JPH11135057A - 電子ビーム描画装置および電子ビームの制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子ビームの照射時間制御において、高い周波
数のクロックを用いることなく時間分解能を上げ、さら
にクロストークを生じにくくして制御回路の高信頼化を
図る。 【解決手段】電子ビーム描画装置のショットサイクル制
御回路を、フリップフロップと一定の周波数のクロック
を発生する発振器と発振器が出力するクロックをカウン
トするカウンタと遅延時間の異なる複数の遅延回路を有
する遅延回路群と上記遅延回路群の出力を選択するセレ
クタによって構成し、カウンタのクロック以下の時間分
解能を遅延回路により実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム描画装
置に関するものであり、特に電子ビームのＯＮ／ＯＦＦ
を制御するブランキング制御信号の発生方式およびショ
ットサイクルの制御方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子ビーム描画装置は、ＤＡ変換器（Ｄ
ＡＣ）を用い電子ビームを偏向し描画を行う。描画時に
おけるＤＡＣの出力と電子ビームのＯＮ／ＯＦＦの関係
を図２に示す。ストローブ信号２ａによりＤＡＣに偏向
データをセットする。ＤＡＣの出力２ｂはそのセトリン
グ時間（Ｔst）後にセットされたデータに対するアナロ
グ出力に整定する。ＤＡＣ出力が整定した後、電子ビー
ムのＯＮ／ＯＦＦを制御するブランキング制御信号２ｃ
（ＢＬＫ）を動作させ、ウェーハに塗布されたレジスト
の焼き付けに必要な電子ビーム照射時間（Ｔsh）だけ電
子ビームを照射する。電子ビームを照射し終えると次の
ストローブ信号２ａを発行する。この一連の動作周期を
ショットサイクル（Ｔcy）と呼んでいる。

【０００３】ショットサイクルが必要以上に長い場合に
はスループットの低下の原因となり、短すぎる場合には
位置ずれ，露光ムラが生じ描画精度を劣化させる原因と
なる。そのため、正確に制御することが必要である。特
に電子ビームの照射時間の精度は寸法精度を決める大き
な要因となるため、高精度に制御する必要がある。ま
た、近年レジストの高感度化が進みさらに照射時間補正
による近接効果補正が開発され、より高い分解能で照射
時間を制御する必要が生じてきた。

【０００４】従来のショットサイクルの制御方式および
電子ビーム照射時間制御方式として、Real−Time Feed
−Forward Control LSIs for Direct Wafer Exposure E
lectron Beam System(IEICE Trans Electron Vol.E76−
C No1 1993)が挙げられる。

【０００５】従来技術の構成例を図３に示す。この方式
は、ＤＡ変換器のセトリング待ち時間（Ｔst）を発生す
るカウンタ２と電子ビームの照射時間（Ｔsh）を発生す
るカウンタ３を用い、それらを縦列的に動作させること
によりショットサイクルの制御を行う。

【０００６】起動信号ＳＴＡＲＴは、ＯＲ回路１に入力
される。ＯＲ回路１の出力（STB3a)によりカウンタ２に
セトリング時間Ｔstに相当するデータがセットされ、カ
ウンタ３に照射時間Ｔshに相当するデータがセットされ
る。また、同時にカウンタ２はＣＬＫ９が出力するクロ
ック３ｃをカウントし始める。カウンタ２が所定のクロ
ック数だけクロック３ｃをカウントする、すなわちセト
リング時間Ｔstが経過した後にカウンタ２から終了信号
３ｂが出力される。それによりカウンタ３がカウントを
開始する。このカウンタ３が動作していることを示す信
号３ｄをブランキングアンプに入力し、電子ビームのＯ
Ｎ／ＯＦＦを制御する。また、カウンタ３がカウントを
終了したときに出力する終了信号３ｅは、ＯＲ回路１に
入力され、次の動作を起動するＳＴＢ３ａとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の方式の場合、照
射時間の分解能はカウンタに与えるクロックの周期にな
る。たとえば、１ｎＳの時間分解能が必要とすると、ク
ロックの周波数は１GHzとなる。このような高い周波数
のクロックをカウントするためには、たとえばＥＣＬゲ
ートアレーのような特殊なデバイスが必要である。

【０００８】また、高い周波数のクロックを用いること
により、クロックラインと信号ラインとの間でクロスト
ークが生じ、周辺の回路が誤動作し易くなるという問題
があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題を
解決するために、電子ビームの制御回路を、ブランキン
グ制御信号を発生する回路をフリップフロップと一定の
周波数のクロックを発生するクロック発生手段とクロッ
ク発生手段が出力するクロックを計数するカウンタと遅
延時間の異なる複数の遅延手段を有する遅延回路群と遅
延回路群の出力を選択するセレクタによって構成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の構成を示す図であ
る。本発明はカウンタ３と遅延時間の異なる複数の遅延
回路の集まりである遅延回路群４と複数の遅延回路の出
力を選択するセレクタ５とフリップフロップ６により構
成される。起動信号１ａ(ＳＴＢ)によりカウンタ３はＣ
ＬＫ９が出力するクロック１ｅをカウントし始める。ま
た、それと同時に、フリップフロップ６をセットする。
カウンタ３のカウント終了信号１ｂを上記複数の遅延回
路群４により遅延させる。遅延回路群４の出力をセレク
タ５により選択し、セレクタ５の出力１ｃによりフリッ
プフロップ６をリセットする。この時のフリップフロッ
プ６の出力１ｄにより電子ビームのＯＮ／ＯＦＦを制御
する。

【００１１】（実施例１）本発明の実施例を図４および
図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施例を示す
図であり、図４は、本発明の動作タイミングを示すタイ
ムチャートである。図中、１はＯＲ回路、２，３はカウ
ンタ、４は遅延回路群、５はセレクタ、６はフリップフ
ロップ、７はオフセット除去回路、８はショットサイク
ル制限回路、９は発振器、１０は遅延時間演算回路を示
す。

【００１２】本発明の動作をセトリング時間Ｔst＝１０
０ｎＳ，電子ビーム照射時間Ｔsh＝３５ｎＳ，クロック
周期（Ｔｃ）１０ｎＳの場合を例に説明する。また、所
望の時間分解能は１ｎｓとする。

【００１３】まず、ＳＴＡＲＴ信号がＯＲ回路１に入力
される。その出力は、起動信号ＳＴＢ５ａ（図４−ＳＴ
Ｂ４ｂ）としてカウンタ２，カウンタ３およびセレクタ
５に入力される。ＳＴＢ５ａによりカウンタ２にはＮst
＝１０が、カウンタ３にはＮsh１＝３が、セレクタ５に
はＮsh２＝５がそれぞれロードされる。ここでＮstはＤ
Ａ変換器のセトリング時間Ｔstをクロック５ｅの周期Ｔ
ｃで割った値であり、Ｎsh１は照射時間ＴshをＴｃで割
ったときの商，Ｎsh２はＴshをＴｃで割ったときの余り
である。

【００１４】Ｎsh１およびＮsh２の値は遅延時間演算回
路１１で演算される。カウンタ２は、起動信号ＳＴＢ５
ａ（図４−４ｂ）が入力されると同時にＣＬＫ９が出力
するクロック５ｅ（図４−４ａ）をカウントし始める。
カウンタ２は、Ｎstだけクロック５ｅ（図４−４ａ）を
カウントし終えると終了信号５ｂ（図４−４ｃ）を出力
する。

【００１５】終了信号５ｂ（図４−４ｃ）によりカウン
タ３が起動され、クロック５ｅ（図４−４ａ）をカウン
トし始める。また同時にフリップフロップ６がセットさ
れる。カウンタ３がＮsh１だけクロックをカウントする
と終了信号５ｃ(図４−４ｄ)を出力する。

【００１６】終了信号５ｃ（図４−４ｄ）は、遅延回路
群４に入力される。この遅延回路群４は、遅延時間が所
望の時間分解能ずつ違う遅延回路の集合であり、遅延回
路の数は、クロック周期Ｔｃを時間分解能で割った数で
ある。この例の場合、時間分解能は１ｎｓであるので、
１ｎｓ間隔で９ｎｓまでの遅延回路で構成される。

【００１７】遅延回路群４の出力は、セレクタ５によっ
て、Ｎsh２に対応する時間だけ遅延した信号が選択出力
される。この例の場合、５ｎｓ遅延した信号を選択す
る。セレクタ５から出力される遅延された信号５ｄ（図
４−４ｅ）によりフリップフロップ６をリセットする。
このとき、フリップフロップ６の出力（図４−４ｆ）に
は遅延回路群４の固定ディレイやセレクタ５などの遅延
時間により時間的なオフセットを持つ場合がある。この
オフセットをオフセット除去回路７により除去する。こ
のオフセット除去回路７の出力であるＢＬＫ信号５ｆ
（図４−４ｇ）は、アナログアンプに出力され、電子ビ
ームのＯＮ／ＯＦＦを制御する。

【００１８】また、電子ビームの照射を終了するタイミ
ングで信号５ｇ（図４−４ｈ）を出力し、次のショット
動作を起動し描画を行う。電子ビーム描画装置では、図
形分解演算や偏向歪み補正演算などを描画の周期すなわ
ちショットサイクルに同期したパイプライン演算回路で
行うことが一般的である。ショットサイクルは、セトリ
ング時間Ｔstと照射時間Ｔshの和である。そのため、描
画するパターンによって変化し、前記パイプラインの動
作時間よりも短くなる場合がある。そこで、ショットサ
イクル制限回路８を付加する。ショットサイクル制限回
路８は、ショットサイクルがパイプラインの動作時間よ
りも短くなる場合は、次の動作の起動信号５ｇ（図４−
４ｈ）をＯＲ回路１へ出力するタイミングを遅らせる。

【００１９】（実施例２）図６は本発明の第２の実施例
を示す図である。実施例１の回路全体をＬＳＩ内に構成
し、ＬＳＩ内部のＰＬＬ１１(Phase Locked Loop）によ
り周波数を高めたクロックにより動作させることで外部
より与えるクロック周波数をさらに低く抑えることが可
能となる。たとえば、８逓倍のＰＬＬ１１を用いると１
２.５ＭＨzの外部クロック６ａでも１００ＭＨｚ（周期
１０ｎｓ）の内部クロック６ｂを得ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明を用いるこ
とにより簡単な構成によって、高い周波数のクロックを
用いることなく高精度な電子ビーム照射時間の制御と最
適なショットサイクルの制御を行うことができる。その
結果、高速かつ高精度な描画を行うことが可能となる。
また、動作クロックとのクロストークによる周辺回路の
誤動作を生じにくくすることができ、制御回路の高信頼
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電子ビーム制御装置の構成
を示すブロック図。

【図２】電子ビーム制御のタイミング図。

【図３】本発明の一実施例の電子ビーム描画装置の描画
時における動作タイミング図。

【図４】従来技術の構成を示すブロック図。

【図５】本発明の他の実施例の電子ビーム制御装置の構
成を示すブロック図。

【図６】本発明の他の実施例の電子ビーム制御装置の構
成を示すブロック図。

【符号の説明】

１…ＯＲ回路、２…カウンタ、３…カウンタ、４…遅延
回路群、５…セレクタ、６…フリップフロップ、７…オ
フセット除去回路、８…ショットサイクル制限回路、９
…発振器、１０…遅延時間演算回路、１１…ＰＬＬ回
路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 浩司 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】収束した電子ビームを試料上に照射しパタ
   ーンを形成する電子ビーム描画装置において、一定の周
   波数のクロックを発生するクロック発生手段と上記クロ
   ック発生手段が出力するクロックを計数する計数手段と
   上記計数手段の計数終了信号を遅延させるための遅延時
   間の異なる複数の遅延手段からなる遅延回路群と上記遅
   延回路群の出力を選択する選択手段とフリップフロップ
   とを具備し、上記計数手段の起動信号により上記計数手
   段が計数を開始すると同時にフリップフロップをセット
   し、上記計数手段の計数終了信号を上記遅延回路群で遅
   延させ、所定の時間遅延した信号を上記選択手段により
   選択し、上記選択された信号により上記フリップフロッ
   プをリセットするにように構成し、上記フリップフロッ
   プの出力により電子ビームを制御することを特徴とする
   電子ビーム描画装置。
2. 【請求項２】収束した電子ビームを試料上に照射しパタ
   ーンを形成する電子ビーム描画装置において、起動信号
   を遅延させる遅延手段と一定の周波数のクロックを発生
   するクロック発生手段と上記遅延手段が信号出力した時
   点から上記クロック発生手段が出力するクロックの計数
   を開始する計数手段と上記計数手段の計数終了信号を遅
   延させるための複数の遅延手段からなる遅延回路群と上
   記遅延回路群の出力を選択する選択手段とフリップフロ
   ップとを具備し、起動信号を上記遅延手段により遅延さ
   せ、その出力により上記計数手段が計数を開始すると同
   時に上記フリップフロップをセットし、上記計数手段の
   計数終了信号を上記遅延回路群で遅延させ、所定の時間
   遅延した信号を上記選択手段により選択し、上記選択さ
   れた信号により上記フリップフロップをリセットするに
   ように構成し、上記フリップフロップの出力により電子
   ビームを制御することを特徴とする電子ビーム描画装
   置。
3. 【請求項３】電子ビームの描画の起動信号を複数の遅延
   方式により遅延させ、上記複数の遅延方式による遅延
   前，遅延後の上記起動信号を用い電子ビームを制御する
   ことを特徴とする電子ビームの制御方式。
4. 【請求項４】請求項１または２において、上記フリップ
   フロップの出力するブランキング制御信号の時間的オフ
   セットを除去するためにブランキング制御信号の幅を微
   調整する機能を有することを特徴とする電子ビーム描画
   装置。
5. 【請求項５】請求項１または２において、ブランキング
   制御信号の周期がある一定値以下にならないようにする
   周期制限機能を有することを特徴とする電子ビーム描画
   装置。
6. 【請求項６】請求項１または２の回路を一つまたは複数
   のＬＳＩにより構成することを特徴とする電子ビーム描
   画装置。
7. 【請求項７】請求項６において、外部より供給される動
   作クロックの周波数を高める機能を有し、上記ＬＳＩの
   内部を外部クロックよりも高い周波数で動作させること
   を特徴とする電子ビーム描画装置。
8. 【請求項８】請求項１または２の電子ビーム描画装置を
   用いて作製したデバイス。