JPH0488625A - 荷電ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、主として半導体集積回路製作用のマスクを製
作する荷電ビーム描画装置に係わり、特に可変成形ビー
ム方式やベクタ・スキャン方式を用い、テーブルを連続
送りしながらパターンを描画、する荷電ビーム描画装置
に関する。

（従来の技術） 電子ビームによる描画においては、要求されるパターン
精度を確保する上からビームの偏向によって描画し得る
エリアは高々数■の範囲に限定される。そこで、これよ
り広いエリアを描画するために、基板をＸ−Ｙテーブル
に載置し、テーブルを移動して広いエリアを描画する必
要がある。このテーブルの移動の方法には、基本的に次
の２つの方法がある。

一つは、テーブルを停止させ、偏向でカバーできる範囲
を描画してからテーブルをステップ送りする方法で、ス
テップ・アンド・リピート方式と呼ばれる。もう一つは
、テーブルをＸ（又はＹ）の一方向に連続送りしながら
Ｙ方向は偏向でカバーできるエリア内を描画し、この結
果得られる細長い帯状のエリアをテーブルのＹ方向ステ
ップ送りでつないでいく方法で、テーブル連続送り方式
と呼ばれる。前者は、テーブルの移動中は描画しないの
で無駄時間となるため、当然のことながら後者のほうが
高速性がある。

また、描画方式の分類では、次の３つの方式が実用化さ
れている。これを第６図を用いて説明する。第６図（ａ
）は最も歴史の長いラスクスキャン方式で、テーブルを
連続送りしなからこれと直角方向にビームを走査する総
なめ型である。この方式は、照射すべき図形が無いエリ
アもビームをオフしたまま走査するので、走査速度を速
めるか走査幅を広める以外に高速化の道はない。第６図
（ｂ）はテーブル連続送りとステップφアンド・リピー
トの２通りあるが、いずれも、より小さなエリア単位で
照射すべき図形のあるところだけビームを移動するので
ベクタ方式と称される。特に、（ｂｌ）はその位置でラ
スクスキャン、（ｂ２）はその位置で成形されたビーム
をステップ送りしながら照射していく方式である。

ところで、第６図（ｂ）のテーブル連続送りで（ｂｌ）
又は（ｂ２）方式を用いる場合、テーブル速度の決め方
が問題となる。照射すべき図形の面積や密度が高くなれ
ば、それを描画させるためのデータの量及び照射時間が
多くなる。データの供給能力を越えるテーブル速度にす
ると、当然描画不能になる。描画不能にならない範囲で
テーブル速度を最大限に速くすることが理想的な速度設
定法であるが、現実には困難が多く、下記の方法が採用
されている。

（１）テーブル・トラッキング 第７図に示すように、テーブルの進行に追従できる間は
ａのようにビームを照射するが、追従できなくなるとｂ
の方向に偏向させ、局所的な過密を回避する。しかし、
過密が長引くと描画不能になる。

（２）リトライ 例えば、第７図のテーブル・トラッキングで描画不能に
なる手前の区切りの良いところで描画を中断し、テーブ
ル速度を下げてから中断以降の描画をする。リトライの
頻度が多くなるとロスも増大するため、リトライがある
回数を越えると、テーブル速度をルベル下げることを併
用したりする。

（３）予測方式 第８図に示すように、テーブルは一定速度で送られるが
、事前に各ストライプの過密度合いを予測して安全な速
度を設定する方法である。

この予測に様々な方法が実施されているが、精度の高い
予測（例えば、ソフトウェアによるシミュレーション等
）はど時間がかかり、これによる効果を相殺する場合も
ある。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、テーブル連続送り方式の電子ビーム描
画装置においては、テーブル速度を最適化することが困
難であり、これが描画スループットを低下させる要因と
なっていた。また、このような問題は、電子ビーム描画
装置に限らず、イオンビームを用いて描画するイオンビ
ーム描画装置についても、同様に言えることである。

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、テーブル速度を最適化することがで
き、描画スループットの向上をはかり得る荷電ビーム描
画装置を提供することにある。

Ｃ発明の構成１ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、ストライブ内でテーブル速度を変える
ことにあり、このテーブル速度を変えるために、ブラン
キング手段、ビーム成形手段及びビーム偏向手段等に送
る制御データの処理度合いをモニタすることにある。

即ち本発明は、荷電ビームをオン・オフするブランキン
グ手段、該ビームの断面形状を成形するビーム成形手段
、該成形されたビームを試料面上に位置決めするビーム
偏向手段を備え、被処理基板を載置したＸ−Ｙテーブル
を一方向に連続移動しながら、該基板上に所望のパター
ンを描画する荷電ビーム描画装置において、前記テーブ
ルの現在位置をモニタしながら前記ブランキング手段、
成形手段及び偏向手段に予定された順序で制御データを
送る描画制御ユニットと、このユニットに制御データを
供給するデータ処理部と、前記描画制御ユニットとデー
タ処理部との間に配置され、前記ブランキング手段、成
形手段及び偏向手段の少なくとも一つに送るべき制御デ
ータを時経列順にストアする記憶部と、この記憶部に滞
留する制御データ量である滞留データ量をモニタし、該
滞留データ量に関係付けてテーブル速度を変更するテー
ブル速度設定部とを設けるようにしたものである。

（作用） 前述したテーブル・トラッキングとりトライは、不良マ
スクを作らないために当然必要なことである。第８図で
説明した予測方式は、安全な範囲で少しでもテーブル速
度を上げるための努力ではあるが、理想にはまだまだ遠
い。なぜならば、パターンの粗密は第８図のＸ方向に多
く生じ、Ｙ方向には少ないということは一般的にないた
めであり、ストライプ単位で安全な最高速を予測しても
、例えば第８図ａのように最過密パターンが分布すれば
全ストライブ同じ速度になってしまう。

このような欠点を持つ予測方式から大きく前進するため
には、ストライブ内でもテーブル速度を変えることであ
り、且つ何に基づいて速度をどのように変えるかが課題
である。

本発明によれば、記憶部に滞留する制御データ量（滞留
データ量）に基づいてテーブル速度を変更しているので
、パターン密度が高い部分では滞留データが多くなりテ
ーブル速度を遅く、パターン密度が低い部分では滞留デ
ータが少なくなりテーブル速度を速くすることができる
。

これにより、データ処理部の供給能力を越えない範囲で
、できるだけ速いテーブル速度にすることが可能となる
。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わるテーブル連続送り可
変成形ビーム方式電子ビーム描画装置を示す概略構成図
である。なお、この図では本発明の説明に必要な部分の
みを示している。

図中１０は電子光学鏡筒で、この鏡筒１０内には電子銃
１１、偏向器　１３．１４．１５．１６及び各種レンズ
（図示せず）等が設置されている。電子銃１１から発射
された電子は、例えば５段で構成される磁気レンズ（図
示せず）を通ってＸ−Ｙテーブル１２上に搭載された被
処理基板２３に照射される。偏向器１３はビームをオン
・オフするためのブランキング電極で、ブランキングド
ライバ１４によって駆動される。

ドライバ１４にはビームのショツト時間を指定するデー
タが入力され、ドライバ１４はこのデータを入力すると
同時にブランキング電極１３によりビームをターンオン
し、指定した時間を経過するとターンオフする。

偏向器１５はビームを成形するための成形偏向器で、Ｄ
ＡＣ，ＡＭＰ等からなる成形偏向用ドライバ１６で駆動
される。ドライバ１６には、ビームを矩形や三角形に成
形するためのＸと７寸法を与えるデータが入力される。

偏向器１７は副偏向器であり、ビームをおよそ５０μｍ
×５０μｍのエリア内で位置決めでき、副偏向用ドライ
バ１８で駆動される。偏向器１９は主偏向器で、ビーム
をおよそ２ｍｍＸ２＋＊ｍのエリア内で位置決めでき、
主偏向用ドライバ２０で駆動される。ドライバ１８．２
０には、ビームをＸ、Ｙ方向に位置決めするためのデー
タが入力されるが、実際のビーム位置は主偏向で与えた
ベクトルと副偏向で与えたベクトルの和の方向に移動す
る。また、２１はＸ−Ｙテーブル１２の座標を測定する
レーザ測長器であり、２２はテーブル駆動用のモータで
ある。なお、レーザ測長器２１及びモータ２２は、実際
にはＸ方向用とＹ方向用の各２個ある。

２３は描画制御ユニットで、データ処理部２４から与え
られた各種の制御データを基に、Ｘ−Ｙテーブル１２を
駆動し、テーブル１２の現在位置を把握しながら成形偏
向用ドライバ１６主偏向用ドライバ２０．副偏向用ドラ
イバ１８及びブランキング用ドライバ１４に所定の順序
で制御データを渡す。データ処理部２４は、計算機２４
ａとデータ展開ユニット２４ｂからなる。２５は本実施
例の特徴とするデータトラッキング回路（テーブル速度
設定部）であるが、この回路２５については後述する。

第２図で図形データの処理と流れの概要を説明する。マ
スクを製作するための図形データは計算機２４ａのディ
スクに準備されており、第２図（ａ）のようにストライ
プ（テーブル１回の走行で描画するエリア）に分割され
、描画の進行順に配列された幾何学的表現形式になって
いる。描画開始により計算機２４ａは第１ストライブの
データをディスクからデータ展開ユニット２４ｂに転送
し、Ｘ−Ｙテーブル１２をＰ座標に位置決めする。デー
タ展開ユニット２４ｂは第２図（ｂ）のサブフィールド
分割、及び同図（ｅ）のショット分割を実行しながら各
種の制御データを発生する。第２図（ｂ）のサブフィー
ルド分割は、副偏向で照射し得るエリアに分割し、その
中で図形のあるエリアに関して主偏向で位置決めするた
めの制御データを描画順序に従って発生させる。第２図
（Ｃ）のショット分割は、サブフィールド分割で指定さ
れた各サブフィールド内の図形を最小単位であるショッ
トに分割し、ビーム成形の形状とサイズを指定する制御
データ、副偏向で各々のショットを位置決めするための
制御データ、及びブランキングドライバ１４に各々のシ
ョツト時間を指定するための制御データを所定のショッ
ト順に発生する。

第１図の描画制御ユニット２３はこれらの制御データを
受取り、テーブルの現在位置をモニタしながら所定の位
置に所定のショットを照射するように各ドライバ１４，
１６，１８．２０に制御データを所定のタイミングで送
る。このとき、ある位置に照射すべきショット用の制御
データが描画制御ユニット２３に供給されてもその時既
にテーブル１２がその位置を過ぎていてテーブルトラッ
キングでも対処できなくなると描画不能になる。従って
、データ処理部２４の供給能力を越えない範囲でてきる
だけ速いテーブル速度にするのが望ましい。

次に、本実施例の特徴であるデータトラッキング回路２
５について説明する。このデータトラッキング回路２５
は、主偏向用制御データを滞留させてその増減をモニタ
し、そのモニタ結果に基づいてテーブル速度を変えるも
のである。

第３図にデータトラッキング回路２５の具体的構成を示
す。図中３０は主偏向用制御データを一時的にストアす
るＦＩＦＯバッファで、このＦＩＦＯバッファ３０には
描画順に各サブフィールドの座標へ主偏向で位置決めす
るためのＸ。

Ｙ位置データが左側からロードされ、右寄せで整列され
る。３１はアップ・ダウン・カウンタで、データ処理部
２４が１対のデータをＦＩＦＯバッファ３０にロードす
る信号ＬＯ＾Ｄでカウントアツプし、描画制御ユニット
２３が１対のデータをアンロードする信号ＵＮＬＯＡＤ
でカウントダウンする。従って、カウンタ３１の内容は
ＦＩＦＯバッファ３０に滞留しているデータ量を表わす
。３２はテーブル速度指定回路で、カウンタ３１からＲ
１，Ｄ’１．ｆ！２．ｆ）’２．・・・ｆＩ４の７つの
レベルを入力して４段のテーブル速度ｓ１．Ｓ２．Ｓ３
＋　　ｓ４の内の一つを指定する。

第４図は、テーブル速度指定回路３２の動作を示してい
る。レベルの変わり目で速度指定がハンチングしないよ
うにヒステリシスを持たせである。このようにしてＦＩ
ＦＯバッファ３０に滞留するデータが多くなればテーブ
ル速度を増し、少なくなればテーブル速度を下げる自動
調整機能が働き、効率の良い高速描画が実現できる。実
際の数値例は、Ｓ　、　−５ｉｓ／ｓｅｅ、　　Ｓ　２
＝　２０■／ｓｅａ、　　Ｓ　３−３５１ｍ／ｓｅｃ、
　　Ｓ　４−５０ｍｍ／ｓｅｃであり、テーブル速度の
レベル間での加減速に必要な距離は約２１であるため、
これの　１．５倍の３ｍｍでレベル幅を決定した。３■
に入る最大の主偏向データ量はＦＩＦＯバッファ３０の
アドレスで１２００となるため、実際のレベル幅を１０
２４アドレスとし、ＦＩＦＯバッファ３０の容量を８１
９２アドレス×（データ長）とした。また、レベル４　
（ｉ）　４　）まで主偏向データをＦＩＦＯバッファ３
０にストアしてからテーブル１２をスタートし、初速度
を８４とした。

第５図は、データトラッキング回路２５の他の例で、Ｆ
ＩＦＯバッファ３０とアップ・ダウン・カウンタ３ユは
第３図の場合と同じであるが、テーブル速度を設定する
手段として、テーブル速度指定回路３２の代わりに次の
ような構成を採用している。即ち、滞留データ量に比例
したアナログ信号を得るためのＤ／Ａ変換器３５の出力
と最低速度を計算機から設定し、アナログ信号を得るた
めのＤ／Ａ変換器３６の出力をオペアンプ３７で加算し
、その出力をテーブル速度を指令する信号としている。

第３図、第５図の例はいずれも主偏向データの滞留量を
モニタしているが、副偏向データをモニタしても同様の
目的は達成できる。しかし、副偏向の場合、データ量が
多い割にテーブルの応答か遅いので、大きな容量のＦＩ
ＦＯバッファを必要とするため不利である。また、成形
偏向データやブランキングデータは殆ど変えずに１枚の
マスクを描画できる場合もあり、繰り返し使用する場合
はデータを発生しない方法を取っていれば、このままで
は利用できない。しかし、滞留ショツト数を表わすデー
タを導くことができれば、本発明の趣旨を損なわずに同
様の機能を実現できる。

このように本実施例によれば、データトラッキング回路
２５によりＦＩＦＯバッファ３０に制御データを滞留さ
せてその増減をモニタし、テーブル速度指定回路３２に
よりテーブル速度を変えることにより、データ処理部２
４の供給能力を越えない範囲でできるだけ速いテーブル
速度を設定することができる。つまり、テーブル速度を
最適化することができ、描画スルーブツトの向上をはか
ることができる。そして本実施例は、特にテーブル連続
送り方向に繰り返しパターンの少ない縮小式ステッパ用
のレチクルを描画する場合に、その効果か大きい。また
、繰り返しパターンを多数配列するウェハ直接描画であ
っても、重量を小さくした高応答性テーブルであれば、
十分効果を発揮できるので、電子ビーム直接描画の場合
も対象に入る。

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。実施例ではテーブル連続送り可変成形ビーム方式電
子ビーム描画装置について説明したが、テーブル連続送
りベクタスキャン方式にも適用することができる。さら
に、電子ビームに限らず、イオンビームを用いたイオン
ビーム描画装置に適用することも可能である。

また、電子光学鏡筒の構成は第１図に同等限定されるも
のではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。また、
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、ブランキング手段
、ビーム成形手段及びビーム偏向手段の少なくとも一つ
に送る制御データの滞留量をモニタして、ストライプ内
でテーブル速度を変えることにより、テーブル速度を最
適化することができ、描画スループットの向上をはかり
得る荷電ビーム描画装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるテーブル連続送り可
変成形ビーム方式電子ビーム描画装置を示す概略構成図
、第２図は上記装置で図形を描画する方法を説明するた
めの模式図、第３図は上記装置に用いたデータトラッキ
ング回路の具体的構成を示すブロック図、第４図は上記
データトラッキング回路の動作を説明するための模式図
、第５図はデータトラッキング回路の変形例を示すブロ
ック図、第６図乃至第８図はそれぞれ従来の電子ビーム
描画装置を説明するための図である。 １０・・・電子光学鏡筒、 １１・・・電子銃、 １２・・・Ｘ−Ｙテーブル、 １３．１５，１７．１９・・・偏向器、１４・・・ブラ
ンキング用ドライバ、 １６．１８．２０・・・偏向用ドライバ、２１・・・レ
ーザ測長器、 ２２・・・駆動用モータ、 ２３・・・描画制御ユニット、 ２４・・・データ処理部、 ２４ａ・・・計算機、 ２４ｂ・・・データ展開ユニット、 ２５・・・データトラッキング回路、 ３０・・・ＦＩＦＯバッファ、 ３１・・・アップ・ダウン・カウンタ、３２・・・テー
ブル速度指定回路、 ３５．３６・・・Ｄ／Ａ変換器。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武 彦 第３図 第４ 図 第６因

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷電ビームをオン・オフするブランキング手段、
   該ビームの断面形状を成形するビーム成形手段、該成形
   されたビームを試料面上に位置決めするビーム偏向手段
   を備え、被処理基板を載置したＸ−Ｙテーブルを一方向
   に連続移動しながら、該基板上に所望のパターンを描画
   する荷電ビーム描画装置において、 前記テーブルの現在位置をモニタしながら前記ブランキ
   ング手段、成形手段及び偏向手段に予定された順序で制
   御データを送る描画制御ユニットと、このユニットに制
   御データを供給するデータ処理部と、前記描画制御ユニ
   ットとデータ処理部との間に配置され、前記ブランキン
   グ手段、成形手段及び偏向手段の少なくとも一つに送る
   べき制御データを時経列順にストアする記憶部と、この
   記憶部に滞留する制御データ量である滞留データ量をモ
   ニタし、該滞留データ量に関係付けてテーブル速度を変
   更するテーブル速度設定部とを具備してなることを特徴
   とする荷電ビーム描画装置。
2. （２）前記テーブル速度設定部は、前記滞留データ量を
   複数のレベルで把握し、該レベルの変化に関係付けてテ
   ーブル速度を変えるものであることを特徴とする請求項
   １記載の荷電ビーム描画装置。
3. （３）前記テーブル速度設定部は、前記滞留データ量に
   略比例する量を把握し、これを各々一次変換してテーブ
   ル速度を決定するものであることを特徴とする請求項１
   記載の荷電ビーム描画装置。