JPH01201919A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は荷電ビーム描画装置に関し、更に詳しくは、フ
ィールド間の接合精度を向上させた荷電ビーム描画装置
に関する。

（従来の技術） 電子ビーム描画装置、集束イオンビーム装置等の荷電ビ
ーム描画装置を用いてビーム描画を行う場合、光学転写
用のマスク材料上に描画する場合と、デバイス作成工程
中のウェハに直接描画する場合がある。ところで、荷電
ビームを材料上に照射する場合、材料面が常にビームに
対して垂直（つまり水平）であるとは限らない。第６図
は荷電ビーム１３ｉの照射面が傾いている場合を示す図
である。（イ）は材料２を載置したステージ１自体が傾
いている場合を示し、（ロ）はステージ１′は傾いてい
ないものの材料２が傾いている場合を示す。

荷電ビームの照射面が傾いていると、荷電ビームが照射
される位置によってワーキングデイスタンス（作動距離
）が異なることになり、描画精度が低下する。第７図を
用いて説明する。図のＡ−Ａ′面が本来の照射面で、そ
の時の走査距離をり。

作動距離をｈとする。照射面が傾いていることにより、
照射面がＢ−Ｂ’　、Ｃ−Ｃ’　に変化したものとする
。偏向支点Ｋから走査されるビームの偏向角θは一定で
あり、且つステージの移動量（ここではし）も一定であ
る。従って、ｃ−ｃ’の場合にはフィールドの継目が離
れてしまい、Ｂ−Ｂ′の場合にはフィールドの継目が重
なってしまう。

（発明が解決しようとする課題） 前記した直接描画方式の場合、重ね合わせ描画を行う必
要があるが、そのために目合わせマークが材料上に付さ
れているので、材料の凹凸、たわみや材料をホールドす
るカセットの傾きは補正することができる。しかしなが
ら、ガラス等のマスク材に描画する場合には、目合わせ
マークが無いため照射面の傾きを補正することはできな
い。このため、マスク材の表面は均一に作られているこ
とから、マスク材をホールドするカセットや材料移動ス
テージの傾きが描画精度（とりもなおさずフィールドの
接合精度）を左右することになる。

このような不具合を防ぐため、材料面上のビームの照射
点の高さ（前記作動距離）を測定しながら変更量を補正
する方法が用いられる。しかしながら、この方法は照射
点の高さを測定するために光学系を付加する必要がある
。このため、電子ビーム描画装置の作動距離の狭いナノ
メータ描画機には用いることが困難である。又、この種
の光学系を付加したとしても高価なものとなり、しかも
、その構成が複雑とならざるを得す、更に、この光学系
を維持するために常に細心の注意が必要となる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は、フィールド間の接合精度を向上させること
ができる荷電ビーム描画装置を実現することにある。

（課題を解決するための手段） 前記した課題を解決する本発明は、材料をホールドする
カセットの４隅のうちの少なくとも３隅に基準マークを
付し、各マーク上でビームの振幅が一定値になるように
調整した時のそれぞれの偏向角を記憶しておき、この偏
向角データを基に描画位置に対応した偏向角を演算によ
り求め、求めた偏向角によりビーム走査を行うことを特
徴とするものである。

（作用） カセットの四隅に付したマーク上におけるビームの振幅
が一定になるように調整した時の偏向角を記憶しておく
。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

図において、１１は荷電ビームＢ１を出射する荷電ビー
ム源、１２は荷電ビームＢ１を収束する収束レンズであ
る。収束レンズ１２としては、電子レンズが用いられる
。１３は荷電ビームＢｉを偏向する走査用の偏向器、１
４は該偏向器１３を駆動する偏向アンプである。偏向器
１３の最大ビーム振幅によって、フィールドは設定され
る。

１５はステージ、１６は該ステージ１５上に載置された
カセット、１７は該カセット１６によりホールドされる
マスク材である。Ｍはカセット１６の４隅のうちの少な
くとも３隅に付されたマーク、１８はマークＭからのビ
ーム走査時の反射信号を検出する検出器である。１９は
ステージ１５＝４− をｘ、ｙ方向に所定量移動させるステージ駆動機構、２
０ａ　、２０ｂはステージ１５のｘ、ｙ方向の位置（座
標）を検出するレーザ測長器である。

２１は検出器１８の出力及びレーザ測長器２０ａ。

２０ｂの出力を受けて各種演算を行い、演算結果に基づ
いて偏向アンプ１４に走査信号データを与える他、ステ
ージ駆動機構１９にステージ駆動信号を与えるｃｐｕ、
２２は該ＣＰＵ２１に各種コマンド及びデータを入力す
るキーボードである。

このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の
通りである。

先ず、カセット部の構成について説明する。第２図はカ
セット部の外形構成例を示す図である。

マスク材１７はカセット１６の内部に図に示プ′ように
配置され、その上面は、カセット１６の４隅にそれぞれ
取付けられた上面規制板２３ａ〜２３ｄにより規制され
ている。第３図はマークＭの付勢状態を示す図で、下が
らバネ２５にょリ−ヒ向きの付勢力を与えられ、上面規
制板２３の開口部２４（図の２４ａ〜２４ｄ）に突当し
て位置が固定される。これにより４隅のマークＭの高さ
方向の位置は上面規制板の位置と一致する。

これらマークＭによるマーク検出手法とレーザ測長器２
０ａ、２０ｂの測定結果とを用いてビーム走査幅の自動
調整を行う。第４図に示すように、マークＭが付された
位置をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄとする。ここで、４隅のうちの１隅即ちこの例ではＡ
点だけ規定のビーム走査幅、例えば２０００．００μｍ
に合せ込む。具体的には、Ａ点のマークＭを規定のビー
ム走査幅分移動しこの移動量はレーザ測長器２０ａ　、
２０ｂで測定する。マークＭはＣＰＵ制御により規定の
走査幅分往復移動し初期ビーム偏向角で往時のマーク位
置、復時のマーク位置を検出して、このマーク検出の値
と規定の走査幅分のマークの移動量とから初期偏向角を
ＣＰＵは求める。このマーク検出の値が往時と復時で同
一値となるように偏向角、即ち偏向電圧をＣＰＵが調整
することによりこの点でのビーム走査幅の自動調整、即
ち合せ込みは完了する。

合せ込まれた点（ここではＡ点）での偏向角はＡ点の２
方向についても基準となるものと考えると、Ａ点の座標
（ｘ、ｙ、ｚ）−（０，Ｏ，Ｏ）と考えることができる
。

このＡ点を基準とした平面の内で第４図の１１面（破線
で示す）は第６図で示す傾いた面に等しい。ところが、
実際に走査幅を合せ込んだＡ点の水平面はＰ２（実線で
示す）でありステージ移動と走査幅が正確に合っている
面であるから、このＰ面内のどこでも正しい図形を描画
することができる。しかし、実際の描画面１１面は理想
面Ｐ２と一致していないので傾いている。そこで、本発
明では、基準点Ａで合せ込んだ１フイ一ルド分走査する
に必要な偏向角をαΔＸ、αＡｙとする（第５図参照）
。この時の走査距離をＬＡとする。

次に、弛の３点Ｂ、Ｃ，Ｄ各点に取り付けであるマーク
Ｍを用いてＡ点で合せ込んで偏向角αＡＸ。

αＡｙを用いてＡ点で合せ込んだ方法と同じようにして
この３点Ｂ、Ｃ，Ｄでは単に合せ込みをせずに１回だけ
ステージ移動く例えば２０００．００μｍ）とマーク検
出のみを行うことにより各点での走査幅を測定する。こ
の結果、各点の偏向角をαＢ、αＣ９αＤとする。

第４図に示すように、フィールド面のＸ方向及びｙ方向
の長さをそれぞれＬＸ、ＬＹとすると、ビーム照射面の
任意の点Ｑ（第４図参照）におけるビーム幅りを得るた
めの偏向角α（ｘ　、　ｙ　）は各測定点が直線的に変
化しているものと仮定すると、描画領域内においては次
式で与えられる。

α（ｘ　、　ｙ　） −Ｘ　［（αＢ−αＡ）／Ｌｘ］＋αＡ＋ｙ　［（αＤ
−αΔ）／Ｌｙ］　　　　　・・・（１）但し、（ｘ　
、　ｙ　）はＱ点の座標である。上式を見ると明らかな
ような０点の偏向角αＣは含まれていない。その理由は
、（１）式を用いて、ｘ＝ＩＸ、Ｖ＝ＬＶを代入すると
０点の偏向角αＣは演算により求めることができるから
である。但し、演算により求めた結果と、実際の測定値
との差は直線近似を行ったことに基づく差である。従っ
て、この差を（１）式で演算した結果に比例配分させる
ようにするとより正確なものとなる。

ビームパターンの描画位置は予め定められているので、
照射面の各位置（ｘ　、　ｙ　）に対する偏向角αの関
係を予めテーブル化してＣＰＵ２１内に格納しておく。

そして、実際にビームパターンを描画する場合には、描
画位置に対する偏向角αを読出し、それに応じた走査量
信号を偏向アンプ１４に与える。偏向アンプ１４は入力
信号に応じて偏向器１３を駆動する。この結果、常に正
確な寸法のビーム描画を行うことができる。

１フイ一ルド分のビーム描画が終わったら、次にＣＰＵ
２１はステージ駆動機構１９を駆動してビーム照射面を
１フイ一ルド分移動させる。この時も、最初のＡ点を基
準とした４隅における偏向補正角αは（１）式により求
めることができる。

このようにしたビーム描画を繰返せば、フィールド間の
接合も良好となり、接合精度を向上させることができる
。

上述の説明では、カセット上に基準マークを付加した場
合について説明したが、ＧａＡＳのようなかけらをウェ
ハ等の上に貼りつけてビーム描画を行う場合、Ｑａ　Ａ
Ｓ自体に基準マークを付し、このうちの少なくとも３ケ
所を代表点として偏向角補正を行うことができる。

尚、第７図に示す作動距離りは予め求めておくことはい
うまでもないことである。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、カセット
に付した基準マーク上にあけるビームの振幅が一定にな
るように調整した時の偏向角を予め記憶しておき、この
偏向角に基づいてビーム照射面の任意の点における偏向
角を演算により求めることにより照射面金てにおいて寸
法の正確なビーム描画を行うことができ、フィールド間
の接合精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はカセ
ット部の外形構成例を示す図、第３図はマスク材の付勢
状態を示す図、第４図はビーム照射面を示す図、第５図
は偏向角補正の説明図、第６図はビーム照射面が傾いて
いる場合を示す図、第７図は偏向角が描画精度に及ぼす
影響を示す図である。 １・・・荷電ビーム源　　１２・・・集束レンズ１３・
・・偏向角　　　　１４・・・偏向アンプ１５・・・ス
テージ　　　１６・・・カセット１７・・・マスク材　
　　１８・・・検出器１９・・・ステージ駆動機構 ２０ａ、２０ｂ・・・レーザ測長器 ２１・・・ＣＰＵ　　　　　２２・・・キーボードＭ・
・・基準マーク　　　Ｂｉ・・・荷電ビーム特許出願人
　　日　　本　　電　　子　　株　　式　　会　　社代
　　理　　人　　　　　弁　　理　　士　　井　　島　
　藤　　冶外１名 第２　図 第３　図 ２５バネ 第４　多口 第５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　材料をホールドするカセットの４隅のうちの少なくと
   も３隅に基準マークを付し、各マーク上でビームの振幅
   が一定値になるように調整した時のそれぞれの偏向角を
   記憶しておき、この偏向角データを基に描画位置に対応
   した偏向角を演算により求め、求めた偏向角によりビー
   ム走査を行うように構成したことを特徴とする荷電ビー
   ム描画装置。