부편향기(734)에 의해 서브필드내에서의 도형묘화위치의 위치결정을 행하는 동시에, 빔치수가변용 편향기(732) 및 성형애퍼추어에 의해 빔형상을 제어하고, XY스테이지(712)를 일방향으로 연속이동시키면서 묘화스트라이프영역(1회의 XY스테이지(712)의 연속이동에 의해 묘화가능한 범위내의 영역을 묘화처리한다. 또한, 1회의 XY스테이지(712)의 연속이동이 종료할 때마다 XY스테이지(712)를 연속이동방향과 직교하는 방향으로 스텝이동시키고, 상기 처리를 반복해서 각 묘화스트라이프영역을 순차 묘화처리를 행한다.

한편, 주제어계(740)는 묘화제어데이터메모리(741)에 기억된 스트라이프마다의 묘화제어데이터를 블랭킹제어부(745), 빔성형제어부(746), 주편향기제어부(747) 및 부편향기제어부(748)에 출력한다. 그리고, 각 제어부는 동기신호발생부(749)로부터의 동기신호에 동기해서 제어대상을 묘화제어데이터에 의거해서 제어한다.

즉 동기신호발생부(749)로부터의 동기신호에 동기해서 주편향기제어부(747)가 상기 광학계(720)의 주편향기(733)에 소정의 편향신호를 공급하고, 이에 의해 전자빔은 지정된 서브필드위치에 편향주사된다. 주편향기제어부(747)가 동기신호를 수신한 후 일정시간을 경과해서 주편향제어부(747)로부터 전자빔이 지정된 위치에 정착되어 노광가능하다고 하는 허가신호가 블랭킹제어부(745), 빔섬형제어부, 부편향기제어부(748)에 보내진다. 그와 동시에 부편향기제어부(748)는 동기신호발생부(749)로부터의 동기신호를 수신하고, 그에 동기해서 부편향기(734)에 소정의 부편향신호를 공급하고, 빔성형제어부(746)는 빔크기가변용 편향기(732)에 소정의 편향신호를 공급하고, 이에 의해 전자빔의 크기를 제어하며, 블랭킹제어부(745)는 블랭킹용 편향기(731)에 소정의 편향신호를 공급하고, 이에 의해 전자빔의 조사를 제어한다. 이에 의해 서브필드마다의 묘화처리가 행해진다.

제어계의 제어대상이 목표치에 도달하기까지의 시간을 정착시간이라고 하면, 주편향기(733)에 의해 편향된 전자빔의 정착시간은 편향량에 따라 다르다. 종래에 있어서는, 주편향기(733)에 의해 편향된 전자빔의 정착에 요하는 최대정착시간을 모든 편향량에 있어서의 전자빔정착시간이라고 간주했고, 각 제어기는 이 정착시간을 기준(고정정착시간)으로해서 제어되었다. 즉 주편향기제어부(747)가 동기신호를 수신한 후 그 고정된 정착시간을 경과해서 주편향제어부(747)로부터 전자빔이 목표위치에 정착되어 노광가능하다고 하는 허가신호가 각 제어부에 보내지고 있다. 따라서, 주편향기(733)의 편향량에 따라서는 쓸데없는 대기시간이 설정되어, 전자빔노광장치의 생산성을 열화시키고 있었다. 또한, 실제의 노광장치에는, 서브필드의 노광처리마다 전자빔의 편향을 제어하는 제어부가 복수존재하고, 또한 각 제어부의 제어하에서 편향된 전자빔의 정착시간이 사전의 상태에 따라서 다르기 때문에 그 중에서 최장 정착시간을 대기시간으로 하고 있다. 그 결과, 한층 생산성을 열화시키고 있었다.

본 발명은 상기의 상황을 감안해서 이루어진 것이며, 각 작업에 대해 적당한 정착시간을 결정해서 불필요한 대기시간을 저감함으로써 높은 드루풋을 얻는 것을 그 목적으로 하고 있다.

도 1은 종래의 전자선묘화장치를 표시하는 도면;

도 2는 일실시예에 의한 전자선묘화장치의 전체구성을 표시하는 도면;

도 3은 본 실시예에 있어서의 전자총의 상세를 표시하는 도면;

도 4는 본 실시예에 있어서의 전자총의 각도특성을 표시하는 그래프;

도 5는 본 실시예에 있어서의 조사계의 상세를 표시하는 단면도;

도 6은 본 실시예에 있어서의 CLA유닛의 상세를 표시하는 단면도;

도 7은 유니포텐셜렌즈의 중간전극의 일례를 표시하는 평면도;

도 8은 본 실시예에 있어서의 유니포텐셜렌즈의 중간전극을 표시하는 평면도;

도 9는 본 실시예에 있어서의 축소투영계의 상세를 표시하는 단면도;

도 10은 본 실시예에 있어서의 패턴묘화영역의 상세를 표시하는 도면;

도 11은 본 실시예에 있어서의 MOL의 자장배치를 표시하는 그래프;

도 12는 본 실시예에 있어서의 XY스테이지와 그 주변구성의 상세를 표시하는 사시도;

도 13은 본 실시예에 있어서의 전실내부의 상세를 표시하는 단면도;

도 14는 본 실시예에 있어서의 제어계의 상세를 표시하는 블록도;

도 15는 본 실시예에 있어서의 스트라이프메모리의 상세를 표시하는 도면;

도 16은 본 실시예에 있어서의 지연로직회로의 상세를 표시하는 회로도;

도 17은 본 실시예에 있어서의 지연로직회로의 내부의 상세를 표시하는 도면;

도 18은 본 실시예에 있어서의 CLA프로파일러의 상세를 표시하는 블록도;

도 19는 본 실시예에 있어서의 주편향기로프로파일러의 상세를 표시하는 블록도;

도 20은 본 실시예에 있어서의 부편향기프로파일러의 상세를 표시하는 블록도;

도 21은 본 실시예에 있어서의 포커스코일프로파일러의 상세를 표시하는 블록도;

도 22는 본 실시예에 있어서의 비점코일프로파일러의 상세를 표시하는 블록도;

도 23은 본 실시예에 있어서의 비점보정코일의 일례를 표시하는 도면;

도 24는 본 실시예에 있어서의 MOL프로파일러의 상세를 표시하는 블록도;

도 25는 본 실시예에 있어서의 묘화시퀀서의 상세를 표시하는 블록도;

도 26은 본 실시예에 있어서의 웨이퍼프로세스의 플로우차트;

도 27은 미소디바이스의 제조플로우를 설명하는 플로우차트;

도 28은 웨이퍼프로세스를 설명하는 플로우차트

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 전자총 2: 조사계

4: CLA유닛 6: 블랭커어레이

7: 중간상 8: 축소투영계

9: XY스테이지 10: 레벨링스테이지

11: 척 12: 면계측계

13: 오프엑시스스코프 14: 시료실

15: 전실(前室) 16: 반송계

18: 경통마운트 20: 스테이지마운트

21: 스테이지반력지지체 24: 챔버

25: 제어계 26: 전원시스템

하전입자선을 사용해서 피노광물에 패턴을 묘화하는 본 발명에 의한 하전입자선노광장치는, 하전입자선으로 피노광물을 주사하면서 피노광물에 패턴을 묘화하는 복수의 구동요소; 상기 복수의 구동요소를 구동하기 위한 복수의 시계열구동데이터열을 기억하는 복수의 구동데이터메모리, 각 구동데이터메모리는 동작지령에 따라서 제 1데이터로부터 대응하는 구동요소까지 시계열구동데이터열을 형성하는 데이터를 순차적으로 공급하며; 그리고 동작지령과 비동작지령을 시계열로 정렬해서 얻어진 복수의 동작지령데이터열을 기억하는 패턴메모리를 구비하며, 각 동작지령데이터열을 구성하는 상기 동작지령 및 비동작지령은 상기 패턴메모리에 공급된 제어신호에 따라서 제 1동작지령데이터로부터 대응하는 구동데이터메모리까지 순차적으로 공급된다. 이 하전입자선노광장치는 높은 드루풋을 달성할 수 있다.

복수의 구동요소는 복수의 종류의 구동요소, 및/또는 하전입자선을 편향시키는 편향기, 및/또는 피노광물에 대한 하전입자선의 조사를 제어하는 조사제어부를포함할 수 있다. 이 조사제어부는 피노광물이 하전입자선에 의해 조사되는 지의 여부 및/또는 피노광물에 대한 하전입자선의 조사시간을 제어한다.

또한, 복수의 구동요소는 하전입자선을 편향시켜서 이 하전입자선으로 피노광물의 서브필드를 주사하는 제 1편향기, 및 하전입자선을 편향시켜서 주사되어야 할 서브필드를 변경하는 제 2편향기를 포함할 수 있다.

또한, 하전입자선노광장치는 하전입자선원, 및 피노광물상에 상기 선원에 의해 사출된 하전입자선을 투사하는 전자광학계를 더 구비하고, 상기 복수의 구동요소는 상기 전자광학계의 포커스위치를 보정하는 포커스보정유닛을 포함할 수 있다.

또한, 하전입자선노광장치는 하전입자선을 생성하는 선원, 및 피노광물상에 상기 선원에 의해 사출된 하전입자선을 투사하는 전자광학계를 더 구비하고, 상기 복수의 구동요소는 상기 전자광학계의 비점을 보정하는 비점보정유닛을 포함할 수 있다.

또한, 하전입자선 노광장치는 하전입자선을 생성하는 선원; 및 피노광물상에 상기 선원에 의해 사출된 하전입자선을 투사하는 전자광학계를 더 구비하고, 상기 복수의 구동요소는 하전입자선을 편향시키는 편향기, 피노광물에 대한 하전입자선의 조사를 제어하는 조사제어부, 및 상기 전자광학계의 비점을 보정하는 비점보정유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 구동데이터메모리는 하전입자선의 조사를 제어하기 위한 상기 구동요소를 구동하는 조사제어데이터로서의 구동데이터열을 기억하는 조사제어데이터메모리를 포함하고, 상기 조사제어데이터메모리는 피노광물의 각 유닛영역에서 묘화하는 데 필요한 조사제어데이터를 기억하는 복수의 유닛영역데이터메모리를 포함하고, 그리고 상기 패턴메모리에 기억된 복수의 동작지령데이터열은 상기 복수의 유닛영역데이터메모리를 순차적으로 선택하는 동작지령데이터열을 포함할 수 있다.

하전입자선노광장치는 복수의 하전입자선을 생성하는 선원을 더 구비하고, 복수의 하전입자선을 사용해서 피노광물상에 패턴을 묘화한다.

본 발명에 의한 디바이스제조방법은 기판에 레지스트막을 도포하는 공정; 하전입자선노광장치를 사용해서 기판상에 패턴을 묘화하는 공정; 및 기판에 현상처리를 행하는 공정을 포함하는 디바이스제조방법에 있어서, 상기 하전입자선노광장치는 하전입자선을 사용해서 기판상에 패턴을 묘화하고, 그리고 하전입자선으로 기판을 주사하면서 기판상에 패턴을 묘화하기 위한 복수의 구동요소; 복수의 구동요소를 구동하기 위한 복수의 시계열 구동데이터열을 기억하는 복수의 구동데이터메모리, 각 구동데이터메모리는 동작지령에 따라서 제 1데이터로부터 대응하는 구동요소까지 시계열구동데이터열을 형성하는 데이터를 순차적으로 공급하고; 그리고 동작지령과 비동작지령을 시계열로 정렬해서 얻어진 복수의 동작지령데이터열을 기억하는 패턴메모리를 구비하고, 각 동작지령데이터열을 구성하는 상기 동작지령 및 비동작지령은 상기 패턴메모리에 공급된 제어신호에 따라서 제 1동작지령데이터로부터 대응하는 구동데이터메모리까지 순차적으로 공급된다. 이 디바이스제조방법은 높은 드루풋을 달성할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 본 발명의 실시예의 다음 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

<바람직한 실시예의 상세한 설명>

하전입자선노광장치의 일례로서 본 실시예에서는 전자빔노광장치의 예를 표시한다. 또한, 본 발명은 전자빔뿐만 아니라 이온빔을 사용한 노광장치에도 적용할 수 있다.

(전자빔노광장치의 구성)

도 2는 본 발명의 전자선묘화장치의 개략 구성을 표시한 도면이다. 도 2에 있어서, (1)은 묘화를 위한 선원인 전자총이며, (2)는 전자총(1)으로부터 사출된 전자빔(3)을 성형가공해서 소망의 특성으로 해서 조사하기 위한 조사계, (4)는 조사계(2)에 의해서 조사된 전자빔(3)으로부터 복수의 전자빔(5)을 생성하고 또한 패턴이 묘화되어야 할 시료상에서의 상면만곡이 감소하도록 중간상(7)을 형성하기 위한 CLA유닛, (6)은 상기 복수의 전자빔(5)을 투과 또는 차폐하는 블랭커어레이, (7)은 상기 CLA유닛(4)에 의해서 형성되는 중간상, (8)은 상기 중간상(7)을 시료상에 축소투영해서 소망의 패턴을 묘화하기 위한 축소투영계, (9)는 시료를 상기 축소투영계(8)의 광축에 수직인 면내를 이동시키기 위한 XY스테이지, (10)은 시료의 피노광면을 상기 축소투영계(8)의 상면에 맞추기 위한 레벨링스테이지, (11)은 시료가 놓여지는 척, (12)는 척(11)상의 시료면의 높이나 기울기 등을 계측하기 위한 면계측계, (13)은 시료상에 패터닝된 얼라인먼트마크나 각종 보정용 마크를 계측하기 위한 오프엑시스스코프, (14)는 시료실, (15)는 척(11)상의 시료를 교환하고 또한 장치와 반송계(16)와의 사이에서 시료의 수수를 행하기 위한 전실, (16)은 시료를 캐리어 등으로부터 꺼내서 상기 전실(15)에 공급하고, 상기 전실(15)로부터 묘화완료의 시료를 캐리어 등에 수납하기 위한 반송계이다. (17)은 전자총(1)과 조사계(2)와 CLA유닛(4)과 블랭커어레이(6)와 축소투영계(8)와 면계측계(12)와 오프엑시스스코프(13)를 지지하는 경통지지체, (18)은 외란진동의 상기 경통지지체(17)에의 전달을 억지하는 경통마운트, (19)는 경통마운트(18)와 전실(15)을 지지하는 본체지지체, (20)은 XY스테이지(9)와 레벨링스테이지(10)를 지지하기 위한 스테이지마운트, (21)은 상기 XY스테이지의 구동반작용력을 지지하기 위한 스테이지반력지지체, (22)는 장치내부를 진공으로 유지하기 위한 본체진공펌프, (23)은 전실(15)내를 배기하기 위한 전실진공펌프, (24)는 장치전체의 온도와 장치 각부의 냉각계를 관리하고 조절하는 챔버, (25)는 장치를 제어하기 위한 제어계, (26)은 상기 전자총(1)과 조사계(2)와 축소투영계(8)에 매우 안정적인 전압 및 전류를 공급하기 위한 전원유닛과 그들의 전원전압을 제어하는 전원제어기(27)를 가진 전원시스템, (28)은 묘화해야할 회로패턴에 대응한 CAD데이터를 본 전자선묘화장치가 처리할 수 있는 묘화데이터로 변환하기 위한 데이터서버이다.

이하, 이들의 구성을 더 상세히 설명한다.

도 3은 전자총(1)의 상세를 표시하는 도면이다. 도 3에 있어서, (100)은 에미터로서 전자의 발생원이며, LaB₆(6붕소화란탄)의 단결정을 원주형상으로 잘라내서 전자의 방출면을 반구형상으로 가공한 것을 사용하고 있다. (101)은 통전가열을 위한 흑연히터로서, 히터전극(103)을 개재해서 전류를 공급해서 에미터(100)를 소망의 온도로 가열유지한다. (104)는 바이어스전극으로, 에미터(100)의 전위에대해서 부의 전압을 인가해서 전자의 발생영역을 제한하는 동시에, 에미터(100)와의 사이에 생성하는 전장이 수렴작용을 가지도록 구성되어 있다. (105)는 양극으로서, 에미터(100)의 전위에 대해서 정의 전압이 인가되어, 에미터(100)로부터 전자를 인출하고, 방출된 전자를 더 가속해서 크로스오버(106)를 형성시킨다. 실제로는, 양극(105)은 접지전극으로서 구성되어 있고, 에미터(100)는 이 접지전위에 대해서 부의 고전위를 가지고 있다. 또한, 히터전극(103)은 상기 전원시스템(26)으로부터 전원의 공급을 받아서 히터(101)는 정전류구동되어 있다. 마찬가지로, 에미터(100), 바이어스전극(104)에도 상기 전원시스템(26)으로부터 전원이 공급되어, 전원제어부(27)에 의해서 제어되고 있다. 또한 전자총내부는 상기 본체진공펌프(22)를 사용해서 배기해서 10^-8Torr이하의 고진공상태로 유지되어 있다.

도 4는 본 실시예의 전자총에 의해서 얻어지는 휘도의 각도분포특성을 표시하는 그래프이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 넓은 각도에 걸쳐서 고휘도인 것이 본 실시예의 전자총의 특징이다.

도 5는 조사계(2)의 상세를 표시하는 도면이다. 도 5에 있어서, (110)은 빔얼라인먼트편향기로서, 상기 전자총(1)으로부터 사출된 전자빔(3)의 광축위치를 조정해서, 전자빔이 전자광학계에 바르게 입사하도록 설정된다. 빔얼라인먼트편향기(110)는 전원시스템(26)으로부터 전원의 공급을 받아서, 전원제어부에 의해서 제어되고, 예를 들면 에미터의 교환이나 전자빔광축위치의 변동시에 수동 또는 후술하는 제어계(25)로부터의 지령에 따라서 자동적으로 조정되도록 구성되어 있다. (111)은 제 1제한개구로서, 상기 전자빔(3)의 외주부분을 차폐해서 불필요한 전자를 이후의 전자광학계에 입사시키지 않도록 하고 있다. (112),(113)은 상기 전자총(1)으로부터 사출되는 전자빔(3)의 크로스오버(106)의 상의 형상을 가공하기 위한 성형렌즈군으로서, 제 1성형렌즈(112)는 크로스오버(106)의 상(114)을 형성하고, 제 2성형렌즈(113)는 상(114)의 상(115)을 형성하고 있다. 이들 제 1성형렌즈(112)와 제 2성형렌즈(113)는 상기 전원시스템(26)으로부터 전원의 공급을 받고 또한 각각의 렌즈의 초점거리가 가변이 되도록 제어되고 있고, 이들의 초점거리를 조정함으로써 소망의 크기의 상(115)을 얻고 있다. 상기 성형렌즈군에 의해서 소망의 크기로 성형된 크로스오버(106)의 상(115)으로부터 사출된 전자빔은 콜리메이터렌즈(116)에 의해서 대략 평행빔으로 되어서 상기 CLA유닛(4)에 입사한다. (117)은 소스블랭커로서, 상기 전자빔(3)을 이 이후의 전자광학계에 입사시킬 필요가 없는 경우에 스토퍼(118)에 의해 차폐하도록 되어 있다.

다음에, 도 6은 CLA유닛(4) 및 블랭커어레이(6)의 단면도이다. 도 6에 있어서, (120)은 제 1애퍼추어어레이로서, 광축에 수직인 면내에서 64×64의 매트릭스형상으로 배열시킨 복수의 애퍼추어로 구성되어 있고, 상기 전자빔(3)을 복수의 요소빔(121)으로 분할하고 있다. 분할된 각 요소빔(121)은 제 1유니포텐셜렌즈(122)에 입사한다. 제 1유니포텐셜렌즈(122)는 상기 제 1애퍼추어어레이(120)의 각 애퍼추어에 대응한 렌즈군을 가진 멀티렌즈어레이로서, 상기 제 1애퍼추어와 마찬가지로 광축에 수직인 면내에 64×64의 매트릭스형상으로 각 렌즈가 배열되어 있다. 제 2유니포텐셜렌즈(123), 제 3유니포텐셜렌즈(124), 제 4유니포텐셜렌즈(125)도 상기 제 2유니포텐셜렌즈와 마찬가지의 멀티렌즈어레이로서, 본 실시예에서는 이 4개의 유니포텐셜렌즈를 사용해서 요소빔(121)의 각각에 대응하는 중간상(126)을 얻고 있다. 본 발명의 실시예의 전자선묘화장치는, 여기서 얻어지는 중간상(126)을 상기 축소투영계(8)에 의해서 패턴이 묘화되어야 할 시료면상에 결상시키고, 이들을 편향해서 소망의 패턴을 묘화하도록 되어 있다. 여기서, 중간상(126)은 축소투영계(8)에서 생기는 수차를 보정하도록 결상하고 있다. 본 실시예의 유니포텐셜렌즈군은 이들 수차중 상면만곡을 고정밀도로 보정하는 기능을 가지고 있다.

도 7은 제 1유니포텐셜렌즈(122)의 일례를 표시하는 중간전극의 평면도이다. 64×64의 매트릭스형상으로 배열시킨 요소유니포텐셜렌즈(127)에 각각 다른 파우어를 가지게 함으로써 각 요소빔(121)의 중간상의 결상위치를 임의로 설정할 수 있다. 그래서, 매트릭스형상배열을 축소투영계(8)의 광축에 축대칭인 형상이 되도록, 예를 들면 동심원형상의 형상 A(128)∼내지 E(132)로 분할해서 이들 영역마다 각 요소빔(121)의 중간상(126)의 결상위치를 조절해서 최종적으로 시료면에서의 상면만곡을 무시할 수 있을 정도로 작게 하고 있다. 여기서, 유니포텐셜렌즈가 4매로 구성되어 있는 것은 유니포텐셜렌즈의 제작상의 용이성과 보정기능의 안정도를 가미한 결과이며, 동기능을 실현함에 있어서는 다른 구성이어도 관계없다. 유니포텐셜렌즈는 3층전극구조로서, 통상 바깥쪽의 전극을 접지전위로해서 중간전극에 소망의 전압을 인가한다. 상기한 바와 같이 각 요소유니포텐셜렌즈(127)에 각각 다른 파우어를 가지게 하기 때문에 각 요소유니포텐셜렌즈의 각 중간전극에 각각 다른 전압이 인가되게 된다. 멀티렌즈어레이의 제작상, 많은 중간전극으로부터의배선을 외부로 인출할 때에 그들 배선이 요소유니포텐셜렌즈의 근방을 통과하기 위해서 요소유니포텐셜렌즈내의 전계가 교란되어서 요소빔의 결상위치가 설정한대로 되지 않는 경우가 있다. 이러한 것을 고려해서 본 실시예에서는 제 1유니포텐셜렌즈(122)는 매트릭스형상배열의 열방향으로 분할해서 행단위로 동일하고 또한 열방향으로 대칭인 파우어를 가지게 하고, 제 2유니포텐셜렌즈(123)는 행방향으로 영역분할해서 열단위에서 동일하고 또한 행방향으로 대칭인 파우어를 가지게 하고, 이들 제 1의 유니포텐셜렌즈(122)와 제 2의 유니포텐셜렌즈(123)의 2개를 조합해서 축소투영계(8)의 광축에 대해 축대칭의 영역분할을 한 경우와 마찬가지의 중간상(126)을 형성하고 있다. 이와 같이 하면 각 유니포텐셜렌즈의 중간전극의 배선은 매우 단순하게 되어 상기한 바와 같은 문제는 일어나기 어렵게 된다. 이 모양을 도 8에 표시한다. 도 8에 있어서, (133)은 제 1유니포텐셜렌즈(122)의 중간전극으로, 매트릭스형상배열의 각 행을 공통패턴으로 하고 있고, 제 2유니포텐셜렌즈(123)의 중간전극(134)은 매트릭스형상배열의 각 열을 공통패턴으로하고 있다. 실제의 유니포텐셜렌즈는 이들 각각의 중간전극의 상하에 접지전극층을 형성해서 3층구조로 되어 있는 것은 전술한 바와 같다.

이와 같이 제 1유니포텐셜렌즈(122)와 제 2유니포텐셜렌즈(123)를 조합했을 뿐만 아니라, 본 실시예에서는 다시 제 3유니포텐셜렌즈(124)와 제 4유니포텐셜렌즈(125)도 조합해서 합계 4매의 유니포텐셜렌즈를 조합하고, 각각의 파우어배분을 조절해서 더욱 최적화하고 있다. 또한, 각 유니포텐셜렌즈내의 중간전극에 인가하는 전압을 묘화동작중에 다이나믹하게 조절해서 최적한 상이 얻어지도록 하고 있다.

다시 도 6에 돌아가서, (136)은 제 1애퍼추어어레이(120), 제 1 내지 제 4유니포텐셜렌즈(122 내지 125)와 대응하도록 64×64의 매트릭스형상으로 배열시킨 멀티블랭커로서, 각 요소빔(121)을 개별적으로 블랭킹하기 위해서 각각 별도로 블랭킹전극(137)을 배치하고 있다. (138)은 멀티블랭커(136)의 각 개구에 대응한 애퍼추어를 가진 스토퍼어레이로서, 블랭킹시에는 멀티블랭커(136)에 의해서 편향된 각 요소빔이 스토퍼어레이(138)에 의해 차폐되도록 구성하고 있다. 패턴묘화시에는 각 블랭킹전극(37)을 독립적으로 제어해서 요소빔을 임의의 묘화타이밍으로 투과·차폐시키는 동시에, 온시간도 제어해서 각 요소빔의 시료상에의 도스량을 제어하고 있다.

다음에, 도 9는 축소투영계(8)의 상세를 표시한 단면도이다. 도 9에 있어서, (140)은 필드렌즈인 동시에 고정배율렌즈로서, 최종적인 투영배율이 소정의 값이 되도록 그 자장강도가 설정된다. (141)은 제 1축소렌즈군, (142)는 제 2축소렌즈군으로, 이들 렌즈군을 가지고 축소투영렌즈(143)를 구성하고 있다. 이 축소투영렌즈(143)에 의해서 중간상(126)을 50분의 1의 비율로 시료상에 투영해서 결상시키고 있다. (144)는 광축둘레의 원주상에 대향한 8개의 자극을 가진 8극구조의 다이나믹비점보정코일로서, 주로 후술하는 주편향기(146)에 의한 묘화빔의 편향에 의해서 생기는 비점변형을 보정한다. (145)는 제 2제한개구로서, 패턴묘화에 불필요한 전극을 차폐한다. 배율보정코일(146)은 다이나믹비점보정코일(144)과 같은 구조의 보정코일군으로 구성되어 있으며, 이들을 사용해서 중간상(126)의 각각의 방향의 최종적인 결상배율을 조절하고 있다. (148),(149)는 각각 주편향기, 부편향기로서, 중간상(126)의 상N을 패턴묘화해야할 시료상에서 주사하고 또한 XY스테이지(8)를 구동하면서 소망의 패턴을 얻고 있다.

이들 편향기와 XY스테이지의 동작에 의해서 패턴을 묘화해가는 상태를 도 10에 표시한다.

도 10에 있어서, (150)은 패턴이 묘화되어야 할 시료로서, 여기서는 웨이퍼를 표시하고 있다. (151)은 이 웨이퍼(150)상에 형성하는 회로칩이다. (152)는도트로서, 패턴묘화시의 최소단위이다. 도트(152)는 중간상(126)의 각 요소빔(121)에 의한 축소투영상이며, 따라서 이 도트가 시료상에 매트릭스형상배열을 가지고 결상하고 있다. 이 도트의 배열피치를, 예를 들면 4㎛로 설정했을 경우에는, 도트(152)를 4㎛각의 영역내(마이크로필드(153))에서 부편향기(149)에 의해서 XY방향으로 편향주사해서 영역내에 소정의 패턴을 묘화한다. 여기서, 64×64개의 각 도트가 동시에 각 마이크로필드(153)내에서 묘화하도록 구성되어 있기 때문에 이 일련의 동작에 의해 256㎛(4㎛×64)각의 영역내에서 각 도트가 동시에 묘화된다. 이와 같이 구성되는 영역이 서브필드(154)이고, 또한 서브필드(154)를 주편향기(148)를 사용해서 X방향으로 편향주사해서 주필드(155)를 얻는다. 주필드(155)의 크기는 주편향기(148)의 편향폭에 따라서 결정되지만, 여기서는 주편향기(148)의 편향폭을 약 4㎜로하고 있다. 이와 같이 했을 경우, 주필드(155)는 16의 서브필드가 일렬로 정렬한 형상이 된다. 다음에, 이 주필드(155)를 XY스테이지(9)에 의해서 Y방향으로 주사하면,스테이지스트라이프(156)가 묘화된다. 여기서, 스테이지스트라이프(156)상의 패턴묘화시에는 XY스테이지(9)가 연속구동된다. 각 주필드(155)사이의 패턴연결, 및 주필드(155)내의 서브필드사이의 패턴연결과 각 서브필드내의 패턴묘화변형을 억제하기 위해서 주편향기(148)는 Y방향의 편향기를 구비하고 있으며, 이 편향기를 사용해서 XY스테이지(9)의 Y방향의 이동을 추종하도록 구성하고 있다. 이와 같이 스테이지스트라이프(156)를 반복해서 묘화함으로써 최종적으로 회로칩(151)의 묘화를 끝마친다. 또한, 주편향기(148)는 2단의 스윙백편향기로 구성해도 된다.

도 9에 돌아와서, (160)은 공심구조의 다이나믹포커스코일이며, 주편향기(148)의 편향량에 의거해서 서브필드(154)마다 중간상(126)의 축소투영렌즈(143)에 의한 상이 소정의 위치에 결상하도록 조절하고 있다. 다음에, 전술한 제 1축소렌즈군(141)과 제 2축소렌즈군(142)으로 구성되는 축소투영렌즈(143)는, 소위 MOL(이동렌즈)타입의 렌즈로서, MOL보정코일군(161)을 구비하고 있다. MOL보정코일군(161)은 주편향기(148)의 편향량에 의거해서, 소위 MOL조건을 만족하도록 구동되어 항상 최적한 특성이 얻어지도록 구성되어 있다. 도 11은 MOL조건을 만족시키기 위해서 필요한 보정자장(162)과 축소투영렌즈(143)의 원래의 자장(163)과 MOL보정코일군(161)이 실제로 생성하는 자장(164)을 표시한 그래프이다. 도 11에 있어서, (162)는 1차의 MOL조건을 만족시키는 보정자장곡선으로, MOL보정코일군(161)의 생성자장곡선(164)이 이 보정자장곡선(162)과 일치하도록 각 MOL보정코일이 구동되고 있다.

도 9에 돌아와서, 리포커스코일(170)은 어떤 시간구간에 축소투영계(8)의 컬럼내를 흐르는 요소빔(121)의 총빔전류의 크기에 의거해서 구동되어, 공간전하효과 등에 의한 각 요소빔(121)의 상면에서의 얼룩을 보정하고 있다. 여기서, 축소투영계(8)의 각 요소중, 다이나믹비점보정코일(144), 배율보정코일(146), 주편향기(148), 부편향기(149), 다이나믹포커스코일(160), MOL보정코일군(161), 리포커스코일(170)은 후술하는 제어계(25)에 의해서 구동제어되고 있으며, 필드렌즈(140)와 제 1축소렌즈군(141)과 제 2축소렌즈군(142)은 전원시스템(26)에 의해서 구동, 제어가 행해지고 있다.

이상 설명한 각 요소는 경통지지체(17)에 고정되어 경통마운트(18)에 의해서 수직 및 수평방향의 변위가 상진동이나 기타의 외란진동으로부터 절연된 상태로 제어되고 있다. 또한, 조사계(2), CLA유닛(4), 블랭커어레이(6) 및 축소투영계(8)를 가진 전자광학계의 내부는 본체진공펌프(22)에 의해서 항상 고진공의 상태로 유지되고 있다.

다음에, 도 12는 XY스테이지(9), 레벨링스테이지(10), 척(11), 및 면계측계(12)를 보다 상세하게 표시한 사시도이다. 도 12에 있어서, XY스테이지(9)는 X스테이지(180)와 Y스테이지(181)의 2단구성이고, 각축에는 각각 레이저간섭시스템에 의한 측장계와 측장보정계를 구비하고 있다. 또한 XY스테이지(9)는, X축에 대해서는 X1측장계(183)와 X축의 요잉보정을 위한 X2측장계(184), Y축에 대해서는 Y1측장계(185)와 Y축의 요잉보정을 위한 Y2측장계(186)를 각각 탑재하고 있다. (187)은 스테이지정반으로, 이 스테이지정반(187)의 상면과 축소투영계(8)와의 상대관계를 계측하기 위해서 3본의 측장계Z1(188), Z2(189), Z3(190)를 가지고 있어, 패턴묘화중에는 항상 이들의 관계를 감시하고 제어함으로써 최적의 묘화조건을 제공하고 있다. 면계측계(12)는 복수의 광속에 의한 다점반사광학식측거계측계로서, 복수의 계측광을 시료면에 투사하는 투광부(191)와, 이 계측광의 시료면에서의 반사광을 검출하는 면검출부(192)에 의해서 구성되어 있다. 면검출부(192)에서는 시료면에서 반사한 계측광의 검출위치로부터 계측광이 조사된 시료면상의 높이를 알 수 있도록 되어 있으며, 이들의 처리를 복수의 계측포인트에 걸쳐서 실시함으로써 시료면의 기울기와 높이를 얻을 수 있다. 이들 값에 의거해서 광축방향(Z방향)과 3개의 각도방향(Wx, Wy, θ)에 자유도를 가진 레벨링스테이지(10)를 구동해서, 패턴의 묘화시에 항상 척(11)상의 시료면의 기울기와 높이를 최적의 상태로 유지할 수 있도록 되어 있다.

여기서, XY스테이지(9)의 구동제어, 레벨링스테이지(10)의 구동제어, 및 면계측계(12)의 계측구동과 계측치처리는 모두 제어계(25)에서 실행되고 있다. 또한, XY스테이지(9)는 스테이지마운트(20)에 의해서 지지되고 있어, 수직 및 수평방향의 진동과 변위가 억제되고 있다. 동시에, XY스테이지(9)를 구동했을 때의 구동반작용력에 의해서 XY스테이지(9) 및 레벨링스테이지(10)에 진동이 발생해서 묘화정밀도가 악화하는 것을 방지하기 위해서 스테이지마운트(20)에 전파된 XY스테이지의 구동반작용력을 스테이지반력지지체(21)에 의해서 흡수하도록 구성되어 있다.

또한, XY스테이지(9), 레벨링스테이지(10), 척(11), 면계측계(12), 오프엑시스스코프(13) 등의 각 요소가 배치되어 있는 공간이 시료실(14)이며, 시료실(14)은 본체진공펌프(22)에 의해서 항상 배기되어 고진공으로 유지되어 있다.

다음에, 도 13은 전실(15)의 구성을 표시하는 단면도이다. 도 13에 있어서, (200)은 패스도어 1, (201)은 패스도어 2이며, 이들 2개의 도어와, 전실진공펌프(23)를 사용해서 장치내의 진공도를 떨어뜨리지 않고 시료를 수수하도록 되어 있다. (203)은 시료를 척(11)에 수수할 때의 방향과 위치를 일정하게 하기 위한 기계적 프리얼라인먼트스테이션, (204)는 기계적프리얼라인먼트가 종료된 시료를 척(11)에 반송하기 위한 공급아암, (205)는 패턴묘화가 종료된 시료를 척(11)으로부터 회수하기 위한 회수아암, (206)은 회수아암에 의해서 회수한 시료를 일시적으로 유지하기 위한 회수스테이션이다. 통상, 시료의 회수와 공급은 동시에 실행되어, 시료의 교환시간이 최단으로 되도록 구성하고 있다.

이상과 같이 구성된 장치의 제어를 행하고 있는 것이 제어계(25)이고, 이하에 제어계(25)의 상세를 설명한다.

도 14는 제어계(25)의 전체블록도이다. 도 14에 있어서, 제어계는 데이터처리계(300), 시퀀스처리계(301), 묘화처리계(302)의 3개의 부분으로 구성되어 있다. (303)은 장치전체의 제어와 시료의 처리프로세스를 제어하는 메인프로세서, (304)는 메인버스로서, 메인버스(304)상에는 주로 묘화데이터의 처리에 관련한 요소가 배치되어 있어, 데이터처리계(300)를 구성하고 있다. 외부인터페이스(305)는 주로 데이터서버(28)와의 고속통신인터페이스이고, 데이터서버(28)상의 묘화데이터는 이 인터페이스를 개재해서 극히 고속으로 전송된다. 데이터메모리(306)는 데이터서버로부터 보내져 온 묘화데이터(307)를 기억한다. 또한, 시료의 처리프로세스상에서 필요한 노광량데이터를 격납하는 노광량데이터데이블(308), 패턴묘화시의 시료면의 높이(포커스)데이터를 격납하는 포커스데이터테이블(309), 다이나믹비점보정코일(144)의 구동파라미터를 기억하는 비점보정데이터테이블(310), 다이나믹포커스코일(160)의 구동파라미터를 기억하는 포커스보정데이터테이블(311), CLA유닛(4)의 유니포텐셜렌즈군(122)내지 (125)의 구동파라미터를 기억하는 CLA보정데이터테이블(312), MOL보정코일의 구동파라미터를 기억하는 MOL보정데이터테이블(313), 배율보정코일군(146),(147)의 구동파라미터를 기억하는 배율보정데이터테이블(314) 등의 각 데이터테이블도 데이터메모리(306)상에 구성되어 있다. 데이터프로세서(315)는 데이터메모리상의 묘화데이터(307)와 각 데이터테이블(308) 내지 (314)로부터 후술하는 각 제어요소에 대응하는 제어데이터를 생성한다.

(316)은 컨트롤버스로서, 시료의 처리프로세스에 관계하는 제어요소가 이 버스상에 배치되어 시퀀스처리계를 구성하고 있다. (317)은 장치전체의 제어프로그램과 시료의 처리시퀀스프로그램이 격납되는 프로그램메모리, (318)은 시료의 위치맞춤이나 기준위치의 교정 등 각종 얼라인먼트계측을 위한 얼라인먼트계측계, (319)는 전원시스템(26)의 전원제어부(27), 챔버(24), 반송계(16) 등의 각 유닛과의 통신을 행하기 위한 유닛컨트롤인터페이스, (320)은 오퍼레이터와의 맨머신인터페이스이며, 시료의 처리프로세스를 정의하는 작업의 작성, 장치의 특성을 정하는 각종 파라미터의 설정, 및 장치의 운전상태를 감시하는 모니터, 장치에 대한 각종 지령의 발행 등을 행하는 메인컨솔(321)과의 통신을 행하는 LAN인터페이스이다.

(322)는 묘화프로세서로서, 복수의 DSP와 MPU로 이루어지고 묘화처리계(302)의 제어를 행하고 있다. I/O버스(323)상에는 시퀀스메모리(324)가 실장되어 있어, 메인프로세서(303)의 순차지령응답, 상태정보 등의 교환을 행하고 있다. 로컬버스(325)상에는 묘화처리에 관한 장치의 각 구성요소를 구동하기 위한 모듈군이 배치되어 있고, 이 모듈군에 대해서 이들 구동데이터를 전송하기 위해서 버스브리지(326)가 이 로컬버스(325)와 메인버스(304) 사이에 구성되어 있다. 모듈군에 대한 구동데이터의 전송은 이 버스브리지(326)를 개재해서 데이터메모리(306)와 각 모듈 사이에서 직접 실행되어, 데이터전송시간의 단축이 도모되고 있다.

다음에, (327)은 멀티블랭커(136)를 구동해서 시료상에 소망의 패턴을 묘화하기 위한 각 도트의 온·오프데이터와 노광량데이터가 격납되어 있는 스트라이프메모리로서, 이 메모리상의 각 도트에 대한 데이터를 순차적으로 멀티블랭커(136)의 구동부(328)에 전송하고 있다. 스트라이프메모리(27)는 각 스트라이프마다 배치되어 있고, 스트라이프메모리는 묘화되어야 할 스트라이프에 대응해서 선택된다.

도 15는 스트라이프메모리(327)와 그 주변회로를 다시 상세히 표시한 도면이다. 도 15에 있어서, (329)는 스트라이프마이크로필드데이터로서, 1개의 요소빔의 1스트라이프분의 노광정보를 가지고 있으며, 온·오프비트(330)와 노광량데이터(331)로 이루어진 데이터열을 이루고 있다. 이 스트라이프마이크로필드데이터를 8개의 요소빔에 대해서 조합한 것을 블록메모리(332)로서 처리하고 있다. 실제로는 이 블록메모리가 각 스트라이프에 512개 있으며, 1개의 스트라이프의 512개의 블록메모리를 동시에 구동해서 패턴묘화하게 된다.

이 경우에, 스트라이프마이크로필드데이터(329)는 최하위비트가 요소빔의 온·오프비트이고 상위 7비트가 노광량인 8비트도트데이터(333)의 데이터열로 되어 있다. 따라서, 블록메모리(32)의 어드레스카운터(334)가 지시하는 어드레스에 따라서 도트데이터가 순차적으로 출력버퍼(335)를 거쳐서 지연로직회로(336)로 송출된다. 또한, 어드레스카운터(334)는 스트라이프클록(349)에 동기해서 카운트된다. 지연로직회로(36)는 7비트의 노광량데이터를 노광펄스시간폭으로 변환하는 로직회로로, 그 상세를 도 16에 표시한다. 설명을 간략히 하기 위해서 도 16에서는 노광량데이터를 3비트로하고 있다. 도 16에 있어서, (337)은 입력데이터(노광량데이터), (338)은 3 to 8 디코더, (339)는 지연요소, (340)은 세트·리세트·플립플롭이다. 세트·리세트·플립플롭(340)의 세트입력에 신호가 들어가면 출력신호(341)가 높은 레벨(온)로 변하고, 리세트입력에 신호가 들어가면 낮은 레벨(오프)로 변하지만, 리세트입력은 입력데이터(337)의 값이 증가할 수록 통과하는 지연요소의 수가 증가해서 지연시간이 증가하도록 되기 때문에 결과로서 입력데이터(337)의 값(듀티)에 비례해서 온시간이 정해지는, 소위 듀티가변의 출력신호(341)를 얻을 수 있다. 또한, 각 지연요소(339)는 도 17과 같이 구성되어 있다. 도 17에 있어서, 셀렉터(342)의 선택입력(334)에 따라서 내부지연요소(343)의 단수를 1, 2, 4, 8단중에서 선택할 수 있도록 되어 있으며, 입력데이터(337), 즉 듀티데이터를 변경하는 일없이 후술하는 묘화동기클록의 변경과 연동해서 도스량을 바꿀수 있도록 되어 있다. 또한, 여기서는 입력데이터가 3비트의 경우를 설명했지만, 그 회로규모가 커지는 만큼 7비트데이터의 경우도 마찬가지로 입력데이터의 크기에 비레한 온시간의 출력신호가 얻어진다. 여기서, 입력데이터가 0인경우는 노광량이 0이고 요소빔은 오프 그대로인 것을 의미한다.

상기와 같이 해서, 노광량데이터(331)는 요소빔의 온시간으로 변환되고, 멀티블랭커(136)의 블랭커구동회로(350)에 출력된다. 블랭커구동회로(50)는 입력신호의 온시간만 요소빔을 통과시키도록 동작해서 이 온시간에 비례한 노광량을 얻을 수 있도록 되어 있다. 한편, 스트라이프마이크로필드데이터(330)의 최하위비트인 요소빔의 온·오프비트(330)는, 소위 쿨롱효과보정에 사용된다. 동시에 조사되는 4096개의 요소빔에 대응하는 도트데이터의 온·오프비트(330)의 출력을 가산기(351)에 의해 전부가산해서 가산출력(352)을 얻는다. 리포커스테이블(353)에는 입력어드레스의 크기에 관련된 리포커스코일(170)의 구동데이터가 격납되어 있으며, 리포커스테이블(353)을 가산출력(342)에 의해 어드레싱해서 이 가산출력(342)에 관련된 리포커스구동데이터(354)를 얻는다. 리포커스구동데이터(354)는 리포커스DAC(355)에 의해 DA변환되어서 리포커스코일구동회로(356)에 출력된다. 이와 같이 하면 4096개의 요소빔중 동시에 조사되는 요소빔의 수에 따라서 리포커스코일(170)의 구동량을 결정해서 중간상(126)의 상의 결상위치를 조절해서, 소위 쿨롱얼룩을 리얼타임으로 보정할 수 있게 된다.

도 14에 돌아와서, (360)은 CLA프로파일러로서, CLA유닛(4)의 제 1유니포텐셜렌즈(22) 내지 제 4유니포텐셜렌즈(125)의 각 렌즈군의 구동데이터를 기억하는 메모리군이며, 도 18에 그 상세를 표시한다. 도 18에 있어서, (365)는 제 1CLA프로파일메모리로서, 제 1유니포텐셜렌즈(122)의 구동데이터가 격납되어 있다. 도시하지 않았지만, 제 2유니포텐셜렌즈(123) 내지 제 4유니포텐셜렌즈(125)에 대응해서 제 2CLA프로파일메모리 내지 제 4CLA프로파일메모리도 마찬가지로 구성되어 있다. 제 1CLA프로파일메모리(365)에 격납되어 있는 CLA데이터(366)는 제 1유니포텐셜렌즈(122)의 중간전극에 인가하는 전압을 부호화한 것으로, 10비트의 데이터폭을 가지고 있다. 전술한 바와 같이 각 유니포텐셜렌즈의 중간전극은 행 또는 열로 분할되어 있기 때문에 실제로는 각 유니포텐셜렌즈당 64개의 프로파일메모리로 구성되어 있고, 이들 프로파일메모리상에 각각 10비트데이터를 가지고 있다. 그리고, 이들 데이터를 조합해서 소망의 중간상을 얻고 있는 것은 전술한 바와 같다. 여기서 중간상(126)의 결상상태는 주편향기(148)에 의한 편향량에 따라서 변화하며, 따라서 주편향기(148)의 편향스텝마다 CLA데이터(366)를 설정해서, 유니포텐셜렌즈군의 파우어배분을 조정한다. 그 때문에 제 1CLA프로파일메모리(365)는 주편향기(148)의 편향스텝수에 대응해서 16종류의 CLA데이터를 가지고 있다. 이들 16종류의 각 CLA데이터는 CLA클록(367)에 동기한 어드레스카운터(368)에 의해서 어드레싱되고, 주편향기의 편향량에 따른 CLA데이터가 송출되며, CLA·DAC(369)에 의해서 애널로그양으로 변환되어, CLA구동회로(370)에 입력된다. 제 1유니포텐셜렌즈(123) 내지 제 4유니포텐셜렌즈(125)에 관해서도 마찬가지의 처리가 행해지고 있으며, 이들 유니포텐셜렌즈군을 최적으로 구동해서 소망의 결상상태를 얻을 수 있다.

도 14에 돌아와서, 주편향프로파일러(385)는 주편향기(148)의 20비트폭의 구동데이터를 격납하고 있는 메모리군으로, 그 상세를 도 19에 표시한다. 도 19에 있어서, 주편향기(148)는 XY의 2방향에 대한 편향기를 가지고 있기 때문에 각각의구동데이터는 주편향기프로파일메모리X(386)와 주편향기프로파일메모리Y(387)의 2개의 프로파일메모리상에 구성되어 있다. 주편향기프로파일메모리X(386)상의 주편향X데이터(388)는 주편향기 (148)의 X방향의 편향전압을 부호화한 것으로, 각 편향스텝의 편향제어데이터이다. 본 실시예에서는 주편향기프로파일메모리 X(386)는 16종류의 주편향X데이터(388)로 이루어져 있으며, 주편향클록(389)에 동기한 어드레스카운터(390)의 어드레싱에 의해서 이 스텝의 편향량에 상당하는 주편향X데이터(388)가 판독되고, 주편향XDAC(391)에 의해 애널로그양으로 변환되어서, 주편향기구동회로(395)에 공급되어서 소망의 편향량을 얻고 있다. 한편, 주편향기의 Y편향에 관해서는, XY스테이지(9)의 Y축에 의한 연속이동을 추종하기 때문에 주편향기프로파일메모리Y(387)상에는 후술하는 부편향클록(406)마다, 즉 묘화를 위한 각 도트의 묘화위치에 있어서의 주편향기Y의 구동데이터가 기억되어 있다. 각 데이터는 X측과 마찬가지로 20비트폭의 데이터로 구성되어 있고, 이들 데이터를 어드레스카운터(392)에 의해서 부편향클록(406)에 동기해서 판독하고, 주편향YDAC(393)에 의해서 애널로그양으로 변환하고, 주편향기구동회로(395)에 마찬가지로 공급한다. 또한, 전술한 바와 같이, 소위 2단편향을 사용하는 경우나, 또 다단의 편향을 행하는 경우에는 프로파일을 복수구성해서 마찬가지의 제어를 행하면 된다.

도 14에 돌아와서, (400)은 부편향기프로파일러, (401)은 오프셋프로파일러로서, 부편향기(149)의 12비트폭의 구동데이터와 4비트폭의 오프셋데이터를 기억하는 프로파일메모리로, 그들의 상세를 도 20에 표시한다. 도 20에 있어서, (402)는 부편향기프로파일메모리X로서, 부편향기(149)의 X방향의 기본구동데이터X(403)를 기억하고 있다. 본 실시예에서는 마이크로필드(153)의 도트분해능은 160×160으로 설정하고 있기때문에 기본구동데이터(403)는 X방향으로 160종류, Y방향으로 160종류로 각각 구성되어 있다. 한편, (404)는 오프셋프로파일메모리X로서, 부편향기(149)를 구동할 때의 오프셋조정데이터를 기억하고, 오프셋데이터(405)로 구성되어 있다. 통상 오프셋데이터는 0이지만, 장치의 운전상황에 따른 요소빔의 위치드리프트를 리얼타임으로 수정하는 것을 목적으로 하고 있다. 다음에, 부편향기프로파일메모리X(402)상의 각 기본데이터와 오프셋프로파일메모리X(404)상의 오프셋데이터는 부편향클록(406)에 동기한 어드레스카운터(407)에 의해 어드레싱되어서 부편향가산기(408)에 입력되어 양자의 합이 출력된다. 이 부편향가산기(408)의 출력은 부편향DAC(409)에 의해 애널로그양으로 변환되어서 부편향기구동회로(410)에 입력되고 있다. 여기서 부편향기(149)의 Y방향에 관해서도 마찬가지의 처리가 행해지고 있다.

도 14에 돌아와서, (415)는 포커스코일프로파일러로서, 다이나믹포커스코일(160)의 10비트폭의 구동데이터를 격납하는 메모리로, 도 21에 그 상세를 표시한다. 도 21에 있어서, (416)은 포커스코일데이터(417)를 기억하고 있는 포커스프로파일메모리이다. 다이나믹포커스코일(160)은 주편향기(148)의 편향량에 따라서 축소투영계(8)에 의한 결상위치를 조절하는 다이나믹포커스로서 기능시키고 있다. 본 실시예에 있어서는 주편향기(148)의 편향스텝수는 16스텝이며, 따라서 16종류의 포커스코일데이터를 포커스프로파일메모리(416)에 기억시키고 있다. 포커스프로파일메모리(416)는 주편향기(148)의 편향클록에 동기한 포커스클록(418)에 동기한 어드레스카운터(418)에 의해 어드레싱되어서 주편향기(148)의 이 편향량에 대응한 포커스코일데이터가 포커스코일DAC(420)에 출력된다. 포커스코일DAC(420)는 이 데이터를 애널로그양으로 변환해서 포커스코일구동회로(421)에 출력하고 있다.

도 14에 돌아와서, (425)는 비점보정코일프로파일러로서, 다이나믹비점보정코일(144)의 12비트폭의 구동데이터를 격납하는 메모리군이며, 도 22에 그 상세를 표시한다. 도 22에 있어서, (426)은 비점코일데이터(427)를 기억하고 있는 비점코일프로파일메모리군이다. 다이나믹비점보정코일(144)은 4조의 대향자극을 원주방향으로 45°마다 배열시킨 것으로, 예를 들면 도 23에 표시한 바와 같은 구조를 하고 있다. 비점코일프로파일러(425)는 도 23 중의 대향하는 4조의 자극(428A)내지 (428H)의 여자코일에 대응해서 8개의 프로파일메모리를 가지고 있다. 이 중의 1개, 자극(428A)의 비점코일데이터를 기억하고 있는 것이 비점코일프로파일메모리A(429)로서, 다른 7개의 자극에 대응하는 비점코일프로파일메모리에 대해서도 마찬가지의 구성을 하고 있기 때문에 여기서는 비점코일프로파일메모리A(429)에 대해서만 설명한다. 다이나믹비점보정코일(144)은 주편향기(148)의 편향량에 따라서 그 구동량이 결정되기 때문에 주편향기의 편향스텝수, 즉 16종류의 비점구동데이터가 비점코일프로파일메모리A(429)에 기억되어 있다. 주편향기(148)의 편향클록에 동기한 비점클록(430)에 다시 동기한 어드레스카운터(431)에 의해 어드레싱되어서 주편향기(148)의 이 편향량에 대응한 비점코일데이터(427)가 비점DAC(432)에 출력된다. 비점DAC(432)는 비점코일데이터(427)를애널로그량으로 변환해서, 비점코일구동회로(433)에 입력하고 있다. 이와 같이 해서 다른 7개의 자극코일과 합해서 계 8개의 코일에 의해서 주편향기 (148)의 편향에 수반하는 비점변형의 발생을 억지하고 있다.

도 14에 돌아와서, (435)는 배율코일프로파일러로서, 배율보정코일(146)의 10비트폭의 구동데이터가 격납되어 있는 메모리군이고, (436)은 이 배율보정코일(146)의 배율구동회로이다. 배율코일프로파일러(435)는 배율프로파일메모리(437), 배율클록(438), 어드레스카운터(439) 등 (도시생략)을 가지고 있지만, 배율보정코일(146)은 다이나믹비점보정코일(144)과 거의 같은 구성을 하고 있으며, 그 제어방법도 마찬가지이기 때문에 여기서는 설명을 생략한다.

다음에, (440)은 MOL코일프로파일러로서, MOL보정코일군(161)의 20비트의 데이터폭의 구동데이터를 격납하는 메모리군이고, 도 24에 그 상세를 표시한다. MOL보정코일군(161)은 4단구성이고 각 단에 X-Y의 보상요크가 있어 합계 8조의 보상요크, 즉 16개의 여자코일로 구성되어 있다. (441)은 그들 16개의 여자코일 중의 1개에 대응하는 MOL프로파일메모리로서, MOL데이터(442)가 이 메모리에 기억되어 있다. MOL데이터는 주편향기(148)의 편향량에 따라서 전부 16종류 있으며, 주편향기의 편향클록에 동기한 MOL클록(443)에 동기해서 어드레스카운터(444)를 사용해서 이 편향량에 따른 구동데이터가 어드레싱되어 출력된다. 출력된 MOL데이터는 MOL·DAC(445)에 의해 애널로그양으로 변환되어서 MOL구동회로(446)에 공급된다. 다른 여자코일에 대해서도 마찬가지의 구성에 의해 마찬가지로 처리해서, 소위 MOL로서 동작시키고 있다.

도 14에 돌아와서, (450)은 스테이지프로파일메모리로서, 패턴묘화시퀀스에 의거한 XY스테이지(9)의 구동궤적데이터를 기억하고 있다. XY스테이지(9)의 제어는 레이저간섭계시스템(451)에 의한 측장계의 위치데이터에 의거하고 있으며, 따라서 구동궤적데이터도 XY스테이지위치의 샘플링간격마다의 데이터를 가지고 있다. XY스테이지(9)의 구동은 패턴묘화동작에 동기시키는 묘화동기동작과 임의의 구동을 행하는 임의동작이 있다. 구동궤적데이터에 의거한 제어는 묘화동기동작이고, XY스테이지(9)의 위치가 소정의 타이밍에서 상기 구동궤적데이터가 표시하는 위치에 오도록 제어되고, 그 결과 주편향기(148)와의 동기가 취해져서 스테이지를 연속이동하면서 패턴묘화를 할 수 있도록 되어 있다. 한편, 임의동작은 XY스테이지(9)를 묘화개시위치로 가속하면서 이동시키는 경우나, 묘화동작의 일시정지로부터의 리스타트, 시료의 수수를 위한 구동 등의 경우에 실행된다. 이 때문에 리스타트프로파일메모리(452)를 가지고 있다. XY스테이지의 현재위치로부터 임의의 위치로의 구동이 지시된 경우, 이 목표위치와 이 목표위치도달시의 속도(벡터) 및 구동스피드모드 등의 데이터로부터 순차적으로 구동궤적데이터를 계산하면서 리스타트프로파일메모리(451)에 기록하고, 이들 구동궤적데이터에 의거해서 임의구동을 행하고 있다. 여기서의 계산은 리얼타임으로 행해지며, 따라서 그 계산스피드는 레이저간섭계시스템에 의한 XY스테이지(9)의 위치샘플링간격이하의 시간으로 실행되고 있다. 또한, 실제의 패턴묘화의 개시에 있어서는 XY스테이지(9)를 리스타트프로파일메모리(452)에 의거한, XY스테이지(9)의 임의동작에 의해서 패턴묘화개시점에 소망의 속도(벡터)로 도달시키고, 스테이지프로파일메모리(450)의 구동궤적데이터에 의거한 제어에 간단없이 이행하기 위한 리스타트로직을 가지고 있으며, 그 작용에 의해서 묘화동기동작으로 이행하도록 구성되어 있다.

다음에, (455)는 묘화시퀀서로서, 스트라이프메모리(372), CLA프로파일러(360), 주편향기프로파일러(385), 부편향기프로파일러(400), 오프셋프로파일러(401), 포커스코일프로파일러(415), 비점코일프로파일러(425), 배율코일프로파일러(435), MOL코일프로파일러(440)로 이루어진 구동요소간의 동기를 취하고 있다.

묘화시퀀서의 상세를 도 25에 표시한다. 도 25에 있어서, (456)은 동기클록소스로서, 베이스클록은 400㎒이다. 동기클록소스(456)는 이 베이스클록으로부터 여러가지의 클록을 생성하지만, 베이스클록을 2분극한 200㎒로부터 8분극한 25㎒의 클록중 1개를 묘화동기클록(457)으로서 선택하고, 이 묘화동기클록(457)을 사용해서 묘화시스템의 동기를 취하고 있다. (458)은 클록패턴발생기이며, 스트라이프메모리(327)의 어드레스카운터(335)에 공급하는 스트라이프클록(349), CLA프로파일러(360)의 어드레스카운터(368)에 공급하는 CLA클록(367), 주편향기프로파일러(385)의 어드레스카운터(392)에 공급하는 주편향클록(389), 오프셋프로파일러(401)의 어드레스카운터(407)에 공급하는 부편향클록(406), 포커스코일프로파일러(415)의 어드레스카운터(419)에 공급하는 포커스클록(418), 포커스코일프로파일러(415)의 어드레스카운터(431)에 공급하는 비점클록(430), 배율코일프로파일러(435)의 어드레스카운터(439)에 공급하는 배율클록(438) 및 MOL코일프로파일러(440)의 어드레스카운터(444)에 공급하는 MOL클록(443)을 생성하고 있다.

클록패턴발생기(458)는 클록패턴메모리(459)와 40비트의 어드레스카운터(460)로 구성되어 있고, 클록패턴메모리(459)상에는 복수의 구동요소(제어수단)에 공급해야 할 클록펄스(동작지령)와 구동요소의 세틀링시간(정착시간)을 고려한 논리패턴이 어드레스의 증가방향으로 시계열적으로 놓인 패턴데이터가 기억되어 있으며, 이들 패턴데이터를 묘화동기클록(457)(외부신호)의 사이클마다 판독해서 버퍼(461)를 개재해서 구동요소의 각 어드레스카운터에 공급하고 있다.

여기서, 예를 들면 클록패턴메모리(459)에 기억된 패턴데이터의 최상위비트는 주편향기 X의 어드레스카운터(392)에 공급하는 주편향클록(389)을 표시하는 비트패턴(구동데이터)이고, 1편향주기에 상당하는 간격으로 클록패턴메모리상에 논리 1(동작지령)이 기록되어 있다. 마찬가지로 주편향스텝, 즉 서브필드마다 그 구동데이터를 설정하는 구동요소의 프로파일러의 어드레스카운터, 즉 포커스코일어드레스카운터(419), CLA어드레스카운터(368), 비점코일어드레스카운터(431), 배율코일어드레스카운터(439), MOL코일어드레스카운터(444)에 공급하는 각 클록에 따라서 주편향의 스텝주기마다 논리 1(동작지령)이 기록되어 있다.

단, 이들 각 구동요소는 반드시 주편향스텝마다 구동데이터가 변화한다고는 할 수 없기 때문에 그러한 경우에는 구동데이터를 바꿀 필요가 생기는 타이밍에 상당하는 위치에 논리 1을 기록하게 된다. 한편, 부편향기어드레스카운터(407)에 공급하는 부편향클록(406)은 클록패턴발생기(458)의 판독주기의 2배의 주기로 논리 1을 출력하도록 되어 있고, 스트라이프메모리어드레스카운터(334)의 스트라이프클록(349)도 같은 주기로 논리 1을 출력하도록 설정되어 있다. 이 구성에 의해서 부편향기의 스텝마다 스트라이프메모리상의 노광량데이터에 상당하는 노광이 실시된다. 또한, 주편향기를 비롯해서 부편향기, 포커스코일, CLA, 비점코일, MOL코일 등을 스텝구동시킨 경우에 생기는 정착시간을 얻기위해서 주편향기의 스텝주기마다 기록되어 있는 논리 1(동작지령)과 부편향기의 부편향클록(406)에 상당하는 논리 1과의 사이에 논리 0(비동작지령)이 기록되어 있다.

여기서, 정렬된 논리값 0(비동작지령)의 수가 지연시간 또는 정착시간 등에 상당하고, 각 구동요소 사이의 구동타이밍을 조정하는 시간조정기능을 가지고 있다. 또한, 이들 논리 값 0(비동작지령)의 수, 즉 시간은 임의로 설정할 수 있기 때문에, 예를 들면 벡터방식으로 패턴묘화하는 경우 등에는 주편향의 편향량이 일정하지 않으며, 따라서 편향량에 따라서 정착시간을 최적치로 설정함으로써 프로세스시간을 최적으로 제어할 수 있다. 또한, 마찬가지의 시간조정을 각 구동요소의 구동량에 따라서 상세히 실시하는 것이 용이하게 가능하기 때문에 묘화정밀도를 향상시키고 또한 최단 프로세스시간을 얻을 수 있도록 되어 있다.

이와 같이, 클록패턴메모리상의 논리와 논리값 0의 수에 의해서 각 구동요소의 구동타이밍 및 동기 , 정착시간, 응답지연 등의 전부를 임의로 제어하는 것이 가능한 시스템으로 되어 있는 것이 본 실시예의 최대의 특징이다.

다음에, (463)은 클록패턴발생기(458)와 같은 어드레스카운터(460)에 의해서 어드레싱되어 있는 시퀀스컨트롤블록으로, 컨트롤패턴메모리(464)상에 기록된 논리패턴에 의해서 스트라이프메모리의 절환, 묘화정지허가타이밍의 지정 등을 제어하고 있다. 스트라이프메모리절환신호(465)는 스트라이프메모리(327)를 각 스트라이프의 묘화타이밍에 맞추어서 절환하기 위한 신호로서, 본 실시예에서는 4㎜폭의 스트라이프 1 내지 스트라이프 5까지를 절환해서 묘화하고 있다. 정지허가비트출력(466)은 패턴묘화동작의 도중에서 무언가의 원인으로 동작을 정지할 필요가 생긴 경우에 묘화프로세서(322)로부터의 정지요구(467)를 허가하기 위한 허가신호로서, 정지가능한 타이밍에 논리 1이 출력되도록 하고 있다. 여기서 정지요구를 접수하면, 리스타트로직(462)이 어드레스카운터(460)로의 묘화동기클록(457)의 출력을 정지해서, 클록패턴발생기(458)와 시퀀스컨트롤블록(463)의 동작을 정지시키도록 되어 있다. 리스타트로직(462)은 묘화개시위치 또는 일시정지했을 경우의 묘화재개위치까지의 구동처리와 묘화처리의 개시 또는 재개타이밍을 중계하고, 또한 전술한 4종류의 클록으로부터 1개를 선택해서 묘화동기클록(457)으로 하는 기능을 가지고 있고, 이들 클록을 바꿈으로써 각 요소빔에 의한 도스량의 최대치를 바꿀 수 있다. 또한, 이 묘화동기클록의 교환과 연동해서 지연로직회로(336)내의 셀렉터(342)가 동작해서 도스량의 서택이 행해지고 있는 것은 전술한 바와 같다.

도 14에 돌아와서, (470)은 포커스레벨링처리부로서, 면계측계(12)에 의해 얻어진 신호를 처리해서 시료면의 높이와 기울기로 이루어진 면데이터를 산출한다. (471)은 포커스·레벨링제어부로서, 포커스레벨링처리부에 의해 얻어진 이 면데이터에 의거해서 레벨링스테이지(10)를 구동해서 시료면을 주필드의 결상면과 합치하도록 제어하고 있다. (475)는 마운트시스템제어부로서, 경통마운트(18)와 스테이지마운트(20) 및 스테이지반력지지체(21)를 제어하고 있다. 경통마운트(18)는주로 상진동이 경통지지체에 전달되는 것을 차단하는 에어서보의 액티부마운트이며, 스테이지마운트는 상진동의 차단과 XY스테이지(9)의 구동시에 발생하는 내부진동의 제진을 위한, 에어서보와 모터에 의한 하이브리드액티브마운트이다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 스테이지반력지지체(21)를 사용해서 XY스테이지(9)의 가감속시에 발생하는 반작용력을 흡수해서 진동 그 자체의 발생을 대단히 작게 하고 있다. 스테이지반력지지체(21)는 보이스코일모터 등을 사용한 전자지지체로서, 반작용력이 발생하는 경우에만 보이스코일모터의 추력에 의해 스테이지를 지지하고, 가속도가 없는 경우에는 아무런 작용도 하지 않도록 구성되어 있다. 다음에, (480)은 빔위치처리부로서, 빔위치검출기(481)에 의해서 얻어진 신호로부터 각 요소빔의 위치와 강도를 산출하고 기억한다. 빔위치의 계측은 여러가지 조정이나 보정시에 실시되고, 예를 들면 소위 베이스라인계측시의 기준위치로서 사용되는 외에 각 요소빔의 강도측정, 빔위치보정을 위한 빔위치드리프트측정 등에 사용된다.

이상이 제어계(25)의 구성 및 그 구성요소의 상세이지만, 본 실시예에 있어서 데이터처리계(300)와 시퀀스처리계(301)와 묘화계(302)는 각각 독립된 버스와 프로세서를 가지고 있기 때문에, 예를 들면 묘화처리계(302)가 패턴묘화를 실행하고 있는 동안에 데이터처리계(300)가 데이터서버(28)로부터 묘화데이터를 수신해서 처리한다. 이렇게해서 다른계에 관계없이 비동기로 각각의 처리를 실행할 수 있도록 되어 있는 것이 본 제어계의 특징이다.

다음에, 실제의 웨이퍼처리의 설명에 들어가기 전에 웨이퍼프로세스에 필요한 초기파라미터 등의 설정이나 장치 각부의 조정에 대해서 설명한다. 장치에는여러가지의 기계적인 오프셋이나 전기적인 오프셋이 존재하지만, 그와 같은 오프셋은 장치의 조립도중에 있어서 계측되고 조정되는 것으로서, 여기서는 그러한 오프셋은 이미 입력되어 있는 것으로 하고, 주로 웨이퍼프로세스와 묘화성능에 직접 관계하는 부분에서의 설정에 대해서 설명한다.

우선, 묘화성능에 관한 부분에서는 데이터처리계(300)내의 데이터메모리(306)상의 각 보정테이블을 설정할 수 있다. 설정할 보정데이터는 비점보정데이터, 포커스보정데이터, CLA보정데이터, 배율보정데이터, MOL보정데이터에서의 각 데이터이고, 이들은 어느 것도 주편향기(148)의 편향위치에 의한 각각의 상특성변화를 보정하기 의한 데이터이다. 따라서, 그 보정량을 구하기 위해서 통상 사용되는 방법으로서는 각각의 보정량을 결정하는 것이 가능한 테스트패턴을 실제로 시료상에 묘화해서 이것을 현상하고, 광학현미경 등으로 관측해서 이들 패턴으로부터 각 보정량을 구한다고 하는 것이다. 이 방법은 데이터취득에 시간을 요하지만 현상태에서는 가장 확실하고 신뢰할 수 있는 방법이기 때문에 본 실시예에 있어서도 이 방법을 취하고 있다. 다음에, 웨이퍼프로세스에 관한 부분에서는 마찬가지로 노광량데이터테이블(308)과 포커스데이터테이블(309)의 설정을 행한다. 이들설정은, 소위 노광조건설정공정이라고 호칭되고 있는 공정에서 실시되고, 노광량과 포커스치를 스텝적으로 바꾸면서 테스트패턴을 실제로 시료상에 묘화해서 현상한 후 이것을 관측해서 최적노광량과 포커스위치를 구하고 있다.

또한, 각 레이어 사이의 중합을 위해서, 소위 얼라인먼트처리를 행할 필요가 있지만, 본 실시예에서는 오프엑시스스코프를 사용해서 이 기능을 실현하고 있다.전술한 바와 같이, 오프엑시스스코프는 축소투영계(8)와는 다른 계측축을 가진 광학식의 현미경으로 구성되어 있다. 웨이퍼상의 얼라인먼트마크를 계측하는 경우에는 본래 투영계의 축상빔을 사용할 수 있다면, 투영계의 광축에 대해 본 계측치가 얻어지지만, 여러가지의 이유에서 본 실시예와 같은 축외의 계측계를 사용하는 일이 있다. 이러한 경우에는 그 축외의 계측계의 계측축과 투영계의 광축과의 위치관계(베이스라인)의 변동이 문제가 된다. 이를 방지하기 위해서 이 종류의 장치에서는, 소위 베이스라인의 계측을 적절히 행해서 그 변동의 영향을 보정하도록 되어 있다. 본 실시예의 베이스라인계측은 XY스테이지(9)상에 놓여진 기준대상의 위치를 노광빔과 이 오프엑시스스코프로 계측해서 각각을 XY스테이지의 좌표계의 위치로서 산출한다. 이들 계측된 위치의 차이가 베이스라인이고, 이후 웨이퍼얼라인먼트를 위한 마크계측시에는 오프엑시스스코프에 의해 얻어진 얼라인먼트마크의 위치로부터 베이스라인을 빼면, 투영계의 광축에 대한 위치로서 이 얼라인먼트마크의 위치를 얻을 수 있게 된다. 이 베이스라인은 여러가지 요인에 의해 변동하기 때문에 적절히 이 베이스라인의 계측을 실행해서 계측치를 보정함으로써 얼라인먼트마크위치의 계측치를 항상 어느 일정한 오차의 범위내에 들 수 있다.

(노광처리공정)

상기와 같은 여러가지 설정이 실제의 웨이퍼노광처리프로세스상의 적절한 타이밍에서 실시된다고 하는 전제로 상기 설명한 장치구성에 있어서, 묘화데이터와 시료인 웨이퍼가 어떻게 처리되는지를 설명하기 위해서 일련의 노광처리공정을 도 26에 따라서 설명한다.

도 26에서, 우선 소위 패턴CAD에 의해서 작성한 패턴데이터를 데이터서버(28)에 전송한다(스텝 601). 여기서 전송되는 데이터는, 소위 CAD포맷의 데이터이며, 묘화장치에서 직접 처리하는 데이터는 아니다. 따라서, 데이터서버(28)는 이들 데이터로부터 묘화장치가 처리하는 형태로 데이터를 변환해서 소정의 포맷의 파일군을 작성한다(스텝 602). 또한, 여기서의 데이터변환은 주로 도형데이터로부터 도트데이터로의 변환, 스트라이프분할, 스테이지프로파일산출, 근접효과보정등이다.

다음에, 파일군을 제어계(25)의 외부인터페이스(305)를 개재해서 데이터메모리상에 전송한다(스텝 603). 파일군이 전송되면, 데이터프로세서(315)가 각 데이터테이블(308) 내지 (314)의 값을 참조하면서 묘화데이터를 생성한다(스텝 604). 생성된 데이터군은 묘화처리계(302)의 스트라이프메모리(327) 및 각 프로파일러에 전송된다(스텝 605). 이 단계에서 묘화동작의 개시가 가능하게 된다.

한편, 패턴이 묘화되어야 할 웨이퍼는 반송계(16)에 의해 전실(15)의 기계적 프리얼라인먼트스테이션(203)에 이송되고(스텝 611), 전실(15)내의 배기를 행하면서 기계적프리얼라인먼트를 행한다(스텝 612). 기계적프리얼라인먼트가 종료되면, 전실(15)로부터 공급아암(204)에 의해서 척(11)상으로 웨이퍼가 이송되고, 척은 정전흡착에 의해서 웨이퍼를 고정한다(스텝 613). 여기서 얼라인먼트처리가 필요한 경우에는 웨이퍼는 오프엑시스스코프에 의해서 프리얼라인먼트처리가 행해진다(스텝 614). 프리얼라인먼트에 있어서, 웨이퍼상에 이미 패턴화되어 있는 프리얼라인먼트마크를 계측해서 그 위치를 구비하고 개략의 위치맞춤을 행한다. 다음에, 소위 글로벌얼라인먼트수법을 사용해서 웨이퍼상의 패턴배열파라미터를 구하고, XY스테이지(9)의 구동좌표계의 좌표변환을 실행한다(스텝 615). 이렇게 해서 얼라인먼트처리가 종료되면, XY스테이지(9)는 노광개시준비위치에 이동해서 대기한다(스텝 616). 여기까지에서 패턴묘화에 필요한 준비가 모두 완료하게 된다.

여기서 메인프로세서(303)로부터 묘화개시지령이 송출되면, 묘화프로세서(322)가 묘화처리를 개시한다(스텝 617). 묘화프로세서(322)가 XY스테이지의 대기위치로부터 패턴묘화개시위치까지의 구동프로파일을 계산해서 리스타트프로파일메모리(452)에 기록하면(스텝618), XY스테이지(9)는 이 리스타트프로파일에 따라서 이동을 개시한다. XY스테이지(9)가 묘화개시위치까지 도달하면, 묘화시퀀서(455)와 리스타트로직에 의해서 묘화가 개시된다(스텝 619). 패턴묘화에 있어서, 묘화시퀀서의 클록패턴메모리(459)로부터 묘화동기클록의 주기로 클록데이터가 판독되고, 스트라이프메모리(327)를 비롯해 각 프로파일러의 어드레스카운터에 공급되어, 각 구동요소의 구동데이터가 판독되고, 이들 구동데이터에 의거해서 각 구동요소가 구동된다. 이와 같이, 각 구동요소를 클록패턴메모리(459)상의 클록패턴과 완전히 동기시킴으로써 시스템전체의 동기를 취하여 정확한 묘화처리가 실현되고 있다. 또한, 패턴묘화처리중에는 다음에 처리되어야 할 웨이퍼가 반송계(16)에 의해서 전실(15)의 기계적프리얼라인먼트스테이션에 이송되어, 기계적 프리얼라인먼트를 행해서 다음의 프로세스의 준비를 완료시키고 있다. 다음에, 웨이퍼상의 전부의 패턴의 묘화가 종료되면(스텝 620), 전실(15)과 시료실(14) 사이에서 웨이퍼교환이 행해진다(스텝 621), 전실(15)내의 회수아암(205)에 의해서척(11)상으로부터 웨이퍼를 회수해서 회수스테이숀(206)에 이동하는 동시에 다음의 웨이퍼를 공급하고, 새로이 공급된 웨이퍼의 처리는 전술한 스텝 (613)으로부터 스텝(620)에 따라서 실행된다. 한편, 묘화처리가 종료된 웨이퍼는 전실(15)로부터 반송계(16)에 의해서 회수된다(스텝 622). 이 일련의 동작을 묘화할 웨이퍼가 없어질 때까지 반복하고, 모든 웨이퍼에 대한 처리가 종료되면(스텝 623), 장치는 새로운 프로세스의 개시대기(스텝 624)로 된다.

(디바이스의 생산방법)

다음에, 상기 설명한 전자빔노광장치를 이용한 디바이스의 생산방법의 실시예를 설명한다.

도 27은 미소디바이스(IC나 LSI등의 반도체칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로머신 등)의 제조플로우를 표시한다. 스텝 1(회로설계)에서는 반도체디바이스의 회로설계를 행한다. 스텝 2(노광제어데이터작성)에서는 설계된 회로패턴에 의거해서 노광장치의 노광제어데이터를 작성한다. 한편, 스텝 3(웨이퍼제조)에서는 실리콘 등의 재료를 사용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼프로세스)는 전공정이라 불려지고, 상기 준비한 노광제어데이터가 입력된 노광장치와 웨이퍼를 사용해서 리소그래피기술에 의해서 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성한다. 다음의 스텝 5(조립)는 후공정이라고 불려지며, 스텝 4에 의해서 제작된 웨이퍼를 사용해서 반도체칩화하는 공정이고, 어셈블리공정(다이싱, 본딩), 팩키징공정(칩봉입) 등의 공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에서 제작된 반도체디바이스의 동작확인테스트, 내구성테스트 등의 검사를 행한다. 이러한 공정을 거쳐서반도체디바이스가 완성되고, 이것이 출하(스텝 7)된다.

도 28은 상기 웨이퍼프로세스의 상세한 플로우를 표시한다. 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는 웨이퍼표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극형성)에서는 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해서 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트처리)에서는 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 상기 설명한 노광장치에 의해서 회로패턴을 웨이퍼에 노광한다. 스텝 17(현상)에서는 노광한 웨이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는 현상된 레지스트상 이외의 부분이 에칭된다. 스텝 19(레지스트박리)에서는 에칭이 끝나서 불필요하게 된 레지스트를 제거한다. 이들 스텝을 반복해서 행함으로써 웨이퍼상에 다중으로 회로패턴이 형성된다.

본 실시예의 제조방법을 사용하면, 종래에는 제조가 어려웠던 고집적도의 반도체디바이스를 저코스트로 제조할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예는 복수의 구동요소에 대한 동작지령을 동일한 시계열데이터상에서 일괄해서 관리하고 있기 때문에 최적한 노광순서를 달성할 수 있어, 생산성이 높은 하전입자선노광장치를 제공할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위내에서 여러가지 변경 및 변형을 행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위를 공지하기 위해서 다음과 같은 특허청구범위를 게재한다.

Claims (12)

1. 하전입자선을 사용해서 피노광물에 패턴을 묘화하는 하전입자선노광장치에 있어서,

   하전입자선으로 피노광물을 주사하면서 피노광물에 패턴을 묘화하는 복수의 구동요소와;

   상기 복수의 구동요소를 각각 구동하기 위한 복수의 시계열구동데이터열을 기억하는 복수의 구동데이터메모리와;

   상기 복수의 구동데이터메모리의 대응 구동데이터메모리에 순차적으로 공급되는 각 동작명령데이터열을 구성하는 동작명령과 비동작명령을 시계열 정렬하여 얻은 복수의 동작명령데이터열을 기억하는 클럭패턴메모리와;

   를 포함하는 하전입자선 노광장치에 있어서,

   상기 구동데이터메모리의 각각은, 상기 클록패턴메모리에 의해 공급된 동작명령에 따라서, 시계열구동데이터열을 구성하는 데이터를 순차적으로 상기 복수의 구동요소 중의 대응 구동요소에 공급하는 것을 특징으로 하는 하전입자선 노광장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 구동요소는 복수의 종류의 구동요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 구동요소는 하전입자선을 편향시키는 편향기를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 구동요소는 피노광물에 대한 하전입자선의 조사를 제어하는 조사제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 조사제어부는, 하전입자선과 하전입자선의 조사시간으로 피노광체를 조사하거나, 또는 하전입자선이나 하전입자선의 조사시간으로 피노광체를 제어하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 구동요소는,

   하전입자선을 편향하여 이 하전입자선으로 피노광물의 서브필드를 주사하는 제 1편향기와;

   하전입자선을 편향하여 피주사 서브필드를 변경하는 제 2편향기와;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 하전입자선노광장치는,

   하전입자선원과;

   상기 하전입자선원에 의해 사출된 하전입자선을 피노광물 위에 투사하는 전자광학계와;

   를 부가하여 포함하고,

   상기 복수의 구동요소는 상기 전자광학계의 초점위치를 보정하는 포커스보정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
8. 제 1항에 있어서,

   하전입자선을 생성하는 하전입자선원과;

   상기 하전입자선원에 의해 사출된 하전입자선을 피노광물위에 투사하는 전자광학계와;

   를 부가하여 포함하고,

   상기 복수의 구동요소는 상기 전자광학계의 비점수차를 보정하는 비점수차보정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 하전입자선노광장치는,

   하전입자선을 생성하는 하전입자선원과;

   상기 하전입자선원에 의해 방출된 하전입자선을 피노광물 위에 투사하는 전자광학계와;

   를 부가하여 포함하고,

   상기 복수의 구동요소는,

   하전입자선을 편향하는 편향기와;

   피노광물에 대한 하전입사선의 조사를 제어하는 조사제어부와;

   상기 전자광학계의 비점수차를 보정하는 비점수차보정유닛과;

   를 포함하는 것을 특징으로 하전입자선노광장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 구동데이터메모리는, 하전입자선의 조사를 제어하는 상기 구동요소를 구동하는 조사제어데이터로서 구동데이터열을 기억하는 조사제어데이터메모리를 포함하고,

    상기 조사제어데이터메모리는, 피노광물의 각 유닛영역에서 묘화하는데 필요한 조사제어데이터를 기억하는 복수의 유닛영역데이터메모리를 포함하고,

    상기 클럭패턴메모리에 기억된 복수의 동작명령데이터열은 상기 복수의 유닛영역데이터메모리를 순차적으로 선택하는 동작명령데이터열을 포함하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
11. 제 1항에 있어서, 상기 하전입자선노광장치는, 복수의 하전입자선을 생성하는 하전입자선원을 부가하여 포함하고, 복수의 하전입자선을 사용하여 피노광물 위에 패턴을 묘화하는 것을 특징으로 하는 하전입자선노광장치.
12. 기판에 레지스트막을 도포하는 공정과;

    하전입자선노광장치를 사용하여 기판 위에 패턴을 묘화하는 공정과;

    기판에 현상처리를 행하는 공정과;

    를 포함하는 디바이스제조방법에 있어서,

    상기 하전입자선노광장치는 하전입자선을 사용하여 기판 위에 패턴을 묘화하고,

    상기 하전입자선노광장치는,

    하전입자선으로 기판을 주사하면서 기판 위에 패턴을 묘화하는 복수의 구동요소와;

    복수의 구동요소를 각각 구동하는 복수의 시계열구동데이터열을 기억하는 복수의 구동데이터메모리와;

    복수의 구동데이터메모리의 대응하는 구동데이터메모리에 순차적으로 공급하는 각 동작명령데이터열을 구성하는 동작명령과 비동작명령을 시계열로 정렬하여 얻은 복수의 동작명령데이터열을 기억하는 클럭패턴메모리와;

    를 포함하고,

    복수의 구동데이터메모리 각각은 시계열구동데이터열을 구성하는 데이터를, 상기 클럭패턴메모리에 의해 공급된 동작명령에 따라서, 복수의 구동요소 중에서 대응하는 구동요소에, 순차적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.