JP2706599B2 - 電子線描画方法とその装置 - Google Patents

電子線描画方法とその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主として半導体製造装置
に係り、とくに半導体集積回路のマスターレティクル等
を作成する光学縮小投影露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】日立評論誌、VOL,68 NO.9,1986「電子
線描画装置の高度利用技術の開発」には、電子線描画装
置における描画フィールドの接続精度は3σ値で0.0
8〜0.1μm程度であることが報告されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子線描画装置
において、描画精度を考慮すると電子線の偏向のみによ
り描画できる範囲は約1mm〜6mmに限られていた。
したがって一辺が3mm程度の上記電子線偏向範囲(フ
ィ−ルド)毎にマスク基板を搭載するステ−ジを移動し
て描画するようにしていた。しかし、各フィ−ルドの描
画には電子線偏向制御系固有のノイズ,ドリフト,偏向
歪等が伴い、これにより偏向位置に依存してランダムな
位置誤差が発生し、とくにフィ−ルド間のつなぎ誤差が
発生するという問題があった。
【0004】またフィ−ルド内を複数のサブフィ−ルド
に分割し、サブフィ−ルド毎に基準位置を校正して描画
精度を向上するも行なわれていた。また、ステ−ジを移
動しては同一のフィ−ルドまたはサブフィ−ルド集団を
多重描画してランダムな描画誤差を平均化により低減す
る方法が考えられるが、これにはステ−ジ移動毎に伴う
描画パターンデ−タの座標値書替処理が膨大となるので
実際には実行不可能であった。本発明の目的は、上記描
画パターンデ−タの座標値書替処理量を大幅に低減して
多重描画によりランダムな描画誤差を低減することので
きる電子線描画方法とその装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、上記各サブフィ−ルドの基準座標値とこの基準座標
により記述されるサブフィ−ルド内パタ−ン図形デ−タ
とを順次格納するサブフィ−ルドデ−タ表を作成し、上
記電子線描画の最大偏向範囲を移動してその移動の都
度、上記サブフィ−ルドデ−タ表内の各サブフィ−ルド
の基準座標値を上記最大偏向範囲の移動分だけ補正し、
上記補正したサブフィ−ルドデ−タ表に基づいて上記フ
ィ−ルド内サブフィ−ルドの少なくとも一部を多重に描
画するようにする。
【0006】また、上記電子線の最大偏向範囲の移動方
向を、上記電子線の最大偏向範囲の4隅方向の中の少な
くとも2方向とするようにする。また、上記多重描画の
範囲を上記フィ−ルド内の全サブフィ−ルド領域とする
ようにする。また、上記電子線の最大偏向範囲の移動を
電子線偏向手段により、または、上記ステ−ジの移動に
より行なうようにする。また、上記試料が電子線感光剤
を塗布したマスク基板の場合には、上記電子線の照射時
間を上記多重描画の回数に反比例して減少するようにす
る。
【0007】また、上記フィ−ルドを分割して得られる
各サブフィ−ルドの基準座標値とこの基準座標により記
述されるサブフィ−ルド内パタ−ン図形デ−タとを順位
格納するバッファメモリと、上記電子線偏向の最大偏向
範囲を所定方向に所定距離移動する手段と、上記バッフ
ァメモリが格納するサブフィ−ルドの基準座標値を上記
電子線偏向の最大偏向範囲の移動量分だけ補正する手段
とを設け、上記補正したの基準座標値に基づいて上記フ
ィ−ルド内サブフィ−ルドの少なくとも一部を多重に描
画するようにする。
【0008】
【作用】上記電子線描画の最大偏向範囲の移動分だけ補
正した上記サブフィ−ルドデ−タ表内の各サブフィ−ル
ドの基準座標値に基づいて、上記フィ−ルド内の全サブ
フィ−ルド、または少なくともその一部を多重に描画す
る。また、上記電子線の最大偏向範囲の移動を電子線偏
向手段、または上記ステ−ジの移動により行ない、その
移動方向を上記電子線の最大偏向範囲の4隅方向とす
る。また上記試料がマスク基板の場合には、上記電子線
の照射時間を上記多重描画の回数に反比例して減少す
る。
【0009】
【実施例】図1は本発明に用いる電子線描画装置のブロ
ック図である。電子銃2より放射された電子線1は絞り
3,電子レンズ4により所望の形状と電流密度に制御さ
れて移動台16上のマスク基板15に照射される。コン
ピュータ11は位置制御系12に目標位置信号を送り、
モータ制御系13を介してサーボモータ14を制御し移
動台16を移動する。また、位置制御系12はレーザ干
渉計17が計測する移動台16の位置信号を上記コンピ
ュータ11からの目標位置信号と比較し、移動台16を
所定精度で停止させる。現在のところ上記移動台16の
停止位置精度は約0.005μmである。
【0010】次いでマスク基板15の描画を行なう。コ
ンピュータ11は偏向制御系7に制御信号を送り、偏向
制御系7は偏向器8に電子線1の位置情報を送り、ま
た、電子線1のON,OFF信号をブランキング制御系
6に伝達する。ブランカー5は上記ON,OFF信号に
応じて電子線1をON,OFF制御する。すなわち、偏
向器8により電子線1をマスク基板15の所定位置に位
置決めし、ブランカー5をOFFにして偏向器8に描画
信号を送り描画を開始する。
【0011】電子線1には0.05μm以下の偏向精度
が望まれるが、実際には組立て精度や電気的特性偏差等
によりこれを上回る位置誤差(偏向歪)が発生する。上
記偏向歪は以下の様にして補正する。すなわち偏向器8
の偏向範囲内にて、移動台16をX,Y各軸方向に75
0μmステップづつ順次移動し(3×3mm2内の5×
5=25点を順次移動する)、各移動毎に移動台16上
の標準マーク18に電子線1を走査して反射電子検出器
9によりその反射電子信号を検出し、マーク検出系10
により各標準マークの位置を検出してコンピュータ11
に記憶するようにする。
【0012】コンピュータ11は上記検出された標準マ
ークの位置座標と予め格納されている標準マークの位置
座標値を比較して偏向歪を求め、最小自乗法により上記
25点の偏向歪が最小となるように補正係数を算出して
記憶し、実際の描画座標値を補正する。図2(a)はマ
スク基板15の描画レイアウト例である。マスク基板1
5の大きさは例えば5インチ角であり、その中に半導体
チップのパタ−ン図形が規則的に配列される。図2
(a)の斜線部分は上記パタ−ン図形の4チップ分を示
し、同図(b)はその拡大図である。
【0013】上記1チップの大きさが偏向器8のフィ−
ルド(主偏向範囲、例えば3×3mm2)を越えると一
度には描画できないので、同図(b)の点線の区画のよ
うに1辺が3mm程度のフィ−ルド19の集合に分割す
る。フィ−ルド19は電子線1の偏向のみにより描画で
きる最大区画である。一般にフィ−ルド19を接続する
と図3に示すような接続誤差が発生する。現状では上記
接続誤差はランダムに0.08〜0.1μm程度発生す
る。
【0014】本発明では図2(c)に示すように、上記
フィ−ルド19内をさらにサブフィ−ルド(副偏向領
域)20に分割し、各サブフィ−ルド20を多重描画し
て境界におけるランダムな位置誤差を平均化し、上記接
続誤差を0.05μm以内に低減する。また、上記接続
誤差の低減により各サブフィ−ルド20内の描画精度も
同時に向上する。
【0015】図2(d)は上記サブフィ−ルド20の拡
大図でありサブフィ−ルド内の描画パターン(例えば図
中の台形)は電子線偏向により描画される。また、各サ
ブフィ−ルド20にはその中心位置番地を付すようにす
る。フィ−ルド19の辺長を3mm、サブフィ−ルド2
0の辺長を100μm×100μmとすると、一つのフ
ィ−ルド内のサブフィ−ルド数は30×30=900と
なる。
【0016】図4(a)は上記サブフィ−ルド20の描
画デ−タ例である。コマンドを格納する先頭情報の次に
フィ−ルド内の各サブフィ−ルドの中心位置座標X
11、X12〜X3030を順次格納し、ついで上記サブ
フィ−ルドの順にそれぞれの図形デ−タを格納する。図
1においてコンピュータ11の描画スタート指令に応じ
て偏向制御系7はバッファメモリより図4(a)のデー
タを逐次読み出す。
【0017】図5は上記本発明による重ね描画方式の模
式図である。図5においては、二つの最大偏向領域21
1(実線)と同212(点線)がオ−バ−ラップして示
されている。上記最大偏向領域とは電子線の偏向可能領
域のことであり、フィ−ルド19はこの範囲内に設定さ
れる。したがって、最大偏向領域211と同212のオ
−バ−ラップ部分の大きさを例えばフィ−ルド19の大
きさにすることができる。
【0018】本発明では例えば、まず、最大偏向領域2
11の位置にて、上記オ−バ−ラップ部分のフィ−ルド
191を描画し、次いでステ−ジの移動により最大偏向
領域を212の位置に移動して同様にフィ−ルド192
を描画するようにする。このときフィ−ルド191と同
192の描画内容が同一にすると、この描画内容は2回
多重書きされるので、ランダムな描画誤差を1/√2に
低減することができる。同様にして、最大偏向領域の位
置を異なる方向にn回移動して、それぞれの上記フィ−
ルドをn回多重書きするとランダムな描画誤差を1/√
nに低減することができる。
【0019】なお、マスク基板15の電子線感光剤の感
度は上記多重描画回数に反比例するように設定してお
く。上記多重書きにおいては、各最大偏向領域211と
同212の中心位置座標(x1,y1)と(x2,y2)に
対してフィ−ルドの中心位置座標が図示のようにそれぞ
れ(△x1,△y1)および(△x2,△y2)ずつずれて
いるので、フィ−ルド内の描画デ−タの位置座標を補正
する必要がある。しかし、上記フィ−ルド内の描画デ−
タ量は膨大なので、全描画デ−タのすべての座標値を
(△x1,△y1)および(△x2,△y2)に応じて補正
することは補正処理量が非現実的に増えるので実際上実
行不可能である。
【0020】このため本発明では図4に示したサブフィ
−ルドデ−タの中心位置座標のみを補正する。これによ
り上記描画デ−タの位置補正を極めて迅速に行なうこと
ができる。上記図4のデ−タにはこのような目的でサブ
フィ−ルドの中心位置座標を記述する欄が設けらたので
ある。各サブフィ−ルド内の描画デ−タはそれぞれの中
心位置座標を基準として記載されているので、各サブフ
ィ−ルドの中心位置座標のみを補正すれば、描画デ−タ
を補正する必要がなくなるのである。
【0021】例えば図5において、最大偏向領域211
においてはステージの停止位置座標を(−△x1,−△
1)に書き替え、各サブフィ−ルドの中心位置座標に
(△x1,△y1)を加算し、同様に、最大偏向領域21
2においてステージの停止位置座標を(△x2,△y2
に書き替え、各サブフィ−ルドの中心位置座標に(−△
2,−△y2)を加算すればサブフィ−ルド内デ−タ欄
を無修正でフィ−ルド191と192を2重描画するこ
とができる。
【0022】なお、上記の動作において、上記最大偏向
領域をフィ−ルドとし、オ−バ−ラップ部分をそのフィ
−ルド内のサブフィ−ルド集団とすることもできる。ま
た、上記電子線の最大偏向範囲の移動をステ−ジを固定
して偏向器8により行なったり、または上記ステ−ジを
移動して行なうようにすることができる。また、その移
動方向を上記電子線の最大偏向範囲の4隅方向の中の2
方向としてもよい。
【0023】図6は上記本発明の描画動作のフローチャ
−トである。ステップ101、102にてステ−ジ16
を目標位置に移動し、ステップ103にて各サブフィ−
ルドのパタ−ンデ−タをバッファメモリに転送し、ステ
ップ104にて描画を開始する。次いでフィ−ルドを移
動してステップ106にて各サブフィ−ルド番地表を書
替え、ステップ107にてステ−ジの停止位置を書き換
え、同様に描画をおこなう。ステップ105は上記フィ
−ルドの描画回数を監視し、これが指定回数に達したな
らば描画を完了する(ステップ108)。
【0024】図7は偏向制御系7のブロック図である。
コマンド処理部72は偏向制御系7の全体を制御する。
バッファメモリ71は図4(a)のデータを格納し、図
形分解部73はサブフィ−ルド内のパターンデータ
(X,Y,W,H)より対応する電子ビーム11の照射
位置やブランカー5のON,OFF制御位置等を決定す
る。補正係数演算部74は、各サブフィ−ルドの中心位
置座標X12〜X3030と、マ−ク検出器10を基準と
して求めた上記各中心位置座標値を比較して偏向歪を計
算し、移動台16の停止位置補正量を算出する。
【0025】
【発明の効果】本発明においては上記サブフィ−ルドデ
−タ表内の各サブフィ−ルドの基準座標値のみを補正し
て多重描画できるので、各サブフィ−ルド内のパタ−ン
デ−タを補正する必要がなく、このため多重描画を迅速
に実行することができる。実験によれば、二重描画の場
合でも描画位置精度(3σ値)を従来の0.08μmか
ら0.05μmに向上することが判明した。また、マス
ク基板に対する電子線照射時間を上記多重描画回数に反
比例して減少させるので、多重描画回数にト−タルの電
子線照射時間を適正化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子線描画装置のブロック図である。
【図2】マスク基板の描画レイアウト図である。
【図3】フィ−ルドの接続状況模式図である。
【図4】本発明におけるサブフィ−ルドパタ−ンデ−タ
図である。
【図5】本発明における多重描画方法を説明するパタ−
ン図である。
【図6】本発明による多重描画方法のフローチャ−トで
ある。
【図7】本発明における偏向制御系のブロック図であ
る。
【符号の説明】
1…電子線、2…電子銃、3…絞り、4…電子レンズ、
5…ブランカ、6…ブランキング制御系、7…偏向制御
系、8…偏向器、9…反射電子検出器、10…マーク検
出器、11…コンピュータ、12…位置制御系、13…
モータ制御系、14…サーボモータ、15…マスク基
板、16…移動台、17…レーザ干渉計、18…標準マ
ーク、19…フィ−ルド、20…サブフィ−ルド、21
…最大偏向領域、71…バッファメモリ、72…コマン
ド処理部、73…図形分解部、74…補正係数演算部、
75…シ−ケンス制御部。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステ−ジ上に載置した試料の描画面を複
    数のフィ−ルドに分割し、上記フィ−ルド毎に上記ステ
    −ジを移動して固定し、上記フィ−ルドに所定電流密度
    と形状の電子線を偏向、照射してパターン描画を行なう
    電子線描画方法において、上記フィ−ルドを複数のサブ
    フィ−ルドに分割し、上記各サブフィ−ルドの基準座標
    値とこの基準座標により記述されるサブフィ−ルド内パ
    タ−ン図形デ−タとを順次格納するサブフィ−ルドデ−
    タ表を作成し、上記電子線描画の最大偏向範囲を移動し
    てその移動の都度、上記サブフィ−ルドデ−タ表内の各
    サブフィ−ルドの基準座標値を上記最大偏向範囲の移動
    分だけ補正し、上記補正したサブフィ−ルドデ−タ表に
    基づいて上記フィ−ルド内サブフィ−ルドの少なくとも
    一部を多重に描画するようにしたことを特徴とする電子
    線描画方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記電子線の最大偏
    向範囲の移動方向を、上記電子線の最大偏向範囲の4隅
    方向の中の少なくとも2方向としたことを特徴とする電
    子線描画方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、上記多重描
    画の範囲を上記フィ−ルド内の全サブフィ−ルド領域と
    したことを特徴とする電子線描画方法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    上記電子線の最大偏向範囲の移動を上記ステ−ジを固定
    して電子線偏向手段により行なうようにしたことを特徴
    とする電子線描画方法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
    上記電子線の最大偏向範囲の移動を上記ステ−ジの移動
    により行なうようにしたことを特徴とする電子線描画方
    法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかにおいて、
    上記試料が電子線感光剤を塗布したマスク基板の場合に
    は、上記電子線の照射時間を上記多重描画の回数に反比
    例して減少するようにしたことを特徴とする電子線描画
    方法。
  7. 【請求項7】 ステ−ジ上に載置した試料の描画面を複
    数のフィ−ルドに分割し、上記フィ−ルド毎に上記ステ
    −ジを移動して試料を固定し、上記フィ−ルドに所定電
    流密度と形状の電子線を偏向、照射してパターン描画を
    行なう電子線描画装置において、上記フィ−ルドを分割
    して得られる各サブフィ−ルドの基準座標値とこの基準
    座標により記述されるサブフィ−ルド内パタ−ン図形デ
    −タとを順位格納するバッファメモリと、上記電子線偏
    向の最大偏向範囲を所定方向に所定距離移動する手段
    と、上記バッファメモリが格納するサブフィ−ルドの基
    準座標値を上記電子線偏向の最大偏向範囲の移動量分だ
    け補正する手段とを備え、上記補正したの基準座標値に
    基づいて上記フィ−ルド内サブフィ−ルドの少なくとも
    一部を多重に描画するようにしたことを特徴とする電子
    線描画装置。
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