JPH09260236A - 荷電ビーム描画方法および荷電ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ステージ移動連続描画方式の電子ビーム描画装
置において、ステージ速度が速すぎることにより生じる
描画エラーに起因するスループットの低下を防止するこ
と。 【解決手段】試料７を載置するステージ８を連続移動し
ながら、電子ビームを偏向して試料７上にパターンを描
画する際に、電子ビームのステージ移動方向の描画速度
よりもステージ８の移動速度のほうが速くなり、パター
ンを描画するために電子ビームの最大偏向量よりも大き
な偏向量を必要とする描画エラーが発生した場合に、パ
ターンの描画を停止し、ステージ８を描画エラーが発生
した位置まで戻して、残りのパターンを描画する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料上に微細なパ
ターンを描画するために用いる荷電ビーム描画装置に関
わり、特にステージ移動連続描画方式の荷電ビーム描画
方法および荷電ビーム描画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子のパターンの微細化に
伴って、リソグラフィ装置としての電子ビーム描画装置
が必須となってきている。最近の電子ビーム描画装置
は、スループットを向上させるため、従来のステップ＆
リピート描画方式からステージ連続移動描画方式に移行
しつつある。

【０００３】ステージ連続移動描画方式によりパターン
を描画する場合、ステージ速度の設定精度が重要であ
る。最適なステージ速度は、パターン密度、照射時間、
セトリング時間、ビームの偏向領域等のパラメータ間の
関係から算出しなければならない。

【０００４】ステージ速度の設定精度が悪かったり、ス
テージ速度にむらがある場合には、ステージ速度が速す
ぎて電子ビームの偏向量が最大偏向領域を越えることに
よる描画エラーが発生する。この種の描画エラーを防止
するには、安全を見込んでステージ速度の設定値を小さ
くすれば良いが、今度はスループットが低下するという
問題が生じる。

【０００５】電子ビーム描画装置は、光ステッパよりも
解像度が高いという利点があるものの、光ステッパのよ
うな一括露光ができないためにスループットが低いとい
う欠点がある。したがって、上記の如く描画エラーの発
生を防止できても、スループットが低下することは大き
な問題である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のス
テージ連続移動描画方式の電子ビーム描画装置は、スル
ープットの低下を招かずに、ステージ速度が速すぎるこ
とにより生じる描画エラーの発生を防止するのが困難で
あるという問題があった。

【０００７】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、ステージ速度が速すぎ
ることにより生じる描画エラーに起因するスループット
の低下を防止できる荷電ビーム描画装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

［概要］上記の目的を達成するために、本発明に係る荷
電ビーム描画方法（請求項１）は、試料を載置するステ
ージを連続移動しながら、荷電ビームを偏向して前記試
料上にパターンを描画する荷電ビーム描画装置であっ
て、前記荷電ビームのステージ移動方向の描画速度より
も前記ステージの移動速度のほうが速くなり、前記パタ
ーンを描画するために、前記荷電ビームの最大偏向量よ
りも大きな偏向量を必要とする描画エラーが発生した場
合に、前記パターンの描画を停止し、前記ステージを前
記描画エラーが発生した位置まで戻して、残りのパター
ンを描画することを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る荷電ビーム描画装置
（請求項２）は、試料を載置するステージを連続移動す
るステージ駆動手段と、前記ステージの位置を測定する
ステージ位置測定手段と、荷電ビームを発生する荷電ビ
ーム発生手段と、描画するべきパターンの位置データお
よびサイズデータを含む描画データを発生する描画デー
タ発生手段と、前記ステージの移動中に前記試料上に前
記パターンが描画されるべく前記荷電ビームの偏向量を
制御する荷電ビーム制御手段と、この荷電ビーム制御手
段の出力に基づいて、前記ステージ駆動手段および前記
描画データ発生手段を制御する主制御手段とを備えてな
り、前記荷電ビーム制御手段は、前記ステージ位置測定
手段および前記描画データ発生手段の出力に基づいて、
前記荷電ビームの最大偏向領域のステージ移動方向の上
限および下限を検出し、前記荷電ビームが前記下限を越
えたとき、そのとき前記描画データ発生手段が発生した
描画データの位置データを記憶するとともに、前記主制
御手段に割り込み信号を発し、前記主制御手段は、前記
割り込み信号に基づいて、前記荷電ビーム制御手段に描
画データが入力されないように前記描画データ発生手段
を制御するとともに、前記ステージを停止するべく前記
ステージ制御手段を制御し、次いで前記主制御手段は、
前記記憶された位置データに基づいて、前記ステージが
該位置データに対応した位置から再連続移動するべく前
記ステージ駆動手段を制御するとともに、残りのパター
ンが描画されるべく前記荷電ビーム制御手段に残りの描
画データが入力されるように前記描画データ発生手段を
制御することを特徴とする。

【００１０】［作用］本発明では、ステージ速度が速く
なりすぎて描画エラーが発生すると、パターンの描画を
停止し、ステージを描画エラーが発生した位置まで戻し
て、残りのパターンを描画する。

【００１１】このため、従来とは異なり、ステージ速度
が速くなりすぎることによる描画エラーを防止するため
に、ステージ速度の設定値を小さくする必要がないの
で、ステージ速度を計算精度いっぱに設定することがで
きる。したがって、本発明によれば、ステージ速度が速
すぎることにより生じる描画エラーに起因するスループ
ットの低下を防止することができるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（以下、実施形態という）を説明する。図
１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置の
概略構成を示す模式図である。

【００１３】図中、１は電子銃、２は電子ビームの位置
を制御する偏向制御回路、３は描画データを発生するパ
ターンジェネレータ、４は偏向アンプ、５は偏向器、６
は対物レンズ、７はウェハ等の試料、８は試料７を載置
するステージ、９はステージ８の移動量（位置）を測定
するためのレーザ測長計、１０は制御用計算機、１１は
ステージ８を駆動するためのステージ駆動回路、１２は
レーザ測長計のミラーを示している。

【００１４】電子銃１より放出された電子ビームは、対
物レンズ６により集束され、試料７上に焦点を結ぶ。そ
の位置は最大偏向領域の範囲内で偏向器５により任意に
決められる。したがって、電子ビームを偏向器５により
偏向するとともに、ステージ８を連続移動することによ
り、試料７上に微細なパターンを描画できる。

【００１５】描画するパターンは偏向制御回路２に入力
されるパターンジェネレータ３からの描画データにより
決まる。描画データは、試料座標で表現されており、位
置データ、サイズデータから構成されている。

【００１６】描画データはデータ量低減のためにもとは
圧縮されており、パターンジェネレータ３により展開さ
れ、この展開された描画データが偏向制御回路２に入力
される。

【００１７】ステージ８の移動速度（ステージ移動速
度）は、例えば、ある密度のストライプを描画する場合
であれば、照射時間、偏向アンプ４等のアンプのセトリ
ング時間、フィールド歪み補正演算時間および最大偏向
量から算出される。

【００１８】ステージ８の移動量（位置）はレーザ測長
計９およびミラー１２により正確に測定され、この測定
結果は偏向制御回路可能２に入力される。偏向制御回路
可能２は、上記測定結果および描画データに基づいて、
ステージ速度と描画速度を比較し、ステージ速度が速く
なりすぎることによる描画エラーが発生した否かを判断
する。

【００１９】上記描画エラーが発生した場合には、後述
するように、パターンの描画を一旦停止し、ステージ８
を描画エラーが発生した位置（エラー発生地点）まで戻
してから、残りのパターンを描画する（リカバリ描
画）。このリカバリ描画は全てのパターンを描画し終わ
るまで行なわれる。

【００２０】このようなリカバリ描画により、本実施形
態では、従来とは異なり、ステージ速度が速くなりすぎ
ることによる描画エラーを防止するために、ステージ速
度の設定値を小さくする必要はない。したがって、本実
施形態によれば、ステージ速度が速すぎることにより生
じる描画エラーに起因するスループットの低下を防止で
きるようになる。

【００２１】次に図２を用いて本実施形態の電子ビーム
描画装置のより詳細な構成および動作について説明す
る。図２は、偏向制御回路２の詳細な構成を示す図であ
る。偏向制御回路２は、大きく分けて、ＦＩＦＯ（Ｆａ
ｓｔ Ｉｎ Ｆａｓｔ Ｏｕｔ）メモリ２１、ラッチ部
２２、減算器２３、コンパレータ２４、歪み偏向補正回
路２５により構成されている。ラッチ部２２はいわゆる
ラッチ回路でもメモリを利用したものでも良い。

【００２２】ＦＩＦＯメモリ２１はパターンジェネレー
タ３に接続され、描画データが入力される。ＦＩＦＯメ
モリ２１の出力（描画データ）とレーザ測長計９の出力
（ステージ移動量）は、減算器２３で差分が取られ、コ
ンパレータ２４により比較される。

【００２３】これにより、電子ビームの位置が、図３に
示すように、最大偏向領域のステージ移動方向の上限ま
たは下限を越えたか否か、つまり、最大偏向領域内か否
かが検出される。

【００２４】その結果、最大偏向領域内であれば、偏向
歪み補正回路２５は偏向歪み補正の計算を行なって、そ
の計算結果を偏向アンプ４にセットして、偏向アンプ４
の偏向歪み補正を行なう。その後、残りのパターンが描
画される。

【００２５】一方、最大偏向領域の下限を越えた場合
は、つまり、ステージ速度が速くなりすぎることによる
描画エラーが発生した場合は、ＦＩＦＯメモリ２１の読
出し制御用カウンタ（不図示）に待ち信号Ｓ１を発し
て、描画データの読出し動作を停止し、上述したリカバ
リ描画を行なう。

【００２６】なお、ＦＩＦＯメモリ２１はフル状態にな
ると、パターンジェネレータ３に対して待ち信号（不図
示）を出してデータの流れを止める（ＦＩＦＯメモリ２
１への書き込み停止する）。

【００２７】次に上述したリカバリ描画の詳細を実際に
描画するときの動作に従って説明する。まず、ステージ
８を加速して一定の速度に達した時点で描画（ビームの
照射）を開始するが、実際には、最初、ステージ連続移
動方向に対して最大偏向領域の上限が描画すべきパター
ンの位置を越えているため、待ち信号Ｓ１により描画デ
ータは待ち状態になっているため、ステージ８が移動し
て描画パターンの位置が最大偏向量領域内に入り込んだ
時点で描画動作が開始する。

【００２８】そしては、最大偏向領域の上限あたりでパ
ターンの露光が始まるが、描画速度よりステージ速度が
速い場合には、やがて電子ビームの偏向量が最大偏向領
域の下限に近付き、最大偏向領域を越えて描画エラーに
なる。

【００２９】このとき、描画動作を停止するために、コ
ンパレータ２４はＦＩＦＯメモリ２１の読出し制御カウ
ンタに待ち信号Ｓ１を発し、ラッチ部２にラッチ信号Ｓ
２を発する。その結果、ラッチ部２２は待ち状態の先頭
のＦＩＦＯメモリ２１の描画データの位置データ、つま
り、エラー発生地点の描画データのうち位置データをラ
ッチする。

【００３０】一方、コンパレータ２４は制御計算機１０
に割り込み信号Ｓ３を発する。その結果、制御計算機１
０で動作している描画制御ソフトは割り込みを受け、制
御計算機１０は描画エラーが発生したことを認識して、
ステージ８を停止するべくステージ駆動回路１１を制御
する。また、ＦＩＦＯメモリ２１がフル状態になるまで
描画データが書き込まれた後、パターンジェネレータ３
は待ち状態される。

【００３１】その後、制御計算機１０は、ラッチ部２２
からラッチされている先頭の描画データの位置データ、
つまり、エラー発生地点の位置データを読出して、ステ
ージ８がエラー発生地点まで移動して再起動するように
ステージ駆動回路１１を制御するとともに、残りのパタ
ーンが描画されるべくＦＩＦＯメモリ２１に残りの描画
データが入力されるようにパターンジェネレータ３を制
御する。

【００３２】次に本実施形態の電子ビーム描画装置の改
良例について説明する。最大偏向領域の下限を越える場
合は、描画速度に対してステージ速度が速すぎる場合で
ある。したがって、リカバリ描画の際、ステージ速度を
一定の割合で低下させれば、同じ描画エラーの発生を防
止することができる。

【００３３】また、複数種の描画パターンがある場合
に、ある描画パターンで最大偏向領域の下限を越えたと
きには、リカバリ描画の再にステージ速度を一定の割合
（例えば１０％）低下させる。

【００３４】そして、その描画パターンおよび低下させ
たステージ速度を記憶しておき、別の場所で同じ描画パ
ターンを描画するとき（例えばウェハ描画のように何度
も同じチップを描画する場合）にその速度で描画すれ
ば、リカバリ描画を行なう必要がなくなる。したがっ
て、ステージ８の再移動に伴う無駄時間を減らすことが
でき、スループットをより高くできるようになる。

【００３５】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、電子ビー
ム描画装置の場合について説明したが、本発明はイオン
ビーム等の他の荷電ビームを用いた荷電ビーム描画装置
にも適用できる。

【００３６】また、本発明は、描画速度が一定描画速
度、可変描画速度に関係なく、ステージが連続移動する
全ての荷電ビーム描画装置に適用できる。その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施でき
る。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、従
来とは異なり、ステージ速度が速くなりすぎることによ
る描画エラーを防止するために、ステージ速度の設定値
を小さくする必要がないので、ステージ速度を計算精度
いっぱに設定することができ、これにより、低下を招か
ずに、ステージ速度が速すぎることにより生じる描画エ
ラーに起因するスループットの低下を防止できるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画装置
の概略構成を示す模式図

【図２】偏向制御回路の具体的な構成を示す図

【図３】偏向方向と最大偏向領域上限と最大偏向領域下
限の関係を示す図

【符号の説明】

１…電子銃（荷電ビーム発生手段） ２…偏向制御回路（荷電ビーム制御手段） ３…パターンジェネレータ（描画データ発生手段） ４…偏向アンプ ５…偏向器 ６…対物レンズ ７…試料 ８…ステージ ９…レーザ測長計（ステージ位置測定手段） １０…制御用計算機（主制御手段） １１…ステージ駆動回路（ステージ制御手段） １２…ミラー ２１…ＦＩＦＯメモリ ２２…ラッチ部 ２３…減算器 ２４…コンパレータ ２５…歪み偏向補正回路 Ｓ１…待ち信号 Ｓ２…ラッチ信号 Ｓ３…割り込み信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料を載置するステージを連続移動しなが
   ら、荷電ビームを偏向して前記試料上にパターンを描画
   する荷電ビーム描画方法であって、 前記荷電ビームのステージ移動方向の描画速度よりも前
   記ステージの移動速度のほうが速くなり、前記パターン
   を描画するために、前記荷電ビームの最大偏向量よりも
   大きな偏向量を必要とする描画エラーが発生した場合
   に、 前記パターンの描画を停止し、前記ステージを前記描画
   エラーが発生した位置まで戻して、残りのパターンを描
   画することを特徴とする荷電ビーム描画方法。
2. 【請求項２】試料を載置するステージを連続移動するス
   テージ駆動手段と、 前記ステージの位置を測定するステージ位置測定手段
   と、 荷電ビームを発生する荷電ビーム発生手段と、 描画するべきパターンの位置データおよびサイズデータ
   を含む描画データを発生する描画データ発生手段と、 前記ステージの移動中に前記試料上に前記パターンが描
   画されるべく前記荷電ビームの偏向量を制御する荷電ビ
   ーム制御手段と、 この荷電ビーム制御手段の出力に基づいて、前記ステー
   ジ駆動手段および前記描画データ発生手段を制御する主
   制御手段とを具備してなり、 前記荷電ビーム制御手段は、前記ステージ位置測定手段
   および前記描画データ発生手段の出力に基づいて、前記
   荷電ビームの最大偏向領域のステージ移動方向の上限お
   よび下限を検出し、前記荷電ビームが前記下限を越えた
   とき、そのとき前記描画データ発生手段が発生した描画
   データの位置データを記憶するとともに、前記主制御手
   段に割り込み信号を発し、 前記主制御手段は、前記割り込み信号に基づいて、前記
   荷電ビーム制御手段に描画データが入力されないように
   前記描画データ発生手段を制御するとともに、前記ステ
   ージを停止するべく前記ステージ制御手段を制御し、 次いで前記主制御手段は、前記記憶された位置データに
   基づいて、前記ステージが該位置データに対応した位置
   から再連続移動するべく前記ステージ駆動手段を制御す
   るとともに、残りのパターンが描画されるべく前記荷電
   ビーム制御手段に残りの描画データが入力されるように
   前記描画データ発生手段を制御することを特徴とする荷
   電ビーム描画装置。