JP2582152B2 - 偏向系描画フィールドの歪補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マークが形成されていない描画材料上にイ
オンビーム描画によりパターンを描画する際、ステージ
上の基準マーク面と前記マークが形成されていない描画
材料面の高さが一致していない場合に発生する偏向系描
画フィールドの歪を補正出来る偏向系描画フィールドの
歪補正方法に関する。

［従来の技術］ 電子ビーム描画により描画材料上にパタンを描画する
場合、該パターン描画に先立って、偏向系の描画フィー
ルド（光軸を中心として電子ビームの偏向のみで許容範
囲内の偏向歪みでパターンが描ける領域）の歪（振幅の
歪，回転による歪み及び偏向歪）の補正を施している。
一般的に、電子ビーム描画装置等の荷電粒子ビーム装置
では、パターンが描画される材料を載せたステージの移
動量を材料へのパターン描画時の長さ及び方向の基準と
している。従って、上記偏向系描画フィールドの歪み補
正は、ステージ座標系に対して施される。さて、マーク
が形成されていない描画材料へのパターン描画において
先立って行われる偏向系描画フィールドの歪補正は、材
料ステージの基準マーク面上に設けられた十字状の基準
マークを、例えば、第５図に示す様に、ステージ移動と
電子ビーム走査により偏向系描画フィールドＦ内のA,B,
C,Dの４箇所において位置検出する。そして、該測定さ
れた各４箇所の於ける基準マークの位置（Xa,Ya），（X
b,Yb），（Xc,Yc），（Xd,Yd）に基づいて、Ｘ方向,Y方
向の振幅歪補正値とX,Y方向の回転補正値を求める。即
ち、例えば、（Xa−Xc），（Yb−Yd）と夫々X,Y方向の
振幅基準値との差から夫々Ｘ方向,Y方向の振幅歪補正値
を求める。又、（Ya−Yc）／（Xa−Xc），（Yb−Yd）／
（Xb−Xd）から夫々Ｘ方向,Y方向の回転角を求め、該各
Ｘ方向,Y方向の回転に起因して発生するＹ方向成分,X方
向成分を補正する為の回転補正値を求める。この様にし
て求めた該各歪補正値の内、Ｘ方向振幅歪補正値とＹ方
向の回転歪みによる補正値をＸ方向偏向系に、Ｙ方向振
幅歪補正値とＸ方向の回転歪みによる補正値をＹ方向偏
向系に与えている。又、偏向歪の補正値は、上記偏向系
描画フィールド内の適宜多数の箇所での基準マーク位置
を検出し、それと各箇所での理想的位置とのずれから測
定し、各偏向系に与えている。この様にして、該偏向系
描画フィールドの歪みを補正している。

［発明が解決しようとする課題］ 所で、通常、第６図に示す様に、描画すべき材料１
は、材料ホルダ２に正確にセットされ、該ホルダは材料
ステージ３の所定位置にセットされる。図中、４はバ
ネ,5は材料押さえである。しかし、この時、材料１が撓
んでいる場合や、ステージ３及び若しくはホルダ２の加
工精度等が良くない場合に、ステージ３の基準マーク面
3Sと材料面1Sの高さが一致しない事がある。

さて、パターン描画前に上記偏向系描画フィールドの
歪み補正を施していても、この様な基準マーク面3Sと材
料面1Sの高さが一致していない状態において、電子ビー
ム走査により材料上にパターンの描画を行うと、該高さ
の不一致に基づく歪みが発生し、描画精度が悪化する。
即ち、第７図に示す様に、該基準マーク面3Sの高さより
材料面の高さが1S′に示すように高い場合に材料面上を
電子ビーム走査でパターン描画すると、1Sに示す様に材
料面の高さが基準マーク面3Sの高さと一致している場合
に比べ、（Ｇ−Ｇ′）の振幅歪が発生し、1S″に示す様
に低い場合に（Ｇ−Ｇ″）の振幅歪が発生する。又、こ
の際、材料が撓んでいる場合等には同時に基準マーク面
に対し材料面が傾斜しているので、図示しないが、回転
の歪も発生している。つまり、偏向系描画フィールドに
着目すると、基準マーク面3Sと材料面1Sの高さが一致し
ていないと、該高さの不一致に基づいて、材料上におけ
る偏向系描画フィールドに歪みが発生するのである。そ
の為、この様な状態でパターンを描画すると、精度の悪
いパターン描画が成されてしまう。

そこで、例えば、マークが形成されていない描画材料
上に、予め電子ビームによりマークを形成し、該材料上
に形成されたマークを電子ビーム走査により位置検出
し、該検出値に基づいて前記高さの不一致に基づく歪み
を補正する方法が考えられるが、前記電子ビームによる
マーク形成の際、描画材料を一旦電子ビーム描画装置か
ら外に取出して化学的な後処理を施さねばならず、極め
て厄介な操作が必要となる。

本発明はこの様な点に鑑み、特に、マークが形成され
ていない描画材料上のイオンビーム描画によりパターン
を描画する際、ステージ上の基準マーク面と前記マーク
が形成されていない描画材料面の高さが一致していない
場合に発生する偏向系描画フィールドの歪みを簡単な操
作により補正出来る新規な偏向系描画フィールドの歪み
補正方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、複数種類のイオンを発生するイオ
ン源と、該イオンの内、特定質量のイオンを描画材料方
向に向ける為のイオン選択器を備えたイオンビーム描画
装置によりマークが形成されていない描画材料上にパタ
ーンを描画する際、 （ａ）前記イオン選択器により相対的に軽質量のイオン
を選択し、前記マークが形成されていない描画材料を載
置した材料ステージ上に設けられた基準マークをステー
ジ移動と前記選択された軽質量のイオンビーム走査によ
り偏向系描画フィールド内の複数箇所において位置検出
し、該各検出値に基づいて偏向系描画フィールドのステ
ージ座標系に対する歪補正値を求め、該歪補正値を偏向
系に与える事により該歪を補正し、 （ｂ）次に、前記イオン選択器により相対的に重質量の
イオンを選択し、前記歪補正を施した偏向系描画フィー
ルドの中心とマークの中心とが一致するように前記選択
された重質量のイオンビームの照射により前記描画材料
上にマークを描画し、 （ｃ）次に、前記イオン選択器により相対的に軽質量の
イオンを選択し、前記描画材料上に描画されたマークを
ステージ移動と前記選択された軽質量のイオンビーム走
査により偏向系描画フィールド内の複数箇所において位
置検出し、該各検出値に基づいて前記描画材料面上にお
ける偏向系描画フィールドのステージ座標系に対する歪
補正値を求め、該歪補正値を偏向系に与えて該歪を補正
する事により偏向系描画フィールドの歪を補正した。

［実施例］ 第１図は本発明の偏向系描画フィールド歪補正方法を
行なう装置例として示したイオンビーム描画装置の概略
図である。

図中10はイオン源、11イオン選択器（例えばウィーン
フィルタの如きＥ×Ｂマスフィルタ）、12は集束レン
ズ、13X,13YはＸ方向,Y方向偏向器、14は材料ステー
ジ、15はホルダ、16はマークが形成されていない描画材
料、17はステージ移動機構、18はレーザ測長器、19は２
次電子検出器、20は信号処理回路、21は制御装置、22X,
22YはＸ方向,Y方向偏向アンプである。尚、上記イオン
源としては、例えば、複数の金属が合金状になったもの
を加熱して液状にし、そこから複数のイオンを電界で引
き出す構成のものが使用される。

先ず、制御装置21からの指令をステージ移動機構17に
送り、材料ステージ14の基準マーク面14S上に設けられ
た基準マークを、例えば、第５図に示す様に、偏向系描
画フィールド（光軸を中心としてイオンビームの偏向の
みで許容範囲内の偏向歪みでパターンが描ける領域）Ｆ
内のA,B,C,Dの各４箇所近傍に持って来る。そして、該
制御装置21からの指令を偏向アンプ22X,22Yを介して偏
向器13X,13Yに送り、該各近傍の近くをイオン源10から
のイオンビームで走査する。尚、該マーク検出において
は、上記イオン源10からのイオンの内、比較的質量の小
さなイオン（例えは、SiやSn）をＥ×Ｂマスフィルタ11
にて選択する。該各箇所近傍に於けるイオンビーム走査
により上記２次電子検出器19は材料上から発生した２次
電子を検出する。この際、該検出器がマークから発生さ
れた２次電子を検出した時、信号処理回路20を通じて制
御装置21にマークを検出した事を示す信号が入って来る
ので、該制御装置は、上記材料ステージ14の移動量（レ
ーザ測長器18の値）と、マークを検出するまでのビーム
の偏向量に基づいて上記偏向系描画フィールドＦ内のA,
B,C,Dの各４箇所における基準マークの位置を測定す
る。該位置検出は各４箇所においてX,Y両方向について
行われるので、基準マークの中心位置が測定される。そ
して、該制御装置は、該測定された各４箇所の於ける基
準マークの位置（Xa,Ya），（Xb,Yb），（Xc,Yc），（X
d,Yd）に基づいて、Ｘ方向,Y方向の振幅歪補正値とX,Y
方向の回転補正値を求める。即ち、例えば、（Xa−X
c），（Yb−Yd）と夫々X,Y方向の振幅基準値との差から
夫々Ｘ方向,Y方向の振幅歪補正値を求める。又、（Ya−
Yc）／（Xa−Xc），（Yb−Yd）／（Xb−Xd）から夫々Ｘ
方向,Y方向の回転角を求め、該各Ｘ方向,Y方向の回転に
起因して発生するＹ方向成分,X方向成分を補正する為の
回転補正値を求める。第２図は、例えば、偏向系描画フ
ィールドＦのＹ方向の回転角がθである場合を示したも
ので、該回転によりＸ方向成分Xaが発生するので、該Xa
と同じ大きさで極性が反対の−XaをＹ方向の回転歪みに
よる補正値とする。この様にして求めた該各歪補正値の
内、Ｘ方向振幅歪補正値とＹ方向の回転歪みによる補正
値をＸ方向偏向アンプ22Xに、Ｙ方向振幅歪補正値とＸ
方向の回転歪みによる補正値をＹ方向偏向アンプ22Yに
与えることにより該歪を補正している。尚、上記説明で
は、偏向系描画フィールドＦ内のA,B,C,Dの各４個所で
マーク位置検出するようにしたが、実際には、該４箇所
だけではなく、該４個所を含む適宜多数の箇所で基準マ
ーク位置を検出し、それと各箇所での理想的位置とのず
れから測定し、各偏向系に与えてる事により、偏向歪も
補正する事により、偏向系描画フィールドの歪みの粗い
補正を行う。

次に、偏向系描画フィールドＦの中心（光軸に一致し
ている）では、ステージ上の基準マーク面と材料面の高
さが一致していない場合に発生する偏向系描画フィール
ドの歪を無視できるので、上記ステージ座標系に対する
粗い歪補正を施した偏向系描画フィールドの中心（光
軸）とマークの中心とが一致する様に材料上にマークを
描画する。この際、上記イオン源10からのイオンの内、
比較的質量の重いイオン（例えは、MoやAu）をＥ×Ｂマ
スフィルタ11にて選択する。そして、制御装置21からの
指令を偏向アンプ22X,22Yを介して偏向器13X,13Yに送
り、第３図に示す様に、上記ステージ座標系に対する歪
補正を施した偏向系描画フィールドＦの中心（光軸に一
致している）と十字状マークＭの中心とが一致する様に
該イオン源10からのイオンビームで走査し、イオンビー
ムの照射により描画材料16上にマークを描画する。尚、
ステージ上の基準マーク面と材料面の高さが一致してい
ないといっても、該高さのずれは極めて僅かなので、上
記過程での偏向系描画フィールド歪補正が粗い補正とい
っても、中心以外の部分でも歪の極めて少ない可成精度
の高いマークが形成される。この様に、イオンビームに
て直接マークを形成したのは、電子ビームによるマーク
形成と異なり、化学的な後処理が不要な為である。又、
重いイオンをマーク形成に使用したのは後でマーク検出
する場合にマークの損傷が防止できるからである。尚、
該マーク形成は、イオン注入によるものでも良いし、イ
オン衝撃により溝を掘るものでもよい。

次に、上記の様にして材料上に形成されたマークを使
用して、上記ステージ上の基準マーク面に形成された基
準マークを使用して各歪補正値を求め偏向系描画フィー
ルドの歪を補正したのと同様な操作を行ない、ステージ
の基準マーク面と材料面の高さの不一致に基づく偏向系
描画フィールドの材料上での歪みを補正する。この歪補
正は、上記基準マークを使用した粗い補正に対し、より
精度の高い補正である。尚、この時には、イオン源から
のイオンの内、比較的質量の小さなイオン（例えば、Si
やSn）をＥ×Ｂマスフィルタ11にて選択する。この様
に、材料上に形成したマークを使用した場合には、第４
図の16S,16S′,16S″に示す様に材料面がどの様な高さ
にあろうと、該材料上のマークもM,M′,M″となるの
で、各々の振幅Ｇは変化しない。尚、図示しないが、回
転歪も同じ様に変化しない。

以上の操作が終了した後に、材料上にパターン描画を
行う。

尚、上記実施例では、材料上に１つのマークを形成
し、該マークを使用して偏向系描画フィールドの材料上
での歪を補正し、材料全面にパターンを描画する様にし
たが、材料面上に局所的な歪が発生している場合も考慮
して、材料面上に複数のマークを形成し、材料面の各マ
ーク形成部に於ける偏向系描画フィールドの歪の個々に
補正してから材料全面にパターンを描画する様にしても
良い。勿論、材料中央部の補正値を基準として各部分の
歪を補間して求めるようにしても良い。但し、マークを
材料上に２個以上形成する場合も、ステージ座標系に対
する歪補正を施した偏向系描画フィールドＦの中心（光
軸に一致している）と十字状マークＭの中心とが一致す
る様にイオンビームの照射により描画材料16上にマーク
を描画する。尚、この場合には、マークを形成すべき材
料上の各位置が夫々光軸上に来る様にステージを移動さ
せて、マークを形成する。

又、材料上に形成されるマークとしては十字状のもの
に限定されず、Ｌ字状のものでも良い。

以上説明した様に、本発明は、イオン選択器により相
対的に軽質量のイオンを選択し、該軽質量のイオンビー
ム走査による材料ステージ上に設けられた基準マークの
位置検出に基づいての偏向系描画フィールドの歪みを補
正し、次に、描画材料をイオンビーム描画装置から外に
取り出すことなく、イオン選択器により相対的に重質量
のイオンを選択し、該重質量イオンビーム照射により描
画材料上にマークを形成し、次に、イオン選択器により
相対的に軽質量のイオンを選択し、該軽質量イオンビー
ム走査による描画材料上に形成されたマークの位置検出
に基づいて精度の高い偏向系描画フィールドの歪みを補
正している。即ち、描画材料をイオンビーム描画装置か
ら外に取出すことなく、イオン選択器で選択されたイオ
ン種による材料のステージ上のマーク走査、描画材料上
へのマーク形成、該材料上に形成されたマークの走査に
よる簡単な操作で偏向系描画フィールドの歪みが補正さ
れる。

［発明の効果］ 本発明によれば、マークが形成されていない描画材料
上にイオンビーム描画によりパターンを描画する際、ス
テージ上の基準マーク面と前記マークが形成されていな
い描画材料面の高さが一致していなくでも、前記高さ不
一致に基づく偏向系描画フィールドの歪みを簡単な操作
により補正出来るので、マークが形成されていない材料
に高精度なパターンを描画出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の偏向系描画フィールド歪補正方法を行
なう装置例として示したイオンビーム描画装置の概略
図、第２図，第３図及び第４図は本発明の動作の説明を
補足するための図、第５図は偏向系描画フィールドの４
カ所においてマーク検出する説明に用いた図、第６図は
材料面と基準マーク面との関係の説明に用いた図、第７
図は従来の偏向系描画フィールド歪補正方法の説明にし
ようした図である。 10:合晶イオン源、11:イオン選択器、12:集束レンズ、1
3X,13Y:X方向,Y方向偏向器、14:材料ステージ、15:ホル
ダ、16:描画材料、7:ステージ移動機構、18:レーザ測長
器、19:2次電子検出器、20:信号処理回路、21:制御装
置、22X,22Y:X方向,Y方向偏向アンプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数種類のイオンを発生するイオン源と、
   該イオンの内、特定質量のイオンを描画材料方向に向け
   る為のイオン選択器を備えたイオンビーム描画装置によ
   りマークが形成されていない描画材料上にパターンを描
   画する際、 （ａ）前記イオン選択器により相対的に軽質量のイオン
   を選択し、前記マークが形成されていない描画材料を載
   置した材料ステージ上に設けられた基準マークをステー
   ジ移動と前記選択された軽質量のイオンビーム走査によ
   り偏向系描画フィールド内の複数箇所において位置検出
   し、該各検出値に基づいて偏向系描画フィールドのステ
   ージ座標系に対する歪補正値を求め、該歪補正値を偏向
   系に与える事により該歪を補正し、 （ｂ）次に、前記イオン選択器により相対的に重質量の
   イオンを選択し、前記歪補正を施した偏向系描画フィー
   ルドの中心とマークの中心とが一致するように前記選択
   された重質量のイオンビームの照射により前記描画材料
   上にマークを描画し、 （ｃ）次に、前記イオン選択器により相対的に軽質量の
   イオンを選択し、前記描画材料上に描画されたマークを
   ステージ移動と前記選択された軽質量のイオンビーム走
   査により偏向系描画フィールド内の複数箇所において位
   置検出し、該各検出値に基づいて前記描画材料面上にお
   ける偏向系描画フィールドのステージ座標系に対する歪
   補正値を求め、該歪補正値を偏向系に与えて該歪を補正
   する事により偏向系描画フィールドの歪を補正する方
   法。