JPH06163374A - 荷電粒子線描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステージ実速度が変動しても、高精度パター
ン描画を可能にする荷電粒子線装置を得る。 【構成】 ステージ連続移動方式の電子ビーム描画装置
であって、位置ずれ補正部４４に、ステージ２の移動に
より求めたリアルタイムの実速度をステージ速度検出部
４３から入力し、位置ずれ補正部４４での演算がステー
ジ２の実速度により行なわれるようにしたので、ステー
ジ移動時に振動がでたとしても位置決め精度は非常に良
いものとなる。

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にこの方式の構成を示し、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
３４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３２の位置信号は常に描画制御系３４
内の偏向量検出回路３４１に入力され、もう一方の入力
には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、偏向器のドライブ量とな
る。但し、偏向器には必ず、歪が発生するため、次に偏
向歪補正部３４２にて歪補正が計算される。

【０００７】この出力は次に位置ずれ補正部３４４に入
力される。ステージ３２を移動させながら、描画する場
合には歪補正演算が成されてから、実際に試料上にビー
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。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の出力がアナロ
グ制御系３３に送られ、アナログ量に変換され、偏向器
の制御を行なう。このような制御を行なうことにより、
ステージ移動時に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。

【０００９】

【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、設定速度に対して、ステージ実速度が変動し
た場合に描画精度を悪化させる、という問題点があっ
た。本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、ステージ実速度が変動しても、高精度パターン描
画を可能とする荷電粒子線描画装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【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、位置ず
れ補正部４４の一方の入力は従来通り、歪補正演算部４
２の出力とし、もう一方の入力を新たに設置したステー
ジ速度検出部４３の出力とする。ステージ速度検出部４
３はステージの位置信号から速度情報を検出するもの
で、通常はステージ２に含まれるレーザ干渉計の出力パ
ルスを入力するか、レーザ干渉計の出力パルスをステー
ジ制御系５が出力するステージ位置座標情報を入力し
て、リアルタイムでステージの実速度を出力する。

【００１１】また、制御計算機６からステージ制御系に
対しては描画パターンの密度に応じた位置に対する速度
パターンが与えられ、ステージ自体はその速度パターン
に追従するような制御が行なわれる。

【００１２】

【作用】本発明においては、ステージ連続移動描画方式
の荷電粒子線装置（図１の例では電子ビーム描画装置）
において、位置ずれ補正部４４の入力が従来のような設
定速度ではなく、ステージ移動により求められたリアル
タイムの実速度となることにより、位置ずれ補正部での
演算がステージの実速度により行なわれるので、ステー
ジ移動時に振動がでたとしても位置決め精度は非常に良
い。

【００１３】また、設定速度に到達するまでの加速時間
中も高精度の描画が可能である。さらに、パターンの疎
密による描画スループットの低下に関しても、ステージ
制御系に対する速度指令をパターンの疎密に対応させた
速度パターンとしたので、常にパターン密度に最適化さ
せた速度での描画が可能となり、得られる最高のスルー
プットを得ることが出来る。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例であって、これに基づ
き本発明の動作に関して説明する。なお、図１で図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。まず、制御計算機６はステージ
制御系５に対して、速度パターンの設定を行なう。速度
パターンは例えば、パターンの疎密に対応して例えば図
２に示すようなものとなる。当然のことながら、パター
ンの疎のところではステージ２の速度を速く、パターン
の密のところではステージ２の速度を遅くする。従っ
て、図２の速度パターンはあくまで一例であり、制御計
算機６は描画データメモリ４９の描画データに応じてス
テージ２の速度パターンを決定し、出力する。

【００１５】ここで、例えば図２に示したように、制御
計算機６はステージ制御系５に対して、速度変曲点ｄ１
〜ｄ１５、速度情報ｖ１〜ｖ７等を与える。但し、ここ
で、制御計算機６がステージ制御系５に与える情報はあ
くまで、ステージ位置による速度情報であり、ここで示
された情報のみに限定されるわけではない。例えば、速
度変曲点の座標、ｄ２、ｄ４、ｄ６、ｄ８、ｄ１０、ｄ
１２、ｄ１４、設定速度ｖ１〜ｖ７、加減速度等で示す
ことも出来る。

【００１６】次に、制御計算機６はステージ制御系５と
描画データメモリ４９に対して描画開始命令を出力す
る。この命令により、ステージ２はあらかじめ制御計算
機６からステージ制御系５に与えられた速度パターンに
従い、ステージ制御系５からの速度情報に応じて移動を
開始すると共に、描画データメモリ４９は描画パターン
位置情報等を描画制御系４内部の偏向量検出回路４１の
一方の入力に出力する。偏向量検出回路４１のもう一方
の入力にはステージ制御系５からのステージ２の位置座
標を表すステージ位置座標信号がリアルタイムで入力さ
れる。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信号である。この
偏向量検出回路４１は基本的には減算器として機能して
いるため、偏向量検出回路４１の出力として、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、すなわち、電子
ビーム偏向量が得られる。

【００１７】次に、偏向量検出回路４１の出力は偏向歪
補正部４２に入力され、描画に先立って求められた偏向
量−歪特性に従って歪補正が行なわれ、位置ずれ補正部
４４の一方の入力に与えられる。一方、ステージ制御系
５からのステージ位置座標信号はステージ速度検出部４
３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。なお、偏向量検出回路４１やステージ速度検出部４
３、ステージ２のレーザ干渉計の出力を入力するステー
ジ制御系５からのステージ位置座標情報を入力するよう
に構成したが、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ュネ等から得られる情報を入力
するように構成できるし、ステージ位置計測用のレーザ
干渉計からの出力パルスを入力するよう構成することも
できる。また、ステージ速度検出部４３は必ずしも描画
制御系４の構成要素である必要はなく、例えば、ステー
ジ制御系５内に設置してもよい。

【００１８】位置ずれ補正部４４では以下の演算がなさ
れる。 Ｘ’＝Ｘ−Ｖ・△ｔ Ｘ’：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４３により検出されたステージ
実速度 △ｔ：歪補正演算後、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の出力はアナログ制御系３に送
られ、偏向器制御信号に変換され、電子光学系１の偏向
器の制御が行なわれる。なお、位置ずれ補正部４４から
アナログ制御系３に送られる信号は、パターン位置情報
Ｘ、Ｙ（パターン位置情報Ｘは上述の如く位置ずれ補正
部４４で処理されたものであり、パターン位置情報Ｙは
位置ずれ補正部４４での処理はない）、可変成形方式の
場合のパターンの大きさの情報Ｗ、Ｈ、ビームブランキ
ング制御情報等の照射制御情報があるが、パターン位置
情報Ｘ以外は従来と同じであるので詳述しない。

【００１９】なお、上述した本発明は、電子線描画装置
の他、荷電粒子線描画装置にも同様に用いることのでき
ることは当然である。

【００２０】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、ステージ移
動速度を常にリアルタイムでモニタし、位置ずれ補正を
行なうので、ステージ移動時にかなり振動があった場合
にも高精度でパターン描画を行なえる効果がある。ま
た、常にステージ移動速度をモニタし、位置ずれ補正を
行なうので従来方式のようにステージが設定速度に到達
するまでの加速中にもパターン描画を行なうことが出来
る。さらに、描画パターンに疎密のある場合に対して
も、描画パターンの疎密に対応した速度パターンをステ
ージ制御系に設定し、パターン描画部でステージ移動速
度をモニタし位置ずれ補正を行なうことにより、高精度
のパターン描画を高速に行なえるという利点がある。

【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】描画パターンに疎密のある場合の、ステージ位
置と速度との関係を示す図である。

【図３】従来のこの種装置の構成図である。

【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 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 ３４９ 描画データメモリ ３５ ステージ制御系 ３６ 制御計算機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 前記ステージの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前記パターンの描画位置座標
   の減算信号を出力する偏向量検出手段と、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、
   もう一方の入力を前記ステージ速度検出手段の出力とす
   ることにより、前記ステージ移動時の描画パターン位置
   ずれを補正する位置ずれ補正手段とを設けたことを特徴
   とする荷電粒子線描画装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の荷電粒子線描画装置に
   おいて、前記ステージの速度を描画パターンの疎密に応
   じた移動速度で制御することを特徴とする荷電粒子線描
   画装置。