JP3584962B2 - 荷電ビーム描画方法及びその装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームやイオンビームなどの荷電ビームを走査して、試料面上に図形を描画する荷電ビーム描画方法及びその装置に係り、特にビーム自身の形状と寸法とを可変にする可変成形ビーム描画方法及びその装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積装置の大規模化のためにそのパターンの微細化と高密度化が推進されており、高密度パターンの生成には電子ビーム描画装置などの荷電ビーム描画装置が利用されている。
【0003】
電子ビーム描画装置においては、処理速度を向上させるために、いわゆる可変成形ビーム描画方式が主流となっている。この方式は、電子ビームなどの荷電ビームを、複数の成形アパーチャを使用して矩形、三角形などの形状に成形し、所定領域のパターンを一括して描画する方式である。
【0004】
成形された電子ビームを試料面上の所望の位置に導くためには、偏向器を使って電子の軌道を制御する必要がある。この場合、なるべく広い領域を描画するためには、ビット数の多いDAコンバータを使用することが望ましい。しかし、ビット数の多いDAコンバータは、セトリング時間が長いために、処理速度を低下させる。
【0005】
他方、ビット数の少ないDAコンバータでは、一度に描画できる領域が狭いために、完全なパターンを描画するのに多くのステージ移動を必要とし、やはり処理速度が低下する。
【0006】
そこで、処理速度の向上を図ると共に一度に描画できる領域を広げる方式として、セトリング時間は長いがビット数の多いDAコンバータと、セトリング時間は短いがビット数の少ないDAコンバータとを、それぞれ主偏向用、副偏向用として、異なる偏向器に接続し、それぞれの偏向量の合成位置を描画位置とする制御方式がある。なお、この方式においては、パターンデータは主偏向位置と主偏向内のショット位置(副偏向位置)とにより定義されている。
【0007】
図3に、この方式の電子ビーム描画装置の、特に主・副偏向に関する部分の構成を示す。この図3において、20は電子銃、21はホスト計算機、22はパターンデータ発生回路であり、このパターンデータ発生回路22はホスト計算機21から送られるパターンデータから主偏向データと副偏向データを発生させる。23は主偏向・副偏向制御回路で、上記主偏向データと副偏向データに従ってディジタルな偏向制御信号を主偏向DAC(DAコンバータ)・アンプ24及び、副偏向DAC・アンプ25へ与え、両DAC・アンプすなわちDAコンバータ24、25から主偏向器26と副偏向器27へそれぞれ主・副偏向制御電圧を与えるようになっており、主・副偏向器26、27により電子銃20からの電子ビームBを主偏向データと副偏向データに従って偏向させ、この電子ビームBを試料ステージ28上の所定位置に導いて描画するようになっている。なお、29はレーザー測長器で、試料ステージ28の位置を測定し、その位置に応じて主偏向・副偏向制御回路23を制御し、試料ステージ28の位置と電子ビームBの偏向位置との対応を取るようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このようにDAコンバータにより描画位置を制御する方式では、DAコンバータの誤差が描画位置に反映する。DAコンバータが発生する電圧すなわち偏向電圧には、偏向制御信号としてディジタルデータで指定された理想電圧からの誤差が存在する。この誤差は、各DAコンバータの最小ビット単位よりも小さいが、一定の規則性がなく、ランダムである。従って、描画されたパターンにもランダムな位置誤差が発生し、それ以上の精度向上を図ることはできず、誤差精度を向上させるためにはDAコンバータの精度を高める必要がある。
【0009】
DAコンバータの精度を高めることなく、高精度パターン描画を実現する方法として、主偏向DAコンバータについては同じパターンをn回多重描画する方法がある。通常、主偏向コンバータに入力されるデータは、パターンデータ位置と描画する際のステージ位置との差であるため、毎描画時に異なる値が使われて平均化されるためである。しかしながら副偏向DAコンバータに入力されるデータは、毎描画時とも同一であるため、平均化効果はない。
【0010】
なお、DAコンバータの精度を高めることなく、高精度パターン描画を実現する方法として、副偏向領域を1/nずつずらしながら主偏向領域を変化させて同一位置へn回多重描画する方法がある。この方法によれば、主偏向・副偏向の両DAコンバータについて誤差の平均化効果が得られるが、この方法は、パターンデータの副偏向領域への切り出しを変更する必要があり、データ変換処理に時間が掛かる。また、それぞれ切り出し方を変えたパターンデータを複数用意する必要があり、パターンデータ量が増大するという問題があった。
【0011】
本発明は、副偏向DAコンバータの精度を高めることなく、また、パターンデータ及びその変換処理を複雑化することなく、効率的に高精度なパターンを描画することができる荷電ビーム描画方法及びその装置を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による荷電ビーム描画方法は、可変成形された荷電ビームを、DAコンバータによって偏向量が制御される主偏向器及び副偏向器により、試料面上の所望位置に導いて図形を描画する荷電ビーム描画方法において、描画のためのパターンデータに基づいて前記主偏向器と副偏向器の各DAコンバータに与えられる主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、前記両DAコンバータに対し、パターンデータ上では前記試料面上における荷電ビームの照射位置が変化しないようにそれぞれ逆方向に所定量の偏向制御信号を与え、かつその偏向制御信号の絶対値を順次変化させて前記パターンデータ上における同一位置に複数回荷電ビームを照射して描画することにある。
【0013】
この方法によれば、描画のためのパターンデータに基づく主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、主偏向器用及び副偏向器用の各DAコンバータに対し、前記偏向制御信号を与えるため、一般的なパターンデータを使用して描画を行うことができると共に、各DAコンバータに与える前記偏向制御信号は、絶対値が順次変化(段階的または連続的のいずれでもよい)するため、各DAコンバータのランダムな誤差が平均化され、実質的に各DAコンバータの精度が向上したことになる。なお、この偏向制御信号は、レジスタや加・減算回路などを使用することにより高速で行うことができる。
【0014】
上記目的を達成するための本発明による荷電ビーム描画装置は、可変成形された荷電ビームを、DAコンバータによって偏向量を制御される主偏向器及び副偏向器により、試料面上の所望位置に導いて図形を描画する荷電ビーム描画装置において、描画のためのパターンデータに基づいて前記主偏向器と副偏向器の各DAコンバータに与えられる主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、前記DAコンバータに対し、パターンデータ上では前記試料面上における荷電ビームの照射位置が変化しないようにそれぞれ逆方向に所定量の偏向制御信号を与えると共に、その偏向制御信号の絶対値を順次変化させるようにした付加偏向制御手段を備えたものである。
【0015】
この装置では、主偏向器用及び副偏向器用の各DAコンバータには、描画のためのパターンデータに基づく主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、付加偏向制御手段から前述したように各DAコンバータのランダムな誤差を平均化するための偏向制御信号を与える。この付加偏向制御手段としては、パターンデータに基づいて前記DAコンバータを制御する偏向制御回路に入力される主偏向データ及び副偏向データの一方に対する加算回路及び他方に対する減算回路と、付加偏向のための偏向データを蓄え描画動作に同期して前記加算回路及び減算回路に該付加偏向データを与えるレジスタとからなるものが望ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について図1ないし図2を参照して説明する。なお、図1において、図3と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0017】
31はレジスタ、32は加算回路、33は減算回路である。レジスタ31は、1〜nの値を順次セットされ、この値を、順次、加算回路32と減算回路33へ同時に与えるようになっている。加算回路32は、パターンデータ発生回路22から主偏向・副偏向制御回路23へ送られる主偏向データにレジスタ31から与えられる値を加算するようになっており、減算回路33は、同じくパターンデータ発生回路22から主偏向・副偏向制御回路23へ送られる副偏向データからレジスタ31で与えられる値を減算するようになっている。その他は、図3と同一の構成である。
【0018】
次いで、この装置によりパターンを描画する様子を図2を参照して説明する。まず、レジスタ31に「0」をセットした状態で、ホスト計算機21から送られるパターンデータに基づきパターンデータ発生回路22から主・副偏向データを主偏向・副偏向制御回路23へ供給して描画すると、加算回路32及び減算回路33による主・副偏向データの変化はなく、図2に示す基本主偏向フィールド11内の所定位置に描画図形14が描画される。
【0019】
次ぎに、レジスタ31に「1」をセットし、主・副偏向データを主・副偏向制御回路23へ送る直前に、加算回路32と減算回路33とにより主偏向データに「1」を加えると共に副偏向データから「1」を減じる。こうして描画すると、主偏向フィールドは、図2に符号12で示す位置に変化するが、描画図形14はこの主偏向フィールド12内で逆方向に同量だけ移動するため、データ上では最初に描画した位置と同じ位置に描画されることになる。
【0020】
さらに、レジスタ31に「2」をセットして、同様に描画すると、主偏向フィールドは、符号13で示す位置に移動するが、描画図形14の位置は、データ上では変化せず、同じ位置に描画されることになる。
【0021】
このようにして何回か多重描画を行うことにより、最終的描画パターンが得られるが、それぞれの描画における主偏向DAC・アンプ(主偏向DAコンバータ)24、副偏向DAC・アンプ(副偏向DAコンバータ)25の誤差に起因して、描画図形14の実際の描画位置はわずかながら異なる。
【0022】
しかしながら描画図形14の描画は多重描画によって達成されるため、DAコンバータのランダムな誤差が低減されて描画される。これは、それぞれの描画で生ずるDAコンバータの位置誤差には相関がないために、多重度をNとすれば、確率論により誤差の分散値は1/・Nとなるためである。
【0023】
なお、上記主偏向フィールドの移動量及びこの主偏向フィールド内における描画図形14の移動量は微小であり、副偏向DAコンバータ25の偏向領域は多少の余裕が存在するので、パターンデータを変更する必要はない。
【0024】
前述した実施の形態では、パターンデータ発生回路22から主偏向・副偏向制御回路23へ送られる主・副偏向データに、レジスタ31から付加偏向制御信号を与えるようにした例を示したが、本発明はこれに限定されず、主偏向・副偏向制御回路23から主・副偏向DAコンバータ24、25へそれぞれ送られる主・副偏向制御信号に対して直接付加偏向制御信号を与えるようにしてもよく、それを与える手段も種々変形実施可能であることは言うまでもない。
【0025】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、DAコンバータのランダムな誤差が統計的に平均化され、実質的にDAコンバータの精度が向上したことになり、このためDAコンバータの精度を高めることなく、安価なDAコンバータを使用しても高精度な描画を行うことができ、また、パターンデータ及びその変換処理は一般的な描画と同じでよく、さらに、付加偏向制御も高速で行うことができるため、効率的に高精度なパターンを描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による荷電ビーム描画装置の実施の一形態の要部構成を示す図。
【図2】本発明による描画原理を示す図。
【図3】従来の荷電ビーム描画装置の要部構成を示す図。
【符号の説明】
11 基本主偏向フィールド
12、13 主偏向フィールド
14 描画図形
20 電子銃
21 ホスト計算機
22 パターンデータ発生回路
23 主偏向・副偏向制御回路
24 主偏向DAC・アンプ(主偏向DAコンバータ)
25 副偏向DAC・アンプ(副偏向DAコンバータ)
26 主偏向器
27 副偏向器
28 試料ステージ
29 レーザー測長器
31 レジスタ
32 加算回路
33 減算回路
B 電子ビーム

Claims (3)

  1. 可変成形された荷電ビームを、DAコンバータによって偏向量が制御される主偏向器及び副偏向器により、試料面上の所望位置に導いて図形を描画する荷電ビーム描画方法において、描画のためのパターンデータに基づいて前記主偏向器と副偏向器の各DAコンバータに与えられる主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、前記両DAコンバータに対し、パターンデータ上では前記試料面上における荷電ビームの照射位置が変化しないようにそれぞれ逆方向に所定量の偏向制御信号を与え、かつその偏向制御信号の絶対値を順次変化させて前記パターンデータ上における同一位置に複数回荷電ビームを照射して描画することを特徴とする荷電ビーム描画方法。
  2. 可変成形された荷電ビームを、DAコンバータによって偏向量を制御される主偏向器及び副偏向器により、試料面上の所望位置に導いて図形を描画する荷電ビーム描画装置において、描画のためのパターンデータに基づいて前記主偏向器と副偏向器の各DAコンバータに与えられる主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、前記DAコンバータに対し、パターンデータ上では前記試料面上における荷電ビームの照射位置が変化しないようにそれぞれ逆方向に所定量の偏向制御信号を与えると共に、その偏向制御信号の絶対値を順次変化させるようにした付加偏向制御手段を備えたことを特徴とする荷電ビーム描画装置。
  3. 前記付加偏向制御手段は、パターンデータに基づいて前記DAコンバータを制御する偏向制御回路に入力される主偏向データ及び副偏向データの一方に対する加算回路及び他方に対する減算回路と、付加偏向のための偏向データを蓄え描画動作に同期して前記加算回路及び減算回路に付加偏向データを与えるレジスタとからなることを特徴とする請求項2記載の荷電ビーム描画装置
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