JP2003309062A - 電子ビーム描画装置 - Google Patents

電子ビーム描画装置

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JP2003309062A JP2002115773A JP2002115773A JP2003309062A JP 2003309062 A JP2003309062 A JP 2003309062A JP 2002115773 A JP2002115773 A JP 2002115773A JP 2002115773 A JP2002115773 A JP 2002115773A JP 2003309062 A JP2003309062 A JP 2003309062A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】描画前および描画中に装置および試料の温度変
動により所望の位置精度が得られないという問題があっ
た。 【解決手段】描画前は装置内温度が一定になるまで描画
を行なわず、描画中は試料ステージを一定速度で動か
す。これにより、描画前および描画中の熱の影響を低減
して試料への回路パターンの高精度な描画が実現でき
る。

Description

【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描画方法
に係り、描画前および描画中の装置および試料温度を一
定にすることにより高精度に描画する電子ビーム描画装
置および描画方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子ビーム描画装置は、半導体ウェハや
それを露光するために用いられるマスク、レチクルへの
回路パターンの描画に用いられている。回路パターン描
画は電子ビームの偏向領域に制限があるため試料ステー
ジが試料全域を描画するために移動する。このステージ
移動のためにXYテーブルが動作することによって発生
する摩擦熱および前記テーブルを移動させるための駆動
部が動作することにより発生する摩擦熱が試料ステージ
の温度上昇を引き起こし、試料および搬送パレット伝わ
り温度は上昇する。また、描画後の試料ステージは前記
の理由により温度上昇した状態であり、描画後に長時間
不稼動状態が続くと試料ステージの温度は低下してしま
う。試料ステージの温度は一定に保つために水冷却装置
が使われているが、装置内の循環水を一定温度に制御し
ているため、試料ステージの温度を正確に制御するのは
困難である。
【0003】このため、描画中に試料や搬送パレットの
伸縮および位置変動が発生して描画位置精度を悪化させ
る問題があった。
【0004】描画前および描画中の試料ステージの移動
によって発生する温度変化を制御していないことによ
り、回路パターンの描画位置が拡大縮小や位置シフトす
る場合があり、描画前および描画中の試料ステージ温度
を制御する必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、描画前およ
び描画中の温度の影響を低減して高精度に描画を行うこ
とができる電子ビーム描画装置を提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による実施態様は、描画前および描画中の試
料ステージの温度を一定にする構成を備えたものであ
る。この構成により、試料への温度の影響を低減して高
精度に描画を行うことが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係わる電子ビ
ーム描画装置の構成の概要を説明する。
【0008】図1において、電子ビーム描画装置の装置
本体1は、電子ビームを発生させる電子銃2と該電子銃
2から発せられた点線で示す電子ビームを試料5に投射
するための電子光学系を備えた鏡体3と、電子線を試料
5の所望の位置に走査させるための偏向器4と、試料5
を搬送するための搬送パレット6と、試料5と搬送パレ
ット6を搭載し描画時に移動する試料ステージ7とそれ
らを格納する真空を保持した試料室8と、試料ステージ
7を駆動する駆動装置9と、試料を大気中から真空中へ
入れるための交換室10と、試料5および搬送パレット
6を前記試料室8と交換室10間で移動させるための搬
送ローダ11と前記搬送ローダの作動を制御する搬送制
御装置12と、試料ステージ7と交換室10の温度測定
をする温度測定装置13と、試料室8と交換室10を温
度制御する温度制御装置14を備えている。試料ステー
ジ7の位置はセンサ(図示せず)からの二点鎖線で示す
信号を受信して測長計15によって測定される。駆動装
置9はステージ制御装置16からの信号で作動し、ステ
ージ制御装置16は測長計15からの信号と制御計算機
18からの信号によって作動する。
【0009】複数のパターンデータがデータファイル1
7に格納され、制御計算機18においてパターンデータ
の描画順序が決定され、この描画順序に従ってパターン
データの並び替えが行われる。並び替えられたパターン
データは制御計算機18からバッファメモリ19へ送信
され、格納される。
【0010】電子ビームによる描画動作の制御演算は、
制御計算機18からの制御命令に従って手順制御ユニッ
ト23が行う。並び替えが行われたパターンデータはバ
ッファメモリ19から順次読み出され、図形分解ユニッ
ト20において設定された電子ビームの分解寸法に従っ
て分解される。ついで補正ユニット21において電子ビ
ームの照射時間や照射位置が計算され、追従制御ユニッ
ト22に送られる。追従制御ユニット22において、試
料ステージ7の位置を測定する測長計15からの試料ス
テージ7の位置情報によって電子ビームを偏向するため
の偏向データを計算し、偏向制御ユニット24へデータ
を送る。試料ステージ7が目標位置である描画開始点に
達すると、演算された照射時間、照射位置、偏向データ
に従って試料5に電子ビームが照射され、回路パターン
の描画が行われる。
【0011】次に図1に基づき本発明の請求項1に関係
する実施例について説明する。
【0012】電子ビーム描画装置に対して起動命令がか
かっていない状態が続き試料ステージ7の温度を温度測
定装置13によって測定された結果が制御計算機18に
設定した下限値以下となった場合に制御計算機18から
ステージ制御装置16に対して試料ステージ7をダミー
移動させる起動命令がかかる。この動作は試料ステージ
7の温度を一定時間間隔で温度測定装置13が測定した
結果が制御計算機18に設定した基準値を超えるまで繰
り返される。
【0013】次に請求項2に関係する実施例について説
明する。描画のために試料5が搬送パレット6を介して
搬送ローダ11により試料ステージ7に搬送され、温度
測定装置13が試料ステージ7の温度を測定した結果が
制御計算機18に設定した下限値以下となった場合は制
御計算機18からステージ制御装置16に対して試料ス
テージ7をダミー移動させる起動命令がかかる。この動
作は一定時間間隔で温度測定装置13が試料ステージ7
の温度を測定した結果が制御計算機18に設定した基準
値を超えるまで繰り返される。これに対して前記状態に
て試料ステージ7の温度測定結果が上限値以上となった
場合には制御計算機18から動作停止命令がかかり描画
前校正および描画動作は行われない。この状態は温度測
定装置13が試料ステージ7の温度を一定時間間隔で測
定した結果が制御計算機18に設定した基準値以下にな
るまで保持される。
【0014】次に請求項3に関係するところを説明す
る。試料5が搬送パレット6を介して試料ステージ7に
搭載され描画が行われている状態で温度測定装置13に
よって試料ステージ7の温度を一定時間間隔で測定され
た結果が制御計算機18に設定した下限値以下となった
場合には制御計算機18が描画を一時停止する命令を手
順制御ユニット23へ送り、ステージ制御装置16に対
しては試料ステージ7をダミー移動させる起動がかか
る。この動作は温度測定装置13が試料ステージ7の温
度を一定間隔で測定した結果が制御計算機18に設定し
た基準値を超えるまで繰り返される。これに対して試料
ステージ7の温度の測定結果が上限値以上となった場合
には制御計算機18が描画を一時停止する命令を手順ユ
ニット23へかける。この状態は温度測定装置13が試
料ステージ7の温度を一定時間間隔で測定した結果が制
御計算機18に設定した基準値以下になるまで保持され
る。
【0015】次に本発明の請求項4に関係する実施例に
ついて説明する。試料5を試料室8へ搬送するために交
換室10を一度大気にして試料5を搬送パレット6へ搭
載して真空を引いた後に温度測定装置13にて搬送パレ
ット6の温度を一定時間間隔で測定した結果が制御計算
機18に設定した上限値および下限値内になるまで搬送
制御装置12へ試料5および搬送パレット6の試料室8
内への搬入動作の停止状態を保持する。
【0016】次に図2、図3および図4に基づき本発明
の請求項5に関係する実施例について説明する。パター
ンデータ100は制御計算機18で並び替えた後に描画
時のストライプ幅101の1/8ごとに点線のサブスト
ライプ102として分割ファイル化され、これをバッフ
ァメモリ19へ送る。サブストライプ内の各図形は図形
分解ユニット20において設定された電子ビームの分解
寸法に従って分解され、各サブストライプの電子ビーム
のショット数が算出でき、この情報を制御計算機18へ
送る。この動作を繰り返して描画前に全てのサブストラ
イプのショット数を算出しておく。各サブストライプの
描画時間ATは、回路パターンを形成するために試料上
に塗布されるレジストを化学変化させるために必要な電
子ビームの露光量Aと電子ビームの電流密度Bとショッ
ト数Cから、 (A/B)×C=AT 数1 により求まる。また、ストライプの描画時間BTはスト
ライプ長Dとパラメータとして設定した試料ステージ7
を一定速度で動かす値Eから、 D/E=BT 数2 により求まる。したがって、試料ステージ7を一定速度
Eで動かすには、1本目のサブストライプの描画時間B
T1から、 AT>BT=BT1+BT2…BTN 数3 の関係が成り立つまでN本のサブストライプを最大8本
として加算し1本のストライプとする。これにより疎な
パターン部分103では試料ステージ7は制御計算機1
8へ設定した一定速度で動作をしながら制御計算機18
へ設定した最大ストライプ幅105で描画を行い、また
密なパターン部分104では試料ステージ7が制御計算
機18へ設定した移動速度で動けるだけのサブストライ
プ数だけ、すなわち設定以下のストライプ幅106にて
描画を行う。以降、前記と同様の動作を繰り返すことに
よって、ストライプ幅は描画密度依存で可変としながら
試料ステージ7を一定速度で動作して描画を行う。
【0017】次に本発明の請求項6の実施例について説
明する。パターンデータ100は制御計算機18で並び
替えた後に描画時のストライプ幅101の1/8ごとに
サブストライプ102として分割ファイル化され、この
時に各サブストライプの図形数を算出する。装置にはあ
らかじめ描画中に一定に試料ステージ7を動作させる速
度および試料ステージ7の一定速度を保つために可能な
最大図形数Fを制御計算機18へ設定しておき、1本目
のサブストライプの図形数G1から、 F>G1+G2…GN 数4 の関係が維持されるまでN本のサブストライプの図形数
を最大8本として加算していく。その後N本のサブスト
ライプをバッファメモリ19へ転送を行い1本のストラ
イプとして描画を行う。これにより図形数が少ないパタ
ーン部分103では試料ステージ7は設定した一定速度
で動作をしながら設定ストライプ幅105に対して描画
を行い、また図形数の多いパターン部分104では試料
ステージ7が設定した移動速度で動けるだけのサブスト
ライプ数だけ、すなわち設定以下のストライプ幅106
に対して描画を行う。以降、前記と同様の動作を繰り返
すことによって、ストライプ幅は描画密度依存で可変と
しながら試料ステージ7を一定速度で動作して描画を行
う。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、描画前及び描画中の試
料への熱の影響を低減できるので回路パターンの高精度
な描画が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わるもので、電子ビーム描
画装置概略図である。
【図2】本発明の実施例に係わるもので、電子ビーム描
画装置概略図。
【図3】本発明の実施例に係わるもので、描画方法の一
例を示す平面図である。
【図4】本発明の実施例に係わるもので、描画方法の他
の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
1…装置本体部、2…電子銃、3…鏡体、4…偏向器、
5…試料、6…搬送パレット、7…試料ステージ、8…
試料室、9…駆動装置、10…交換室、11…搬送ロー
ダ、12…搬送制御装置、13…温度測定装置、14…
温度制御装置、15…測長計、16…ステージ制御装
置、17…回路データ、18…制御計算機、19…バッ
ファメモリ、20…図形分解部、21…補正部、22…
追従制御部、23…手順制御部、24…偏向制御部、1
00…回路パターン、101…ストライプ、102…サ
ブストライプ、103…パターン密度小部、104…パ
ターン密度大部、105…パターン密度小部ストライ
プ、106…パターン密度大部ストライプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 一亥 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造 統括本部那珂事業所内 (72)発明者 島田 肇 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立ハイテクノロジーズ設計・製造 統括本部那珂事業所内 Fターム(参考) 2H097 AA03 BA10 BB10 CA16 LA10 5C001 AA01 BB01 BB02 CC06 5F056 AA20 BA10 CB21 CC16 CD05 CD15 EA13 EA14

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料ステージおよび試料ステージへ試料を
    搬送するための搬送パレット、試料を外部から試料ステ
    ージへ搬送する搬送ローダおよび各部の温度測定を行う
    温度測定装置を有する電子ビーム描画装置において、 電子ビーム描画装置の不稼動状態により試料ステージの
    温度が設定下限値以下になった場合に試料ステージの温
    度が設定基準値以上になるまで試料ステージを一定動作
    させる機能を有することを特徴とする電子ビーム描画装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載した電子ビーム描画装置に
    おいて 試料ステージ上に試料を搬送した状態で試料ステージの
    温度を測定し、その温度が設定上限値以上の場合は設定
    基準値以下になるまで描画前の校正および描画起動を待
    たせる機能、および試料ステージの温度が設定下限値以
    下の場合は設定基準値以上になるまで試料ステージを一
    定動作させてから校正および描画を起動する機能を有す
    ることを特徴とする電子ビーム描画装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載した電子ビーム描画装置に
    おいて 描画中に試料ステージの温度を測定し、その温度が設定
    上限値以上の場合は設定基準値以下になるまで描画を停
    止する機能、および設定下限値以下の場合は設定値以上
    になるまで描画を一時停止し試料ステージを一定動作さ
    せる機能を有することを特徴とする電子ビーム描画装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載した電子ビーム描画装置に
    おいて 搬送パレットの温度を測定し、その温度が設定温度にな
    るまで試料ステージへの搬送を停止する機能を有するこ
    とを特徴とする電子ビーム描画装置。
  5. 【請求項5】描画前に計算したショット数に応じて1回
    の試料ステージ動作で描画するストライプ幅を可変さ
    せ、設定した一定速度で試料ステージを動作させること
    により試料ステージの温度を一定に保つ描画機能を有す
    ることを特徴とする電子ビーム描画装置。
  6. 【請求項6】請求項5に記載した電子ビーム描画装置に
    おいて 事前に計算した図形数に応じて描画するストライプ幅を
    可変させ、設定した一定速度で試料ステージを動作させ
    ることにより試料ステージの温度を一定に保つ描画機能
    を有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9502208B2 (en) 2014-07-07 2016-11-22 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam apparatus, stage controlling method, and stage system
JP2019201111A (ja) * 2018-05-16 2019-11-21 株式会社ニューフレアテクノロジー 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法

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