JP2003324051A - 電子ビーム描画装置 - Google Patents
電子ビーム描画装置Info
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Abstract
において、パターンの描画位置の精度をより向上できる
ようにすることを最も主要な特徴とする。 【解決手段】 たとえば、干渉光学系23a,23bに
よりステージの位置を測定し、その測定結果を、位相係
数ボード25a,25bを用いて位置データX,Yに変
換する。また、位置データX,Yをもとに、非線形誤差
成分の振幅および位相データを、メモリマップ27a-
1,27b-1内より読み出す。また、振幅および位相デ
ータと位置データX,Yとから、非線形誤差成分をキャ
ンセルするための正弦波データを、正弦波メモリ部27
a-2,27b-2内から読み出す。こうして、正弦波デー
タと位置データX,Yとを加算器27a-3,27b-3に
送ることで、補正の施された位置データX’,Y’を得
る構成となっている。
Description
装置に関するもので、特に、パターンの描画位置精度の
向上を図った荷電ビーム描画装置のフィードバック制御
に関する。
試料上に微細パターンを描画する技術として、荷電ビー
ム描画装置が用いられている。この荷電ビーム描画装置
において、試料上に所望のパターンを形成するにあた
り、電子ビームを高速かつ高精度に偏向制御できる範囲
は通常1mm角程度と限られている。このことから、試
料上の全面にわたって繰り返しパターンを形成するため
には、逐次、試料を移動させながら描画する方法がとら
れている。
ート型と連続描画型とがある。ステップ&リピート型と
は、パターン形成の方式として、ステージ移動、停止、
描画、ステージ移動…を繰り返し行うものである。連続
描画型とは、ステージの移動中に描画を行う方式のもの
である。
にパターンを描画する位置も移動してしまう。そのた
め、移動中のステージの位置を高速に測定して、電子ビ
ームによる描画位置をステージの移動分だけもとにもど
す、偏向制御のためのフィードバック機構を備えてい
る。
においては、移動中のステージの位置を高速に測定する
ために、従来、ヘテロダイン方式のレーザ干渉光学系と
干渉光の位相を位置データに変換する位相係数ボードと
が用いられている。しかしながら、ステージの位置の高
速測定を高精度に行おうとする場合、レーザ干渉光学系
に起因する光学的非線形誤差が問題となることがあっ
た。光学的非線形誤差については、各種の要因により発
生することが論文などによって報告されており、その低
減の方法に関しても各種の提案がなされている。
は、たとえば、発生の要因を光学的に除去する方法があ
る(特公平6−74964号公報および特開平6−18
214号公報など参照)。また、ステージの位置の測定
結果より、その非線形誤差成分を除去する方法(たとえ
ば、特開平10−160408号公報参照)などが知ら
れている。
を光学的に除去する方法の場合、完全には非線形誤差成
分を取り除くことが困難であり、しかも、複雑な光学系
を必要とする。そのため、新たな誤差発生要因を導入す
ることになり、特に、高精度な荷電ビーム描画装置では
精度の低下を招くという問題があった。一方、上記のス
テージの位置の測定結果より、その非線形誤差成分を除
去する方法の場合、連続描画型の荷電ビーム描画装置へ
の適用が困難であったり、また、面倒な計算が必要で処
理に時間を要するため、パターンの高速描画には適さな
いものであった。すなわち、レーザ干渉光学系に起因す
る光学的非線形誤差は、多用な要因により発生する。し
たがって、特定の誤差発生要因をキャンセル(除去)す
る上述の方法では、完全に非線形誤差成分のみを高速に
取り除くことが困難である。
画位置ごとに、光学的非線形誤差の大きさや位相が異な
る場合、非線形誤差成分の除去はさらに困難な状態とな
る。ステージの可動範囲内において、光学的非線形誤差
の大きさや位相が異なる場合としては、たとえば以下の
ような理由が考えられる。
動距離に比例する位相情報をもったビート信号(メイン
ビート信号)に、不要なビート信号(ステージの移動距
離に比例しない、または、異なった係数で比例する誤差
ビート信号)が混合されることに起因する場合がある。
メインビート信号は、被測定対象物であるステージ上か
らの反射光を利用するものである。このため、ステージ
の移動にともなって、ステージまでの距離や角度が変動
することにより、その大きさも変動する。
号と誤差ビート信号との相対的な比に比例する。このこ
とから、両者の比率が変われば、その大きさも変わるこ
とになる。また、誤差ビート信号を発生させるレーザ光
の経路も、ステージの位置によって若干の変動を受ける
場合があり、同様に、光学的非線形誤差の位相を変動さ
せる要因となる。
的には、メインビート信号の周波数と同一である。ま
た、メインビート信号の位相変化周期は、レーザ波長の
1/n(nは整数で、レーザ干渉光学系の構成および位
相係数方式により異なる)に比例する。したがって、発
生する非線形誤差成分の周期は、レーザ波長の1/m
(mは整数で、レーザ干渉光学系の構成および誤差ビー
ト信号を発生させるレーザ光の経路による)に正確に比
例することになる。
いては、ステージの位置をレーザ干渉光学系によって測
定し、その位置の測定結果によって電子ビームによる描
画位置にフィードバックをかける方式の連続描画型の荷
電ビーム描画装置の場合、電子ビームをステージの位置
に応じて偏向制御できるものの、位置の測定結果に含ま
れる非線形誤差成分が直に電子ビームによる描画位置の
誤差として現れることがあり、これが、精度の低下を招
くという問題があった。
ステージの移動にともなって変動しやすいという問題が
あった。
されたもので、その目的とするところは、より精度の高
い電子ビーム描画装置を提供することにある。
めに、この発明の電子ビーム描画装置にあっては、描画
用試料が載置されるステージの移動量を測定する測定手
段と、前記ステージの移動量を位置データに変換する変
換手段と、前記位置データにもとづいて、前記試料に対
する電子ビームの照射位置を制御する制御手段と、前記
位置データに対応させて、前記測定手段の測定結果に含
まれる非線形誤差成分に関する補正量データを記憶する
第1の記憶手段と、前記位置データおよび前記補正量デ
ータに対応させて、少なくとも1周期分の非線形誤差を
含む非線形誤差形状をもつキャンセル用データを格納す
る第2の記憶手段と、前記キャンセル用データを用い
て、前記制御手段に与える前記位置データを補正する補
正手段とを具備したことを特徴とする。
ステージの可動範囲内に対応する非線形誤差成分のみを
高速にキャンセルできるようになる。これにより、パタ
ーン形成のための描画位置の精度をより向上することが
可能となるものである。
いて図面を参照して説明する。
ビーム描画装置の概略構成を示すものである。なお、こ
こでは、ステージの移動中にマスク基板(描画用試料)
上に微細パターンを描画してマスク(レチクルともい
う)を製造する、連続描画型のEB(Electron
Beam)マスク描画装置を例に説明する。
(a)に示すように、ステージ11を有して構成されて
いる。このステージ11は、図示していない駆動機構に
より、二次元(x,y)方向に移動可能に設けられてい
る。
なるマスク基板13が搭載される。また、このマスク基
板13に対向する、上記ステージ11の上方には電子銃
16、偏向電極17、図示していないブランカおよびレ
ンズなどからなる電子ビーム光学系15が設けられてい
る。この電子ビーム光学系15は、上記マスク基板13
の表面に、微細パターンを描画するための電子ビームを
照射するものである。この電子ビーム光学系15は、そ
の駆動が図示していない描画制御回路によって制御され
る。さらに、上記電子ビーム光学系15の偏向電極17
は、2組設けられている(便宜上、本図面ではx方向の
1組の偏向電極17のみを示している)。この偏向電極
17は、電子ビームを高速かつ高精度に偏向制御するた
めのもので、たとえば、電子ビームの経路の四方を囲む
ようにして設けられている。
偏向電極17の駆動を制御するためのフィードバック機
構21が備えられている。すなわち、上記フィードバッ
ク機構21は、たとえば、測定手段としての干渉光学系
(レーザ干渉計)23、変換手段としての位相係数ボー
ド25、および、補正回路27を有して構成されてい
る。このフィードバック機構21は、上記ステージ11
の位置の測定結果(移動量)をもとに、光学的非線形誤
差成分がキャンセルされた位置データを算出するもの
で、その詳細については後述する。
は、さらに、減算器31および増幅器(AMP.)33
が設けられている。減算器31は、上記フィードバック
機構21の出力とパターンデータ発生器35の出力との
差分より、電子ビームの偏向量Δ(Δxはx方向の偏向
量であり、y方向の偏向量はΔyで表される)を算出す
るものである。増幅器33は、上記減算器31の出力で
ある偏向量Δに応じて上記偏向電極17を駆動するもの
である。
描画すべき微細パターンに応じたパターンデータを発生
するものである。
て、マスク基板13上における微細パターンの描画位置
は、ステージ11の移動分だけもとにもどされる(偏向
制御)。すなわち、ステージ11の移動により、マスク
基板13の表面における微細パターンの描画位置は、た
とえば同図(b)に示すように、図示破線で示される電
子ビームにより描画されるパターンPaの位置となる。
これに対し、電子ビームの偏向制御により、マスク基板
13の表面における微細パターンの実際の描画位置は、
図示実線で示される電子ビームにより描画されるパター
ンPbの位置となる。
成例を示すものである。本実施形態の場合、フィードバ
ック機構21は、x方向についてのフィードバック機構
21Aとy方向についてのフィードバック機構21Bと
を有して構成されている。
ク機構21Aは、たとえば、干渉光学系23a、位相係
数ボード25a、および、補正回路27aからなってい
る。また、上記補正回路27aは、第1の記憶手段とし
てのメモリマップ27a-1と、第2の記憶手段としての
正弦波メモリ部27a-2と、補正手段としての加算器2
7a-3とを備えて構成されている。
機構21Bは、たとえば、干渉光学系23b、位相係数
ボード25b、および、補正回路27bからなってい
る。また、上記補正回路27bは、第1の記憶手段とし
てのメモリマップ27b-1と、第2の記憶手段としての
正弦波メモリ部27b-2と、補正手段としての加算器2
7b-3とを備えて構成されている。
ば、ヘテロダイン方式のレーザ干渉計であり、それぞ
れ、レーザ光を用いて上記ステージ11の位置(移動
量)を光学的に測定するものである。
れぞれ、上記干渉光学系23a,23bの出力(位置の
測定結果)である干渉光の位相を位置データに変換する
ためのものである。上記位相係数ボード25a,25b
より出力される位置データは、たとえば図3に示すよう
に、測定波長の1/nの単位で量子化されたデジタル値
として表される(nは整数)。
−31)のうち、上位のビットは、上記ステージ11の
可動範囲内の大まかな位置を表すもので、たとえば、最
上位ビットであるビット31は231×レーザ波長/nの
距離を表す。同様に、位置データの下位ビット、たとえ
ば、最下位ビットであるビット0は20 ×レーザ波長/
nの距離を表す。また、たとえば図4(a),(b)に
示すように、上記干渉光学系23a,23bに起因する
光学的非線形誤差は、必ず、レーザ波長の1/mの周期
で現れる(mは整数)。このことから、下位の数ビット
(=log2 (n/m)で表される距離が、ちょうど非
線形誤差の周期と等しくなる。なお、本実施形態の場
合、位置データにおける上位ビット21−31は、後述
するマップデータの選択に使用される。また、下位ビッ
ト0−7は、後述する正弦波データの選択に使用され
る。
たとえば図5(a)〜(c)に示すように、上記ステー
ジ11の可動範囲内における非線形誤差成分の量(振幅
データ)および位相データをマップデータ(補正量デー
タ)として2次元状に格納するものであって、このメモ
リマップ27a-1,27b-1からは、それぞれ、位置デ
ータの上位ビット(X,Y)をアドレスとする箇所の振
幅データと位相データとが読み出されるようになってい
る。振幅データおよび位相データはあらかじめ測定さ
れ、上記メモリマップ27a-1,27b-1内のそれぞれ
対応する箇所に格納される。
たとえば同図(a)に示すようなメッシュ状に区切った
場合において、位置データの上位ビット31−21をア
ドレスとして用いるとすると、1メッシュ当たりの距離
は220×レーザ波長/nとなる。この場合、レーザ波長
を633nmとし、nを1024とすると、1メッシュ
当たりの距離は約648μmとなる。
テージ11の可動範囲内の位置を特定する情報として用
いることにより、非線形誤差成分の振幅データおよび位
相データは、上記メモリマップ27a-1,27b-1の、
その上位ビットに該当する、X,Y位置のメッシュ内よ
りメッシュ単位で読み出される。
ぞれ8ビットのデータとして表すとすると、上記メモリ
マップ27a-1,27b-1は、2MByte(メガバイ
ト)程度の容量を有するテーブルルックアップ方式のメ
モリにより容易に実現できる。また、上記メモリマップ
27a-1,27b-1内に格納される振幅データおよび位
相データは、そのすべてを測定して格納するようにして
もよい。あるいは、1点または数点の非線形誤差成分を
測定し、内挿(補間法)もしくは外挿(補外法)により
格納することもできる。
は、それぞれ、微小領域(たとえば、各メッシュ)内に
おける非線形誤差1周期分の非線形誤差形状をもつ正弦
波データを記憶するもので、その正弦波データを、上記
メモリマップ27a-1,27b-1より読み出された振幅
データおよび位相データと上記位相係数ボード25a,
25bの出力である位置データの下位数ビット(=n/
m)とにもとづいて読み出すようになっている。たとえ
ば、各正弦波メモリ部27a-2,27b-2内には、位置
データの下位ビットが1波長周期分変化する間に、正弦
波メモリ部27a-2,27b-2から読み出される正弦波
データも1波長周期分変化し、かつ、振幅データおよび
位相データに対応して正弦波状に変化するようなデータ
(正弦波データ)が、あらかじめセットされている。
6(a)に示すように、加算器27-1を用いて、位相デ
ータと位置データの下位ビットとを加算し、その結果に
より、テーブルルックアップ方式のメモリ(振幅データ
により選択されるテーブル)27-2内の異なる非線形誤
差形状をもつデータを読み出すようにしている。メモリ
容量の削減のためには有効な構成であるが、これに限ら
ず、直接テーブルを参照する形式として構成することな
ども可能である。
メモリ27-2の出力データを正弦波状としたが、場合に
よっては三角波状などの異なる形状であってもよい。さ
らには、位置測定結果に既に非線形誤差成分が含まれて
いるので、正確な正弦波データを出力するためには非線
形誤差成分の形状を変形させるようにしてもよい。
/1024の距離を表し、非線形誤差成分がレーザ波長
の1/4の周期で現れるとする。すると、log2 (1
024/4)=8となり、下位8ビット分のデータが非
線形誤差成分の1波長周期分に相当する。このとき、ビ
ット7−0が、正弦波データを読み出すための位置デー
タの下位数ビットとして使用されることになる。すなわ
ち、ビット7−0で表される範囲がちょうど非線形誤差
成分の周期と一致することから、同じ範囲でテーブル内
のデータが1波長周期分変化するように、あらかじめ正
弦波データを格納しておく。こうすることにより、非線
形誤差成分と同周期のキャンセル用データを発生させる
ことが可能となる。
れ、上記正弦波メモリ部27a-2,27b-2から読み出
された正弦波データと、上記位相係数ボード25a,2
5bの出力とを加算(ここでの加算とは負数を含んだ加
算の意味であり、正弦波メモリ部27a-2,27b-2内
のデータをあらかじめ反転しておけば加算器でよい。)
し、元の位置データX,Yから非線形誤差成分に対応す
る正弦波状の変動がキャンセルされた補正後の位置デー
タX’,Y’を生成するものである。
ら出力されて、非線形誤差成分がキャンセルされるまで
の遅れ時間は、非常に短い。すなわち、位置データX,
Yの補正に要する時間は、テーブル内から2回データを
読み出し、加算(または、減算)処理を行う時間だけで
ある。よって、クロック同期型としても3〜4クロック
内での出来事にしかすぎず、また、常に一定の値とな
る。
の遅れ時間(数μs)も含め、実際に電子ビームを照射
するまでの全体の遅れ時間は、通常、10μsを超える
値である。したがって、本実施形態の構成において、ク
ロック周波数を10MHzだと仮定した場合、その遅れ
時間は0.3〜0.4μs程度の増加にしかならず、無
視できる程度である。
連続描画型のEBマスク描画装置の動作について簡単に
説明する。
上にマスク基板13が載置されると、ステージ11の移
動が開始される。そして、そのステージ11の移動中
に、上記マスク基板13上に微細パターンの描画が行わ
れて、マスクの製造が開始される。
Y)が、干渉光学系23a,23bによって測定され
る。そして、その位置の測定結果は、位相係数ボード2
5a,25bへと送られる。これにより、移動中のステ
ージ11の位置を高速に測定して得た結果にもとづい
て、電子ビームによる描画位置をステージ11の移動分
だけもとにもどしつつ、所定位置に定めるための偏向制
御のフィードバック制御が行われる。
からは、干渉光学系23a,23bによる上記ステージ
11の位置の測定結果を、測定波長の整数(n)分の1
の単位で量子化した位置データX,Yが出力される。
れた位置データX,Yの上位ビットは、補正回路27に
送られる。そして、位置データX,Yの上位ビットによ
って選択される、上記ステージ11の可動範囲内におけ
るマップデータ(非線形誤差成分の振幅データおよび位
相データ)が、メモリマップ27a-1,27b-1内より
読み出される。
み出された振幅データおよび位相データは、正弦波メモ
リ部27a-2,27b-2へと送られる。また、この正弦
波メモリ部27a-2,27b-2には、上記位相係数ボー
ド25a,25bより位置データX,Yの下位ビットが
供給される。これにより、振幅データおよび位相データ
と下位ビットとにもとづいて、位置データX,Yにおけ
る非線形誤差成分をキャンセルするための、正弦波メモ
リ部27a-2,27b-2内の正弦波データが読み出され
る。
み出された正弦波データは、加算器27a-3,27b-3
に送られ、上記位相係数ボード25a,25bの出力で
ある位置データX,Yと加算される。その結果、位置デ
ータX,Yにおける非線形誤差成分に対応する正弦波状
の変動がキャンセルされる。
応した非線形誤差振幅および位相をもつ正弦波データ
を、位置の測定結果である位置データX,Yに加算する
ことで、位置データX,Yにおける非線形誤差成分を容
易にキャンセルすることができる。したがって、ステー
ジ11の可動範囲内の全面に対し、非線形誤差成分のキ
ャンセルが高速で可能となる。
れた位置データX’,Y’を用いて、電子ビームを高速
かつ高精度に偏向制御するための、上記偏向電極17の
駆動が制御される。
対応する非線形誤差成分のみを高速にキャンセルできる
ようにしている。すなわち、非線形誤差成分の周期性に
着目して、位置の測定結果に補正を施すようにしてい
る。これにより、微細パターン形成のための描画位置の
精度をより向上することが可能となる。したがって、よ
り精度の高いEBマスク描画装置を実現し得るものであ
る。
のEBマスク描画装置を例に用いて説明したが、これに
限らず、ステップ&リピート型にも同様に適用できる。
限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱
しない範囲で種々に変形することが可能である。さら
に、上記(各)実施形態には種々の段階の発明が含まれ
ており、開示される複数の構成要件における適宜な組み
合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、
(各)実施形態に示される全構成要件からいくつかの構
成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の
欄で述べた課題(の少なくとも1つ)が解決でき、発明
の効果の欄で述べられている効果(の少なくとも1つ)
が得られる場合には、その構成要件が削除された構成が
発明として抽出され得る。
ば、より精度の高い電子ビーム描画装置を提供できる。
置の概略を、連続描画型のEBマスク描画装置を例に示
す構成図。
ィードバック機構の構成例を示す回路ブロック図。
す概略図。
モリマップの一構成例を示す概略図。
弦波メモリ部の一構成例を示す概略図。
図。
Claims (7)
- 【請求項1】 描画用試料が載置されるステージの移動
量を測定する測定手段と、 前記ステージの移動量を位置データに変換する変換手段
と、 前記位置データにもとづいて、前記試料に対する電子ビ
ームの照射位置を制御する制御手段と、 前記位置データに対応させて、前記測定手段の測定結果
に含まれる非線形誤差成分に関する補正量データを記憶
する第1の記憶手段と、 前記位置データおよび前記補正量データに対応させて、
少なくとも1周期分の非線形誤差を含む非線形誤差形状
をもつキャンセル用データを格納する第2の記憶手段
と、 前記キャンセル用データを用いて、前記制御手段に与え
る前記位置データを補正する補正手段とを具備したこと
を特徴とする電子ビーム描画装置。 - 【請求項2】 前記測定手段は、レーザ干渉光学系であ
ることを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム描画装
置。 - 【請求項3】 前記位置データは、前記レーザ干渉光学
系による測定結果を、測定波長の整数分の1の単位で量
子化したデジタル値であることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の電子ビーム描画装置。 - 【請求項4】 前記位置データの上位ビットは前記ステ
ージの可動範囲内の大まかな位置を表し、下位ビットは
前記測定波長の整数分の1の距離を表すことを特徴とす
る請求項3に記載の電子ビーム描画装置。 - 【請求項5】 前記補正量データは、あらかじめ前記ス
テージ上の小領域に区切られた領域ごとに設定されるこ
とを特徴とする請求項1に記載の電子ビーム描画装置。 - 【請求項6】 前記補正量データは、前記非線形誤差成
分の振幅量と位相量とに対応するものであることを特徴
とする請求項5に記載の電子ビーム描画装置。 - 【請求項7】 前記第2の記憶手段は、前記非線形誤差
成分の少なくとも振幅量をもとに、異なる非線形誤差形
状をもつキャンセル用データを選択できるように構成さ
れてなることを特徴とする請求項1または6に記載の電
子ビーム描画装置。
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