JPH0748471B2

JPH0748471B2 - 荷電粒子ビーム描画方法

Info

Publication number: JPH0748471B2
Application number: JP63234255A
Authority: JP
Inventors: 等竹村; 盛之磯部
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2010-05-24
Also published as: JPH0282514A

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素子及び超々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
パターンに該光を当て、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、100nm
あり、データフオーマットのデータインクリメントが5n
mの場合に、該ピッチを101nm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100nmに成り、101nm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ブームの偏向
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
Ｂ、偏向系のアンプのゲインをG₁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
G₂（＝G₁A/B）とする。この調整をＹ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Ｃ、Ｘ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、Ｙ方向偏向系に与えるＹ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Ｙ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/C＝tanθにより、ステージのＸ方向移動方向
に対するブームの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、Ｙ方向
偏向系にPtanθが入力されるようにする。Ｙ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
向系にフィール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、レーザ測長
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、15,16はDA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両反射光により
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、或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、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17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、例えば、Ｋ％変え、該
Ｋ％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何等補正しない状態（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10
か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、DA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っ事がない。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、該掛けたものを
シフトレジスタ20にフィールドバックする。

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Ｋ％により、レーザ測長フィー
ドバック系の補正量もＫ％補正されてしまうので、ステ
ージ停止位置誤差ｌのビームへのフィードバック量はｌ
×K/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ｌを読取
り、ｌ×K/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、補正量はであるが、実際にはｌ×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を設けず
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ｌを読取り、ｌ×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11は該補正分ビー
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、13,14,17,18,1
9,20:レジスタ、15,16:DA変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。