JP3169399B2

JP3169399B2 - 荷電粒子ビーム露光装置及びその制御方法

Info

Publication number: JP3169399B2
Application number: JP23984791A
Authority: JP
Inventors: 和孝 ▲瀧▼; 洋安田; 潤一甲斐; 淳斎藤; 樹一坂本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 2001-05-21
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JPH0562890A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビーム露光装
置及びその制御方法に関するものであり、更に詳しく言
えば、連続ステージ移動する被露光対象に電子ビームを
偏向照射し、半導体集積回路（以下ＬＳＩという）のパ
ターン描画処理をする装置及びその制御方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩの高集積化、高密度化に伴
い微細パターン露光は、ホトリングラフィに代わって、
荷電粒子線を用いる方法、例えば、電子ビームやＸ線に
よるパターン露光に移行されつつある。ところで、パタ
ーン描画処理の高速化と処理効率の向上とを図るためス
テージ連続移動露光方式が開発されている。これによれ
ば、被露光対象を載置したステージが連続移動させた状
態において、電子ビームを主偏向領域間に移動させる場
合には、電磁偏向器によりそれが電磁偏向処理される。
また、副偏向領域において、パターン描画処理をする場
合には静電偏向器により電子ビームが静電偏向処理され
る。

【０００３】また、偏向領域を移動する際に、電磁偏向
器のインダクタンスにより、主偏向増幅器が整定するま
で時間を要する。このため、ある偏向領域から他の偏向
領域に移動するジャンプ量に応じて一定待ち時間を設定
し、その待ち時間後に、パターン描画処理を開始するよ
うに電子ビームが偏向制御されている。しかし、通常の
ステップ＆リピート露光方式とは異なり、ステージ連続
移動露光方式では、ステージ位置データを一定周期で読
み取り、該データを偏向処理系にフィードバックをする
必要がある。このため、一定待ち時間の終了直前に読み
取られたステージ位置データを原因として、該待ち時間
が終了した後であっても、電磁偏向器が非安定状態とな
ることがある。このことで、描画パターンに揺れが生
じ、正確なパターン描画処理をすることができず、当該
露光装置の信頼度の低下を招くという問題がある。

【０００４】そこで、パターン描画処理の開始時刻を電
磁偏向器の静態安定に係る待ち時間のみに依存すること
なく、該ステージ位置読み取り制御動作の周期に基づく
別の待ち時間回路の出力を導入して正確にパターン描画
処理をし、ステージ連続移動方式の露光処理の信頼性の
向上を図ることができる装置及び方法が望まれている。

【０００５】処で図７及び図８は、従来例に係る電子ビ
ーム露光装置の構成図である。図において、電子ビーム
１ａにより、半導体ウエハ等の被露光対象８にＬＳＩパ
ターンを描画処理をする装置は、電子銃１、静電偏向器
２、電磁偏向器３、副偏向駆動回路４、主偏向駆動回路
５、レーザ測長器６Ａ、ステージ移動装置６Ｂ、ステー
ジ制御回路６Ｃ、ステージ位置補正回路６Ｄ、ステージ
６Ｅ及びＣＰＵ（中央演算処理装置）７等から成る。

【０００６】なお、主偏向駆動回路５は、メインデフデ
ータバッファ５Ａ、メインデフ位置設定回路５Ｂ、加算
／出力回路５Ｃ、第２の補正演算回路５Ｄ、待ち時間回
路５Ｅ、主偏向増幅器５Ｆ、フィールドメモリ５Ｇ、デ
ジタル／アナログ変換器ＤＡＣ２，ＤＡＣ３、増幅器Ａ
ＭＰ１，ＡＭＰ２等から成る。また、当該露光装置の機
能は、ステージ移動装置６Ｂによりステージ６Ｅに載置
された被露光対象８が連続移動され、併せて、電子銃１
から被露光対象８に電子ビーム１ａが出射されると、静
電偏向器２や電磁偏向器３により、該電子ビーム１ａが
偏向処理される。この際の偏向処理は、例えば、被露光
対象８の副偏向領域にパタン描画処理をする場合には、
まず、副偏向駆動回路４のサブデフデータバッファ４Ａ
に副偏向露光データＳＤが入力されると、それがサブデ
フパターン発生回路４Ｂ、第１の補正演算回路４Ｃ、Ｄ
／Ａ変換器ＤＡＣ１、フィールドメモリ５Ｇ、副偏向増
幅器４Ｄにより信号処理されて、副偏向信号ＳＳＤが静
電偏向器２に出力される。これにより、電子ビーム１ａ
が静電偏向処理される。

【０００７】なお、副偏向領域におけるパターン描画処
理の開始タイミングは、主偏向駆動回路５の待ち時間発
生回路５Ｅからの描画開始信号Ｓ３１により行われる。
また、被露光対象８の主偏向領域間をステージ６Ｅが移
動する場合には、まず、主偏向駆動回路５のメインデフ
データバッファ５Ａに主偏向露光データＭＤが入力され
ると、メインデフ位置設定回路５Ｂにより偏向先の位置
が設定され、その偏向先の主偏向データＭＤ１１とステ
ージ制御回路６Ｃからのステージ位置データＳＴＤとが
加算／出力回路５Ｃにより演算される。また、第２の補
正演算回路５Ｄにより、ステージ移動量と偏向先の位置
への偏向量とが補正処理される。この補正処理された主
偏向データＭＤ１２が主偏向増幅器５Ｆにより信号処理
されて、その主偏向信号Ｓ２１が電磁偏向器３に出力さ
れる。これにより、電子ビーム１ａが電磁偏向処理され
る。この際に、待ち時間回路５Ｅは第２の補正演算回路
５Ｄからの補正処理された主偏向データＭＤ１２に含ま
れる主偏向セット信号Ｓ１１（第７図参照）に基づいて
電子ビーム１ａの偏向量（ジャンプ量）に応じたパルス
信号ＰＳを発生する。このパルス信号ＰＳは、主偏向増
幅器５Ｆが整定するまでの待ち時間Ｔを規定するもので
あり、「Ｈ」レベルが待ち動作を示し、「Ｌ」レベルが
非待ち動作を示すものである。

【０００８】これにより、連続ステージ移動する被露光
対象８に電子ビーム１ａを偏向照射し、ＬＳＩのパター
ン描画処理をすることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例によ
れば、連続ステージ移動する被露光対象８の任意の偏向
領域から他の偏向領域に電子ビーム１ａを移動させて描
画処理を継続する場合、図９に示すように、その描画開
始処理時刻Ｔｘが待ち時間Ｔの経過後に立ち下がる描画
開始信号Ｓ３１に同期している。

【００１０】このため、連続ステージ移動するステージ
位置データＳＴＤの読み取り周期と待ち時間Ｔによって
は、該待ち時間Ｔ経過直前に主偏向増幅器５Ｆに補正さ
れた主偏向データＭＤ１２に含まれる主偏向セット信号
Ｓ１１が出力され、この状態から僅かに遅れて描画開
始信号Ｓ３１が副偏向駆動回路４のサブデフパターン発
生回路４Ｂに出力される場合がある。これは、連続移動
するステージ６Ｅの位置を測定するレーザ測長器６Ａ、
ステージ制御回路６Ｃのレーザカウンタ６１、オフセッ
トレジスタ６２、加算器６３、ステージ読み取りレジス
タ６４、減算器６６及び主偏向駆動回路５により構成さ
れる電磁偏向フィードバック制御系やレーザ測長器６
Ａ、レーザカウンタ６１、減算器６７、第３の補正回路
６８、Ｄ／Ａ変換器ＤＡＣ４により構成される静電偏向
フィードバック制御系の微妙な制御ずれ等により生ずる
ものと考えられる。このことで、主偏向増幅器５Ｆが整
定しない状態、すなわち、同図の主偏向信号Ｓ２１の不
定状態部分１０において、副偏向露光領域におけるパタ
ーン描画処理が開始される。

【００１１】これにより、被露光対象８に歪んだパター
ン等が露光処理されることからステージ連続移動方式に
係る露光処理の信頼度の低下を招くという問題がある。
本発明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたもの
であり、パターン描画処理の開始時刻を電磁偏向器の整
定に係る待ち時間のみに依存することなく、該ステージ
位置読み取り制御動作の周期に基づく別の待ち時間回路
の出力を導入して正確にパターン描画処理をし、ステー
ジ連続移動方式の露光処理の信頼度の向上を図ることが
可能となる荷電粒子ビーム露光装置及びその制御方法の
提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明における荷電粒子ビーム露光装置は以下のような
技術構成を有するものである。即ち、図１〜図３は、本
発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の原理図を示してい
る。その露光装置は、被露光対象１８に荷電粒子ビーム
１１ａを出射する荷電粒子発生手段１１と、前記荷電粒
子ビーム１１ａを偏向する第１及び第２の偏向手段１２
及び１３と、前記第１の偏向手段１２の出力を制御する
第１の偏向駆動手段１４と、前記第２の偏向手段１３の
出力を制御する第２の偏向駆動手段１５と、前記被露光
対象１８の移動制御をするステージ駆動／制御手段１６
と、前記荷電粒子発生手段１１、第１の偏向駆動手段１
４、第２の偏向駆動手段１５及びステージ駆動／制御手
段１６の入出力を制御する制御手段１７とを具備し、前
記第２の偏向駆動手段１５が、少なくとも、主偏向デー
タＭＤ１とステージ位置データＳＴＤとを入力して、補
正された主偏向データＭＤ２を出力するデータ補正演算
手段１５Ａと、前記補正された主偏向データＭＤ２に基
づいて主偏向信号Ｓ２を出力する偏向信号出力手段１５
Ｂと、前記補正された主偏向データＭＤ２に基づいて第
１のパルス信号ＰＳ１を発生する第１の待ち時間発生手
段１５Ｃと、第１のパルス信号ＰＳ１の発生に同期して
第２のパルス信号ＰＳ２を発生する第２の待ち時間発生
手段１５Ｄと、前記第１、第２のパルス信号ＰＳ１，Ｐ
Ｓ２を比較して描画開始信号Ｓ３を出力する比較出力手
段１５Ｅから成ることを特徴とし、更には、その露光装
置の制御方法であって、前記電子ビーム１１ａを電磁偏
向する主偏向データＭＤ１とステージ位置読み取り処理
に基づいて得られるステージ位置データＳＴＤとの入力
処理をし、前記入力処理に基づいて主偏向データＭＤ１
のデータ演算補正処理をし、前記データ演算補正処理さ
れた主偏向データＭＤ２に基づいて主偏向信号Ｓ２の出
力処理をし、併せて、前記データ演算補正処理された主
偏向データＭＤ２に基づいて第１のパルス信号ＰＳ１の
発生処理をするとともに該第１のパルス信号ＰＳ１の発
生と同期させて第２のパルス信号ＰＳ２の発生処理を行
い、前記第１、第２のパルス信号ＰＳ１，ＰＳ２の比較
処理に基づいて描画開始信号Ｓ３の出力処理をすること
を特徴とし、上記目的を達成する。

【００１３】

【作用】本発明の装置及びその制御方法によれば、図１
及び図２に示すように、データ補正演算手段１５Ａ、偏
向信号出力手段１５Ｂ、第１の待ち時間発生手段１５
Ｃ、第２の待ち時間発生手段１５Ｄ、比較出力手段１５
Ｅから成る第２の偏向駆動手段１５が設けられ、データ
演算補正処理された主偏向データＭＤ２に含まれる主偏
向セット信号Ｓ１に基づいて第１のパルス信号ＰＳ１の
発生処理をするとともに該第１のパルス信号の発生に同
期させて第２のパルス信号ＰＳ２の発生処理を行い、該
第１、第２のパルス信号ＰＳ１，ＰＳ２の比較処理に基
づいて描画開始信号Ｓ３の出力処理がされている。

【００１４】例えば、ステージ駆動／制御手段１６によ
り連続移動される被露光対象１８に荷電粒子発生手段１
１を介して荷電粒子ビーム１１ａが出射されると、該ビ
ーム１１ａが第１及び第２の偏向手段１２及び１３によ
り偏向される。この際に、被露光対象１８の任意の偏向
領域から他の偏向領域に電子ビーム１１ａを移動させて
描画処理をする場合、主偏向データＭＤ１とステージ位
置データＳＴＤとがデータ補正演算手段１５Ａに入力さ
れ、該演算手段１５Ａにより補正された主偏向データＭ
Ｄ２が偏向信号出力手段１５Ｂ、第１、第２の待ち時間
発生手段１５Ｃ，１５Ｄに出力される。ここで、第１の
待ち時間発生手段１５Ｃでは、補正された主偏向データ
ＭＤ２に含まれる主偏向セット信号Ｓ１をスタート信号
にして、予め設定された電子ビーム１１ａの移動量に応
じたパルス幅φ１の第１のパルス信号ＰＳ１が発生す
る。

【００１５】さらに、第２の待ち時間発生手段１５Ｄで
は、同様に主偏向セット信号Ｓ１をスタート信号にし
て、第２のパルス信号ＰＳ２が発生する。この第２のパ
ルス信号ＰＳ２のパルス幅φ２が、第１のパルス信号Ｐ
Ｓ１のパルス幅よりも短く規定されている。このため、
偏向信号出力手段１５Ｂから偏向信号Ｓ２が第２の偏向
手段１３に出力されるが、主偏向セット信号Ｓ１に基づ
いて起動された第１のパルス信号ＰＳ１と例えば主偏向
セット信号Ｓ１をトリガ信号として第２のパルス信号Ｐ
Ｓ２が発生する。これにより、第１のパルス信号ＰＳ１
と第２のパルス信号ＰＳ２とが比較処理、例えば、両信
号ＰＳ１，ＰＳ２の立ち下がり（終了時点）の論理和主
力処理に基づいて、描画開始信号Ｓ３を比較出力手段１
５Ｅから第１の偏向駆動手段１４に出力することができ
る。つまり主たる偏向手段１３である電磁偏向器２３を
偏向させる第２の偏向駆動手段１５に設けられる主偏向
増幅器２５Ｇが整定される間は第２の偏向手段１３その
ものは偏向されるが、第１の偏向手段１２である静電偏
向器はその間、第１の偏向駆動手段１４により作動させ
ないで、ブランキングをＯＮにさせておく等の操作を行
わせ、荷電粒子ビームがウェーハ等の被露光物体に確実
に到達しないように構成しておくものである。

【００１６】このことで、電磁偏向フィードバック制御
系や静電偏向フィードバック制御系の微妙な制御ずれや
従来例のように連続ステージ移動するステージ位置デー
タＳＴＤの読み取り時刻の誤差等が生じた場合であって
も、従来のように待ち時間経過直前に第１の偏向駆動手
段１４に描写開始信号Ｓ３が出力されることがなくな
る。

【００１７】これにより、偏向信号出力手段１５Ｂが整
定しない状態において、パターン描画処理が開始される
ことが無くなる。このことで、被露光対象１８に正確な
パターン露光処理をすることができることからステージ
連続移動方式に係る露光処理の信頼性の向上を図ること
が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の具体例を図面を参照しながら
詳細に説明する。図４〜図６は、本発明の実施例に係る
荷電粒子ビーム装置及びその制御方法を説明する図であ
り、図４，５は、本発明の実施例に係る電子ビーム露光
装置の構成図を示している。

【００１９】図において、荷電粒子ビームの一実施例と
なる電子ビーム２１ａを用いた電子ビーム露光装置は、
電子銃２１、静電偏向器２２、電磁偏向器２３、副偏向
駆動回路２４、主偏向駆動回路２５、レーザ測長器２６
Ａ、ステージ移動装置２６Ｂ、ステージ制御回路２６
Ｃ、ステージ位置補正回路２６Ｄ、ステージ２６Ｅ等か
ら成る。

【００２０】すなわち、２１は荷電粒子発生手段１１の
一実施例となる電子銃であり、電子ビーム２１ａを被露
光対象２８に出射するものである。２２は第１の偏向手
段１２の一実施例となる静電偏向器であり、電子ビーム
２１ａの静電偏向処理をするものである。２３は第２の
偏向手段１３の一実施例となる電磁偏向器であり、電子
ビーム２１ａの電磁偏向処理をするものである。

【００２１】２４は第１の偏向駆動手段１４の一実施例
となる副偏向駆動回路であり、サブデフデータバッファ
２４Ａ、サブデフパターン発生回路２４Ｂ、第１の補正
演算回路２４Ｃ、Ｄ／Ａ変換器ＤＡＣ１、副偏向増幅器
２４Ｄから成る。副偏向駆動回路２４の機能は、サブデ
フデータバッファ２４Ａに副偏向露光データＳＤが入力
されると、それがサブデフパターン発生回路２４Ｂ、第
１の補正演算回路２４Ｃ、Ｄ／Ａ変換器ＤＡＣ１、フィ
ールドメモリ２５Ｈ、副偏向増幅器２４Ｅにより信号処
理されて、副偏向信号ＳＳＤが静電偏向器２２に出力さ
れる（電子ビーム２１ａの静電偏向処理）。

【００２２】なお、副偏向露光領域におけるパターン描
画処理の開始タイミングは、主偏向駆動回路２５の第
１、第２の待ち時間発生回路２５Ｅ，２５Ｆの信号処理
により得られる描画開始信号Ｓ３に基づいて行われる。
また、描画開始信号Ｓ３がＤＳＰ２７Ｂを介してデータ
転送処理される。２５は第２の偏向駆動手段１５の一実
施例となる主偏向駆動回路であり、メインデフデータバ
ッファ２５Ａやメインデフ位置設定回路２５Ｂと、デー
タ演算手段１５Ａの一例となる加算／出力回路２５Ｃ及
び第２の補正演算回路２５Ｄと、偏向信号出力手段１５
Ｂの一例となる主偏向増幅器２５Ｇと、第１の待ち時間
発生手段１５Ｃの一例となる第１の待ち時間回路２５Ｅ
と、第２の待ち時間発生手段１５Ｄの一例となる第２の
待ち時間回路２５Ｆと、比較出力手段１５Ｅの一例とな
る論理和演算器ＯＲ及びフィールドメモリ２５Ｈ、その
他の偏向増幅器ＡＭＰ１，ＡＭＰ２から成る。尚本具体
例における第２の補正手段２５Ｄは微少なひずみを調整
する機能を有するものであり、必要により使用すればよ
く、場合によっては省略することも可能である。該第２
の補正手段２５Ｄを省略した場合には、加算／出力回路
２５Ｃの出力を主偏向データＭＤ１とすることが出来
る。

【００２３】主偏向駆動回路２５の機能は、主偏向駆動
回路２５のメインデフデータバッファ２５Ａに主偏向露
光データＭＤが入力されると、メインデフ位置設定回路
２５Ｂにより偏向先の位置が設定され、その偏向先の位
置に係る主偏向データＭＤ１とステージ制御回路２６Ｃ
からのステージ位置データＳＴＤとが加算／出力回路２
５Ｃにより演算される。主偏向データＭＤ２が出力され
るまた必要によっては該主偏向データＭＤ２は第２の補
正演算回路２５Ｄにより、ステージ移動量と偏向先の位
置への偏向量とが補正処理される。この主偏向データＭ
Ｄ２が主偏向増幅器２５Ｇにより信号処理されて、その
主偏向信号Ｓ２が電磁偏向器２３に出力される。これに
より、連続ステージ移動する被露光対象２８の偏向露光
領域間に電子ビーム２１ａを移動させることができる
（電子ビーム２１ａの電磁偏向処理）。

【００２４】この際に、第１の待ち時間回路２５Ｅは加
算／出力回路２５Ｃから出力される主偏向データＭＤ２
は第２の補正演算回路２５Ｄから出力される補正された
主偏向データＭＤ２に含まれる主偏向セット信号Ｓ１に
基づいて電子ビーム２１ａの偏向量（ジャンプ量）に応
じた第１のパルス信号ＰＳ１を発生するものである。こ
のパルス信号ＰＳ１は、そのパルス幅がφ１であり、主
偏向増幅器２５Ｇが整定するまでの待ち時間Ｔを規定す
るものである。尚この間電子ビーム２１ａはブランキン
グはＯＮ状態におかれていることが好ましい。ここで、
パルス信号ＰＳ１の「Ｈ」レベルが待ち動作を示し、
「Ｌ」レベルが非待ち動作を示すものである。

【００２５】該第１のパルス信号（ＰＳ１）のパルス幅
（φ１）は、現在露光ビームが存在する位置と目標描写
位置との差分値に比例する幅に設定されていることが好
ましく更には、該第１のパルス信号（ＰＳ１）のパルス
幅は、前記主偏向セット信号（Ｓ１）の複数個のパルス
を含むように構成されていることが好ましい。本発明に
おける上記第１のパルス信号ＰＳ１のパルス幅は、主偏
向器の前回の偏向量と今回の偏向量との差分、ステージ
の移動速度等にもとづいて適宜に決定することが出来
る。更に本発明において、上記第１のパルス信号ＰＳ１
は、例えばメデンデフ位置設定回路２５Ｂからのメイン
デフ位置設定データＭＤ１と、ステージ位置制御回路２
６Ｃから出力される露光ビームの現在の位置に関するデ
ータＳＴＤとから、現在の露光ビームが、次の目標露光
領域における移動目標位置までの差分を算出するととも
に、現在描画中の描画領域の描画操作の終了を検出しそ
の操作の終了が検出されると当該加算出力回路２５Ｃか
ら主偏向データＭＤ２に含まれる主偏向セット記号Ｓ１
を発生させ電子ビームを次の描画領域の目標位置に向け
て、上記差分値を減算しながら偏向移動させるものであ
り、それと同時に該主偏向セット信号Ｓ１の最初のパル
スに応答して第１の待ち時間発生回路２５Ｅから第１
のパルス信号ＰＳ１が発生されるのである。本具体例に
おいて、上記主偏向セット信号Ｓ１は、上記加算／出力
回路が、当該露光ビームが所定の描画領域の描画を終了
したことを検出した出力信号と基準クロックＣＬＫとが
一致した時をもって出力され、以下ＭＤ２信号が出力さ
れている間中、基準クロックの出力に応答してそれぞれ
複数の主偏向セット信号Ｓ１（、、、…）が出
力される。一方本具体例における、第２の待ち時間回路
２５Ｆ第２のパルス信号（ＰＳ２）を発生するものであ
って、基本的には該第２のパルス信号ＰＳ２の出力は前
記第１のパルス信号ＰＳ１のパルス発生に同期する形で
出力される様に構成されるものである。その１例として
は、図４，５に示すように第２の待ち時間回路２５Ｆは
同様に該補正演算回路２５Ｄからの補正された主偏向デ
ータＭＤ２に含まれる主偏向セット信号Ｓ１に基づいて
第２のパルス信号ＰＳ２を発生するものであってもよ
く、或は、第１の待ち時間発生回路の出力ＰＳ１の発生
に応答して最初の第２のパルス信号を出力し、以後は基
準クロックに応答して後続のパルスを発生させるように
構成したものであっても良く、更には、前記主偏向デー
タＭＤ２に含まれる主偏向セット信号Ｓ１の最初のパル
スに同期して最初の第２のパルス信号を出力し以後は
基準クロックＣＬＫに応答して出力されたものであって
も良い。又他の具体例としては、第２のパルス信号（Ｐ
Ｓ２）は該第１のパルス信号（ＰＳ１）の出力をトリガ
ーとし、所定の周期及び所定のパルス幅のパルスを発生
させる内部発振回路により発生されるものであっても良
い。

【００２６】前記した荷電粒子ビーム露光装置におい
て、前記第２のパルス信号（ＰＳ２）のパルス幅（φ
２）が前記第１のパルス信号（ＰＳ１）のパルス幅（φ
１）よりも短いことが好ましい。又本具体例において、
該第２のパルス信号（ＰＳ２）のパルス幅は、該第１の
パルス信号（ＰＳ１）のパルス幅内に含まれる複数個の
主偏向パルスのうちの最後のパルスのたち上り又はた
ち下り時点と該第２の偏向手段（１３）が整定を完了す
るまでの時点との差分をカバーするに十分な長さとなる
様に設定されていることが好ましい。本具体例におい
て、第１パルス信号ＰＳ１のパルス幅φ１に含まれる主
偏向セット信号Ｓ１のパルスの個数は特に限定されるも
のではなく、主偏向器の偏向量、ステージ移動速度、等
にもとづいて適宜決定すれば良い。図６の具体例では４
個（〜）の主偏向セット信号Ｓ１が第１パルス信号
ＰＳ１のパルス幅φ１中に含まれている例を示してい
る。

【００２７】本発明では、この第１、第２のパルス信号
ＰＳ１，ＰＳ２が論理和演算器ＯＲにより比較処理さ
れ、その結果が描画開始信号Ｓ３となってＤＳＰ２７Ｂ
に出力される。その結果ブランキング状態にあった電子
ビームは静電偏向器２２を介して被露光対象表面に露光
される。即ち本発明においては、第１のパルス信号ＰＳ
１がＯＦＦする直前に主偏向セット信号パルスＳ１が
発生した場合従来ではメインデフレクター即ち電磁偏向
器２３を制御する主偏向増幅器（２５Ｇ）の出力が不安
定な状態の間でも描画開始信号が出力されてしまったの
に対し、本発明では、最終段の主偏向セット信号パルス
Ｓ１が出力されてから後の上記主偏向増幅器（２５
Ｇ）の出力が安定するに十分な時間、描画開始信号の出
力を抑制させ、非描画開始状態をその間継続的に維持さ
せる様にするものである。

【００２８】なお、２６Ａはステージ駆動／制御手段１
６の一部を構成するレーザ測長器であり、ステージ移動
装置２６Ｂにより移動されるステージ２６Ｅの位置を測
定するものである。また、ステージ制御回路２６Ｃは、
レーザカウンタ６１、オフセットレジスタ６２、加算器
６３、ステージ読み取りレジスタ６４、目標値設定レジ
スタ６５、減算器６６及び６７から成る。ステージ制御
回路２６Ｃの機能は、レーザ測長器２６Ａにより測定さ
れた変位パルスをレーザカウンタ６１により計数し、そ
れをオフセットレジスタ６２、加算器６３により演算処
理し、演算処理されたステージ位置読み取りデータをス
テージ読み取りレジスタ６４に格納する。また、ＤＳＰ
２７Ｂからのステージ目標位置データ等を目標値設定レ
ジスタ６５に設定すると共に、減算器６６により移動制
御量の演算処理をする。これにより、ステージ位置デー
タＳＴＤが主偏向駆動回路２５の加算／出力回路２５Ｃ
に出力される。同様に、減算器６７により演算されたス
テージ位置データＳＴＳがステージ位置補正回路２６Ｄ
に出力される。

【００２９】ステージ位置補正回路２６Ｄは、第３の補
正回路６８、Ｄ／Ａ変換器ＤＡＣ４により成る。また、
ステージ位置補正回路２６Ｄの機能は、減算器６７によ
り演算されたステージ位置データＳＴＳを補正処理し
て、それをＤ／Ａ変換処理し、副偏向増幅器２４Ｅに出
力するものである。２７Ａは制御手段１７の一部を構成
するＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、電子銃２１、
副偏向駆動回路２４のサブデフデータバッファ２４Ａ、
主偏向駆動回路２５のメインデフデータバッファ２５Ａ
及びステージ移動装置２６Ｂ等の入出力を制御するもの
である。また、２７Ｂは制御手段１７の他の部分を構成
するＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）であり、ステー
ジ位置読み取り処理や描画開始信号等のデータ転送処理
の高速化を図るために設けている。なお、２９はその他
の偏向器であり、焦点調整コイルや歪み補正コイルであ
る。該コイルは、主偏向駆動回路２５のその他の偏向増
幅器ＡＭＰ１やＡＭＰ２により駆動される。これらによ
り、本発明の実施例に係る電子ビーム露光装置を構成す
る。

【００３０】図６は、本発明の実施例に係る描画開始動
作を説明するタイムチャートを示している。図におい
て、電子ビーム２１ａが静電偏向器２２及び電磁偏向器
２３により偏向処理されるものとすれば、被露光対象２
８の任意の偏向領域から他の偏向領域に電子ビーム２１
ａを移動させて描画処理をする場合、まず、主偏向デー
タＭＤとステージ位置データＳＴＤとの入力処理をす
る。

【００３１】この際に、主偏向露光データＭＤがメイン
デフデータバッファ２５Ａから読み出されて、メインデ
フ位置設定回路２５Ｂにより偏向先の位置が設定され
る。また、偏向先の位置に係る主偏向データＭＤ１が加
算／出力回路２５Ｃに出力される。ここで、連続移動さ
れる被露光対象２８のステージ位置がレーザ測長器２６
Ａにより測定され、そのステージ位置データＳＴＤがス
テージ制御回路２６Ｃを介して加算／出力回路２５Ｃに
出力される。また前述した通り、加算／出力回路２５Ｃ
により主偏向データＭＤ１とステージ位置データＳＴＤ
とが加算処理される。これにより、偏向先の位置（目標
位置）とステージ現在位置との差分値が演算処理され
る。そして前述したように例えば上記差分値に従って次
の描画目標領域の所定の目標位置に、電子ビームを偏向
させるための主偏向セット信号Ｓ１を、現在の描画領域
の描画操作終了の信号に同期して出力され、その主偏向
セット信号Ｓ１〜Ｓ１に同期して電子ビームは描画
目標位置に向って上記差分値を縮めながら順次移動偏向
される。次に本具体例においては、加算／出力回路２５
Ｃから出力された主偏向セット信号Ｓ１を含む主偏向デ
ータＭＤ２は主偏向増幅回路２５Ｇに出力され、その結
果該主偏向増幅回路２５Ｇから電磁偏向器２３を駆動さ
せる主偏向信号Ｓ２が出力される。

【００３２】更に本具体例においては上記加算／出力回
路２５Ｃから出力された主偏向データＭＤ２は第１の待
ち時間発生回路２５Ｅに入力させ、上述したように第１
のパルス信号ＰＳ１を発生する。一方第２の待ち時間発
生回路２５Ｆは基本的には上述した通り第１のパルス信
号ＰＳ１の出力に同期する様に構成されるものであれば
如何なる構成であってもよく、前述したいくつかの例を
用いることが出来るが、第３図に示す具体例において
は、加算／出力回路２５Ｃから出力される主偏向データ
ＭＤ２を第１の待ち時間発生回路と同様に入力すること
により第２のパルス信号の発生トリガーとする例を示し
てある。本具体例においては、該加算／出力回路２５Ｃ
と主偏向増幅器２５Ｇとの間に必要に応じて該加算／出
力回路（２５Ｃ）の出力に含まれる微少なずれを調整す
るため、第２の演算回路２５Ｄを設けることも出来る
が、これは必須ではない。もし、図４，５において第２
の演算回路２５Ｄを設ける場合には、第２の演算補正回
路２５Ｄにより主偏向データＭＤ２が差分値に基づいて
補正演算処理され、補正された主偏向データＭＤ２が主
偏向増幅回路２５Ｇ、第１、第２の待ち時間回路２５
Ｅ，２５Ｆに出力されることになる。なお、本発明にお
ける主偏向データＭＤ２の内容は、偏向先の位置（目標
位置）とステージ現在位置との差分値及び被露光領域の
原点から描画開始位置の座標値を演算した偏向データで
あり、また、描画開始位置において描画処理を開始する
ため描画開始信号Ｓ３の補助クロックとなる主偏向セッ
ト信号Ｓ１から成るものである。

【００３３】次いで、データ演算補正処理された主偏向
データＭＤ２に基づいて主偏向増幅回路２５Ｇで主偏向
信号Ｓ２の出力処理をする。この際に、主偏向増幅回路
２５Ｇから電磁偏向器２３にアナログ偏向駆動電圧が出
力される。これに併せて、データ演算補正処理された主
偏向データＭＤ２に含まれる主偏向セット信号Ｓ１に基
づいて第１、第２の待ち時間発生回路２５Ｅ，２５Ｆ
で、第１、第２のパルス信号ＰＳ１の発生処理をする。
ここで、第１の待ち時間発生回路２５Ｅでは、主偏向セ
ット信号Ｓ１の立ち下がりに同期して予め設定された
電子ビーム２１ａの移動量に応じたパルス幅φ１の第１
のパルス信号ＰＳ１が発生する。さらに、第２の待ち時
間発生回路２５Ｆでは、同様に主偏向セット信号Ｓ１の
立ち下がりに同期して第２のパルス信号ＰＳ２が発生
する。この際の第２のパルス信号ＰＳ２のパルス幅φ２
は、第１のパルス信号ＰＳ１のパルス幅φ１よりも短く
規定されている。

【００３４】これにより、主偏向セット信号Ｓ１のパル
スの回数４、すなわち、該信号Ｓ１の各立ち下がり〜
に同期して第２のパルス信号ＰＳ２が４個発生し、パ
ルス信号ＰＳ２の立ち上がりから該信号ＰＳ２の立
ち下がりまでの見かけ上のパルス幅φ３が第１のパルス
信号ＰＳ１のパルス幅φ１よりも長くすることができ
る。

【００３５】この第１、第２のパルス信号ＰＳ１，ＰＳ
２が立ち下がった「Ｌ」レベル（終了時点）を検出する
ことにより、従来例のような不定状態部分での描画開始
を回避することができる。例えば、両信号ＰＳ１，ＰＳ
２の信号レベル（終了時点）の論理和出力処理に基づい
て、描画開始信号Ｓ３を比較出力手段１５Ｅから第１の
偏向駆動手段１４に出力することができる。

【００３６】これにより、副偏向駆動回路２４では、描
画開始信号Ｓ３を基準にしてパターン描画処理を実行す
ることができる。このようにして、本発明の実施例に係
る露光装置及びその制御方法によれば、図４〜６に示す
ように、メインデフデータバッファ２５Ａ、メインデフ
位置設定回路２５Ｂ、加算／出力回路２５Ｃ、必要によ
り設けられる第２の補正演算回路２５Ｄ、第１の待ち時
間発生回路２５Ｅ、第２の待ち時間発生回路２５Ｆ、論
理和演算器ＯＲ及び主偏向増幅器２５Ｇから成る主偏向
駆動回路２５が設けられ、データ演算処理された主偏向
データＭＤ２に含まれる主偏向セット信号Ｓ１に基づい
て第１、第２のパルス信号ＰＳ１の発生処理をし、該第
１、第２のパルス信号ＰＳ１，ＰＳ２の比較処理に基づ
いて描画開始信号Ｓ３の出力処理をしている。

【００３７】このため、ステージ連続移動される被露光
対象２８の任意の偏向領域から他の偏向領域に電子ビー
ム１１ａを移動させて描画処理をする場合、主偏向増幅
器２５Ｇから偏向信号Ｓ２が電磁偏向器２３に出力され
ると共に、主偏向データＭＤ２に含まれる主偏向セット
信号Ｓ１に基づいて起動された第１のパルス信号ＰＳ１
と第２のパルス信号ＰＳ２とが比較処理、例えば、両信
号ＰＳ１，ＰＳ２の立ち下がり（終了時点）に基づい
て、その比較結果となる描画開始信号Ｓ３を論理演算器
ＯＲから副偏向駆動回路２４のサブデフデータ発生回路
２４Ｂに出力することができる。このことで、電磁偏向
フィードバック制御系や静電偏向フィードバック制御系
の微妙な制御ずれや従来例のように連続ステージ移動す
るステージ位置データＳＴＤの読み取り時刻の誤差等が
生じた場合であっても、待ち時間Ｔ経過直前に主偏向デ
ータＭＤ２が主偏向増幅器２５Ｇに出力されることがな
くなる。

【００３８】これにより、電子ビーム２１ａが整定しな
い状態において、パターン描画処理が開始されることが
無くなる。このことで、被露光対象２８に正確なパター
ン露光処理をすることができることからステージ連続移
動方式に係る露光処理の信頼性の向上を図ることが可能
となる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の装置及び
その制御方法によれば、データ演算手段、偏向信号出力
手段、第１、第２の待ち時間発生手段、比較出力手段か
ら成る第２の偏向駆動手段が設けられ、データ演算補正
処理された主偏向データに基づいて第１、第２のパルス
信号の発生処理をし、該第１、第２のパルス信号の比較
処理に基づいて描画開始信号が出力処理されている。

【００４０】このため、ステージ連続移動される被露光
対象の任意の偏向領域から他の偏向領域に電子ビームを
移動させて描画処理をする場合、偏向信号出力手段から
偏向信号が第２の偏向手段に出力されると共に、主偏向
セット信号に基づいて起動された第１のパルス信号と第
２のパルス信号との比較結果に基づく描画開始信号によ
り静電偏向処理に移行することが可能となる。

【００４１】これにより、被露光対象に正確なパターン
露光処理をすることができることからステージ連続移動
方式に係る露光処理の信頼性の向上を図ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置
の原理図。

【図２】図２は本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の
ブロックダイアグラムである。

【図３】図３は本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置に
おけるタイミングチャートである。

【図４】図４は、本発明の実施例に係る電子ビーム露光
装置の構成図。

【図５】図５は、本発明の実施例に係る電子ビーム露光
装置の構成図。

【図６】図６は、本発明の実施例に係る描画開始動作を
説明するタイムチャート。

【図７】図７は、従来例に係る電子ビーム露光装置の構
成図。

【図８】図８は、従来例に係る電子ビーム露光装置の構
成図。

【図９】図９は、従来例に係る問題点を説明する信号波
形図である。

【符号の説明】

１１…荷電粒子発生手段１２…第１の偏向手段１３…第２の偏向手段１４…第１の偏向駆動手段１５…第２の偏向駆動手段１１ａ…荷電粒子ビーム１６…ステージ駆動／制御手段１７…制御手段１５Ａ…データ補正演算手段１５Ｂ…偏向信号出力手段１５Ｃ…第１の待ち時間発生手段１５Ｄ…第２の待ち時間発生手段１５Ｅ…比較出力手段ＭＤ１…主偏向データＭＤ２…補正された主偏向データＳＴＤ…ステージ位置データＳ１…主偏向セット信号Ｓ２…主偏向信号Ｓ３…描画開始信号ＣＬＫ…基準クロックＰＳ１…第１のパルス信号ＰＳ２…第２のパルス信号Ｔ０…基準クロックの単位周期 φ１，φ２…パルス幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安田洋神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者甲斐潤一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者斎藤淳神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通オートメーション株式会社内 (72)発明者坂本樹一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 H01J 37/147 H01J 37/305

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被露光対象（１８）に荷電粒子ビーム
（１１ａ）を出射する荷電粒子発生手段（１１）と、前
記荷電粒子ビーム（１１ａ）を偏向する偏向手段（１
３）と、前記偏向手段（１３）の出力を制御する偏向駆
動手段（１５）と、前記被露光対象（１８）の移動制御
をするステージ駆動／制御手段（１６）と、前記荷電粒
子発生手段（１１）、偏向駆動手段（１５）及びステー
ジ駆動／制御手段（１６）の入出力を制御する制御手段
（１７）とを具備し、前記偏向駆動手段（１５）が、少なくとも予め準備され
た記憶手段から供給される主偏向データ（ＭＤ１）と該
ステージ駆動／制御手段（１６）より供給されるステー
ジ位置データ（ＳＴＤ）とを入力して、補正された主偏
向データ（ＭＤ２）を出力するデータ補正演算手段（１
５Ａ）と、前記補正された主偏向データ（ＭＤ２）に基
づいて主偏向信号（Ｓ２）を出力する偏向信号出力手段
（１５Ｂ）と、前記補正された主偏向データ（ＭＤ２）
の出力のタイミングに応じて第１のパルス信号（ＰＳ
１）を発生する第１の待ち時間発生手段（１５Ｃ）と、
該第１のパルス信号（ＰＳ１）に基づいて該第１のパル
ス信号のパルス幅とは異なるパルス幅を有する第２のパ
ルス信号（ＰＳ２）を発生する第２の待ち時間発生手段
（１５Ｄ）と、前記第１、第２のパルス信号（ＰＳ１，
ＰＳ２）を比較して描画開始信号（Ｓ３）を出力する比
較出力手段（１５Ｅ）から成ることを特徴とする荷電粒
子ビーム露光装置。
【請求項２】請求項１記載の荷電粒子ビーム露光装置
において、前記第１、第２のパルス信号（ＰＳ１，ＰＳ
２）は、前記補正された主偏向データ（ＭＤ２）に含ま
れる主偏向セット信号（Ｓ１）の出力のタイミングに応
じて発生することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装
置。
【請求項３】請求項１において、第２のパルス信号
（ＰＳ２）は、該第１のパルス信号（ＰＳ１）の出力を
トリガーとして基準クロックに応答して発生されるもの
であることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項４】請求項１において、該第２のパルス信号
（ＰＳ２）は該第１のパルス信号（ＰＳ１）の出力をト
リガーとし、所定の周期及び所定のパルス幅のパルスを
発生させる内部発振回路により発生されるものであるこ
とを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項５】請求項１記載の荷電粒子ビーム露光装置
において、前記第２のパルス信号（ＰＳ２）のパルス幅
（φ２）が前記第１のパルス信号（ＰＳ１）のパルス幅
（φ１）よりも短いことを特徴とする荷電粒子ビーム露
光装置。
【請求項６】請求項１において、該第１のパルス信号
（ＰＳ１）のパルス幅（φ１）は、現在露光ビームが存
在する位置と目標描写位置との差分値に比例する幅に設
定されていることを特徴とする装置。
【請求項７】請求項６において、該第１のパルス信号
（ＰＳ１）のパルス幅は、前記補正された主偏向データ
（ＭＤ２）に含まれる前記主偏向セット信号（Ｓ１）の
複数個のパルスを含むように構成されていることを特徴
とする装置。
【請求項８】請求項７において、該第２パルス信号
（ＰＳ２）のパルス幅は、該第１のパルス信号（ＰＳ
１）のパルス幅内に含まれる前記主偏向セット信号（Ｓ
１）の複数個のパルスのうちの最後のパルスのたち上り
又はたち下り時点と偏向手段（１３）が整定を完了する
までの時点との差分をカバーするに十分な長さとなる様
に設定されていることを特徴とする荷電粒子ビーム露光
装置。
【請求項９】請求項１記載の荷電粒子ビーム露光装置
の制御方法であって、前記電子ビーム（１１ａ）をステ
ージ上の目標位置に電磁偏向する主偏向データ（ＭＤ
１）とステージ位置読み取り処理に基づいて得られるス
テージ位置データ（ＳＴＤ）をデータ補正演算手段に入
力して該主偏向データ（ＭＤ１）のデータ演算補正処理
をし、前記データ演算補正処理された主偏向データ（Ｍ
Ｄ２）に基づいて前記偏向手段の偏向量を制御する主偏
向信号（Ｓ２）の出力処理をし、併せて、前記データ演
算補正処理された主偏向データ（ＭＤ２）の出力タイミ
ングに応じて所定の長さを有する第１のパルス信号（Ｐ
Ｓ１）の発生処理をするとともに該第１のパルス信号よ
りも短かい長さを有する第２のパルス信号（ＰＳ２）を
発生し、所定の周期毎に前記目標位置と偏向開始時から
のステージの移動量（ベクトル）との差を比較して、そ
れに基づき前記主偏向信号を補正するとともに前記第２
のパルス信号を出力し、前記第１、第２のパルス信号
（ＰＳ１，ＰＳ２）が共に出力されなくなることを判断
し、これに、基づいて描画開始信号（Ｓ３）の出力処理
をすることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置の制御
方法。