JP3818726B2 - 荷電粒子ビーム露光方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子ビーム露光方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来の荷電粒子ビーム露光装置の概略構成を示す。
荷電粒子ビーム射出装置10から射出された荷電粒子ビームEB、例えば電子ビームは、対物レンズ11を通り、ステージ12に搭載されたウェーハ13上に照射される。荷電粒子ビームEBの断面は、荷電粒子ビーム射出装置10内で成形される。ウェーハ13上の露光位置は、ステージ12並びに対物レンズ11内に配置された電磁型主偏向器14及び静電型副偏向器15により定められる。ステージ12の位置は、レーザ干渉測長器16で測定される。
【0003】
ビーム制御回路20は、記憶装置30から読み出されたパターンデータに基づき、一方では荷電粒子ビーム射出装置10に信号を供給して、ビーム断面を成形させ、他方ではステージ12、主偏向器14及び副偏向器15に信号を供給して、荷電粒子ビームEBのウェーハ13上照射位置(露光位置)を制御する。
ウェーハ13上でのビーム走方法を、図8(A)に示す。
【0004】
フィールドFiは、主偏向器14の偏向範囲であり、例えば一辺の長さLf=2mmの正方形である。サブフィールドSFjは、副偏向器15の偏向範囲であり、例えば一辺の長さLsf=100μmの正方形である。フィールドFi内において、ビームが主偏向器14で図中の点線で示す経路に沿って、サブフィールド中心から隣のサブフィールド中心へとステップ偏向される。ステップ偏向毎に、サブフィールド内においてビームが副偏向器15で偏向走査される。フィールドFi内の走査が終了すると、フィールドFi+1内に移る。
【0005】
ウェーハ13は、ステージ12により図示−X方向に連続移動しており、荷電粒子ビーム露光装置の光軸とウェーハ13との交点の位置をステージ12の現在位置Sとすると、Sは、一点鎖線に沿って連続的にX方向へ移動する。
ステージ位置は、フィールドFiの走査開始時には点S0であり、サブフィールドSFjの走査開始時には点Sjであり、現在は点Sであるとする。一般に、Pを始点としQを終点とするベクトルをPQで表す。
【0006】
サブフィールドSFj内の偏向ベクトルSRは、SR=SSj+SjPi+PiQj+QjRと表される。主偏向位置ベクトルPiQjは、上述のステップ偏向により点線に沿ってサブフィールド中心から隣のサブフィールド中心へとステップ移動する。サブフィールドSFj内の、副偏向器15による走査中では、ベクトルSjPi及び主偏向位置ベクトルPiQjは変化せず、ステージ移動ベクトルSSj及び副偏向位置ベクトルQjRは変化する。
【0007】
図7は、図6のビーム制御回路20の構成を示す。
パターンデータは、パターン発生回路21により、ビーム断面形状データと露光位置データとに分割され、それぞれビーム形状制御回路22A及びビーム位置制御回路22Bに供給される。ビーム形状制御回路22Aの出力により、図6の荷電粒子ビーム射出装置10内でビーム断面が成形される。
【0008】
ビーム位置制御回路22Bは、フィールドFi−1の走査を終了するとフィールド中央点Piを減算回路23Aの一方の入力端に供給し、次のフィールドFiの走査においてサブフィールドSFj−1の走査を終了すると、主偏向位置ベクトルPiQjを加算回路24Aの一方の入力端に供給し、次のサブフィールドSFjの走査において副偏向位置ベクトルQjRを加算回路24Bの一方の入力端に供給する。
【0009】
他方、サブフィールドSFj−1内での走査終了時点でクロックCLKが立ち上がり、レーザ干渉測長器16からのステージ現在位置SがSjとしてレジスタ25に保持され、次のサブフィールドSFj内への走査へと移る。フィールド中央点Piとステージ位置Sjとの差であるベクトルSjPiが減算回路23Aで求められ、これと主偏向位置ベクトルPiQjとが加算回路24Aで加算されて主偏向ベクトルSjQjが求められる。
【0010】
主偏向ベクトルSjQjは、D/A変換回路26Aで電流に変換され、増幅回路28Aで増幅されて、電流Iが主偏向器14に供給される。
また、ステージ位置Sjとステージ現在位置Sとの差であるステージ移動ベクトルSSjが減算回路23Bで求められ、これと副偏向位置ベクトルQjRとが加算回路24Bで加算されて、ベクトルQjR+SSjが求められる。ベクトルQjR+SSjは、D/A変換回路26Bで電流に変換され、電流/電圧変換回路27Bで電圧に変換され、増幅回路28Bで増幅されて、電圧Vが副偏向器15に印加される。
【0011】
以上のような回路が接続された主偏向器14及び副偏向器15で、露光位置が偏向ベクトルSRになるように、荷電粒子ビームEBが偏向される。
図6の副偏向器15は、例えば図8(B)に示す如く、8極の電極151〜158を備えており、副偏向ベクトル(X,Y)に対し電極151〜158にはそれぞれ次のような電圧V1〜V8が印加される。
【0012】
V1= aX+bY, V5=−aX−bY
V2= bX+aY, V6=−bX−aY
V3=−bX+aY, V7= bX−aY
V8= aX−bY, V4=−aX+bY
露光中にステージ12が連続移動しているので、荷電粒子ビーム射出装置10から見たサブフィールドSFjは−X方向へ連続移動している。すなわち、副偏向器15に印加される電圧Vの、ステージ移動ベクトルSSjに相当する成分が連続的に変化する。このため、例えば図8(A)中のサブフィールドSFjの四隅の点A、B、C又はDに荷電粒子ビームEBを照射させるには、図8(B)において副偏向器15でビームを、サブフィールドSFjの走査開始時点ではそれぞれ点A1、B1、C1又はD1に偏向させる必要があり、サブフィールドSFjの走査終了時点ではそれぞれ点A2、B2、C2又はD2に偏向させる必要がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、光軸に対する電極151〜158の取付位置誤差により、上記電圧V1〜V8の式の右辺にX及びYについての三次の項が付加される。点B2やC2のようにそれぞれ点B1及びC1から離れて副偏向器15の電極に近づくほど、この三次の項が無視できなくなり、露光位置誤差が増加して、露光パターンの微細化が妨げられる。この三次の項の大きさは、サブフィールドSFj内の走査中にリアルタイムで変化し、この三次の項の補正を行うと、露光速度が低下し、高速露光を行うことができなくなる。
【0014】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、露光速度を低下させることなく露光位置精度を向上させることが可能な荷電粒子ビーム露光方法及び装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
請求項1では、露光対象物が搭載されるステージを連続的に移動させながら電磁型主偏向器で荷電粒子ビームをステップ偏向させ、ステップ偏向毎に静電型副偏向器で該荷電粒子ビームを偏向走査させて露光対象物上にパターンを露光する荷電粒子ビーム露光装置において、
ステージフィードバック偏向器と、
該荷電粒子ビームをステップ偏向させた時点からの該ステージの移動量に応じた信号を該ステージフィードバック偏向器に供給するステージフィードバック回路とを有する。
【0016】
この荷電粒子ビーム露光装置によれば、ステージフィードバック偏向器及びステージフィードバック回路を備えることにより、主偏向器でステップ偏向する毎に、副偏向器走査範囲において副偏向器に印加される電圧を一定にすることができるので、上述のような3次の項の複雑な計算をする必要が無くなり、この計算による露光速度の低下を防止して、ステージフィードバック偏向により露光位置精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0017】
請求項2では、請求項1において、上記ステージフィードバック回路は、上記主偏向器による偏向量に応じて、上記ステージフィードバック偏向器に供給する信号を補正する補正回路を有する。
この荷電粒子ビーム露光装置によれば、主偏向器による偏向範囲が比較的広くても、露光位置精度を向上させることができるという効果を奏する。
【0018】
請求項3の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項2において、上記ステージフィードバック回路は、
上記荷電粒子ビームをステップ偏向させた時点からの上記ステージの移動量を算出する演算回路と、
該演算回路の出力を、上記主偏向器による偏向量に応じて補正する補正回路と、
該補正回路の出力をアナログ信号に変換するD/A変換回路と、
該D/A変換回路の出力を増幅して上記ステージフィードバック偏向器に供給する増幅回路とを有する。
【0019】
請求項4の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項3において、上記ステージフィードバック偏向器は、上記主偏向器としての偏向コイルの略内側に配置された偏向コイルである。 この荷電粒子ビーム露光装置によれば、既存の荷電粒子ビーム露光装置にステージフィードバック偏向器を容易に備えることが可能となるという効果を奏する。
【0020】
請求項5の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項3において、上記ステージフィードバック偏向器は、上記副偏向器よりも荷電粒子ビーム上流側に配置された静電偏向器である。
請求項6の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項3乃至5のいずれか1つにおいて、上記補正回路は、
上記主偏向器による偏向量を補正係数に変換する補正係数発生回路と、
該補正係数で上記演算回路の出力値を変換し、例えば一次変換し、補正された値として出力する変換回路とを有する。
【0021】
請求項7の荷電粒子ビーム露光装置では、請求項6において、上記補正係数発生回路は、上記主偏向器による偏向量でアドレス指定されて上記補正係数を出力するメモリである。
この荷電粒子ビーム露光装置によれば、補正係数発生回路を安価に構成することができるという効果を奏する。
【0022】
請求項8では、露光対象物が搭載されるステージを連続的に移動させながら電磁型主偏向器で荷電粒子ビームをステップ偏向させ、ステップ偏向毎に静電型副偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させる荷電粒子ビーム露光方法において、
ステージフィードバック偏向器を用い、
該荷電粒子ビームをステップ偏向させた時点からの該ステージの移動量に応じた信号を該ステージフィードバック偏向器に供給する。
【0023】
請求項9では、請求項8において、上記主偏向器による偏向量に応じて、上記ステージフィードバック偏向器に供給する信号を補正する。
請求項10の荷電粒子ビーム露光方法では、請求項9において、上記主偏向器による偏向量を補正係数に変換し、該補正係数で、上記荷電粒子ビームをステップ偏向させた時点からの上記ステージの移動量を変換、例えば一次変換することにより上記補正を行う。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図1は、図6の回路20の替わりに用いられる、本発明の第1実施形態のビーム制御回路20Aを示す。
この回路が適用される荷電粒子ビーム露光装置では、電磁型主偏向器14付近に新たなステージフィードバック偏向器40が配置されている。この偏向器40は電磁型であり、図2に示す如く、X方向に対向した一対の偏向コイル401と偏向コイル402とを備えている。偏向コイル401及び402はそれぞれ、主偏向器14を構成する一対の偏向コイル141と偏向コイル142の略内側に配置されている。光軸付近での磁界強度をより均一化するために、偏向コイル401及び402は、偏向コイル141及び142と同様に、サドル形になっている。偏向コイル401と偏向コイル402とは、不図示の配線で直列接続されており、偏向コイル401と偏向コイル402とには図示のように互いに同一方向へ同一電流が流れる。ステージフィードバック偏向器40による偏向範囲は、ウェーハ13上で例えば±8μmと、サブフィールドの一辺の長さに比し充分小さいので、偏向コイル401及び402のターン数はいずれも例えば5であり、高速応答が可能である。
【0025】
ステージフィードバック偏向器40は、Y軸方向についても、偏向コイル401と偏向コイル402とを光軸の回りに90°回転させた構成を備えている。主偏向器14のY軸方向についても同様である。
ビーム走査方法は、図8(A)についての上述の説明と同一であり、以下の説明において図8(A)中の符号を参照する。
【0026】
パターンデータは、パターン発生回路21により、ビーム断面形状データと露光位置データとに分割され、それぞれビーム形状制御回路22A及びビーム位置制御回路22Bに供給される。
ビーム位置制御回路22Bは、フィールドFi−1の走査を終了すると、フィールド中央点Piを減算回路23Aの一方の入力端に供給し、次のフィールドFiの走査において、サブフィールドSFj−1の走査を終了すると主偏向位置ベクトルPiQjを加算回路24Aの一方の入力端に供給し、次のサブフィールドSFjの走査において副偏向位置ベクトルQjRをD/A変換回路26Bに供給する。点PiやベクトルはX成分及びY成分を有するが、図1では簡単化のために一方の成分の回路のみ示している。副偏向位置ベクトルQjRは、D/A変換回路26Bで電流に変換され、電流/電圧変換回路27Bで電圧に変換され、増幅回路28Bで増幅されて、電圧Vが副偏向器15に印加される。副偏向器15は静電型であり、例えば図8に示す如く8極であって、この場合、例えば回路26B、27B及び28Bを8組有し、8個のD/A変換回路26Bの各々に値DV1〜DV8が供給される。値DV1〜DV8は、ベクトルQjRの成分(X,Y)を上述のV1〜V8の右辺に代入して得られ、ビーム位置制御回路22Bにより求められる。
【0027】
他方、サブフィールドSFj−1内での走査終了時点でクロックCLKが立ち上がり、レーザ干渉測長器16からのステージ現在位置SがSjとしてレジスタ25に保持され、次のサブフィールドSFj内への走査に移る。フィールド中央点Piとステージ位置Sjとの差であるベクトルSjPiが減算回路23Aで求められ、これと主偏向位置ベクトルPiQjとが加算回路24Aで加算されて主偏向ベクトルSjQjが求められる。主偏向ベクトルSjQjは、D/A変換回路26Aで電流に変換され、増幅回路28Aで増幅されて、電流Iが主偏向器14に供給される。また、ステージ位置Sjとステージ現在位置Sとの差であるステージ移動ベクトルSSjが減算回路23Bで求められ、補正回路29に供給されて補正される。補正回路29の出力値は、D/A変換回路26Cで電流に変換され、増幅回路28Cで増幅されて、電流Ifがステージフィーでク偏向器40に供給される。
【0028】
以上のような回路が接続された主偏向器14、副偏向器15及びステージフィードバック偏向器40で、露光位置が偏向ベクトルSRになるように、荷電粒子ビームEBが偏向される。
補正回路29でステージ移動ベクトルSSjを補正しなかった場合、同一の信号入力範囲によるステージフィードバック偏向器40の偏向範囲は、主偏向器14による偏向量に応じて、すなわち加算回路24Aの出力に応じて、図3に示す如く変化する。図3中、点Q00、Q11〜Q14及びQ21〜Q24はいずれも、主偏向器14のみでビームを偏向させたときのウェーハ13上の露光位置(主偏向露光位置)を示している。図3中に実線で示す各矩形は、主偏向露光位置がそれぞれQ00、Q11〜Q14及びQ21〜Q24の状態で、ステージフィードバック偏向器40に、主偏向露光位置の影響がなければ互いに同一偏向範囲になるようにビームを偏向させ、すなわち例えば電流(I0,I0),(−I0,I0),(−I0,−I0),(−I0,−I0)を順に供給してビーム偏向させこれらの露光位置を順に結んで得られたものであり、ステージフィードバック偏向器40の偏向能率は、主偏向露光位置に応じて異なる。
【0029】
これら矩形が2点鎖線で示す同一正方形になるように、ステージ移動ベクトルSSjが補正回路29で補正される。
補正回路29の構成例を、図4に示す。図4中、SSjX及びSSjYはそれぞれ図1中のステージ移動ベクトルSSjのX成分及びY成分である。
この回路29は、主偏向ベクトルSjQjを補正係数で一次変換する。すなわち、補正係数発生回路としてのメモリ291が主偏向ベクトルSjQjでアドレス指定されて補正係数αj、βj、γj及びδjの組が読み出され、それぞれ乗算回路292〜295の一方の入力端に供給される。これらの補正係数は、図3に示すような実験の結果に基づいて定められる。乗算回路292及び293の他方の入力端にはSSjXが供給され、乗算回路294及び295の他方の入力端にはSSjYが供給される。乗算回路292の出力と乗算回路294の出力とが加算回路296で加算され、乗算回路293の出力と乗算回路295の出力とが加算回路297で加算される。加算回路296及び297の出力はそれぞれ、補正された(αj・SSjX+βj・SSjY)及び(γj・SSjX+δj・SSjY)となり、それぞれX成分についてのD/A変換器26C及びY成分についてのD/A変換器26C(図1では一方の成分のみについて表されている)に供給される。
【0030】
本第1実施形態によれば、ステージフィードバック偏向器40及びその回路を備えることにより、サブフィールド走査範囲において副偏向器15に印加される電圧Vを一定にすることができるので、図8(B)に示す領域A1B1C1D1がこの走査範囲において一定となり、露光位置精度が向上する。また、ステージフィードバック偏向器40を図2に示す如く配置することにより、既存の荷電粒子ビーム露光装置にステージフィードバック偏向器40を容易に備えることが可能となる。さらに、補正回路29でステージ移動ベクトルSSjを補正することにより、上述のような3次の項の複雑な計算をする必要が無くなるので、露光速度を低下させることなく露光位置精度を向上させることができる。
【0031】
[第2実施形態]
図5は、本発明の第2実施形態の、図1に対応したビーム制御回路20Bを示す。
この回路が適用される荷電粒子ビーム露光装置では、図1の電磁型ステージフィードバック偏向器40の替わりに、静電型ステージフィードバック偏向器40Aが副偏向器15の上方かつ副偏向器15の近くに配置されている。ステージフィードバック偏向器40Aの偏向範囲は、例えば±8μmと副偏向器15のそれに比し充分小さいので、4極で充分である。ステージフィードバック偏向器40Aに接続される回路は、D/A変換回路26Cと増幅回路28Cとの間に電流/電圧変換回路27Cが接続されている点で図1の場合と異なる。
【0032】
他の点は、上記第1実施形態と同一である。
本第2実施形態によれば、ステージフィードバック偏向器40A及びその回路を備えることにより、サブフィールドSFの走査範囲において、副偏向器15に印加される電圧Vを一定にすることができるので、露光位置精度が向上する。また、補正回路29でステージ移動ベクトルSSjを補正することにより、上述のような3次の項の複雑な計算をする必要が無いので、露光速度を低下させることなく露光位置精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のビーム制御回路を示すブロック図である。
【図2】主偏向器に対するステージフィードバック偏向器の配置を示す概略図である。
【図3】図1中の補正回路の動作説明図である。
【図4】図1中の補正回路の構成例を示すブロック図である。
【図5】本発明の第2実施形態のビーム制御回路を示すブロック図である。
【図6】従来の荷電粒子ビーム露光装置の概略構成を示す図である。
【図7】図6のビーム制御回路の構成を示すブロック図である。
【図8】(A)はビーム走査方法を示し、(B)は副偏向器の横断面とステージ連続移動に伴うビーム偏向範囲の変化を示す図である。
【符号の説明】
12 ステージ
13 ウェーハ
14 主偏向器
141、142、401、402 偏向コイル
15 副偏向器
20、20A、20B ビーム制御回路
23A、23B 減算回路
24A、23A 加算回路
25 レジスタ
26A〜26C D/A変換回路
27B、27C 電流/電圧変換回路
28A〜28C 増幅回路
29 補正回路
291 補正係数発生回路
291A メモリ
292、293 乗算回路
40、40A ステージフィードバック偏向器
Claims (10)
- 露光対象物が搭載されるステージを連続的に移動させながら電磁型主偏向器で荷電粒子ビームをステップ偏向させ、ステップ偏向毎に静電型副偏向器で該荷電粒子ビームを偏向走査させて露光対象物上にパターンを露光する荷電粒子ビーム露光装置において、
ステージフィードバック偏向器と、
該荷電粒子ビームをステップ偏向させた時点からの該ステージの移動量に応じた信号を該ステージフィードバック偏向器に供給するステージフィードバック回路と、
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。 - 上記ステージフィードバック回路は、上記主偏向器による偏向量に応じて、上記ステージフィードバック偏向器に供給する信号を補正する補正回路を有することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム露光装置。
- 上記ステージフィードバック回路は、
上記荷電粒子ビームをステップ偏向させた時点からの上記ステージの移動量を算出する演算回路と、
該演算回路の出力を、上記主偏向器による偏向量に応じて補正する補正回路と、
該補正回路の出力をアナログ信号に変換するD/A変換回路と、
該D/A変換回路の出力を増幅して上記ステージフィードバック偏向器に供給する増幅回路と、
を有することを特徴とする請求項2記載の荷電粒子ビーム露光装置。 - 上記ステージフィードバック偏向器は、上記主偏向器としての偏向コイルの略内側に配置された偏向コイルであることを特徴とする請求項3記載の荷電粒子ビーム露光装置。
- 上記ステージフィードバック偏向器は、上記副偏向器よりも荷電粒子ビーム上流側に配置された静電偏向器であることを特徴とする請求項3記載の荷電粒子ビーム露光装置。
- 上記補正回路は、
上記主偏向器による偏向量を補正係数に変換する補正係数発生回路と、
該補正係数で上記演算回路の出力値を変換し補正された値として出力する変換回路と、
を有することを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1つに記載の荷電粒子ビーム露光装置。 - 上記補正係数発生回路は、上記主偏向器による偏向量でアドレス指定されて上記補正係数を出力するメモリであることを特徴とする請求項6記載の荷電粒子ビーム露光装置。
- 露光対象物が搭載されるステージを連続的に移動させながら電磁型主偏向器で荷電粒子ビームをステップ偏向させ、ステップ偏向毎に静電型副偏向器で該荷電粒子ビームを偏向させる荷電粒子ビーム露光方法において、
ステージフィードバック偏向器を用い、
該荷電粒子ビームをステップ偏向させた時点からの該ステージの移動量に応じた信号を該ステージフィードバック偏向器に供給することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。 - 上記主偏向器による偏向量に応じて、上記ステージフィードバック偏向器に供給する信号を補正することを特徴とする請求項8記載の荷電粒子ビーム露光方法。
- 上記主偏向器による偏向量を補正係数に変換し、該補正係数で、上記荷電粒子ビームをステップ偏向させた時点からの上記ステージの移動量を変換することにより上記補正を行うことを特徴とする請求項9記載の荷電粒子ビーム露光方法。
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