JP5095364B2 - トラッキング制御方法および電子ビーム描画システム - Google Patents

Description

本発明は、連続的に移動するステージに載置されたマスクブランクのサブフィールドで、電子ビームを前記ステージの移動に追従させるために、主偏向器で偏向させるトラッキング制御方法及びこのトラッキング制御手段を備えた電子ビーム描画システムに関し、特に、トラッキング異常を回避するトラッキング制御方法及び電子ビーム描画システムに関する。

近年、電子ビーム描画装置は、スループットの向上を図るため、マスクブランク上の描画する位置にのみ電子ビームを偏向するベクタースキャン方式が採用されている。このベクタースキャン方式では、マスクブランクを載置するステージを連続的に移動させ、前記マスクブランク上のサブフィールドの所定の位置にショットする電子ビームをステージの移動に追従させるように主偏向器で偏向させるトラッキング制御が行なわれる。

しかし、この描画方式では、ステージの移動速度と上記偏向する範囲との間にずれが生じ、主偏向器制御系の振り幅を逸脱し、描画異常でアボートするという不具合が生じていた。

従来、ステージの追従偏向データを主偏向器よりも偏向範囲が狭く、高レスポンスな副偏向器に入力し、電子ビームの追従速度を高速かつ高精度に行なうトラッキング制御方法が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

この場合、副偏向器は主偏向器よりも偏向範囲が狭いため、高頻度で電子ビームが偏向範囲から逸脱する可能性がある。そこで、この逸脱を未然に検知する手段を設け、逸脱可能性があることを検知すると、描画を一時中断し、主偏向器によって、ショット位置の修正、再設定をしてから描画を再開するように構成されていた。
特開平６−１９６３９４号公報（請求項１、第３頁）

しかし、上記従来のトラッキング制御方法では、高頻度で描画が中断するため、結果的に著しくスループットが低下し、手間がかかるという問題が生じていた。

また、この描画異常によるアボートを回避する別の方法として、ステージ速度を落とす方法も提案されていたが、ステージ速度を落としたのでは、スループットが低下するため、前記ベクタースキャン方式を採用した所期の目的に沿わない結果を招来していた。

さらに、別のアボートを回避する方法として、サブフィールドを複数に分割し、１回のサブフィールドの位置決めで描画するショット数を減らす方法が提案されていた。

この場合、最適な分割数を求めるためには、実際の描画を行なう前に、いわゆる空描画を実行する必要があった。

図４は、この従来のサブフィールド分割方法による描画処理フローである。まず、マスクブランクを載置しない状態で空描画を実行するために、ショット位置をＸＹ座標で特定するショットデータ（Ｘｍ，Ｙｍ）を読み込み（Ｓ'１）、次いでこのショットデータから主偏向器の制御データを算出し（Ｓ'２）、この制御データをアナログ信号に変換するためにＤＡＣをセットし（Ｓ'３）、主偏向セトリング後（Ｓ'４）、空ショットを実行する（Ｓ'５）。アボートが生じない分割数か否かを判断し、最適ではない場合は、分割数を変えて上記Ｓ'１〜Ｓ'５の処理を繰り返し、最適な場合は、本描画に移行する（Ｓ'６、Ｓ'７）。

実際の描画処理では、まず、ショット位置をＸＹ座標で特定する位置データ（Ｘｍ，Ｙｍ）を読み込み（Ｓ'８）、さらに、移動しているステージの位置をＸＹ座標で特定するステージデータを読み込む（Ｓ'９）。マスクブランクが描画可能な領域に到達したと判断すると（Ｓ'１０）、前記位置データとステージデータとから主偏向器の制御データを算出し（Ｓ'１１）、この制御データをアナログ信号に変換するためにＤＡＣをセットし（Ｓ'１２）、主偏向のセトリング後（Ｓ'１３）、ショットを実行する（Ｓ'１４）。

以降、前記サブフィールド全体のショットが終了まで、上記Ｓ'８〜Ｓ'１４までの処理を繰り返す（Ｓ'１５）。

この空描画を行なう方法は、処理工程が煩雑になり、最適な分割数を見出すために、複数回の空描画を実行しなければならないという不都合があった。

なお、トラッキング制御を行なう時間のうち、前記主偏向器の制御データの算出から、ＤＡＣセットを介して、主偏向セトリングまでの時間は、実際にショット処理を行なっていないため、これらの時間を短縮することにより、ショット処理時間を増やし、前記アボートを回避する方法も考えられる。

しかし、ここで解決すべき課題は、サブフィールド上でショットする時間とステージ移動速度との間のずれ生じさせないようにすることであり、ショット密度が著しく高い場合などは、前記ショット処理時間を増やしてもアボートが生じるおそれがあるため、本質的な解決方法にはならない。

そこで、本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑み、実際のショット処理過程でリアルタイムにアボートを回避する最適なサブフィールドの分割数を確実に算出するトラッキング制御方法およびこのトラッキング制御方法の実行が可能な電子ビーム描画システムを提供することを課題とする。

本発明にかかるトラッキング制御方法は、電子ビーム描画装置のステージにマスクブランクを載置し、このステージを連続的に移動させ、前記マスクブランクのサブフィールド上にショットする電子ビームを主偏向器で前記ステージの移動に追従させるように偏向させるトラッキング制御方法であって、前記サブフィールド上における電子ビームのショット位置を特定する位置データとこのサブフィールドの全ショット数データとこの全ショットの所要時間データとを読み込むステップと、前記トラッキング制御を行なうステージの位置を示すステージデータを読み込むステップと、前記マスクブランクが描画可能な領域に到達すると、前記位置データ及びステージデータから主偏向器の制御データを算出するステップと、前記全ショットの所要時間を前記サブフィールドで実際にショット可能な時間単位に分割して算出された分割サブフィールド数と、前記全ショット数をこの分割サブフィールド数で除算して得られた分割ショット数とを算出するステップと、主偏向のセトリング後、この分割サブフィールド内のショット開始とともにショット数をカウントし、前記分割ショット数に達すると、前記ステージの移動方向に従って次の分割サブフィールドに移行するトラッキング処理を行なうステップとを備え、以後、前記分割サブフィールド数に達するまで、前記ステージデータを読み込んで、前記制御データを算出し、主偏向セトリング後に順次前記トラッキング処理を繰り返すことを特徴とする。

この構成によれば、従来のＸＹ座標で特定する位置データに、サブフィールドの全ショット数データとこの全ショットの所要時間データとを追加し、前記主偏向器の制御データの算出後、主偏向のセトリングまでの間に、前記全ショット数データ及び所要時間データに基づいてアボートしない範囲でサブフィールドを分割し、この分割サブフィールドごとに順次ショットを行なうことができる。

前記サブフィールド上で実際にショット可能な時間は、前記マスクブランクが描画可能な領域に到達したときのステージの移動速度を読み込んで、前記サブフィールドの距離をこのステージの移動速度で除算して得られるステージ移動時間から、前記制御データの算出時間及び主偏向セトリングの時間を減算して求める。

前記分割サブフィールド数を算出して剰余数が生じる場合は、剰余数を１の分割サブフィールドとして算出すればよい。

初回の分割サブフィールドのショット処理後、前記全ショット数データに代えて、前記全ショット数から前記トラッキング処理が終了した分割サブフィールドのショット数の総和を減算した残ショット数データと、前記所要時間データに代えて、前記全ショットの所要時間からトラッキング処理が終了した分割サブフィールドのショットの所要時間の総和を減算した残所要時間データとを読み込み、後続の分割サブフィールドの分割サブフィールド数とショット数とは、前記残ショット数データ及び残所要時間データと、この分割サブフィールドが描画可能な領域に達したときのステージの移動速度とによって、再算出すればよい。

本発明にかかる電子ビーム描画システムは、上記トラッキング制御方法を実施しうる手段を備えたものであればよい。すなわち、連続的に移動するステージに載置されたマスクブランクのサブフィールドで、電子ビームを前記ステージの移動に追従させるために、主偏向器で偏向させるトラッキング制御手段を備えた電子ビーム描画システムであって、このトラッキング制御手段は、前記サブフィールド上における電子ビームのショット位置を特定する位置データとこのサブフィールドの全ショット数データとこの全ショットの所要時間データとを対応させて蓄積する蓄積手段と、前記ステージの速度を制御するとともに、前記ステージの位置を計測し、ステージの位置を特定するステージデータを生成するステージ制御手段と、前記マスクブランクが描画可能な領域に到達すると、前記位置データ及びステージデータから主偏向器の制御データを算出する制御データ算出手段と、前記全ショットの所要時間を前記サブフィールド上で実際にショット可能な時間単位に分割して算出された分割サブフィールド数と、前記全ショット数をこの分割サブフィールド数で除算して得られた分割ショット数とを算出する分割処理手段とを備え、主偏向のセトリング後、前記分割処理手段は、この分割サブフィールド内のショット開始とともにショット数をカウントし、前記分割ショット数に達すると、前記ステージの移動方向に従って次の分割サブフィールドに移行するトラッキング処理を行なうものであることを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本発明にかかるトラッキング制御方法及びこのトラッキング制御方法の実施が可能な電子ビーム描画システムは、実際のショット処理過程でリアルタイムにアボートを回避する最適なサブフィールドの分割数を算出することが可能になるという効果を奏する。

特に、従来、最適なサブフィールドの分割数を複数回の空描画によって求めなければならない場合があったが、本発明にかかるトラッキング制御方法及びこのトラッキング制御方法の実施が可能な電子ビーム描画システムでは、１回の分割処理で確実に最適なサブフィールドの分割を行なうことができるという効果を奏する。

電子ビーム描画装置におけるトラッキング制御は、まず、移動するステージ位置をＸ座標とＹ座標との両方向からレーザ干渉計などで常に計測し、サブフィールドの描画開始時を起点に、サブフィールド内の描画が完了するまでに移動するステージの距離を計測し、ステージの移動によって生じるショット座標のずれを打ち消すように、サブフィールドの位置を補正することによって行なわれる。この補正は、主偏向器に印加する電圧を制御することによって行なう。

図１は、所定のサブフィールドにおけるトラッキング制御のタイムチャートを示しめしたものである。

まず、マスクブランクを載置したステージが移動し、トラッキング制御を行なう前記サブフィールドが描画可能な領域に到達すると、位置決めを行なう（ｔ１）。

位置決めされると、主偏向器で電子ビームをトラッキング制御するため、主偏向器の制御データを算出する（ｔ２）。

上記制御データをアナログ変換するためにデジタル/アナログ変換器（ＤＡＣ）をセットし（ｔ３）、主偏向のセトリング後（ｔ４）、電子ビームによるショットが所定時間行なわれる（ｔ５）。このタイムチャートのうち、トラッキング制御しなければならない時間Ｔｔｒｋは、式（１）のように表わされる。
Ｔｔｒｋ＝ｔ２（Ｔｃａｌｅ）＋ｔ３（Ｔｓｅｔｌ）＋ｔ５（Ｔｓｈｏｔ） （１）

ここで、トラッキングする領域をＴｘｍａｘ、ステージの速度をＶｘとすると、サブフィールドでトラッキングを行なうステージ移動時間は、式（２）のようになる。
Ｔｘｍａｘ／Ｖｘ（２）
ここで、式（１）と式（２）との関係は、
Ｔｔｒｋ＜Ｔｘｍａｘ／Ｖｘ （３）
でなければならない。

ショット時間（ｔ５）終了前に主偏向制御系の振り幅を超えると、ショット終了前にオーバーフローとなり、アボートする場合がある。このような場合、主偏向の制御データ算出時間（ｔ２）と主偏向セトリング時間（ｔ４）とを短縮することにより、ショット時間（ｔ５）を増やす方法も考えられる。

しかし、トラッキング制御を行なう場合、式（３）が成立することは前提条件であるため、たとえば、ショット密度が著しく高い場合は、ｔ２及びｔ４の時間を短縮してもアボートが生じる場合がある。

そこで、このオーバーフロー時点（ＯＦ）の前の時点（Ｄ）でサブフィールドを分割すればよい。本発明にかかるトラッキング制御方法は、このオーバーフローする時点を事前に算出し、最適な分割時点を求めるものである。

図２は、本発明にかかるトラッキング制御方法のフローチャートである。

所定のサブフィールド上において描画処理を開始すると、まず、電子ビームのショット位置をＸＹ座標で特定する位置データ（Ｘｍ，Ｙｍ）とこのサブフィールドの全ショット数データ（ｓ＿ｎｕｍ）とこの全ショットの所要時間を読み込む（Ｓ１）。

従来の空描画を行なうトラッキング制御方法では、位置データのみであったが、後述するように、図１で説明したサブフィールドの分割を行なうために、サブフィールドの全ショット数及びこの全ショットに要する所要時間を追加した。

次に、移動しているステージの位置をＸＹ座標で特定するステージデータを読み込む（Ｓ２）。連続移動方式を採用しているため、ステージの位置は、レーザ干渉計などで常時計測されている。

順次ステージデータを読み込んで、描画可能領域に到達したか否かを判断する（Ｓ３）。ステージが描画可能領域に到達すると、前記位置データ及びステージデータから主偏向器の制御データを算出し（Ｓ４）、この制御データをアナログ信号に変換するためにＤＡＣをセットする（Ｓ５）。主偏向器は、この算出された制御データにより、ショット位置がステージの移動に追従するように電子ビームを偏向させることができる。

このときのステージ速度Ｖｘを読み込み（Ｓ６）、サブフィールドの分割数（Ｎ）と、各分割サブフィールドの分割ショット数（ｄｉｖ＿ｓ＿ｎｕｍ（Ｎ））を算出する（Ｓ７）。

このサブフィールドの分割数（Ｎ）は、上記全ショットの所要時間（ｓｔｉｍｅ）を前記サブフィールド上で実際にショット可能な時間単位に分割して算出する。

この「実際にショット可能な時間」は、式（２）のトラッキングを行なうステージ移動時間Ｔｘｍａｘ／Ｖｘから主偏向器の制御データを算出する時間（Ｔｃａｌｃ）及び主偏向のセトリング時間（Ｔｓｅｔｌ）を減算することにより、算出することができる。従って、サブフィールドの分割数（Ｎ）は、式（４）のようになる。
Ｎ＝ｓｔｉｍｅ／（（Ｔｘｍａｘ／Ｖｘ）−（Ｔｃａｌｃ＋Ｔｓｅｔｌ）） （４）

このとき、上記分割数（Ｎ）に剰余数が生じる場合は、小数点以下を切り捨て、分割数はＮ＋１とすればよい。

また、分割ショット数（ｄｉｖ＿ｓ＿ｎｕｍ（Ｎ））は、式（５）の通り、前記全ショット数（ｓ＿ｎｕｍ）をこの分割サブフィールド数（Ｎ）で除算して算出する。
ｄｉｖ＿ｓ＿ｎｕｍ（Ｎ）＝ｓ＿ｎｕｍ／Ｎ （５）

主偏向のセトリング後（Ｓ８）、前記分割ショット数までショットを実行し（Ｓ９）、ショットカウンタ（図示せず）でショット数をカウントする。

ステージ移動速度が等速の場合は、ショット数がこの分割ショット数に達すると、分割サブフィールドのエンドフラグをたてて（図示せず）、前記ステージの移動方向に従って次の分割サブフィールドに移行するショット処理を行なう。以後、前記分割サブフィールド数（Ｎ）に達するまで、上記Ｓ２からＳ９の処理を繰り返し、このサブフィールドの描画処理が終了する（Ｓ１３）。

ステージ移動速度が可変の場合は、最初の分割サブフィールドの前記Ｓ９の処理以降は、まず、終了した分割ショット数（ｄｉｖ＿ｓ＿ｎｕｍ（ｎ））の総和を求め、この総和値が全ショット数（ｓ＿ｎｕｍ）の値と一致するか否かを判断する（Ｓ１０）。

一致しない場合（すなわち、ｓ＿ｎｕｍ＞Σｄｉｖ＿ｓ＿ｎｕｍ（ｎ）の場合）は、式（６）により、残存するショット数に要する所要時間（Ｎｔｉｍｅ）と、式（７）により、残存するショット数（Ｎ＿ｎｕｍ）を求める（Ｓ１１）。
Ｎｔｉｍｅ＝ｓｔｉｍｅ−Σｄｔｉｍｅ（ｎ） （６）
（ただし、ｄｔｉｍｅ（ｎ）：分割ショットの所要時間）
Ｎ＿ｎｕｍ＝ｓ＿ｎｕｍ−Σｄｉｖ＿ｓ＿ｎｕｍ（ｎ） （７）
後続の分割サブフィールドは、式（６）及び式（７）で求めた値でＳ２からＳ９の処理を行い（Ｓ１２）、以後、順次Ｓ２からＳ１２までの処理を繰り返し、ｓ＿ｎｕｍ＝Σｄｉｖ＿ｓ＿ｎｕｍ（ｎ）になると（Ｓ１０）、サブフィールドの描画処理が終了する（Ｓ１３）。

図３を参照して、１は、本発明にかかる電子ビーム描画システムのトラッキング制御部である。このトラッキング制御部１によって、電子ビーム描画装置２の電子ガン２１からショットされる電子ビームのショット位置は、連続移動するステージ２４の動きに追従させることができる。

このトラッキング制御は、ステージ２４に載置するマスクブランクＭのサブフィールド上で行なわれる。

トラッキング制御部１は、前記ショット位置を特定する位置データと前記サブフィールドの全ショット数データとこの全ショットの所要時間データとを対応させたデータを蓄積するデータ蓄積部１１を有する。

データ蓄積部１１から所定のサブフィールド上のデータが、データ処理部１２によって読み出される。

連続移動するステージ２４の速度は、ステージ制御部１５で制御される。また、ステージ２４の位置は、レーザ干渉計２５で常時計測し、ＸＹデータで特定されてステージデータとしてステージ制御部１５で読み込まれ、データ処理部１２に転送される。

マスクブランクＭが、描画可能な領域に到達すると、副偏向制御部１４と主偏向制御部１３は、データ処理部１２で読み出された位置データ及びデータ処理部１２に転送されたステージデータから、電子ビーム描画装置２の主偏向器２２と副偏向器２３を制御する制御データを算出する。

主偏向制御部１３は、前記算出された制御データをＤＡＣでアナログ信号に変換し、主偏向アンプで主偏向器の動きを制御する。この主偏向器の動きの制御によって、ステージ移動によって生じるショット位置のずれを打ち消すようにサブフィールドの位置を補正することができる。具体的には、主偏向器に印加する電圧を制御することによりこの補正を行なう。

なお、副偏向制御部１４は、副偏向器２３の動きを制御するが、この副偏向器２３は、サブフィールド内において、各ショットごとの電子ビームの位置を高速、高精度によって制御する。

データ制御部１２の全ショットの所要時間データを前記サブフィールド上で実施にショット可能な時間単位に分割して算出された分割サブフィールド数と、前記全ショット数データをこの分割サブフィールド数で除算して得られた分割ショット数とを算出する分割処理部１６を有する。

本発明にかかる電子ビーム描画システムは、主偏向のセトリング後、前記分割処理部１６により、前記分割サブフィールド内のショットを開始し、この分割サブフィールドのショットが終了すると、前記ステージの移動方向に従って次の分割サブフィールドに移行してトラッキング処理を行なう。

所定のサブフィールドにおけるトラッキング制御のタイムチャートを示す図 本発明にかかるトラッキング制御方法のフローチャート 本発明にかかるトラッキング制御手段を有する電子ビーム描画システムのブロック構成図 従来のトラッキング制御方法のフローチャート

符号の説明

１ トラッキング制御部
２ 電子ビーム描画装置
１１ ショットデータ蓄積部
１２ データ制御部
１３ 主偏向制御部
１４ 副偏向制御部
１５ ステージ制御処理部
１６ 分割処理部
２１ 電子ガン
２２ 主偏向器
２３ 副偏向器
２４ ステージ
２５ レーザ干渉計

Claims (5)

1. 電子ビーム描画装置のステージにマスクブランクを載置し、このステージを連続的に移動させ、前記マスクブランクのサブフィールド上にショットする電子ビームを主偏向器で前記ステージの移動に追従させるように偏向させるトラッキング制御方法であって、前記サブフィールド上における電子ビームのショット位置を特定する位置データとこのサブフィールドの全ショット数データとこの全ショットの所要時間データとを読み込むステップと、前記トラッキング制御を行なうステージの位置を示すステージデータを読み込むステップと、前記マスクブランクが描画可能な領域に到達すると、前記位置データ及びステージデータから主偏向器の制御データを算出するステップと、前記全ショットの所要時間を前記サブフィールドで実際にショット可能な時間単位に分割して算出された分割サブフィールド数と、前記全ショット数をこの分割サブフィールド数で除算して得られた分割ショット数とを算出するステップと、主偏向のセトリング後、この分割サブフィールド内のショット開始とともにショット数をカウントし、前記分割ショット数に達すると、前記ステージの移動方向に従って次の分割サブフィールドに移行するトラッキング処理を行なうステップとを備え、以後、前記分割サブフィールド数に達するまで、前記ステージデータを読み込んで、前記制御データを算出し、主偏向セトリング後に順次前記トラッキング処理を繰り返すことを特徴とするトラッキング制御方法。
2. 前記サブフィールド上で実際にショット可能な時間は、前記マスクブランクが描画可能な領域に到達したときのステージの移動速度を読み込んで、前記サブフィールドの距離をこのステージの移動速度で除算して得られるステージ移動時間から、前記制御データの算出時間及び主偏向セトリングの時間を減算して求めることを特徴とする請求項１記載のトラッキング制御方法。
3. 前記分割サブフィールド数を算出して剰余数が生じる場合は、剰余数を１の分割サブフィールドとして算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載のトラッキング制御方法。
4. 初回の分割サブフィールドのショット処理後、前記全ショット数データに代えて、前記全ショット数から前記トラッキング処理が終了した分割サブフィールドのショット数の総和を減算した残ショット数データと、前記所要時間データに代えて、前記全ショットの所要時間からトラッキング処理が終了した分割サブフィールドのショットの所要時間の総和を減算した残所要時間データとを読み込み、後続の分割サブフィールドの分割サブフィールド数とショット数とは、前記残ショット数データ及び残所要時間データと、この分割サブフィールドが描画可能な領域に達したときのステージの移動速度とによって、再算出することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のトラッキング制御方法。
5. 連続的に移動するステージに載置されたマスクブランクのサブフィールドで、電子ビームを前記ステージの移動に追従させるために、主偏向器で偏向させるトラッキング制御手段を備えた電子ビーム描画システムであって、
   このトラッキング制御手段は、前記サブフィールド上における電子ビームのショット位置を特定する位置データとこのサブフィールドの全ショット数データとこの全ショットの所要時間データとを対応させて蓄積する蓄積手段と、前記ステージの速度を制御するとともに、前記ステージの位置を計測し、ステージの位置を特定するステージデータを生成するステージ制御手段と、前記マスクブランクが描画可能な領域に到達すると、前記位置データ及びステージデータから主偏向器の制御データを算出する制御データ算出手段と、前記全ショットの所要時間を前記サブフィールド上で実際にショット可能な時間単位に分割して算出された分割サブフィールド数と、前記全ショット数をこの分割サブフィールド数で除算して得られた分割ショット数とを算出する分割処理手段とを備え、主偏向のセトリング後、前記分割処理手段は、この分割サブフィールド内のショット開始とともにショット数をカウントし、前記分割ショット数に達すると、前記ステージの移動方向に従って次の分割サブフィールドに移行するトラッキング処理を行なうものであることを特徴とする電子ビーム描画システム。

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