JP2512530B2 - 電子ビ―ム露光装置及び電子ビ―ム露光方法 - Google Patents

電子ビ―ム露光装置及び電子ビ―ム露光方法

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JP2512530B2 JP63139729A JP13972988A JP2512530B2 JP 2512530 B2 JP2512530 B2 JP 2512530B2 JP 63139729 A JP63139729 A JP 63139729A JP 13972988 A JP13972988 A JP 13972988A JP 2512530 B2 JP2512530 B2 JP 2512530B2
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【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 (第7図〜9図) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 原理説明 (第1図) 本発明の一実施例 (第2〜6図) 発明の効果 〔概要〕 電子ビーム露光技術に関し、折り返し時の振動を極力
低減し、かつ速やかに次の列の露光に移行することので
きる電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法を提供
することを目的とし、ステージ上に露光用基板を搭載
し、該基板に対して往復折り返し軌道を描くように該ス
テージを移動させながら該基板を露光する連続移動露光
方式の電子ビーム露光装置において、該基板上の一つの
露光列から次の露光列へ露光を行なう際、該ステージが
停止することなく曲線軌道により連続的に次の露光列へ
折り返し移動するように、ステージの軌道データを生成
する手段と、該ステージの軌道データ及び該ステージの
位置情報に基づき、該ステージが停止することなく曲線
軌道により連続的に次の露光列へ移るように、該ステー
ジを移動させるステージ制御部とを有するように構成す
る。また、ステージ上に露光用基板を搭載し、該基板に
対して往復折り返し軌道を描くように該ステージを移動
させながら該基板を露光する連続移動露光方式の電子ビ
ーム露光方法において、該基板上の一つの露光列から次
の露光列へ露光を行なう際、該ステージが停止すること
なく曲線軌道により連続的に次の露光列へ折り返し移動
するように、ステージを移動させるようにする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方
法に係り、詳しくはステージ移動制御の改良により振動
の発生を防止し、露光時間の短縮を図るようにした電子
ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法に関する。
電子ビーム露光方法は、点状あるいは矩形状断面をも
つ電子ビームを偏向し、位置を変えながらウエハ上に照
射し、更にステージを移動させてウエハ上に微細パター
ンを描画しようとするものである。したがって、電子
源、電子ビームの収束、整形、偏向させるコラム系、ウ
エハを支持して露光位置を変えるステージ系のほか、こ
れらを制御する制御系が必要となるが、解像度の向上を
望むことができる。
また、近年の電子ビーム露光においては、パターンの
微細化に伴い、ビーム偏向範囲が狭くなったのでステー
ジを動作させながら露光する連続移動露光方式が主流と
なってきている。この場合にもステージの振動、加速等
はビーム系に大きく影響し、そのため、ステージの加減
速や振動を極力抑える必要がある。
〔従来の技術〕
第7図は従来の電子ビーム露光装置の一例の構造を示
す装置概略図、第8図は従来例のステージ制御部を示す
ブロック構成図、第9図は従来例の連続移動露光方法を
説明するための図である。
これらの図において、1は電子ビーム露光装置であ
り、2は露光室を構成する真空チャンバである。真空チ
ャンバ2は防振台3に載置される。電子銃から発射され
た電子ビームは電子ビームコラム4内に設けられた図示
しない可変スリットにより任意の矩形スポットに形成さ
れ、電磁レンズ5、6、7により縮小されてレジストが
塗布された試料(ウエハ)8上に投影結像する。電磁レ
ンズ5、6、7は露光制御計算機9からの制御データお
よび後述するレーザレシーバ16からの位置データを基に
電子ビーム制御部10でD/A変換および増幅された電流信
号に基づき電子ビームを収束して試料(ウエハ)8上に
焦点を合わせる。試料(ウエハ)8はX−Yステージ11
上に載せられており、X−Yステージ11はDCサーボモー
タ12、13によりX軸方向、Y軸方向にそれぞれ移動す
る。また、X−Yステージ11の位置(座標)はレーザ発
振器14からのレーザ光をX−Yステージ11上に設けられ
たミラー15で反射させ、その干渉光をレーザレシーバ16
で受光して干渉光の強さの変化回数を計数することによ
り検出される。レーザレシーバ16で検出されたX−Yス
テージ11の位置データは電子ビーム制御部10およびステ
ージ制御部17に出力され、ステージ制御部17はその詳細
なブロック構成図を第8図に示すように、関数発生器2
0、アップ/ダウンカウンタ21、偏差カウンタ22、D/Aコ
ンバータ23、パワーアンプ24および名演算子1/S、S、f
1〜f3から構成される。ステージ制御部17は露光制御計
算機9により設定された第9図に示す走行軌道となるよ
うに関数発生器20で所定のサンプリングクロック毎に目
標位置・目標速度を決定し、これをレーザレシーバ16か
らの位置データに基づくアップ/ダウンカウンタ21のカ
ウントで読み取って制御データ(ディジタル値)をD/A
コンバータ23に出力する。D/Aコンバータ23は制御デー
タをD/A変換してパワーアンプ24に出力し、パワーアン
プ24はアナログ信号をDCサーボモータ12、13を駆動する
のに十分な電流信号に変換、増幅してDCサーボモータ1
2、13に出力する。そして、従来の連続移動方式におい
ては第9図に示すように、一列を露光し終わると一旦停
止し、隣の列までステップ送りをし、それから逆方向に
向かって連続移動露光をするというサイクルを繰り返す
ことになる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の電子ビーム露光技術
にあっては、一列の露光が終わると一旦停止し、ステー
ジを縦方向にステップ送りをして次の列の連続移動露光
をするという構成となっていたため、停止時の減速、ス
テップ送り時の加減速時に系の振動を惹き起こし、露光
エリアに入ってからもその振動が続いている場合にはパ
ターンへの悪影響を招き、さらに一旦停止することか
ら、次の列への移動に時間がかかりスループットにも影
響を及ぼすという問題点があった。
すなわち、ステージ移動系の精度向上のためには精密
なステージが必要となるが、移動中のヨーイング等を防
ぐためにステージは非常に重くなる傾向にあり、また、
ウエハの口径も大きくなることからストークも大きくな
り、ステージが非常に大きなものとなってきている。こ
のような状況下、次の列に移るために一旦停止し、ステ
ップ送りを行うと電子ビームコラムを始めとして系全体
に振動が発生し易くなり、系が止まっているようにみえ
ても実際には系の振動によって露光の相対位置がずれて
しまう不具合が生じる。したがって、系の振動が静定さ
れるまで持たなければならないことからスループットの
向上が図れなかった。また、系が微細なところまで振動
しているか否かを測定するのも困難であった。
そこで本発明は、折り返し時の振動を極力低減し、か
つ速やかに次の列の露光に移行することのできる電子ビ
ーム露光装置及び電子ビーム露光方法を提供することを
目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による電子ビーム露光装置は、ステージ上に露
光用基板を搭載し、該基板に対して往復折り返し軌道を
描くように該ステージを移動させながら該基板を露光す
る連続移動露光方式の電子ビーム露光装置において、該
基板上の一つの露光列から次の露光列へ露光を行なう
際、該ステージが停止することなく曲線軌道により連続
的に次の露光列へ折り返し移動するように、ステージの
軌道データを生成する手段と、該ステージの軌道データ
及び該ステージの位置情報に基づき、該ステージが停止
することなく曲線軌道により連続的に次の露光列へ移る
ように、該ステージを移動させるステージ制御部とを有
するように構成している。また、本発明による電子ビー
ム露光方法は、ステージ上に露光用基板を搭載し、該基
板に対して往復折り返し軌道を描くように該ステージを
移動させながら該基板を露光する連続移動露光方式の電
子ビーム露光方法において、該基板上の一つの露光列か
ら次の露光列へ露光を行なう際、該ステージが停止する
ことなく曲線軌道により連続的に次の露光列へ折り返し
移動するように、ステージを移動させるようにしてい
る。
〔作用〕
本発明では、ステージは折り返しを停止することな
く、所定速度で曲線にて連続に次の露光列に移行する。
したがって、このときの系の振動要因は遠心力のみと
なり、折り返し時の振動が極力低減され、かつ速やかに
次の列の露光に移行することが可能になる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
原理説明 第1図は本発明の原理を説明するための図である。第
1図において、ステージが速度v、半径rで半回転する
ときに生じる加速度αは次式で示される。
ここで、半径rに予め実験等に基づく最適値が与えら
れるとすれば、速度vにより加速度αを調整することが
でき、この加速度が系に対して所定の許容値以下の値と
なるようにvを決定するようにする。したがって、ステ
ージは第1図に示す折り返し点を指定速度にて半回転す
ることになり、従来例のように一旦停止せずに次の列の
露光に移ることが可能になる。このときの系の振動要因
は遠心力 (但し、m:ステージの質量)のみである。
実施例 次に、上記原理に基づく電子ビーム露光装置を実施例
として説明する。第2〜6図は本発明に係る電子ビーム
露光装置の一実施例を示す図であり、本実施例の説明に
あたり第7、8図に示した従来例と同一構成部分には同
一符号を付してその説明を省略する。
まず、構成を説明する。第2図において、31は露光用
計算機であり、32はステージ制御用CPU、電子ビーム制
御部10、レーザレシーバ16である。露光用計算機31は露
光走行開始前に、ステージ制御用CPUが露光軌道を計算
するためのデータとして、第3図に示すように描画終了
時点の速度変更点(x1,y1)とその速度v1、半径rにて
半回転する場合の軌跡を示す露光エリア(xn,yn)とそ
の間の速度vnおよび中心点Pc(PRx,PRy)、描画開始時
点の速度変更点(x2,y2)とその速度v2をそれぞれ演算
し、それらのデータをステージ制御用CPU32に転送す
る。このとき、回転速度Vに対しv1とv2とはそれぞれ異
なる速度であるため許容加速度αにて速度を立下げ、立
上げるための区間t1〜t2、t3〜t4を設ける(第4図参
照)。なお、これは従来例のように一旦停止する場合で
も必要な処理であるため、従来のものに比べタイムロス
となるものではない。再び、第2図に戻り、ステージ制
御用CPU32は例えば1ms毎にレーザレシーバ16からのレー
ザデータPx、Pyに基づいてステージ制御用CPU32により
計算された理想軌跡との偏差を修正し、誤差を補正する
ようにDCサーボモータ12、13の回転を制御してX−Yス
テージ11を移動させる。
第5図は露光用計算機31およびステージ制御用CPU32
のブロック構成図を示す図であり、図中33は上記速度変
更点(x1、y1)とその速度v1、露光エリア(xn、yn)と
その間の速度vnおよび中心点Pc(PRx、PRy)、速度変更
点(x2、y2)とその速度v2を発生させる関数発生器、34
はレーザデータPx、Pyと理想軌跡の位置がどれだけずれ
ているかを所定のゲインをかけてカウントする偏差カウ
ンタ(ここで、Rnは理想軌跡の位置、Pはレーザの位置
を示す)である。また、各演算子1/S、S、f1〜f3は理
想軌跡からの位置ずれの補正、摩擦等の影響による定常
偏差(誤差)の補正、指示速度と実際の速度とのずれを
補正するためのものであり、いわゆるPID(比例・積分
・微分)制御を行うものである。
次に、第6図を用いて理想軌跡の関数発生の例を説明
する。第6図はy方向主送りの場合の関数発生のプログ
ラムを示すフローチャートであり、本プログラムは所定
のサンプリングクロック毎(例えば、1ms毎)に一度実
行される。まず、STEP1でレーザデータPx、Pyを読み込
み、STEP2でこのPx、Pyに基づいて現在の軌跡がykに到
達したか否かを判別し、ykに到達していれば第3図に示
す半回転の露光エリアにあると判断してSTEP3でkをイ
ンクリメント(k←k+1)する。次いで、STEP4で次
式に従って第3図に示す角度θを演算し、このθに基
づき次式に従って半回転の露光エリアにある理想軌跡
の位置(座標)(Pnx,Pnyを演算する。
但し、V:半回転を行う場合の速度であり、加速度αが
系に対して許容値以下となるように予め実験等により最
適値を設定する。
r:Pcを原点とする半円の半径。
但し、R(n-1)x:前回のRnx R(n-1)y:前回のRny 次いで、STEP5で次のykに到達したか否かを判別し、
到達していればSTEP6でkをインクリメント(k←k+
1)して今回の処理を終え、到達していなければSTEP8
に進む。一方、STEP2でykに到達していなければ第3図
に示す半回転の露光エリアにないと判断してSTEP7で次
式に従って半回転の場合以外の理想軌跡の位置Rnx,R
nyを演算してSTEP8に進む。
但し、R(n-1)y:前回のRny 第式中Rnyの運動方程式はサンプリング毎に時間t
を規格化して(t=1として)tを消去したものであ
る。次いで、STEP8でサーボルーチンの操作量を演算
し、STEP9で操作量をDCサーボモータ12、13に出力して
処理を終了する。
このように、本実施例ではX−Yステージ11が一旦停
止、位置決めする時間やステップ送りによる加減速、位
置決めの時間等がないため、スループットを格段に向上
させることができる。さらに、停止のための減速がない
ので、停止時の振動により系が振動することがなく、歩
留りを大幅に向上させることができる。
なお、本実施例では半回転にて次の露光例に移る例を
示したが、勿論これには限定されず、曲線にて連続に次
列に移るものであれば半回転以外(例えば、楕円形)の
ものでもよいことは言うまでもない。
〔効果〕
本発明によれば、ステージは折り返しを停止すること
なく、所定速度で曲線にて連続に次の露光列に移行する
ようにしているので、折り返し時の振動を極力低減し、
かつ速やかに次の列の露光に移行することができ、スル
ープットおよび歩留りを格段に向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電子ビーム露光装置及び電子ビー
ム露光方法の原理説明を示すその走行軌跡を示す図、 第2〜6図は本発明に係る電子ビーム露光装置の一実施
例を示す図であり、 第2図はその構成図、 第3図はその走行軌跡の詳細を示す図、 第4図はその速度の推移を示す図、 第5図はそのブロック構成図、 第6図はその関数発生のプログラムを示すフローチャー
ト、 第7〜9図は従来の電子ビーム露光装置を示す図であ
り、 第7図はその概略図、 第8図はそのブロック構成図、 第9図はその連続移動露光方法を説明するための走行軌
跡を示す図である。 1……電子ビーム露光装置、11……X−Yステージ、31
……露光用計算機、32……ステージ制御用CPU、33……
関数発生器。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステージ上に露光用基板を搭載し、該基板
    に対して往復折り返し軌道を描くように該ステージを移
    動させながら該基板を露光する連続移動露光方式の電子
    ビーム露光装置において、 該基板上の一つの露光列から次の露光列へ露光を行なう
    際、該ステージが停止することなく曲線軌道により連続
    的に次の露光列へ折り返し移動するように、ステージの
    軌道データを生成する手段 と、 該ステージの軌道データ及び該ステージの位置情報に基
    づき、該ステージが停止することなく曲線軌道により連
    続的に次の露光列へ移るように、該ステージを移動させ
    るステージ制御部と を有することを特徴とする電子ビーム露光装置。
  2. 【請求項2】ステージ上に露光用基板を搭載し、該基板
    に対して往復折り返し軌道を描くように該ステージを移
    動させながら該基板を露光する連続移動露光方式の電子
    ビーム露光方法において、 該基板上の一つの露光列から次の露光列へ露光を行なう
    際、該ステージが停止することなく曲線軌道により連続
    的に次の露光列へ折り返し移動するように、ステージを
    移動させることを特徴とする電子ビーム露光方法。
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