JPH11274058A - 荷電粒子線露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光不能状態やスループットの低下が起こら
ない荷電粒子線露光装置を提供する。 【解決手段】 制御コンピュータ１はデータメモリ２、
補正制御系３、ステージ制御系６に露光開始命令を出力
する。ストライプ露光が開始されると、データメモリ２
からはサブフィールド情報が補正制御系３に対し出力さ
れる。補正制御系３はこのサブフィールド情報とステー
ジ制御系６から入力したレチクルステージ７、ウェハス
テージ８の現在位置情報より、電子線光学系４内の偏向
器を制御するための偏向量情報を算出し、偏向器を制御
する。偏向量蓄積誤差検出部は、偏向量のステージ走行
方向の蓄積誤差を算出し、これからステージ移動量の誤
差を計算する。そして、ステージ移動量の誤差が０にな
るように、ステージ制御系６にステージ速度の偏向指令
を出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子線等の荷電粒子
線により、試料上にLSIパターン等を描画する荷電粒子
線露光装置に関するものであり、更に詳しくは、荷電粒
子線の走査の速度とステージの移動速度を自動的に同期
させる機能を有する荷電粒子線露光装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のステージ連続移動方式の荷電粒子
線露光装置での露光順序について、図３に従い説明す
る。図３(a)はウェハ上のチップを表す。ステージ連続
移動方式の荷電露光装置では一般に図３(b)に示すよう
に、各チップは複数のストライプ（図では４本のストラ
イプ）に分割される。このストライプの幅は荷電粒子線
の偏向可能な距離により決定されている。

【０００３】ステージ連続移動露光方式の荷電粒子線露
光装置では、一般的に図３(b)に示される順序でストラ
イプ毎に反対方向から露光が行われる。つまり、ステー
ジ（分割転写方式の装置では、レチクルステージ、ウェ
ハステージ双方であり、可変成形露光装置やブロック露
光装置では試料ステージのみ）はストライプ毎に逆方向
に移動することにより、ストライプ間のステージの折り
返し時間を最少化し、スループットを向上させるような
構成となっている。

【０００４】また、この例では、各ストライプがさら
に、複数の小領域（以下サブフィールドと呼ぶ）に分割
されている。ところで、分割転写方式の場合には、この
サブフィールド内のパターン転写はレチクル上の対応す
る領域を一括転写することにより行われ、各サブフィー
ルドの露光時間は一定となる。さらに、各サブフィール
ド間のアンプ等の整定時間も一定である。従って、スト
ライプ内の各サブフィールド列の露光に要する所要時間
は一定となり、レチクルステージ・ウェハステージの移
動速度はストライプ内では常に一定となるように制御さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のような技術で
は、ステージ（レチクルステージやウェハステージ）の
制御（特に速度）については極めて厳密性が要求され
る。ステージ移動の最適目標速度については制御計算機
等で厳密に計算することができるが、ステージ制御系で
の制御でうまく制御しきれない場合には、徐々にステー
ジの目標位置と露光のタイミングにずれが発生する。

【０００６】ステージの実際の移動速度が最適速度より
も遅くなった場合には、露光処理に待ち時間を導入する
ことにより、対処は可能である（但し、スループットの
低下をもたらす）。実際の移動速度が最適速度よりも速
い場合には、ある程度は、荷電粒子線をストライプの長
さ方向に偏向させることにより対処できる。しかし、蓄
積誤差が荷電粒子線の偏向可能な距離よりも大きくなっ
た時点で露光が不可能となる。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、荷電粒子線ビームの走査露光速度と
ステージ移動速度を自動的に同期させ、露光不能状態や
スループットの低下が起こらない荷電粒子線露光装置を
提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、１チップ内を複数のストライプに分割
し、ステージをストライプの長さ方向に連続移動させな
がら、荷電粒子線をステージ移動方向と直交する方向
（列）に、ストライプの幅に亙って偏向させて走査露光
する方式の荷電粒子線露光装置において、荷電粒子線の
走査とステージ進行の同期のずれを検出し、ステージの
目標速度設定値を、この同期のずれを解消するように、
露光動作中に変更する機能を有することを特徴とする荷
電粒子線露光装置（請求項１）である。

【０００９】この手段においては、荷電粒子線が列方向
に亙って走査露光を行う速度と、ステージの進行速度の
同期のずれを検出し、ステージの目標速度設定値を、こ
の同期のずれを解消するように、露光動作中に変更する
機能を有する。よって、露光動作中に、両者の同期がと
れなくなりそうになると、その状態が自動的に検出され
てステージ移動速度がダイナミックに変更されるので、
露光不能状態やスループットの低下の発生を防ぐことが
できる。

【００１０】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、荷電粒子線の走査とステージ
進行の同期のずれを検出する方法が、荷電粒子線の走査
露光が１列又は任意の複数列に亙って行われる時間にス
テージが進行する量を計測し、その量と標準値とを比較
する方法であることを特徴とするもの（請求項２）であ
る。

【００１１】この手段においては、実際に荷電粒子線が
所定距離だけの走査露光を行う時間当たりのステージの
進行量を検出し、その量と基準値を比較することによっ
て同期のずれを検出しているので、同期ずれ量を正確に
検出することができる。よって、両者の同期を正確にと
るようにステージ移動速度を修正することができるの
で、安定した正確な制御ができる。

【００１２】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第２の手段であって、ステージが進行する量を検出
する方法が、荷電粒子線のステージ進行方向への偏向量
の蓄積誤差を求め、これから算出する方法であることを
特徴とするもの（請求項３）である。

【００１３】この手段によれば、迅速にステージが進行
する量を求めることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１
例を示す図である。図１において、１は制御用コンピュ
ータ、２はデータメモリ、３は補正制御系、４は電子線
光学系、５は偏向量蓄積誤差検出部、６はステージ制御
系、７はレチクルステージ、８はウェハステージであ
る。

【００１５】制御コンピュータ１は全体制御を行う。デ
ータメモリ２はすべての露光データを格納するメモリで
あり、分割転写方式の荷電粒子線露光装置の場合には、
露光すべきサブフィールドデータが格納されている。補
正制御系３はデータメモリ２から入力されるサブフィー
ルド座標とステージ制御系６から入力されるレチクルス
テージ７、ウェハステージ８の現在座標から、露光すべ
きサブフィールドの偏向量を算出し、電子線光学系４を
制御する。

【００１６】偏向量蓄積誤差検出部５は補正制御系３の
偏向データ（ステージ走行方向）からステージ位置の蓄
積誤差を求める。ステージ制御系６は制御コンピュータ
１の指令により、レチクルステージ７、ウェハステージ
８を制御する。

【００１７】図１により、本発明の実施例の動作につい
て説明する。まず、制御コンピュータ１は露光処理に先
立ち、すべての露光データをデータメモリ２にダウンロ
ードする。次に各ストライプの露光処理を行う。まず、
制御コンピュータ１はデータメモリ２、補正制御系３、
ステージ制御系６に露光開始命令を出力する。この時、
ステージ制御系６に対しては付随パラメータとして、レ
チクルステージ７、ウェハステージ８の移動速度情報を
付加する。この移動速度情報は、荷電粒子線のビーム電
流密度、レジスト感度、偏向アンプの整定時間等から制
御コンピュータ１があらかじめ求めた値である。

【００１８】ストライプ露光が開始されると、データメ
モリ２からは最初のサブフィールド情報が補正制御系３
に対し出力される。補正制御系３はこのサブフィールド
情報とステージ制御系６から入力したレチクルステージ
７、ウェハステージ８の現在位置情報より、電子線光学
系４内の偏向器（図示せず）を制御するための偏向量情
報を算出し、偏向器を制御する。（この時点で各ステー
ジは既に定速領域に達している）

【００１９】このサブフィールド露光を繰り返し、ステ
ージ移動方向と直交する方向に対し、１列分のサブフィ
ールド描画が行われる。さらに、繰り返し露光が実行さ
れ、すべてのストライプ内の露光が終了する。

【００２０】ところで、補正制御系３ではすべてのサブ
フィールドに対し、偏向器の偏向量を求めており、この
偏向量情報が偏向量蓄積誤差検出部５に入力される。

【００２１】偏向量蓄積誤差検出部の動作は以下のよう
なものである。まず、ストライプ内の第ｎ列目のサブフ
ィールドを露光した際の、第1番目の偏向量（ストライ
プの進行方向）の理想量との差、最終サブフィールドの
偏向量（ストライプの進行方向）の理想量の差を求め
る。この両者の差をとることにより、第ｎ列目の露光を
行った際の蓄積誤差を算出することが可能である。スト
ライプ長さ方向のサブフィールドの偏向量の理想量との
差は、サブフィールドの露光位置をウェハの所定位置に
合わせるために発生したものであるので、この蓄積誤差
は、第１番目のサブフィールドの露光から第ｎ番目のサ
ブフィールドの露光までの間に、ステージの移動量が理
想量からずれた量、すなわちステージの位置制御誤差に
対応している。

【００２２】次に、この蓄積誤差より、レチクルステー
ジ、ウェハステージの移動速度を変更するための速度変
化量を算出する。一般的には、１列の露光時間と偏向量
蓄積誤差から、理想的なステージ速度変更量が求まる。
この値はレチクルステージ、ウェハステージ別々に求め
られ、ステージ制御系６に設定され、次列以降の制御に
使用される。但し、ｎ列で求められたステージ速度補正
量をそのままn+1列制御にフィードバックした場合には
補正過多となり、動作が不安定（ハンチングの発生）と
なる可能性があるので、求められたステージ速度補正量
に係数α（0＜α＜１）を掛けたものを実際のステージ
補正量とするのが好ましい。

【００２３】図２はステージ制御系６の詳細を示す図で
ある。図２において、６１はレチクルステージ速度設定
部、６２はレチクルステージ速度誤差設定部、６３はウ
ェハステージ速度設定部、６４はウェハステージ速度誤
差設定部、６５、６６は加算器、６７はレチクルステー
ジサーボ系、６８はウェハステージサーボ系である。

【００２４】各ステージの速度設定部６１、６３から設
定される速度に対し、偏向量蓄積誤差検出部５で求めら
れたステージ速度変更量６９、７０が各ステージの速度
誤差設定部６２、６４に設定され、ステージ設定速度に
ステージ速度変更量が加算され、ステージ制御系の目標
速度を変更する。

【００２５】前述したように、ストライプ内の第ｎ列で
のステージ移動速度の誤差を算出し、第n+1列にて、ス
テージ制御系の移動速度を変更するような方式とする
と、露光時間が非常に高速な場合には、ステージ制御系
の目標移動速度が非常に高い周期で変更される可能性が
あり、その場合には、ステージの移動速度が不安定とな
り、振動等が多くなる可能性がある。

【００２６】それらを回避するための実施の形態の例
を、図４、図５により説明する。図４に示す実施の形態
では、偏向量蓄積誤差については先行する複数列から求
めている。すなわち、偏向量蓄積誤差は各列毎に求め、
複数列の偏向量蓄積誤差を平均したものをステージ速度
変更量に反映させている。図４の例では、４列目のステ
ージ速度変更は、１〜３列目の偏向量蓄積誤差の平均値
に基づいて算出され、５列目のステージ速度変更は、２
〜４列目の偏向量蓄積誤差の平均値に基づいて算出さ
れ、以下、ｎ列目のステージ速度変更は、（n-3）〜（n
-1）列目の偏向量蓄積誤差の平均値に基づいて算出され
ている。蓄積誤差の算出が長時間にわたっているため、
安定な動作が期待できる。

【００２７】図５に示す実施の形態では、やはり、偏向
量蓄積誤差については先行する複数列から求めている。
すなわち、偏向量蓄積誤差は各列毎に求め、複数列の偏
向量蓄積誤差を平均したものをステージ速度変更量に反
映させている。ステージ変更速度の算出方法も、図４に
示したものと同じである。しかし、この実施の形態で
は、ステージ速度変更を各列毎に行わず、３列毎に行っ
ている。この方法においても、蓄積誤差の算出が長時間
にわたっているため、安定な動作が期待できる。

【００２８】以上、本実施の形態では、分割転写方式の
露光装置に関して説明してきたが、本発明は可変成形方
式・ブロック露光方式についても適用可能である。

【００２９】一般的に可変成形方式・ブロック露光方式
では、パターンの密度はサブフィールド毎に異なってお
り、スループットを重視した場合には、ステージの移動
速度は露光パターンの密度により、同一ストライプ内で
移動速度を変更することが必要である。一方、本発明で
は、常にステージ速度を各サブフィールド列毎に最適速
度に設定する方式となっているため、特に構成を変更す
ることなく適用することが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、荷電粒子線が列方向に亙って走査露光を行う速度
と、ステージの進行速度の同期のずれを検出し、ステー
ジの目標速度設定値を、この同期のずれを解消するよう
に、露光動作中に変更しているので、露光不能状態やス
ループットの低下の発生を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例を示す図である。

【図２】ステージ制御系の詳細を示す図である。

【図３】荷電粒子線露光装置での露光順序を説明する図
である。

【図４】本発明の実施の形態におけるステージ速度制御
のタイミングの１例を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態におけるステージ速度制御
のタイミングの他の例を示す図である。

【符号の説明】

１：制御用コンピュータ、２：データメモリ、３：補正
制御系、４：電子線光学系、５：偏向量蓄積誤差検出
部、６：ステージ制御系、７：レチクルステージ、８：
ウェハステージ、６１：レチクルステージ速度設定部、
６２：レチクルステージ速度誤差設定部、６３：ウェハ
ステージ速度設定部、６４：ウェハステージ速度誤差設
定部、６５、６６：加算器、６７：レチクルステージサ
ーボ系、６８：ウェハステージサーボ系

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １チップ内を複数のストライプに分割
   し、ステージをストライプの長さ方向に連続移動させな
   がら、荷電粒子線をステージ移動方向と直交する方向
   （列）に、ストライプの幅に亙って偏向させて走査露光
   する方式の荷電粒子線露光装置において、荷電粒子線の
   走査とステージ進行の同期のずれを検出し、ステージの
   目標速度設定値を、この同期のずれを解消するように、
   露光動作中に変更する機能を有することを特徴とする荷
   電粒子線露光装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の荷電粒子線露光装置で
   あって、荷電粒子線の走査とステージ進行の同期のずれ
   を検出する方法が、荷電粒子線の走査露光が１列又は任
   意の複数列に亙って行われる時間にステージが進行する
   量を計測し、その量と標準値とを比較する方法であるこ
   とを特徴とする荷電粒子線露光装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の荷電粒子線露光装置で
   あって、ステージが進行する量を検出する方法が、荷電
   粒子線のステージ進行方向への偏向量の蓄積誤差を求
   め、これから算出する方法であることを特徴とする荷電
   粒子線露光装置。