JPH0786114A - 電子線描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、熱変位による描画位置精度の悪化
を防止し、描画パターンの高精度化が図れることを目的
とする。 【構成】この発明は、参照光用ミラー２２の取付け位
置、つまり鏡筒部１７の下端フランジ付近の熱変位量を
精度良く検出するための参照光用ミラー２１を追加して
設置することにより、ステージ１９の位置の測定値を補
正するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子線を用いて試料
上に所望のパターンを描画するパターン描画装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、被加工物としての試料に直接的に
パターンを描画するものとして、電子線（電子ビーム）
を利用した電子線描画装置が実用化されている。このパ
ターンを描画する試料は、試料ホルダを介してステージ
上に載置固定される。描画は、ビーム源からの電子ビー
ムをステージをＸ・Ｙ方向に移動させながら偏向制御す
ることにより行う。また、ステージの位置決めは、干渉
計を用いて行われている。

【０００３】このような電子線描画装置では、試料に形
成される描画パターンの位置精度が、種々の要因により
悪化していた。従来の電子線描画装置の一部を図４に示
す。パターンを描画する試料（被描画材）１は、試料ホ
ルダ（図示しない）を介してステージ３上に載置固定さ
れる。描画は、鏡筒部４のビーム源からの電子線をステ
ージ３をＸ・Ｙ方向に移動させながら偏向制御すること
により行う。また、ステージ３の位置決めは、ステージ
３の端部に固定されたステージミラー５に対してレーザ
発振器６からのレーザ光を入射／反射／干渉することに
よって行う。

【０００４】すなわち、レーザ発振器６からのレーザ光
は、干渉計７内のハーフミラー７ａ、７ｂ、反射ミラー
７ｃ、プレンミラーコンバータ７ｄを介してステージミ
ラー５に導かれる。このステージミラー５からの反射光
は、プレンミラーコンバータ７ｄ、反射ミラー７ｃ、ハ
ーフミラー７ｂを介してレシーバ８に導かれる。（図４
に実線で示す。）また、レーザ発振器６からのレーザ光
は、干渉計７内のハーフミラー７ａ、反射ミラー７ｅ、
ハーフミラー７ａ、反射ミラー７ｃ、プレンミラーコン
バータ７ｄを介してハウジング９に設けられている参照
光用（レファレンス）ミラー１０に導かれる。この参照
光用ミラー１０からの反射光は、プレンミラーコンバー
タ７ｄ、反射ミラー７ｃ、ハーフミラー７ａを介してレ
シーバ８に導かれる。（図４に破線で示す。）ステージ
３の位置決め精度は、温度変化による材料の熱伸縮によ
って大きく左右されるため、ステージ３の周辺、鏡筒部
４とハウジング９の接続部等の要所は極小の温度ばらつ
きに管理されている。しかしながら、描画中はステージ
３が高速で移動を繰り返すため、摩擦熱が発生し易く、
ステージ３の周辺の温度管理を困難にしていた。

【０００５】パターン位置精度の確保は、ビーム軸に対
するステージミラー５の位置の不変性が重要な条件とな
るため、ステージ３とは独立した位置にステージ３との
相対位置を測定するための参照光用ミラー１０を取り付
ける等の工夫がなされてきた。参照光を並用することに
より、ステージ３の位置は、常に参照光用ミラー１０の
位置との相対距離により制御することが可能になり、精
度の向上につながる。

【０００６】この考えの元に、従来機では、ビーム軸に
近く、温度管理のよい（±0.05℃）鏡筒部４とハウジン
グ９の接続部付近に参照光用ミラー１０を取り付けて制
御している。

【０００７】しかしながら、この接続部周辺はステンレ
ス等の金属からなっており、たとえ温度が±0.05℃に管
理されたとしても△ｌ＝α・△ｔ・ｌの式より △ｌ＝10×10^-6・±0.05・100 ×10³ （μｍ） ＝±0.05μｍ の参照光用ミラー１０の位置誤差（ビーム軸に対する距
離変化）が生じていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記した
ように、熱変位による描画位置精度の悪化により、描画
パターンの高精度化が図れないという欠点を除去するも
ので、熱変位による描画位置精度の悪化を防止し、描画
パターンの高精度化が図れる電子線描画装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の電子線描画装
置は、被加工物を載置したステージに対して電子線を照
射することにより描画を行うものにおいて、上記ステー
ジに設けられたステージミラー、上記電子線に近接しか
つ上記電子線に対して熱変位的に対称的な位置に設けら
れた一対の参照光用ミラー、およびこれらの参照光用ミ
ラーの反射面を経由した参照用光路長を上記参照光用ミ
ラーの熱変位に対して不変となるように構成し、この参
照用反射光と上記ステージミラーからの反射光とを干渉
させて干渉状態の移相によってステージと電子線との相
対位置を測定する測定手段とから構成されている。

【００１０】

【作用】この発明は、上記のような構成において、被加
工物を載置したステージに対して電子線を照射すること
により描画を行うものにおいて、上記ステージに設けら
れたステージミラーと、上記電子線に近接しかつ上記電
子線に対して熱変位的に対称的な位置に設けられた一対
の参照光用ミラーとを設け、これらの参照光用ミラーの
反射面を経由した参照用光路長を上記参照光用ミラーの
熱変位に対して不変となるように構成し、この参照用反
射光と上記ステージミラーからの反射光とを干渉させて
干渉状態の移相によってステージと電子線との相対位置
を測定するようにしたものである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図１はこの発明の電子線描画装置の構
成を示す図である。この電子線描画装置は、半導体ある
いはディスプレイ製造装置に用いられるものであり、制
御部１１と装置本体１２とにより構成されている。

【００１２】すなわち、制御部１１は、ＣＰＵ１３、描
画制御回路１４、ステージ制御回路１５、およびステー
ジ位置測定部１６等によって構成され、装置本体１２
は、電子線照射部としての鏡筒部１７とこの鏡筒部１７
に接続されているハウジング１８内に設けられているス
テージ１９および干渉計２０によって構成されている。
また、装置本体１２内の鏡筒部１７とハウジング１８の
接続点近傍には、図１、図２に示すように、鏡筒部１７
の中心軸に対して熱変位的に対称の位置に一対の参照光
用ミラー２１、２２が設けられている。また、ステージ
１９上には、ステージミラー２３が設けられている。

【００１３】ＣＰＵ１３は全体を制御するものであり、
描画制御回路１４、ステージ制御回路１５、ステージ位
置測定部１６に接続されている。描画制御回路１４は、
ホストコンピュータ等の外部機器あるいは磁気ディスク
装置等のメモリからの描画データに応じたビームブラン
キング信号と、ビーム偏向信号を、上記ステージ位置測
定部１６からのビーム偏向開始指令とビーム偏向補正信
号に応じて鏡筒部１７に出力するものである。

【００１４】ステージ駆動回路１５は、上記ＣＰＵ１３
からの指示と上記ステージ位置測定部１６からのステー
ジ位置補正信号とに応じてステージ１９をＹ方向へ連続
移動させると共に、その移動端においてＸ方向へ前記ビ
ームの偏向幅ずつステップ移動するものである。

【００１５】ステージ位置測定部１６は、干渉計２０を
用いて鏡筒部１７の中心軸に対するステージ１９の位置
を測定し、この測定したステージ位置情報をＣＰＵ１３
へ出力し、ビーム偏向開始指令とビーム偏向補正信号を
描画制御回路１４へ出力し、ステージ位置補正信号をス
テージ制御回路１５へ出力するものである。ただし、ビ
ーム偏向補正信号とステージ位置補正信号とはいずれか
一方のみが出力される。上記ステージ位置測定部１６に
は、図２に示すように、干渉計２０にレーザ光を発生す
るレーザ光発振器１６ａとこのレーザ光発振器１６ａか
らのレーザ光に対する干渉計２０からの２種類の（複数
の）反射光を受け、それらの反射光を電気信号に変換し
て出力するレシーバ１６ｂと、レシーバ１６ｂによる複
数の反射光に対する電気信号により干渉状態を検知する
ことにより、ステージ１９の移動量を測定してステージ
９の位置を測定するものであり、その測定結果はＣＰＵ
１３、描画制御回路１４、ステージ制御回路１５に出力
されるようになっている。

【００１６】鏡筒部１７は、描画制御回路１４からのビ
ームブランキング信号やビーム偏向信号に応じてステー
ジ１９上に載置されている試料ＰのＸ、Ｙ方向のそれぞ
れのフレーム単位に偏向した電子線を照射するものであ
る。これにより、試料Ｐは所望のパターンの露光が行わ
れるようになっている。

【００１７】ステージ１９は、ステージ制御回路１５に
よってＸ方向およびＹ方向に移動されることにより、載
置されている試料Ｐの各フレーム単位に鏡筒部１７から
の電子線が偏向照射されるようになっている。

【００１８】上記干渉計２０は、図２に示すように、４
つのハーフミラー３１、３２、３３、３４、３つの反射
ミラー３５、３６、３７、およびプレンミラーコンバー
タ３８によって構成されている。

【００１９】レーザ発振器１６ａからのレーザ光は、ハ
ーフミラー３１、３２、反射ミラー３６、プレンミラー
コンバータ３８を介してステージミラー１９ａに導かれ
る。このステージミラー１９ａの反射光は、プレンミラ
ーコンバータ３８、反射ミラー３６、ハーフミラー３２
を介してレシーバ１６ｂに導かれる。（図２に実線で示
す。）また、レーザ発振器１６ａからのレーザ光は、ハ
ーフミラー３１、反射ミラー３５、ハーフミラー３１、
ハーフミラー３３で反射され、プレンミラーコンバータ
３８を介して参照光用ミラー２１に導かれる。この参照
光用ミラー２１からの反射光は、プレンミラーコンバー
タ３８、反射ミラー３７、ハーフミラー３４を介して参
照光用ミラー２２に導かれる。この参照光用ミラー２２
からの反射光は、ハーフミラー３４、３３、３１、３２
を介してレシーバ１６ｂに導かれる。（図２に破線で示
す。）すなわち、従来例でも示されている参照光用ミラ
ー２２に、新たに参照光用ミラー２１を追加したもので
ある。この新たに追加する参照光用ミラー２１は、鏡筒
部１７の中心軸（電子線）に対して熱変位的に参照光用
ミラー２２と対称の位置に取り付けられている。ステー
ジ１９の位置測定は、参照光用ミラー２２が不変（位置
が）であることが前提であるが、実際にはミラー位置に
熱変位を生じている。そこで、新たに追加した参照光用
ミラー２１の位置変位（鏡筒部１７の中心軸に対して参
照光用ミラー２２の位置と同様の熱変位を生じていると
考えられる。）と参照光用ミラー２２の位置変位とが互
いにキャンセルされるように参照用光路を設けることに
よりあたかも参照光用ミラーの位置が不変であるかのよ
うにすることができ、結果として、鏡筒部１７の中心軸
に対するステージ１９の位置の高精度測定が可能とな
る。

【００２０】この様子を図３に拡大して示す。図３の実
線に対し、破線は熱膨脹によりビーム軸に対して広がっ
た場合を示しており、光路長は参照光用ミラー２１側で
△ｌ₁ 変化し、参照光用ミラー２２側で△ｌ₂ 変化する
が、両方の変化が相殺されて（＋△ｌ₁ ×２−△ｌ₂ ×
２）となり、変化は０となる。

【００２１】上記したように、ビーム軸に対して対称的
に変位する参照光用ミラーを追加して設置することによ
り、ビーム軸の変位を精度良く検出することができ、こ
れによりステージ位置の測定値を補正し、結果として、
鏡筒部の中心軸に対するステージ位置の高精度測定が可
能となる。これにより、ビーム軸とステージミラーの相
対位置ずれのより正確な測定が可能となり、描画パター
ンの精度向上につながる。

【００２２】この結果、参照光用ミラーのレファレンス
機能が強化され、したがって、熱変位により描画位置精
度が悪化するという欠点が除去されるものであり、描画
パターンの高精度化が図れる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
熱変位による描画位置精度の悪化を防止し、描画パター
ンの高精度化が図れる電子線描画装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における電子線描画装置の
全体の構成を示すブロック図。

【図２】図１の電子線描画装置の本体要部の概略構成を
説明するための図。

【図３】図２の２つの参照光用ミラーの光路長が熱膨張
により変化した状態を説明するための図。

【図４】従来の電子線描画装置の本体要部の概略構成を
説明するための図。

【符号の説明】

１１…制御部 １２…本体 １３…ＣＰＵ １４…描画制御回路 １５…ステージ制御回路 １６…ステージ位置測定部 １６ａ…レーザ発振器 １６ｂ…レシーバ １７…鏡筒部 １８…ハウジング １９…ステージ ２０…干渉計 Ｐ…試料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を載置したステージに対して電
   子線を照射することにより描画を行う電子線描画装置に
   おいて、 上記ステージに設けられたステージミラーと、 上記電子線に近接しかつ上記電子線に対して熱変位的に
   対称的な位置に設けられた一対の参照光用ミラーと、 これらの参照光用ミラーの反射面を経由した参照用光路
   長を上記参照光用ミラーの熱変位に対して不変となるよ
   うに構成し、この参照用反射光と上記ステージミラーか
   らの反射光とを干渉させて干渉状態の移相によってステ
   ージと電子線との相対位置を測定する測定手段と、 を具備したことを特徴とする電子線描画装置。