JP3161101B2

JP3161101B2 - 荷電粒子線描画装置

Info

Publication number: JP3161101B2
Application number: JP30679692A
Authority: JP
Inventors: 一成秦
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 2001-04-25
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH06163375A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子ビーム描画装置のよ
うな荷電粒子線描画装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の荷電粒子線描画装置の一例として
の電子ビーム描画装置において、パターンを試料上（半
導体チップ上）に描画する方式に関しては従来以下の２
方式にほぼ分けられる。．ステージステップ＆リピート方式電子ビーム描画装置においてはビームを偏向器で位置決
めを行ない、ブランカでビームをＯＮ／ＯＦＦして照射
することにより、パターンを形成する。ところで、偏向
器で位置決めできる範囲は通常２〜５mm程度であるた
め、一度に１チップを一括して描画することが出来な
い。そのため、描画領域をあらかじめ偏向可能範囲内の
矩形領域に細分化してステージ動作とビーム照射動作を
独立させて描画する方式である。

【０００３】この方式では以下の手順に従って電子ビー
ム描画が行なわれる。まず、細分化された矩形領域の中
心にステージを移動させる。次に、偏向器により、この
矩形領域内のパターンを次々に位置決めし、描画してい
く。この矩形領域内の全パターンを描画した後は、次に
描画すべき矩形領域の中心にステージを移動させ、次に
描画動作を行なう。

【０００４】但し、この方式ではステージの移動途中に
はパターン描画を行なうことが出来ないため、ビーム走
査範囲が小さい程、スループットは低下してしまう。こ
のようなステージ移動時間によるスループット低下を回
避するために開発された方式が次のステージ連続移動方
式である。．ステージ連続移動方式ステージを移動させながら同時に描画を行なうことによ
り、ステージの移動無駄時間をなくす方式である。

【０００５】図３にこの方式の構造を示し、描画の手順
に関して説明する。まず、制御計算機３６は描画制御系
内部の位置ずれ補正部３４４にステージ移動速度の設定
を行なう。ここで、ステージ移動速度は試料上に描画す
るパターンの密度・試料を照射する電子ビーム電流密度
・試料上のレジスト感度により、あらかじめ計算により
求められた最適値である。

【０００６】次に制御計算機３６はステージ制御系３
５、描画データメモリ３４９に描画動作の開始命令を出
力する。この命令により、ステージ３２はステージ制御
系３５からの情報により移動を開始し、描画データメモ
リ３４９は描画パターンの出力を開始する。ステージ３
２の位置信号（ステージ制御系３５がステージ３２の位
置を読み取る不図示のレーザ干渉計等からの情報に基づ
いて出力する）は常に描画制御系３４内の偏向量検出回
路３４１に入力され、偏向量検出回路３４１のもう一方
の入力には描画データメモリ３４９のパターンデータの
位置信号が入力される。この偏向量検出回路３４１の出
力は、ステージ現在位置とパターン描画位置の差分であ
るから、電子光学系３１内に設けられた偏向器のドライ
ブ量（電子線の偏向量）に相当する。ところが、偏向器
には必ず、歪が発生するため、偏向量検出回路３４１の
出力には、偏向歪補正部３４２にて歪補正が施される。

【０００７】この出力は次に位置ずれ補正部３４４に入
力されて位置ずれ補正が施される。すなわち、ステージ
３２を移動させながら描画する場合には、偏向歪補正部
３４２にて歪補正演算が成されてから、実際にステージ
３２上の試料に電子ビームが届くまでに一定の時間遅れ
が発生し、このまま描画した場合には速度が正から負に
かわった場合に位置ずれが発生してしまう。この量は遅
れ時間が一定のため、速度に比例したものとなる。従っ
て、位置ずれ補正部３４４ではこの遅れ時間とステージ
移動速度（あらかじめ制御計算機から設定されたもの）
の積を入力量から減算する処理が行なわれる。

【０００８】この位置ずれ補正部３４４の出力が照射量
制御部３４５に送られ、電子光学系３１のブランキング
のＯＮ／ＯＦＦ制御情報が作成される。照射量制御部３
４５から出力されるブランキングのＯＮ／ＯＦＦ制御情
報及び偏向器の制御情報はアナログ制御系３３に送ら
れ、アナログ量に変換され、ブランキング及び偏向器の
制御が行なわれる。

【０００９】このような制御を行なうことにより、ステ
ージ３２を移動させながら同時に描画を行なうことが可
能となり、ステージステップ＆リピート方式に比較して
スループットを向上させることが可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
に於ては、制御計算機がステージの移動速度を決定する
ので、ステージの実移動速度がこの設定速度よりも若干
高速になる場合には、パターン描画速度がステージ移動
速度に追いつかず、描画不可能となってしまう。またス
テージ移動時の振動を描画情報にフィードバックできな
いため描画情報を悪化させるという問題点があった。

【００１１】本発明はこの様な従来方式の問題点に鑑み
てなされたもので、高スループット、高パターン描画精
度が得られる荷電粒子線露光装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点解決のために
本発明では図１のような構成を採用した。まず、偏向量
検出回路４１は従来通り、ステージ位置座標と描画デー
タメモリ４９の出力であるパターン位置情報を入力と
し、偏向量情報を出力する。この偏向量情報は偏向歪補
正部４２に入力され、偏向歪補正が成される。この偏向
歪補正部４２の出力は位置ずれ補正部４４の一方の入力
となり、位置ずれ補正部４４のもう一方の入力をステー
ジ速度検出部４３の出力とする。このステージ速度検出
部４３の出力はステージ２の位置情報等を入力し、リア
ルタイムに速度情報を出力する。

【００１３】位置ずれ補正部４４の出力は照射量制御部
４５に入力され、電子ビームのＯＮ／ＯＦＦ制御を行な
うブランキングのＯＮ／ＯＦＦ制御情報が作成される。
照射量制御部４５から出力されるブランキングのＯＮ／
ＯＦＦ制御情報及び偏向器の制御情報はアナログ制御系
３に入力されるが、同時にブランキングのＯＮ／ＯＦＦ
制御情報は描画速度検出部４６に入力される。描画速度
検出部４６はブランキングのＯＮ／ＯＦＦ制御情報から
パターンを描画する速度情報を作成し、これをステージ
制御系５に送出し、ステージ制御系５はこれをステージ
２の目標移動速度とする。

【００１４】

【作用】本発明によれば、描画制御系４内で作成される
パターン描画速度を常にモニタし、その値をステージ制
御系５に対して、ステージ移動速度指令とするため、描
画パターン密度に応じて常に最適のステージ速度が得ら
れるため、高いスループットが得られる。

【００１５】また、本発明によれば、ステージの実速度
をリアルタイムでモニタし、その結果により、描画パタ
ーンの位置ずれを補正するので、ステージを可変速度連
続移動した場合にも、速度に応じた位置ずれ補正が行な
われるので、パターンを高精度に描画することが出来
る。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例のブロック図、図２
は実施例の動作を説明するための説明図である。図１に
おいて、図３と同じ部材には、図３の最上桁の「３」を
省いた残りの符号と同一の符号を付した。通常電子ビー
ム描画装置は偏向器が２段構成となっており、主偏向器
のビーム偏向領域は２〜５mm程度、副偏向器のビーム偏
向領域は５０〜５００μｍ程度である。通常パターン描
画する際は、まず、主偏向器で副偏向領域の中心にビー
ムを位置決めし、副偏向器を用いて副偏向領域内のパタ
ーン描画をなう。

【００１７】本方式の電子ビーム描画装置においては図
２に示すような描画方式をとる。図２においてウェハ上
の１回のステージ移動により描画される領域を便宜上ベ
ルトと呼ぶ。このベルトのＹ方向の幅は主偏向器の最大
ビーム偏向量以下の大きさである。このベルト内での描
画順序は図２に矢印で示すようにラスタ方式で行なわれ
る。

【００１８】まず、制御計算機６はステージをベルトの
描画開始位置に移動させる。図２に示すステージ初期位
置の範囲Ｌ₁内で良い。すなわち、ステージ初期位置に
ステージ移動方向Ｘで幅を持たせているが、この幅は電
子光学系の主偏向器のビーム偏向可能範囲に一致し、こ
の領域内であれば、ステージ初期位置はどこであって
も、主偏向器でビームの位置を制御できるので、かまわ
ない。

【００１９】次に、制御計算機６はステージ制御系５に
対して、ステージ停止位置の位置座標を設定する。図２
に示すが、ステージ停止位置も主偏向器のビーム偏向可
能範囲で定まる幅Ｌ₂を有している。ステージ停止位置
の位置座標の設定はこの幅に含まれる任意の位置で良
い。この時点ではステージ２はまだ停止したままであ
る。

【００２０】次に、制御計算機６は描画データメモリ４
９に対して、描画開始命令を出力する。描画データメモ
リ４９はこの命令を受けると、描画パターンデータを偏
向量検出回路４１に対して出力する。偏向量検出回路４
１のもう一方の入力にはステージ位置座標情報が入力さ
れている。ステージ位置座標情報は、ステージ制御系５
がステージ２の所定移動量毎にパルスを出力するステー
ジ２の不図示のレーザ干渉計のパルスを入力し、基準位
置からのパルスの数から演算して出力した情報である。
この偏向量検出回路４１では両者の入力の差分を求める
処理を行ない出力としてビームの偏向量（ステージ２の
位置と描画パターン位置（いま描こうとしているパター
ンのステージ２上の位置）との差）が得られる。なお、
電子ビームの偏向器には必ず偏向歪が発生するため、描
画に先立って求められた歪補正量を偏向歪補正部４２で
加算する処理が行なわれる。この偏向歪補正部４２の出
力は位置ずれ補正部４４の一方の入力に供給される。

【００２１】一方、ステージ制御系５からのステージ位
置座標情報はステージ速度検出部４３にも入力され、リ
アルタイムでステージ実速度信号に変換され（ステージ
座標の単位時間当りの変化で求める）、位置ずれ補正部
４４のもう一方の入力に供給される。ステージ速度検出
部４３の入力は、前述のように、ステージ位置座標の検
出用干渉計（レーザ干渉計）の出力等の他に、例えば、
図示しないステージ移動モータに接続されたエンコーダ
やタコジェネ等から得られる情報でも良いし、ステージ
位置計測用のレーザ干渉計からの出力パルスでもよい。
なお、ステージ速度検出部４３は図１では描画制御系４
の構成要素となっているが、例えばステージ制御系５の
構成要素であっても何等支障はない。

【００２２】位置ずれ補正部４４では以下の演算がなさ
れる。Ｘ’＝Ｘ−Ｖ・△ｔＸ’：位置ずれ補正後の偏向量Ｘ：位置ずれ補正前の偏向量Ｖ：ステージ速度検出部により検出されたステージ実速
度 △ｔ：偏向歪補正後、電子ビームが試料面に到達するま
での遅れ時間この位置ずれ補正部４４の出力は照射量制御部４５に入
力される。照射量制御部４５は電子ビーム電流密度、レ
ジスト感度等に応じて電子光学系１のブランカを制御し
て、電子ビームのブランキング制御を行なう情報及び偏
向器を制御する情報を出力する。この照射量制御回路４
５の出力は２分され、ブランキング制御を行なう情報及
び偏向器を制御する情報はアナログ制御系３に供給さ
れ、電子光学系１の制御に使用されると共に、ブランキ
ング制御を行なう情報は描画速度検出部４６に供給され
る。

【００２３】描画速度検出部４６の処理内容の一例に関
して以下に述べる。描画速度検出部４６においては、図
２に示す主偏向の例えば１列分に要した描画時間の測定
を行なう。ここでいう描画時間とは実際にビーム照射に
要した時間（ブランキングのＯＮ時間の総和）と偏向器
等の整定時間（この整定時間は、各種の変化量に応じて
実際に測定して制御系内部のテーブルに保存してある）
の総和であり、例えば描画パターンがステージ位置から
大きくずれていた場合等に描画できないため、偏向可能
範囲までステージが近づくまでの待ち時間等はカウント
しない。すなわち、主偏向１列分のパターンを描画する
際に、描画に要した時間のみを計測する。ここで求めら
れた描画に要した時間をＴ_EXPとし、副偏向のＸ方向の
描画幅をＸｗとすると、この描画速度検出部４６では以
下の演算を行なう。

【００２４】Ｖst＝Ｘｗ／Ｔ_EXP この演算結果Ｖstはステージの理想的な移動速度であ
る。描画速度検出部４６では各主偏向１列毎にこの演算
を行ない、ステージ制御系５に対し、ステージ移動速度
として設定する。ステージ制御系５は描画速度検出部４
６により与えられた速度指令に基づいてステージ２の速
度制御を行なう。従って、描画の最初の主偏向列Ｐ₁に
ついては、ステージ２は停止したまま、描画が行なわ
れ、２列目Ｐ₂以降からステージは移動を開始する。

【００２５】また、ステージ制御系５にはあらかじめ制
御計算機６からステージ停止位置の位置座標が与えられ
ているから、ステージ２の位置がその位置座標に到達し
た時点で描画速度検出部４６からのステージ速度設定値
によらず、ステージを停止させる。なお、描画検出部４
６の動作に関しての上述の説明はあくまでも一例であ
り、例えば以下のような動作、構成も容易にとり得るこ
とは自明である。

【００２６】すなわち、以上の説明では、描画速度の検
出を主偏向１列分に要した描画時間の測定を行なう例に
ついて述べたが、このような方式をとった場合に得られ
る描画速度はかなり短時間で変動の多い場合がある。従
って、このような場合には、主偏向Ｎ列分の描画時間に
より描画速度検出を行なえば、滑らかなステージ移動速
度が得られる。

【００２７】また、以上の説明では、描画速度検出部４
６において速度を求める演算を実施する例を上げたが、
描画速度検出部４６は描画時間のみをカウントし、速度
検出のための演算はステージ制御系５に行なわせても良
い。さらに、描画速度検出部４６で得られたステージ移
動速度はあくまで理想的な値であり、実際に得られるス
テージ速度は若干誤差の含まれることが多い。その場合
には、例えば、描画速度検出部４６で常に主偏向のＸ方
向の偏向量をモニタしておき、この量が中心から徐々に
ずれてくる場合にはステージ２の移動速度が少し速すぎ
る、或いは、遅すぎるということがわかる。従って、描
画速度検出部４６において、主偏向のＸ方向偏向量がず
れてきた場合には、ステージ制御系５に対するステージ
移動速度指令を少し、多め（或いは少なめ）に修正する
ような構成もとり得る。

【００２８】

【発明の効果】以上の様に、本発明では連続移動描画方
式の電子ビーム描画装置に於て、ステージの移動速度が
実際に描画制御を行なう部分の描画時間に基づいて設定
されるので、あらかじめ描画パターンの密度等からステ
ージの移動速度を制御計算機等で求める必要がなく、パ
ターンの密度に応じて常に最適なステージ移動速度が得
られ、高スループットを得ることが出来る。

【００２９】また、ステージ実速度による補正がリアル
タイムで行なわれるため、描画パターンを高精度にパタ
ーンニングすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置の実施例を示す構成図であ
る。

【図２】描画順序を示す図である。

【図３】従来のこの種装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１電子光学系２ステージ３アナログ制御系４描画制御系４１偏向量検出回路４２偏向歪補正部４３ステージ速度検出部４４位置ずれ補正部４５照射量制御部４６描画速度検出部４９描画データメモリ５ステージ制御系６制御計算機３１電子光学系３２ステージ３３アナログ制御系３４描画制御系３４１偏向量検出回路３４２偏向歪補正部３４４位置ずれ補正部３４５照射量制御部３５ステージ制御系３６制御計算機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ステージ制御系の制御のもとで連続移動
するステージ上の基板の所望の位置に、偏向制御された
荷電粒子線を照射してパターンを描画する荷電粒子線装
置において、描画パターンを格納する描画データメモリと、前記ステ
ージの移動速度をリアルタイムで検出するステージ速度
検出手段と、前記ステージの位置座標と描画パターンの
描画位置座標の減算を行なう偏向量検出手段と、前記偏
向量検出手段の出力に対して、偏向歪補正を行なう偏向
歪補正手段と、前記偏向歪補正手段の出力を一方の入力
とし、前記ステージ速度検出手段の出力をもう一方の入
力とし、これら入力の演算により描画パターンの位置ず
れを補正する位置ずれ補正手段と、前記位置ずれ補正手
段の出力により、荷電粒子線照射制御を行なう照射量制
御手段と、前記照射量制御手段の出力から描画パターン
の描画速度を検出する描画速度検出手段とを有し、前記
描画速度検出手段によりリアルタイムで検出された前記
描画パターンの描画速度を前記ステージ制御系に対し指
令速度として与えることを特徴とするステージ連続移動
方式の荷電粒子線描画装置。