JPH0282514A - 荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、全パターンのサイズ可変を、ステージの測長
系（レーザ測長系）の長さ基準を変化させる事により行
なう荷電粒子ビーム描画方法に関する。

［従来の技術］ 最近、ＬＳＩ素子、超ＬＳＩ素子及び超ＬＳＩ素子の製
作手段として電子ビーム描画装置やイオンビーム描画装
置等の荷電粒子ビーム描画装置が注目されている。

例えば、電子ビーム描画装置を例に上げると、電子ビー
ム発生手段からの電子ビームをパターンを描画すべき材
料上に集束させ、同時に、描画すべき各パターンのサイ
ズ及び描画位置のデータに基づいて偏向系により該電子
ビームで材料上を走査し、各所定のパターンを材料上に
描画している。

さて、例えば、光デバイスにおいて、各種の波長の光を
伝送し、受信側で各種のピッチを持ったクレーティング
パターンに波光を当て、各種の波長の光を分離している
ものがあるが、光の分離能を可変する為に、この様なグ
レーティングパターン全体のサイズを変化させたい事が
ある。この様に描画すべき全パターンのサイズを少し拡
大したり縮小したい場合、パターンのソースデータ（設
計データ）が格納されたパターンデータ発生源からのパ
ターンデータを描画装置が描画可能な描画データに変換
する時に、該全パターンデータにスケーリングを掛けて
、全パターンデータのサイズを拡大若しくは縮小させる
か、若しくは、パターンデータ発生源に格納されている
全パターンデータの設計をやり直している。しかし、前
者の様に、パターンデータにスケーリングを掛ける方法
では、データフォーマットの持つデータインクリメント
（最小単位）より小さく変化させる事が出来ずに、該デ
ータインクリメントに丸め込まれてしまう。

例えば、グレーティングパターン間のピッチが、例えば
、１１００ｎあり、データフォーマットのデータインク
リメントが５ｎｍの場合に、該ピッチを１１０１ｎにス
ケーリングしたい時、前者の様にスケーリングを掛けて
も、該インクリメントに丸められて１１００ｎに成り、
１１０１ｎとならない。即ち、前者の方法では、パター
ンデータの縮小には該データインクリメントによる限界
がある。更に、この様な方法では、スケーリング量を変
化させる度に、パターンデータ発生源からのソースデー
タから描画データへの変換をやり直す必要がある。その
為、多大な時間が掛かった。又、後者の方法を取ると、
多大な時間が掛かった。

そこで、前者の様にパターンデータ自身のスケールを変
えたり、後者の様にパターンデータの設計のやり直しを
せずに、ステージ測長系（通常、レーザ測長系が使用さ
れているので、以後、レーザ測長系と表現する）によっ
て決まる長さの基準そのものを変化させることによりパ
ターンの縮小若しくは拡大を行う方法が考えられている
。

詳説すると、通常、電子ビーム描画方法においては、パ
ターンの長さや方向等の基準はレーザ測長系によって決
定されている。通常、描画すべき全パターンはビームの
偏向範囲（偏向フィールド）より大きい。即ち、描画す
べき全パターンは複数のフィールドに跨がっているが、
この様なパターンを描画する場合、各フィールド間はス
テージで移動し、各フィールド内をビームで走査する事
により、複数の偏向フィールドを繋げてこの様なパター
ンを描画しているが、該複数のフィールドはスムーズに
繋がねばならない。

その為に、パターン描画前に、ステージの移動量と移動
方向各々に、ビームの偏向量と偏向方向を一致させる調
整を行なって、レーザ測長系の基準とビームの偏向基準
を一致させている。該ステージの移動量にビームの偏向
量を合わせる調整は、例えば、材料上に形成されたマー
ク検出により行う。即ち、先ず、ビームで材料上を走査
し、材料の上方に配置された反射電子検出器（又は二次
電子検出器）により材料上から発生する反射電子（又は
二次電子）を検出することによりマークを検出する。次
に、ステージを所定量Ａ、ある方向（例えば、Ｘ方向）
移動させる。次に、偏向系に与えるＸ方向走査信号を徐
々に変化させ、ビームで材料上を徐々にＸ方向に走査す
る。該走査によりマークが検出されるまでの偏向量を８
１偏向系のアンプのゲインを０１の場合、偏向量Ａの時
にマークが検出される様に、該偏向系アンプのゲインを
０２　　（−Ｇ　ｚ　Ａ　／　Ｂ　）とする。この調整
をＸ方向についても行なう。又、ステージの移動方向に
ビームの偏向方向を合わせる調整は、先ず、ビームで材
料上を走査し、マークを検出する。次に、ステージを所
定量Ｃ１Ｘ方向に移動させる。次に、Ｘ方向偏向系にＣ
の偏向量のＸ方向走査信号を与え、ビームで材料上をＸ
方向に偏向量Ｃ走査する。

次に、Ｘ方向偏向系に与えるＸ方向走査信号を徐々に変
化させ、ビームで材料上を徐々にＸ方向に走査する。該
走査において偏向量Δの時にマークが検出された場合、
Δ／　Ａ　ｍ　ｔ　ａ　ｎθにより、ステージのＸ方向
移動方向に対するビームのＸ方向偏向方向の回転角θを
求め、以後、Ｘ方向偏向系に偏向信号Ｐが入力されると
、Ｘ方向偏向系にＰｔａｎθが入力されるようにする。

Ｘ方向の回転角についても同様に行う。

そして、更に、パターン描画中、各フィールド間をステ
ージで移動させる際、そのステージ位置をレーザ測長系
で測定し、該測定値と所定の設定値との誤差をビーム偏
向系にフィードバックしてステージ停止位置誤差を補正
している。

さてそこで、上記パターン描画前に行なう、し−ザ測長
系の基準とビームの偏向基準を一致させる調整において
、該レーザ測長系によって決まる長さの基準そのものを
変えれば、従来の様に、パターンデータそのものをスケ
ーリングしなくとも、パターンの縮小若しくは拡大を行
なう事が出来る事に着目し、パターン描画前に行なうレ
ーザ測長系によって決まる長さの基準にビームの偏向幅
を一致させる調整に入る際に、レーザ測長系によって決
まる長さの基準そのものをスケーリング率に応じて変え
るようにした。この様にすれば、データフォーマットの
持つデータインクリメント（最小単位）に制限されずに
該データインクリメントより小さく縮小出来る。又、従
来の様にスケーリング量を変化させる度に、パターンデ
ータ発生源からのソースデータから描画データへの変換
をやり直す様な必要が無く、簡単にレーザ測長系によっ
て決まる長さの基準そのものを、スケーリング率に応じ
て変えてやれば済むので、スケーリングに時間が掛から
ない。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、この様な方法にも１つの問題が発生した。該問
題を次に説明する。

第３図は荷電粒子ビーム描画方法の一実施例として示し
た電子ビーム描画装置の概略図である。

図中１は電子銃、２は集束レンズ、３は偏向器（実際に
はＸ方向のものとＹ方向のものが配置されている）、４
はステージ、５は材料、６はステージ移動駆動機構、７
は反射鏡、８はレーザ発振器、９は光電検出機構、１０
は制御装置、１１は測長コントロール回路、１２はパタ
ーンデータ発生回路、１３．１４はレジスタ、１５．１
６はりＡ変換器、１７はアンプである。尚、材料５の直
ぐ上方にはマーク検出の為に等使用する為の反射電子検
出器（図示せず）が配置されており、該検出器が検出し
た信号はアンプ（図示せず）により増幅されて前記制御
装置１２に送られる。荷電粒子ビーム描画においては、
マーク位置検出は極めて一般的なのでここで敢えて詳説
しないが、該制御装置１２において、上記検出器（図示
せず）からのマーク信号に基づいて該マーク位置が求め
られる。又、上記光電検出機構９は、内部に半透鏡が配
置されており、該半透鏡によりレーザ発振器８からのレ
ーザ光を異なった二つの光路に分け、一方をステージ４
の側面に取付けられた反射鏡７に入射させ、他方を内部
に配置された基準反射鏡に当てる。従って、両反射鏡で
反射された再反射光により前記半透鏡の表面に干渉縞が
現われる。

この際、ステージ４が半波長の距離を移動する度に干渉
縞の明暗に対応するパルス信号を発生し、そのパルス数
を測長コントロール回路１１に送る様に動作する。

さて、実際のパターン描画時、電子銃１からの電子ビー
ムを集束レンズ２により材料５上に集束させ、同時に、
パターンデータ発生回路１２からの各パターンデータに
基づいて偏向器３により該電子ビームで材料上を走査し
、各所定のパターンを材料上に描画している。このパタ
ーン描画時、成る偏向フィールドから次の偏向フィール
ドにパターンを描画する際、制御装置１０の指令により
ステージ移動駆動機構６はステージ４を、フィールド間
移動量移動させる。尚、各フィールド間をステージで移
動させる際、そのステージ位置は上記光電検出機構９に
より測定される。その測定値のデジタル値が測長コント
ロール回路１１に送られる。該回路には、制御装置１０
からレジスタ１４を介してステージ目標位置設定値が送
られているので、該回路は該測定値と設定値との誤差を
ＤＡ変換器１５を介してアンプ１７に送る。該アンプ１
７には上記パターンデータ発生回路１２からＤＡ変換器
１６を介してパターンデータが送られてきているので、
該パターンデータ信号と上記誤差分が加算され、位置信
号として偏向器３に供給される。従って、該ステージ停
止位置誤差分がビームの偏向により補正される。

さて、このアンプ１７は、上記した、レーザ測長基準と
ビームの偏向基準とを合わせる為に、パターン描画前に
ゲイン調整されるもので、レジスタ１３を介した制御装
置１０の指令により行われる。このレーザ測長系によっ
て決まる長さの基準にビームの偏向幅（量）を一致させ
る調整において、レーザ測長系によって決まる長さの基
準そのものを、スケーリング率に応じて変えれてやるの
であるが、レーザ測長系の長さ基準を、例えは、Ｋ％変
え、該に％変えたレーザ測長系の長さ基準にビームの偏
向幅の基準を上記アンプ１７のゲインを調整する事によ
り合わせる。

しかし、上記測長コントロール回路１１からのステージ
停止位置誤差分がこの様にゲイン調整されたアンプ１７
に入力されるので、該ステージ停止位置誤差分が上記補
正分（Ｋ％）に対応した分の誤差をもち、その為に、フ
ィールドの繋ぎの精度が悪化してしまう事が分かった。

第４図は上記第３図と大略同じ構成であるが、第３図が
パターンデータ発生回路１２からのパターンデータが入
力されるアンプ１７と測長コントロール回路１１からの
ステージ停止位置誤差信号が入力されるアンプ１７が共
通なのに対し、第４図がパターンデータ発生回路１２か
らのパターンデータが入力されるアンプ１８と測長コン
トロール回路１１からのステージ停止位置誤差信号が入
力されるアンプ１７が別々に設けられているが、各々の
アンプ１７．１８のゲインが同一レジスタ１３を介して
制御装置１０により調整される違いがある。この場合も
、上記第３図と同じ問題点がある。

本発明は、この様な問題を解決する事を目的としたもの
である。

本発明は、パターンの縮小若しくは拡大を行う時に、レ
ーザ測長系によって決まる長さの基準そのものを変化さ
せ、パターン描画前に、該基準を変化させたレーザ測長
系の基準にビームの偏向基準を一致させても、レーザ測
長系により測定し、偏向系にフィードバックするステー
ジ停止位置誤差分も同じ様に変化させてはいけないこと
に着目して成されたものである。

［課題を解決するための手段］ その為に本発明は、スケーリング率に応じてビーム偏向
系のアンプのゲインをコントロールする様にした荷電粒
子ビーム描画方法において、パターン描画時、レーザ測
長系のステージ停止位置誤差の補正の為にビーム偏向系
にフィードバックされる信号を上記ビーム偏向系のアン
プを通さないでビーム偏向系の偏向器にフィードバック
するか、該信号に上記スケーリング率に応じて修正を加
えたものを上記ビーム偏向系のアンプを通じてビーム偏
向系の偏向器に与えた。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例として示した電子ビーム描画
装置の概略図で、前記第３図及び第４図で使用された番
号と同一番号の付されたものは同一構成要素である。

図中１７．１８は各々アンプで、前者１７はステージ停
止位置誤差分フィードバック用アンプに、後者１８はパ
ターンデータ用アンプに夫々使用される。１３はパター
ンデータ用レジスタ、１９はステージ停止位置誤差分フ
ィードバック用レジスタである。各々のアンプのゲイン
は制御装置１０の異なったゲインコントロール指令を受
け、別々のレジスタ、即ち、ステージ停止位置誤差分フ
ィードバック用アンプ１７に、パターンデータ用アンプ
１８により夫々コントロールされる。

即ち、レーザ測長の長さ基準を同等補正しない状態（補
正値０）で、該レーザ測長系の長さ基準にビームの偏向
幅が一致する様に（該調整方法は、上記した様に、例え
ば、マーク検出により行われる）、ステージ停止位置誤
差分フィードバック用アンプ１７のゲインと、パターン
データ用アンプ１８のゲインを調整する。尚、パターン
データ用アンプ１８のゲインを調整する場合には、制御
装置１０から指令に基いてパターンデータ発生回路１２
からＤＡ変換器１６及びパターンデータ用アンプ１８を
介して偏向器３に偏向信号を送り、ステージ停止位置誤
差分フィードバック用アンプ１７のゲインを調整する場
合には、制御装置１ｏがら指令に基いて測長コントロー
ル回路１１からＤＡ変換器１５及びステージ停止位置誤
差分フィードバック用アンプ１７を介して偏向器３に偏
向信号を送る。

次に、スケーリングに応じてレーザ測長の長さ基準を補
正した状態で、該レーザ測長系の長さ基準にビームの偏
向幅が一致する様に（該調整方法は、上記した様に、例
えば、マーク検出により行われる）、パターンデータ用
アンプ１８のみのゲインを調整する。

この様にすれば、ＤＡ変換器１６を介して送られて来る
パターンデータ発生回路１２からのパターンデータはパ
ターンデータ用アンプ１８を通って偏向器に送られ、Ｄ
Ａ変換器１５を介して送られて来る測長コントロール回
路１１からのステージ停止誤差分はステージ停止位置誤
差分フィードバック用アンプ１７を介して偏向器３に送
られるので、該ステージ停止誤差分が何等誤差を持つ事
がない。その為、フィールドの繋ぎの精度がスムースに
行われ、所定の倍率のパターンが材料上に描かれる。

第２図は他の実施例で、図中前記第３図及び第４図で使
用された番号と同一番号の付されたものは同一構成要素
である。

図中２０はシフトレジスタで、制御装置１０は、測長コ
ントロール回路１１が測定したステージ停止位置誤差値
を読取り、該値に測長系基準補正係数を掛け、該掛けた
ちのをシフトレジスタ２０にフィードバックする。

即ち、測長系基準補正係数により決定される偏向器のア
ンプ１７のゲインの補正量に％により、レーザ測長フィ
ードバック系の補正量もに％補正されてしまうので、ス
テージ停止位置誤差ｇのビームへのフィードバック量は
ｊ）ＸＫ／１００誤差を持つ。そこで、制御装置１０は
上記測長コントロール回路１１からのステージ停止位置
誤差ｇを読取り、ＮＸＫ／１００を演算し、これをシフ
トレジスタ２０にセットする事により、パターンデータ
発生回路の出力データに足し込み、上記誤差を補正する
。その為、ステージ停止誤差分が何等誤差を持つ事が無
い為、フィールドの繋ぎの精度がスムースに行われ、所
定の倍率のパターンが材料上に描かれる。尚、厳密には
、補正量はｇｘΣ＾；Ｏ （Ｋ／１００）”　でｌｕ（、実際ニハＮ　Ｘ　Ｋ／　
１００で十分である。

更に、他の実施例として、シフトレジスタ２０を負けず
に、上記の様に制御装置１０が上記測長コントロール回
路１１からのステージ停止位置誤差ｇを読取り、ｆＩＸ
Ｋ／１００を演算し、該演算値をステージの目標位置指
定レジスタ、即ち、第２図に示す１４にセットしても良
い。この様にすれば、該ステージの目標位置指定レジス
タ１４からのデータに基づいて測長コントロール回路１
１は該補正量ビームの位置を補正する事になる。

以上の如き方法により、ビーム偏向器のアンプのゲイン
を変更した事によるレーザ測長系からのステージ停止位
置誤差のフィードバック信号の誤差の発生を防止出来、
フィールドの繋ぎがスムーズになる。

尚、本発明はイオンビーム描画方法にも応用可能である
。

［発明の効果］ 本発明によれば、ビーム偏向器のアンプのゲインを変更
した事によるレーザ測長系からのステージ停止位置誤差
のフィードバック信号の誤差の発生を防止出来、フィー
ルドの繋ぎがスムーズになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の荷電粒子ビーム描画方法の一実施例と
して示した電子ビーム描画装置の概略図、第２図は本発
明の荷電粒子ビーム描画方法の他の実施例として示した
電子ビーム描画装置の概略図、第３図及び第４図は従来
の荷電粒子ビーム描画方法の一実施例として示した電子
ビーム描画装置の概略図である。 １：電子銃　　２：集束レンズ　　３：偏向器　　４：
ステージ　　５：材料　　６：：ステージ移動駆動機構
　　７：反射鏡　　８：レーザ発振器　　９：光電検出
機構　　１０：制御装置１１：測長コントロール回路　
　１２；パターンデータ発生回路　　１３．１４．１７
．１８゜１９．２０：レジスタ　　−５，１６：ＤＡ変
換器 特許出願人　　日本電子株式会社 第２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スケーリング率に応じてビーム偏向系のアンプのゲイン
   をコントロールする様にした荷電粒子ビーム描画方法に
   おいて、パターン描画時、レーザ測長系のステージ停止
   位置誤差の補正の為にビーム偏向系にフィードバックさ
   れる信号を上記ビーム偏向系のアンプを通さないでビー
   ム偏向系の偏向器にフィードバックするか、該信号に上
   記スケーリング率に応じて修正を加えたものを上記ビー
   ム偏向系のアンプを通じてビーム偏向系の偏向器に与え
   た事を特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。