JP3466985B2 - 荷電ビーム露光装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電ビームにより
所定の範囲の露光を行なう荷電ビーム露光装置に関わる
ものであり、特に、微細な半導体集積回路パターンを高
速かつ高精度に描画する電子線描画装置などの荷電ビー
ム露光装置及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体装置の製造に使用される電
子線描画装置は、レジストの高感度化、及びデジタル・
アナログ変換器並びに増幅器の高速化に伴って処理速度
が向上している。しかしながら、半導体パターンの微細
化により描画すべきパターン密度が増加しているため
に、スループットは依然として低いままである。そこ
で、ステージ速度が一定な従来の描画方式において生じ
るパターンの粗密に伴う無駄時間を排除し、描画効率を
向上させる技術の要求が高まっている。特に、システム
ＬＳＩの需要の増加に伴い、パターン密度が均一なメモ
リより粗密の多いロジック製品を描画する頻度が多くな
ってきており、パターンの粗密に応じたステージ速度の
制御が望まれている。

【０００３】パターンの粗密に応じたステージ速度制御
の一つとして、あらかじめパターンデータからショット
密度を求め、その密度に応じたステージ速度を算出して
おき、算出されたステージ速度の変化マップに沿ってス
テージ速度を制御して描画する方法がある。しかしなが
らこの方法では、あらかじめ速度変化マップを算出する
ための処理時間が描画時間とは別に必要になるという問
題がある。また、近接効果補正まで含めた計算を実施す
るには多大な処理時間が必要であるため、計算を簡略化
せざるを得ず予測精度を低下させるという問題も伴って
いた。

【０００４】さらに、速度変化マップの算出の際にはビ
ームの偏向位置を考慮していないことから、偏向し過ぎ
にならないよう遅めのステージ速度に設定せざるを得
ず、そのため、常に偏向領域の端でパターンを描画する
ことになり、描画精度すなわち露光精度を劣化させる要
因となっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の荷電ビーム露光装置では、パターンに粗密のある露光
を行なう場合に、ステージの移動速度を適切に制御でき
ず、効率良く且つ良好な露光処理を行なうことができな
い問題があった。

【０００６】上記問題を解消するため、本発明は、ステ
ージの移動速度を加速・減速制御可能にすると共に、加
速制御のときの制御速度と減速制御のときの制御速度と
を異ならせることにより、荷電ビームによる露光動作と
ステージの連続移動量の調整とを良好に行うことができ
る荷電ビーム露光装置及びその制御方法を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の基本構成に係る荷電ビーム露光装置
は、対象物に照射する荷電ビームを発生するための荷電
ビーム発生部と、前記対象物を載置して適切な照射位置
に移動させるステージと、前記ステージの現在位置と前
記荷電ビームの照射位置との差に基づいてビーム偏向量
を算出する偏向制御部と、前記ステージの移動方向にお
ける前記ビーム偏向量と偏向領域内の偏向目標値との偏
差を算出する偏差演算部と、前記偏差演算部により算出
された前記偏差を零にする方向に前記ステージの移動速
度を加速または減速制御すると共に前記加速制御の際の
加速度の絶対値よりも前記減速制御の際の加速度の絶対
値の方が大きくなるように制御する速度補償制御部と、
を備えることを特徴とする。

【０００８】次に、この発明の第２の基本構成に係る荷
電ビーム露光装置は、対象物に照射する荷電ビームを発
生するための荷電ビーム発生部と、前記対象物を載置し
て適切な照射位置に移動させるステージと、前記ステー
ジの現在位置と前記荷電ビームの照射位置との差に基づ
いてビーム偏向量を算出する偏向制御部と、前記ステー
ジの移動方向における前記ビーム偏向量と偏向領域内の
偏向目標値との偏差を算出する偏差演算部と、前記偏差
演算部により算出された前記偏差を零にする方向に前記
ステージの移動速度を加速または減速制御するために、
一定時間毎に偏差ｄをサンプリングして積分補償と微分
補償とを組み合わせた伝達関数を示す次式 ｖ＝ （ｋ_１＋ｋ_２・ｓ）／ｓ・ｄ （ｋ_１，ｋ_２：比例定数、ｓ：ラプラス演算子） により、ステージ速度ｖの設定値を算出し、前記比例定
数ｋ _１ の値を前記偏差ｄが正のときにはｋｐ _１ ，負のと
きにはｋｍ _１ とそれぞれ変えて設定し、前記比例定数ｋ
_２ の値を前記偏差の変化率が正のときにはｋｐ _２ 、負の
ときにはｋｍ _２ とそれぞれ変えて設定することによりス
テージの速度を制御し、かつ、前記比例定数を、ｋｐ _１
＜ｋｍ _１ ，ｋｐ _２ ＜ｋｍ _２ に設定してステージの速度を
制御する速度補償制御部と、を備えることを特徴とす
る。

【０００９】また、上記第２の基本構成において、前記
速度補償制御部は、偏差ｄがビームの偏向領域を超えた
場合は描画待ち状態にし、その偏差信号が設定値より大
きい場合は最大速度でステージを移動させて、設定値以
下になったら最大速度よりも小さい速度に減速させるよ
うにして、パターンの空白領域をスキップするようにし
ても良い。

【００１０】また、上記第２の基本構成において、前記
速度補償制御部は、露光パターンに基づいて一定の区間
毎にステージ速度の予想値を予め求めておき、露光の際
にステージ速度を制御するときに、現在のステージ位置
より１つ先または複数先の区間の予測ステージ速度に基
づいて現在の最大ステージ速度を制御するようにしても
良い。

【００１１】また、本発明の第３の基本構成に係る荷電
ビーム露光装置の制御方法は、対象物に照射される荷電
ビームを発生させるための荷電ビーム発生部と、前記対
象物を載置して適切な照射位置に移動させるステージと
を有する荷電ビーム露光装置の制御方法であって、前記
ステージの現在位置と前記荷電ビームの照射位置との差
に基づいてビーム偏向量を算出し、前記ステージの移動
方向における前記ビーム偏向量と偏向領域内の偏向目標
値との偏差を算出し、前記偏差を零にする方向に前記ス
テージの移動速度を加速または減速制御すると共に前記
加速制御の際の加速度の絶対値よりも前記減速制御の際
の加速度の絶対値の方が大きくなるように制御すること
を特徴とする。

【００１２】本発明の第４の基本構成に係る荷電ビーム
露光装置の制御方法は、対象物に照射される荷電ビーム
を発生させるための荷電ビーム発生部と、前記対象物を
載置して適切な照射位置に移動させるステージとを有す
る荷電ビーム露光装置の制御方法であって、前記ステー
ジの現在位置と前記荷電ビームの照射位置との差に基づ
いてビーム偏向量を算出し、前記ステージの移動方向に
おける前記ビーム偏向量と偏向領域内の偏向目標値との
偏差を算出し、前記偏差を零にする方向に前記ステージ
の移動速度を加速または減速制御するために、一定時間
毎に偏差ｄをサンプリングして積分補償と微分補償とを
組み合わせた伝達関数を示す次式 ｖ＝ （ｋ _１ ＋ｋ _２ ・ｓ）／ｓ・ｄ （１） （ｋ _１ ，ｋ _２ ：比例定数、ｓ：ラプラス演算子） により、ステージ速度ｖの設定値を算出し、前記比例定
数ｋ _１ の値を前記偏差ｄが正のときにはｋｐ _１ ，負のと
きにはｋｍ _１ とそれぞれ変えて設定し、前記比例定数ｋ
_２ の値を前記偏差の変化率が正のときにはｋｐ _２ 、負の
ときにはｋｍ _２ とそれぞれ変えて設定することによりス
テージの速度を制御し、かつ、前記比例定数を、ｋｐ _１
＜ｋｍ _１ ，ｋｐ _２ ＜ｋｍ _２ に設定してステージの速度を
制御することを特徴とする。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【作用】以上の構成により、本発明による荷電ビーム露
光装置は、移動中のステージ位置と露光するパターンの
位置との差分からビーム偏向量を求め、そのビーム偏向
量と偏向目標値との差から偏差を算出し、この偏差を一
定の時間間隔でサンプリングすると共に、積分補償と微
分補償を組み合わせた補償器で前記偏差と偏差の変化率
からパターン密度を予測したステージ速度の設定値を算
出し、ステージ速度をフィードバック制御する。

【００１６】これによって、パターンに粗密があっても
スループットが低下することはなく、また偏向領域が小
さい描画装置であっても、ビームが偏向領域オーバにな
ることなくステージの速度を制御可能であり、さらにビ
ームが偏向収差や偏向歪の小さい位置に存在する確率が
高くなるので描画精度も向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る荷電ビーム露
光装置の実施形態について添付図面を参照しながら詳細
に説明する。

【００１８】本発明の基本概念に係る荷電ビーム露光装
置について、図１を参照しながら説明する。図１におい
て、基本概念に係る荷電ビーム露光装置は、対象物に照
射する荷電ビームを発生するための荷電ビーム発生部１
と、前記対象物を載置して移動可能なステージ１６と、
このステージ１６を駆動する駆動部１７と、前記荷電ビ
ーム発生部１からのビーム偏向及び前記駆動部１７を制
御する制御部２０と、を備える。

【００１９】前記制御部２０は、前記ステージ１６の現
在位置と前記荷電ビーム発生部１からの荷電ビームの照
射位置との差を求め、ビーム偏向量として算出する偏向
制御回路２３と、この偏向制御回路２３により求められ
た前記ビーム偏向量と偏向領域内の目標値との偏差を演
算する偏差演算部２６、およびこの偏差演算部２６によ
り演算された前記偏差を零にする方向に前記ステージの
移動速度を加速または減速制御する速度補償制御部２７
を備えるステージ制御回路２５と、を備える。

【００２０】偏向制御回路２３より出力される偏向制御
信号は主偏向アンプ１８を介してディジタル信号からア
ナログ信号に変換され、増幅されて偏向器１５ａに供給
される。ステージ１６上に載置された前記露光ないしは
描画対象物に集光されたビームはレーザ測長計１９によ
り測定されてステージ位置として検出される。このステ
ージ位置はパターンジェネレータ２１により生成された
パターンとの差として前記偏向制御回路２３に入力さ
れ、ビーム偏向量を表す信号として出力される。ビーム
偏向量を表す信号は前記主偏向アンプ１８を介して偏向
器１５ａに供給されると共に、ステージ制御回路２５の
偏差演算部２６に供給される。主偏向アンプ１８は、デ
ィジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ―Digital-Analog C
onverter―）と増幅バッファにより構成されている。

【００２１】ステージ制御回路２５においては、偏差演
算部２６が前記ビーム偏向量と偏向目標値との偏差を演
算し、演算した偏差に基づいて速度補償制御部２７がス
テージ移動速度を算出して前記駆動部１７にステージ制
御信号を出力する。このような動作により、荷電ビーム
露光装置におけるステージ１６の移動速度の制御が行な
われる。

【００２２】［第１実施形態］以下に、より詳細な構成
としての第１実施形態に係る電子線描画装置について図
２ないし図７を用いて説明する。まず、図２に示された
電子線描画装置により本発明の第１実施形態の構成につ
いて説明する。図２において、電子線描画装置は、電子
銃１と、オクタポール副偏向器２と、オクタポール主偏
向器３と、対物レンズ４と、ウエハ等の試料（露光対象
物）５と、試料を載置して移動するステージ６と、レー
ザ測長計用のミラー７と、ステージの位置を測定するレ
ーザ測長計８と、制御用の計算機９と、圧縮された描画
データを展開し描画制御用のデータを発生するパターン
ジェネレータ１０と、ビームの位置を制御する偏向制御
回路１１と、副偏向アンプ１２と、主偏向アンプ１３
と、対物レンズの電源を含むコントローラ１４とを備え
ている。

【００２３】電子ビームは対物レンズ４で試料５上に焦
点を結び、主・副２段の偏向器でビームを試料上の任意
の点へ位置決めされるが、主偏向器３で試料上の任意の
場所に副偏向領域を位置決めし、副偏向領域内は高速の
副偏向アンプ１２でビームを偏向する。また、試料第は
レーザ測長計８で正確に移動量が測定可能である。な
お、図２において、括弧付きの符号を付した構成要素
は、図１に示した基本概念の構成に対応させて表記した
ものである。

【００２４】本実施形態においては、主偏向領域１００
０μｍの電子線描画装置を例に挙げて説明する。ステー
ジ移動中の描画において、パターンジェネレータ１０
（２１）から出力されたパターン位置と現在のステージ
位置との差からビームの偏向量を求める。図３の上段に
表したように、試料５上に描画されるパターンは複数の
描画ストライプ３１に分けられている。そして、この描
画ストライプ３１において、描画方向に沿って描画が実
行される。この描画ストライプ３１の内の一本の副走査
方向を充分に覆う範囲の主偏向領域３５の移動方向に偏
向目標値を設定し、ビーム偏向量と偏向目標値との差を
偏差ｄとする。

【００２５】このビームの主偏向領域３５とストライプ
３１上のパターン４０との関係を模式化して詳細に示し
たものが図４である。例えば第１のストライプ３１１上
に描かれるパターン４０は例えば回路パターンのような
描画対象が密に繰り返される緻密部分４１と、模様その
ものが余り集中していない粗雑部分４２と、を含んでい
る。このような模様の繰り返しは所定の法則性で繰り返
されたり、ランダムに現れたりして第ｎのストライプ３
１ｎにまで続いている。図４における矢印はビームの主
走査方向であり、ステージ６（１６）の移動方向はこの
矢印と反対方向になっている。

【００２６】本発明においては、偏差ｄを、前方（Forw
ard ）描画時には偏向中心よりプラス方向に、後方（ba
ckward）描画時には偏向中心よりマイナス方向に設定す
る。これによって突然に高密度のパターンが現れた場合
において、ステージの減速が間に合わずに偏向領域オー
バになる確率を減らすことができる。ステージ制御回路
では、この偏差を一定の時間間隔（本実施例では１ｍ
秒）でサンプリングして、偏差と偏差の微分値（変化
率）の両者を累積加算する。この微分補償と積分補償を
組み合わせた補償器（速度制御補償部）２７のアルゴリ
ズムを式（１）に示す： ｖ＝（ｋ_１ ＋ｋ_２ ｓ）／ｓ・ｄ （１） ここで、ｋ_１ ，ｋ_２ ：比例定数、ｓ：ラプラス演算
子である。

【００２７】偏差ｄが入力されると適切なステージ速度
ｖの設定値を算出できる。この補償器によって、たとえ
偏向領域が小さい描画装置であっても粗密が多く密度が
急変するパターンに対応したステージ速度の制御が可能
になる。パターン密度が急激に変化すると、偏差ｄの単
位時間当たりの変化率が大きくなるため微分値が大きく
検出される。この信号を基に加速・減速処理を行い、微
分値がプラスの時には加速を促進させ、マイナスの時に
は減速させる。

【００２８】例えば、パターン密度が粗な状態から密な
状態へ移行する時には、ステージ速度に対して描画速度
が遅くなるためビーム位置はマイナスの方向（forward
描画時）へ遅れ始め、偏差の微分値（偏差の変化率）は
マイナスの値になる。このような状況においてステージ
速度の設定値を大幅に低下できるように比例定数ｋ_２ の
値を決めておく。微分値（変化率）は、現在検出した偏
差と前回検出した偏差との差で求めるか、あるいは数回
程度前までに検出した偏差信号から回帰直線を算出して
直線の傾きを求めても良い。

【００２９】ステージ移動方式の描画装置の場合、描画
中のステージ速度が速すぎると偏向領域オーバとなり描
画のやり直しになるので、ステージの減速は速やかに実
行する必要がある。つまり微分信号がマイナスの時と偏
差がマイナスの時はフィードバック・ループ・ゲインが
大きくなるように設定することにより、偏差領域が小さ
い（本実施形態のような）電子線描画装置であっても偏
差領域オーバにならないようなステージ制御が可能とな
る。つまり加速はゆっくり、減速は速やかに制御すると
小偏向領域やステージの加速度が０．０５Ｇ程度と小さ
くてもスームズなステージ制御が可能になる。

【００３０】具体的には、偏差データの符号に応じてｋ
_１ の値を変える。負の場合は正の場合より大き目の値
を設定すると減速が促進される。また、偏差の変化率デ
ータについても同様に符号に応じてｋ_２ の値を変え
る。こちらも、負の場合は正の場合より大きい値を設定
することによってパターン密度の変化率の大きさに比例
して減速が促進されることになる。図５にこの制御手段
のフローチャートを示した。すなわち、図５は図３およ
び図４における１本のストライプにパターン４０を描画
する動作を示している。

【００３１】図５において、ステップＳＴ０において、
ステージ速度設定値ｖを初期値に設定（ｖ＝０）して制
御動作が開始し、ステップＳＴ１において、パターン位
置と現ステージ位置との差を算出してこれをビーム偏向
量として求める。ステップＳＴ２においてビーム偏向量
と偏向目標値との偏差を演算し、ステップＳＴ３におい
て偏差と１つ前に求められた偏差との差を取ることによ
り変化率を求める。

【００３２】次に、ステップＳＴ４において、この偏差
が０より大きいか否かを判断し、偏差が０以下の場合に
はステップＳＴ５で比例定数ｋ_１ をゲイン１（GAIN
１）に設定し、偏差が０より大きい場合にはステップＳ
Ｔ６で比例定数ｋ_１ をゲイン２（GAIN２）に設定す
る。

【００３３】次に、ステップＳＴ７において、変化率が
０より大きいか否かを判断し、変化率が０以下の場合に
はステップＳＴ８で比例定数ｋ_２ をゲイン３（GAIN
３）に設定し、変化率が０より大きい場合にはステップ
ＳＴ９で比例定数ｋ_２ をゲイン４（GAIN４）に設定す
る。ただし、ゲイン１とゲイン２との間には、「GAIN１
＞GAIN２」の関係が成立し、ゲイン３とゲイン４との間
には、「GAIN３＞GAIN４」の関係が成立している。

【００３４】次に、ステップＳＴ１０において、ステー
ジ速度設定値ｖを求める。このとき、設定値ｖには、比
例定数ｋ_１ に偏差を乗じた値と、比例定数ｋ_２ に変
化率を乗じた値が加算されて代入される。つまり、ここ
で行なっている演算は上述した式（１）と同じ演算であ
る。ステージ速度設定値ｖが得られると、ステップＳＴ
１１においてｖが最大値よりも大きいか否かが判断さ
れ、最大値よりも設定値ｖが大きければ、ステップＳＴ
１２においてｖを最大ステージ速度に設定する。

【００３５】次に、ステップＳＴ１３において、ステー
ジを駆動する駆動部１７に対して速度ｖを設定する。

【００３６】次に、ステップＳＴ１４において、サンプ
リング時間の判断が行なわれ、現在時間から前回サンプ
リングした時間ｔｎを減じた値が１ｍｓよりも大きいか
否かを判断する。現在時間から前回サンプリングした時
間ｔｎを減じた値が１ｍｓよりも大きい場合には、ステ
ップＳＴ１５において、描画終了割り込みがあったか否
かを判断し、割り込みがあった場合には次のストライプ
の描画を行う。ステップＳＴ１４において、現在時間か
ら前回サンプリングした時間ｔｎを減じた値が１ｍｓ以
下の場合には、１ｍｓを越えるまで判断を繰り返す。

【００３７】また、ステップＳＴ１５において、描画終
了割り込みが入力されていないものと判断された場合に
は、ステップＳＴ１からの制御フローを繰り返し行なう
ことになる。

【００３８】以上説明したように、偏差を式（１）によ
り補償し、その係数ｋ_１、ｋ_２ を偏差の状態に応じて
適宜変えるという非線形な制御方法により、パターンの
粗密に合わせてステージ速度を変化させることができ、
従来一定速度で移動する際に生じていた無駄時間を低減
させることができる。さらに、偏向目標値を偏向収差や
偏向歪が小さい領域に設定すれば、ビームがその偏向誤
差要因の小さい位置に存在する確率が高くなるので描画
精度を向上させることができる。本実施形態の場合、減
速時のｋ_１ は加速時の２．６倍、ｋ_２ は５倍の値を
設定した。加速度は０．０５Ｇ（Ｇは重力加速度）、描
画時の最大ステージ移動速度は５０ｍｍ／秒、サンプリ
ング時間は１ｍ秒、最大ビーム偏向領域は１ｍｍ^２ 、
偏向目標値は中心から２００μｍに設定してステージ速
度を制御し、メモリやロジック製品のパターン描画を可
能にした。

【００３９】ロジック製品やＴＥＧ（Test Element Gro
up）パターンにおいては、パターンが存在しない空白領
域が、図６（ａ）に示すように存在する場合がある。描
画ストライプの途中に空白領域がある場合、ステージが
この空白領域に到達すると偏向制御回路は描画待ち状態
になる。このときに、次に描画するパターンの設計値と
現在のステージ位置との差を常に算出し、偏差データを
ステージ制御回路へ常に送り続ける構成にした。ステー
ジ制御回路は、受け取った偏差信号がある一定値より大
きい場合には、図６（ｂ）に示すように、ステージを最
大速度にまで加速して空白領域をスキップさせ、偏差が
設定値より小さくなったらステージを減速させて残った
パターンを描画させる。

【００４０】本第１実施形態の場合、設定値を３ｍｍに
設定し、３ｍｍ以上パターンが存在しない場合ステージ
を移動時最大速度（１００ｍｍ／ｓ）まで加速させて移
動させ、偏差が３ｍｍ以下になると減速させてパターン
描画を開始するようにステージ速度を制御してスループ
ットを向上させた。この設定値は固定値にしなくても良
く、例えばスキップ中に現在のステージ速度を検出し、
元の速度に戻せる減速距離をリアルタイムで計算して、
偏差がその値以下になったら元の速度に戻すように制御
すると無駄が少なくなる。

【００４１】スキップ後のステージ速度はスキップ前の
ステージ速度に戻すか、あるいはあらかじめパターンデ
ータから算出したステージ速度を設定すると良い。描画
ストライプの先頭で空白領域がある場合は、最初から最
大速度でステージを移動させてスキップさせた後に事前
に算出した速度で描画を開始させると偏向領域オーバと
なる確率を減らすことができる。この時の算出精度は粗
くても良く、２倍程度のずれがあっても式（１）の補償
器で適切なステージ速度に自動制御される。

【００４２】また、区間毎に描画時最大ステージ速度
（リミット値）を設定するとさらにきめ細かな制御が可
能になる。例えば、システムＬＳＩのようにロジックパ
ターンの中に均一なメモリパターンが存在する場合、ス
テージかメモリ領域に到達すると急減速が必要になる。
しかし、急減速させるとステージ測長系が振動する場合
があり好ましくない。そこで、緩やかに減速させる方法
として、あらかじめパターンデータから密度分布を算出
しておき、高密度な領域に近付くと減速を開始させるよ
うなステージ制御が良い。

【００４３】例えば、パターンデータからある一定の区
間（本第１実施形態では１ｍｍ程度）毎に描画されるシ
ョット数を予め求めておく。ストライプを描画する前
に、電流密度と露光に使うドーズ量、セトリング時間か
ら区間毎のステージ速度を求めておき、区間とステージ
速度の情報をステージ制御回路へ転送しておく。ステー
ジ制御回路では、現在のステージ位置を検出しながら、
１つもしくは複数先の区間に設定されているステージ速
度を取り込んで、平均値を求めてさらに数１０％増加
（マージン分）させた値を描画時最大ステージ速度とし
て設定し、図６に示した方法でステージ速度を制御す
る。

【００４４】図７（ａ）に示したようにパターン密度が
高い領域が近付くと、図７（ｂ）に例示したように最大
ステージ密度の設定値が小さくなり、図７（ｃ）に例示
したように実際のステージ速度がパターン密度に対応し
て制御され、パターン密度が粗であっても強制的にステ
ージ速度を低下させる。高密度のパターン領域ではステ
ージ速度がアンダーシュートすることなくコントロール
されて、密なパターンを描画し終わるとゆっくりと加速
を開始してパターンを描画する。この方法により、パタ
ーンの粗密が大きくても急加速・減速することなくステ
ージ速度を制御することが可能になる。

【００４５】［第２実施形態］ビームの偏向位置が設定
された変更目標位置に滞在しやすいように、偏差の指数
的な定義による補正値を算出し、ステージ速度を決定す
る要因の一つとすることができる。例えば、偏差の二乗
に係数Ｋ_３を掛け算した値を用いることができる。この
場合には、図５のフローチャートにおけるステップＳＴ
１０の速度算出式を以下のように表すことができる： ｖ＝ｖ＋（ｋ_１ ＊偏差）＋（ｋ_２ ＊偏差の変化率）
＋（ｋ_３ ＊偏差＊偏差） この場合にも、偏差の符号に応じて係数ｋ_３ を変える
ことにより効率的な制御が可能となる。

【００４６】［第３実施形態］電子線描画装置は、本発
明に係る荷電ビーム露光装置の適用分野としては最適な
ものであり、典型的な実施態様として中心的に説明した
が、本発明は露光対象物を載置したステージの連続移動
を行なうと共に、露光対象物に対して所定のビーム偏向
を行ないながら露光するものであれば、電子線描画装置
に限定されるものではなく、他の如何なる露光装置であ
っても良い。

【００４７】すなわち、本発明は描画装置のみならず、
収束イオンビーム装置等、転写装置、検査装置等ステー
ジを高速に連続移動しつつビームを追従制御する製品に
すべてに適応可能である。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、粗密のあるパターンを
効率良く描画するためにビームの偏向量と偏向目標値と
の差から偏差を求め偏差と偏差の変化率に比例した情報
をフィードバックしてステージ速度を制御し、偏向目標
値近傍にビームが偏向されるようにリアルタイムにステ
ージ速度を制御する。これによってパターンに粗密があ
ってもスループットが低下することはなく、ビームが偏
向収差や偏向歪の小さい位置に存在する確率が高くなる
ので描画精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本概念による荷電ビーム露光装置の
構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第１実施形態に適用された電子ビーム
描画装置を示す概略図。

【図３】ステージ連続移動中のビーム位置、偏向目標
値、偏差の関係を示した図。

【図４】ストライプと描画パターとの詳細な関係を例示
的に示す模式図。

【図５】第１実施形態におけるステージ速度制御方法の
流れを示すフローチャート。

【図６】パターンの空白領域をスキップする機能を説明
する（ａ）パターン密度と位置の関係と、（ｂ）ステー
ジ速度と位置の関係をそれぞれ示す特性図。

【図７】（ａ）パターン密度と位置、（ｂ）最大ステー
ジ速度の設定値と位置、（ｃ）実際のステージ速度と位
置の関係をそれぞれ示す特性図。

【符号の説明】

１５ 荷電ビーム発生部 １６ ステージ ２０ 制御部 ２３ 偏向制御回路 ２５ ステージ制御回路 ２６ 偏差演算部 ２７ 速度補償制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−267134（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−66842（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−274058（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−290919（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G05D 3/12 G05B 13/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対象物に照射する荷電ビームを発生するた
   めの荷電ビーム発生部と、 前記対象物を載置して適切な照射位置に移動させるステ
   ージと、 前記ステージの現在位置と前記荷電ビームの照射位置と
   の差に基づいてビーム偏向量を算出する偏向制御部と、 前記ステージの移動方向における前記ビーム偏向量と偏
   向領域内の偏向目標値との偏差を算出する偏差演算部
   と、 前記偏差演算部により算出された前記偏差を零にする方
   向に前記ステージの移動速度を加速または減速制御する
   と共に前記加速制御の際の加速度の絶対値よりも前記減
   速制御の際の加速度の絶対値の方が大きくなるように制
   御する速度補償制御部と、 を備えることを特徴とする荷電ビーム露光装置。
2. 【請求項２】対象物に照射する荷電ビームを発生するた
   めの荷電ビーム発生部と、 前記対象物を載置して適切な照射位置に移動させるステ
   ージと、 前記ステージの現在位置と前記荷電ビームの照射位置と
   の差に基づいてビーム偏向量を算出する偏向制御部と、 前記ステージの移動方向における前記ビーム偏向量と偏
   向領域内の偏向目標値との偏差を算出する偏差演算部
   と、前記偏差演算部により算出された前記偏差を零にする方
   向に前記ステージの移動速度を加速または減速制御する
   ために、 一定時間毎に偏差ｄをサンプリングして積分補
   償と微分補償とを組み合わせた伝達関数を示す次式 ｖ＝ （ｋ_１＋ｋ_２・ｓ）／ｓ・ｄ （ｋ_１，ｋ_２：比例定数、ｓ：ラプラス演算子） により、ステージ速度ｖの設定値を算出し、前記比例定
   数ｋ _１ の値を前記偏差ｄが正のときにはｋｐ _１ ，負のと
   きにはｋｍ _１ とそれぞれ変えて設定し、前記比例定数ｋ
   _２ の値を前記偏差の変化率が正のときにはｋｐ _２ 、負の
   ときにはｋｍ _２ とそれぞれ変えて設定することによりス
   テージの速度を制御し、かつ、前記比例定 数を、ｋｐ _１
   ＜ｋｍ _１ ，ｋｐ _２ ＜ｋｍ _２ に設定してステージの速度を
   制御する速度補償制御部と、 を備えることを特徴とする荷電ビーム露光装置。
3. 【請求項３】前記速度補償制御部は、偏差ｄがビームの
   偏向領域を超えた場合は描画待ち状態にし、その偏差信
   号が設定値より大きい場合は最大速度でステージを移動
   させて、設定値以下になったら最大速度よりも小さい速
   度に減速させるようにして、パターンの空白領域をスキ
   ップすることを特徴とする請求項２に記載の荷電ビーム
   露光装置。
4. 【請求項４】前記速度補償制御部は、露光パターンに基
   づいて一定の区間毎にステージ速度の予想値を予め求め
   ておき、露光の際にステージ速度を制御するときに、現
   在のステージ位置より１つ先または複数先の区間の予測
   ステージ速度に基づいて現在の最大ステージ速度を制御
   することを特徴とする請求項２に記載の荷電ビーム露光
   装置。
5. 【請求項５】対象物に照射される荷電ビームを発生させ
   るための荷電ビーム発生部と、前記対象物を載置して適
   切な照射位置に移動させるステージとを有する荷電ビー
   ム露光装置の制御方法であって、 前記ステージの現在位置と前記荷電ビームの照射位置と
   の差に基づいてビーム偏向量を算出し、 前記ステージの移動方向における前記ビーム偏向量と偏
   向領域内の偏向目標値との偏差を算出し、前記偏差を零にする方向に前記ステージの移動速度を加
   速または減速制御すると共に前記加速制御の際の加速度
   の絶対値よりも前記減速制御の際の加速度の絶対値の方
   が大きくなるように制御することを特徴とする荷電ビー
   ム露光装置の制御方法。
6. 【請求項６】対象物に照射される荷電ビームを発生させ
   るための荷電ビーム発生部と、前記 対象物を載置して適
   切な照射位置に移動させるステージとを有する荷電ビー
   ム露光装置の制御方法であって、 前記ステージの現在位置と前記荷電ビームの照射位置と
   の差に基づいてビーム偏向量を算出し、 前記ステージの移動方向における前記ビーム偏向量と偏
   向領域内の偏向目標値との偏差を算出し、前記偏差を零にする方向に前記ステージの移動速度を加
   速または減速制御するために、一定時間毎に偏差ｄをサ
   ンプリングして積分補償と微分補償とを組み合わせた伝
   達関数を示す次式 ｖ＝ （ｋ _１ ＋ｋ _２ ・ｓ）／ｓ・ｄ （ｋ _１ ，ｋ _２ ：比例定数、ｓ：ラプラス演算子） により、ステージ速度ｖの設定値を算出し、前記比例定
   数ｋ _１ の値を前記偏差ｄが正のときにはｋｐ _１ ，負のと
   きにはｋｍ _１ とそれぞれ変えて設定し、前記比例定数ｋ
   _２ の値を前記偏差の変化率が正のときにはｋｐ _２ 、負の
   ときにはｋｍ _２ とそれぞれ変えて設定することによりス
   テージの速度を制御し、かつ、前記比例定数を、ｋｐ _１
   ＜ｋｍ _１ ，ｋｐ _２ ＜ｋｍ _２ に設定してステージの速度を
   制御することを特徴とする荷電ビーム露光装置の制御方
   法。