(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光物体を載置したステージを連続移動させながら、複数の電子ビームにより前記被露光物体の上を最小偏向幅を単位として偏向させ、偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、前記連続移動する方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に、前記連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画する電子ビーム露光方法において、
前記複数のメインフィールドのうち少なくとも１つのメインフィールドの少なくとも１つのサブフィールドを露光する際、前記最小偏向幅を切り換えて露光することを決定する第１の決定ステップと、
前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎の露光時間を算出するステップと、
前記ステージの移動速度を前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎に算出した露光時間に応じた移動速度に決定し、その後、前記連続移動方向に隣合うメインフィールド間の決定された前記ステージの移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、前記決定されたステージの移動速度を決定しなおす第２の決定ステップとを有することを特徴とする電子ビーム露光方法。
【請求項２】
被露光物体を載置して移動するステージと、
複数の電子ビームを前記被露光物体の上を偏向させる偏向手段と、
偏向毎に前記複数の電子ビームの各電子ビームの照射を個別に制御する電子光学系と、
前記ステージを連続移動させながら、前記偏向手段によって複数の電子ビームにより前記被露光物体の上を最小偏向幅を単位として偏向させ、前記電子光学系によって偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、前記偏向手段によって複数の電子ビームを偏向させ、前記連続移動する方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより、前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に、前記偏向手段によって複数の電子ビームを偏向させ、前記連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画し、前記複数のメインフィールドのうち少なくとも１つのメインフィールドの少なくとも１つサブフィールドを露光する際、前記最小偏向幅を切り換えて露光させる制御手段と、を有する電子ビーム露光装置において、
前記制御手段は、前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎の露光時間を算出し、前記ステージの移動速度を前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎に算出した露光時間に応じた移動速度に決定し、その後、前記連続移動方向に隣合うメインフィールド間の決定された前記ステージの移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、前記決定されたステージの移動速度を決定しなおすことを特徴とする電子ビーム露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム露光方法及びその露光装置に関し、特にウエハ直接描画またはマスク、レチクル露光の為に、複数の電子ビームを用いてパターン描画を行う電子ビーム露光方法及びその露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光装置には、ビームをスポット状にして使用するポイントビーム型、サイズ可変の矩形断面にして使用する可変矩形ビーム型、ステンシルを使用して所望断面形状にするステンシルマスク型等の装置がある。
【０００３】
ポイントビーム型の電子ビーム露光装置ではスループットが低いので、研究開発用にしか使用されていない。可変矩形ビーム型の電子ビーム露光装置では、ポイント型と比べるとスループットが１〜２桁高いが、0.1μm程度の微細なパターンが高集積度で詰まったパターンを露光する場合などではやはりスループットの点で問題が多い。他方、ステンシルマスク型の電子ビーム露光装置は、可変矩形アパーチャに相当する部分に複数の繰り返しパターン透過孔を形成したステンシルマスクを用いる。従って、ステンシルマスク型の電子ビーム露光装置では繰り返しパターンを露光する場合のメリットが大きいが、１枚のステンシルマスクに納まらない多数の転写パターンが必要な半導体回路に対しては、複数枚のステンシルマスクを作成しておいてそれを１枚ずつ取り出して使用する必要があり、マスク交換の時間が必要になるため、著しくスループットが低下するという問題がある。
【０００４】
この問題点を解決する装置として、複数の電子ビームを設計上の座標に沿って試料面に照射し、設計上の座標に沿ってその複数の電子ビームを偏向させて試料面を走査させるとともに、描画するパターンに応じて複数の電子ビームを個別にon/offしてパターンを描画するマルチ電子ビーム型露光装置がある。マルチ電子ビーム型露光装置は、ステンシルマスクを用いずに任意の描画パターンを描画できるのでスループットがより改善できるという特徴がある。
【０００５】
図１６に、マルチ電子ビーム型露光装置の概要を示す。501a,501b,501cは、個別に電子ビームをon/offできる電子銃である。502は、電子銃501a,501b,501cからの複数の電子ビームをウエハ503上に縮小投影する縮小電子光学系で、504は、ウエハ503に縮小投影された複数の電子ビームを偏向させる偏向器である。
【０００６】
電子銃501a,501b,501cからの複数の電子ビームは、偏向器504によって同一の偏向量を与えられる。それにより、それぞれのビーム基準位置を基準として、各電子ビームは偏向器504の最小偏向幅が定める配列間隔を有する配列に従ってウエハ上での位置を順次整定して偏向される。そして、それぞれの電子ビームは、互いに異なる要素露光領域で露光すべきパターンを露光する。
【０００７】
図１６(A)(B)(C)は、それぞれ電子銃501a,501b,501cからの電子ビームがそれぞれの要素露光領域を同一の配列に従って露光すべきパターンを露光する様子を示している。各電子ビームは、同時刻の配列上の位置を(1,1)、(1,2)....(1,16)、(2,1)、(2,2)....(2,16),(3,1)..となるように位置を整定して移動していくとともに、露光すべきパターン（P1、P2、P3)が存在する位置でビームを照射して、各要素露光領域でそれぞれが露光すべきパターン（P1、P2、P3)を露光する。
【０００８】
【発明が解決しようとしている課題】
マルチ電子ビーム型露光装置では、各電子ビームが互いに異なるパターンを同時に描画するので、露光すべきパターンの中の最小線幅から偏向器504の最小偏向幅が設定される。そして、その最小線幅が微細化されてくると、最小偏向幅が細かくなり、電子ビームの位置を整定して露光する回数が増大する。その結果、スループットが低下するという問題がある。
【０００９】
露光すべきパターンには、一様に最小線幅のパターンが存在するわけではない。しかしながら、従来は、最小線幅より粗いパターンで構成される領域でも、パターン全体の中の最小線幅で決定される最小偏向幅で露光している為、パターンの最小線幅が微細化されてくると、スループットが低下していた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決する為の本発明の電子ビーム露光方法のある形態は、被露光物体を載置したステージを連続移動させながら、複数の電子ビームにより前記被露光物体の上を最小偏向幅を単位として偏向させ、偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、前記連続移動する方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に、前記連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画する電子ビーム露光方法において、
前記複数のメインフィールドのうち少なくとも１つのメインフィールドの少なくとも１つのサブフィールドを露光する際、前記最小偏向幅を切り換えて露光することを決定する第１の決定ステップと、
前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎の露光時間を算出するステップと、
前記ステージの移動速度を前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎に算出した露光時間に応じた移動速度に決定し、その後、前記連続移動方向に隣合うメインフィールド間の決定された前記ステージの移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、前記決定されたステージの移動速度を決定しなおす第２の決定ステップとを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の電子ビーム露光装置のある形態は、被露光物体を載置して移動するステージと、
複数の電子ビームを前記被露光物体の上を偏向させる偏向手段と、
偏向毎に前記複数の電子ビームの各電子ビームの照射を個別に制御する電子光学系と、
前記ステージを連続移動させながら、前記偏向手段によって複数の電子ビームにより前記被露光物体の上を最小偏向幅を単位として偏向させ、前記電子光学系によって偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、前記偏向手段によって複数の電子ビームを偏向させ、前記連続移動する方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより、前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に、前記偏向手段によって複数の電子ビームを偏向させ、前記連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画し、前記複数のメインフィールドのうち少なくとも１つのメインフィールドの少なくとも１つサブフィールドを露光する際、前記最小偏向幅を切り換えて露光させる制御手段と、を有する電子ビーム露光装置において、
前記制御手段は、前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎の露光時間を算出し、前記ステージの移動速度を前記複数のメインフィールドのメインフィールド毎に算出した露光時間に応じた移動速度に決定し、その後、前記連続移動方向に隣合うメインフィールド間の決定された前記ステージの移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、前記決定されたステージの移動速度を決定しなおすことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
（電子ビーム露光装置の構成要素説明）
図１は本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略図である。
【００２６】
図１において、１は、カソード1a、グリッド1b、アノード1cよりなる電子銃であって、カソード1aから放射された電子はグリッド1b、アノード1cの間でクロスオーバ像を形成する。（以下、このクロスオーバ像を電子源と記す）
【００２７】
この電子源から放射される電子は、その前側焦点位置が電子源位置にある照明電子光学系2によって略平行の電子ビームとなる。略平行な電子ビームは、要素電子光学系アレイ3に照明する。照明電子光学系２は、電子レンズ2a、2b、2cで構成されいる。そして、電子レンズ2a、2b、2cの少なくとも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）を調整することにより、照明電子光学系2の電子源側の焦点位置を保持しながら、照明電子光学系2の焦点距離を変化させることができる。すなわち、照明電子光学系2からの電子ビームを略平行にしながら照明電子光学系2の焦点距離を変更できる。
【００２８】
照明電子光学系2からの略平行な電子ビームは、要素電子光学系アレイ3に入射する。要素電子光学系アレイ3は、開口と電子光学系とブランキング電極とで構成される要素電子光学系が光軸AXに直交する方向に２次元に複数配列されて形成されたものである。要素電子光学系アレイ3の詳細については後述する。
【００２９】
要素電子光学系アレイ3は、電子源の中間像を複数形成し、各中間像は後述する縮小電子光学系4によって縮小投影され、ウエハ5上に略同一の大きさの電子源像を形成する。ここで電子源の中間像の大きさWmは、電子源の大きさをWs,照明電子光学系2の焦点距離をFi、要素電子光学系のそれぞれの電子光学系の焦点距離をFeとすると、下記の式で表される。
【００３０】
Wm  =  Ws * Fe / Fi
したがって、照明電子光学系2の焦点距離を変化させると、同時に複数の電子源の中間像の大きさが変更でき、よって、同時にウエハ5上の複数の電子源像の大きさも変更できる。また、ウエハ5上の電子源像の大きさが略同一になるように、各要素電子光学系の焦点距離等は設定されている。更に、要素電子光学系アレイ3は、各中間像の光軸方向の位置を縮小電子光学系4の像面湾曲に応じて異ならせるとともに、各中間像が縮小電子光学系4よってウエハ5に縮小投影される際に発生する収差を予め補正している。
【００３１】
縮小電子光学系4は、第１投影レンズ41(43)と第２投影レンズ42(44)とからなる対称磁気ダブレットで構成される。第１投影レンズ41(43)の焦点距離をf1、第２投影レンズ42(44)の焦点距離をf2とすると、この２つのレンズ間距離はf1+f2になっている。光軸上AXの物点は第１投影レンズ41(43)の焦点位置にあり、その像点は第２投影レンズ42(44)の焦点に結ぶ。この像は-f2/f1に縮小される。また、２つのレンズ磁界が互いに逆方向に作用する様に決定されているので、理論上は、球面収差、等方性非点収差、等方性コマ収差、像面湾曲収差、軸上色収差の５つの収差を除いて他のザイデル収差および回転と倍率に関する色収差が打ち消される。
【００３２】
6は、要素電子光学系アレイ3からの複数の電子ビームを偏向させて、複数の電子源像をウエハ5上でX,Y方向に略同一の偏向幅だけ偏向させる描画偏向器である。描画偏向器6は、偏向幅が広いが整定するまでの時間すなわち整定待ち時間が長い主偏向器61と偏向幅が狭いが整定待ち時間が短い副偏向器62で構成されていて、主偏向器61は電磁型偏向器で、副偏向器62は静電型偏向器である。
【００３３】
SDEFは、ＸＹステージ１２の連続移動に要素電子光学系アレイ3からの複数の電子ビームを追従させるためのステージ追従偏向器である。ステージ追従偏向器SDEFは、静電型偏向器である。
【００３４】
7は描画偏向器6を作動させた際に発生する偏向収差による電子源像のフォーカス位置のずれを補正するダイナミックフォーカスコイルであり、8は、ダイナミックフォーカスコイル7と同様に、偏向により発生する偏向収差の非点収差を補正するダイナミックスティグコイルである。
【００３５】
9は、リフォーカスコイルで、ウエハに照射される複数の電子ビームの数若しくはウエハに照射される電流の総和が多くなるとクーロン効果による電子ビームのぼけが発生するので、これを補正するために縮小電子光学系4の焦点位置を調整するものである。
【００３６】
10は、Ｘ及びＹ方向にのびる２つのシングルナイフエッジを有するファラデーカップで要素電子光学系からの電子ビームが形成する電子源像の電荷量を検出する。
【００３７】
11は、ウエハを載置し、光軸AX(Ｚ軸）方向とＺ軸回りの回転方向に移動可能なθ-Ｚステージであって、前述したステージ基準板13とファラデーカップ10が固設されている。
【００３８】
12は、θ-Ｚステージを載置し、光軸AX(Ｚ軸）と直交するＸＹ方向に移動可能なＸＹステージである。
【００３９】
次に、要素電子光学系アレイ3について説明する。
【００４０】
要素電子光学系アレイ3は、複数の要素電子光学系をグループ（サブアレイ）とし、そのサブアレイが複数形成されている。例えば、図２に示すように、５つのサブアレイA〜Eが形成されていて、各サブアレイは、複数の要素電子光学系が２次元的に配列されていて、本実施例の各サブアレイではC(1,1)〜C(3,9)のように２７個の要素電子光学系が形成されている。
【００４１】
各要素電子光学系の断面図を図３に示す。
【００４２】
図３において、AP-Pは、照明電子光学系2によって略平行となった電子ビームにより照明され、透過する電子ビームの形状を規定する開口（AP1)を有する基板で、他の要素電子光学系と共通の基板である。すなわち、基板AP-Pは、複数の開口を有する基板である。
【００４３】
301は一対の電極で構成され、偏向機能を有するブランキング電極であり、302は、開口(AP2)を有する基板で他の要素電子光学系と共通である。また、基板302の上にブランキング電極301と電極on/ofするための配線(W)が形成されている。すなわち、基板302は、複数の開口と複数のブランキング電極を有する基板である。
【００４４】
303は、３つの開口電極で構成され、上下の電極を加速電位V0と同じにし、中間の電極を別の電位V1またはV2に保った収斂機能を有するユニポテンシャルレンズ303a、303bの２つを用いた電子光学系である。各開口電極は、基板上に絶縁物を介在させて積層されていて、その基板は他の要素電子光学系と共通の基板である。すなわち、その基板は、複数の電子光学系303を有する基板である。
【００４５】
ユニポテンシャルレンズ303aの上、中、下の電極及びユニポテンシャルレンズ303bの上、下の電極の形状は図４(A)に示すような形状であり、ユニポテンシャルレンズ303a、303bの上下電極は、後述する第１焦点・非点制御回路によって全ての要素電子光学系において共通の電位に設定している。
【００４６】
ユニポテンシャルレンズ303aの中間電極は、第１焦点・非点制御回路によって要素電子光学系毎に電位が設定出来る為、ユニポテンシャルレンズ303aの焦点距離が要素電子光学系毎に設定できる。
【００４７】
また、ユニポテンシャルレンズ303bの中間電極は、図４(B)に示すような４つの電極で構成され、焦点・非点制御回路によって各電極の電位が個別に設定でき、要素電子光学系毎にも個別設定出来るため、ユニポテンシャルレンズ303bは直交する断面において焦点距離が異なるようにでき、かつ要素電子光学系毎にも個別に設定出来る。
【００４８】
その結果、電子光学系303の中間電極をそれぞれ制御することによって、要素電子光学系の電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）を制御することができる。ここで、中間像形成位置を制御する際、中間像の大きさは、前述したように照明電子光学系2の焦点距離と電子光学系303の焦点距離との比で決まるので、電子学系303の焦点距離を一定にしてその主点位置を移動させて中間像系形成位置を移動させている。それにより、すべての要素電子光学系が形成する中間像の大きさが略同一でその光軸方向の位置を異ならせることができる。
【００４９】
照明電子光学系2で略平行にされた電子ビームは、開口(AP1)、電子光学系303を介して、電子源の中間像を形成する。ここで、電子光学系303の前側焦点位置またはその近傍に、対応する開口（AP1)が位置し、電子光学系303の中間像形成位置（電子光学系303の後側焦点位置）またはその近傍に、対応するブランキング電極301が位置する。その結果、ブランキング電極301の電極間に電界をかけていないと電子ビーム束305の様に偏向されない。一方、ブランキング電極301の電極間に電界をかけると電子ビーム束306の様にに偏向される。すると、電子光束305と電子ビーム束306は、縮小電子光学系4の物体面で互いに異なる角度分布を有するので、縮小電子光学系4の瞳位置（図１のP面上)では電子ビーム束305と電子ビーム束306は互いに異なる領域に入射される。したがって、電子ビーム束305だけを透過させるブランキング開口BAを縮小電子光学系の瞳位置（図１のP面上)に設けてある。
【００５０】
また、各要素電子光学の電子レンズは、それぞれが形成する中間像が縮小電子光学系4によって被露光面に縮小投影される際に発生する像面湾曲・非点収差を補正するために、各電子光学系303の２つの中間電極の電位を個別に設定して、各要素電子光学系の電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）を異ならしめている。ただし、本実施例では、中間電極と第１焦点・非点制御回路との配線を減らす為に同一サブアレイ内の要素電子光学系は同一の電子光学特性にしてあり、要素電子光学系の電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）をサブアレイ毎に制御している。
【００５１】
さらに、複数の中間像が縮小電子光学系4によって被露光面に縮小投影される際に発生する歪曲収差を補正するために、予め縮小電子光学系4の歪曲特性を予め知り、それに基づいて、縮小電子光学系4の光軸と直交する方向の各要素電子光学系の位置を設定している。
【００５２】
次に本実施例のシステム構成図を図５に示す。
【００５３】
焦点距離制御回路FCは、照明電子光学系2の電子レンズ2a、2b、2cの少なくとも２つの電子レンズの電子光学的パワー（焦点距離）を調整することにより、照明電子光学系2の電子源側の焦点位置を保持しながら、照明電子光学系2の焦点距離を制御する回路である。
【００５４】
ブランキング制御回路14は、要素電子光学アレイ3の各要素電子光学系のブランキング電極のon/offを個別に制御する制御回路、第1焦点・非点制御回路15は、要素電子光学アレイ3の各要素電子光学系の電子光学特性（中間像形成位置、非点収差）を個別に制御する制御回路である。
【００５５】
第２焦点・非点制御回路16は、ダイナミックスティグコイル8及びダイナミックフォーカスコイル7を制御して縮小電子光学系4の焦点位置、非点収差を制御する制御回路で、描画偏向制御回路17は描画偏向器6を制御する制御回路、ステージ追従制御回路SDCはＸＹステージ12の連続移動に電子ビームが追従するようにステージ追従偏向器SDEFを制御する制御回路、倍率制御回路18は、縮小電子光学系4の倍率を調整する制御回路、リフォーカス制御回路19は、リフォーカスコイル9に流す電流を制御して縮小電子光学系4の焦点位置を調整する制御回路である。
【００５６】
ステージ駆動制御回路20は、θ-Zステージを駆動制御し、かつＸＹステージ12の位置を検出するレーザ干渉計21と共同してＸＹステージ12を駆動制御する制御回路である。
【００５７】
制御系22は、メモリ23からの露光制御データに基づく露光及び位置合わせの為に上記複数の制御回路および反射電子検出器9・ファラデーカップ10を同期して制御する。制御系22は、インターフェース24を介して電子ビーム露光装置全体をコントロールするCPU25によって制御されてる。
【００５８】
（露光動作の説明）
図６を用いて本実施例の電子ビーム露光装置の露光動作について説明する。
【００５９】
制御系22は、メモリ23からの露光制御データに基づいて、描画偏向制御回路17に命じ、描画偏向器6の副偏向器62によって、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビーム偏向させるとともに、ブランキング制御回路14に命じ各要素電子光学系のブランキング電極をウエハ5に露光すべきパターンに応じてon/offさせる。この時ＸＹステージ12はＸ方向に連続移動しており、ＸＹステージの移動に複数の電子ビームが追従するように、ステージ追従制御回路に命じステージ追従偏向器SDEFにより複数の電子ビームを偏向する。そして、要素電子光学系からの電子ビームは、図６に示すようにウエハ5上の要素露光領域（EF)を走査露光する。本実施例では、Sx=Sy=4μｍである。要素電子光学系アレイの複数の要素電子光学系の要素露光領域（EF)は、２次元に隣接するように設定されているので、その結果に、ウエハ5上において、２次元に隣接して配列され、同時に露光される複数の要素露光領域（EF）で構成されるサブフィールド（SF）が露光される。本実施例では、複数の要素露光領域（EF）は、Ｘ方向にM＝64（個）、Ｙ方向にN＝64（個）配列されていて、サブフィールド（SF）の大きさは、256Ｘ256（μｍ2）である。
【００６０】
制御系22は、図６に示すサブフィールド１(SF1)を露光後、サブフィールド２(SF2)を露光する為に、偏向制御回路17に命じ、描画偏向器6の主偏向器61によって、ステージ走査方向と直交する方向に要素電子光学系アレイからの複数の電子ビーム偏向させる。そして、再度、前述したように、描画偏向制御回路17に命じ、描画偏向器6の副偏向器62によって、要素電子光学系アレイからの複数の電子ビーム偏向させるとともに、ブランキング制御回路14に命じ各要素電子光学系のブランキング電極をウエハ5に露光すべきパターンに応じてon/offさせ、サブフィールド２(SF2)を露光する。そして、図６に示すように、サブフィールド（ SF1〜SF16）を順次露光してウエハ5にパターンを露光する。その結果に、ウエハ5上において、ステージ走査方向と直交する方向に並ぶサブフィールド（ SF1〜SF16）で構成されるメインフィールド（MF）が露光される。ここで、サブフィールドは、Ｙ方向にL＝16（個）配列されて、メインフィールド（MF）の大きさは、256Ｘ4096（μｍ2）である。
【００６１】
制御系22は、図６に示すメインフィールド１（MF1）を露光後、描画偏向制御回路17に命じ、順次、ステージ走査方向に並ぶメインフィールド（ MF2、MF3、MF4…）に要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームを偏向させ、ウエハ5にパターンを露光する。
【００６２】
すなわち、本実施例の電子ビーム露光装置は、ウエハを載置したステージを連続移動させながら、複数の電子ビームをウエハ上を偏向させ、偏向毎に各電子ビームの照射を個別に制御し、各電子ビーム毎の要素露光領域にパターンを描画することにより前記複数の要素露光領域で構成されるサブフィールドを描画し、連続移動方向と直交する方向に並んだ複数のサブフィールドを順次描画することにより前記複数のサブフィールドで構成されるメインフィールドを描画し、更に連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドを順次描画する。
【００６３】
（露光制御データ作成処理の説明）
本実施例の電子ビーム露光装置の露光制御データの作成方法について説明する。
【００６４】
CPU25は、ウエハに露光するパターンのパターンデータが入力されると図７に示すような露光制御データの作成処理を実行する。
【００６５】
各ステップを説明する。
【００６６】
（ステップS101)
入力されたパターンデータを本実施例の電子ビーム露光装置が定めるメインフィールドを単位としたデータに分割する。
【００６７】
（ステップS102)
露光の際、最初に露光するメインフィールドを選択する。
【００６８】
（ステップS103)
選択されたメインフィールドのパターンデータを本実施例の電子ビーム露光装置が定めるサブフィールドを単位としたデータに分割する。
【００６９】
（ステップS104)
一つのサブフィールドを選択する。
【００７０】
（ステップS105)
選択されたサブフィールドのパターンデータよりパターンの特徴情報（最小線幅、線幅の種類、形状）を検出する。本実施例では、最小線幅を検出する。
【００７１】
（ステップS106)
検出されたパターン情報に基づいて、副偏向器62が電子ビームに与える最小偏向幅と電子ビーム径（ウエハに結像される電子源像の大きさ）を決定する。本実施例では、その最小偏向幅の整数倍が、複数の電子ビームの配列ピッチ（ウエハ上）であって。最小線幅の略４分の１に最小偏向幅に決定する。また、電子ビーム径を最小偏向幅を辺とする正方形の外接円に略等しくなるように決定する。
【００７２】
（ステップS107）
選択されたサブフィールドを露光する際の、主偏向器61が定める偏向位置（基準位置）を決定する。
【００７３】
（ステップS108)
選択されたサブフィールドのパターンデータを各要素電子光学系の要素露光領域毎のパターンデータに分割し、決定された副偏向器62の最小偏向幅を配列間隔として、配列要素FMEで構成される共通の配列を設定し、各要素電子光学系毎にパターンデータを共通の配列上で表したデータに変換する。以下、説明を簡略にするために、２つの要素電子光学系a,bを用いて露光する際のパターンデータに関する処理について説明する。
図８(A)、(B)に共通の偏向用の配列DMに隣り合う要素電子光学系a,bが露光するべきパターンPa、Pbを示す。すなわち、それぞれに要素電子光学系は、パターンが存在するハッチングされた配列位置で、ブランキング電極をoffにして電子ビームをウエハ上に照射する。そこで、図８(A)(B)に示したような要素電子光学系毎の露光すべき配列位置のデータから、CPU25は、図８(C)に示すように、要素電子光学系a,bのうち少なくとも一つが露光する時の配列位置から成る第１の領域FF（黒塗り部）と、要素電子光学系a,b双方が共通して露光しない時の配列位置から成る第２の領域NN（白抜き部）とを決定する。複数の電子ビームが配列上の第１の領域FFに位置する時は、最小偏向幅（配列の配列間隔）を単位として、偏向器６によって電子ビームを偏向して露光することにより、ウエハ上に露光される全てのパターンの露光できる。また複数の電子ビームが配列上の第２の領域NNに位置する時は、電子ビームの位置を整定せずに偏向することにより、電子ビームの無駄な偏向を減らして露光できるとともに無駄な制御データを省ける。言い換えれば、第1の領域（FF）を露光した後、第2の領域（NN）を飛び越して、次の第1の領域（FF）に偏向して露光することより、整定時間を有する偏向を減らしてより短時間で露光できる。そして、図８(C)に示す領域FF、NNに関するデータから、CPU25は露光すべき配列要素の配列位置を決定し、さらに、図８(A)(B)を示すデータから、電子ビームが整定される配列位置に対応した要素電子光学系毎のブランキング電極のon/offを決定する。ここで、最小偏向幅及びその配列内の偏向順序は既に決定されているため、各配列要素には配列番号が決められているので、配列位置としてその配列番号を決定する。
【００７４】
（ステップS109）
ステップS108より得られるデータから、整定位置の数（整定回数）、および副偏向器62の整定位置から次の整定位置までの最大偏向幅を検出する。
【００７５】
（ステップS110）
選択されたサブフィールドの露光時間を算出する。その前に、サブフィールドを露光する時の副偏向器62の偏向周期は一定で、各電子ビームの偏向位置での整定時間(いわゆる露光時間）Ts(sec)、電子ビームがある偏向位置から偏向されて所望の偏向位置に整定するまでの整定待ち時間のうち、サブフィールド内で最大の整定待ち時間をTo(sec)とすると、副偏向器62の偏向周期Td(sec)は、Td＝Ts＋Toとなる。また、この整定待ち時間は、偏向幅が広いほど長くなる。そこで、予め実験等により求められた最大偏向幅と整定待ち時間との関係より、検出された最大偏向幅に基づいてサブフィールドを露光した場合での整定待ち時間Toを求め、偏向周期Td(sec)を求める。そして、検出された整定位置の回数Nより、選択されたサブフィールドの露光時間Tsubを以下のように算出する。
Tsub＝ Td＊ N
【００７６】
（ステップS111)
選択されたメインフィールドのすべてのサブフィールドについて、ステップS105〜S110の処理を終了したか否かを判断し、未処理のサブフィールドがある場合はステップS104へ戻って未処理のサブフィールドを選択する。ない場合は、ステップS112に進む。
【００７７】
（ステップS112)
選択されたメインフィールドの各サブフィールドの露光時間を加算して、選択されたメインフィールドの露光時間を算出する。
【００７８】
（ステップS113)
算出されたメインフィールド毎の露光時間に基づいて、各メインフィールドを露光する際のステージの移動速度を決定する。図９(A)は、各メインフィールド（MF(N））と露光時間(T(n))との関係の一例を示す。このように、少なくとも１つのメインフィールドの少なくとも一つのサブフィールドを露光する際、そのサブフィールドのパターンデータに基づいて、最小偏向幅を切り換えて露光する場合、露光時間は、メインフィールド間で異なることがある。そこで、本実施例では露光時間に逆比例するステージ移動速度（V(n)）を決定する。たとえばステージ移動方向のメインフィールドの長さ（LMF）が256μｍであるから、露光時間T(n)=2．56msであるとステージ移動速度V(n)=100mm/s(=LMF/ T(n))となる。この各メインフィールドとステージ移動速度の関係を図９(B)に示す。このようにメインフィールドの露光時間に応じたメインフィールド毎のステージ移動速度で露光するので、より短時間でウエハを露光できる。なぜなら、従来のマルチ電子ビーム型露光装置のように、等速度でステージを制御すると、露光時間が短いメインフィールドから次のメインフィールドを露光する際、次のメインフィールドが主偏向器61の偏向範囲に存在するまで露光を中断しなけばならいないからである。しかしながら、本発明では、その中断時間を必要としない。
【００７９】
（ステップS114)
選択されたメインフィールドのステージ移動速度、選択されたメインフィールドのサブフィールド毎の主偏向器61が定める基準位置、最小偏向幅、ビーム径、副偏向器62の偏向周期、副偏向器62が定める配列位置、及び各配列位置における各要素電子光学系の電子ビーム照射の開閉に関するデータを記憶する。
【００８０】
（ステップS115)
露光の際、次に露光するメインフィールドがある場合は、そのメインフィールドを選択してステップS103へ戻る。露光の際、次に露光するメインフィールドがない場合は、ステップS116に進む。
【００８１】
（ステップS116)
図１０に示すような、メインフィールド毎のステージ移動速度と、サブフィールド毎のの主偏向器61が定める基準位置、副偏向器61の最小偏向幅、電子ビーム径、副偏向器62の偏向周期、副偏向器62が定める配列位置、及び各配列位置における各要素電子光学系の電子ビーム照射の開閉に関するデータとを要素とする露光制御データを記憶する。
【００８２】
本実施例では、これらの処理を電子ビーム露光装置のCPU25で処理したが、それ以外の処理装置で行い、その露光制御データをCPU25に転送してもその目的・効果は変わらない。
【００８３】
（露光制御データに基づく露光の説明）
CPU25は、インターフェース24を介して制御系22に「露光の実行」を命令すると、制御系22は転送されたメモリ23上の上記の露光制御データに基づいて図１１にすようなステップを実行する。
【００８４】
各ステップを説明する。
【００８５】
（ステップS201）
ステージ駆動制御回路20に命じ、露光するメインフィールドに対応したステージ移動速度に切り換え、ＸＹステージ12を制御する。
【００８６】
（ステップS202）
要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームが露光するメインフィールドの最初のサブフィールドを露光する際の基準位置に位置するように、描画偏向制御回路17に命じ、主偏向器61により露光するサブフィールドに複数の電子ビームを偏向する。
【００８７】
（ステップS203）
焦点距離制御回路FCに命じ、照明電子光学系2の焦点距離を変更して、露光するサブフィールドに対応した電子ビーム径に切り換える。
【００８８】
（ステップS204）
描画偏向制御回路17に命じ、副偏向器61の最小偏向幅を光するサブフィールドに対応した最小偏向幅に切り換える。
【００８９】
（ステップS205）
描画偏向制御回路17に命じ、副偏向器62の偏向周期を、露光するサブフィールドに対応した偏向周期に切り換える。さらに、偏向周期により定まる周期信号に発生させる。
【００９０】
（ステップS206）
周期信号に同期させて、切り換えた最小偏向幅を単位として要素電子光学系アレイからの複数の電子ビームを、副偏向器62によって露光制御データにより定められた偏向位置に偏向させる。同時に、その周期信号に同期させて、ブランキング制御回路14に命じ各要素電子光学系のブランキング電極をウエハ5に露光すべきパターンに応じてon/offさせる。更に、クーロン効果による電子ビームのぼけを補正するために、リフォーカス回路に命じ、ブランキング電極により遮断されずにウエハに照射される電子ビームの数に基づいて、リフォーカスコイル9によって縮小電子光学系4の焦点位置を調整する。この時ＸＹステージ12はＸ方向に連続移動しており、描画偏向制御回路17は、ＸＹステージ12の移動量も含めて電子ビームの偏向位置を制御している。前述したように、その結果、要素電子光学系からの電子ビームは、図６に示すようにウエハ5上の要素露光領域（EF)を走査露光する。要素電子光学系アレイの複数の要素電子光学系の要素露光領域（EF)は、２次元に隣接するように設定されているので、その結果に、ウエハ5上において、２次元に隣接して配列され、同時に露光される複数の要素露光領域（EF）で構成されるサブフィールド（SF）が露光される。
【００９１】
（ステップS207）
次に露光するサブフィールドがある場合はステップS203へ戻り、ない場合は、ステップS208に進む。
【００９２】
（ステップS208）
次に露光するメインフィールドがある場合はステップS201へ戻り、ない場合は、露光を終了する。
【００９３】
(第２の実施形態)
第１の実施形態では、メインフィールド毎のステージ移動速度を、メインフィールドを露光する露光時間に逆比例するようにを決定している。しかしながら、連続移動方向に隣合うメインフィール間の決定された移動速度の差が大きいと、ステージに過大な加速度を与えることになり、ステージの制御が困難であるとともに、ステージの位置安定性が劣化する。そこで、本実施形態では、連続移動方向に隣合うメインフィール間の決定された移動速度の差が予め決めれた値(Vp)以下になるように、移動速度の早いメインフィールドの移動速度を決定された移動速度より低く決定しなおしている。
【００９４】
その具体的処理を図１２を用いて説明する。
【００９５】
（ステップS301）
第１の実施形態で決定された各メインフィールドとステージ移動速度の関係（図９(B)）を入力する。
【００９６】
（ステップS302）
露光の際、最初に露光するメインフィールドを選択する。再決定のフラグFをF=０にする。
【００９７】
（ステップS303）
選択されたメインフィールドのステージ移動速度と、選択されたメインフィールドを露光する直前に露光されるメインフィールドのステージ移動速度との差を算出する（直前のメインフィールドがない場合は、ステップS305に飛ぶ。）。そしてその差がステージの制御性および安定性を確保できる予め決められた値以下でない場合は、ステップS304に進む。予め決められた値(Vp)以下の場合は、ステップS305に飛ぶ。
【００９８】
（ステップS304）
移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、移動速度の早い方のメインフィールドの移動速度を決定しなおす。再決定のフラグFをF=１にする。
【００９９】
（ステップS305）
選択されたメインフィールドのステージ移動速度と、選択されたメインフィールドを露光した直後に露光するメインフィールドのステージ移動速度との差を算出する（直後のメインフィールドがない場合は、ステップS305に飛ぶ。）。そしてその差が前述した予め決められた値以下でない場合は、ステップS306に進む。予め決められた値以下の場合は、ステップS307に飛ぶ。
【０１００】
（ステップS306）
移動速度の差が予め決めれた値以下になるように、移動速度の早い方のメインフィールドの移動速度を決定しなおす。
【０１０１】
（ステップS307）
選択されたメインフィールドを露光した直後に露光するメインフィールドを選択して、ステップS303に戻る。また、直後のメインフィールドがない場合は、ステップS308に進む。
【０１０２】
（ステップS308）
再決定のフラグFがF=１の場合は、ステップS302に戻る。再決定のフラグFがF=０の場合は、処理を終了する。
【０１０３】
第１の実施形態で決定された各メインフィールドとステージ移動速度の関係を、以上の処理を行うことによって得られた結果を図９(C）に示す。
【０１０４】
（第3の実施形態）
本実施形態では、図１３に示すように、ウエハ5上の露光領域を連続移動方向に並んだ複数のメインフィールドで構成されるフレーム（ＦＬ１）を露光後、ステージ１２をＹ方向にステップし、ステージ12の連続移動方向を逆にして次のフレーム（ＦＬ2）を露光する。すなわち、ステージ12の連続移動方向と直交する方向に並ぶフレームを順次露光する。
【０１０５】
第１の実施形態では、ステージの移動速度をメインフィールド毎に、決定していたが、本実施形態では、ステージ移動速度をフレーム毎に決定する。具体的には、フレームを構成するメインフィールドの中で、最も露光時間が長いメインフィールドの露光時間に基づいて、対応するフレームでのステージ移動速度を決定している。そして、描画するフレームが変わる際ＸＹステージの移動速度を決定された移動速度に切り換えてフレーム内を同一のステージ移動速度で描画する。
【０１０６】
（本発明のデバイスの生産方法の説明）
上記説明した電子ビーム露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
【０１０７】
図１４は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【０１０８】
図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１０９】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、メインフィールドの露光時間の短縮に応じてステージ速度を制御する為、より大きなスループットを達成できるマルチ電子ビーム型露光方法及び装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子ビーム露光装置の要部概略を示す図。
【図２】要素電子光学系アレイ3について説明する図。
【図３】要素電子光学系を説明する図。
【図４】要素電子光学系の電極を説明する図。
【図５】本発明に係るシステム構成を説明する図。
【図６】露光フィールド（EF)、サブフィールド（SF)およびメインフィールド（MF）を説明する図。
【図７】露光制御データ作成処理を説明する図。
【図８】各要素電子光学系が露光するべきパターンおよび描画偏向器が定める配列の領域決定を説明する図。
【図９】メインフィールド毎の露光時間とステージ移動速度の関係をサブフィールドとパターン領域の関係を説明する図。
【図１０】露光制御データを説明する図。
【図１１】露光制御データに基づく露光を説明する図。
【図１２】第2の実施形態のメインフィールド毎のステージ速度の決定方法を説明する図。
【図１３】フレームを説明する図。
【図１４】微小デバイスの製造フローを説明する図。
【図１５】ウエハプロセスを説明する図。
【図１６】従来のマルチ電子ビーム型露光装置を説明する図。
【符号の説明】
１  電子銃
２  照明電子光学系
３  要素電子光学系アレイ
４  縮小電子光学系
５  ウエハ
６  描画偏向器
７  ダイナミックフォーカスコイル
８  ダイナミックスティグコイル
９  リフォーカスコイル
１０  ファラデーカップ
１１  θ−Ｚステージ
１２  ＸＹステージ
１３  ステージ基準板
１４  ブランキング制御回路
１５  第１焦点・非点制御回路
１６  第２焦点・非点制御回路
１７  描画偏向制御回路
１８  倍率調整回路
１９  リフォーカス制御回路
２０  ステージ駆動制御回路
２１  レーザ干渉計
２２  制御系
２３  メモリ
２４  インターフェース
２５  ＣＰＵ
ＡＰ−Ｐ  開口を有する基板
ＦＣ  焦点距離制御回路
ＳＤＥＦ  ステージ追従偏向器
ＳＤＣ  ステージ追従制御回路
【図１】
0004018197.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004018197.tif 000008
【図８】
0004018197.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004018197.tif 000011
【図１１】
0004018197.tif 000012
【図１２】
0004018197.tif 000013
【図１３】
0004018197.tif 000014
【図１４】
0004018197.tif 000015
【図１５】
0004018197.tif 000016
【図１６】
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