(57)【要約】      （修正有）【課題】可変速スキャン露光方法において、露光不良を避けつつ最短の露光時間で露光することができる様にする。【解決手段】試料を移動させながら該試料に荷電粒子ビームを照射して露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、露光パターンのデータと露光位置のデータとを少なくとも有するパターンデータ５３から生成されて少なくとも露光パターンの疎密情報を有する２次データ５４に従って、試料の移動方向の速度分布を有する速度データ５６を生成する工程と、その求められた速度データ５６に従って試料を可変速度で移動させながら、パターンデータ５３に従って試料上に荷電粒子ビームを照射する工程とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を移動させながら該試料に荷電粒子ビームを照射して露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、前記露光パターンのデータと露光位置のデータとを少なくとも有するパターンデータから生成され、少なくとも前記露光パターンの疎密情報を有する２次データに従って、前記試料の移動方向の速度分布を有する速度データを生成する工程と、前記求められた速度データに従って前記試料を可変速度で移動させながら、前記パターンデータに従って前記試料上に荷電粒子ビームを照射する工程と、を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】
請求項１において、前記２次データが、前記露光パターンを分割した小ブロック領域の前記疎密情報を少なくとも該小ブロック領域毎に若しくは該小ブロック領域を分割した領域毎に有する構成であり、前記速度データ生成工程で、該小ブロック領域毎の試料の移動速度を有する前記速度データが生成されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記荷電粒子ビームの照射工程では、所定形状に整形された荷電粒子ビームが複数回に渡り前記試料に照射され、前記２次データは、該照射の回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項４】
請求項３において、前記速度データの生成工程において、前記２次データの照射回数とそれぞれの照射時間の積の累積値にしたがう露光時間分布に基づいて、前記速度データが生成されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項５】
請求項１または２において、前記荷電粒子ビームの照射工程では、所定形状に整形された荷電粒子ビームが該試料の所定位置に偏向されて該試料に照射され、前記２次データは、該偏向位置の変化の回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項６】
請求項５において、前記速度データの生成工程において、前記２次データの偏向位置の変化の回数と露光装置の偏向器の偏向位置の変化に要する偏向時間の積にしたがう露光時間の分布に基づいて、前記速度データが生成されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項７】
請求項５において、前記２次データは、該偏向位置の変化の量に対応する該偏向位置の変化の回数を有する度数分布を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項８】
請求項７において、前記速度データの生成工程において、前記２次データの度数分布に含まれる偏向位置の変化の量に対応する該偏向位置変化の回数と、それぞれの該露光位置の変化の量に応じた偏向位置の変化に要する時間との積の累積値にしたがう露光時間の分布に基づいて、前記速度データが生成されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項９】
請求項１または２において、前記荷電粒子ビームの照射工程では、該荷電粒子ビームが透過マスクの所定位置に偏向されて所定形状に整形され、該整形された荷電粒子ビームが該試料の所定位置に偏向されて該試料に照射され、前記２次データは、該透過マスク上の偏向位置の変化の回数と、該試料上の偏向位置の変化の回数とを少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１０】
請求項９において、前記２次データは、該透過マスク上の偏向位置の変化量及び該試料上の偏向位置の変化量の少なくとも２次元の度数分布を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１１】
請求項９または１０において、前記速度データの生成工程において、前記２次データの偏向位置の変化回数または該２次元の度数分布が有する変化回数と、それぞれの偏向位置の変化に要する時間との積の累積値に従って、前記速度データが生成されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１２】
試料を移動させながら該試料の所定の位置に荷電粒子ビームを偏向して照射し、露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、複数の偏向領域毎に前記露光パターンのデータと露光位置のデータとを少なくとも有するパターンデータから、少なくとも前記露光パターンの疎密情報を有する２次データを生成する工程と、該２次データに従って、前記試料の移動方向の速度分布を有する速度データを生成する工程と、前記求められた速度データに従って前記試料を可変速度で移動させながら、前記パターンデータに従って前記試料上に荷電粒子ビームを照射する工程と、を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１３】
請求項１２において、前記２次データは、前記荷電粒子ビームの照射回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１４】
請求項１２において、前記２次データは、前記荷電粒子ビームの偏向位置の変化の回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１５】
試料に荷電粒子ビームを照射して該試料を露光パターンに露光する荷電粒子ビーム露光装置において、前記露光パターンの少なくとも照射パターンと照射位置を含むパターンデータを格納するパターンデータファイルと、該パターンデータから生成され、少なくとも複数の領域毎の露光パターンの疎密情報を有する２次データを格納する２次データファイルと、前記パターンデータに従って、前記試料の所定位置に該荷電粒子ビームを偏向し照射して該試料を露光パターンに露光する露光手段と、前記２次データに従って、前記試料を連続的に可変速で移動させる試料移動制御手段とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１６】
請求項１５において、前記２次データは、前記荷電粒子ビームの照射回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１７】
請求項１５において、前記２次データは、前記荷電粒子ビームの偏向位置の変化の回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１８】
試料を移動させながら該試料に荷電粒子ビームを偏向し照射して露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、前記偏向が可能な範囲内の幅を有し、前記移動による該試料のスキャン方向に延びるフレーム領域内であって、該フレーム領域を該スキャン方向に分割した小ブロック領域それぞれに対応する移動速度を、前記小ブロック領域内の露光パターンの疎密度に従って求める工程と、それぞれの該小ブロック領域の移動速度を越えない速度であって、該移動速度に応じた可変速度で、前記試料を移動させながら、前記荷電粒子ビームを該試料に偏向、照射する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１９】
請求項１８において、前記小ブロック領域毎の移動速度が、一定速度で該試料を移動させながら当該小ブロック領域を露光することができる最高移動速度であることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２０】
請求項１８において、更に、前記小ブロック領域の境界を速度設定点と定義し、該速度設定点の速度として当該速度設定点の両側の小ブロック領域の前記移動速度のうち遅い速度を設定する工程を有し、前記ビーム照射工程では、該速度設定点の設定速度に沿った可変速度で前記試料を移動させることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２１】
請求項２０において、前記小ブロック領域毎の移動速度が、一定速度で該試料を移動させながら当該小ブロック領域を露光することができる最高移動速度であることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２２】
請求項２０において、更に、前記小ブロック領域内の所定の位置を追加の速度設定点と定義し、該追加の速度設定点の速度として、該領域の最高移動速度を設定する工程を有し、前記ビーム照射工程では、該速度設定点と追加の速度設定点の設定速度に沿った可変速度で前記試料を移動させることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２３】
請求項２０または２２において、前記速度設定点の設定速度が、露光装置の試料移動可能な速度上限値を越えないよう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方法。
【請求項２４】
請求項２０または２２において、隣接する２つの速度設定点の設定速度の差が、露光装置の加速度の正の上限値より大きい若しくは負の下限値より小さい場合は、当該２つの速度設定点の設定速度のうち大きい設定速度を、前記加速度の範囲内で速度制御可能な速度に変更する工程を更に有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２５】
請求項２４において、前記速度変更工程は、前記フレームのスキャン開始点からスキャン方向にしたがって、隣接する２つの前記速度設定点を順次抽出し、前記設定速度の変更を行うに際し、ある速度設定点ｎとその次の速度設定点ｎ＋１における設定速度の変化が、前記加速度の負の下限値より小さい加速度を必要とする場合には、前記速度設定点ｎの設定速度を小さく変更すると共に、抽出する速度設定点を戻して速度設定点ｎ−１と速度設定点ｎの設定速度の変更が前記加速度の上限と下限の範囲内か否かの判定を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２６】
請求項２４において、前記速度変更工程は、前記フレームのスキャン終了点からスキャン方向と逆方向にしたがって、隣接する２つの前記速度設定点を順次抽出し、前記設定速度の変更を行うに際し、ある速度設定点ｎとその次の速度設定点ｎ＋１における設定速度の変化が、前記加速度の正の上限値より大きい加速度を必要とする場合には、前記速度設定点ｎ＋１の設定速度を小さく変更すると共に、抽出する速度設定点を戻して速度設定点ｎ＋１と速度設定点ｎ＋２の設定速度の変更が前記加速度の上限と下限の範囲内か否かの判定を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２７】
請求項２０または２２において、前記ビーム照射工程では、該試料の移動が、前記速度設定点での該設定速度で行われ、該速度設定点の間の領域では両側の速度設定点の設定速度の間の速度で行われることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２８】
請求項２０または２２において、前記ビーム照射工程では、該試料の移動が、次の速度設定点での設定速度が現在の速度設定点での設定速度より大きい時は、現在の速度設定点を通過した直後に加速を開始し、小さい時は現在の速度設定点を通過後で次の速度設定点の手前から減速を開始することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２９】
試料に荷電粒子ビームを照射して該試料を露光パターンに露光する荷電粒子ビーム露光装置において、前記露光パターンの少なくとも照射パターンと照射位置を含むパターンデータを格納するパターンデータファイルと、該パターンデータから生成され、少なくとも複数の領域毎の露光パターンの疎密情報を有する２次データを格納する２次データファイルと、前記パターンデータに従って、前記試料の所定位置に該荷電粒子ビームを偏向し照射して該試料を露光パターンに露光する露光手段と、前記ビームの偏向が可能な範囲内の幅を有し、前記移動による該試料のスキャン方向に延びるフレーム領域内であって、該フレーム領域を該スキャン方向に分割した小ブロック領域それぞれに対応する移動速度を、前記２次データの疎密度に従って求め、該移動速度に応じた可変速度で前記試料を移動させる試料移動制御手段とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを利用した露光装置及びその露光方法に関する。より具体的には、資料を載せたステージを連続的に移動させながら露光する露光装置及びその露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム等を利用した荷電粒子ビーム露光（以下単に電子ビーム露光と称する）は，ＬＳＩチップ等の微細なパターンを形成する時に利用される。電子ビーム露光法では、膨大な数の微細パターンをウエハ等の資料上に照射しなければならず、そのスループットが従来のステッパに比較して劣る。特に、資料上の所望の位置に微細パターンを露光する場合、電子ビームを偏向して所望のパターンを生成し、さらにその電子ビームを所望の位置に偏向する。但し、電子ビームを偏向する範囲に限りがあるので、その範囲を越える資料上の位置に露光する時は資料を搭載したステージを移動させる必要がある。
【０００３】
しかしながら、ステージを移動させて静止させ、その状態で偏向範囲の露光を行う方法では、ステージの移動後に静止までの整定時間を伴う。ステージの移動は機械的な移動を伴うのでその整定時間は長くなる。従って、例えば資料が半導体ウエハの場合、偏向可能領域が１チップ内で例えば１００個あるとすると、１チップの露光時間に上記のステージの整定時間の１００倍の時間が必要になる。その結果、１ウエハ分の露光時間は莫大となる。
【０００４】
そこで、上記のステージの移動と静止を繰り返す方法ではなく、ステージを連続的に移動させながら、資料上に電子ビームを照射する方法が提案されている。この方法は、ステージスキャン方法と称される。このステージスキャン方法では、一定のスキャン速度でステージを移動させながら露光を行う。従って、ステージの移動速度を速く設定してしまうと、露光処理が終了しないうちに資料の露光位置が露光可能領域から外れてしまい、露光不良となる。逆に、ステージ移動速度を、露光パターン中のショット密度が高いなどの理由で露光時間が最も長く必要な部分でも上記の露光不良が生じない程度の低速度に設定すると、全体の露光処理時間が長くなる。
【０００５】
この問題は、可変速スキャンによる露光方法により解決できる。即ち、ステージの移動速度を変化させながら試料上をスキャンする方法である。
【特許文献１】特開平７−２７２９９５号公報
【特許文献２】特開平２−１８３５１６号公報
【特許文献３】特開平１−２０５４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この可変速スキャン露光方法は、解決すべき問題点が多く見受けられる。その理由は、ステージの移動速度を露光不良が生じない範囲でできるだけ高くして全体の露光時間を短くする場合、高速でステージを移動中に突然露光時間を長く要する領域を露光することになると、減速が間に合わずに露光可能範囲から外れてしまうことになるからである。このステージの移動速度の制御は必ずしも単純には解決できない。
【０００７】
この問題の解決手段の一例として、本出願人は、例えば特開平7-272995号に示される通りのフィードバックによる速度制御を提案した。この方法は、スキャンの領域内での最適速度を初期値として与え、実際に露光しながら露光が進んでいるか遅れているかを常時監視し、フィードバックにより移動速度を変更する。しかし、この方法では、上記した通り急に減速することができず露光不良を起こすことが予想される。
【０００８】
また、別の解決手段としては、露光のパターンデータから露光に必要な時間を計算してステージの速度分布を求めることが提案されている。しかし、パターンデータそのものは、ＬＳＩの高集積化と共に情報量が膨大になり、パターンデータから直接露光時間を計算すると逆にその計算時間のほうが露光時間よりも長くなる。また、露光装置毎にビーム電流値や偏向領域等の特性が異なり、或いは同じ露光装置でも経時変化によりその特性が変化し、一旦計算で求めた速度分布を再度利用することができない場合が多い。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記問題点を解決した可変速スキャン露光の方法とその露光装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、露光不良がなく最短の露光時間で資料を露光することが可能な荷電粒子ビーム露光装置およびその露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明は、試料を移動させながら該試料に荷電粒子ビームを照射して露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、前記露光パターンのデータと露光位置のデータとを少なくとも有するパターンデータから生成され、少なくとも前記露光パターンの疎密情報を有する２次データに従って、前記試料の移動方向の速度分布を有する速度データを生成する工程と、前記求められた速度データに従って前記試料を可変速度で移動させながら、前記パターンデータに従って前記試料上に荷電粒子ビームを照射する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
上記の２次データは、パターンデータから生成されて、少なくとも露光パターンの疎密情報を有する。疎密情報の例としては、ビームの照射回数である。例えば、試料の移動によるスキャン領域のスキャン方向に分割された小ブロック領域内のビームの照射回数を２次データとして持つことにより、その照射回数と露光時間の積を累積することで、それぞれの小ブロック領域での露光時間を求めることができる。その結果、その小ブロック領域の大きさに従って露光可能な最大の移動速度を求めることができる。この最大の移動速度がそれぞれの小ブロック領域での速度データとなる。
【００１３】
更に、２次データには、ビームの偏向位置を変更する回数のデータを含んでも良い。静電偏向器が、透過マスク上の所定位置に偏向する為に設けられ、また、試料上の所定位置に偏向する為に設けられる。それらの偏向器の整定時間、若しくは待ち時間と偏向位置の変更回数との積から、露光に必要な時間を求めることができる。更に、偏向位置の変化の量に従う度数分布を２次データに含ませることにより、より正確に露光に必要な時間を求めることができる。
【００１４】
そして、一つの特徴的な点は、この２次データには露光装置の特性についての情報は含まれてなく、異なる露光装置、経時変化を伴う露光装置であっても汎用的に利用することができる。そして、２次データが予め求められていることから、露光時には素早くステージ速度分布を求めることができ、露光スピードを損なうことはない。
【００１５】
上記の目的を達成する為の、他の発明は、試料を移動させながら該試料に荷電粒子ビームを偏向し照射して露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、前記偏向が可能な範囲内の幅を有し、前記移動による該試料のスキャン方向に延びるフレーム領域内であって、該フレーム領域を該スキャン方向に分割した小ブロック領域それぞれに対応する移動速度を、前記小ブロック領域内の露光パターンの疎密度に従って求める工程と、それぞれの該小ブロック領域の移動速度を越えない速度であって、該移動速度に応じた可変速度で、前記試料を移動させながら、前記荷電粒子ビームを該試料に偏向、照射する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
この発明では、小ブロック領域毎の例えば最大速度を２次データから求めておき、その最大速度を手掛かりに、移動速度のサーボ制御を行う。出来るだけ、最大速度に近い速度で制御すると共に、実際の速度がそれぞれの領域内で最大速度を越えない様にする。そうすることにより、露光不良を避けて最短時間での露光工程が可能になる。これは、目標位置に再短時間で到達するように行われる一般的なサーボ制御とは異なる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態の例について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明は荷電粒子ビームを利用した露光装置に適用できるが、ここではその一例として電子ビーム露光装置で説明する。
【００１８】
［荷電粒子ビーム装置の全体構成］図１は、電子ビーム露光装置の鏡筒部分の構成図である。電子ビーム発生源である電子銃１４で発生された電子ビームは、図示しない軸合わせ用のアラインメントコイルとレンズＬ１ａを介して、矩形アパーチャ１５に照射される。その結果生成された矩形の電子ビームは、レンズＬ１ｂを介してスリット偏向器（デフレクタ）１７に入射する。スリット偏向器１７は、図示しない修正偏向信号によって制御され微小な位置の修正に利用される。
【００１９】
電子ビームを所望のパターンに整形するために、矩形開口や所定のパターンのブロックマスク等の複数の透過孔を有する透過マスク２０が用いられる。この透過マスク２０は、水平方向に移動可能なマスクステージ１９に搭載される。そして、電子ビームを所望のブロックマスク位置に偏向するために、電磁レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂと各偏向器２１−２４が透過マスク２０の上下に設けられている。尚、非点収差補正器１１、像面湾曲補正器１２が透過マスク２０の上側に設けられる。
【００２０】
上記の様に透過マスク２０内の透過パターンで整形された電子ビームは、ブランキング電極２５によってウエハ３６上への照射、非照射（オン、オフ）が制御される。ブランキング電極２５でオンされた電子ビームは、更にレンズＬ３を通過して、ラウンドアパーチャ２７を通過する。ラウンドアパーチャ２７は一種の絞りであり、その開口の程度が制御できるようになっている。これにより電子ビームの収束半角が制限される。そして、リフォーカルコイル２８、電磁レンズＬ４によってビーム形状が最終的に調節される。そして、レンズＬ４近傍に設けられた図示しないフォーカスコイルにより、電子ビームが露光対象面であるウエハ３６の表面にフォーカスされ、また図示しないスティングコイルにより、非点収差等の補正が行われる。
【００２１】
そして最終段階で、電子ビームは、投影レンズＬ５により露光サイズに縮小され、図示しない露光位置決定信号により制御される主偏向器（メインデフレクタ）３３と副偏向器（サブデフレクタ）３４によって、ウエハ３６の表面の正しい位置に照射される。尚、メインデフレクタ３３は電磁偏向器であり、サブデフレクタ３４は静電偏向器である。そして、試料のウエハ３６は、連続的に移動可能なステージ３５に搭載される。このステージの移動の制御については、後で詳述する。
【００２２】
上記した電子ビーム露光装置の鏡筒内の偏向器、電磁レンズ、ステージ等のアクチュエータは、制御部からの制御信号により駆動される。図２は、その電子ビーム露光装置の制御部の概略的な構成図である。この図では、上記のアクチュエータの一部に対する制御手段が示されている。
【００２３】
ＣＰＵ５１には、バスを介して配置データファイル５２、パターンデータファイル５３、２次データファイル５４、装置データファイル５５、速度ファイル５６等が接続される。また、パターンデータメモリ５７には、例えばパターンデータファイル５３からＣＰＵ５１により露光対象のパターンデータが読み出される。そして、パターン発生手段５８により、例えば透過マスク２０内のどのパターンを使用（照射）するのか、そしてウエハ３６上のどの位置に電子ビームを照射するのかについてのデータが生成される。それらのデータの内、例えば照射パターンデータがアクチュエータ制御部６１内のマスク偏向制御部６２に与えられる。そして、その制御部６２で生成した偏向駆動デジタル信号が、対応するデジタル・アナログ変換手段および増幅器６３にて駆動アナログ信号に変換され、マスク偏向器２１〜２４に供給される。
【００２４】
シーケンス制御部５９は、露光工程における電子ビームの描画処理シーケンスを制御する。従って、パターン発生手段により生成される照射パターンデータ、照射位置データ等を受け取り、全体の描画処理を制御する。具体的には、アクチュエータ制御部６２とステージ制御部６０との同期制御を行う。また、照射位置データに従ってそれぞれの偏向位置データを主偏向制御部６４、副偏向制御部６５等に与える。主偏向制御部６４、副偏向制御部６６では、その照射位置に対応する偏向デジタル信号が生成され、デジタル・アナログ変換器および増幅器６５，６７により偏向アナログ信号に変換され、それぞれの偏向器３３，３４に与えられる。
【００２５】
シーケンス制御部５９は、ステージ制御部６０に対してもステージ移動に必要なデータを与える。例えば、現在露光中のパターンの位置等のデータである。ステージ移動部６０は、ステージ駆動手段６８に駆動信号を与え、レーザ干渉測定器等で構成されるステージ位置検出手段６９から現在のステージ位置のデータを受け取る。
【００２６】
本発明の実施の形態例では、ステージの移動速度を可変制御する。その移動速度は、例えば、２次データファイル内のデータを基にしてＣＰＵ５１が形成した速度データに従って設定される。この例では、ＣＰＵ５１は２次データファイルに基づいて生成した速度データを一旦速度データファイル５６に格納し、そのファイルから速度データがステージ制御部６０に与えられる。ステージ制御部６０では、その速度データにもとづくサーボ制御により実際のステージ移動速度を求めて、最適の移動制御信号を生成し、ステージ駆動手段６８に与える。
【００２７】
図２に示されていないが、アクチュエータ制御部６１内には、上記以外に、マスクステージ移動制御部、ブランキング偏向器の制御部等が含まれる。また、図中のパターン発生手段５８により生成される露光パターンデータに従って生成される各種の補正値が、非点収差補正器１１や像面湾曲補正器１２、リフォーカルレンズ等の図示しない駆動制御部に与えられる。
【００２８】
図３は、パターンデータ、配置データ、および試料であるウエハ３６上のスキャン領域を示すフレームとの関係を示す図である。図２に示したパターンデータファイル５３内には、例えば、図３（ａ）に示されるような例えばチップ領域３７内の露光用のパターンデータが格納される。このパターンデータの構成は種々の方法があり、一般に当業者が採用しているデータ構成が適用可能である。
【００２９】
図３（ｂ）は、図２中の配置データファイル５２内の配置データを説明する。即ち、図３（ａ）のチップ毎のパターンデータが、図３（ｂ）の如くウエハ３６内に配置される位置３８に露光される。その結果、図３（ｃ）の通りウエハ３６上の複数のチップ領域に、それぞれのパターンデータに従う露光パターンの電子ビームが照射される。即ち、ウエハ３６表面に形成されたレジスト層の露光パターンに対応した領域が電子ビームにより露光される。
【００３０】
図３（ｃ）には、更にウエハ３６を連続的に移動させながら露光する時の、ウエハ３６とチップ領域３７およびそのスキャン領域であるフレーム３９との関係例が示される。即ち、フレーム領域３９は、ウエハ３６の表面をストライプ状に区切った帯状の領域である。即ち、電子ビームの偏向可能範囲は、例えば数ミリメートルの範囲であるので、ウエハ３６を露光する時には幅が数ミリメートルで並列するフレーム領域３９に分割される。そして、例えば複数のフレーム領域３９により、１つのチップ領域３７がカバーされる。図３（ｃ）の例では、３本のフレーム領域３９により、１つのチップ領域３７がカバーされる。
【００３１】
図４は、ウエハを搭載したステージの移動により電子ビームの露光領域がスキャンされるのを示す図である。上記したフレーム領域３９に沿って露光領域が移動する様にステージが移動制御される。そして、図４中の矢印で示した様に、１つのフレーム領域３９の露光が終了すると、その隣のフレーム領域に沿って露光領域が逆方向に移動する。
【００３２】
図５は、フレーム領域内における偏向領域の例について示す図である。図１に示した主偏向器は通常電磁偏向器で構成され、例えば数ミリメートルと比較的大きな範囲に偏向することができる。但し、電磁偏向器の場合はそのインダクタンスのために応答が遅い。また、副偏向器は通常静電偏向器で構成され、例えば数百ミクロンの範囲しか偏向することができない。但し、静電偏向器の場合は応答が高速である。通常、主偏向器により偏向可能なメインフィールド内が、副偏向器により偏向可能なサブフィールドで分割される。そして、ブロックマスクにより整形されたパターンの電子ビームが主偏向器と副偏向器の組み合わせにより所望の位置に偏向制御される。
【００３３】
図４に示したフレーム３９の一部分４０が、主偏向器により偏向可能な領域を示す。図５に示される通り、その偏向可能領域４０内に副偏向器により偏向可能なサブフィールドＳＦが複数含まれる。フレーム３９に沿ったウエハの移動方向と垂直な方向に、複数のサブフィールドＳＦが並んで配置される。そのサブフィールドＳＦが一列に配置された領域をバンドＢと称する。図５中には、斜線で示したバンドＢｉが、例えば偏向可能領域４０内に位置する間に、そのバンドＢｉ内の露光処理が終了するようにステージの移動速度が制御される。図中、ｂｐ０〜ｂｐｎはバンドＢの境界線を示す。
【００３４】
図６は、更にチップ領域内のフレームと主偏向器の偏向可能範囲との関係例を示す図である。図３、４、５から明らかな通り、この例では、チップ領域３７が３本のフレームによりカバーされて、それぞれのフレーム内が複数の小ブロック領域４１に分割される。この小ブロック領域４１は、複数のバンドＢで構成され、一例としては主偏向器によるメインフィールドに該当する。
【００３５】
図７は、パターンデータファイル５３内のパターンデータのデータ構造の例を示す図である。パターンデータは、少なくとも照射するビームの形状であるパターンＰとそれを照射する位置（ｘ、ｙ）のデータを有する。ビームの形状は、具体的には、ブロックマスク方式を利用するときは、透過マスク２０内のどのアパーチャーを使用するかに関するデータである。また、ブランキングアパーチャ方式を利用するときは、別途準備されてファイルに記録されているパターンテーブル等のパターン番号のデータである。
【００３６】
このパターンデータは、例えば１つのチップ領域内のデータを有する。従って、図６にて示した通り、１つのチップ領域は複数のメインフィールド領域を有し、また各メインフィールド領域は複数のサブフィールド領域を有する。それに伴い、パターンデータも図７に示される通り、複数のメインフィールドＭＦ１〜ＭＦｎに分けられている。そして、それぞれのメインフィールドが複数のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦｍに分けられている。そして、それぞれのサブフィールドＳＦに対して、露光されるパターンデータ（Ｐ１，ｘ１，ｙ１）〜（Ｐｋ、ｘｋ、ｙｘ）〜が与えられる。
【００３７】
この様に、パターンデータファイル内のパターンデータがメインフィールドとサブフィールドに区分されていることが、試料の可変速度制御において好ましい。即ち、サブフィールド内の露光パターンの密度等の露光に要する時間に関連する状況は、各サブフィールドで異なる。従って、当然に複数のサブフィールドで構成される１つのバンドを露光するのに要する時間も異なる。図５に示した通り、フレーム３９に沿って連続移動させながら露光する場合には、各バンドを露光するのに要する時間に従って、そこの移動速度を制御する必要がある。或いは、複数のバンド単位で露光に要する時間に従って、その部分での移動速度を制御する必要がある。従って、バンドの構成要素であるサブフィールド毎にパターンデータが分けられていることが大切である。
【００３８】
図８は、２次データファイル５４内の２次データのデータ構成の例を示す図である。本発明の実施の形態例では、２次データはステージの移動速度分布を算出するために必要な情報を含む。そして、かかる２次データは露光前に予め作成される。従って、その２次データと配置データから各フレームの速度分布を計算することができる。
【００３９】
この２次データの第一の例は、パターンＰからなる電子ビームの照射密度（ショット密度）のデータを有する。１つのパターンの電子ビームを照射して露光するためには、試料上のレジスト膜を化学的に変化させる必要がある。また、図１にて示した通り、透過マスク２０内の所望の位置に電子ビームを偏向し、試料の所望の位置に主、副偏向器３３，３４により再度偏向する必要がある。それぞれの偏向位置の変化の程度により多少の違いはあるが、例えば１つのパターンの電子ビームを照射して露光するに要する時間が、主に露光時間等から平均的に把握可能である。従って、チップ内のフレームのスキャン方向のショット密度の分布を２次データとして予めファイルとして記憶することで、ウエハ３６内のチップの配置データが決定した時に、ウエハ全体のフレーム内のスキャン方向の速度分布を容易に求めることができる。
【００４０】
図８に示した２次データの例では、かかるショット密度のデータＤＥが、各サブフィールドＳＦ毎に分けられている。即ち、メインフィールドＭＦ１内のサブフィールドＳＦ１には、そのサブフィールド内のショット回数のデータがＤＥ１１として格納される。この例では、既にサブフィールドに区分されているので、その領域内のショット回数であれば、実質的にショット密度と等価である。したがって、この２次データを利用することで、バンド毎のショット密度を簡単に求めることができる。更に、複数のバンドから構成される小ブロック４１内のそれぞれのショット密度も簡単に求めることができる。
【００４１】
図９は、ショット密度のデータを有する２次データの他のデータ構成例を示す図である。この例では、複数のサブフィールドＳＦから構成されるバンドＢ毎にショット密度データＤＥが求められて格納される。この構成にすることで、バンド毎の露光に要する時間が、概略的にショット密度と１ショットの平均露光時間の積から求められる。１ショットに要する露光時間は、装置やレジスト等の装置依存性、プロセス依存性を有するので、かかるデータは例えば装置データファイル５５内に格納されている。これらのデータを読み出すことで取得することができる。
【００４２】
２次データの第二の例は、上記の所定領域当たりのショット回数に加えて、偏向位置を変化させた回数（ジャンプ回数）、更にその変更位置変化の量の度数分布を含む。この偏向器は、主に透過マスク２０内の偏向位置を変化させる静電偏向器２１〜２４、主偏向器である電磁偏向器３３、及び副偏向器である静電偏向器３４である。偏向器により電子ビームの偏向位置を変化させる場合、それぞれの偏向器に異なる偏向信号を与える。従って、偏向位置を変化させるとその偏向位置で整定のための待ち時間が必要になる。特に、電磁偏向器による整定時間は静電偏向器よりもかなり長い。また、静電偏向器は比較的短いがその回数は大であり、同様に整定時間が必要になる。
【００４３】
そこで、これらの偏向位置を変化させる回数を上記のショット密度に加えることで、より実際の露光時間の分布を求めることができる。
【００４４】
更に、偏向位置を変化させる場合に、その変化量が大きい程整定時間が長くなる傾向がある。従って、変化量（ジャンプ距離）毎の変化回数（ジャンプ回数）からなる偏向位置変化の量の度数分布を２次データに含ませることで、より正確な整定時間を算出することができる。
【００４５】
図１０は、上記の偏向位置変化の量の度数分布の例を示す図である。この例では、偏向位置の変化量が、０〜ＤＬ１、ＤＬ１〜ＤＬ２....ＤＬ４〜ＤＬ５の範囲にある偏向位置変化（ジャンプ）回数が、それぞれＮ１、Ｎ２....Ｎ５である。これが度数分布である。従って、その上に示したそれぞれの整定時間ｔ１，ｔ２....ｔ５を装置ファイルデータより取得することで、トータルの整定時間ＴｓをＴｓ＝Ｎ１×ｔ１＋....＋Ｎ５×ｔ５として求めることができる。
【００４６】
従って、かかる度数分布を、各サブフィールド毎に、或いはバンド毎に、或いは速度分布を設定するフレームの単位長さ、例えば小ブロック領域４１やメインフィールド毎に２次データの一部として有することにより、より正確な露光に要する時間を求めることができる。そして、この度数分布は、例えば電磁偏向器３３、静電偏向器２１〜２４と３４に対してそれぞれ与えられる。
【００４７】
図１１は、偏向位置の変化の量の度数分布の他の例を示す図である。図１０の例が１次元の度数分布であったのに対して、図１１の例では２次元の度数分布である。図１にて説明した通り、主な静電偏向器は、透過マスク２０内で電子ビームを偏向する偏向器２１〜２４と、ウエハ３６内で偏向させる副偏向器３４である。電磁偏向器３３の整定時間は非常に長いので、静電偏向器による偏向位置の変化が電磁偏向器の偏向位置の変化と同時に生じたとしても、その時の整定時間は電磁偏向器の整定時間で拘束される。ところが、メインフィールド内でマスク偏向器２１〜２４による偏向位置の変化と副偏向器３４による偏向位置の変化とが同時に発生した場合は、両者の整定時間が同等であるので、両者の整定時間を重複してカウントすることは、現実の整定時間より長い整定時間を求めることになる。その場合は、いずれか長い方の整定時間のみをカウントすることが望ましい。
【００４８】
そこで、図１１の例では、副偏向器であるサブデフレクタ３４による偏向位置の変化量である水平軸と、マスク偏向器による偏向位置変化量の垂直軸を有する２次元の度数分布を採用する。従って、度数分布は２次元のマトリクス内にそれぞれの回数Ｎ１１〜Ｎ５５を有するものとなる。この例では、例えば、回数Ｎ１５は、主にサブデフレクタ３４による整定時間に従って全整定時間の計算が行われる。また、回数Ｎ５１では、主にマスク偏向器２１〜２４の整定時間に従ってトータルの整定時間の計算が行われる。それらの整定時間は、上記した通り、装置データファイル５５内に格納される。
【００４９】
更に、この考え方を拡張すると、図１に示した非点収差補正器１１や像面湾曲補正器などの電磁コイルにおいて発生する整定時間も考慮して、それらの電磁コイルの駆動電流の変化量の分布を追加して、Ｎ次元の度数分布を予め求めておくことで、より正確なトータルの整定時間を求めることができる。
【００５０】
従って、最も詳細な２次データの例は、ショット回数と、電磁偏向器の図１０に示した如き度数分布と、２つの静電偏向器に対する図１１に示した如き２次元の度数分布とを有する。更に、コンピュータの演算処理能力が高い場合は、Ｎ次元の度数分布を利用することもできる。
【００５１】
図１２は、２次データと配置データから求められた各小ブロック４１毎の速度分布の例を示す図である。横軸が、フレーム３９のスキャン方向に配置される小ブロック４１を、縦軸がそれぞれの速度を示す。この例では、小ブロック４１がメインフィールドと同じ場合の例である。この様に、複数のバンドからなる小ブロック（ＭＦ1 ．．ＭＦn+4 ．．）における速度（ｖ1 ．．ｖn+4 ）が求められると、その速度データは、図２に示した速度データファイル５６に格納される。この速度データの計算は、配置データファイル５２と２次データファイル５４内のデータに基づいてＣＰＵ５１により行われる。即ち、両データから小ブロック毎の露光に要する時間が求められ、偏向可能領域４０との関係から、そこの小ブロックでのステージ速度が求められる。
【００５２】
ここで示された小ブロック毎の速度データは、そこでの最大速度を意味する。従って、この最大速度を上回る速度でステージを移動させることは、露光不良を招くおそれがある。従って、ステージ制御部６０では、この速度データの範囲内の速度になる様にステージの移動制御を行う。
【００５３】
かかるステージに移動制御は、ある種のサーボ制御により実現できる。図２に示した通りステージ制御部６０は、ステージ駆動手段６８に駆動信号を与えると同時にステージ位置検出手段６９によりそのステージの速度を監視する。従って、ステージ制御部６０によりステージ速度を監視しながら、ステージ速度ができるだけ図１２の速度分布に一致する様に制御することができる。かかるフィードバック制御を伴うサーボ制御が、サーボ制御の当業者に自明のサーボ制御手段により行われる。
【００５４】
上記した２次データは、例えばサブフィールド毎のショット密度であるので、パターンデータに比較して極めて少ないデータ量である。また、２次データをバンド毎或いは小ブロック領域毎に設けることにより更にそのデータ量を減らすことができる。
【００５５】
更に、２次データと配置データから速度データを演算により求める工程は、露光工程に入る前に行って速度データをファイル５６に格納しておくことが好ましい。しかし、演算自体はそれほど複雑でないので、パターン発生手段によりパターンデータから駆動データが生成されるのと同時に速度データを生成することでも良い。
【００５６】
そして、２次データは、パターンデータにのみ依存するデータであるので、異なる露光装置、露光条件に対しても使用することができる。
【００５７】
［速度制御］電子ビーム露光装置において、上記のステージ移動の制御で留意すべき点は、ステージの移動速度が図１２の速度ｖを越えることがない範囲で、できるだけ図１２の分布に近い速度制御を行わなければならない点にある。即ち、ステージ速度が速度ｖを越える状態が発生すると、その状態では露光領域が、偏向可能領域４０の外に出てしまい露光不良が発生するからである。この点が、所望の位置に短時間で移動させる一般的なサーボ制御とは異なる。
【００５８】
図１３は、かかる露光不良が発生する恐れがある速度制御の例を示す図である。この例では、各小ブロック領域ＭＦn ，ＭＦn+1 ... に対して求められた速度データがｖ1 、ｖ2 ....に従って、ステージ制御部６０によりステージ速度が制御された時の実際の速度Ｖを示す。この例では、ステージ制御部６０がフレームのスキャン方向に沿った速度データに従って加速と減速を単純に行った場合である。前記した通り、ステージの移動速度は、速度データｖより遅い速度にする必要があるので、速度変化点である小ブロック領域の境界点で加速、減速を行う。そして、その速度の変化は、ステージの移動による慣性により一定の時間を要する。従って、実際のステージ速度Ｖはその加速度と減速度（負の加速度）に従って、境界点から目標の速度に向かって速度が変化する。
【００５９】
図１３の例で、領域ＭＦn から領域ＭＦn+1 へ移動する場合は、加速度の限界により一時的に実際の速度ＣＶが目標の最高速度ｖn+1 より低い状態が発生する。かかる状態は、理想的にはないほうが好ましいが、少なくとも露光不良を生じることはない。ところが、図１３の例で、領域ＭＦn+2 から領域ＭＦn+3 に移動する場合は、露光パターン密度が低い領域ＭＦn+2 から高い領域ＭＦn+3 に移動することを意味する。その場合は、減速度に限界があるため、両領域の境界点で減速を始めると８０に示される通り、実際の速度ＣＶが目標の最高速度ｖn+3 より高くなる。領域ＭＦn+3 から領域ＭＦn+4 に移動するの場合も同様の現象が発生する。かかる現象８０が発生すると、偏向可能領域４０の外に露光対象領域が出てしまい露光不良になる。
【００６０】
従って、速度制御では、上記の様に特に減速するときに実際のステージ速度が速度データの目標最高速度を越えることがない様にすることが必要である。
【００６１】
図１４は、上記の現象８０を防止することができる速度制御を示す図である。この図も図１３と同じ様に、横軸にフレームのスキャン方向を示し、縦軸にそれぞれの小ブロックＭＦでの最高速度ｖを示す。破線ＣＶ１は、改良された速度制御例である。この例では、小ブロックＭＦの境界の速度変化点を速度設定点と定義する。そして、その速度設定点において、両側の小ブロックＭＦの速度データｖの内遅い方の速度をその速度設定点における設定速度として与える。図中の、速度設定点Ｃn では、小ブロックＭＦn とＭＦn+1 の目標速度ｖn とｖn+1 のうち遅い方の目標速度ｖn がその設定速度Ｖn として与えられる。同様に、速度設定点Ｃn+1 、Ｃn+2 、Ｃn+3 、Ｃn+4 の設定速度Ｖn+1 Ｖn+2 Ｖn+3 Ｖn+4 が図示されるとおり与えられる。
【００６２】
そして、図中破線ＣＶ１で示した通り、速度制御がその速度設定点Ｃの速度Ｖに沿う様に行われる。従って、領域ＭＦn+2 から領域ＭＦn+3 に移動する場合は、領域ＭＦn+2 の左端の速度設定点Ｃn+1 の速度Ｖn+1 からあらかじめ右端にある次の速度設定点Ｃn+2 の速度Ｖn+2 に向かって減速が行われる。従って、図１３の如く速度ＣＶ１が最高速度ｖn+3 を越える現象は発生しない。領域ＭＦn+3から領域ＭＦn+4 に移動する場合も同様である。
【００６３】
図中の一点鎖線ＣＶ２で示した速度制御曲線は、上記の速度設定点Ｃを利用する方法を更に改良した例である。この例では、速度制御を速度設定点Ｃの速度Ｖに沿って行うことは上記と同じであるが、加速する時は速度設定点Ｃを通過直後にできるだけ早く加速を開始し、減速する時は次の速度設定点Ｃの手前でできるだけ遅く減速を開始する。そうすることにより、速度制御曲線ＣＶ２をできるだけ最高速度ｖの線（実線）に近づけることができる。
【００６４】
尚、この改良例で留意すべき点は、まず加速時に加速の慣性モーメントにより実際のステージ速度ＣＶ２が最高速度ｖn やｖn+1 を越えることがない様にする点である。従って、例えば領域ＭＦn から領域ＭＦn+1 に移動する時に速度設定点Ｃn を通過後に速度Ｖn から加速する場合は、次の速度設定点Ｃn+1 の手前の位置からその加速をなくす様にして、最高速度ｖn+1 を中心として振動することがないようにする。単純なフィードバック制御においては、そのような振動が発生するが、良く知られたフェードフォワード制御を適切に追加することで、かかる振動を避けることができる。
【００６５】
図１５は、図１４の速度制御を更に改良した例を示す図である。この例では、領域ＭＦの境界点での速度設定点Ｃに両側の領域の最高速度ｖのうち遅い速度を与えることは図１４と同じである。図１５の例では、更に領域ＭＦの中間点をさらに速度設定点Ｃｘとして速度Ｖｘを追加する。そして、それらの速度設定点Ｃ及びＣｘの速度Ｖ，Ｖｘに沿って速度曲線ＣＶ３を生成する。即ち、図１５中の破線ＣＶ３が速度制御曲線となる。この例では、例えば領域ＭＦn+2 の如く両側の領域ＭＦn+1 ＭＦn+3 よりも露光密度が低い場合は、十分に高い速度でステージを移動できるので、露光のスループットが更に向上する。
【００６６】
破線ＣＶ３で示した速度制御曲線に対して、更に、加速はできるだけ早く開始し、減速はできるだけ遅く手前で開始するようにしたのが、一点鎖線で示される速度制御曲線ＣＶ４である。かかる改良を加えることで、さらに露光時間を短縮して露光スループットを上げることができる。
【００６７】
上記の速度制御曲線の生成は、図２に示した制御部の構成において、ステージ制御部６０にて行われる。速度データファイル５６内に格納されている各小ブロック領域ＭＦの速度データを読み出しながら、速度制御曲線が生成される。或いは、２次データから速度データを求める演算をステージの移動中に行う場合は、その速度データの生成と共に速度制御曲線の生成も行われる。いずれの演算もＣＰＵ５１により行われる場合もあれば、ステージ制御部６０に高い演算処理能力がある場合は、ステージ制御部６０にて行われる。
【００６８】
さて、図１４，１５で説明した方法の場合に、非常に露光密度が低い小ブロック領域ＭＦが連続する領域で制御された実速度が非常に高くなった後に、突然露光密度が高い小ブロック領域ＭＦがスキャンされた場合に、減速が間に合わない場合が考えられる。即ち、領域ＭＦの開始点の速度Ｖから次の領域ＭＦの速度Ｖに向けて減速しても間に合わない状況である。その場合の解決方法としては、速度設定点の速度Ｖをその次の速度設定点の速度Ｖに従って低く再設定する方法がある。即ち、スキャン方向とは反対の方向に戻って、速度設定点の速度Ｖを次の速度設定点の速度Ｖまで減速可能な速度Ｖｚに再度設定する方法である。この方法を採用すると、速度の再設定により再びその前の速度設定点の速度Ｖを再度設定する必要がでる場合がある。このような場合には、速度設定点の速度を決定するソフトウエアプログラムに再帰性を持たせることで、再設定を行う方法がある。
【００６９】
図１６は、かかる速度Ｖの再設定が必要になる場合について示す図である。この例では、図１４と同様に小ブロックＭＦの境界に速度設定点Ｃを設けてその両側の速度ｖの内遅い速度を速度設定点Ｃの速度Ｖに設定する例である。従って、図中破線で示した速度制御曲線ＣＶ１が、ステージ制御部６０により生成される。
【００７０】
この例では、領域ＭＦn 〜ＭＦn+1 においては比較的露光密度が低いのに対して、領域ＭＦn+4 は急に露光密度が高くなる。その場合、領域ＭＦn 〜ＭＦn+1においてステージ移動速度ｖが高く制御されている。ところが、速度設定点n+2の速度Ｖn+2 からＣn+3 の速度Ｖn+3 に向けて減速する時に、両者の速度Ｖの差が減速能力以上（負の加速度の下限値以下）ある為に、速度制御曲線ＣＶ１は領域ＭＦn+3 と領域ＭＦn+4 との境界での速度が速度設定点Ｃn+3 の速度Ｖn+3 を大きく上回ることになる。その為、領域ＭＦn+4 での速度ＣＶ１はその領域での最高速度ｖn+4 を越えてしまい、全ての露光パターンを露光できない。このような露光不良を防ぐことが必要である。
【００７１】
上記の問題点を解決する方法が、図１６中の一点鎖線の速度制御曲線ＣＶ５に示されている。即ち、速度設定点Ｃn+2 の速度Ｖn+2 から最大減速しても速度設定点Ｃn+3 の速度Ｖn+3 に達することができない場合は、速度設定点Ｃn+3 からスキャン方向とは逆の方向にある速度設定点Ｃn+2 に対して、最大減速した時に速度設定点Ｃn+3 の速度Ｖn+3 に達することが可能な新たな速度Ｖｚn+2 を再設定する。そして、更に再設定された速度Ｖｚn+2 に対して、その前の速度設定点Ｃn+1 の速度Ｖn+1 から最大減速した場合に達することが可能かどうかの判定を行う。そして、それが不可能な場合は、再度速度設定点Ｃn+1 の速度Ｖn+1 を、最大減速した時に速度Ｖｚn+2 に達することが可能な新たな速度Ｖｚn+1 に再設定する。そして、再度、再設定された速度Ｖｚn+1 に対して、その前の速度設定点Ｃn の速度Ｖn から最大減速した場合に達することが可能かどうかの判定を行う。図１６の例では、それは可能である。そこで、一点鎖線に示した新たな速度制御曲線ＣＶ５が生成されたことになる。
【００７２】
この様に、一度設定した速度設定点を逆方向にスキャンして再設定する為には、コンピュータプログラムにおいて知られている再帰性の手法が有効である。
【００７３】
図１７は、速度設定点Ｃの速度Ｖを設定した後に、最大加速しても次の速度設定点の速度Ｖに達することができない場合の速度の再設定について説明する図である。この例では、領域ＭＦn から領域ＭＦn+1 、ＭＦn+2 、ＭＦn+3 と露光密度が低い領域にスキャンする例である。速度設定点Ｃn の速度Ｖn から最大加速しても次の境界の速度設定点Ｃn+1 の速度Ｖn+1 に達することができない。その場合は、図中白丸で示した新たな速度Ｖｚn+1 を再設定する。この速度Ｖｚn+1は、速度設定点Ｃn の速度Ｖn から最大加速した時に達することができる速度である。同様にして、速度設定点Ｃn+2 の速度がＶｚn+2 に再設定される。
【００７４】
図１８は、上記のアルゴリズムに従う速度設定点生成のフローチャート図である。図１９は、再帰性を持つ部分のフローチャート図である。
【００７５】
既に２次データが２次データファイル５４に格納されている状態から、その２次データをもとに小ブロック領域ＭＦn 内での速度データｖn を生成する。この速度ｖn は、小ブロック領域ＭＦn 内を一定の速度でステージ移動させる時に露光不良を生じない範囲の最高速度である。即ち、小ブロック内を露光中に露光位置が露光装置の偏向可能領域４０内に位置することができる範囲内の最高速度である（ステップＳ１）。この速度データは速度データファイル５６に格納される。
【００７６】
次に、小ブロック領域の境界点を速度設定点Ｃn と定義して、その速度Ｖn を両側の領域の最大速度ｖn-1 ，ｖn の内遅い方の速度（ｍｉｎ（ｖn-1,ｖn ））と設定する（ステップＳ２）。そして、この速度設定点Ｃn の設定速度Ｖn に沿った速度制御を行うことで、制御されたステージ速度が各小ブロック領域での最大速度を越えることがかなり防止できる。図１５に示した小ブロック領域の中央点も速度設定点として追加する時は、更にその追加の速度設定点での速度を属する小ブロック領域での最大速度に設定する。
【００７７】
ステップＳ３は、説明していないステップであるが、設定した速度Ｖn が露光装置のステージ速度の最大値Ｖmax を越えていないかどうかをチェックする工程である。もし越えている場合は、その装置の最大値に再設定される。
【００７８】
そして、フレーム３９のスキャン方向の各速度設定点Ｃn （ｎ＝０〜Ｎ−１）に速度Ｖn が与えられると、図１６、１７で説明した装置の最大加速度あるいは最大減速度で速度を変化させた時に、隣接する速度設定点Ｃn とＣn+1 との間で設定速度Ｖn からＶn+1 に変化可能か否かのチェックが行われ、不可能な場合は速度の再設定が行われる。この工程が、ステップＳ４からＳ１３及び図１９の再帰性のサブルーチンにより行われる。
【００７９】
先ず、この例では始点から終点に向かってスキャンするのでｎ値を初期値の０と設定して（ステップＳ４）、速度設定点Ｃn とＣn+1 との間で設定速度Ｖn からＶn+1 に変化可能か否かのチェックを行う（ステップＳ５）。この工程では、露光装置のステージの最大加速度と最大減速度により両速度Ｖn からＶn+1 に変更可能か否かの演算が行われる。加減速可能であれば、ｎ値をインクリメントして（ステップＳ７）、最後の速度設定点ＣN-1 に達するまで続ける（ステップＳ６）。
【００８０】
ステップＳ５で、加減速不可能と判断されると、加速が不可能の場合（Ｖn ＜Ｖn+1 ）は、速度Ｖn+1 を加速可能な新たな速度Ｖｚn+1 に再設定する（ステップＳ１１）。この点は図１７にて説明した。或いは、減速が不可能の場合（Ｖn＞Ｖn+1 ）は、速度Ｖn を速度Ｖn+1 から減速可能な新たな速度Ｖｚn に再設定する（ステップＳ１２）。
【００８１】
減速が不可能と判断されて速度Ｖn をＶｚn に再設定すると、その前の速度設定点Ｃn-1 からの減速が可能か否かのチェックを行う必要がある。そこで、ステップＳ１３にて、ｋ値をその時のｎ値に設定して、再帰型のサブルーチン１００を呼び出す。サブルーチン１００は図１９に示されるフローチャートにより構成される。サブルーチン１００では、最初の速度設定点Ｃ0 に達するまでステップＳ１７，Ｓ１８，Ｓ１９を繰り返して自分のサブルーチン１００を呼び出す（ステップＳ１６）。そして、最初の速度設定点Ｃ0 に達するまで、ステップＳ１７にて前の速度設定点Ｃk-1 の速度Ｖk-1 と現在の速度設定点Ｃk の再設定速度Ｖｚk との間で加減速可能か否かのチェックが行われる。加減速可能であればサブルーチン１００は終了して元のルーチンに戻る。加減速不可能であれば、再度速度Ｖk-1 を新たな加減速可能な速度Ｖｚk-1 に再設定する。そして、ｋ値をディクリメント（ｋ＝ｋ−１）して（ステップＳ１８）、更にサブルーチン１００を呼び出す。
【００８２】
上記の再帰型のサブルーチンの手法を使用することにより、全ての速度設定点間での加減速が可能な速度に再設定が行われる。図１８に戻って、最後に設定された速度Ｖに沿って速度制御曲線ＣＶが生成され、それに従ってステージの速度の制御が行われる。
【００８３】
上記のフローチャートでは、フレーム３９内のスキャン開始点（ｎ＝０）からスキャン方向にしたがって隣接する速度設定点Ｃn からＣn+1 の設定速度の変更が、減速度の上限値を越す減速度（負の加速度の下限値より小さい負の加速度）を必要とする場合に、速度設定点Ｃn の設定速度を低く再設定する。そして、次に、加速度の調査点を一つ戻して速度設定点Ｃn-1 とＣn との設定速度の変更が可能か否かの判定を行う。
【００８４】
同様のアルゴリズムに従い、フレーム３９内のスキャン終了点からスキャン方向の逆方向にしたがって隣接する速度設定点Ｃn からＣn+1 の設定速度の変更が可能かどうかを調査することでもよい。その場合は、速度設定点Ｃn からＣn+1の設定速度の変更が加速度（正の加速度）の上限値を越す加速度を必要とするか否かの判定を行う。そして、越す場合は、速度設定点Ｃn+1 の設定速度を低く再設定する。そして、次に加速度の調査点を一つ戻して速度設定点Ｃn+1 とＣn+2について再度調査を行えば良い。この場合も、上記した再帰型のサブルーチンの手法が利用される。
【００８５】
図１６乃至図１９にて説明した通り、各速度設定点Ｃｎでの設定速度Ｖｎを設定した後、図１４、１５で示した通り、各速度設定点Ｃｎの設定速度Ｖｎにそった速度のサーボ制御が行われる。その場合、図１４、１５で一点鎖線で示した通り、加速は速度設定点直後に行い、減速は次の速度設定点の手前から行うのが好ましい。
【００８６】
図２０は、その速度のサーボ制御のフローチャート図である。この図に示されたサーボ制御では、現在の速度から次の速度設定点の速度まで加速または減速に必要な距離Ｌｖを求めて、加速の場合は加速を終了する位置を加速度変更位置Ｃｈｖと定義する。また、減速の場合は減速を開始すべき位置を加速度変更位置Ｃｈｖと定義する。そして、その加速度変更位置Ｃｈｖを目標にして速度を加速または減速する。このフローチャートの制御はステージ制御部６０にて行われる。
【００８７】
先ず最初に、初期値として、始点、終点、パラメータ等を読み込む（Ｓ２０）。そして、現在位置ＰＰを始点位置、現在ステージ速度Ｖｓを０に設定する（Ｓ２１）。そして、最初の速度設定点Ｃｎの設定速度ｖｎを読み込み（Ｓ２２）、加速に必要な距離Ｌｖを演算する（Ｓ２３）。そして、現在位置から加速を開始してからその加速を止める位置として、加速度変更位置Ｃｈｖを、現在位置ＰＰに加速距離Ｌｖを加えた位置に設定する（Ｓ２４）。ステップＳ２５で現在値ＰＰがその加速度変更位置Ｃｈｖに到るまで、ステップＳ３４にて速度を加速しながら、ステージ移動させる。
【００８８】
やがて、ステップ２５で現在位置ＰＰが加速度変更位置Ｃｈｖに到ると、次の速度設定点が最終設定点でない限り（Ｓ２７）、ステップＳ２８乃至Ｓ３５，Ｓ２５〜Ｓ２７のループで出来るだけ早く加速し、出来るだけ遅く減速する制御が行われる。
【００８９】
ステップＳ２８にて次の速度設定点Ｃｎでの設定速度ｖｎを読み込み、現在の速度と設定速度ｖｎとの比較から、減速か、加速か、或いは等しい速度かの判定を行う（Ｓ２９，３１）。減速の場合は、減速に必要な距離Ｌｖを求め、次の加速度変更位置Ｃｈｖを次の速度設定点ＣｎーＬｖと再設定する。また、加速の場合は、加速に必要な距離Ｌｖを求め、その直後に加速した場合に目標速度に達する位置を、新たな加速度変更位置Ｃｈｖ（＝ＰＰ＋Ｌｖ）を設定する。更に、等速度の場合は次の速度設定点を加速度変更位置Ｃｈｖと設定する。
【００９０】
減速の場合は、次の加速度変更位置Ｃｈｖまで減速は始めない。加速の場合は、直後に加速を始めて次の加速度変更位置Ｃｈｖで加速を終了する。等速の場合は次の加速度変更位置まで加減速は行わない。加減速の為の新たな速度の設定はステップＳ３４にて行われる。
【００９１】
そして、次の加速度変更位置Ｃｈｖに達するまで、ステップＳ２５，Ｓ３４，Ｓ３５のループを繰り返す。
【００９２】
次が最終の速度設定点になると、最終の速度設定点の後の終点から減速に必要な距離Ｌｖを減じた位置を、加速度変更位置Ｃｈｖとし（Ｓ３６）、現在位置ＰＰが最終速度設定点に到ると（Ｓ２６）、加速度変更点Ｃｈｖを終点と再設定して（Ｓ３７）、終点に到ると（Ｓ３５）ステージの制御を終了する。
【００９３】
以上のサーボ制御によれば、必ず速度設定点Ｃｎの設定速度Ｖｎを越えることはなく、しかも出来るだけ早い速度でステージの速度を設定することができる。
【００９４】
以上説明した通り、本発明によれば、可変速の荷電粒子ビーム露光において露光不良が生じない範囲で最も早くビームによる描画を行うことができ、露光工程のスループットを短くすることができる。
【００９５】
更に、本発明によれば、パターンデータから求められる露光時間に関する２次データを生成するので、異なる露光装置の場合でもその２次データからスキャン方向の速度分布を求めることができる。
【００９６】
更に、本発明によれば、露光資料のスキャン方向の速度分布を含む速度データから移動速度が露光可能な最大速度を越えることがないような速度に制御されるので、スループットが短く且つ露光不良が生じない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】電子ビーム露光装置の鏡筒部分の構成図である。
【図２】電子ビーム露光装置の制御部の概略的な構成図である。
【図３】パターンデータ、配置データ、および試料であるウエハ３６上のスキャン領域を示すフレームとの関係を示す図である。
【図４】ウエハを搭載したステージの移動により電子ビームの露光領域がスキャンされるのを示す図である。
【図５】フレーム領域内における偏向領域の例について示す図である。
【図６】チップ領域内のフレームと主偏向器の偏向可能範囲との関係例を示す図である。
【図７】パターンデータのデータ構造の例を示す図である。
【図８】２次データファイル内の２次データのデータ構成の例を示す図である。
【図９】２次データの他のデータ構成例を示す図である。
【図１０】偏向位置変化の量の度数分布の例を示す図である。
【図１１】偏向位置の変化の量の度数分布の他の例を示す図である。
【図１２】小ブロック４１毎の速度分布の例を示す図である。
【図１３】露光不良が発生する恐れがある速度制御の例を示す図である。
【図１４】現象８０を防止することができる速度制御を示す図である。
【図１５】図１４の速度制御を更に改良した例を示す図である。
【図１６】速度の再設定が必要になる場合について示す図である。
【図１７】速度の再設定が必要になる別の場合について示す図である。
【図１８】速度設定点生成のフローチャート図である。
【図１９】速度設定点生成のフローチャート（その２）の図である。
【図２０】速度のサーボ制御のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００９８】
２０ 透過マスク
２１〜２４ マスク偏向器
３３ 主偏向器
３４ 副偏向器
３６ 試料（ウエハ）
３５ ステージ
５３ パターンデータファイル
５４ ２次データファイル
５６ 速度データファイル
６０ ステージ制御部
【図１】
2008124477.tif 000003
【図２】
2008124477.tif 000004
【図３】
2008124477.tif 000005
【図４】
2008124477.tif 000006
【図５】
2008124477.tif 000007
【図６】
2008124477.tif 000008
【図７】
2008124477.tif 000009
【図８】
2008124477.tif 000010
【図９】
2008124477.tif 000011
【図１０】
2008124477.tif 000012
【図１１】
2008124477.tif 000013
【図１２】
2008124477.tif 000014
【図１３】
2008124477.tif 000015
【図１４】
2008124477.tif 000016
【図１５】
2008124477.tif 000017
【図１６】
2008124477.tif 000018
【図１７】
2008124477.tif 000019
【図１８】
2008124477.tif 000020
【図１９】
2008124477.tif 000021
【図２０】
2008124477.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月19日(2007.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を移動させながら該試料に荷電粒子ビームを照射して露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記露光パターンのデータと露光位置のデータとを少なくとも有するパターンデータから少なくとも前記露光パターンの疎密情報を有する２次データをあらかじめ、異なる露光装置に対して汎用的に求める工程と、
個々の露光装置において、前記２次データに従って、前記試料の移動方向の速度分布を有する速度データを生成する工程と、
前記求められた速度データに従って前記試料を可変速度で移動させながら、前記パターンデータに従って前記試料上に荷電粒子ビームを照射する工程と、を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】
請求項１において、前記２次データが、前記露光パターンを分割した小ブロック領域の前記疎密情報を少なくとも該小ブロック領域毎に若しくは該小ブロック領域を分割した領域毎に有する構成であり、前記速度データ生成工程で、該小ブロック領域毎の試料の移動速度を有する前記速度データが生成されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記荷電粒子ビームの照射工程では、所定形状に整形された荷電粒子ビームが複数回に渡り前記試料に照射され、前記２次データは、該照射の回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項４】
請求項３において、前記速度データの生成工程において、前記２次データの照射回数とそれぞれの照射時間の積の累積値にしたがう露光時間分布に基づいて、前記速度データが生成されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項５】
請求項１または２において、前記荷電粒子ビームの照射工程では、所定形状に整形された荷電粒子ビームが該試料の所定位置に偏向されて該試料に照射され、前記２次データは、該偏向位置の変化の回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項６】
請求項５において、前記速度データの生成工程において、前記２次データの偏向位置の変化の回数と露光装置の偏向器の偏向位置の変化に要する偏向時間の積にしたがう露光時間の分布に基づいて、前記速度データが生成されることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項７】
試料を移動させながら該試料の所定の位置に荷電粒子ビームを偏向して照射し、露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
複数の偏向領域毎に前記露光パターンのデータと露光位置のデータとを少なくとも有するパターンデータから、少なくとも前記露光パターンの疎密情報を有する２次データをあらかじめ、異なる露光装置に対して汎用的に生成する工程と、
個々の露光装置において、該２次データに従って、前記試料の移動方向の速度分布を有する速度データを生成する工程と、
前記求められた速度データに従って前記試料を可変速度で移動させながら、前記パターンデータに従って前記試料上に荷電粒子ビームを照射する工程と、を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項８】
請求項７において、前記２次データは、前記荷電粒子ビームの照射回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項９】
請求項７において、前記２次データは、前記荷電粒子ビームの偏向位置の変化の回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１０】
試料に荷電粒子ビームを照射して該試料を露光パターンに露光する荷電粒子ビーム露光装置において、
前記露光パターンの少なくとも照射パターンと照射位置を含むパターンデータを格納するパターンデータファイルと、
異なる露光装置に対して汎用的に該パターンデータから生成され、少なくとも複数の領域毎の露光パターンの疎密情報を有する２次データを格納する２次データファイルと、
前記パターンデータに従って、前記試料の所定位置に該荷電粒子ビームを偏向し照射して該試料を露光パターンに露光する露光手段と、
前記２次データに従って、前記試料を連続的に可変速で移動させる試料移動制御手段とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記２次データは、前記荷電粒子ビームの照射回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１２】
請求項１０において、前記２次データは、前記荷電粒子ビームの偏向位置の変化の回数を少なくとも有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項１３】
試料を移動させながら該試料に荷電粒子ビームを偏向し照射して露光パターンの領域を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
複数の偏向領域毎に前記露光パターンのデータと露光位置のデータとを少なくとも有するパターンデータから、少なくとも前記露光パターンの疎密情報を有する２次データをあらかじめ、異なる露光装置に対して汎用的に生成する工程と、
個々の露光装置において、前記偏向が可能な範囲内の幅を有し、前記移動による該試料のスキャン方向に延びるフレーム領域内であって、該フレーム領域を該スキャン方向に分割した小ブロック領域それぞれに対応する移動速度を、前記小ブロック領域内の前記２次データの露光パターンの疎密情報に従って求める工程と、
それぞれの該小ブロック領域の移動速度を越えない速度であって、該移動速度に応じた可変速度で、前記試料を移動させながら、前記荷電粒子ビームを該試料に偏向、照射する工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記小ブロック領域毎の移動速度が、一定速度で該試料を移動させながら当該小ブロック領域を露光することができる最高移動速度であることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１５】
請求項１３において、更に、前記小ブロック領域の境界を速度設定点と定義し、該速度設定点の速度として当該速度設定点の両側の小ブロック領域の前記移動速度のうち遅い速度を設定する工程を有し、前記ビーム照射工程では、該速度設定点の設定速度に沿った可変速度で前記試料を移動させることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１６】
請求項１５において、前記小ブロック領域毎の移動速度が、一定速度で該試料を移動させながら当該小ブロック領域を露光することができる最高移動速度であることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１７】
請求項１５において、更に、前記小ブロック領域内の所定の位置を追加の速度設定点と定義し、該追加の速度設定点の速度として、該領域の最高移動速度を設定する工程を有し、前記ビーム照射工程では、該速度設定点と追加の速度設定点の設定速度に沿った可変速度で前記試料を移動させることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１８】
請求項１５または１７において、前記速度設定点の設定速度が、露光装置の試料移動可能な速度上限値を越えないよう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方法。
【請求項１９】
請求項１５または１７において、隣接する２つの速度設定点の設定速度の差が、露光装置の加速度の正の上限値より大きい若しくは負の下限値より小さい場合は、当該２つの速度設定点の設定速度のうち大きい設定速度を、前記加速度の範囲内で速度制御可能な速度に変更する工程を更に有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２０】
請求項１９において、前記速度変更工程は、前記フレームのスキャン開始点からスキャン方向にしたがって、隣接する２つの前記速度設定点を順次抽出し、前記設定速度の変更を行うに際し、ある速度設定点ｎとその次の速度設定点ｎ＋１における設定速度の変化が、前記加速度の負の下限値より小さい加速度を必要とする場合には、前記速度設定点ｎの設定速度を小さく変更すると共に、抽出する速度設定点を戻して速度設定点ｎ−１と速度設定点ｎの設定速度の変更が前記加速度の上限と下限の範囲内か否かの判定を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２１】
請求項１９において、前記速度変更工程は、前記フレームのスキャン終了点からスキャン方向と逆方向にしたがって、隣接する２つの前記速度設定点を順次抽出し、前記設定速度の変更を行うに際し、ある速度設定点ｎとその次の速度設定点ｎ＋１における設定速度の変化が、前記加速度の正の上限値より大きい加速度を必要とする場合には、前記速度設定点ｎ＋１の設定速度を小さく変更すると共に、抽出する速度設定点を戻して速度設定点ｎ＋１と速度設定点ｎ＋２の設定速度の変更が前記加速度の上限と下限の範囲内か否かの判定を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２２】
請求項１５または１７において、前記ビーム照射工程では、該試料の移動が、前記速度設定点での該設定速度で行われ、該速度設定点の間の領域では両側の速度設定点の設定速度の間の速度で行われることを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２３】
請求項１５または１７において、前記ビーム照射工程では、該試料の移動が、次の速度設定点での設定速度が現在の速度設定点での設定速度より大きい時は、現在の速度設定点を通過した直後に加速を開始し、小さい時は現在の速度設定点を通過後で次の速度設定点の手前から減速を開始することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２４】
試料に荷電粒子ビームを照射して該試料を露光パターンに露光する荷電粒子ビーム露光装置において、
前記露光パターンの少なくとも照射パターンと照射位置を含むパターンデータを格納するパターンデータファイルと、
異なる露光装置に対して汎用的に該パターンデータから生成され、少なくとも複数の領域毎の露光パターンの疎密情報を有する２次データを格納する２次データファイルと、
前記パターンデータに従って、前記試料の所定位置に該荷電粒子ビームを偏向し照射して該試料を露光パターンに露光する露光手段と、
前記ビームの偏向が可能な範囲内の幅を有し、前記移動による該試料のスキャン方向に延びるフレーム領域内であって、該フレーム領域を該スキャン方向に分割した小ブロック領域それぞれに対応する移動速度を、前記２次データの疎密度情報に従って求め、該移動速度に応じた可変速度で前記試料を移動させる試料移動制御手段とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。