JPH07249556A - 荷電粒子ビーム描画装置におけるマーク検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スケーリングを行った場合におけるマーク位
置検出の精度を高め、その後の描画精度を向上させるこ
とができる荷電粒子ビーム描画装置におけるマーク検出
方法を実現する。 【構成】 キャリブレーションに使用する電子ビームの
走査位置信号（偏向増幅器１６に供給される信号）とし
て、スケーリングをかけないときに使用する位置信号
に、スケーリング値の逆数をかけた信号を使用する。コ
ンピュータ１１に、検出すべきマークの位置Ｍｘ，Ｍｙ
と、マーク走査位置Ｄｘ，Ｄｙと、スケーリング値Ｓを
セットする。次に、コンピュータ１１は与えられたスケ
ーリング値に基づいて、偏向増幅器１６，１８の可変抵
抗器２２，２３を制御する。最後に、マーク走査信号発
生器３２からＤＡ変換器１７を介して偏向増幅器１８に
供給されるマーク走査位置信号として、Ｄｘ／Ｓ，Ｄｙ
／Ｓをセットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームやイオンビ
ームを被描画材料に投射するようにした荷電粒子ビーム
描画装置において、被描画材料の位置合わせを行う場合
などに用いられるマーク検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビーム描画装置において、パターン
を描画する場合、電子ビームを偏向して一度に描画でき
る範囲（フィールド）が限られているため、電子ビーム
の偏向と被描画材料が載せられたステージの移動とを組
み合わせてチップ全体の所望の描画を行うようにしてい
る。そのため、ステージ移動量および方向、電子ビーム
の偏向量および偏向方向、電子ビームのサイズなどの描
画前の合わせ込み（キャリブレーションともいう）が、
精度の良い描画を行うために必須となる。また、このよ
うなキャリブレーションのいくつかは、周期的にチェッ
クを行う必要がある。上記キャリブレーションや重ね合
わせ描画の際の位置合わせ動作は、主として、被描画材
料や材料が載せられたステージに設けられたマークの位
置を検出することによって行う。

【０００３】一方、実際の描画の際、設計されたデータ
に基づくパターンよりも少し大きめに、または、少し小
さめにパターンを描画したいという機能に対する要求が
ある。この機能はスケーリングと称している。この場
合、設計データそのものをスケーリングしてしまえば問
題は生じないが、膨大な設計データ全てに対してスケー
リングをかけることは極めて面倒で多大な時間が必要と
なる。そのため、設計データ自体は何等変更せず、描画
装置側にスケーリング機能を追加するようにしている。

【０００４】描画装置側のスケーリング機能は、電子ビ
ームの偏向範囲、ステージの移動量をハードウェア的、
あるいは、ソフトウェア的に変えることによって行う。
より具体的には、位置決め用の偏向器に偏向電圧を供給
する偏向増幅器の出力電圧をスケーリング量に応じてア
ナログ的に変更することが行われている。また、ステー
ジの移動量はソフトウェアで変更を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したスケーリング
機能を働かせた場合、そのまま電子ビームの偏向増幅器
から位置決め用偏向器に供給する出力電圧にスケーリン
グをかけてしまうと、ステージ移動量および方向、電子
ビームの偏向量および偏向方向などの描画前のキャリブ
レーションを行うときに問題が生じる。すなわち、この
キャリブレーションにおいては被描画材料やステージに
設けられたマークの位置を検出することによって行う
が、このマーク検出はスケーリングをかけた状態で行わ
れる。この時、電子ビームがマーク上を走査する位置
は、スケーリングをかけない状態に対して変化する。こ
のため、マーク位置の検出を行う場合、スケーリングを
かけない時に比べて電子ビームの走査位置がずれてしま
う。

【０００６】この点を図１を用いて更に説明する。図１
でＭは被描画材料あるいはステージ上に設けられたマー
クであり、このマークＭに対して電子ビームＥＢが走査
される。スケーリングをかけないときのマーク検出のた
めの電子ビームの走査をＥ_１とすると、拡大スケーリン
グをかけた場合、その走査位置はマークの中心Ｃからよ
り離れたＥ_２となる。また、縮小スケーリングをかけた
場合、その走査位置はマークの中心Ｃに近くなり、Ｅ₃
となる。このような走査位置のずれは、マークが小さい
場合や、マーク上に汚れがある場合などでは、マーク検
出時にエラーが生じたり、あるいは検出精度が悪化した
りする。すなわち、マークが小さいと走査位置がマーク
の外側にはみ出したりする。また、一つのマークを繰り
返して検出する場合には、走査位置が変わることによ
り、精度が悪化する原因となる。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、スケーリングを行った場合におけ
るマーク位置検出の精度を高め、その後の描画精度を向
上させることができる荷電粒子ビーム描画装置における
マーク検出方法を実現するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に基づくマーク検
出方法は、荷電粒子ビームを位置決め偏向器によって偏
向して被描画材料上の所望位置に投射すると共に、スケ
ーリングを位置決め偏向器に供給される偏向信号を増幅
する偏向増幅器の増幅率を変えることによって行うよう
にした荷電粒子ビーム描画装置において、荷電粒子ビー
ムをマークを横切って走査し、この走査に伴って得られ
た信号からマークの位置を検出する際、前記偏向増幅器
に供給されるマークの走査位置のデータとして、マーク
中心から走査中心までの走査位置の値にスケーリング値
の逆数をかけたデータを用いたことことを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用】本発明に基づくマーク検出方法は、偏向増幅器
に供給されるマークの走査位置のデータとして、マーク
中心から走査中心までの走査位置の値にスケーリング値
の逆数をかけたデータを用いた。

【００１０】

【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。図２は本発明の方法を実施するための可変
面積型電子ビーム描画装置の一例を示している。１は電
子ビームＥＢを発生する電子銃であり、該電子銃１から
発生した電子ビームＥＢは、照明レンズ２を介して第１
成形アパーチャ３上に照射される。第１成形アパーチャ
の開口像は、成形レンズ４により、第２成形アパーチャ
６上に結像されるが、その結像の位置は、成形偏向器５
により変えることができる。第２成形アパーチャ６によ
り成形された像は、縮小レンズ７、対物レンズ８を経て
描画材料１０上に照射される。描画材料１０への照射位
置は、位置決め偏向器９により変えることができる。

【００１１】１１はコンピュータであり、コンピュータ
１１はパターンデータメモリー１２からのパターンデー
タをデータ転送回路１３に転送する。データ転送回路１
３からのパターンデータは、ショット分割器１４に供給
されてショット分割される。ショット分割器１４からの
描画データに応じた信号は、ＤＡ変換器１５を介して成
形偏向器５に偏向電圧を供給する偏向増幅器１６、ＤＡ
変換器１７を介して位置決め偏向器９に偏向電圧を供給
する偏向増幅器１８、ＤＡ変換器１９を介して電子銃１
から発生した電子ビームのブランキングを行うブランキ
ング電極２０を制御するブランキングコントロール回路
２１に供給される。なお、２２，２３はそれぞれ偏向増
幅器１６，１８の増幅率を変えるための可変抵抗器であ
り、その抵抗値はコンピュータ１１によって制御され
る。

【００１２】更に、コンピュータ１１は、材料のフィー
ルド毎の移動のために、材料１０が載せられたステージ
２４の駆動機構２５を制御する。このステージ２４の移
動量は、レーザ測長器２６によって測定され、その測定
結果はコンピュータ１１に供給される。材料１０への電
子ビームＥＢの照射によって２次電子や反射電子が発生
するが、例えば、反射電子は一対の反射電子検出器２７
によって検出される。反射電子検出器２７の検出信号
は、加算器２８によって加算された後、第１の微分回路
２９、第２の微分回路３０によって微分された後、ゲー
ト信号作成器３１に供給される。３２はマーク走査信号
発生回路であり、コンピュータ１１によって制御され、
この回路から発生したマーク走査信号はＤＡ変換器１７
を介して、位置決め偏向器９に偏向電圧を供給する偏向
増幅器１８に供給される。このような構成の動作を次に
説明する。

【００１３】まず、通常の描画動作について説明する。
パターンデータメモリ１２に格納されたパターンデータ
は、逐次読み出され、データ転送回路１３を経てショッ
ト分割器１４に供給される。ショット分割器１４で分割
されたデータに基づき、電子ビームの成形データはＤＡ
変換器１５を介して偏向増幅器１６に供給され、そして
増幅器１６によって増幅された信号が成形偏向器５に供
給される。また、描画パターンに応じた電子ビームの偏
向信号は、ＤＡ変換器１７を介して偏向増幅器１８に供
給され、そして増幅器１８によって増幅された信号が位
置決め偏向器９に供給される。

【００１４】この結果、各分割されたパターンデータに
基づき、成形偏向器５により電子ビームの断面が所望の
面積の矩形形状に成形され、その断面が矩形のビーム
が、位置決め偏向器９に供給される偏向信号に応じて順
々に材料上にショットされ、所望の形状のパターン描画
が行われる。なお、この時、ブランキングコントロール
回路２１からブランキング電極２０へのブランキング信
号により、材料１０への電子ビームのショットに同期し
て電子ビームのブランキングが実行される。

【００１５】また、電子ビームの偏向による描画動作
は、フィールド単位で行われ、特定のフィールド内の描
画が終了した後は、ステージ２４が駆動機構２５によっ
てフィールドの長さ分移動させられ、次のフィールドの
描画が行われる。このステージ２４の移動量は、レーザ
測長器２６によって測定され、その測定値はコンピュー
タ１１に供給される。コンピュータ１１は測定移動量に
基づき、駆動機構２５を制御し、正確なステージ２４の
移動を可能としている。

【００１６】次にパターンのスケーリングを行う場合、
コンピュータ１１からの制御により、偏向増幅器１６の
可変抵抗器２２の抵抗値と、偏向増幅器１８の可変抵抗
器２３の抵抗値とがそのスケーリングに応じて変化させ
られる。例えば、拡大スケーリングを行う場合には、偏
向増幅器２２と２３の増幅率が高くなるように制御さ
れ、逆に縮小スケーリングを行う場合には、偏向増幅器
２２と２３の増幅率が低くなるように制御される。

【００１７】次に、上記した描画動作に先立って行われ
る装置のキャリブレーションの際のマーク位置検出動作
について説明する。この場合、ステージ２４か材料１０
に設けられた十字マーク部分に位置決め偏向器９によっ
て電子ビームを偏向し、更にその部分で電子ビームを走
査してマークの位置の検出を行う。マーク位置の検出
は、良く知られているように、マーク部分で電子ビーム
の走査を繰り返し行い、その結果発生した反射電子を検
出することによって行う。反射電子は検出器２７によっ
て検出され、その検出信号は加算器２８により加算さ
れ、第１の微分回路２９に供給される。

【００１８】図３は検出信号波形を示しており、図３
（ａ）のマークＭに対して電子ビームＥＢを角度θだけ
偏向走査した結果得られた信号を示している。図３
（ｂ）は検出器によって検出され加算器２８によって加
算された反射電子信号を示している。この信号は、第１
の微分回路２９によって微分され、図３（ｃ）の信号が
得られる。この図３（ｃ）の信号は更に第２の微分回路
３０によって微分され、図３（ｄ）の信号が得られる。
図３（ｄ）の信号はゲート信号発生器３１に供給され、
図３（ｅ）の信号が得られる。ゲート信号発生器３１の
出力信号はコンピュータ１１に供給され、ゲート信号に
基づいてマーク位置の検出が行われる。

【００１９】さて、このようなマーク検出動作の際、ス
ケーリングが行われていると、マーク検出の際の電子ビ
ームの走査位置が、偏向増幅器１８から位置決め偏向器
９に供給される出力電圧の変化に伴って変化する。この
ため、本実施例では、スケーリングをかけた場合、キャ
リブレーションに使用する電子ビームの走査位置信号
（偏向増幅器１６に供給される信号）として、スケーリ
ングをかけないときに使用する位置信号に、スケーリン
グ値の逆数をかけた信号を使用することにしている。図
４にスケーリングをかけ、キャリブレーションのために
マーク検出を行うための処理のフローチャートを示して
いる。

【００２０】最初に、コンピュータ１１に、検出すべき
マークの位置Ｍｘ，Ｍｙと、マーク走査位置Ｄｘ，Ｄｙ
と、スケーリング値Ｓがセットされる。次に、コンピュ
ータ１１は与えられたスケーリング値に基づいて、偏向
増幅器１６，１８の可変抵抗器２２，２３を制御する。
最後に、マーク走査信号発生器３２からＤＡ変換器１７
を介して偏向増幅器１８に供給されるマーク走査位置信
号として、Ｄｘ／Ｓ，Ｄｙ／Ｓをセットする。この結
果、マーク走査位置データＤｘ／Ｓ，Ｄｙ／Ｓは、偏向
増幅器１８を通過する際に、スケーリング値Ｓに応じて
増幅率が制御されているので、位置決め偏向器９に供給
される信号は、スケーリング値Ｓ成分がキャンセルさ
れ、スケーリングをかけない状態における走査位置信号
Ｄｘ，Ｄｙとなる。

【００２１】例えば、走査位置が３０μｍの場合、１．
２の拡大スケーリングをかけると、そのままでは偏向増
幅器１８を通過することによって走査位置は３６μｍと
なるが、事前に３０μｍ／１．２のデータを作成し、偏
向増幅器１８に供給するようにしたので、実際上は３０
μｍに応じた信号が位置決め偏向器９に供給される。そ
の結果、マークの走査位置は、スケーリングに無関係に
常に一定とすることができる。従って、マークが小さい
場合やマークに汚れがある場合などでマーク検出時にエ
ラーが生じたり、あるいは、検出精度が悪化したりする
ことは防止される。また、走査位置がマークの外側には
み出したりすることもない。

【００２２】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、可変面積型の電
子ビーム描画装置を例に説明したが、イオンビーム描画
装置にも本発明を用いることができる。また、反射電子
を検出するようにしたが、反射電子以外に電子ビームの
照射によって発生する、例えば、２次電子を検出しても
良い。更に、マーク走査位置のデータにスケーリング値
の逆数をかけるようにしたが、マークの走査幅のデータ
にもスケーリング値の逆数をかけるようにしても良い。
更にまた、可変面積型の描画装置を例に説明したが、ス
ポットビームを用いて描画を行う装置にも本発明を適用
することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づくマ
ーク検出方法は、偏向増幅器に供給されるマークの走査
位置のデータとして、マーク中心から走査中心までの走
査位置の値にスケーリング値の逆数をかけたデータを用
いたので、マークの走査位置は、スケーリングに無関係
に常に一定とすることができる。従って、マークが小さ
い場合やマークに汚れがある場合などでマーク検出時に
エラーが生じたり、あるいは、検出精度が悪化したりす
ることは防止される。また、走査位置がマークの外側に
はみ出したりすることもない。更に、一つマークを繰り
返して検出する場合でも走査位置を一定とすることがで
きるので、マーク位置検出の精度を悪化させることはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】マーク位置検出の際のビームの走査位置とスケ
ーリングとの関係を説明するための図である。

【図２】本発明を実施するための電子ビーム描画システ
ムの一例を示す図である。

【図３】マーク検出信号波形を示す図である。

【図４】本発明の一実施例のフローチャートを示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ 照明レンズ ３，６ 成形アパーチャ ４ 成形レンズ ５，９ 偏向器 ７ 縮小レンズ ８ 対物レンズ １０ 材料 １１ コンピュータ １２ メモリ １３ データ転送回路 １４ ショット分割器 １５，１７，１９ ＤＡ変換器 １６，１８ 偏向増幅器 ２０ ブランキング電極 ２１ ブランキングコントロール回路 ２２，２３ 可変増幅器 ２４ ステージ ２５ 駆動機構 ２６ レーザ測長器 ２７ 反射電子検出器 ２８ 加算器 ２９，３０ 微分回路 ３１ ゲート信号作成器 ３２ マーク走査信号発生器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子ビームを位置決め偏向器によっ
   て偏向して被描画材料上の所望位置に投射すると共に、
   スケーリングを位置決め偏向器に供給される偏向信号を
   増幅する偏向増幅器の増幅率を変えることによって行う
   ようにした荷電粒子ビーム描画装置において、荷電粒子
   ビームをマークを横切って走査し、この走査に伴って得
   られた信号からマークの位置を検出する際、前記偏向増
   幅器に供給されるマークの走査位置のデータとして、マ
   ーク中心から走査中心までの走査位置の値にスケーリン
   グ値の逆数をかけたデータを用いたことを特徴とする荷
   電粒子ビーム描画装置における信号検出方法。