JP2008064957A - 電子ビーム描画装置及び電子ビームのずれ補償方法 - Google Patents

電子ビーム描画装置及び電子ビームのずれ補償方法 Download PDF

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Abstract

【課題】機械的な誤差、光軸ずれ、光学歪み等に起因する電子ビームによる描画位置のずれを補償し、精度の高い描画を実現可能にする。
【解決手段】回転ステージの直線移動方向と回転ステージの直線移動方向に電子ビームを偏向させる第1の指令器４２からの第１の指令信号DO(Y)によって偏向させたときの実際の電子ビームの偏向方向との角度ずれを補償するために、偏向アンプ４６Ｙからの出力信号の他に、偏向アンプ４６Ｘからその角度ずれに相当する信号を出力し、電子ビームの偏向方向を変える（回転させる）。また、電子ビームによって所望のパターンを構成するエレメントを塗り潰すように電子ビームを走査させる、第1の指令器４２からの第２の指令信号MO(X),MO(Y)を、補償回路５２の変換テーブルによって第２の指令信号MO(X)’,MO(Y)’に変換し、電子ビームの指令位置と実際の走査位置とを一致させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は電子ビーム描画装置及び電子ビームのずれ補償方法に係り、特に電子ビームによる描画位置のずれを補償する技術に関する。
従来、磁気転写用マスター担体などを作製する際に、その凹凸パターンなどを形成するために基盤上に設けられたレジストに対して電子ビームによってパターンを構成するエレメントを描画する電子ビーム描画装置が提案されている（特許文献１）。
図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ従来の電子ビーム描画装置の要部側面図及び平面図である。
同図に示すように、この電子ビーム描画装置１は、レジストが形成された基盤１２を支持する回転ステージ１４、及び回転ステージ１４の中心軸１６と一致するように設けられたモータ軸を有するスピンドルモータ１８を備えた回転ステージユニット２０と、回転ステージユニット２０の一部を貫通し、回転ステージ１４の所定の半径方向Ｒ（Ｙ）に延びるシャフト２２と、回転ステージユニット２０をシャフト２２に沿って移動させるための直線移動手段２４とを備えている。回転ステージユニット２０の一部には、上記シャフト２２と平行に配された、精密なネジきりが施されたロッド２６が螺合され、このロッド２６は、パルスモータ２８によって正逆回転されるようになっており、このロッド２６とパルスモータ２８により回転ステージユニット２０の直線移動手段４９が構成される。
また、電子ビーム描画装置１は、電子ビームＥＢを出射する電子銃２３、電子ビームＥＢをＹ方向（回転ステージ１４の直線移動方向Ｒ）及びＹ方向に直交するＸ方向（周方向）へ偏向させる静電偏向プレート３２、３４を有する偏向手段を備えており、電子銃３０から出射された電子ビームＥＢは、静電偏向プレート３２、３４、及び電子ビームを集光させる図示しないレンズ等を経て、基盤１２のレジスト上に照射される。
コントローラ３６は、スピンドルモータ１８の駆動（即ち、回転ステージ１４の回転速度）、パルスモータ２８の駆動（即ち、直線移動手段２４による直線移動）、電子銃３０からの電子ビームＥＢのオン／オフ、静電偏向プレート３２、３４を有する偏向手段による電子ビームの偏向制御を行い、これにより基盤１２上のレジストに所望のパターンを描画する。
図８（ａ）は上記電子ビーム描画装置１によって所望のパターン３８（例えば、磁気ヘッドを所望のトラック上に導くためのサーボパターン）が描画された基盤１２の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の要部拡大図である。
図８（ａ）に示すように磁気転写用マスター担体に形成される微細凹凸形状によるパターン３８は、基盤１２の内周部及び外周部を除く円環状領域に形成される。このパターン３８は、中心部からほぼ放射方向に延びる細幅の領域に形成されてなる。
１つのパターン３８の一部を拡大してみると、図８（ｂ）に示すように、同心円状のトラックＴ（Ｔo、…、Ｔi、…）には転写する情報に対応する微細なエレメント３８ａの集合体で構成される。上記パターン３８の記録方式が、回転ステージ１４の角速度一定（
ＣＡＶ）方式の場合には、セクターの長さが内外周で変化するのに応じ、そのエレメント３８ａの周方向長さＬは、図８（ｂ）に示すように、外周側トラックＴoで長く内周側トラックＴiで短く形成される。また、回転位相の基準位置に内周側エレメント３８ａと外周側エレメント３８ａの始点が一致するように形成される。
また、電子ビームＥＢによるエレメント３８ａの描画方法の基本態様は、図８（ｂ）に示すように、基盤１２を一方向Ａに回転させつつ、基盤１２の半径方向（直線移動方向）Ｒ（Ｙ）に対して直交する周方向Ｘに、微視的に見れば直線状に延びる同心円状のトラックＴ（トラック幅：Ｗ）の所定位相位置に矩形状のエレメント３８ａの形状を塗りつぶすように微小径の電子ビームＥＢで走査して描画する。
上記走査は、電子ビームＥＢを、半径方向Ｒ（Ｙ）とほぼ直交する周方向Ｘへ一定の振幅Ｌで高速に往復振動させるとともに、半径方向Ｒ（Ｙ）へ電子ビームＥＢを偏向させて送りＤを行うことで、電子ビームＥＢがエレメント３８ａの形状を三角波状の軌跡で塗りつぶすように走査して、順次エレメント３８ａの描画を行い、１つのトラックＴを１周描画した後、次のトラックＴに移動して同様に描画して、基盤１２の全領域に所望の微細パターン３８を描画する。
尚、電子ビームＥＢのトラック移動は、例えば、電子ビームＥＢの振り幅の限界のｎトラック（例えば、１６トラック）毎に回転ステージ１４を半径方向Ｒ（Ｙ）に直線移動させるとともに、ｎトラック内での１トラック毎のトラック移動は、電子ビームＥＢを偏向させることによって行う。
また、電子ビームＥＢを出射する電子銃３０が固定式の場合には、１つの矩形状エレメント３８ａの描画中に回転ステージ１４が回転移動し、描画軌跡がずれることになるが、その影響が無視できない場合には回転速度に応じて電子ビームＥＢの往復振動の振れ中心を回転方向と同方向に偏向させつつ半径方向Ｒ（Ｙ）への偏向送りＤを行う必要がある。また、パターン３８のエレメント３８ａの形状が矩形状でなく、トラック方向に対し角度を持った平行四辺形状等の場合にも、その角度に対応して電子ビームＥＢの往復振動の振れ中心を偏向させつつ半径方向Ｒ（Ｙ）への偏向送りＤを行う。
特開２００４−１５８２８７号公報
ところで、この種の電子ビーム描画装置１において、直線移動手段２４によって直線移動させられる回転ステージ１４の直線移動方向Ｒと、静電偏向プレート３２の向き（即ち、静電偏向プレート３２によって偏向させられる電子ビームＥＢの偏向方向）Ｙとは、直線移動手段２４と静電偏向プレート３２との相対的な装置本体への組み付け誤差、静電偏向プレート３２の軸ずれ等に起因して一致しておらず、２度程度ずれていることが判明した。
これにより、図９に示すようにｎトラック毎の電子ビームＥＢのトラック移動を、回転ステージ１４を直線移動方向Ｒにｎトラック分移動させることによって行うとともに、ｎトラック内での電子ビームＥＢのトラック移動を、電子ビームＥＢのＹ方向への振り幅を変えることによって行うと、直線移動方向Ｒと電子ビームＥＢのＹ方向とのなす角度θによって、ｎトラック毎に描画されるパターン３８に段差Δｘが生じ、パターン３８のつながり精度が悪いものとなっていた。
また、図１０に示すように１つの矩形状エレメント３８ａの辺が、回転ステージ１４を直線移動方向Ｒと直交又は平行になるように矩形エレメント３８ａを描画する場合にも、上記と同様に角度θだけ回転して描画されるという問題がある。
更に、電子銃３０、レンズ、及び静電偏向プレート３２、３４の装置本体への組み付け誤差、軸ずれ、光学歪み等によっても電子ビームＥＢを、所望の位置に照射させることができず、例えば、矩形状エレメントを描画しようとしても、台形や平行四辺形、又は他の四角形のエレメントが描画されるという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、機械的な誤差、光軸ずれ、光学歪み等に起因する電子ビームによる描画位置のずれを補償し、精度の高い描画を実現することができる電子ビーム描画装置及び電子ビームのずれ補償方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して所望のパターンを描画する電子ビーム描画装置において、前記基盤を支持するステージと、前記ステージを少なくとも直線移動させるステージ駆動手段と、前記電子ビームを前記ステージの直線移動方向に偏向させる第１の指令信号を出力する第１の指令手段と、前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令手段からの前記第１の指令信号によって偏向させられる電子ビームの偏向方向とのなす角度に基づいて前記電子ビームの偏向方向が前記ステージの直線移動方向と一致するように前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号を処理する信号処理手段と、前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令信号に基づいて偏向させられる電子ビームの移動位置とを基準に設定される所望のパターンを構成するエレメントを、前記電子ビームで描画させる第２の指令信号を出力する第２の指令手段と、前記信号処理手段によって処理された第１の指令信号と前記第２の指令信号から出力された第２の指令信号とに基づいて電子ビームを偏向させる偏向手段と、を備えたことを特徴としている。
即ち、前記ステージの直線移動方向と前記電子ビームをステージの直線移動方向に偏向させる第１の指令信号によって偏向させたときの実際の電子ビームの偏向方向とは、前記ステージ駆動手段、レンズ系、偏向手段の設置精度等により必ずしも一致しない。そこで、前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令信号によって偏向させられる電子ビームの偏向方向とのなす角度に基づいて前記電子ビームの偏向方向が前記ステージの直線移動方向と一致するように前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号を処理するようにしている。この処理後の第１の指令信号によれば、電子ビームの偏向方向を変える（回転させる）ことができ、前記ステージの直線移動方向と一致させることができる。
請求項２に係る発明は、基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して所望のパターンを描画する電子ビーム描画装置において、前記基盤を支持するステージと、前記ステージを少なくとも直線移動させるステージ駆動手段と、前記電子ビームを前記ステージの直線移動方向に偏向させる第１の指令信号を出力する第１の指令手段と、前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令信号に基づいて偏向させられる電子ビームの移動位置とを基準に設定される所望のパターンを構成するエレメントを、前記電子ビームで描画させる第２の指令信号を出力する第２の指令手段と、前記第２の指令手段からの第２の指令信号によって前記電子ビームで実際に描画されるエレメントと前記所望のパターンを構成するエレメントとの誤差を補償するために前記第２の指令手段から出力される第２の指令信号を補償する補償手段と、前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号と前記補償手段によって補償された第２の指令信号とに基づいて電子ビームを偏向させる偏向手段と、を備えたことを特徴としている。
即ち、電子ビームによって所望のパターンを構成するエレメント（例えば、矩形状エレメント）を塗り潰すように描画する場合、前記エレメントを塗り潰すように電子ビームを走査させる、第２の指令信号を出力しても実際に塗り潰されるエレメントは、機械的な誤差や光学歪み等により所望のパターンを構成するエレメントと完全には一致しない。そこで、実際に描画されるエレメントが所望のパターンを構成するエレメントと一致するように、前記補償手段によって前記第２の指令手段から出力される第２の指令信号を補償するようにしている。この補償後の第２の指令信号によれば、第２の指令信号によって指令される描画位置と、電子ビームの偏向位置とを一致させることができ、所望のパターンを構成するエレメントを精度よく描画することができる。
請求項３に係る発明は、基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して所望のパターンを描画する電子ビーム描画装置において、前記基盤を支持するステージと、前記ステージを少なくとも直線移動させるステージ駆動手段と、前記電子ビームを前記ステージの直線移動方向に偏向させる第１の指令信号を出力する第１の指令手段と、前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令手段からの前記第１の指令信号によって偏向させられる電子ビームの偏向方向とのなす角度に基づいて前記電子ビームの偏向方向が前記ステージの直線移動方向と一致するように前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号を処理する信号処理手段と、前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令信号に基づいて偏向させられる電子ビームの移動位置とを基準に設定される所望のパターンを構成するエレメントを、前記電子ビームで描画させる第２の指令信号を出力する第２の指令手段と、前記第２の指令手段からの第２の指令信号によって前記電子ビームで実際に描画されるエレメントと前記所望のパターンを構成するエレメントとの誤差を補償するために前記第２の指令手段から出力される第２の指令信号を補償する補償手段と、前記信号処理手段によって処理された第１の指令信号と前記補償手段によって補償された第２の指令信号とに基づいて電子ビームを偏向させる偏向手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項３に係る発明は、請求項１及び２に係る発明の両者の特徴を備えている。
請求項４に示すように請求項２又は３に記載の電子ビーム描画装置において、前記補償手段は、前記第２の指令手段の各指令信号ごとに該指令信号を補償する変換値が記憶された変換テーブルを有し、前記第２の指令手段からの指令信号に応じて前記変換テーブルから対応する変換値を読み出して出力することを特徴としている。これにより、前記第２の指令手段から出力される第２の指令信号によって指令される描画位置と、この第２の指令信号に基づいて偏向される電子ビームの偏向位置との関係が非線形な関係にあり、ゲインやオフセットの調整では修正できない場合でも修正できる。
請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載の電子ビーム描画装置において、前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令手段からの前記第１の指令信号によって偏向させられる電子ビームの偏向方向とのなす角度は、３度以内であることを特徴としている。
実際の装置において、２度程度のずれが生じており、最大でも３度以内のずれに収まっているからである。
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載の電子ビーム描画装置において、前記偏向手段は、前記基盤のレジスト上で前記電子ビームを±５μｍ以上変位させることが可能であることを特徴としている。これにより、例えば、ステージの直線移動方向と同方向に電子ビームを±５μｍ以上の範囲にわたって変位させることができる。
請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載の電子ビーム描画装置において、前記偏向手段は、前記電子ビームを１０ＭＨｚ以上の応答性をもって振動させることが可能であることを特徴としている。これにより、所望のパターンを構成するエレメントを電子ビームで塗り潰すように走査して描画する際に、電子ビームを高速で走査（振動）させることができる。
請求項８に係る発明は、請求項１又は３に記載の電子ビーム描画装置における電子ビームのずれ補償方法であって、前記ステージ駆動手段によって前記ステージを直線移動させるとともに、その直線移動の軌跡上にマーカを前記電子ビームで描画させる工程と、前記第１の指令手段から前記ステージの直線移動方向に前記電子ビームを偏向させる第１の指令信号を出力させるとともに、該電子ビームの移動軌跡上にマーカを電子ビームで描画させる工程と、前記描画された２つのマーカに基づいて前記ステージの直線移動方向と前記第１の指令手段からの指令信号によって偏向する電子ビームの偏向方向とのなす角度を測定する工程と、を含み、前記信号処理手段は、前記測定された角度に基づいて前記電子ビームの偏向方向が前記ステージの直線移動方向と一致するように前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号を処理することを特徴としている。
即ち、前記ステージ駆動手段によってステージを直線移動させるとともに、その直線移動の軌跡上にマーカを前記電子ビームで描画させることにより、この描画されたマーカから前記ステージの直線移動方向を求めることができる。同様に、前記第１の指令手段から前記ステージの直線移動方向に前記電子ビームを偏向させる第１の指令信号を出力させるとともに、該電子ビームの移動軌跡上にマーカを電子ビームで描画させることにより、この描画されたマーカから前記第１の指令信号に基づく電子ビームの偏向方向を求めることができる。これにより、ステージの直線移動方向と電子ビームの偏向方向とのなす角度を測定することができる。前記信号処理手段は、前記測定された角度に基づいて前記電子ビームの偏向方向が前記ステージの直線移動方向と一致するように前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号を処理する。即ち、前記ステージの直線移動方向と直交する方向にも前記電子ビームを偏向させる信号成分を前記第１の指令信号に付加し、前記測定された角度だけ電子ビームの偏向方向を変える（回転させる）ことができる。
請求項９に係る発明は、請求項２又は３に記載の電子ビーム描画装置における電子ビームのずれ補償方法であって、前記ステージ駆動手段によって前記ステージを直線移動させるとともに、その直線移動の軌跡上に１つの基準マーカを含む２点以上のマーカを前記電子ビームで描画させる工程と、前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記基準マーカの位置とを基準にした所定のパターンを前記電子ビームで描画させるべく前記第２の指令手段から所定の指令信号を出力する工程と、前記描画された２点以上のマーカの位置から前記ステージの直線移動方向を測定するとともに、前記描画された所定のパターンを測定する工程と、前記測定された前記ステージの直線移動方向と所定のパターンとに基づいて前記ステージの直線移動方向及び基準マーカの位置を基準にした、前記描画された所定のパターンと前記所定の指令信号によって描画されるべき所定のパターンとの誤差に基づいて前記第１の指令手段から出力される指令信号を補償するための補償情報を取得する工程と、を含み、前記補償手段は、前記補償情報に基づいて前記第２の指令手段から出力される指令信号を補償して出力することを特徴としている。
即ち、前記ステージ駆動手段によってステージを直線移動させるとともに、その直線移動の軌跡上に１つの基準マーカを含む２点以上のマーカを前記電子ビームで描画させることにより、この描画された２点以上のマーカから前記ステージの直線移動方向を求めることができる。そして、前記基準マーカの位置（原点）と前記求めた直線移動方向とを基準にした所定のパターン（例えば、矩形パターンや格子のパターン）を前記電子ビームで描画させるべく前記第２の指令手段から所定の指令信号を出力する。この所定の指令信号に基づいて実際に描画された所定のパターンを前記基準マーカの位置（原点）と直線移動方向とを基準に測定し、実際に描画された所定のパターンと前記所定の指令信号によって描画されるべき所定のパターンとの誤差（位置ずれ）に基づいて前記第１の指令手段から出力される指令信号を補償するための補償情報を取得する。前記補償手段は、このようにして取得した補償情報に基づいて前記第２の指令手段から出力される指令信号を補償することにより、補償後の第２の指令信号によって指令される描画位置と、電子ビームの偏向位置とを一致させることができる。
本発明によれば、電子ビーム描画装置の機械的な誤差、光軸ずれ、光学歪み等に起因する電子ビームによる描画位置のずれを電気的に補償し、精度の高い描画を実現することができる。
以下、添付図面に従って本発明に係る電子ビーム描画装置及び電子ビームのずれ補償方法の好ましい実施の形態について説明する。
＜電子ビーム描画装置＞
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明に係る電子ビーム描画装置の実施の形態を示す要部側面図及び平面図である。尚、図７に示した従来の電子ビーム描画装置１と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図１に示す電子ビーム描画装置１０は、図７に示した電子ビーム描画装置１と比較して、主としてコントローラ３６の代わりにコントローラ４０が設けられている点で相違する。
図１において、偏向手段は静電偏向プレート３２、３４を有し、静電偏向プレート３２は、電子ビームＥＢをＹ方向（回転ステージ１４の直線移動方向Ｒと同方向）に偏向させるように設けられ、静電偏向プレート３４は、電子ビームＥＢを前記Ｙ方向と直交するＸ方向に偏向させるように設けられている。
但し、偏向手段の静電偏向プレート３２に電圧を印加したときに実際に偏向する電子ビームＥＢの偏向方向Ｙと、直線移動手段２４による回転ステージ１４の直線移動方向Ｒとは完全に一致しておらず、３度以内の範囲内でずれている。
図２は図１に示したコントローラ４０の要部の内部構成を示す図であり、特に静電偏向プレート３２、３４への印加電圧を制御して電子ビームＥＢを偏向制御する制御部に関して示している。
図２において、第１の指令器４２は、電子ビームＥＢをＹ方向に偏向させ、電子ビームＥＢのトラック移動を行わせるための第１の指令信号DO(X)(＝０)，DO(Y)を出力する。即ち、基盤１２上のレジストに描画される所望のパターンは、１トラックずつ描画されるが、電子ビームＥＢを次のトラックに移動させる毎に、そのトラック位置に対応する第１の指令信号DO(X)，DO(Y)を出力する。
尚、この実施の形態では、ｎトラック（例えば、１６トラック）分の描画が終了する毎に、直線移動手段２４によって回転ステージ１４を直線移動方向Ｒにｎトラック分移動させるようにしているため、前記第１の指令器４２は、ｎトラック毎に同じ第１の指令信号DO(X)，DO(Y)を出力することになる。
前記第１指令信号DO(X)，DO(Y)は、それぞれＤ／Ａ変換器４３Ｘ，４３Ｙによってアナログ信号DO(X)’，DO(Y)’に変換される。Ｄ／Ａ変換器４３Ｘによって変換されたアナログ信号DO(X)’は、可変抵抗４４Ｘを介して加算器４５Ｙに出力されるとともに、加算器４５Ｘに出力され、Ｄ／Ａ変換器４３Ｙによって変換されたアナログ信号DO(Y)’は、可変抵抗４４Ｙを介して加算器４５Ｘに出力されるとともに、加算器４５Ｙに出力される。
加算器４５Ｘは、例えば、帰還抵抗を有するオペアンプで構成され、それぞれ入力するアナログ信号DO(X)’と、可変抵抗４４Ｙと帰還抵抗とによって適宜の電圧に分圧されたアナログ信号DO(Y)’とを加算し、その加算したアナログ信号を偏向アンプ４６Ｘに出力する。同様に、加算器４５Ｙは、それぞれ入力するアナログ信号DO(Y)’と、可変抵抗４４Ｘと帰還抵抗とによって適宜の電圧に分圧されたアナログ信号DO(X)’とを加算し、その加算したアナログ信号を偏向アンプ４６Ｙに出力する。
偏向アンプ４６Ｘ，４６Ｙは、それぞれ入力するアナログ信号の感度調整を行い、この感度調整した第１の指令信号DO(X)”，DO(Y)”をそれぞれ加算器４８Ｘ、４８Ｙに出力する。
ここで、上記可変抵抗４４Ｘ，４４Ｙ、加算器４５Ｘ，４５Ｙ、及び偏向アンプ４６Ｘ，４６Ｙの作用について説明する。
図９に示すように、偏向手段の静電偏向プレート３２に電圧を印加したときに実際に偏向する電子ビームＥＢの偏向方向Ｙと、直線移動手段２４による回転ステージ１４の直線移動方向Ｒとのなす角度をθとすると、電子ビームＥＢの偏向方向Ｙと直線移動方向Ｒと一致させるためには、電子ビームＥＢの偏向方向Ｙを角度θだけ回転させる必要がある。
このように電子ビームＥＢを角度θだけ回転させるために、Ｙ方向の第１の指令信号DO(Y)”の他に、Ｘ方向の第１の指令信号DO(X)”も出力するようにしている。
また、Ｄ／Ａ変換器４３Ｘ、４３Ｙの出力信号DO(X)’， DO(Y)’は、可変抵抗４４Ｘ，４４Ｙ、加算器４５Ｘ，４５Ｙ、及び偏向アンプ４６Ｘ，４６Ｙの作用により、偏向アンプ４６Ｘ，４６Ｙから信号DO(X)”,DO(Y)”として出力されるが、直線移動方向Ｒと電子ビームＥＢの偏向方向Ｙとの角度をθとすると、信号DO(X)’， DO(Y)’と信号DO(X)”,DO(Y)”との関係は、次式で表すことができる。
Figure 2008064957
上記［数１］式において、右辺の第１項は伸縮の項であり、第２項は回転の項であり、それぞれ定数である。前記可変抵抗４４Ｘ，４４Ｙ、加算器４５Ｘ，４５Ｙ、及び偏向アンプ４６Ｘ，４６Ｙ、は、上記［数１］式のアナログ処理を行う。
尚、この実施の形態では、DO(X)’＝０であるため、上記［数１］式は、次式に書き替えることがきる。
［数１］’
DO(X)”＝K2・sinθ・DO(Y)’
DO(Y)”＝K4・cosθ・DO(Y)’
この［数１］’式のアナログ処理を行う回路は、上記可変抵抗４４Ｘ，４４Ｙ、加算器４５Ｘ，４５Ｙ、及び偏向アンプ４６Ｘ，４６Ｙに比べて簡略化することが可能である。
一方、第２の指令器５０は、図８（ｂ）に示したようにエレメント３８ａの形状を三角波状の軌跡で塗りつぶすように電子ビームＥＢを走査させる第２の指令信号MO(X),MO(Y)を出力する。この第２の指令信号MO(X),MO(Y)は、補償回路５２に加えられる。
補償回路５２は、第２の指令信号MO(X),MO(Y)によって指令した電子ビームＥＢの走査位置と、実際に基盤１２のレジスト上に照射される電子ビームＥＢの走査位置とのずれを補償するもので、第２の指令信号MO(X),MO(Y)を補償する第２の指令信号MO(X)’,MO(Y)’が記憶された変換テーブル（例えば、二次元ルックアップテーブル）を有し、入力する第２の指令信号MO(X),MO(Y)に応じて一意に決まる変換値である第２の指令信号MO(X)’,MO(Y)’を変換テーブルから読み出し、この第２の指令信号MO(X)’,MO(Y)’をそれぞれＤ／Ａ変換器５４Ｘ，５４Ｙに出力する。尚、この補償回路５２の変換テーブルに記憶される変換値の詳細については後述する。
Ｄ／Ａ変換器５４Ｘ，５４Ｙは、それぞれ入力するデジタルの第２の指令信号MO(X)’,MO(Y)’をアナログ信号に変換し、偏向アンプ５６Ｘ、５６Ｙに出力する。偏向アンプ５６Ｘは、所定のゲイン値に応じて入力するアナログ信号の感度調整を行い、この感度調整した第２の指令信号MO(X)”を加算器４８Ｘの他の入力に加え、同様に偏向アンプ５６Ｙは、所定のゲイン値に応じて入力するアナログ信号の感度調整を行い、この感度調整した第２の指令信号MO(Y)”を加算器４８Ｙの他の入力に加える。
加算器４８Ｘは、偏向アンプ４６Ｘから入力する第１の指令信号DO(X)”と偏向アンプ５６Ｘから入力する第２の指令信号MO(X)”とを加算し、その加算した信号（電圧信号）Ｘを偏向手段の静電偏向プレート３４に印加し、また、加算器４８Ｙは、偏向アンプ４６Ｙから入力する第１の指令信号DO(Y)”と偏向アンプ５６Ｙから入力する第２の指令信号MO(Y)”とを加算し、その加算した信号（電圧信号）Ｙを偏向手段の静電偏向プレート３２に印加する。
静電偏向プレート３２、３４にそれぞれ電圧信号Ｘ，Ｙが印加された偏向手段は、電子銃３０から出射してレンズ系を介して基盤１２のレジスト上に照射される電子ビームＥＢを偏向させ、電子ビームＥＢによる所望のパターンの描画を行わせる。
ここで、偏向アンプ４６Ｘ，４６Ｙを含む偏向手段の駆動部としては、基盤１２のレジスト上で電子ビームＥＢを±５μｍ以上変位させることできるものが使用されており、この電子ビーム描画装置１０では、電子ビームＥＢを約0.1ＭＨｚの応答性で±１０μｍの振幅で振ることができるものが使用されている。
また、偏向アンプ５６Ｘ，５６Ｙを含む偏向手段の駆動部としては、電子ビームＥＢを１０ＭＨｚ以上の高速で振る（走査）することができる高速偏向アンプが使用されており、この電子ビーム描画装置１０では、３０ＭＨｚの応答性で±１μｍの振幅で振ることができるものが使用されている。
＜電子ビームのずれ補償方法＞
次に、本発明に係る電子ビーム描画装置１０における電子ビームのずれ補償方法について説明する。
［回転ステージ１４の直線移動方向Ｒと電子ビームＥＢのＹ方向のずれ補償］
図３に示すように基盤１２のレジスト上に３つのマ−カＭＯ、ＭＹ、ＭＲを電子ビームＥＢによって描画する。
即ち、図４のフローチャートに示すように、まず電子ビームＥＢによって基準となるマ−カＭｏを基盤１２のレジスト上に描画する（ステップＳ１０）。この描画は、第２の指令器５０からの第２の指令信号MO(X),MO(Y)を変化させることによって行う。
続いて、第１の指令器４２から出力される第１の指令信号DO(Y)を、電子ビームＥＢがＹ方向にｎトラック分だけ移動するように変化させ、ここで、第２の指令器５０からの第２の指令信号MO(X),MO(Y)を変化させることによりマ−カＭＹを描画する（ステップＳ１１）。
次に、第１の指令信号DO(Y)をマ−カＭＯの描画時と同じ値にし、直線移動手段２４によって回転ステージ１４を直線移動方向Ｒにｎトラック分移動させ、ここで、第２の指令器５０からの第２の指令信号MO(X),MO(Y)を変化させることによりマ−カＭＲを描画する（ステップＳ１２）。
図３上では、マ−カＭＹとマ−カＭＲとは、両者が区別できるようにマ−カの形が異なるようにしている。即ち、×印のマ−カＭＹと十字のマ−カＭＲにしている。
上記３つのマ−カＭＯ、ＭＹ、ＭＲが描画された基盤上のレジストを現像処理する（ステップＳ１３）。この現像処理により識別可能になった各マ−カＭＯ、ＭＹ、ＭＲの位置を測定するとともに（ステップＳ１４）、図３に示すように回転ステージ１４の直線移動方向Ｒと直交する方向のマ−カＭＲとマ−カＭＹとの距離Δｘを測定する（ステップＳ１５）。
そして、この距離Δｘと、マ−カＭＯ、ＭＲ間の距離ＬＲとに基づいて回転ステージ１４の直線移動方向Ｒと第１の指令信号DO(Y)による電子ビームＥＢの偏向方向Ｙとのなす角度θを、次式によって求める（ステップＳ１６）。
［数２］
tanθ＝Δｘ／ＬＲ
θ＝tan-1(Δｘ／ＬＲ)
このようにして測定した角度θに基づいて前述した［数１］式における右辺の第２項（回転の項）を求めることができる。
尚、角度θは３度以内の小さな角度であるため、sinθをΔｘ／ＬＲとし、cosθを１にしてもよい。
また、図３において、マ−カＭＯ、ＭＲ間の距離ＬＲ（ｎトラック分の幅）は既知であるため、マ−カＭＲ、ＭＹのみを描画し、これらのマ−カＭＲ、ＭＹ間の距離Δｘのみを測定して角度θを求めるようにしてもよいし、図９に示したパターンを描画し、ｎトラック毎に描画されるパターン３８の段差Δｘを測定して角度θを求めるようにしてもよい。
［高速で走査する電子ビームＥＢの走査位置のずれ補償］
図５に示すように基盤１２のレジスト上に２つのマ−カＭ１、Ｍ２を電子ビームＥＢによって描画するとともに、所定のパターンＰを電子ビームＥＢによって描画する。
即ち、図６のフローチャートに示すように、まず、マ−カＭ１を電子ビームＥＢによって描画する（ステップＳ２０）。続いて直線移動手段２４によって回転ステージ１４を直線移動方向Ｒに所定の距離移動させ（ステップＳ２１）、この移動位置でマ−カＭ２を電子ビームＥＢによって描画する（ステップＳ２２）。尚、各移動位置でのマ−カの描画は、第２の指令器５０からの第２の指令信号MO(X),MO(Y)を変化させることによって行う。
次に、図５に示すようにマ−カＭ２の位置を基準（原点）にして、Ａ（−１μｍ,１μｍ）、Ｂ（−１μｍ,−１μｍ）、Ｃ（１μｍ,−１μｍ）、Ｄ（１μｍ,１μｍ）の４点を通る矩形のパターンを描画させる第２の指令信号MO(X),MO(Y)を、第２の指令器５０から出力し、パターンＰを描画する（ステップＳ２３）。
仕様どおりの装置であれば、定格のアナログ信号を入力すれば、電子ビームＥＢは、そのアナログ信号に対応する位置に偏向する。この実施の形態の電子ビームＥＢ１０では、±１μｍの偏向位置が±１Ｖに対応する。
しかし、直線移動方向Ｒと電子ビームＥＢの偏向方向Ｙとのずれや、電子ビームＥＢの光学歪みなどにより、パターンＰは、指令どおりのパターンとはならず、回転ステージ１４の直線移動方向Ｒに対して傾いていたり、歪んでいたりする。
上記マ−カＭ１、Ｍ２、及びパターンＰが描画された基盤上のレジストを現像処理する（ステップＳ２４）。この現像処理により識別可能になった各マ−カＭ１、Ｍ２、パターンＰの各位置を測定し、各マ−カＭ１、Ｍ２を結ぶ線分の方向（回転ステージ１４の直線移動方向Ｒ）を直交座標系の一方向とし、また、マ−カＭ２の位置を原点とする直交座標系において、パターンＰの４隅の座標を測定する（ステップＳ２５）。また、測定した４隅の位置に基づいてパターンＰ内の各部の位置を、補間等により求める。図５では、説明を簡単にするために、１辺が２μｍの正方形を４×４に分割した場合の各交点の座標を求めている。
仕様どおりにパターンＰが描画されている場合には、Ｖｘ＝0.5Ｖ，Ｖｙ＝0.5Ｖを静電偏向プレート３４、３２に印加すれば、電子ビームＥＢは、（0.5μｍ, 0.5μｍ）の位置を照射するように振れるはずだが、図５に示したパターンＰによれば、７番の位置（約0.25μｍ,約0.3μｍ）の位置までしか振れない。所望の位置（0.5μｍ, 0.5μｍ）まで振るためには、１番の位置まで振る必要がある。１番の位置に相当する印加電圧は、Ｖｘ’＝１Ｖ，Ｖｙ’＝１Ｖである。
ステップＳ２６では、パターンＰ内の各位置が、所望の位置になるように第２の指令信号MO(X),MO(Y)を、第２の指令信号MO(X)’,MO(Y)’に変換する変換テーブルを作成する。このようして作成した変換テーブルは、図２の補償回路５２に設定される。
尚、次式に示す単純な伸縮を行う変換式、
Figure 2008064957
によって印加電圧(Ｖｘ’，Ｖｙ’)を求める場合には、上記例は、Kx＝２、Ky＝２であるが、サーボ信号に対応する所望の電子ビームＥＢの振りは、一つの方向だけではなく２次元で振り、且つ振る方向によって伸縮比が異なるため、上記［数３］式では、目的の印加電圧(Ｖｘ’，Ｖｙ’)を計算することができない。そこで、上述したように変換テーブルを使用するようにしている。
尚、１辺が２μｍの正方形に対して、実際には１０ビット（１０２４）×１０ビット（約２ｎｍ刻み）で分割した各交点の座標を求め、変換テーブルには各交点ごとに変換値が記憶されているため、電子ビームＥＢの偏向位置は、２ｎｍ以内の位置精度が補償される。
尚、基盤のレジスト上に描画するパターンは、この実施の形態のものに限らず、また、偏向手段は、２組（４枚）の静電偏向プレートを有するものに限らない。
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明に係る電子ビーム描画装置の実施の形態を示す要部側面図及び平面図である。 図２は図１に示したコントローラの要部の内部構成を示す図である。 図３は回転ステージの直線移動方向Ｒと電子ビームＥＢのＹ方向のずれ補償を説明するために用いた図である。 図４は回転ステージの直線移動方向Ｒと電子ビームＥＢのＹ方向との角度を求めるための処理手順を示すフローチャートである。 図５は高速で走査する電子ビームの走査位置のずれ補償を説明するために用いた図である。 図６は電子ビームの走査位置が所望の位置になるように指令信号を変換する変換テーブルを求めるための処理手順を示すフローチャートである。 図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ従来の電子ビーム描画装置の実施の形態を示す要部側面図及び平面図である。 図８（ａ）は電子ビーム描画装置によって所望のパターンが描画された基盤の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の要部拡大図である。 図９は従来の電子ビーム描画装置によって描画される不良パターンの一例を示す図である。 図１０は従来の電子ビーム描画装置によって描画されるパターンを構成する不良エレメントの一例を示す図である。
符号の説明
１０…電子ビーム描画装置、１２…基盤、１４…回転ステージ、１８…スピンドルモータ、２０…回転ステージユニット、２２…シャフト、２４…直線移動手段、２６…ロッド、２８…パルスモータ、３０…電子銃、３２、３４…静電偏向プレート、４０…コントローラ、４２…第１の指令器、４４、５４Ａ、５４Ｂ…Ｄ／Ａ変換器、４６Ｘ、４６Ｙ、５６Ｘ、５６Ｙ…偏向アンプ、４８Ｘ、４８Ｙ…加算器、５０…第２の指令器、５２…補償回路

Claims (9)

  1. 基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して所望のパターンを描画する電子ビーム描画装置において、
    前記基盤を支持するステージと、
    前記ステージを少なくとも直線移動させるステージ駆動手段と、
    前記電子ビームを前記ステージの直線移動方向に偏向させる第１の指令信号を出力する第１の指令手段と、
    前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令手段からの前記第１の指令信号によって偏向させられる電子ビームの偏向方向とのなす角度に基づいて前記電子ビームの偏向方向が前記ステージの直線移動方向と一致するように前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号を処理する信号処理手段と、
    前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令信号に基づいて偏向させられる電子ビームの移動位置とを基準に設定される所定のパターンを構成するエレメントを、前記電子ビームで描画させる第２の指令信号を出力する第２の指令手段と、
    前記信号処理手段によって処理された第１の指令信号と前記第２の指令信号から出力された第２の指令信号とに基づいて電子ビームを偏向させる偏向手段と、
    を備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
  2. 基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して所望のパターンを描画する電子ビーム描画装置において、
    前記基盤を支持するステージと、
    前記ステージを少なくとも直線移動させるステージ駆動手段と、
    前記電子ビームを前記ステージの直線移動方向に偏向させる第１の指令信号を出力する第１の指令手段と、
    前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令信号に基づいて偏向させられる電子ビームの移動位置とを基準に設定される所望のパターンを構成するエレメントを、前記電子ビームで描画させる第２の指令信号を出力する第２の指令手段と、
    前記第２の指令手段からの第２の指令信号によって前記電子ビームで実際に描画されるエレメントと前記所望のパターンを構成するエレメントとの誤差を補償するために前記第２の指令手段から出力される第２の指令信号を補償する補償手段と、
    前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号と前記補償手段によって補償された第２の指令信号とに基づいて電子ビームを偏向させる偏向手段と、
    を備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
  3. 基盤上に塗布されたレジストに電子ビームを照射して所望のパターンを描画する電子ビーム描画装置において、
    前記基盤を支持するステージと、
    前記ステージを少なくとも直線移動させるステージ駆動手段と、
    前記電子ビームを前記ステージの直線移動方向に偏向させる第１の指令信号を出力する第１の指令手段と、
    前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令手段からの前記第１の指令信号によって偏向させられる電子ビームの偏向方向とのなす角度に基づいて前記電子ビームの偏向方向が前記ステージの直線移動方向と一致するように前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号を処理する信号処理手段と、
    前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令信号に基づいて偏向させられる電子ビームの移動位置とを基準に設定される所望のパターンを構成するエレメントを、前記電子ビームで描画させる第２の指令信号を出力する第２の指令手段と、
    前記第２の指令手段からの第２の指令信号によって前記電子ビームで実際に描画されるエレメントと前記所望のパターンを構成するエレメントとの誤差を補償するために前記第２の指令手段から出力される第２の指令信号を補償する補償手段と、
    前記信号処理手段によって処理された第１の指令信号と前記補償手段によって補償された第２の指令信号とに基づいて電子ビームを偏向させる偏向手段と、
    を備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
  4. 前記補償手段は、前記第２の指令手段の各指令信号ごとに該指令信号を補償する変換値が記憶された変換テーブルを有し、前記第２の指令手段からの指令信号に応じて前記変換テーブルから対応する変換値を読み出して出力することを特徴とする請求項２又は３に記載の電子ビーム描画装置。
  5. 前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記第１の指令手段からの前記第１の指令信号によって偏向させられる電子ビームの偏向方向とのなす角度は、３度以内であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子ビーム描画装置。
  6. 前記偏向手段は、前記基盤のレジスト上で前記電子ビームを±５μｍ以上変位させることが可能であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子ビーム描画装置。
  7. 前記偏向手段は、前記電子ビームを１０ＭＨｚ以上の応答性をもって振動させることが可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電子ビーム描画装置。
  8. 請求項１又は３に記載の電子ビーム描画装置における電子ビームのずれ補償方法であって、
    前記ステージ駆動手段によって前記ステージを直線移動させるとともに、その直線移動の軌跡上にマーカを前記電子ビームで描画させる工程と、
    前記第１の指令手段から前記ステージの直線移動方向に前記電子ビームを偏向させる第１の指令信号を出力させるとともに、該電子ビームの移動軌跡上にマーカを電子ビームで描画させる工程と、
    前記描画された２つのマーカに基づいて前記ステージの直線移動方向と前記第１の指令手段からの指令信号によって偏向する電子ビームの偏向方向とのなす角度を測定する工程と、を含み、
    前記信号処理手段は、前記測定された角度に基づいて前記電子ビームの偏向方向が前記ステージの直線移動方向と一致するように前記第１の指令手段から出力された第１の指令信号を処理することを特徴とする電子ビームのずれ補償方法。
  9. 請求項２又は３に記載の電子ビーム描画装置における電子ビームのずれ補償方法であって、
    前記ステージ駆動手段によって前記ステージを直線移動させるとともに、その直線移動の軌跡上に１つの基準マーカを含む２点以上のマーカを前記電子ビームで描画させる工程と、
    前記ステージ駆動手段によって駆動されるステージの直線移動方向と前記基準マーカの位置とを基準にした所定のパターンを前記電子ビームで描画させるべく前記第２の指令手段から所定の指令信号を出力する工程と、
    前記描画された２点以上のマーカの位置から前記ステージの直線移動方向を測定するとともに、前記描画された所定のパターンを測定する工程と、
    前記測定された前記ステージの直線移動方向と所定のパターンとに基づいて前記ステージの直線移動方向及び基準マーカの位置を基準にした、前記描画された所定のパターンと前記所定の指令信号によって描画されるべき所定のパターンとの誤差に基づいて前記第１の指令手段から出力される指令信号を補償するための補償情報を取得する工程と、を含み、
    前記補償手段は、前記補償情報に基づいて前記第２の指令手段から出力される指令信号を補償して出力することを特徴とする電子ビームのずれ補償方法。
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