JP3274791B2

JP3274791B2 - 電子線描画装置

Info

Publication number: JP3274791B2
Application number: JP19351095A
Authority: JP
Inventors: 敏孝小林; 正弘角田; 正己勝山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 2002-04-15
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JPH0945605A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線により試料に所
望のパターンを描画する電子線描画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子線描画装置においては、試料上に所
望のパターンを高精度に描画するためには、電子線の焦
点位置が試料表面となるように調整しなければならな
い。このため、試料の平面度を確保するために、試料を
装着するパレットが使用されている。

【０００３】このパレットは、試料の電子線描画面周辺
に位置する基準面と、この基準面の下方に、試料を基準
面に押し上げて保持するための押しバネとが設けてあ
る。試料装着時は、人間がこの押しバネを下げておき、
試料を基準面と押しバネの間に挿入する。そして、試料
の位置決め後、押しバネを上げて、試料をパレットに保
持させる。続いて、試料を装着したパレットを電子線描
画装置内に入れ、真空状態とした後、ステージに送る。

【０００４】ところで、試料が、完全な平面体であれ
ば、高さ測定機にて試料上面の高さ（電子線正焦点位
置）を一点測定し、その高さに電子線の焦点を合わせて
描画しても、高精度に描画することができる。

【０００５】しかしながら、実際の試料は、完全な平面
では無く、僅かながらも変形しており、電子線の焦点と
試料面とは一致しない部分が存在してしまう。そこで、
この試料の変形による焦点のずれを補正する「電子線描
画装置における試料面高さ補正方法」が、特開昭６１−
３４９３６号公報に記載されている。この試料面高さ補
正方法においては、試料表面の数点の高さを測定し、複
数の２次方程式を得て、これら２次方程式の係数を最小
自乗法で算出する。そして、算出された係数を用いた高
さ補正式により焦点及び偏向ゲインの補正を行う構成と
なっている。

【０００６】また、特開平５−４７６４８号公報には、
「電子線ビーム露光装置における照射位置の高さ設定方
法」が記載されている。この方法は、試料の露光領域外
の数点の位置の高さを測定し、その高さ情報を用いて、
補間演算により照射位置の高さを設定する方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記２
つの公報記載の補正方法にあっては、試料面の数点を測
定した結果から試料面の高さ位置を補間演算する方法で
あるため、実際の試料の上面形状に近似することはでき
るが、試料の正確な上面形状を把握できるものではなか
った。

【０００８】したがって、上述した補間演算を有効とす
るためには、試料台（ステージ）に配置された試料には
高精度の平面度が要求される。このため、上述したパレ
ットを用いて、試料を基準面と押しバネとの間に挿入す
る手作業が必要であった。この場合、試料が規定の位置
よりＸＹ方向にずれてしまう可能性もある。このため、
電子線描画装置の描画が低精度となるばかりでなく、描
画効率が低く、スループットが低いという問題点があっ
た。

【０００９】そこで、試料を基準面と押しバネとの間に
挿入する作業を自動化し、描画効率を向上することが考
えられる。ところが、試料の平面度を保持するためのパ
レットは、その構造上の制限から試料の自動挿入化は困
難であった。

【００１０】つまり、試料の平面度を向上するため、パ
レットの押しバネを弱くすると、ステージにて移動した
後、試料の保持力が弱くずれてしまい、描画位置精度を
落してしまう。逆に、強くすると、試料は十分に保持さ
れるが試料は歪んでしまう。

【００１１】したがって、押しバネは、ある範囲内に、
そのバネ力を持たせなければならないため、バネの自由
長があまり長くできない。このため、基準面と押しバネ
の間のギャップは、自動機械で試料を挿入可能な程度の
値とすることは困難であった。このため、人間が試料
を１枚１枚装着しているため時間がかかりスループット
は低かった。また、異物の発生の原因にもなっていた。

【００１２】本発明の目的は、試料台（ステージ）に配
置された試料の上面形状を正確に把握可能とし、描画精
度が向上可能であるとともに、描画効率も向上可能な電
子線描画装置を実現することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次のように構成される。電子線を所望の電
流密度と形状に制御し、電子線を偏向して、位置決め機
構を有するステージ上に配置された平面状試料の表面上
の所望の位置に照射し、所望の図形を描画する電子線描
画装置において、試料の材質、厚み、大きさ、支持位置
に対応して、予め記憶された試料の変形量算出データに
基づいて、ステージ上に配置された試料の表面の変形量
を算出する試料変形量算出手段と、試料表面の所定の基
準面に対する傾斜成分を検出する傾斜成分算出手段と、
試料変形量算出手段からの試料変形量情報と傾斜成分算
出手段からの傾斜成分情報とに基づいて、試料表面の３
次元座標を示すマトリックスを作成する第１のマトリッ
クス作成手段と、ステージ上に配置された試料表面と、
所定の基準面との間隔を平面方向２次元座標に関して検
出する高さ方向寸法検出手段と、高さ方向寸法検出手段
により検出された間隔情報に基づいて、試料表面の３次
元座標を示すマトリックスを作成する第２のマトリック
ス作成手段と、第１及び第２のマトリックス作成手段に
より作成されたマトリックスに基づいて、電子線の焦点
を補正する電子線焦点補正手段とを備え、変形量算出デ
ータに、ステージに配置された試料に関するデータがあ
る場合には、試料変形量算出手段、傾斜成分算出手段及
び第１のマトリックス作成手段によりマトリックスを作
成し、変形量算出データに、ステージに配置された試料
に関する有効なデータが少ないと判断される場合には、
高さ方向寸法検出手段及び第２のマトリックス作成手段
により上記マトリックスを作成する。

【００１４】好ましくは、上記電子線描画装置におい
て、試料変形量算出手段により算出された試料の表面変
形量情報から、所定の基準面に対する試料の２次元座標
に関する傾斜角を算出し、算出した傾斜角と試料の厚み
とに基づいて、試料を矯正して平面状態としたときの２
次元座標と、試料の変形状態における２次元座標点との
誤差を算出し、算出した誤差に従って、試料表面の座標
を補正する座標誤差変換手段を、さらに備え、試料を矯
正して平面状態としたときに、試料の表面上に所望の図
形が得られる。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】また、電子線を所望の電流密度と形状に制
御し、電子線を偏向して、位置決め機構を有するステー
ジ上に配置された平面状試料の表面上の所望の位置に照
射し、所望の図形を描画する電子線描画装置において、
試料の材質、厚み、大きさ、支持位置に対応して、予め
記憶された試料の変形量算出データに基づいて、ステー
ジ上に配置された試料の表面の変形量を算出する試料変
形量算出手段と、試料表面の所定の基準面に対する傾斜
成分を検出する傾斜成分算出手段と、試料変形量算出手
段からの試料変形量情報と傾斜成分算出手段からの傾斜
成分情報とに基づいて、試料表面の３次元座標を示すマ
トリックスを作成する第１のマトリックス作成手段と、
ステージ上に配置された試料表面と、所定の基準面との
間隔を平面方向２次元座標に関して検出する高さ方向寸
法検出手段と、高さ方向寸法検出手段により検出された
間隔情報に基づいて、試料表面の３次元座標を示すマト
リックスを作成する第２のマトリックス作成手段と、第
１及び第２のマトリックス作成手段により作成されたマ
トリックスに基づいて、電子線の焦点を補正する電子線
焦点補正手段とを備え、変形量算出データに、ステージ
に配置された試料に関するデータがある場合には、試料
変形量算出手段、傾斜成分算出手段及び第１のマトリッ
クス作成手段によりマトリックスを作成し、変形量算出
データに、ステージに配置された試料に関するデータが
無い場合には、高さ方向寸法検出手段及び第２のマトリ
ックス作成手段によりマトリックスを作成する。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【作用】ステージ上に配置された試料は、完全な平面で
は無く、表面形状は、変形している。この表面形状の変
形状態は、試料の材質、厚み、大きさ、試料の支持位置
に対応する試料の変形量算出データに基づき、推定する
ことが可能である。したがって、試料変形量算出手段
は、変形量算出データに基づき、試料表面の変形量を算
出する。

【００２２】また、試料の表裏面は、互いに完全には平
行となってはいない。このため、傾斜成分算出手段によ
り試料の傾斜成分が検出され、検出された傾斜成分と、
算出された試料表面の変形量とに基づいて、試料表面の
３次元座標を示すマトリックスが、マトリックス作成手
段により作成される。このマトリックス作成手段により
作成されたマトリックスは、高精度に試料の表面の３次
元座標を示す。

【００２３】したがって、このマトリックスに基づい
て、電子線の焦点補正を実行すれば、高精度の焦点補正
が可能であり、電子線描画精度が向上可能となる。ま
た、試料表面の変形状態が高精度に把握可能であるの
で、試料台に配置される試料の保持については、試料の
平面度を高精度に維持するような高精度の保持手段は不
要であり、試料の保持手段への装着作業も容易となり、
試料の試料保持手段への装着の自動化が可能であり、描
画効率を向上可能となる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は、本発明の第１の実施例の要部概略構
成図であり、図２は、電子線描画装置の全体概略構成図
である。

【００２５】まず、図２において、電子銃４から放出さ
れる電子線５は、電子レンズ６と絞り７とによって、所
望の形状と電流密度に制御されて試料１上に照射され
る。一方、描画データは、通常、磁気ディスクなどの外
部メモリ（図示せず）に格納されているが、外部メモリ
からコンピュータ２０を介して、パターン発生装置２３
に転送される。パターン発生装置２３は、偏向位置信号
を偏向制御部１０に供給し、電子線５のオン、オフ信号
を、ブランカー８を制御するブランカー制御部２４へ供
給して、試料１上に所望のパターンを描画する。

【００２６】一般に、電子線の偏向に伴う収差や偏向歪
みを考慮すると、電子線５を試料１の全面に渡って偏向
することは不可能である。したがって、３ｍｍ程度の範
囲を電子線５を偏向することでカバーし、それ以上の範
囲の領域は、ステージ３を移動し、精度良く偏向位置決
めを実行することにより試料１の全面へ描画を行なう。

【００２７】ステージ３の移動制御方式について述べ
る。ステージ３の位置は、レーザ干渉測長系１８によっ
て高精度に計測される。レーザ発振器１２から発生され
たレーザビームは、ハーフミラー１３によって基準光と
計測光に分けられ、基準光は基準ミラー１４に入射し、
反射されてハーフミラー１３を介してレシーバ１６に照
射される。

【００２８】また、計測光は、計測ミラー１５に入射
し、この計測ミラー１５から反射されて、ハーフミラー
１３を介してレシーバ１６に照射される。そして、この
レシーバ１６において、計測光は、基準光とともに、レ
ーザ干渉測長系１８によりステージ位置データとして認
識され、更に、コンピュータ２０に読み込まれる。

【００２９】レーザ干渉測長系１８からステージ駆動系
１９に、ステージ目標位置が与えられ、モータ１７に起
動がかけられる。コンピュータ２０は、随時目標位置と
レーザ干渉測長系１８からの位置データとを比較して、
偏向制御部１０に偏向位置補正データを送り、主偏向器
９を制御する。なお、図面の簡略化のため、ハーフミラ
ー１３、基準ミラー１４、計測ミラー１５等は、ステー
ジ３のＸ方向又はＹ方向の一方の方向についての検出系
のみ示したが、実際には、他の方向についての検出系も
備えられている。つまり、レーザ干渉測長計１８は、ス
テージ３のＸＹ座標（２次元座標）位置を検出する。

【００３０】試料１の高さ検出方法について説明する。
ランプ２５から発光した光を、ミラー２６にて反射さ
せ、レンズ２７を通して試料１の上面に約８０゜で反射
させる。この反射光をレンズ２７を通してセンサ２８に
入射させる。センサ２８の出力値は、高さ検出系２１に
供給され、この高さ検出系２１にて試料１の上面（電子
線が照射される側の面）高さデータとなる。この上面高
さデータは、高さ検出系２１からコンピュータ２０に供
給される。そして、このコンピュータ２０から焦点補正
指令値が焦点補正制御部２２に供給され、この焦点補正
制御部２２により焦点補正器１１を介して電子線の焦点
が補正される。なお、試料変形量データ格納部２９は、
試料の変形量データを格納するメモリである。

【００３１】さて、図１の例の説明に先だって、試料１
の変形量（上面形状）算出について、説明する。試料１
の周辺全周（自由）支持した場合の最大たわみ量δmax
は、次式（１）で表せる。 δ_max＝ｋ₃（（ａ⁴ｐ）／（Ｅｔ³）） −−−（１）ただし、ｋ₃＝０.０４４３、ａ＝試料一辺の長さ、ｐ＝
単位面積当たりの分布荷重、Ｅ＝縦弾性係数（ＱＺ（ク
オーツ）の場合：７４１３００ｋｇ／ｃｍ²)、ｔ＝試料
の厚さである。

【００３２】また、マスクサイズが５００９（ａ＝１
２．６６ｃｍ、ｔ＝０．２２９ｃｍ）の場合は、δ_max
＝１.４５４μｍとなり、マスクサイズが６０２５（ａ
＝１５．２０ｃｍ、ｔ＝０．６３５ｃｍ）の場合は、δ
_max＝０.１７４μｍとなるが、試料１を支持ピン３０を
３本にて支持した場合は、単純な計算で結果が出ないた
め有限要素法にて算出する。

【００３３】試料１は、自重＋押えバネのみの変形のた
め、試料１の大きさ・厚さ・材質（縦弾性係数）・支持
ピン３０の位置・押えバネの位置・バネ圧を入力し、有
限要素法にて計算すると正確な試料１の変形状態が分か
る。試料１の変形シュミレーション結果例を図３に示
す。

【００３４】図３において、Ｘ・Ｙのマトッリクス（５
ｍｍ間隔）と変形等高線３５を示す。ただし、この図３
に示した例は、試料１を３点（試料１の一辺の両端部の
２点と、この一辺に対向する辺の中央部の１点との合計
３点）にて支持する例であり、試料１の材質はＱＺ（水
晶）、厚さは６．３５ｍｍ、一辺が１５０ｍｍの正四方
形である。そして、図３に示した等高線Ａ〜Ｋは、上記
支持点を０ｍｍとした高さを示す。

【００３５】以上のような方法により試料の変形量を算
出し、その算出したデータに基づいて、電子線の焦点補
正を実行する。つまり、試料１の材質、厚さ、大きさ、
支持点の位置の種類毎に有限要素法により、試料の変形
量を示す座標データを算出し、この座標データに基づい
て、焦点補正を実行する。

【００３６】図１において、有限要素法高さ方向変形量
算出部４０は、上述したように、試料の材質、厚さ、大
きさ、支持点の位置の種類毎に有限要素法により試料１
の上面位置座標を算出する。

【００３７】試料１は理想平行平板ではなく、テーパ成
分（傾斜成分）を持っている。このため、レーザ干渉測
長系１８により算出された、試料１の４隅のＸ・Ｙ座標
値と、高さ検出系２１により検出された上面の高さ検出
値により、試料テーパ成分算出部（傾斜成分算出部）４
１がテーパ成分を計算する。

【００３８】そして、加算器４２にて、変形量算出部４
０からの出力データとテーパ成分算出部４１により算出
されたテーパ成分とが加算され、マトッリクス作成部３
４に供給される。このマトリックス作成部３４により試
料１の上面形状を示すマトリックス（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標
（３次元座標））が作成され、コンピュータ２０を介し
て試料変形量データ格納部２９に供給され、格納され
る。

【００３９】描画時には、コンピュータ２０は、試料変
形量データ格納部２９に格納されたデータを焦点補正値
算出部４３に供給する。そして、焦点補正値算出部４３
により算出された焦点補正値と、高さ検出系２１により
検出された試料上面高さ検出値とが、加算器４４におい
て加算される。

【００４０】そして、描画データから目標焦点値算出部
３６により算出された目標焦点値と、加算器４４からの
出力値とが減算器４５により減算され、焦点誤差データ
が生成される。この焦点誤差データは、焦点補正制御部
２２に供給され、焦点補正器１１が制御される。この焦
点補正器１１の動作はコンピュータ２０にフィードバッ
クされ、上述と同様な動作が繰り返される。

【００４１】以上のように、本発明の第１の実施例にお
いては、試料１の変形データ（上面形状データ）を有限
要素法により算出し、算出したデータに試料上面のテー
パ成分を加算して、試料１の上面のＸＹＺ座標データで
あるマトリックスを作成する。そして、作成したマトリ
ックスに基づいて、電子線の焦点補正を行うように構成
したので、描画精度が向上された電子線描画装置を実現
することができる。また、試料台（ステージ）に配置さ
れた試料の平面化精度の制限が緩和されるので、試料の
試料台への作業が容易化又は自動化が可能となり、描画
効率も向上可能な電子線描画装置を実現することができ
る。

【００４２】図４は、試料１を装着するパレット（試料
保持手段）２の例の概略構成図であり、試料１を自動装
着可能な構造としたパレット２の例である。図４におい
て、パレット２は、描画中の温度変化に対して熱膨張率
の小さいセラミック等の材質で製作される。そして、パ
レット２は、絶縁性であると、電子線により、チャージ
アップを起こすため、このパレット２の表面には導電性
メッキが施されている。

【００４３】さて、試料１を自動機械にてパレット２に
装着可能とするために、試料１が配置される面の上方側
は、可能なかぎり開放した構造となっている。このた
め、試料１は、その裏面（電子線が照射されない側の
面）が、３本の支持ピン３０により支持される。試料１
の表面への異物付着防止のため（特に、試料１がマスク
基板の場合、重要である）、裏面（ガラス面）の接触可
能領域内（通常：周辺１０ｍｍ）において、支持ピン３
０により試料１は支持される。

【００４４】試料１自体のチャージアップ防止のため、
試料１の上面に、アース針３１を複数本接触させる。ア
ース針３１の位置は、支持ピン３０の真上に設ける。つ
まり、３本の支持ピン３０とアース針３１との間に試料
１は、挟み込まれる状態となる。アース針３１は、パレ
ット２本体に回動可能に支持されており、試料１が支持
ピン３０に配置される以前は、試料１が支持ピン３０上
に配置可能なように、支持ピン３０上に位置しないよう
に、回動された状態となっている。そして、試料１が支
持ピン３０上に配置されると、アース針３１は、支持ピ
ン３０上に位置するように回動される。

【００４５】また、パレット２には、試料１の位置決め
のため、試料１の側面に当てる位置決めピン３２を２本
設けられている。さらに、パレット２には、ステージ３
の移動による試料１の位置ずれを防止するため、試料１
が配置される側方側に、押しバネ３３が設けられてい
る。この押しバネ３３により試料１が保持され、位置ず
れが防止される。押しバネ３３は、試料１の歪防止のた
め、必要最小バネ圧（約３００ｇｆ）に設定されてい
る。

【００４６】ところで、図５に示すように、試料１が変
形したままで描画した試料１を、図５に示すように、光
学露光装置に装着した場合、図４に示した状態と図５に
示した状態とでは、試料１の保持状態が異なるため、試
料１表面に描画したパターン位置がＸ・Ｙ方向にずれて
しまう可能性がある。

【００４７】つまり、図５に示すように、光学露光装置
に試料１を装着する場合には、この試料１は、矯正され
て平面状態で装着される。試料１が伸縮しないと仮定し
た場合、Ｘ・Ｙ方向座標誤差量△Ｌは、次式（２）で表
せる。 △Ｌ≒ｔθ／２ −−−（２）ただし、ｔ＝試料の厚さ、θ＝試料のたわみ角（ｒａ
ｄ）である。

【００４８】したがって、上述した誤差量をＸＹ座標に
付加して描画すれば、より高精度の電子線描画を実行す
ることができる。

【００４９】図７は、本発明の第２の実施例であり、上
述した試料変形による誤差を補正する場合の例の要部概
略構成図である。なお、図１の例と同等な部分には同一
の符号が付してある。図７において、有限要素法高さ方
向変形量算出部４０は、試料の材質、厚さ、大きさ、支
持点の位置の種類毎に有限要素法により試料１の上面位
置座標を算出する。

【００５０】そして、加算器４２にて、変形量算出部４
０からの出力データとテーパ成分算出部４１により算出
されたテーパ成分とが加算され、ＸＹ座標方向誤差変換
部４８に供給される。この誤差変換部４８により上述し
た誤差量が算出され、算出された誤差量に基づいて、Ｘ
Ｙ座標が変換される。

【００５１】変換されたＸＹ座標は、マトッリクス作成
部３４に供給され、試料１の上面形状を示すマトリック
ス（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）が作成され、コンピュータ２０を
介して試料変形量データ格納部２９に供給され、格納さ
れる。

【００５２】描画時には、コンピュータ２０は、試料変
形量データ格納部２９に格納されたデータを座標補正値
算出部３７に供給する。この座標補正値算出部３７によ
り算出された座標補正値と、レーザ干渉系１８により検
出されたＸＹ座標現在値とが加算器４６にて加算され
る。

【００５３】また、描画データから座標目標値算出部３
８が座標目標値が算出される。そして、算出された座標
目標値は、減算器４７にて、加算器４６からの出力値と
減算処理され、座標誤差データとしてレーザ干渉測長系
１８に供給される。このレーザ干渉測長系１８は、供給
された座標誤差データに従い、ステージ駆動系１９に指
令信号を供給し、モータ１７の動作を制御する。このモ
ータ１７の動作はコンピュータ２０にフィードバックさ
れ、上述と同様な動作が繰り返される。

【００５４】以上のように、本発明の第２の実施例にお
いては、上述した第１の実施例と同様な効果を得ること
ができる他、試料変形によるＸＹ座標の誤差量を補正し
ているので、より高精度の電子線描画を実行することが
できる。

【００５５】図８は、本発明の第３の実施例の要部概略
構成図である。上述した第１及び第２の実施例は、試料
１の上面形状を、試料１の材質、厚み、大きさ等から有
限要素法により試料の上面状態を算出する例であるが、
この第３の実施例は、レーザ干渉測長系１８及び高さ検
出系２１により実際の試料１の上面状態を測定し、その
結果から、マトリックスを作成する例である。

【００５６】図８において、レーザ干渉測長系１８及び
高さ検出系２１により実際の試料１の上面状態を測定
し、その結果がマトリックス作成部４９に供給される。
そして、このマトリックス作成部４９により試料１の上
面形状を示すマトリックスが作成され、コンピュータ２
０を介して試料変形量データ格納部２９に供給され、格
納される。描画時の動作については、図１の例と同様と
なるので、説明は省略する。上述した本発明の第３の実
施例においては、試料１の上面の形状状態を予め、レー
ザ干渉測長系１８及び高さ検出系２１により検出し、こ
の試料１の上面形状を表すマトリックスを作成する。そ
して、このマトリックスに基づいて、電子線の焦点が補
正され、描画されるので、描画精度及び描画効率が向上
された電子線描画装置を実現することができる。

【００５７】図９は、本発明の第４の実施例の要部概略
構成図である。この第４の実施例においては、第３の実
施例と同様に、レーザ干渉測長系１８及び高さ検出系２
１により実際の試料１の上面状態を測定し、その結果か
ら、マトリックスを作成する例である。ただし、図７の
例と同様に、試料変形によるＸＹ座標の誤差量を補正す
るためのＸＹ座標方向誤差変換部５０が追加されてい
る。

【００５８】図９において、レーザ干渉測長系１８及び
高さ検出系２１により実際の試料１の上面状態を測定
し、その結果がＸＹ座標方向誤差変換部５０に供給され
る。そして、このＸＹ座標方向誤差変換部５０により試
料変形によるＸＹ座標の誤差量が補正される。

【００５９】ＸＹ座標方向誤差変換部５０により変換さ
れたデータは、マトリックス作成部４９に供給され、こ
のマトリックス作成部４９により試料１の上面形状を示
すマトリックスが作成される。そして、作成されたマト
リックスは、コンピュータ２０を介して試料変形量デー
タ格納部２９に供給され、格納される。描画時の動作に
ついては、図７の例と同様となるので、説明は省略す
る。

【００６０】上述した本発明の第４の実施例において
は、第３の実施例と同様な効果を得ることができる他、
試料変形によるＸＹ座標の誤差量を補正しているので、
より高精度の電子線描画を実行することができる。

【００６１】図１０は、本発明の第５の実施例の要部概
略構成図であり、図１の例と図８の例とを組み合わせた
例である。つまり、通常は、有限要素法高さ方向変形量
算出部４０により算出された変形量と試料テーパ成分算
出部４１により算出されたテーパ成分とが加算器４２に
より加算され、マトリックス作成部３４によりマトリッ
クスが作成される。そして、作成されたマトリックスに
基づいて、上述と同様にして、電子線の焦点補正が行わ
れる。

【００６２】有限要素法高さ方向変形量算出部４０によ
り変形量を算出する場合に、有効なデータが少ないと判
断される試料が存在することが考えられる。この場合に
は、図８の例と同様にして、レーザ干渉測長系１８及び
高さ検出系２１により実際の試料１の上面状態を測定
し、その結果がマトリックス作成部４９に供給される。
そして、このマトリックス作成部４９により試料１の上
面形状を示すマトリックスが作成され、コンピュータ２
０を介して試料変形量データ格納部２９に供給され、格
納される。そして、図１及び図８の例と同様にして、電
子線の焦点が補正される。

【００６３】試料変形量データ格納部２９に格納された
マトリックスデータは、有限要素法高さ方向変形量算出
部４０により、読み出され、試料変形量算出用のデータ
として使用されるように構成されている。したがって、
算出部４０により変形量を算出するに有効なデータが無
い試料の場合でも、その試料が、一度、マトリックス作
成部４９によりマトリックスデータが作成され、格納部
２９に格納されれば、次回、同様な試料の変形量は、算
出部４０により算出可能となる。

【００６４】上述した本発明の第５の実施例において
は、第１の実施例と同様な効果を得ることができる他、
有限要素法により変形量を算出する場合に、有効なデー
タが少ないと判断される試料であっても、高精度に、そ
の試料の上面状態を把握できるとともに、その試料の上
面データを蓄積することにより、有限要素法にて変形量
を算出可能な試料の種類を拡大していくことが可能とな
る。

【００６５】図１１は、本発明の第６の実施例の要部概
略構成酢であり、図７の例と図９の例とを組み合わせた
例である。通常は、有限要素法高さ方向変形量算出部４
０により算出された変形量と試料テーパ成分算出部４１
により算出されたテーパ成分とが加算器４２により加算
され、ＸＹ座標方向誤差変換部４８に供給される。この
誤差変換部４８により上述した誤差量が算出され、算出
された誤差量に基づいて、ＸＹ座標が変換される。

【００６６】変換されたＸＹ座標は、マトッリクス作成
部３４に供給され、試料１の上面形状を示すマトリック
ス（Ｘ、Ｙ、Ｚ座標）が作成され、コンピュータ２０を
介して試料変形量データ格納部２９に供給され、格納さ
れる。そして、格納されたマトリックスに基づいて、上
述と同様にして、電子線描画が実行される。

【００６７】そして、上述と同様に、有限要素法高さ方
向変形量算出部４０により変形量を算出する場合に、有
効なデータが少ないと判断される試料が存在するときに
は、図９の例と同様にして、レーザ干渉測長系１８及び
高さ検出系２１により実際の試料１の上面状態を測定
し、誤差変換部５０により誤差変換され、その結果がマ
トリックス作成部４９に供給される。このマトリックス
作成部４９により試料１の上面形状を示すマトリックス
が作成され、コンピュータ２０を介して試料変形量デー
タ格納部２９に供給され、格納される。そして、上述と
同様にして、電子線の描画が実行される。

【００６８】この図１１の例においても、図１０の例と
同様に、試料変形量データ格納部２９に格納されたマト
リックスデータは、有限要素法高さ方向変形量算出部４
０により、読み出され、試料変形量算出用のデータとし
て使用されるように構成されている。したがって、算出
部４０により変形量を算出するに有効なデータが無い試
料の場合でも、その試料が、一度、マトリックス作成部
４９によりマトリックスデータが作成され、格納部２９
に格納されれば、次回、同様な試料の変形量は、算出部
４０により算出可能となる。

【００６９】上述した本発明の第６の実施例において
は、第５の実施例と同様な効果を得ることができる他、
試料変形によるＸＹ座標の誤差量を補正しているので、
より高精度の電子線描画を実行することができる。

【００７０】なお、上述した例においては、試料の材
質、厚み、大きさ、支持点の数及び位置等から有限要素
法により試料上面の形状情報を得るように構成したが、
試料の材質、厚み、大きさ、支持点の数及び位置等毎
に、予め試料の上面形状を示すＸＹＺ座標を計測して、
メモリに格納しておき、使用する試料に従って、メモリ
から上面形状情報を読み出すように構成することも可能
である。

【００７１】また、試料を保持するパレット２におい
て、試料１を支持する支持ピンを３つ設けた例を示した
が、３つに限らず、３つ以上の多数点で支持するように
構成することも可能である。

【００７２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、次のような効果がある。試料の変形データ
を有限要素法により算出し、算出したデータに試料上面
のテーパ成分を加算して、ＸＹＺ座標データであるマト
リックスを作成し、電子線の焦点補正を行うように構成
したので、描画精度が向上された電子線描画装置を実現
することができる。また、試料台に配置された試料の平
面化精度の制限が緩和されるので、試料の試料台への作
業が容易化又は自動化が可能となり、描画効率も向上可
能な電子線描画装置を実現することができる。

【００７３】また、試料の上面の形状状態を予め、レー
ザ干渉測長系及び高さ検出系により検出し、この試料の
上面形状を表すマトリックスを作成して、このマトリッ
クスに基づいて電子線の焦点を補正し描画するように構
成したので、描画精度及び描画効率が向上された電子線
描画装置を実現することができる。

【００７４】また、変形量算出データに、試料に関する
データが無い場合には、上記高さ方向寸法検出手段によ
りマトリックスを作成し、これにより電子線描画を実行
するように構成すれば、変形量を算出する場合に、有効
なデータが少ないと判断される試料であっても、高精度
に、その試料の上面状態を把握できるとともに、その試
料の上面データを蓄積することにより、有限要素法にて
変形量を算出可能な試料の種類を拡大していくことが可
能となる。

【００７５】また、試料変形によるＸＹ座標の誤差量を
補正するように構成すると、より高精度の電子線描画を
実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の要部概略構成図であ
る。

【図２】本発明が適用される電子線描画装置の概略構成
図である。

【図３】試料上面形状のシュミレーション例を示す図で
ある。

【図４】本発明に適用されるパレット（試料保持手段）
の一例の概略構成図である。

【図５】試料の変形と座標誤差の説明図である。

【図６】試料の変形と座標誤差の説明図である。

【図７】本発明の第２の実施例の要部概略構成図であ
る。

【図８】本発明の第３の実施例の要部概略構成図であ
る。

【図９】本発明の第４の実施例の要部概略構成図であ
る。

【図１０】本発明の第５の実施例の要部概略構成図であ
る。

【図１１】本発明の第６の実施例の要部概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１試料２パレット３ステージ４電子銃５電子線６電子レンズ７絞り８ブランカ９主偏向器１０偏向制御部１１焦点補正器１２レーザ発振器１３ハーフミラー１４基準ミラー１５計測ミラー１６レシーバ１７モータ１８レーザ干渉測長系１９ステージ駆動系２０コンピュータ２１高さ検出系２２焦点補正部２３パターン発生装置２４ブランカー制御部２５ランプ２６ミラー２７レンズ２８センサ２９試料変形量データ格納部３０支持ピン３１アース針３２位置決めピン３３押しバネ３４マトリックス作成部３５変形等高線３６目標焦点値算出部３７座標補正値算出部３８座標目標値算出部４０有限要素法高さ方向変形量算出部４１試料テーパ成分算出部４２加算器４３焦点補正値算出部４４、４６加算器４５、４７減算器４８ＸＹ座標方向誤差変換部４９、５０マトリックス作成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−159425（ＪＰ，Ａ) 特開平４−98818（ＪＰ，Ａ) 特開平４−162337（ＪＰ，Ａ) 特開平７−74088（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 - 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線を所望の電流密度と形状に制御し、
電子線を偏向して、位置決め機構を有するステージ上に
配置された平面状試料の表面上の所望の位置に照射し、
所望の図形を描画する電子線描画装置において、試料の材質、厚み、大きさ、支持位置に対応して、予め
記憶された試料の変形量算出データに基づいて、上記ス
テージ上に配置された試料の表面の変形量を算出する試
料変形量算出手段と、試料表面の所定の基準面に対する傾斜成分を検出する傾
斜成分算出手段と、上記試料変形量算出手段からの試料変形量情報と傾斜成
分算出手段からの傾斜成分情報とに基づいて、上記試料
表面の３次元座標を示すマトリックスを作成する第１の
マトリックス作成手段と、上記ステージ上に配置された試料表面と、所定の基準面
との間隔を平面方向２次元座標に関して検出する高さ方
向寸法検出手段と、上記高さ方向寸法検出手段により検出された上記間隔情
報に基づいて、上記試料表面の３次元座標を示すマトリ
ックスを作成する第２のマトリックス作成手段と、上記第１及び第２のマトリックス作成手段により作成さ
れたマトリックスに基づいて、電子線の焦点を補正する
電子線焦点補正手段と、を備え、上記変形量算出データに、上記ステージに配置
された試料に関するデータがある場合には、上記試料変
形量算出手段、傾斜成分算出手段及び第１のマトリック
ス作成手段により上記マトリックスを作成し、上記変形
量算出データに、上記ステージに配置された試料に関す
る有効なデータが少ないと判断される場合には、上記高
さ方向寸法検出手段及び第２のマトリックス作成手段に
より上記マトリックスを作成することを特徴とする電子
線描画装置。
【請求項２】請求項１記載の電子線描画装置において、
上記試料変形量算出手段により算出された試料の表面変
形量情報から、所定の基準面に対する試料の２次元座標
に関する傾斜角を算出し、算出した傾斜角と試料の厚み
とに基づいて、上記試料を矯正して平面状態としたとき
の２次元座標と、試料の変形状態における２次元座標点
との誤差を算出し、算出した誤差に従って、上記試料表
面の座標を補正する座標誤差変換手段を、さらに備え、
上記試料を矯正して平面状態としたときに、試料の表面
上に上記所望の図形が得られることを特徴とする電子線
描画装置。
【請求項３】電子線を所望の電流密度と形状に制御し、
電子線を偏向して、位置決め機構を有するステージ上に
配置された平面状試料の表面上の所望の位置に照射し、
所望の図形を描画する電子線描画装置において、試料の材質、厚み、大きさ、支持位置に対応して、予め
記憶された試料の変形量算出データに基づいて、上記ス
テージ上に配置された試料の表面の変形量を算出する試
料変形量算出手段と、試料表面の所定の基準面に対する傾斜成分を検出する傾
斜成分算出手段と、上記試料変形量算出手段からの試料変形量情報と傾斜成
分算出手段からの傾斜成分情報とに基づいて、上記試料
表面の３次元座標を示すマトリックスを作成する第１の
マトリックス作成手段と、上記ステージ上に配置された試料表面と、所定の基準面
との間隔を平面方向２次元座標に関して検出する高さ方
向寸法検出手段と、上記高さ方向寸法検出手段により検出された上記間隔情
報に基づいて、上記試料表面の３次元座標を示すマトリ
ックスを作成する第２のマトリックス作成手段と、上記第１及び第２のマトリックス作成手段により作成さ
れたマトリックスに基づいて、電子線の焦点を補正する
電子線焦点補正手段と、を備え、上記変形量算出データに、上記ステージに配置
された試料に関するデータがある場合には、上記試料変
形量算出手段、傾斜成分算出手段及び第１のマトリック
ス作成手段により上記マトリックスを作成し、上記変形
量算出データに、上記ステージに配置された試料に関す
るデータが無い場合には、上記高さ方向寸法検出手段及
び第２のマトリックス作成手段により上記マトリックス
を作成することを特徴とする電子線描画装置。