(57)【要約】【課題】  本発明はステージ位置補正方法及び装置に関し、電子偏向系の高速応答性に優れたステージ位置補正方法及び装置を提供することを目的としている。【解決手段】ステージ位置情報に基づいて作成したステージ位置補正信号を、鏡筒の電子偏向系に出力指令値として伝達する場合において、信号回路をモデル化して作成した伝達関数を基に、ディジタル演算フィルタの最適なパラメータ設定を行なう手段を設け、このパラメータ設定を行なったものを前記出力指令値とするように構成する。このように構成すれば、回路系の演算遅れとアナログ信号変換に伴う応答遅れの回路特性を改善して電子偏向系の高速応答を可能にしたステージ位置補正方法及び装置を提供することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージ位置情報に基づいて作成したステージ位置補正信号を、鏡筒の電子偏向系に出力指令値として伝達する場合において、
信号回路をモデル化して伝達関数を作成し、この伝達関数を基にディジタル演算フィルタの最適なパラメータ設定を行なったものを前記出力指令値とすることを特徴とするステージ位置補正方法。
【請求項２】
ステージ位置情報に基づいて作成したステージ位置補正信号を、鏡筒の電子偏向系に出力指令値として伝達する場合において、
信号回路をモデル化して作成した伝達関数を基に、ディジタル演算フィルタの最適なパラメータ設定を行なう手段を設け、このパラメータ設定を行なったものを前記出力指令値とすることを特徴とするステージ位置補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステージ位置補正方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣパターン等の描画装置等では、試料面の特定の位置に荷電粒子を照射する必要がある。従来より、被照射対象となる試料基板を保持、搬送するための機構として、平面上を互いに垂直の方向に駆動軸を有する精密ステージが採用されている。また、試料基板の総処理時間（スループット）の短縮のための１手段としてステージ移動の高速化があり、その動作形態は大きく２つに分類することができる。
【０００３】
一つは、ステージを駆動軸方向に連続移動させながら荷電粒子を照射する連続移動方式であり、もう一つは、ステージを静止保持した状態で荷電粒子を設定領域に照射し、次の設定領域へステージが移動する際は、荷電粒子の照射を止める（ブランキング）というステップ＆リピート方式である。一般的に、ステップ＆リピート方式に比べて連続移動方式では、ステージが停止する時間がないため高速処理に適している。
【０００４】
荷電粒子を照射する試料面に関する位置決め精度は、ＩＣのデザインルール等により要求され、現在では数〜数ナノメートルレベルで設定する必要がある。一般的に機械的な位置決めのみで実現できるステージ位置精度は数マイクロメートル以内であるので、従来より鏡筒に搭載されている電子偏向ユニットで電子ビームを偏向させることで、ステージ位置の微小なずれ成分を補正し、高精度な位置決め精度を実現している。
【０００５】
ステージ位置情報の取得には、ステージ上の試料基板把持領域近傍に光学ミラーを設置し、そこにレーザ光を照射してレーザ光の往復路の干渉による計測手段が一般的であり、その分解能はレーザ波長（λ＝６３２．９９１ｎｍ）の１／１０２４倍であるので、位置情報は「９９９，９９９，９９９ｎｍ」とナノメートル精度で取得が可能であるので、電子偏向系の偏向感度を十分満足する精度である。
【０００６】
このような照射位置精度を向上する手段は、従来より存在する。例えば、ステージのドリフト量を検出し、その検出結果に基づいて実時間で電子ビームとステージが相対的に一定の位置関係になるようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、情報処理装置からの指令速度に追従し、可動試料台の駆動手段をレーザ干渉測長器の検出信号で帰還制御する制御系を備えた技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
上述した先行技術では、ステージドリフト量を検出し、その検出結果に基づいて実時間で電子ビームとステージが相対的に一定の位置関係になるように電子ビーム径を制御する手段として実現されている。また、ステージの位置計測時点から、電子ビーム照射時点までの演算回路系による遅れ時間を補正すべく、一定時間前のステージ位置データからビーム照射時点のステージ位置を外挿補間により予測して、補間後のステージ位置データをステージの連続移動のための追従制御に用いるようにした技術が知られている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭５５−１１７２３７号公報（第２頁右上欄第８行〜第２頁右下欄第１５行、図）
【特許文献２】特開昭５７−５４３１９号公報（第２頁左上欄第２０行〜第２頁左下欄第８行、図）
【特許文献３】特開平５−２２６２３２号公報（段落０００８〜００１４、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した実時間補正においても、レーザ干渉計によりステージ位置を特定した時点から荷電粒子が試料基板に照射する時点までの回路系の演算遅れには対応できず、演算遅れ分だけ照射位置のずれが生じてしまう。この演算時間遅れに対応する補正手段として、前述した特開平５−２２６２３２号公報に記載のように、補正データをステージ移動目標の指令値に加える手段が講じられている。
【０００９】
しかしながら、このようなステージ移動目標の指令値に装置の動特性により生じるドリフト成分を組み込むことは荷電粒子の照射処理を複雑にするだけでなく、装置間の個体差も処理結果が反映してしまうことを意味するため、望ましいものではない。
【００１０】
また、補正必要量は、演算過程ではディジタルデータであり、補正の最終過程においてディジタルデータをＤ／Ａ変換器を通してアナログ電圧信号に変換し、更に該Ｄ／Ａ変換器の出力を増幅するアンプで補正に必要な電圧を発生させる。アナログ信号として必要電圧を発生するには、整定時間（セトリングタイム）と呼ばれる準備時間が必要であり、この応答遅れによっても照射位置のずれが生じてしまう。
【００１１】
このように、数〜数１０ｎｍレベルでの位置決め精度を実現するためには、ステージ位置を特定した時点から荷電粒子が試料基板に照射する時間までの回路系の演算遅れのみならず、アナログ信号変換に伴う応答遅れも考慮した補正を行わなければならない。特に、ステップ＆リピート方式のステージ動作では、ステージ静止状態で荷電粒子が設定領域に照射されるが、静止状態においてもステージは構造体としての固有振動数で微小振動を発生させている。従って、固有振動数の周期でビームを補正する必要がある。
【００１２】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、回路系の演算遅れとアナログ信号変換に伴う応答遅れの回路特性を改善して電子偏向系の高速応答を可能にしたステージ位置補正方法及び装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（本発明の前提となる要件）
一般的に、ステージのマイクロメートルオーダでの機械的な位置決めは困難である。そこで、従来より鏡筒に搭載されている電子偏向ユニットで電子ビームを偏向させることで、ステージ位置の微小なずれ成分を補正し、高精度な位置決め精度を実現する。この位置情報補正システムをレーザビームコントロール（ＬＢＣ）という。
【００１４】
ステージ位置情報は、レーザ干渉計による出力値に基づいて測定され、その分解能はレーザ波長（λ＝６３２．９９１ｎｍ）の１／１０２４倍であるので、位置情報は「９９９，９９９，９９９」とナノメートル精度で取得が可能である。
【００１５】
６５ｎｍノード対応機での図形精度の要求仕様は（３σ＝２ｎｍ：σ  標準偏差）であり、図形精度に位置精度を組み込むことが要求されている。そこで、電気信号伝搬の遅延をディジタル演算にて補正することで、ＬＢＣ出力指令値と実際に必要なＬＢＣ補正値とのずれを改善し、位置精度をスペック内に収めることを目的とする。
【００１６】
ステージ位置を特定した時点から、荷電粒子が試料基板に照射する時点までの回路系の演算遅れとアナログ信号変換に伴う応答遅れの線形結合として信号回路をモデル化し、伝達関数にて定義する。そして、応答直後の振幅が負となる逆応答を解消して、より高速な応答特性を実現するための最適パラメータを組み込む。その結果、動的システムとして信号出力の時間応答に関する高速化が実現できる。
【００１７】
図８はビーム偏向系のステップ応答特性を示す図である。横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は正規化した振幅である。図のｆ２，ｆ３がフィルタ補正がない時のステップ応答特性を示している。図より明らかなように、開始直後にその振幅が負方向に落ち込んでいる。落ち込んだ後、漸次増加している。この結果、応答振幅が０以上に戻るまでの時間幅Δｗはもろに時間遅れとなってしまう。これをｆ１に示すように、フィルタ補正最適値を選択すると、その応答は負特性は示さず、立ち上がっていく。
（１）請求項１記載の発明は、ステージ位置情報に基づいて作成したステージ位置補正信号を、鏡筒の電子偏向系に出力指令値として伝達する場合において、信号回路をモデル化して伝達関数を作成し、この伝達関数を基にディジタル演算フィルタの最適なパラメータ設定を行なったものを前記出力指令値とすることを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、ステージ位置情報に基づいて作成したステージ位置補正信号を、鏡筒の電子偏向系に出力指令値として伝達する場合において、信号回路をモデル化して作成した伝達関数を基に、ディジタル演算フィルタの最適なパラメータ設定を行なう手段を設け、このパラメータ設定を行なったものを前記出力指令値とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
（１）請求項１記載の発明によれば、電子偏向系の高速応答性に優れたステージ位置補正方法を提供することができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、電子偏向系の高速応答性に優れたステージ位置補正装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。図において、１０はショットコントローラ（ＳＨＯＴ・ＣＯＮＴ）である。ショット・コントローラ１０において、１１は信号入力部である。入力信号としては、光干渉計によるステージ位置情報信号が用いられる。１はＬＢＣ補正回路としての２系統入力、２系統出力の演算モジュールであり、該演算モジュール１からは２つの信号が出力される。５は該演算モジュール１のＬＢＣ信号を出力するＬＢＣ出力部、６は演算モジュール１からのＬＢＣ補正演算信号を出力するＬＢＣ補正演算出力部である。３はパルスを発生するパルス発生器である。
【００２０】
演算モジュール１の前段には、スイッチＳＷ１が設けられており、入力部１１からの信号とパルス発生器３からの信号が接続され、これらの２つの信号の内の一つが選択され、演算モジュール１に入力されるようになっている。ＳＷ２はスイッチであり、ＬＢＣ出力部５の出力とＬＢＣ補正演算出力部６の出力のうち何れか一つを選択してＰＤＥＦ回路１２に与えるようになっている。ＰＤＥＦ回路１２において、１２ａはＰＤＥＦ指令値を格納するＰＤＥＦ指令値レジスタである。該ＰＤＥＦ指令値レジスタ１２ａの出力は、アナログ信号に変換されて偏向系へ与えられる。
【００２１】
本発明は、以下の特性を有している。
（ａ）ＬＢＣ指令値の補正機能
電気信号伝播の遅延をディジタル演算にて補正することで、ＬＢＣ出力指令値と実際に必要なＬＢＣ補正値とのずれを改善し、ステージ位置情報をスペック内に収める。
（ｂ）ＬＢＣ出力値の向上
ＰＤＥＦアンプのＬＢＣアンプ出力の時定数による応答遅れを改善し、ＬＢＣ出力指令値の向上を図り、位置精度をスペック内に収める。
（ｃ）ＬＢＣ信号系統の特性評価機能
特定の波形パルス発生機能により、電気信号伝播の遅延補正の実力値を評価する。
【００２２】
演算モジュール１は、入力信号に２系統、出力信号に２系統を持つ。入力信号は、光干渉計によるステージ位置情報信号をそのまま取り込む信号系統と、パルス発生器３により作成された特定の波形パルスを取り込む信号系統から構成される。そして、どちらか一つをスイッチＳＷ１で選んで入力信号として確定する選択機能を有する。選択機能は、マニュアル操作が可能であり、かつＩ／Ｏによるインタロック機能を有する。スイッチＳＷ２からの信号は、ＰＤＥＦ指令値レジスタ１２ａに与えられる。
【００２３】
出力信号は、確定された入力信号をそのまま出力する信号系統と、時間遅れに
関する補正演算結果を出力する信号系統から構成される。そして、スイッチＳＷ２によりどちらか一つを選択する選択機能を有する。選択機能は、マニュアル操作が可能であり、かつＩ／Ｏによるインタロック機能を有する。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。
【００２４】
演算モジュール１では、電気信号伝播の遅延をディジタル演算にて補正することで、ＬＢＣ出力指令値と実際に必要なＬＢＣ補正値とのずれを改善し、位置精度をスペック内に収めることを目的としている。この補正量であるＰＤＥＦ指令値はビーム偏向系にフィードフォワード信号として加算される。ステージ振動の周波数帯域は、固有振動による周期的な振動成分（機械系の資料に基づき、２５０Ｈｚ以下を考慮）と、ステージ動作起因の内乱及び環境外乱による広域に分散された振動成分を有している。
【００２５】
図２は演算モジュール１のブロック図である。演算器３１により求めた１クロック前の位置データと現取得の位置データとを加算器３２で加算してその差分としたものに係数器３３でｂ倍したものを、加算器３４で再度現取得位置データにフィードフォワード信号として加算している。前回データだけでなく、前々回、前前々回と数クロック分の位置データを考慮することで、最適な予測値の算出が可能となる。
【００２６】
光干渉計出力値をサンプリング周期ＴにてＬＢＣ補正モジュール１に取り込んだ離散時間信号を、補正システムの入力値として
ｕ（ｋ）＝ｕ（ｋＴ）     ｋ＝１，２，３，…ｎ
と定義する。同様に、ＬＢＣ補正モジュール１より出力される離散時間信号を、補正システムの出力値として
ｙ（ｋ）＝ｙ（ｋＴ）     ｋ＝１，２，３，…ｎ
と定義する。
【００２７】
そして、時刻（ｋ−１）までに測定された入力データに基づいた出力ｙ（ｋ）の補正予測値をｙs（ｋ）と定義する。ｙs（ｋ）は次式で表される。
ｙs（ｋ）＝ｙ（ｋ）＋ａk-1｛ｙ（ｋ）−ｙ（ｋ−１）｝＋
ａk-2｛ｙ（ｋ−１）−ｙ（ｋ−２）｝＋…
この式を展開すると、以下のようになる。
【００２８】
ｙs＝（１＋ａk-1）・ｙ（ｋ）＋（ａk-2−ａk-1）・ｙ（ｋ−１）
＋（ａk-3−ａk-2）・ｙ（ｋ−２）＋…
この式にｚ変換を行なうと次式に示すようなものとなる。
【００２９】
Ｙs（ｚ）＝（１＋ａk-1）・Ｙ（ｚ）＋（ａk-2−ａk-1）・ｚ-1・Ｙ（ｚ）
＋（ａk-3−ａk-2）ｚ-2・Ｙ（ｚ）＋…
従って、補正フィルタのパラメータ（伝達関数表示）は、以下に示すようなものとなる。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
フィルタの各係数は、図３に示すように、例えばある確率密度関数で定義される曲線に従った重みから得ることができる。
ＬＢＣ補正信号経路の電気回路モデルを伝達関数で表すことを考える。図４は信号遅延回路の模式図である。４０は信号遅延回路、４１はＰＤＥＦ時定数応答回路を示す。信号遅延回路４０の伝達関数をＧ（ｓ）とすると、Ｇ（ｓ）は次式で表される。
【００３２】
Ｇ（ｓ）＝ｅ-Ls        Ｌ：遅延時間
次に、ＰＤＥＦ時定数回路４１の伝達関数Ｇｐ（ｓ）は次式で表される。
Ｇｐ（ｓ）＝１／｛ＲＣ・（ｓ＋１）｝  ＲＣ：時定数
遅延時間と時定数をパラメータとして、以下の４つの伝達関数モデルを作成した。図５は遅延時間（伝播遅れ時間）と時定数の関係を示す図である。伝達関数１が現行機モデルである。
【００３３】
図６はフィルタ補正をしない場合の応答特性を示している。図で示されている４つの特性は、図５の伝達関数にそれぞれ対応している。これらの応答波形において、現実力値（Ｌ＝６、τ＝１８）に比べ、遅延時間及び時定数の改善と共に、ステップ波形の応答は改善されることが分かるが、逆応答の解消はなされていない。特に、時定数のみの改善では、ステップ応答波形の応答直後に逆応答の発生がより顕著となってしまうことが分かる。例えば伝達関数３は、逆応答による遅れ時間が一番大きい。
【００３４】
一般的に、伝達関数Ｐ（ｓ）の零点がシステムの応答特性に重大な影響を与えることが分かっている。そして、零点＜０の時、逆応答は発生せず、零点＞０の時に逆応答が発生する。図８において、特性ｆ１は零点＜０の時の特性、特性ｆ２とｆ３は零点＞０の時の特性を示している。
【００３５】
図７は本発明の模式図である。図４と同一のものは、同一の符号を付して示す。５０は伝達関数Ｐ（ｓ）であり、その伝達関数Ｐ（ｓ）は次式で表される。
Ｐ（ｓ）＝ｅ−Ls／｛ＲＣ・（ｓ＋１）｝
図７の模式図で、４５は本発明により設けた補償器である。この補償器４５の伝達関数をＣ（ｓ）とすると、全体の伝達関数はＣ（ｓ）・Ｐ（ｓ）と表される。ここで、補償器の伝達関数を
Ｃ（ｓ）＝Ｔ・（ｓ＋１）／Ｋｓ        Ｋｓ：定数
とすると、全体の伝達関数は次式で表される。
【００３６】
Ｃ（ｓ）・Ｐ（ｓ）＝｛Ｔ・（ｓ＋１）／Ｋｓ｝・［ｅ−Ls／｛ＲＣ・（ｓ＋１）｝］
となり、（ｓ＋１）が割算されてなくなる（ダイポール）。このようにすることで、零点を解消させる。零点が解消されると、逆応答は発生しなくなる。この補償器４５を演算モジュール１に組み込む。パルス発生器３は、特定の波形パルス発生機能により作成した電気信号を作成する。作成した特定の波形パルスは演算モジュール１に入力される。
【００３７】
図１において、スイッチＳＷ１を介して演算モジュール１に、ステージ位置情報信号及びパルス発生器３から出力されるパルス発生信号の内の何れかが入力される。演算モジュール１では、前述したＬＢＣ補正演算が行われる。該演算モジュール１の出力は、ＬＢＣ出力部５に入り、ＬＢＣ出力部５から出力され、また、演算モジュール１は、パルス発生器３から出力されたパルスを受けてステップ応答試験を行なう。ステップ応答を受ける補正演算結果は、ＬＢＣ補正演算出力部６から出力される。
【００３８】
ＬＢＣ出力部５の出力及びＬＢＣ補正演算出力部６の出力のうちの何れか一方が、ＰＤＥＦ回路１２に入力され、ＰＤＥＦ指令値レジスタ１２ａに入力される。そして、ＰＤＥＦ指令値レジスタ１２ａには、ＬＢＣ出力値に加えて、ＬＢＣ補正演算出力値が記憶される。そして、該ＰＤＥＦ指令値レジスタ１２ａに記憶されたデータがＤ／Ａ変換器（図示せず）によりアナログ信号に変換されてアナログ信号ビーム偏向系（図示せず）に与えられる。
【００３９】
この結果、回路系の演算遅れとアナログ信号変換に伴う応答遅れの回路特性を改善して電子偏向系の高速応答を可能にしたステージ位置補正方法及び装置を提供することができる。
【００４０】
以上、説明したように、本発明によれば、信号回路をモデル化して作成した伝達関数を基に、ディジタル演算補正フィルタの最適なパラメータ設定を行なうことで、過渡応答と強制応答の各振幅特性の関係において、定量的な評価をすることが可能となり、結果として電子偏向系において、逆応答の発生しない高速な信号応答特性を実現することができる。図８のｆ１はフィルタ補正値が最適の本発明により実現した応答特性を示している。逆応答が発生しないため、応答特性は速やかに立ち上がり、この結果、逆応答を有する応答特性（ｆ２，ｆ３）に対して高速応答が可能になっていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。
【図２】演算モジュールのブロック図である。
【図３】フィルタ係数の設定方法の説明図である。
【図４】信号遅延回路の模式図である。
【図５】伝播遅れ時間と時定数の関係を示す図である。
【図６】フィルタ補正をしない場合の応答特性を示す図である。
【図７】本発明の模式図である。
【図８】ビーム偏向系のステップ応答特性を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    演算モジュール
３    パルス発生器
５    ＬＢＣ出力部
６    ＬＢＣ補正演算出力部
１０  ショットコントローラ
１１  入力部
１２  ＰＤＥＦ回路
１２ａＰＤＥＦ指令値レジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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