(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変成形された荷電ビームを、ＤＡコンバータによって偏向量が制御される主偏向器及び副偏向器により、試料面上の所望位置に導いて図形を描画する荷電ビーム描画方法において、描画のためのパターンデータに基づいて前記主偏向器と副偏向器の各ＤＡコンバータに与えられる主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、前記両ＤＡコンバータに対し、パターンデータ上では前記試料面上における荷電ビームの照射位置が変化しないようにそれぞれ逆方向に所定量の偏向制御信号を与え、かつその偏向制御信号の絶対値を順次変化させて前記パターンデータ上における同一位置に複数回荷電ビームを照射して描画することを特徴とする荷電ビーム描画方法。
【請求項２】
可変成形された荷電ビームを、ＤＡコンバータによって偏向量を制御される主偏向器及び副偏向器により、試料面上の所望位置に導いて図形を描画する荷電ビーム描画装置において、描画のためのパターンデータに基づいて前記主偏向器と副偏向器の各ＤＡコンバータに与えられる主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、前記ＤＡコンバータに対し、パターンデータ上では前記試料面上における荷電ビームの照射位置が変化しないようにそれぞれ逆方向に所定量の偏向制御信号を与えると共に、その偏向制御信号の絶対値を順次変化させるようにした付加偏向制御手段を備えたことを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項３】
前記付加偏向制御手段は、パターンデータに基づいて前記ＤＡコンバータを制御する偏向制御回路に入力される主偏向データ及び副偏向データの一方に対する加算回路及び他方に対する減算回路と、付加偏向のための偏向データを蓄え描画動作に同期して前記加算回路及び減算回路に付加偏向データを与えるレジスタとからなることを特徴とする請求項２記載の荷電ビーム描画装置
。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームやイオンビームなどの荷電ビームを走査して、試料面上に図形を描画する荷電ビーム描画方法及びその装置に係り、特にビーム自身の形状と寸法とを可変にする可変成形ビーム描画方法及びその装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積装置の大規模化のためにそのパターンの微細化と高密度化が推進されており、高密度パターンの生成には電子ビーム描画装置などの荷電ビーム描画装置が利用されている。
【０００３】
電子ビーム描画装置においては、処理速度を向上させるために、いわゆる可変成形ビーム描画方式が主流となっている。この方式は、電子ビームなどの荷電ビームを、複数の成形アパーチャを使用して矩形、三角形などの形状に成形し、所定領域のパターンを一括して描画する方式である。
【０００４】
成形された電子ビームを試料面上の所望の位置に導くためには、偏向器を使って電子の軌道を制御する必要がある。この場合、なるべく広い領域を描画するためには、ビット数の多いＤＡコンバータを使用することが望ましい。しかし、ビット数の多いＤＡコンバータは、セトリング時間が長いために、処理速度を低下させる。
【０００５】
他方、ビット数の少ないＤＡコンバータでは、一度に描画できる領域が狭いために、完全なパターンを描画するのに多くのステージ移動を必要とし、やはり処理速度が低下する。
【０００６】
そこで、処理速度の向上を図ると共に一度に描画できる領域を広げる方式として、セトリング時間は長いがビット数の多いＤＡコンバータと、セトリング時間は短いがビット数の少ないＤＡコンバータとを、それぞれ主偏向用、副偏向用として、異なる偏向器に接続し、それぞれの偏向量の合成位置を描画位置とする制御方式がある。なお、この方式においては、パターンデータは主偏向位置と主偏向内のショット位置（副偏向位置）とにより定義されている。
【０００７】
図３に、この方式の電子ビーム描画装置の、特に主・副偏向に関する部分の構成を示す。この図３において、２０は電子銃、２１はホスト計算機、２２はパターンデータ発生回路であり、このパターンデータ発生回路２２はホスト計算機２１から送られるパターンデータから主偏向データと副偏向データを発生させる。２３は主偏向・副偏向制御回路で、上記主偏向データと副偏向データに従ってディジタルな偏向制御信号を主偏向ＤＡＣ（ＤＡコンバータ）・アンプ２４及び、副偏向ＤＡＣ・アンプ２５へ与え、両ＤＡＣ・アンプすなわちＤＡコンバータ２４、２５から主偏向器２６と副偏向器２７へそれぞれ主・副偏向制御電圧を与えるようになっており、主・副偏向器２６、２７により電子銃２０からの電子ビームＢを主偏向データと副偏向データに従って偏向させ、この電子ビームＢを試料ステージ２８上の所定位置に導いて描画するようになっている。なお、２９はレーザー測長器で、試料ステージ２８の位置を測定し、その位置に応じて主偏向・副偏向制御回路２３を制御し、試料ステージ２８の位置と電子ビームＢの偏向位置との対応を取るようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようにＤＡコンバータにより描画位置を制御する方式では、ＤＡコンバータの誤差が描画位置に反映する。ＤＡコンバータが発生する電圧すなわち偏向電圧には、偏向制御信号としてディジタルデータで指定された理想電圧からの誤差が存在する。この誤差は、各ＤＡコンバータの最小ビット単位よりも小さいが、一定の規則性がなく、ランダムである。従って、描画されたパターンにもランダムな位置誤差が発生し、それ以上の精度向上を図ることはできず、誤差精度を向上させるためにはＤＡコンバータの精度を高める必要がある。
【０００９】
ＤＡコンバータの精度を高めることなく、高精度パターン描画を実現する方法として、主偏向ＤＡコンバータについては同じパターンをｎ回多重描画する方法がある。通常、主偏向コンバータに入力されるデータは、パターンデータ位置と描画する際のステージ位置との差であるため、毎描画時に異なる値が使われて平均化されるためである。しかしながら副偏向ＤＡコンバータに入力されるデータは、毎描画時とも同一であるため、平均化効果はない。
【００１０】
なお、ＤＡコンバータの精度を高めることなく、高精度パターン描画を実現する方法として、副偏向領域を１／ｎずつずらしながら主偏向領域を変化させて同一位置へｎ回多重描画する方法がある。この方法によれば、主偏向・副偏向の両ＤＡコンバータについて誤差の平均化効果が得られるが、この方法は、パターンデータの副偏向領域への切り出しを変更する必要があり、データ変換処理に時間が掛かる。また、それぞれ切り出し方を変えたパターンデータを複数用意する必要があり、パターンデータ量が増大するという問題があった。
【００１１】
本発明は、副偏向ＤＡコンバータの精度を高めることなく、また、パターンデータ及びその変換処理を複雑化することなく、効率的に高精度なパターンを描画することができる荷電ビーム描画方法及びその装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による荷電ビーム描画方法は、可変成形された荷電ビームを、ＤＡコンバータによって偏向量が制御される主偏向器及び副偏向器により、試料面上の所望位置に導いて図形を描画する荷電ビーム描画方法において、描画のためのパターンデータに基づいて前記主偏向器と副偏向器の各ＤＡコンバータに与えられる主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、前記両ＤＡコンバータに対し、パターンデータ上では前記試料面上における荷電ビームの照射位置が変化しないようにそれぞれ逆方向に所定量の偏向制御信号を与え、かつその偏向制御信号の絶対値を順次変化させて前記パターンデータ上における同一位置に複数回荷電ビームを照射して描画することにある。
【００１３】
この方法によれば、描画のためのパターンデータに基づく主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、主偏向器用及び副偏向器用の各ＤＡコンバータに対し、前記偏向制御信号を与えるため、一般的なパターンデータを使用して描画を行うことができると共に、各ＤＡコンバータに与える前記偏向制御信号は、絶対値が順次変化（段階的または連続的のいずれでもよい）するため、各ＤＡコンバータのランダムな誤差が平均化され、実質的に各ＤＡコンバータの精度が向上したことになる。なお、この偏向制御信号は、レジスタや加・減算回路などを使用することにより高速で行うことができる。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明による荷電ビーム描画装置は、可変成形された荷電ビームを、ＤＡコンバータによって偏向量を制御される主偏向器及び副偏向器により、試料面上の所望位置に導いて図形を描画する荷電ビーム描画装置において、描画のためのパターンデータに基づいて前記主偏向器と副偏向器の各ＤＡコンバータに与えられる主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、前記ＤＡコンバータに対し、パターンデータ上では前記試料面上における荷電ビームの照射位置が変化しないようにそれぞれ逆方向に所定量の偏向制御信号を与えると共に、その偏向制御信号の絶対値を順次変化させるようにした付加偏向制御手段を備えたものである。
【００１５】
この装置では、主偏向器用及び副偏向器用の各ＤＡコンバータには、描画のためのパターンデータに基づく主偏向制御信号及び副偏向制御信号とは別に、付加偏向制御手段から前述したように各ＤＡコンバータのランダムな誤差を平均化するための偏向制御信号を与える。この付加偏向制御手段としては、パターンデータに基づいて前記ＤＡコンバータを制御する偏向制御回路に入力される主偏向データ及び副偏向データの一方に対する加算回路及び他方に対する減算回路と、付加偏向のための偏向データを蓄え描画動作に同期して前記加算回路及び減算回路に該付加偏向データを与えるレジスタとからなるものが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について図１ないし図２を参照して説明する。なお、図１において、図３と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１７】
３１はレジスタ、３２は加算回路、３３は減算回路である。レジスタ３１は、１〜ｎの値を順次セットされ、この値を、順次、加算回路３２と減算回路３３へ同時に与えるようになっている。加算回路３２は、パターンデータ発生回路２２から主偏向・副偏向制御回路２３へ送られる主偏向データにレジスタ３１から与えられる値を加算するようになっており、減算回路３３は、同じくパターンデータ発生回路２２から主偏向・副偏向制御回路２３へ送られる副偏向データからレジスタ３１で与えられる値を減算するようになっている。その他は、図３と同一の構成である。
【００１８】
次いで、この装置によりパターンを描画する様子を図２を参照して説明する。まず、レジスタ３１に「０」をセットした状態で、ホスト計算機２１から送られるパターンデータに基づきパターンデータ発生回路２２から主・副偏向データを主偏向・副偏向制御回路２３へ供給して描画すると、加算回路３２及び減算回路３３による主・副偏向データの変化はなく、図２に示す基本主偏向フィールド１１内の所定位置に描画図形１４が描画される。
【００１９】
次ぎに、レジスタ３１に「１」をセットし、主・副偏向データを主・副偏向制御回路２３へ送る直前に、加算回路３２と減算回路３３とにより主偏向データに「１」を加えると共に副偏向データから「１」を減じる。こうして描画すると、主偏向フィールドは、図２に符号１２で示す位置に変化するが、描画図形１４はこの主偏向フィールド１２内で逆方向に同量だけ移動するため、データ上では最初に描画した位置と同じ位置に描画されることになる。
【００２０】
さらに、レジスタ３１に「２」をセットして、同様に描画すると、主偏向フィールドは、符号１３で示す位置に移動するが、描画図形１４の位置は、データ上では変化せず、同じ位置に描画されることになる。
【００２１】
このようにして何回か多重描画を行うことにより、最終的描画パターンが得られるが、それぞれの描画における主偏向ＤＡＣ・アンプ（主偏向ＤＡコンバータ）２４、副偏向ＤＡＣ・アンプ（副偏向ＤＡコンバータ）２５の誤差に起因して、描画図形１４の実際の描画位置はわずかながら異なる。
【００２２】
しかしながら描画図形１４の描画は多重描画によって達成されるため、ＤＡコンバータのランダムな誤差が低減されて描画される。これは、それぞれの描画で生ずるＤＡコンバータの位置誤差には相関がないために、多重度をＮとすれば、確率論により誤差の分散値は１／・Ｎとなるためである。
【００２３】
なお、上記主偏向フィールドの移動量及びこの主偏向フィールド内における描画図形１４の移動量は微小であり、副偏向ＤＡコンバータ２５の偏向領域は多少の余裕が存在するので、パターンデータを変更する必要はない。
【００２４】
前述した実施の形態では、パターンデータ発生回路２２から主偏向・副偏向制御回路２３へ送られる主・副偏向データに、レジスタ３１から付加偏向制御信号を与えるようにした例を示したが、本発明はこれに限定されず、主偏向・副偏向制御回路２３から主・副偏向ＤＡコンバータ２４、２５へそれぞれ送られる主・副偏向制御信号に対して直接付加偏向制御信号を与えるようにしてもよく、それを与える手段も種々変形実施可能であることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ＤＡコンバータのランダムな誤差が統計的に平均化され、実質的にＤＡコンバータの精度が向上したことになり、このためＤＡコンバータの精度を高めることなく、安価なＤＡコンバータを使用しても高精度な描画を行うことができ、また、パターンデータ及びその変換処理は一般的な描画と同じでよく、さらに、付加偏向制御も高速で行うことができるため、効率的に高精度なパターンを描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による荷電ビーム描画装置の実施の一形態の要部構成を示す図。
【図２】本発明による描画原理を示す図。
【図３】従来の荷電ビーム描画装置の要部構成を示す図。
【符号の説明】
１１  基本主偏向フィールド
１２、１３  主偏向フィールド
１４  描画図形
２０  電子銃
２１  ホスト計算機
２２  パターンデータ発生回路
２３  主偏向・副偏向制御回路
２４  主偏向ＤＡＣ・アンプ（主偏向ＤＡコンバータ）
２５  副偏向ＤＡＣ・アンプ（副偏向ＤＡコンバータ）
２６  主偏向器
２７  副偏向器
２８  試料ステージ
２９  レーザー測長器
３１  レジスタ
３２  加算回路
３３  減算回路
Ｂ  電子ビーム
【図１】
0003584962.tif 000002
【図２】
0003584962.tif 000003
【図３】
0003584962.tif 000004