JPH07111943B2

JPH07111943B2 - 電子ビ−ム露光装置

Info

Publication number: JPH07111943B2
Application number: JP60213741A
Authority: JP
Inventors: 清司服部; 秀一玉虫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-09-27
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1995-11-29
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPS6273712A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、LSIパターン等の試料上に描画する電子ビー
ム露光装置に係わり、特に偏向歪みの補正を行った電子
ビーム露光装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、主・副２段の偏向によりビームを位置決めする電
子ビーム露光装置が開発されている。この装置では、ビ
ームの偏向に起因する歪み、つまり偏向歪みを補正する
ため、次のようにしている。即ち、予め決められた主偏
向位置毎に主偏向歪み補正量と副偏向歪み関数の係数を
メモリに記憶させておき、描画時には指定された主偏向
位置に対する主偏向歪み補正量をメモリから読出して主
偏向位置を補正し、同様に主偏向位置に対応した係数デ
ータをメモリから読出し、この係数を用いた副偏向歪み
関数から副偏向歪み補正量を算出して副偏向位置を補正
していた。

しかしながら、この種の装置では、主偏向位置を予め決
めてしまうため、パターンデータによっては複数の副偏
向領域に分割して処理する必要が生じる。このため、デ
ータ量とデータ処理時間を多く必要としていた。これを
解決するには、主偏向位置を任意に設定できる構成とす
る必要がある。また、最近のLSIの高密度化に伴い、デ
ータ量と処理時間を少なくする要求が高まっており、こ
のことからも主偏向位置を任意に設定できる必要が生じ
ている。

一方、任意の位置に主偏向位置を決定した場合、従来方
法では、精度を向上させるために副偏向歪み関数の係数
を小さいブロック毎に計算して記憶させる必要があり、
メモリを多く必要とし、効率が悪くなる等の欠点があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、多量のメモリを必要とすることなく、
主偏向位置を任意に設定することができ、データ量及び
処理時間の低減をはかり得、且つ高精度をパターン描画
を行い得る電子ビーム露光装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、電子ビームを主偏向と副偏向の２段の偏向器
を用いて試料上に位置決めし、該試料上にパターンを描
画する電子ビーム露光装置において、主偏向領域内の複
数箇所で測定した主偏向歪み測定値に基づいて予め決定
された、主偏向領域内の任意の主偏向位置における主偏
向歪み量を算出する主偏向歪み関数を用いて、指定され
た主偏向位置における主偏向歪み量を求める手段と、主
偏向領域を複数のブロックに分割するとともに、主偏向
領域内の複数箇所で測定した副偏向歪み測定値に基づい
て予め決定された、各ブロック内の複数の位置夫々を主
偏向位置とする副偏向歪み関数の係数を記憶する手段
と、前記指定された主偏向位置に属する前記ブロック内
の複数の位置夫々における副偏向歪み関数の係数に基づ
いて、該ブロック内の任意の位置を主偏向位置とする副
偏向歪み関数の係数を算出する係数関数を決定し、この
係数関数を用いて該指定された主偏向位置における副偏
向歪み関数の係数を求める手段と、この求められた副偏
向歪み関数の係数に基づいて、前記指定された主偏向位
置を元にする任意の副偏向位置における副偏向歪み量を
算出する副偏向歪み関数を決定し、この副偏向歪み関数
を用いて、指定された副偏向位置における副偏向歪み量
を求める手段とを具備し、前記主偏向歪み量を主偏向設
定値に加算して主偏向歪みを補正するとともに、前記副
偏向歪み量を副偏向設定値に加算して副偏向歪みを補正
することを特徴とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、副偏向領域を任意の領域に位置決めし
ても、任意の位置における副偏向歪み補正量を算出でき
るため、偏向精度と共にパターンのつなぎ精度も向上す
る。しかも、副偏向歪み関数の係数を係数関数から容易
に算出できるので、微小領域毎に副偏向歪み関数の係数
を予め演算して記憶する必要がなくなり、データ量及び
処理時間の短縮をはかり得ると共に、メモリの容量を少
なくすることができる。また、パターンデータによって
は複数の副偏向領域に分割する必要がなくなるため、描
画速度が大幅に向上する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム露光装置
を示す概略構成図である。図中10は電子ビームを集束偏
向制御する電子光学鏡筒であり、この電子光学鏡筒10は
電子銃11,主偏向器12,副偏向器13及び図示しないブラン
キング偏向器，各種レンズ，各種アパーチャマスク等か
ら構成されている。電子光学鏡筒10から放出された電子
ビームは試料室20内に配置された試料21上に照射され
る。この試料21は、試料室20内に配置された試料ステー
ジ22上に配置されている。試料ステージ22は、CPU30か
らの指令により作動するステージ駆動系31によりＸ方向
（紙面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）に移動さ
れる。そして、ステージ22の移動位置はレーザ測長系32
により測定され、その位置情報がCPU30に送られるもの
となっている。また、試料室20内には、試料21からの反
射電子を検出する反射電子検出器23が配置されている。
検出器23の検出信号は、信号処理回路33に供給され、試
料21上に形成されたマークの位置検出等に供される。そ
して、検出されたマーク位置情報はCPU30に送られるも
のとなっている。

一方、CPU30からは主偏向信号及び福偏向信号が送出さ
れる。主偏向信号は主偏向歪み補正回路34に供給され
る。主偏向歪み補正回路34では、ビームの偏向位置に応
じて主偏向歪み量を求め、この歪み量を主偏向信号に加
算して主偏向歪みの補正を行う。そして、補正された主
偏向信号は主偏向ドライバ35に供給され、このドライバ
35により前記主偏向器12に偏向電圧が印加されるものと
なっている。一方、副偏向信号は副偏向歪み補正回路36
に供給される。副偏向歪み補正回路36では、ビームの偏
向位置に応じて副偏向歪み量を求め、この歪み量を副偏
向信号に加算して副偏向歪みの補正を行う。そして、補
正された副偏向信号は副偏向ドライバ37に供給され、こ
のドライバ37により前記副偏向器13に偏向電圧が印加さ
れるものとなっている。なお、図中38はメモリ、39はデ
ィスクを示している。

ところで、前記主偏向歪み補正回路34は、第２図に示す
如く主偏向歪み演算回路41及び加算器42から構成されて
いる。主偏向歪み演算回路41では、予め定められた主偏
向歪み関数に基づいて、任意の偏向位置に対する主偏向
歪み量が演算される。そして、この主偏向歪み量と主偏
向設定位置とが加算器42により加算され、これが主偏向
信号として前記主偏向ドライバ12に供給されるものとな
っている。一方、副偏向歪み補正回路36は、第３図に示
す如く歪み係数演算回路51,副偏向歪み演算回路52及び
加算器53から構成されている。歪み係数演算回路51では
予め定められた係数関数に基づいて、偏向位置に対応す
る副偏向歪み関数の係数が演算される。副偏向歪み演算
回路52では、予め定められた副偏向歪み関数に基づき、
該関数の係数として上記求められた係数を代入し、偏向
位置に対応した副偏向歪み量が演算される。そして、こ
の歪み量は加算器53により副偏向設定信号に加算され、
この信号が副偏向信号として前記副偏向ドライバ13に供
給されるものとなっている。

このように構成された本装置の作用について説明する。

まず、基本的な描画方式は主・副２段の偏向により試料
21上に所望パターンを描画するものであり、これは周知
の２段偏向方式と同様である。即ち、主偏向によりビー
ムの主偏向位置を設定し、副偏向によりビームを走査し
て小領域に分割されたブロック毎にパターンの描画を行
うものとなっている。本装置の特徴とするところは、偏
向歪みの補正手段にあり、以下にこれを説明する。

主偏向については、主偏向領域内の複数箇所で実測した
主偏向歪みデータに最小２乗法を適用して主偏向歪み関
数を予め求めておき、任意の点における主偏向歪み量が
算出可能な状態にしておく。実際には、上記求めた主偏
向歪み関数を前記主偏向歪み演算回路41に保持してお
き、描画時に該関数に基づく演算により主偏向歪み量を
求め、これを補正するものとする。

一方、副偏向に関しては、主偏向領域内の複数箇所で実
測した副偏向歪み関数の係数データに最小２乗法を適用
した副偏向歪み関数の係数関数を得る。主偏向領域内を
同面積の複数のブロックに分割し、該関数から各ブロッ
クに適応できる高速演算可能な副偏向歪み関数の係数関
数を求め、この関数から得られた値を副偏向歪み関数に
代入して副偏向歪み量が算出可能な状態にしておく。描
画時には、主偏向歪み補正演算後、副偏向領域の近傍の
ブロックで副偏向歪み関数の係数を補間演算し、副偏向
歪み補正演算を行ってビーム偏向する。

次に、副偏向歪みの補正について、更に詳しく説明す
る。

主偏向領域内の任意の位置における副偏向歪み量を表わ
す式、つまり副偏向歪み関数は、次のように表現され
る。

ε（x,y）＝E₁（X,Y）＋E₂（X,Y）ｘ＋E₂（X,Y）ｙ＋E₄（X,Y）xy …（１）（X,Y:主偏向の位置）（E₁〜E₄:副偏向歪み関数の係数）（x,y:副偏向の位置）但し、Ｅα（X,Y）＝C_X1＋Ｃ_α２Ｘ＋Ｃ_α３Ｙ＋Ｃ_α４XY＋Ｃ
_α５X²＋Ｃ_α６Y² ＋Ｃ_α７XY²＋Ｃ_α８X²Y＋Ｃ_α９X³＋Ｃ_α10Y³…（２）（α＝1,2,3,4）である。なお、式はｘに関するものとｙに関するも
のとの２式あるが、ここでは１つの式で代表している。
式の係数Ｃはマーク位置検出で得られる多数の歪みデ
ータから最小２乗法を適用することにより、比較的簡単
に計算できる。この式は、主偏向領域で副偏向歪み関
数の係数を求める式で、これを使えば精度良く副偏向
歪みを算出できるが、多くの時間を必要とする。そこ
で、主偏向領域を副偏向領域と同面積からなる複数のブ
ロックに分割し、各ブロック内で補間が可能な副偏向歪
み関数の係数関数を得ることにする。つまり、式から
第４図に示したように各ブロック（図中細線で囲まれた
領域）毎に４隅の点における副偏向歪み関数の係数関数
の係数Ｅ_αβ（α＝1,2,3,4,β＝1,2,3,4）を算出し、
前記第１図に示したシステムのメモリ38に記憶させる。
そして、任意のブロック内の任意の点（x,y）における
副偏向歪み関数の係数関数は次式で表現される。

但し、である。

以上のように、主偏向歪み関数，副偏向歪み関数及び係
数関数をそれぞれ所定の演算回路41,52,51に保持してお
くことにより、描画時には次のようにして歪みの補正が
行われる。まず、第５図に示す如く主偏向位置Ｐが決定
されると、主偏向歪み演算回路41により該位置に相当す
る主偏向歪み量が演算され、この歪み量が加算器42によ
り主偏向設定位置信号に加算される。これにより、主偏
向歪み補正回路34から、主偏向歪みが補正された主偏向
信号が主偏向ドライバ35に供給されることになる。な
お、第５図中細線で囲まれた領域がブロック、実線で囲
まれた領域が副偏向領域を示している。

一方、上記主偏向位置Ｐが決定されると、ブロックの位
置を検出し、該ブロックにおける副偏向歪み関数の係数
関数の係数Ｅ_αβをメモリ38から読出し、歪み係数演算
回路51により主偏向位置Ｐにおける副偏向歪み関数の係
数を演算する。この係数は副偏向歪み演算回路52に供給
される。そして、副偏向歪み演算回路52により、副偏向
歪み量が演算され、この歪み量が加算器53により副偏向
設定位置に加算される。そして、副偏向歪み補正回路36
から偏向歪みが補正された副偏向信号が副偏向ドライバ
37に供給される。かくして、主偏向歪み及び副偏向歪み
の双方が補正された電子ビーム描画が行われることにな
る。

このように本実施例によれば、主偏向歪み関数，副偏向
歪み関数及び係数関数を予め決定し、これらを各種演算
回路41,51,53等により演算可能としておくことによっ
て、主偏向位置を任意に設定することができる。また、
副偏向領域を任意の領域に位置決めしても、任意の位置
における副偏向歪み補正量を容易に算出できるため、偏
向精度と供にパターンのつなぎ精度も向上する。さら
に、副偏向歪み関数の係数を係数関数から容易に算出で
きるので、微小領域毎に副偏向歪み関数の係数を予め演
算して記憶する必要がなくなり、データ量及びデータ処
理時間の短縮をはかり得ると供に、メモリの容量の少な
くすることができる。また、パターンデータによっては
複数の副偏向領域に分割する必要がなくなるため、描画
速度が大幅に向上する等の利点がある。

第６図は他の実施例を示す概略構成図である。なお、第
１図と同一部分に同一符号を付して、その詳しい説明は
省略する。

この実施例はステージ連続移動方式に本発明を適用した
例である。即ち、前記主偏向歪み補正回路34及び副偏向
歪み補正回路36の前段には、偏向制御回路61及びステー
ジトラッキング補正演算回路62が設けられており、歪み
補正と共にステージのトラッキング補正を行うものとな
っている。

この場合、主偏向については、レーザ測長系32の出力か
らステージトラッキング補正演算を行い、その結果から
主偏向歪み補正量を算出して、主偏向設定値に加算して
主偏向歪みを補正する。また、副偏向については、ステ
ージトラッキング補正演算の結果と主偏向制定値を加算
して主偏向位置Ｐを得、設定されたブロックの位置を検
出し、該ブロックにおける副偏向歪み関数の係数の係数
Ｅ_αβをメモリ38から読出し、主偏向位置Ｐにおける副
偏向歪み関数の係数を算出し、この結果を副偏向歪み関
数に代入し、副偏向歪み補正量を求め、副偏向設定値に
加算して副偏向歪みを補正して、試料に電子ビーム描画
を行うものとなっている。

このような構成であっても、先の実施例と同様の効果が
得られるのは、勿論のことである。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記分割するブロックと副偏向領域の大
きさとの関係は、第７図乃至第９図に示す如く適宜変更
可能である。第７図の例は、副偏向領域より大きい面積
のブロックに分割し、各ブロックの４隅における副偏向
歪み関数の係数関数の係数Ｅ_αβを算出し、これを前記
メモリ38に記憶させる。そして、副偏向歪み関数の係数
関数で主偏向位置P₂における副偏向歪み関数の係数を算
出（補間）し、副偏向歪み補正量を求め、これを副偏向
設定値に加算して副偏向歪みの補正を行う。第８図の例
は、副偏向領域より小さい面積のブロックに分割した例
で、第７図の例と同様にして、偏向歪みの補正を行って
いる。また、第９図の例は、主偏向領域を偏向歪みの小
さな中心部では大きなブロックに分割し、偏向歪みの比
較的大きい隅の領域を小さなブロックに分割し、各ブロ
ックの４隅の点における副偏向歪み関数の係数Ｅ_αβを
算出し、これを前記メモリ38に記憶させる。そして、副
偏向歪み関数の係数関数で、主偏向位置P₄における副偏
向歪み関数の係数を算出し、副偏向歪み補正量を求め、
副偏向設定値に加算して副偏向歪みを補正している。

また、前記主偏向歪み関数，副偏向歪み関数及び係数関
数等を演算する回路は、実施例構成に何等限定されるも
のではなく、適宜偏向可能である。また、電子光学鏡筒
の主偏向器、副偏向器の配置関係は逆であってもよく、
さらにこれらの偏向器として偏向コイルを用いることも
可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム露光装置
を示す概略構成図、第２図は上記装置に用いた主偏向歪
み補正回路を具体的に示すブロック図、第３図は上記装
置に用いた副偏向歪み補正回路を具体的に示すブロック
図、第４図及び第５図はそれぞれ上記実施例の作用を説
明するための模式図、第６図は他の実施例を示す概略構
成図、第７図及至第９図はそれぞれ変形例を説明するた
めの模式図である。 10……電子光学鏡筒、11……電子銃、12……主偏向器、
13……副偏向器、20……試料室、21……試料、22……試
料ステージ、23……反射電子検出器、30……CPU、31…
…ステージ駆動系、32……レーザ測長系、33……信号処
理回路、34……主偏向歪み補正回路、36……副偏向歪み
補正回路、38……メモリ、62……ステージトラッキング
補正演算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを主偏向と副偏向の２段の偏向
器を用いて試料上に位置決めし、該試料上にパターンを
描画する電子ビーム露光装置において、主偏向領域内の
複数箇所で測定した主偏向歪み測定値に基づいて予め決
定された、主偏向領域内の任意の主偏向位置における主
偏向歪み量を算出する主偏向歪み関数を用いて、指定さ
れた主偏向位置における主偏向歪み量を求める手段と、
主偏向領域を複数のブロックに分割するとともに、主偏
向領域内の複数箇所で測定した副偏向歪み測定値に基づ
いて予め決定された、各ブロック内の複数の位置夫々を
主偏向位置とする副偏向歪み関数の係数を記憶する手段
と、前記指定された主偏向位置に属する前記ブロック内
の複数の位置夫々における副偏向歪み関数の係数に基づ
いて、該ブロック内の任意の位置を主偏向位置とする副
偏向歪み関数の係数を算出する係数関数を決定し、この
係数関数を用いて該指定された主偏向位置における副偏
向歪み関数の係数を求める手段と、この求められた副偏
向歪み関数の係数に基づいて、前記指定された主偏向位
置を元にする任意の副偏向位置における副偏向歪み量を
算出する副偏向歪み関数を決定し、この副偏向歪み関数
を用いて、指定された副偏向位置における副偏向歪み量
を求める手段とを具備し、前記主偏向歪み量を主偏向設
定値に加算して主偏向歪みを補正するとともに、前記副
偏向歪み量を副偏向設定値に加算して副偏向歪みを補正
することを特徴とする電子ビーム露光装置。