(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上における露光パターンの配列情報を含む配置データと、前記露光パターンを含むパターンデータと、前記パターンデータにおけるショット密度の分布情報を含む２次データとに基づいて描画するための前記試料のスキャン速度を決定し、前記露光パターンを前記試料に描画する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記試料をスキャンする方向に関する前記ショット密度の前記分布情報を含む前記２次データを、前記パターンデータから生成して予め記憶する工程と、
前記試料をスキャンする方向に延在する各フレームについて、前記スキャン方向と直交する方向に最小描画単位が配列されてなるバンドの描画時間を、前記２次データ及び荷電粒子ビームの電流密度から計算する工程と、
前記フレームを、前記スキャン方向に並び、複数の前記バンドを含む複数の小ブロック領域に分割する工程と、
前記小ブロック領域に含まれる前記バンドの位置座標と描画処理時間とを考慮し、前記小ブロックのそれぞれについて描画可能なスキャン速度を計算する工程と、
前記小ブロック領域毎に求めた前記スキャン速度に基づいて速度データを生成する工程と、
生成された前記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し、
前記フレーム内に前記バンドが重なる領域を有するときは、前記バンドが重なる領域に前記小ブロック領域の境界が位置しないように前記フレームを分割する
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記載の荷電粒子ビーム露光方法において、
前記小ブロック領域の前記スキャン方向の長さは、前記荷電粒子ビームを偏向しうる可描画範囲の前記スキャン方向の長さよりも短い
ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項３】
試料上における露光パターンの配列情報を含む配置データファイルと、
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、
前記パターンデータから生成され、前記試料をスキャンする方向に関するショット密度の分布情報を含む２次データを格納する２次データファイルと、
荷電粒子ビームの電流密度情報を格納する装置データファイルと、
前記パターンデータに従って、前記試料の所定位置に荷電粒子ビームを偏向し照射して前記試料を露光パターンに露光する露光手段と、
前記２次データ及び前記電流密度情報に従って、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、
前記パターンデータを所定のメモリ領域に格納する操作と連動して、前記２次ファイルを生成して所定のメモリ領域に格納する２次データ発生手段とを有し、
前記配置データファイルは、前記パターンデータファイルを参照するための情報を有し、
前記パターンデータファイル及び前記２次データファイルは、前記パターンデータファイルを参照するための前記情報を用いて前記２次データファイルを参照できるように互いに関連づけられている
ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項４】
請求項３記載の荷電粒子ビーム露光装置において、
メモリ領域から前記パターンデータファイルを削除する操作と連動して、前記パターンデータファイルに対応する前記２次データファイルを削除するデータファイル削除手段を更に有する
ことを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。
【請求項５】
請求項３又は４項に記載の荷電粒子ビーム露光装置において、
前記パターンデータファイルを構成するパターンデータと、前記２次データファイルを構成する２次データは、一のファイルの異なるレコードに格納されている
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、試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。
【０００２】
【従来の技術】
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ェーハ等の試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、試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、その範囲を越える試料上の位置に露光する時は試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、例えば試料が半導体ウェーハの場合、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ウェー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、試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試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、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可変速スキャンによる露光方法により解決できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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】
また、半導体装置の製造工程では、生産ラインにおける装置運用計画を立てるなどの目的から、装置の処理時間を見積もる手段が必要とされている。しかし、電子ビーム露光装置では、露光処理に必要とされる時間がパターン密度やビーム電流値などに大きく依存するため、処理時間を予測することは容易ではない。
本発明の目的は、可変速スキャン露光を用い、露光不良がなく最短の露光時間で試料を露光することが可能な荷電粒子ビーム露光装置及びその露光方法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、上記の荷電粒子ビーム露光装置における処理時間を予測する処理時間予測方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、試料上における露光パターンの配列情報を含む配置データと、前記露光パターンを含むパターンデータと、前記パターンデータにおけるショット密度の分布情報を含む２次データとに基づいて描画するための前記試料のスキャン速度を決定し、前記露光パターンを前記試料に描画する荷電粒子ビーム露光方法において、前記試料をスキャンする方向に関する前記ショット密度の前記分布情報を含む前記２次データを、前記パターンデータから生成して予め記憶する工程と、前記試料をスキャンする方向に延在する各フレームについて、前記スキャン方向と直交する方向に最小描画単位が配列されてなるバンドの描画時間を、前記２次データ及び荷電粒子ビームの電流密度から計算する工程と、前記フレームを、前記スキャン方向に並び、複数の前記バンドを含む複数の小ブロック領域に分割する工程と、前記小ブロック領域に含まれる前記バンドの位置座標と描画処理時間とを考慮し、前記小ブロックのそれぞれについて描画可能なスキャン速度を計算する工程と、前記小ブロック領域毎に求めた前記スキャン速度に基づいて速度データを生成する工程と、生成された前記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し、前記フレーム内に前記バンドが重なる領域を有するときは、前記バンドが重なる領域に前記小ブロック領域の境界が位置しないように前記フレームを分割することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法によって達成される。このようにしてスキャン速度を決定すれば、試料時に配置したチップ間にオーバーラップが生ずる場合であっても、小ブロック領域毎に正確にスキャン速度を決定することができる。また、このようにして小ブロック領域を分割すれば、スキャン速度の計算を容易にすることができる。
【００１４】
また、上記の荷電粒子ビーム露光方法において、前記小ブロック領域の前記スキャン方向の長さは、前記荷電粒子ビームを偏向しうる可描画範囲の前記スキャン方向の長さよりも短いことが望ましい。このように小ブロック領域の長さを設定すれば、小ブロック領域中のパターン疎密差が大きい場合にも最適なスキャン速度を設定することができる。また、スループットの向上にも効果的である。
【００１５】
また、上記目的は、試料上における露光パターンの配列情報を含む配置データファイルと、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、前記パターンデータから生成され、前記試料をスキャンする方向に関するショット密度の分布情報を含む２次データを格納する２次データファイルと、荷電粒子ビームの電流密度情報を格納する装置データファイルと、前記パターンデータに従って、前記試料の所定位置に荷電粒子ビームを偏向し照射して前記試料を露光パターンに露光する露光手段と、前記２次データ及び前記電流密度情報に従って、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、前記パターンデータを所定のメモリ領域に格納する操作と連動して、前記２次ファイルを生成して所定のメモリ領域に格納する２次データ発生手段とを有し、前記配置データファイルは、前記パターンデータファイルを参照するための情報を有し、前記パターンデータファイル及び前記２次データファイルは、前記パターンデータファイルを参照するための前記情報を用いて前記２次データファイルを参照できるように互いに関連づけられていることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置によっても達成される。このようにして荷電粒子ビーム露光装置を構成すれば、配置データファイルのデータ形式を変更することなく、配置データファイルから直接２次データを参照することができる。これにより、オペレータが２次ファイルを直接扱うことがないので、露光装置の取り扱いを簡便にすることができる。また、このようにして荷電粒子ビーム露光装置を構成すれば、オペレータはパターンデータを取り込むだけで２次データを扱うことがないので、データの管理を簡便にすることができる。
【００１７】
また、上記の荷電粒子ビーム露光装置において、メモリ領域から前記パターンデータファイルを削除する操作と連動して、前記パターンデータファイルに対応する前記２次データファイルを削除するデータファイル削除手段を更に有することが望ましい。このようにして荷電粒子ビーム露光装置を構成すれば、パターンデータファイルと２次データファイルの対応関係の崩壊を防止することができる。
【００１８】
また、上記の荷電粒子ビーム露光装置において、前記パターンデータファイルを構成するパターンデータと、前記２次データファイルを構成する２次データは、一のファイルの異なるレコードに格納されていることが望ましい。このようにして荷電粒子ビーム露光装置を構成すれば、パターンデータファイルと２次データファイルの対応関係を更に強固にすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による荷電粒子ビーム露光装置及びその露光方法、処理時間予測方法及び装置について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施形態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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。  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によってウェーハ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ェーハ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。
【００２６】
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、ウェーハ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、試料のウェーハ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。
【００２７】
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。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、速度データファイル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、そしてウェーハ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。
【００２８】
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６１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６６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・アナログ変換器及び増幅器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。
【００２９】
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。ステージ制御部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。
【００３０】
本実施形態では、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。
【００３１】
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。
【００３２】
図３は、パターンデータ、配置データ、および試料であるウェーハ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３７領域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。
【００３３】
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）の如くウェーハ３６内に配置される位置３８に露光される。その結果、図３（ｃ）の通りウェーハ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、ウェーハ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。
【００３４】
図３（ｃ）には、更にウェーハ３６を連続的に移動させながら露光する時の、ウェーハ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、ウェーハ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、ウェーハ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。
【００３５】
図４は、ウェー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。
【００３６】
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３３により偏向可能なメインフィールド内が、副偏向器３４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３３と副偏向器３４の組み合わせにより所望の位置に偏向制御される。
【００３７】
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（以下、偏向可能領域４０と呼ぶ）を示す。図５に示される通り、偏向可能領域４０内に副偏向器３４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に沿ったウェー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。
【００３８】
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。
【００３９】
［データファイルの構成］
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。
【００４０】
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、ｘｉ、ｙｊ）〜が与えられる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。本実施形態では、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。
【００４３】
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、ウェーハ３６内のチップの配置データが決定した時に、ウェー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。
【００４４】
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領域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。
【００４５】
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。
【００４６】
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）、更にその偏向位置変化の量の速度分布を含む。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。
【００４７】
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。
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、例えば電子偏向器３３、静電偏向器２１〜２４と３４に対してそれぞれ与えられる。
【００５０】
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、ウェーハ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。
【００５１】
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とを有する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。
【００５２】
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。
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。
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領域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領域４１を、縦軸がそれぞれの速度を示す。この例では、小ブロック領域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領域（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領域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、そこの小ブロック領域でのステージ速度が求められる。
【００５３】
ここで示された小ブロック領域毎の速度データは、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。
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。
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。
【００５５】
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。
なお、このように発生した速度データファイル５６を用いてステージを移動する具体的な制御には、例えば同一出願人による特願平９−９２２４８号明細書に記載の速度制御方法を適用することができる。
【００５６】
［データファイルの格納形態］
通常、配置データファイル５２には露光すべきパターンデータファイル名は記されているが２次データファイル名は記されていないため、露光時にオペレータが２次データファイル５４を指定するか、又は配置データファイル５２内に２次データファイル５４を指定するレコードを別途設ける必要がある。
【００５７】
また、２次データ作成プログラムや速度データ作成プログラムは、オペレータが直接実行しなければないが、パターンデータや配置データの他にこれらのデータを管理しなくてはならないことは、ステップアンドリピート露光法に比してオペレータにとっての負担を著しく大きくする。
このような課題を解決するためには、パターンデータファイル５３と２次データファイル５４とを互いに関連づけて格納し、配置データファイル５２に含まれるパターンデータを参照するための情報によって２次データファイル５４を参照できるようにすることが望ましい。このように２次データファイル５４を関連づけることにより、配置データファイル５２のデータ形式を一切変更することなく、自動的に２次データファイル５４を指定することができる。これにより、オペレータは２次データファイル５４を直接扱うことなく配置データファイル５２のみを指定することによって露光処理を行うことができるようになる。
【００５８】
２次データファイル５４を関連づける第１の方法としては、パターンデータファイル５３のファイル名と２次データファイル５４のファイル名とを同じものとし、２次データファイルにのみ所定の拡張子（例えば、”.ｄｎｓ”）を付することが有効である。例えば、パターンデータファイル５３のファイル名が”ａａａ”であれば、２次データファイルのファイル名を例えば”ａａａ.ｄｎｓ”とする。そして、配置データファイル５２内に、パターンデータファイル５３及び２次データファイル５４を参照する情報として”ａａａ”なる情報を格納しておけばよい。また、ファイル管理などを考慮すると、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は、それぞれ別個のディレクトリに保存することが望ましい。
【００５９】
このようにパターンデータファイル５３と２次データファイル５４のファイル名を設定しておけば、オペレータが露光しようとする配置データファイル５２を指定して露光コマンドを実行すると、配置データファイル５２内の所定のレコードに格納されたパターンデータファイル名が指定され、対応するパターンデータファイル（例えばパターンデータファイル”ａａａ”）を参照することができる。
【００６０】
同時に、配置データファイル５２内の所定のレコードに格納されたパターンデータファイル５３の情報から対応する２次データファイル５４が指定され、対応する２次データファイル（例えば２次データファイル”ａａａ.ｄｎｓ”）を参照することができる。パターンデータファイル５３とファイル名が同じで拡張子のみを付加した２次データファイル５４は、配置データファイルのレコードを操作することなくソフトウェア上で容易に指定することが可能である。
【００６１】
したがって、オペレータが配置データファイル５２を指定すれば、自動的に２次データファイルが指定されるので、オペレータが直接２次データファイル５４を扱うことなく露光処理を行うことができる。
なお、上記の方法では、データファイルを関連づける最も容易な方法として拡張子を付加しているが、配置データファイル５２の所定のレコードからパターンデータファイル５３と２次データファイル５４とを関連づけて参照できれば如何なる方法であってもよい。
【００６２】
また、パターンデータ情報を露光装置制御用計算機に格納する操作と連動してこのパターンデータ情報を解析して２次データファイル５４を作成し、所定のメモリ領域に所定のファイル名で格納するようにしておけば、オペレータがパターンデータ情報を取り込んでパターンデータファイル５３を作成する際に２次データファイル５４をも同時に作成することができる。こうすれば、２次データファイル５４の発生過程においてもオペレータが直接に２次データファイル５４を扱うことをなくすことができる。
【００６３】
露光装置制御用計算機のメモリには、パターンデータファイル５３及び２次データファイル５４が格納されるが、これらファイルの作成と削除が連動するようにプログラムすることが望ましい。一方のファイルのみがメモり内に格納された状態が存在するとパターンデータファイル５３と２次データファイル５４との対応関係が崩壊する虞があるからである。
【００６４】
図１３は、２次データファイル５４を関連づける第１の方法におけるデータファイルの一格納形態を図示したものである。
配置データには、例えば、露光せんとするパターンデータ名と、これをウェーハ上に配列するための配列情報と、露光量とを記し、露光装置制御用計算機のディレクトリ、例えば”／ＬＹＯ／”に格納する。
【００６５】
パターンデータには、例えば、露光せんとするパターンのデータを記し、露光装置制御用計算機のディレクトリ、例えば”／ＰＴＮ／”に格納する。
２次データには、例えば、小ブロック領域４１のチップ内位置座標と、小ブロック領域４１内のショット数と、偏向器ジャンプ回数とを記す。２次データは、装置が使用可能にするコマンドと連動して動作するプログラムによって、ディレクトリ”／ＰＴＮ／”に格納されたパターンデータを解析することにより作成され、露光装置制御用計算機のディレクトリ、例えば”／ＤＮＳ／”に格納する。
【００６６】
オペレータが、ディレクトリ”／ＬＹＯ／”から例えば配置データＡを指定して露光コマンドを実行すると、ディレクトリ”／ＰＴＮ／”からパターンデータファイル”ａａａ”が参照される。同時に、ディレクトリ”／ＤＮＳ／”から２次データファイル”ａａａ.ｄｎｓ”が参照される。この後、これらデータファイルを用いて上述の方法により速度データファイル５６を作成し、露光処理を行うことができる。
【００６７】
パターンデータファイルをシステムから削除する際には、パターンデータファイル５３をシステムから削除するコマンドと連動して動作するプログラムによって対応する２次データファイル５４を削除する。これらの手段の他には、オペレータがパターンデータをシステムに導入し又はシステムから削除する手段は特に設ける必要はない。
【００６８】
２次データファイル５４を関連づける第２の方法としては、パターンデータファイル５３と２次データファイル５４とを分けず、パターンデータと２次データとを含むパターンファイルを形成することも有効である。例えば、パターンデータファイル５３の内容に相当するレコードと、２次データファイルの内容に相当するレコードとを有するパターンファイルを作成し、配置データファイル５２内に、パターンファイル名を参照する所定の情報を格納する。例えば、パターンファイル名を”ａａａ”とすれば、配置データファイル５２内に、パターンファイルを参照する情報として”ａａａ”なる情報を格納しておけばよい。また、ファイル管理などを考慮すると、配置データファイル５２、パターンファイルは、別個のディレクトリに保存することが望ましい。
【００６９】
このようにパターンデータファイル５３の内容と２次データファイル５４の内容とを含むパターンファイルを用意しておけば、オペレータが露光しようとする配置データファイル５２を指定して露光コマンドを実行すると、配置データファイル５２内の所定のレコードに格納されたパターンファイル名が指定され、対応するパターンファイル（例えばパターンファイル”ａａａ”）を参照することができる。
【００７０】
したがって、オペレータが配置データファイル５２を指定すれば、パターンデータファイル５３及び２次データファイル５４に相当する内容を自動的に参照できるので、オペレータが直接２次データファイル５４を扱うことなく露光処理を行うことができる。
また、パターンデータ情報をＣＡＤデータから変換する操作と連動してこのパターンデータ情報を解析し、パターンデータと２次データとを有するパターンファイルを作成し、所定のメモリ領域に所定のファイル名で格納するようにしておけば、オペレータが２次データを扱うことをなくすことができる。パターンファイルの作成は、露光装置制御用計算機により行ってもよいし、露光装置以外の計算機によって行ってもよい。
【００７１】
パターンファイルには、パターンデータファイル５３及び２次データファイル５４の内容が含まれるので、データファイルの作成／削除はこのファイルについてのみ行えばよい。したがって、パターンデータと２次データとの対応関係が崩壊することなくデータファイルを扱うことができる。２次データファイル５４を関連づける上記第２の方法は、ファイルの対応関係を維持するうえでも極めて有効な方法である。
【００７２】
図１４は、２次データファイル５４を関連づける第２の方法におけるデータファイルの一格納形態を図示したものである。
配置データには、例えば、露光せんとするパターンデータ名と、これをウェーハ上に配列するための配列情報と、露光量とを記し、露光装置制御用計算機のディレクトリ、例えば”／ＬＹＯ／”に格納する。
【００７３】
パターンファイルには、例えば、露光せんとするパターンのデータと（パターンデータファイル５３に相当）、小ブロック領域４１のチップ内位置座標と、小ブロック領域４１内のショット数と、偏向器ジャンプ回数と（２次データファイルに相当）、を記し、露光装置制御用計算機のディレクトリ、例えば”／ＰＴＮ／”に格納する。
【００７４】
オペレータが、ディレクトリ”／ＬＹＯ／”から例えば配置データＡを指定して露光コマンドを実行すると、ディレクトリ”／ＰＴＮ／”からパターンファイル”ａａａ”が参照される。パターンファイル”ａａａ”には、パターンデータファイル５３に相当する情報と２次データファイル５４に相当する情報とが格納されているので、パターンファイル”ａａａ”を用いて上述の方法により速度データファイル５６を作成し、露光処理を行うことができる。
【００７５】
［データファイルの発生形態］
本実施形態による荷電粒子ビーム露光方法では、パターンデータを解析してチップ内のパターン密度データである２次データを作成し、この２次データ及び装置データを基にしてウェーハ内のスキャン速度分布を配列して速度データを作成し、密度の低いところでは高速でスキャンし、密度の高いところでは低速でスキャンしながら露光する。この方法によれば、一度作成した速度データは、基本的には同一パターンを再び露光する際に再度利用することが可能である。
【００７６】
しかし、速度データ作成時と露光処理時でビーム電流密度などの装置状態に変化があった場合には、スキャン速度が速すぎて露光不良を生じたり、無意味に遅い速度でスキャンしてスループットを下げたりすることが懸念される。
このような課題を解決するためには、露光直前の装置状況を装置データファイル５５に取り込み、配置データファイル５２と、２次データファイル５４と、装置データファイル５５とを参照し、露光直前の装置状況に応じた速度データファイル５６を作成することが望ましい。このように装置の露光直前の状態を用いて発生した速度データファイルを用いてスキャン速度を決定することにより、最適なスキャン速度で露光することができる。また、露光不良を起こす可能性をも低減することができる。
【００７７】
［チップ領域のオーバーラップ補正］
本実施形態によるスキャン速度計算法では、図１５に示すように、まずチップ３７内の領域をフレーム３９幅の小ブロック領域４１に分割し、小ブロック領域４１毎に最大スキャン速度Ｖ00…ＶNxNyを求め（図１５（ａ））、配置データファイル５２の情報に基づいてウェーハ３６上のスキャン速度分布を求めている。そして、小ブロック領域４１の最大スキャン速度は、小ブロック領域４１を更にバンドＢに分割し、各バンドＢ毎に露光処理に必要な時間ｔ0…ｔNbを計算し（図１５（ｂ））、これらの値からスキャン速度Ｖを計算することにより求める。
【００７８】
しかしながら、露光時における必要性やレイアウト上の都合等により、ウェーハ３６上に露光するチップ３７領域が互いにオーバーラップすることがある（図１５（ｃ））。このような場合、上記の手法により求めた速度Ｖからはオーバーラップ領域における適切なスキャン速度を求めることができない。
図１６を用い、最適スキャン速度を求めることができない理由を説明する。図１６はチップ間オーバーラップの影響を説明する部分断面図である。
【００７９】
図１６（ａ）に示すようにチップ３７間にオーバーラップが存在しない場合には、第１のチップに含まれる小ブロック領域４１ａを露光した後に第２のチップに含まれる小ブロック領域４１ｂを露光する。図１６（ｂ）に示すようにオーバーラップ領域７０が存在する場合にも、制御が効率的なため、原則的にこのシーケンスで露光を行う。しかし、小ブロック領域４１ａの上端まで露光した後に小ブロック領域４１ｂの下端までビーム偏向位置を戻す必要があるため、小ブロック領域４１ａについて設定したスキャン速度でスキャンを行ったのでは、小ブロック領域４１ｂの露光中にオーバーラップ領域が可描画範囲から外れて露光不良が発生する虞がある。オーバーラップ部において非常に遅いスキャン速度を強制的に指定することも可能であるが、これは最適速度でない場合が多く、しかもパターンによっては露光不良を起こす可能性もある。
【００８０】
このように露光するチップ３７領域がオーバーラップする場合には、以下に示すスキャン速度決定方法が有効である。
図１７はチップ３７領域がオーバーラップする場合のスキャン速度決定方法を説明する図である。
まず、チップ３７内を所定のバンドＢに分割する。
【００８１】
次いで、バンドＢに分割したチップ３７をウェーハ３６上に配置し、各バンドＢの位置を考慮しつつフレーム３９上に展開する（図１７（ａ））。
続いて、チップ３７をウェーハ３６上に配置した際にワンスキャンで露光されるフレーム３９内に含まれる全てのバンドＢについて、必要な露光時間をそれぞれ計算する。チップ３７のオーバーラップ領域７０では、互いに重なりあうバンドＢについてそれぞれ必要な露光時間を計算する。
【００８２】
続いて、フレーム３９を、スキャン方向に並んだ複数の小ブロック領域４１に分割する（図１７（ｂ））。後工程のスキャン速度決定領域における計算を容易にするため、チップ３７のオーバーラップ領域には小ブロック領域４１の境界が位置しないようにフレーム３９を分割することが望ましい。
この後、それぞれの小ブロック領域４１についてスキャン速度を決定する。スキャン速度は、小ブロック領域４１に含まれるバンドＢの必要露光時間から求めることができる。ここで、オーバーラップ領域を含む小ブロック領域４１は、以下のようにしてスキャン速度を決定する。
【００８３】
すなわち、オーバーラップ領域７０を含む小ブロック領域４１ｃでは、小ブロック領域４１ｃに含まれるバンドＢ0〜ＢNの必要露光時間の他に、バンドＢ0〜ＢNのフレーム内位置座標を考慮してスキャン速度を決定する。例えば、図１７（ｃ）に示すようにバンドＢiとバンドＢi+1とがオーバーラップする場合には、小ブロック領域４１ｃに含まれるバンドＢ0〜ＢNの必要露光時間から最速スキャン速度を求めたうえで、バンドＢiの露光後にバンドＢi+1を露光してもバンドＢi+1が可描画範囲から外れないように、必要に応じて最速スキャン速度を下げればよい。スキャン速度を下げる割合は、バンドＢi及びバンドＢi+1の必要露光時間、バンドの位置座標から求めたオーバーラップ長Ｌ、偏向器の整定時間等を考慮することにより、数値計算によって容易に算出することができる。
【００８４】
複数のバンドＢが互いにオーバーラップする場合にも、上記と同様の手法により最速スキャン速度を決定することができる。
このようにしてフレーム３９全体にわたる全ての小ブロック領域４１のスキャン速度を決定すれば、チップとチップとがオーバーラップする領域を含む場合においても、露光するパターンに応じた最適な速度を決定することができる。
【００８５】
［小ブロック領域の分割形態］
図１８は小ブロック領域４１のスキャン方向の長さに関する問題を説明する図である。
図１８（ａ）に示すような小ブロック領域４１中の非常に狭い範囲Ａに微細パターンが集中しており、その他にはほとんどパターンがないとき、上記のスキャン速度分布データ計算法では、領域Ａが可描画範囲にとどまる時間内で領域Ａに含まれるパターンを描画できるように速度が決定される。このため、領域Ａの描画を終えた時点から小ブロック領域４１のスキャンを終了するまでの間も、ほとんど露光するパターンがないにも関わらず同じ速度でスキャンしなければならない（図１８（ｂ）〜（ｃ））。したがって、小ブロック領域４１の全体でみると、必要以上に露光時間を費やすこととなり、設定されたスキャン速度は必ずしも最適なものではないことになる。
【００８６】
このような場合、小ブロック領域４１のスキャン方向の長さは、描画すべき試料上の位置がステージスキャンによって移動したときに電子ビームを追従しうる範囲（可描画範囲）よりも小さいことが望ましい。
小ブロック領域４１におけるスキャン速度は、小ブロック領域４１内の細密領域の描画が常にコラム中心位置の近傍で行える程度に設定される。したがって、細密領域の露光が終了した直後には、コラム中心位置より手前の可描画範囲に未露光の領域が存在しており、ステージスキャン速度が遅い場合であっても、未露光領域がコラム中心位置に達するのを待たずに露光することができる。
【００８７】
したがって、小ブロック領域４１の長さが可描画範囲のほぼ半分程度の長さであれば、小ブロック領域４１中に露光密度が小さい領域が存在してもステージスキャン速度の影響を受けずに小ブロック領域４１中の露光を短時間で終えることができる。
一方、細密領域の描画を終えた段階で電子ビームの偏向位置が可描画範囲の上端近傍にある場合を考えると、未露光領域は可描画範囲のほぼ全域に露出しているので、ステージスキャン速度が遅い場合であってもこの範囲の未露光領域を露光することができる。したがって、小ブロック領域４１を可描画範囲の長さ程度にすれば、ステージスキャン速度の影響をほとんど受けずに露光時間を短縮することができる。
【００８８】
したがって、小ブロック領域４１の全体でみると、小ブロック領域４１の長さを可描画範囲の長さよりも小さく、望ましくは可描画範囲の約半分程度の長さに設定することにより、最適なスキャン速度で露光をすることが可能となる。
このようにして小ブロック領域４１の長さを設定することにより、狭い領域にパターンが密集していた場合であっても、この密集領域の描画が完了する頃には次の小ブロック領域が可描画範囲に突入するため、無駄に低速度でステージスキャンをすることがなく、スループットを改善することができる。
【００８９】
現在の代表的な電子ビーム露光装置では、可描画範囲が約１．６ｍｍ□程度であるので、小ブロック領域４１の長さは、例えば０．８ｍｍ程度に設定することができる。
なお、小ブロック領域４１を小さくするほどにデータ処理に費やされる時間が増加するので、パターンデータに応じて適宜調整することが望ましい。
【００９０】
［露光処理時間の予測方法］
半導体装置の製造工程では、生産ラインにおける装置運用計画を立てるなどの目的から、装置の処理時間を見積もる手段が必要とされている。ステップアンドリピート方を用いた通常の露光装置では、１チップあたりの露光時間、チップ数、ウェーハ枚数などから比較的容易に処理時間を見積もることができるが、電子ビーム露光装置では、処理時間がパターン密度やビーム電流値などに大きく依存するため、処理時間を予測することは容易ではない。
【００９１】
特に、電子ビーム露光装置ではビーム電流密度などの装置状態が変動することがあるため、ある製品について処理時間を計算・測定したとしても、装置状態の変化によって処理速度までもが変化してしまい、その時々に応じた適切な処理時間を求めることは困難である。
また、露光装置や製造プロセスの開発段階において、処理時間に影響を与えるあるユニットの性能改善がどの程度処理時間の短縮に効果的であるかを正確に知るためには、煩雑な計算を行うか、実際に露光処理を行ってみる必要があった。前者は膨大な工数と時間を必要とし、後者は装置の占有時間を必要とすることとなり好ましくない。
【００９２】
このため、電子ビーム露光装置においても、短時間で装置状態に応じた処理時間を算出する方法が望まれている。
ところで、上述の電子ビーム露光装置では、ウェーハ面内におけるスキャン速度分布を求めるために、小ブロック領域４１のチップ内位置座標と、小ブロック領域４１内のショット数と、偏向器ジャンプ回数とを少なくとも有する２次データファイル５４を発生している。
【００９３】
この２次データファイル５４は、一般にパターンデータよりも情報量が著しく少ないが、処理時間を計算するに十分な情報は記されている。したがって、２次データファイル５４を解析することにより、任意の製品における電子ビーム露光装置の処理時間を短時間で算出することが可能となる。また、露光装置制御用計算機にアクセスして露光装置の装置情報を得る手段を備えることにより、装置状態に応じた処理時間を算出することが可能となる。
【００９４】
以下、上記の電子ビーム露光装置における処理時間予測方法及び装置を具体的に説明する。図１９は処理時間予測装置の概略を説明する図、図２０は処理時間予測方法を説明するフローチャートである。図２１は処理時間予測方法における処理時間の表示例を示すグラフである。
まず、処理時間予測装置について説明する。
【００９５】
露光装置制御用計算機の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、速度データファイル５６等が接続される。ＣＰＵ５１は、電子ビーム露光装置の一連の処理を担うものである（図２参照）。
露光装置制御用計算機とは別に処理時間計算用計算機が設けられており、処理時間計算用計算機機のＣＰＵ７１には、バスを介して配置データファイル５２、２次データファイル５４、装置データファイル５５等が接続される。これらデータファイルは、露光装置制御用計算機と共有できるように構成することが望ましい。ＣＰＵ７１には更に、処理時間の計算結果を表示するための表示手段７２が接続される。
【００９６】
ＣＰＵ７１は、配置データファイル５２、２次データファイル５４、装置データファイル５５から読み出された各データに基づいて計算した処理時間を表示手段７２によって表示する働きをする。
配置データファイル５２には、パターンデータをウェーハ上に配列するための配列情報、露光量、アライメント点数等の情報が格納されている。
【００９７】
２次データファイル５４には、小ブロック領域４１のチップ内位置座標、小ブロック領域４１内のショット数、偏向器ジャンプ回数等の情報が格納されている。
装置データファイル５５には、電子ビームの電流密度、電子ビーム調整頻度等の情報が格納されている。装置データファイル５５に格納された情報は、電子ビーム露光装置の特性変動によって大きく影響を受けるので、新しい情報を頻繁に格納するようにすることが望ましい。最も最近格納されたデータを用いて処理時間を計算することにより、現状の処理時間に極めて近い予測値を発生することが可能となる。
【００９８】
表示手段としては、例えばＣＲＴディスプレイが該当する。
図１９では電子ビーム露光装置を制御するための計算機と処理時間を計算するための計算機とを分けているが、これは電子ビーム露光装置が露光処理中であっても処理時間の計算を可能にするためである。したがって、必ずしも別個の計算機を用いる必要はなく、一台の計算機に双方の機能を持たせてもよい。または、露光装置制御用計算機に複数のプロセッサを設けてもよい。
【００９９】
次に、処理時間予測方法について図２０を用いて説明する。
ウェーハ１枚あたりの処理時間は、以下の各項目についてそれぞれの処理時間を求め、これらの総和を計算することによって得ることができる。
(i) スキャン時間
スキャン時間とは、ウェーハ１枚の露光に必要とされる処理時間のうち、実際に試料をショットする時間、主偏向器３３の整定時間などが含まれる。
【０１００】
スキャン時間は、配置データファイル５２中の配列情報及び露光量、２次データファイル５４中の小ブロック領域４１のチップ内位置座標、ショット数、偏向器ジャンプ回数、装置データファイル５５中の電流密度、偏光器の整定時間等の情報を基にして算出する。
スキャン時間の算出にあたっては、上述した速度分布計算アルゴリズムと同様にしてスキャン速度分布を計算し、この分布からスキャン時間を計算する。
【０１０１】
なお、ステージ移動の際の速度制御は、例えば特願平９−９２２４８号明細書に種々の方法が開示されている。この制御方法を適用する場合には、それぞれの制御方法に応じて適宜スキャン時間の計算方法を変えることが望ましい。
(ii) アライメント時間
アライメント時間とは、露光途中のある過程において下地パターンとの位置合わせを行うために必要な時間の１ウェーハあたりの総和である。
【０１０２】
アライメント時間は、（標準アライメント時間）×（アライメント点数）によって求められる。
アライメント点数とは、１ウェーハ内で行うアライメント回数を意味し、配置データファイル５２に格納されたアライメント点数を読み出すことによって得ることができる。
【０１０３】
標準アライメント時間は、１回のアライメントに必要とされる標準的な時間を意味し、経験値を用いて一次式などで近似計算することによって容易に得ることができる。
(iii) ビーム調整時間
ビーム調整時間とは、露光途中のある過程において電子ビームを調整するために必要な時間の１ウェーハあたりの総和である。電子ビームの調整とは、露光中に偏光器の偏向効率が変動した場合の電子ビームの状態を補正すべく、マーク検出機能を用いて再度電子ビームを所定の状態に合わせ込むものである。
【０１０４】
ビーム調整時間は、（標準ビーム調整時間）×（ビーム調整回数）によって求められる。ビーム調整回数は、装置データファイル５５から装置に設定されている露光処理中のビーム調整頻度を読み出し、スキャン時間からビームの調整回数を算出することによって得ることができる。
標準ビーム調整時間は、１回のビーム調整に必要とされる標準的な時間を意味し、経験値を用いて一次式などで近似計算することによって容易に得ることができる。
【０１０５】
(iv) その他の処理時間
ロット単位でウェーハの処理をする場合の一ロットあたりの処理時間を予測するためには、上記の処理時間の他に以下の時間を考慮することが望ましい。これらの処理時間をも考慮することにより更に正確なスループットを見積もることができる。
【０１０６】
ａ) ウェーハの交換時間
電子ビーム露光装置では、真空中で露光処理を行うため、露光を行うメインチャンバとウェーハ交換を行うサブチャンバとの間でウェーハを交換する時間が存在する。このため、複数のウェーハを連続して処理する場合には、ウェーハ交換時間をも考慮することが望ましい。
【０１０７】
ウェーハの交換時間は、個々の電子ビーム露光装置において経験的に得られる時間を用いればよい。
ｂ) 真空引き、真空リーク時間
一のロットを処理する場合、最初の一枚目のウェーハをサブチャンバに装填してから所定の真空度に達するまでには一定の時間が必要である。また、最後のウェーハを処理した後は、サブチャンバからこのウェーハを取り出すための真空リーク過程においても一定の時間が必要である。したがって、これらの時間を考慮することによって、更に正確なスループットを見積もることができる。
【０１０８】
真空引き、真空リーク時間は、個々の電子ビーム露光装置において経験的に得られる時間を用いればよい。
このようにして得られた予測処理時間は、表示手段７２によって例えば図２１に示すように表示することができる。
図２１は、４層のリソグラフィー工程において、処理時間をそれぞれ５つの成分に分割して表示した場合を示している。図中、項目ａは、ステージスキャン速度が大きく変化する領域におけるステージ駆動手段の加速度上限に伴うステージ到達待ち時間である。項目ｂは、ステージ駆動手段の速度上限に伴うステージ到達待ち時間である。項目ｃは、主偏向器３３の整定待ち時間である。項目ｄは、マスク、ウェーハを装置するための待ち時間である。項目ｅは、ショット時間である。これら各項目は、上述の種々の処理時間を計算する過程で求めることができる。
【０１０９】
このようにして処理に要する時間を個々の成分に分けて表示することにより、何れの成分が処理時間を律速しているかが一見して判るので、何れのユニットの性能改善を図ればトータルの処理時間を効果的に短縮できるかを予測することができる。したがって、膨大な時間や装置の占有時間を必要とすることなく開発段階の指針を得ることができる。
【０１１０】
また、ウェーハ１枚あたりの処理時間が求まれば単位時間当たりに処理できるウェーハ枚数を予測することもできる。したがって、このようなデータを表示してもよい。
【０１１１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、試料上における露光パターンの配列情報を含む配置データと、露光パターンを含むパターンデータと、パターンデータにおけるショット密度の分布情報を含む２次データとに基づいて描画するための試料のスキャン速度を決定し、露光パターンを試料に描画する荷電粒子ビーム露光方法において、試料をスキャンする方向に関するショット密度の分布情報を含む２次データを、パターンデータから生成して予め記憶する工程と、試料をスキャンする方向に延在する各フレームについて、スキャン方向と直交する方向に最小描画単位が配列されてなるバンドの描画時間を、２次データ及び荷電粒子ビームの電流密度から計算する工程と、フレームを、スキャン方向に並び、複数のバンドを含む複数の小ブロック領域に分割する工程と、小ブロック領域に含まれるバンドの位置座標と描画処理時間とを考慮し、小ブロックのそれぞれについて描画可能なスキャン速度を計算する工程と、小ブロック領域毎に求めたスキャン速度に基づいて速度データを生成する工程と、生成された速度データに従って試料を可変速度で移動させながら、パターンデータに従って試料上に荷電粒子ビームを照射する工程とを行い、フレーム内にバンドが重なる領域を有するときは、バンドが重なる領域に小ブロック領域の境界が位置しないようにフレームを分割するので、試料時に配置したチップ間にオーバーラップが生ずる場合であっても、小ブロック領域毎に正確にスキャン速度を決定することができる。
【０１１３】
また、フレーム内にバンドが重なる領域を有するときは、バンドが重なる領域に小ブロック領域の境界が位置しないようにフレームを分割するので、スキャン速度の計算を容易にすることができる。
また、小ブロック領域のスキャン方向の長さを荷電粒子ビームを偏向しうる可描画範囲のスキャン方向の長さよりも短くするので、小ブロック領域中のパターン疎密差が大きい場合にも最適なスキャン速度を設定することができる。また、スループットの向上にも効果的である。
【０１１４】
また、試料上における露光パターンの配列情報を含む配置データファイルと、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、パターンデータから生成され、試料をスキャンする方向に関するショット密度の分布情報を含む２次データを格納する２次データファイルと、荷電粒子ビームの電流密度情報を格納する装置データファイルと、パターンデータに従って、試料の所定位置に荷電粒子ビームを偏向し照射して試料を露光パターンに露光する露光手段と、２次データ及び電流密度情報に従って、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、パターンデータを所定のメモリ領域に格納する操作と連動して、２次ファイルを生成して所定のメモリ領域に格納する２次データ発生手段とを有し、配置データファイルは、パターンデータファイルを参照するための情報を有し、パターンデータファイル及び２次データファイルは、パターンデータファイルを参照するための情報を用いて２次データファイルを参照できるように互いに関連づけられていることを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置を構成するので、配置データファイルのデータ形式を変更することなく、配置データファイルから直接２次データを参照することができる。これにより、オペレータが２次ファイルを直接扱うことがないので、露光装置の取り扱いを簡便にすることができる。
【０１１５】
また、パターンデータを所定のメモリ領域に格納する操作と連動して、２次ファイルを生成して所定のメモリ領域に格納する２次データ発生手段を設けることにより、オペレータはパターンデータを取り込むだけで２次データを扱うことがないので、データの管理を簡便にすることができる。
また、メモリ領域からパターンデータファイルを削除する操作と連動して、パターンデータファイルに対応する２次データファイルを削除するデータファイル削除手段を設けることにより、パターンデータファイルと２次データファイルの対応関係の崩壊を防止することができる。
【０１１６】
また、パターンデータファイルを構成するパターンデータと、２次データファイルを構成する２次データを、一のファイルの異なるレコードに格納すれば、パターンデータファイルと２次データファイルの対応関係を更に強固にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【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、配置データ及びフレームとパターンデータの関係を示す図である。
【図４】ウェーハを搭載したステージの移動により電子ビームをスキャンする方法を説明する図である。
【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を示す図である。
【図７】パターンデータのデータ構成の例を示す図である。
【図８】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の例を示す図である。
【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】小ブロック領域毎の速度分布の例を示す図である。
【図１３】データファイルの格納形態の例を示す図である。
【図１４】データファイルの格納形態の他の例を示す図である。
【図１５】チップ間オーバーラップがある場合の課題を説明する図（その１）である。
【図１６】チップ間オーバーラップがある場合の課題を説明する図（その２）である。
【図１７】チップ間オーバーラップがある場合の速度分布決定方法を説明する図である。
【図１８】小ブロック領域の大きさがスキャン速度に与える影響を説明する図である。
【図１９】処理時間予測装置の概略を説明する図である。
【図２０】処理時間予測方法を説明するフローチャートである。
【図２１】処理時間予測方法における処理時間の表示例を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５…レンズ
１１…非点収差補正器
１２…像面湾曲補正器
１４…電子銃
１５…矩形アパーチャ
１７…スリット偏向器
１９…マスクステージ
２０…透過マスク
２１…偏向器
２２…偏向器
２３…偏向器
２４…偏向器
２５…ブランキング電極
２７…ラウンドアパーチャ
２８…リフォーカルコイル
３３…主偏向器
３４…副偏向器
３５…ステージ
３６…ウェーハ
３７…チップ
３８…位置
３９…フレーム
４０…偏向可能領域
４１…小ブロック領域
５１…ＣＰＵ
５２…配置データファイル
５３…パターンデータファイル
５４…２次データファイル
５５…装置データファイル
５６…速度データファイル
５７…パターンデータメモリ
５８…パターン発生手段
５９…シーケンス制御部
６０…ステージ制御部
６１…アクチュエータ制御部
６２…マスク偏向制御部
６３…デジタル・アナログ変換器及び増幅器
６４…主偏向制御部
６５…デジタル・アナログ変換器及び増幅器
６６…副偏向制御部
６７…デジタル・アナログ変換器及び増幅器
６８…ステージ駆動手段
６９…ステージ位置検出手段
７０…オーバーラップ領域
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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