(57)【要約】【課題】　電子ビーム露光及びその操作方法に関し、フィードバック偏向器を用いて主偏向器による偏向を副偏向器の露光可能範囲に高速に持っていく場合に、露光精度を劣化させることなく偏向及び露光に必要とする時間を短くしてスループットを向上させる。【解決手段】　主偏向器の偏向量をデジタル量からアナログ量に変換するＤ−Ａ変換器の出力と、主偏向への印加電圧との差分を抽出し、抽出した出力に基づいて電子ビームの位置を副偏向器の露光可能位置の偏向するメインデフセトリングフィードバック回路を有する電子ビーム露光装置に、主偏向器整定待ち時間制御部を設ける。【選択図】　　　　　図１
2004072123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主偏向器の偏向量をデジタル量からアナログ量に変換するＤ−Ａ変換器の出力と、前記主偏向器への印加電圧との差分を抽出し、抽出した出力に基づいて電子ビームの位置を副偏向器の露光可能位置に偏向するメインデフセトリングフィードバック回路を有する電子ビーム露光装置において、前記主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間とは別に、前記副偏向器による露光時間の一部も含めた最低滞在時間を設置し、前記最低滞在時間終了後で、且つ、前記副偏向器の露光終了後に、次の主偏向器による偏向が可能になるように制御する主偏向器整定待ち時間制御部を設けたことを特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項２】
上記主偏向器の整定待ち時間終了後、直ちに、上記最低滞在時間のカウントと上記副偏向器による露光を開始するように上記主偏向器整定待ち時間制御部を設定したことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム露光装置。
【請求項３】
上記主偏向器の整定待ち時間のカウントと、上記最低滞在時間のカウントを同時に開始すると共に、前記主偏向器の整定待ち時間終了後に上記副偏向器による露光を開始するように上記主偏向器整定待ち時間制御部を設定したことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム露光装置。
【請求項４】
上記主偏向器の整定待ち時間のカウントと、上記最低滞在時間のカウントを同時に開始すると共に、前記主偏向器の整定待ち時間終了後に上記副偏向器による露光を開始し、露光終了後直ちに、次の主偏向器による偏向を開始し、次の偏向における整定待ち時間後で、且つ、前の最低滞在時間終了後に、副偏向器による次の露光を開始するように上記主偏向器整定待ち時間制御部を設定したことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム露光装置。
【請求項５】
上記主偏向器の次の整定待ち時間を、前の主偏向器による偏向の最低滞在時間の残時間と初期設定整定待ち時間を比較し、両者の内の大きな時間とすることを特徴とする請求項４記載の電子ビーム露光装置。
【請求項６】
主偏向器の偏向量をデジタル量からアナログ量に変換するＤ−Ａ変換器の出力と、前記主偏向器への印加電圧との差分を抽出し、抽出した出力に基づいて電子ビームの位置を副偏向器の露光可能位置に偏向するメインデフセトリングフィードバック回路と、前記主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間とは別に、前記副偏向器による露光時間の一部も含めた最低滞在時間を設置し、前記最低滞在時間終了後で、且つ、前記副偏向器の露光終了後に、次の主偏向器による偏向が可能になるように制御する主偏向器整定待ち時間制御部とを有し、試料を連続移動しながら露光する電子ビーム露光装置の操作方法において、前記試料の移動量読み取りによる前記主偏向器の補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了時が、前記主偏向器による偏向の全体の整定待ち時間の終了時以前となるように、前記全体の整定待ち時間の残量に基づいて前記試料の読み出しタイミングを決定したことを特徴とする電子ビーム露光装置の操作方法。
【請求項７】
上記全体の整定待ち時間を主偏向器の飛び量からデジタル数として割り出し、前記デジタル数をダウンカウンタでカウントして前記整定待ち時間を待つと共に、前記ダウンカウンタの数値を読み取りタイミング決定用メモリのアドレスとし、前記全体の整定待ち時間終了から一定時間手前のアドレスに読み取り開始のためのデータを格納し、前記全体の整定待ち時間終了直前の読み取り補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了時が前記全体の補正待ち時間の終了時以前となるようにしたことを特徴とする請求項６記載の電子ビーム露光装置の操作方法。
【請求項８】
上記読み取りタイミング決定用メモリに、上記全体の整定待ち時間終了直前の読み取り周期と、それ以外の読み取り周期とを変更する時間機能を持たせたことを特徴とする請求項７記載の電子ビーム露光装置の操作方法。
【請求項９】
上記主偏向器による偏向の飛び量のＸ軸及びＹ軸に対して求めた絶対値をアドレスとして有するメモリを設け、前記メモリに飛び量及び飛び方向に依存する整定待ち時間マップを格納することを特徴とする請求項７記載の電子ビーム露光装置の操作方法。
【請求項１０】
上記整定待ち時間マップには、主偏向器による偏向の飛び量の絶対値が小さい時には一定値の整定待ち時間を、また、それ以外では飛び量の絶対値に比例する様な整定待ち時間を格納したことを特徴とする請求項９記載の電子ビーム露光装置の操作方法。
【請求項１１】
上記主偏向器による偏向の飛び方向による整定待ち時間をＸ軸方向とＹ軸方向とで異なるように設定することを特徴とする請求項９記載の電子ビーム露光装置の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は電子ビーム露光装置及びその操作方法に関するものであり、特に、露光精度が高く、且つ、スループットの高い電子ビーム露光装置及びその操作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　近年、半導体集積回路装置の集積度と機能がますます向上して計算機、通信、或いは、機械制御等の産業全般に渡る技術進歩の核技術としての役割が期待されており、この役割を担う半導体集積回路装置の集積度は２年乃至３年で４倍の速度で向上しており、ＤＲＡＭ（ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ）の場合には１Ｇビットまで試作されているが、この様な集積度の向上は微細加工技術の進歩によるものである。
【０００３】
　微細加工技術として電子ビーム露光を用いた場合には、０．０５μｍ以下の微細加工が０．０２μｍ以下の位置合わせ精度で実現できるが、この様な微細パターンの描画工程のスループットは非常に低くてＶＬＳＩ（超大規模集積回路装置）の量産には使用できないものと考えられていた。
【０００４】
　しかし、この様な予測は従来市販されていた電子ビーム露光装置を用いた一筆書きの電子ビームについての議論にすぎないものである。
　従来の電子ビーム露光装置は、可変矩形ビームを用いて試料上で電子ビームを走査し矩形パターンを繋ぐことによって任意のパターンを形成していた。
【０００５】
　この様な装置はソフトであるパターンデータから実際のパターンを作りだすパターンジェネレータであるが、矩形パターンを繋ぐことにより任意の形状のパターンを発生させるため、パターンルールが微細になればなるほど単位面積当たりの露光ショット数が増加し、スループットが低下するという欠点があった。
【０００６】
　そこで、本発明者等はこの様な限界を越えるためにブロック露光方式や、マルチビーム方式ブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）露光方式を提案しており（例えば、特許文献１乃至３参照）、この提案により１ｃｍ□／ｓｅｃ程度のスループットが期待できるようになってきており、微細さ、位置合わせ精度、クイックターンアラウンド、及び、信頼性のどれをとっても他の方法と比較して優れた方法である。
【０００７】
　この内、ブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）露光方式は、光源、即ち、電子銃からの電子ビームをブランキング制御部によって制御されたブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）を介して任意の形状に成形したのち、主偏向器及び副偏向器により偏向して、移動ステージ制御部によって制御される移動ステージ上に載置した露光試料上に照射する方法である。
【０００８】
　このブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）は、各々一個ずつ開閉が可能な矩形状の複数の窓を碁盤の目状に配置したもので、任意に開いた複数個の窓を通過させて複数の矩形状電子ビームブロックよりなる任意の電子ビームパターンを形成し、この電子ビームパターンを試料に照射して露光を行うものである。
【０００９】
　この様な露光方式においては、主偏向器による偏向時間の短縮化がはかられており、主偏向器の補正の先読み演算処理や主偏向器のフィードバック偏向器（ＦＢＣ：フィードバックコイル）と、その制御回路であるメインデフセットリングフィードバック回路（ＭＳＦ）の提案により、従来の主偏向器による１００μｍの偏向で約５０μｓｅｃかかっていた整定待ち時間が約３μｓｅｃになり、主偏向器による偏向開始後、約３μｓｅｃで副偏向器による露光開始が可能になってきている。
【００１０】
　ここで、従来の電子ビーム露光装置の操作方法を図８及び図９を参照して説明する。
図８参照
電子ビーム露光に際しては、光源、即ち、電子銃からの電子ビームはブランキング制御部によって制御されたブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）を介して任意の形状に成形されたのち、主偏向器及び副偏向器により偏向されて、移動ステージ制御部によって制御される移動ステージ上に載置した露光試料上に照射される。
【００１１】
　この場合の主偏向器の偏向は、主偏向器制御部からの主偏向データを主偏向器ＤＡＣ（デジタル−アナログ変換器）によりアナログ量に変換したのち、入力抵抗Ｒin１２、帰還抵抗Ｒf １３、及び、出力抵抗Ｒo １４を設けた比較増幅器１１を介して主偏向器のコイルに印加する共に、メインデフセットリングフィードバック回路によって実際に主偏向器に印加されている電圧と主偏向器ＤＡＣの出力との差分を検出して、この出力を偏向量は小さいが高速に追従できるフィードバック偏向器に印加し、主偏向器による偏向を副偏向器による露光可能範囲に持って行くことにより、見かけ上の整定待ち時間は約３μｓｅｃに短縮される。
【００１２】
　なお、メインデフセトリングフィードバック回路において矢印で示すゲイン・ローテーション演算部１６は、コイルの巻方、コイルの設置位置、或いは、コイルの特性等による電子ビームに対するズレ分を補正するために設けている。
【００１３】
　次いで、主偏向器による偏向が副偏向器による露光可能範囲になると、副偏向器制御部からの副偏向データを副偏向器ＤＡＣによりアナログ量に変換したのち、増幅器（ＡＭＰ）を介して副偏向器に印加して露光を開始し、露光が終了した場合には、副偏向器制御部から露光終了信号を出力して、主偏向器によって次の露光領域に電子ビームをふって同じ操作を繰り返す。
【００１４】
　図９参照
この場合、各信号のタイミングは主偏向器整定待ち時間制御部により制御されることになるが、この主偏向器整定待ち時間制御部は主偏向データから主偏向器の飛び量を算出する飛び量算出回路、整定待ち時間を決定する待ち時間演算回路、待ち時間カウンタ回路、待ち時間フラグ発生回路によって構成され、待ち時間フラグ発生回路からの出力、即ち、待ち時間フラグを副偏向器に入力して露光を開始する。
【００１５】
　この様なメインデフセットリングフィードバック回路を有する電子ビーム露光装置によって露光する場合、副偏向器による露光パターンデータが極端に疎な場合には、主偏向器の整定待ち時間が例えば３μｓｅｃであり、副偏向器による露光サイクルが例えば１０ＭＨｚ（１０7 Ｈｚ、１０-7＝１００ｎ）で、露光パターンが例えば１０ショットとすると、主偏向器による偏向開始後露光終了までにかかる時間は、
３μｓｅｃ＋（１００ｎｓｅｃ×１０ショット）＝４μｓｅｃ
となり、スループットの向上が期待できる。
【００１６】
　また、このようなマルチビーム方式ブランキング・アパーチャ・アレイ露光方式において、連続移動露光方式を採用すると共に、主偏向器の整定時間の短縮化をはかることにより、スループットを向上させることも提案されているので、この提案を図１０を参照して説明する。
【００１７】
　図１０参照
まず、主偏向器に副偏向器による露光の開始が可能になる位置に電子ビームを大きく偏向するための主偏向データによる電圧を印加して、主偏向器による偏向を開始するが、この場合にも、従来と同様に主偏向器を安定化するための５０μｓｅｃ程度の大きな整定待ち時間が必要となる。
【００１８】
　そして、この大きな整定待ち時間中にも試料は連続的に移動しているので、最初の主偏向データによる偏向だけでは大きな整定待ち時間終了後には試料の位置は大きく偏向しており、副偏向器による露光が可能になる位置に電子ビームが偏向していないことになる。
【００１９】
　そこで、大きな整定待ち時間中に、試料の移動を定期的に読み取り、その移動量に応じた補正偏向データを主偏向器に印加して、電子ビームの偏向位置を補正していくが、この様な補正の際にも最低限の整定待ち時間、即ち、補正整定待ち時間Ｃが必要となり、例えば、３μｓｅｃ程度である。
【００２０】
　この様な場合の目標として設定する全体の大きな整定待ち時間ＷＡＩＴ１は、Ｘ方向の偏向前の値と偏向する値の差分の絶対値ΔＸとＹ方向の偏向前の値と偏向する値の差分の絶対値ΔＹとを比較して大きな方の絶対値を飛び量ΔＧとし、さらに、３μｓｅｃ程度のオフセット分Ｂを設定して、整定待ち時間演算を行うことによって求めている。
【００２１】
　この演算において、目標として設定する全体の大きな整定待ち時間ＷＡＩＴ１は、
ＷＡＩＴ１＝ΔＧ×Ａ＋Ｂ
の式で表される。
なお、Ａ及びＢは予め設定した係数であり、試料の露光中には少なくとも変化しないも　のである。ここで、定期的に試料の移動を読み取りその移動量に応じた補正偏向データを主偏向器に印加して電子ビームの偏向位置を補正する際に、補正整定待ち時間Ｃが図に示すＷＡＩＴＣの形で周期的に現れることになる。
【００２２】
　このように、試料の移動中に主偏向器の偏向を開始すると共に、移動に伴うズレを定期的補正により補正していくので、露光工程全体に係る時間が短くなり、スループットが向上する。
【特許文献１】特開平０６−０８４７７２号公報
【特許文献２】特開平０６−２２４１１２号公報
【特許文献３】特開平０５−０６２８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
　ここで、従来のブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）露光方式の場合の問題点を図１１及び図１２を参照して説明する。
図１１参照
露光試料上の電子ビームの軌跡を見れば、電子ビームはフィードバック偏向器により時間の経過と共に（１）→（５）の所定の位置にきており、主偏向器による偏向開始から４μｓｅｃ後（整定待ち時間：３μｓｅｃ、露光：１００ｎｓｅｃ×１０ショット＝１μｓｅｃ）には次の主偏向器による偏向が可能であるように見えるが、主偏向器の軌跡から明らかなように実際は主偏向器による偏向は所定の位置まで振り切れていない。
【００２４】
　そして、露光データが極端に疎な場合、例えば、１０ショットの露光の場合、露光を開始して１μｓｅｃ後の（４）の時点においては、主偏向器による実際のビームの位置は露光開始の位置まで達していないので、（４）の時点において主偏向器による次の偏向を行う場合、メインデフセットリングフィードバック回路の比較増幅器には主偏向器に印加されている所定の値に達していない出力が入力され、主偏向器ＤＡＣの出力との差分が正確な差分とならないため、極端な露光精度の劣化を招く欠点がある。
【００２５】
　図１２参照
例えば、露光データがある程度密な場合には、図１２の上段に示すように、フィードバック偏向器により所定の位置まで３μｓｅｃ程度で偏向したのち副偏向器で露光を開始し、５０μｓｅｃ程度の露光を行ったのち、同じ操作を繰り返して全領域を露光することになる。
【００２６】
　しかし、露光データが疎な場合には、図１２の下段に示すように、露光は早く終了し、露光終了後直ちに、主偏向器を次の露光領域に偏向しようとする場合、主偏向器の実際の偏向位置は露光開始位置とｄだけ差があることになり、このｄの値が大きい場合、即ち、露光データが極端に疎で露光が非常に早く終了した場合には、必要とする偏向量がフィードバック偏向器の偏向範囲を越えてしまい、正確な位置での露光が不可能となる。
【００２７】
　この様な露光データが極端に疎の場合の露光精度の劣化を防止するためには主偏向器の整定待ち時間を十分な時間だけ取る必要があるが、主偏向器の整定待ち時間のみの制御では、露光データ量が密なフィールドの場合にも、長い整定待ち時間の終了後の副偏向器による露光を開始することになる。
【００２８】
　この場合、主偏向器の整定待ち時間を例えば５０μｓｅｃとし、１００μｍ□のフィールドを副偏向器による露光サイクルが例えば１０ＭＨｚで４μｍ□／１ショットとしたとき、主偏向器による偏向開始からフィールド全体を露光するのに必要な時間は、
５０μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓｅｃ）＝１１２．５μｓｅｃ
となり、図１３の上段に示すように主偏向器の偏向開始から３μｓｅｃで副偏向器による露光を行った場合の時間、
５０μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓｅｃ）−（５０μｓｅｃ−３μｓｅｃ）＝６５．５μｓｅｃ
と比べ大幅に増加する欠点がある。
【００２９】
　なお、上記の２番目の式における、第１項は最低整定待ち時間、即ち、最低滞在時間であり、第２項は実際の露光時間であり、さらに、第３項は整定待ち時間の内の露光にかぶる時間であるが、以後の式においては、説明を簡単にするために、
３μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓｅｃ）＝６５．５μｓｅｃ
の様に表記する。
【００３０】
　再び、図１０参照
　また、連続移動露光方式においても定期的な読み取り周期は、目標として設定する全体の大きな整定待ち時間ＷＡＩＴ１に対して任意の周期であるため、必ずしもその整数倍である現実の整定待ち時間ＷＡＩＴとＷＡＩＴ１とは一致するものではなく、
ＷＡＩＴ＝ΔＧ×Ａ＋Ｂ＋α
で表される。
【００３１】
　したがって、主偏向器の現実の整定待ち時間ＷＡＩＴとＷＡＩＴ１と読み取り周期とがたまたま一致する場合には、
ＷＡＩＴ＝ΔＧ×Ａ＋Ｂ（α＝０）
で表され　、整定待ち時間の効率に問題はないが、ＷＡＩＴ１と読み取り周期とずれが最大の場合には、補正整定待ち時間をＣとすると、
ＷＡＩＴ＝ΔＧ×Ａ＋Ｂ＋Ｃ
で表され、一番効率の悪い実際の整定待ち時間となってしまう欠点がある。
【００３２】
　したがって、本発明は、フィードバック偏向器を用いて主偏向器による偏向を副偏向器の露光可能範囲に高速に持っていく電子ビーム露光装置において、露光精度を劣化させることなく偏向及び露光に必要とする時間を短くしてスループットを向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
　ここで、図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
　（１）本発明は、主偏向器の偏向量をデジタル量からアナログ量に変換するＤ−Ａ変換器の出力と、主偏向への印加電圧との差分を抽出し、抽出した出力に基づいて電子ビームの位置を副偏向器の露光可能位置に偏向するメインデフセトリングフィードバック回路を有する電子ビーム露光装置において、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間とは別に、副偏向器による露光時間の一部も含めた最低滞在時間を設置し、この最低滞在時間終了後で、且つ、副偏向器の露光終了後に、次の主偏向器による偏向が可能になるように制御する主偏向器整定待ち時間制御部を設けたことを特徴とする。
【００３４】
　このように、マルチビーム方式ブランキング・アパーチャ・アレイ電子ビーム露光装置においては、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間とは別に、副偏向器による露光時間の一部も含めた最低滞在時間を設置することによって、露光データが極端に疎な場合にも、露光終了後、次の主偏向器による偏向を少なくとも最低滞在時間待ったのちに行うことによって露光精度の劣化を防止することができる。
【００３５】
　（２）また、本発明は、上記（１）において、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間終了後直ちに、最低滞在時間のカウントと副偏向器による露光を開始することを特徴とする。
【００３６】
　このように、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間終了後直ちに、最低滞在時間のカウントと副偏向器による露光を開始することにより、露光精度の劣化を防止することができると共に、全領域の露光に必要な平均所要時間を短縮することができる。
【００３７】
　（３）また、本発明は、上記（１）において、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間のカウントと最低滞在時間のカウントを同時に開始すると共に、主偏向器の整定待ち時間終了後に副偏向器による露光を開始することを特徴とする。
【００３８】
　このように、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間のカウントと最低滞在時間のカウントを同時に開始すると共に、主偏向器の整定待ち時間終了後に副偏向器による露光を開始することにより、露光が疎な場合の所要時間を露光精度を犠牲にすることなく短縮することができるので、全領域の露光に必要な平均所要時間をより短縮することができる。
【００３９】
　（４）また、本発明は、上記（１）において、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間のカウントと最低滞在時間のカウントとを同時に開始すると共に、主偏向器の整定待ち時間終了後に副偏向器による露光を開始し、露光終了後直ちに、次の主偏向器による偏向を開始し、その整定待ち時間後で、且つ、前の最低滞在時間終了後に、副偏向器による次の露光を開始することを特徴とする。
【００４０】
　このように、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間のカウントと最低滞在時間のカウントを同時に開始すると共に、主偏向器の整定待ち時間終了後に副偏向器による露光を開始し、露光終了後直ちに、次の主偏向器による偏向を開始し、その整定待ち時間後で、且つ、前の最低滞在時間終了後に、副偏向器による次の露光を開始することにより、露光データが疎な場合に、次の主偏向器による偏向の整定待ち時間をより短縮することができる。
【００４１】
　（５）また、本発明は、上記（４）において、主偏向器による次の整定待ち時間を、前の主偏向器による偏向の最低滞在時間の残時間と初期設定整定待ち時間を比較する手段を設け、両者の内の大きな時間とすることを特徴とする。
【００４２】
　このように、主偏向器による偏向の次の整定待ち時間を、前の主偏向器による偏向の最低滞在時間の残時間と初期設定整定待ち時間を比較する手段を設けることによって、次の整定待ち時間の制御が容易になる。
【００４３】
　（６）また、本発明は、主偏向器の偏向量をデジタル量からアナログ量に変換するＤ−Ａ変換器の出力と、主偏向への印加電圧との差分を抽出し、抽出した出力に基づいて電子ビームの位置を副偏向器の露光可能位置に偏向するメインデフセトリングフィードバック回路と、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間とは別に、副偏向器による露光時間の一部も含めた最低滞在時間を設置し、この最低滞在時間終了後で、且つ、副偏向器の露光終了後に、次の主偏向器による偏向が可能になるように制御する主偏向器整定待ち時間制御部とを有し、試料を連続移動しながら露光する電子ビーム露光装置の操作方法において、試料の移動量読み取りによる補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了時が主偏向器による偏向の全体の整定待ち時間の終了時以前となるように、全体の整定待ち時間の残量に基づいて試料の読み出しタイミングを決定したことを特徴とする。
【００４４】
　このように、上述の電子ビーム露光装置を用いて試料を連続移動しながら露光する場合、試料の移動量読み取りによる補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了時が主偏向器による偏向の全体の整定待ち時間の終了時以前となるように、全体の整定待ち時間の残量に基づいて試料の読み出しタイミングを決定することにより、全体の整定待ち時間終了直前における最後の補正整定待ち時間による無駄をなくすことができる。
【００４５】
　（７）また、本発明は、上記（６）において、全体の整定待ち時間を主偏向器の飛び量からデジタル数として割り出し、このデジタル数をダウンカウンタでカウントして整定待ち時間を待つと共に、このダウンカウンタの数値を読み取りタイミング決定用メモリのアドレスとし、全体の整定待ち時間終了から一定時間手前のアドレスに読み取り開始のためのデータを格納しておき、全体の整定待ち時間終了直前の読み取り補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了時が全体の補正待ち時間の終了時以前となるようにしたことを特徴とする。
【００４６】
　このように、全体の整定待ち時間を主偏向器の飛び量からデジタル数として割り出し、このデジタル数をダウンカウンタでカウントして整定待ち時間を待つと共に、このダウンカウンタの数値を読み取りタイミング決定用メモリのアドレスとし、全体の整定待ち時間終了から一定時間手前のアドレスに読み取り開始のためのデータを格納しておくことにより、最後の読み取りタイミングを無駄のない様に自動的に決定することができる。
【００４７】
　（８）また、本発明は、上記（７）において、読み取りタイミング決定用メモリに、全体の整定待ち時間終了直前の読み取り周期と、それ以外の読み取り周期とを変更する時間機能を持たせたことを特徴とする。
【００４８】
　このように、読み取りタイミング決定用メモリに、全体の整定待ち時間終了直前の読み取り周期と、それ以外の読み取り周期とを変更する時間機能を持たせたことにより、読み取り回数を減らすことができる。
【００４９】
　（９）また、本発明は、上記（７）において、主偏向器による偏向の飛び量のＸ軸及びＹ軸に対して求めた絶対値をアドレスとして有するメモリを設け、このメモリに飛び量及び飛び方向に依存する整定待ち時間マップを格納することを特徴とする。
【００５０】
　このように、主偏向器による偏向の飛び量のＸ軸及びＹ軸に対して求めた絶対値をアドレスとして有するメモリを設け、このメモリに飛び量及び飛び方向に依存する整定待ち時間マップを格納することによって、整定待ち時間マップのデータをカウントすることによって整定待ち時間終了を自動的に決定することができる。
【００５１】
　（１０）また、本発明は、上記（９）において、主偏向器による偏向の飛び量の絶対値が小さい時には一定値の整定待ち時間とし、それ以外では飛び量の絶対値に比例する様な整定待ち時間とする、整定待ち時間マップを格納することを特徴とする。
【００５２】
　このように、主偏向器による偏向の飛び量の絶対値が小さい時には一定値の整定待ち時間とすることによって、飛び量が小さい場合の偏向精度を良好に確保することができる。
【００５３】
　（１１）また、本発明は、上記（９）において、主偏向器による偏向の飛び方向による整定待ち時間をＸ軸方向とＹ軸方向とで異なるように設定することを特徴とする。
【００５４】
　このように、主偏向器による偏向の飛び方向による整定待ち時間をＸ軸方向とＹ軸方向とで異なるように設定することによって、ステージ移動特性や増幅器の特性がＸ軸方向とＹ軸方向における異なる場合に、自由に補正することができる。
【発明の効果】
【００５５】
　本発明によれば、整定待ち時間制御機構以外に最低滞在時間制御機構を設けたので、露光精度を損なわずにメインデフセトリングフィードバック回路及びフィードバック偏向器を用いた高速偏向が可能になり、スループットを向上することができる。
【００５６】
　また、この電子ビーム露光装置を用いて試料を連続移動しながら露光する場合、主偏向器による偏向の大きな整定待ち時間の終了と大きな整定待ち時間の終了直前の最後の移動読み取りに伴う補正整定待ち時間の終了を略一致させることができるので、現実の整定待ち時間における無駄を無くし、スループットを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
　本発明においては、主偏向器の偏向量をデジタル量からアナログ量に変換するＤ−Ａ変換器の出力と、主偏向への印加電圧との差分を抽出し、抽出した出力に基づいて電子ビームの位置を副偏向器の露光可能位置に偏向するメインデフセトリングフィードバック回路を有する電子ビーム露光装置において、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間とは別に、副偏向器による露光時間の一部も含めた最低滞在時間を設置し、この最低滞在時間終了後で、且つ、副偏向器の露光終了後に、次の主偏向器による偏向が可能になるように制御する主偏向器整定待ち時間制御部を設け、露光データが極端に疎な場合にも、露光終了後、次の主偏向器による偏向を少なくとも最低滞在時間待ったのちに行うことによって露光精度の劣化を防止する。
【００５８】
　また、このような電子ビーム露光装置を用いて試料を連続移動しながら露光する場合、試料の移動量読み取りによる補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了時が主偏向器による偏向の全体の整定待ち時間の終了時以前となるように、全体の整定待ち時間の残量に基づいて試料の読み出しタイミングを決定することにより、全体の整定待ち時間終了直前における最後の補正整定待ち時間による無駄をなくす。
【実施例１】
【００５９】
　ここで、図１乃至図４を参照して、本発明の実施例１を説明する。
図１参照
なお、図１は、実施例１乃至実施例３に共通する電子ビーム露光装置の制御機構で、特に、主偏向器整定待ち時間制御部を詳細に説明する図であり、他の制御機構及び操作機構は図９で説明した従来のフィードバック偏向器（ＦＢＣ）を有する電子ビーム露光装置と同等である。
【００６０】
　本発明の電子ビーム露光装置の特徴は、主偏向器整定待ち時間制御部に整定待ち時間制御のための待ち時間演算回路、待ち時間カウンタ回路、及び、待ち時間フラグ発生回路以外に、最低滞在時間を設定するための最低滞在時間制御回路を設けたところにある。
【００６１】
　この最低滞在時間制御回路は主偏向器制御部からのセットトリガ信号及び待ち時間フラグ発生回路からの出力（待ち時間フラグ）によって最低滞在時間のカウントが制御されるものであり、例えば、最低滞在時間としては、主偏向器のみの偏向の場合に必要な整定待ち時間である５０μｓｅｃを採用する。
【００６２】
　この場合、主偏向器制御部からのセットトリガ信号と同時に最低滞在時間のカウントを開始するように設定すると、主偏向器による偏向時に、主偏向器の整定待ち時間のカウントと同時に最低滞在時間のカウントを開始するようになり、露光データが極端に疎な場合にも、副偏向器からの露光終了フラグが入力された後で、且つ、最低滞在時間終了後でなければ、最低滞在時間フラグが出力されないので、露光精度が劣化することがない。
【００６３】
　また、待ち時間フラグ発生回路からの出力（待ち時間フラグ）によって最低滞在時間のカウントを制御する場合には、整定待ち時間（例えば、３μｓｅｃ）終了後に、最低滞在時間のカウントを開始するようになり、露光データが極端に疎な場合にも、副偏向器からの露光終了フラグが入力された後で、且つ、最低時間終了後でなければ、最低滞在時間フラグが出力されないので、露光精度が劣化することがない。
【００６４】
　図２参照　
図２は本発明の実施例１における整定待ち時間のカウント、最低滞在時間のカウント、及び、露光のタイミングの説明図であり、実施例１においては、主偏向器の整定待ち時間制御と最低滞在時間制御のためにカウンタを設け、主偏向器の偏向開始と同時に主偏向器の整定待ち時間のカウントを開始し、整定待ち時間終了後に、最低滞在時間のカウント及び副偏向器による露光を開始する。そして、最低滞在時間の終了後、且つ、露光の終了後に、次の主偏向器による偏向の操作を繰り返して、全領域の露光を行う。
【００６５】
　ここで、露光データが密な場合、即ち、例えば、副偏向器により露光サイクルが１０ＭＨｚで４μｍ□／１ショットで１００μｍ□のフィールドを塗りつぶす場合の主偏向器による偏向開始から副偏向器による露光の終了までの所要時間は、最低滞在時間を５０μｓｅｃ（メインデフセトリングフィードバック回路及びフィードバック偏向器による補正を含まない場合の主偏向器の整定待ち時間）とし、主偏向器の整定待ち時間を３μｓｅｃとした場合、
３μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎμｓｅｃ）＝６５．５μｓｅｃ
となる。
【００６６】
　また、露光データが極端に疎な場合、例えば、４μｍ□で１０ショットである場合の所要時間は、上と同じ条件で、
３μｓｅｃ＋５０μｓｅｃ＝５３μｓｅｃ
となる。
【００６７】
　ここで、１セル当たり１ｍｍ□の露光データが疎密疎密の繰り返しデータである場合の露光に必要な全所要時間、即ち、平均所要時間は、
１ｍｍ□÷１００μｍ□＝１００フィールド
であり、例えば、露光データが疎のフィールドが５０フィールド、また、露光データが密のフィールドが５０フィールドであるとすると、
５０フィールド×（５３μｓｅｃ＋６５．５μｓｅｃ）＝５．９２５ｍｓｅｃ
となる。
【００６８】
　一方、メインデフセトリングフィードバック回路及びフィードバック偏向器を用いないで、主偏向器の整定待ち時間（５０μｓｅｃ）のみで露光を制御した場合には、同じ条件で、
露光データが密な場合、
５０μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓｅｃ）＝１１２．５μｓｅｃ
露光データが疎な場合、
５０μｓｅｃ＋（１０ショット×１００ｎｓｅｃ）＝５１μｓｅｃ
となり、
５０フィールド×（５１μｓｅｃ＋１１２．５μｓｅｃ）＝８．１７５ｍｓｅｃ
となる。
【００６９】
　したがって、例えば、露光フィールドが１００フィールドの時、露光データが疎だけの場合には、
２μｓｅｃ（＝５３μｓｅｃ−５１μｓｅｃ）×１００（フィールド）＝０．２ｍｓｅｃだけ従来の方がスループットが良いものの、例えば、各々５０フィールドづつの疎密がある場合には、本発明の露光方式によってその平均所要時間は
８．１７５ｍｓｅｃ−５．９２５ｍｓｅｃ＝２．２５ｍｓｅｃ
だけ短くなり、スループットが向上する。
【実施例２】
【００７０】
　次に、図３を参照して、実施例２を説明する。
図３参照
図３は本発明の実施例２における整定待ち時間のカウント、最低滞在時間のカウント、及び、露光のタイミングの説明図であり、実施例２においては、主偏向器の整定待ち時間制御と最低滞在時間制御のためにカウンタを設け、主偏向器の偏向開始と同時に主偏向器の整定待ち時間及び最低滞在時間のカウントを開始し、整定待ち時間の終了後に副偏向器による露光を開始する。
そして、最低滞在時間の終了後、且つ、露光の終了後に、次の主偏向器による偏向の操作を繰り返して、全領域の露光を行う。
【００７１】
　ここで、上述の実施例１と同条件において、露光に必要な所要時間は、
露光データが密な場合、
３μｓｅｃ＋（１００μｍ□÷４μｍ□×１００ｎｓｅｃ）＝６５．５μｓｅｃ
露光データが極端に疎な場合、
５０μｓｅｃ
となる。
【００７２】
　したがって、平均所要時間は、
５０フィールド×（５０μｓｅｃ＋６５．５μｓｅｃ）＝５．７７５ｍｓｅｃ
となり、露光データが疎だけの場合には、
１μｓｅｃ（＝５１μｓｅｃ−５０μｓｅｃ）×１００（フィールド）＝０．１ｍｓｅｃだけ、また、疎密がある場合には、
８．１７５ｍｓｅｃ−５．７７５ｍｓｅｃ＝２．４ｍｓｅｃ
だけ本発明の露光方式によってその平均所要時間は短くなりスループットが向上する。
【実施例３】
【００７３】
　次に、図４を参照して、実施例３を説明する。
図４参照
図４は本発明の実施例３における整定待ち時間のカウント、最低滞在時間のカウント、及び、露光のタイミングの説明図であり、実施例３においては、主偏向器の整定待ち時間制御と最低滞在時間制御のためにカウンタを設け、主偏向器の偏向開始と同時に主偏向器の整定待ち時間及び最低滞在時間のカウントを開始し、整定待ち時間の終了後に副偏向器による露光を開始する。
【００７４】
　そして、最低滞在時間が終了していなくとも、露光の終了後に、次の主偏向器による偏向を開始する。
ここで、前の最低滞在時間の残時間と整定待ち時間の初期設定値（３μｓｅｃ）とを比較器により比較して、値の大きな方を次の主偏向器の整定待ち時間に設定する。
【００７５】
　ここで、上述の実施例１及び実施例２と同条件において、露光に必要な所要時間は、露光データが密な場合は実施例１及び実施例２と同様に６５．５μｓｅｃであるが、極端に疎な露光データが続く場合には次の主偏向器の整定待ち時間が前の最低滞在時間に含まれるため、５０μｓｅｃ以下、例えば、初期設定値が３μｓｅｃであるならば最短で４７μｓｅｃとなる。
【００７６】
　したがって、平均所要時間は、露光データが疎だけの場合にも、０．４ｍｓｅｃ以上の改善が見られ、また、疎密がある場合にも、２．４ｍｓｅｃ以上の改善が見られる。
【実施例４】
【００７７】
　次に、図５を参照してアナログ比較器を用いて最低滞在時間を制御する実施例４を説明する。
図５参照
図５はメインデフセトリングフィードバック回路の差分抽出部の出力部にアナログ比較器１７，１８を設けたもので、主偏向器の整定待ち時間のカウントを開始し、整定待ち時間終了後に副偏向器による露光を開始すると共に、２つのアナログ比較器１７，１８に２つの異なったしきい値Ａ，Ｂ（Ａ＞Ｂ）を基準値として入力し、メインデフセトリングフィードバック回路の差分抽出部からの出力と比較した２つのアナログ比較器１７，１８の出力をａｎｄ回路１９に入力し、このａｎｄ回路１９を介した出力を最低滞在時間フラグとする。
【００７８】
　この場合は、メインデフセトリングフィードバック回路の差分抽出部の出力がＡ以下、且つ、Ｂ以上の場合に最低滞在時間フラグが出力されて次の主偏向器の偏向を可能とするので、時間管理は主偏向器による偏向の整定待ち時間のみの管理となり、最低滞在時間の制御はアナログ波形で行うことになるので時間管理が簡単になる。
【実施例５】
【００７９】
　次に、図示しないもののアナログ比較器を用いて整定待ち時間及び最低滞在時間を制御する実施例５を説明する。
この実施例５は図５と同様のメインデフセトリングフィードバック回路の差分抽出部の出力部に整定待ち時間制御用アナログ比較器及び最低滞在時間制御用アナログ比較器を設けたもので、副偏向器による露光可能な値を基準値とする整定待ち時間制御用アナログ比較器に主偏向器による偏向開始時よりメインデフセトリングフィードバック回路の差分抽出部の出力を入力し、この入力が基準値に達した場合に露光を開始する。
【００８０】
　次いで、露光終了後で、且つ、図５と同様に２つのアナログ比較器を用い、メインデフセトリングフィードバック回路の差分抽出部の出力がＡ以下、且つ、Ｂ以上になった場合に最低滞在時間フラグが出力されて次の主偏向器による偏向を可能とする。
したがって、時間管理を行わずに、アナログ波形のみで整定待ち時間及び最低滞在時間の制御を行うことになるので全体のシステムが簡素化される。
【実施例６】
【００８１】
　次に、図６及び図７を参照して、連続移動露光方式に関する本発明の実施例６を説明する。
先ず、主偏向器の偏向前の値と偏向後の値の差分の絶対値を２進数にしたものの内の上位数ビットをＸ側とＹ側より夫々取り出し、これらをアドレスとして予め求めておいた整定待ち時間の理想値を格納したメモリより整定待ち時間の理想値のデータを呼び出す。
【００８２】
　図６参照
例えば、図６の上段に示すように、主偏向器による偏向範囲が約±１ｍｍであるとすると、上位８ビット（２8 ＝２５６）を取り出せば、約８μｍ（厳密には８．１９２μｍ）のＬＳＢ（最下位のビット）のメッシュで偏向による飛び量マップを構成することができ、この８μｍＬＳＢでメッシュ化された飛び量マップの各アドレスには任意のデータを格納できるものである。
【００８３】
　飛び量ΔＧが１００μｍ以下の場合には、整定待ち時間は最低整定待ち時間３μｓｅｃで十分であり、飛び量ΔＧが１００μｍ以上の場合には３μｓｅｃより長い整定待ち時間が必要になるので、全体の大きな整定待ち時間ＷＡＩＴ１を、
ＷＡＩＴ１＝３μｓｅｃ　　　　　　　　　　　　：ΔＧ≦１００μｍ
ＷＡＩＴ１＝（ΔＧ−１００）×Ａ＋３μｓｅｃ　：ΔＧ＞１００μｍ
の様に設定する。
【００８４】
　この場合、飛び量マップにより求められた整定待ち時間を時間カウンタ（ダウンカウンタ）にプリロードしてカウントダウン値が０になったことによって整定待ち時間の終了を表す。
但し、時間カウンタに与えられるクロックが１０ＭＨｚ（１０7 Ｈｚ）であるとすると、マップの整定待ち時間のＬＳＢは１０-7ｓｅｃ、即ち、１００ｎｓｅｃとなり、例えば、整定待ち時間が３μｓｅｃの場合には１００ｎｓｅｃのＬＳＢで３０カウントすることになるので、飛び量ΔＧが１００μｍ以下のアドレスには３０を格納することになる。
【００８５】
　図６の下段にこの様なデータを格納したマップの例を示すように、Ｘ−Ｙ座標の中心、即ち、（０，０）点近傍においては、飛び量ΔＧは小さいので３０、即ち、３μｓｅｃの整定待ち時間を入力し、（０，０）点から離れるにしたがって大きな数値を入力する。
【００８６】
　次に、試料の移動を読み取るタイミングを決める読み取りタイミング決定用メモリを設け、ダウンカウンタの数値を読み取りタイミング決定用メモリのアドレスとし、全体の整定待ち時間終了から一定時間手前のアドレスに試料の移動の読み取りを開始するフラグを出すためのビットを格納しておく。
【００８７】
　図７参照
ダウンカウンタの出力が全体の整定待ち時間終了から一定時間手前になった時点で、試料の移動の読み取りを開始するフラグが出力されて全体の整定待ち時間ＷＡＩＴ終了直前の最後の読み取りが行われるので、この最後の読み取りによる補正偏向に伴う補正整定待ち時間の終了時が全体の整定待ち時間の終了時以前とすることができ、全体の大きな整定待ち時間ＷＡＩＴの終了に対して時間効率の良いタイミングで読み取りフラグを発生でき、最低待ち時間Ｃの無駄がなくなる。
【００８８】
　また、読み取りタイミング決定用メモリに時間制御機能を持たせることにより、読み取りフラグの発生間隔も任意に変更可能になるので、大きな整定待ち時間の開始時点付近においては読み取り間隔を大きくし、整定待ち時間の終了時点付近においては間隔を狭く設定することができ、整定待ち時間ＷＡＩＴの無駄をなくし、且つ、読み取り回数を少なくすることができる。
【００８９】
　また、整定待ち時間マップに格納するデータは、Ｘ軸方向とＹ軸方向で異なるように設定しても良く、異なるように設定することによってステージ移動特性或いは増幅器の特性がＸ軸方向とＹ軸方向において異なる場合に、その特性の相違を自由に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例１乃至実施例３に共通する電子ビーム露光装置の整定待ち時間制御部の説明図である。
【図２】本発明の実施例１における整定待ち時間のカウント、最低滞在時間のカウント、及び、露光のタイミングの説明図である。
【図３】本発明の実施例２における整定待ち時間のカウント、最低滞在時間のカウント、及び、露光のタイミングの説明図である。
【図４】本発明の実施例３における整定待ち時間のカウント、最低滞在時間のカウント、及び、露光のタイミングの説明図である。
【図５】本発明の実施例４におけるアナログ比較器を用いて最低滞在時間を制御する場合の制御機構の説明図である。
【図６】本発明の実施例６における飛び量マップの説明図である。
【図７】本発明の実施例６における試料読み取りタイミングの説明図である。
【図８】従来のブランキング・アパーチャ・アレイ露光方式における電子ビーム露光装置の制御機構の説明図である。
【図９】従来のブランキング・アパーチャ・アレイ露光方式における電子ビーム露光装置の整定待ち時間制御部の説明図である。
【図１０】従来の連続移動露光方式における試料読み取りタイミングの説明図である。
【図１１】従来のブランキング・アパーチャ・アレイ露光方式における電子ビームの軌跡の説明図である。
【図１２】従来のブランキング・アパーチャ・アレイ露光方式における問題点の説明図である。
【符号の説明】
【００９１】
１１　比較増幅器
１２　入力抵抗
１３　帰還抵抗
１４　出力抵抗
１５　アナログ比較器
１６　ゲイン・ローテーション演算部
１７　アナログ比較器
１８　アナログ比較器
１９　ａｎｄ回路
【図１】
2004072123.tif 000003
【図２】
2004072123.tif 000004
【図３】
2004072123.tif 000005
【図４】
2004072123.tif 000006
【図５】
2004072123.tif 000007
【図６】
2004072123.tif 000008
【図７】
2004072123.tif 000009
【図８】
2004072123.tif 000010
【図９】
2004072123.tif 000011
【図１０】
2004072123.tif 000012
【図１１】
2004072123.tif 000013
【図１２】
2004072123.tif 000014