(57)【要約】【課題】電子ビーム描画装置において、パターン描画と偏向歪補正計算を精度よく一致させ、スループットを向上させる。【解決手段】電子ビームの偏向フィールドを仮想分割したサブフィールド内の任意の座標に電子ビームを偏向しサブフィールド内を図形データに従って電子ビームを走査偏向する偏向部と、移動する試料台の座標と描画目標座標とに基づいて電子ビームの偏向量を求めるとともに、電子ビームの偏向量へ加える偏向歪補正値の演算の開始時刻を、サブフィールド内の図形データにパターンとともに備えられた露光時間情報とサブフィールド内の未描画の図形データの残量とに基づいて求める。【選択図】　図１
2004087636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを試料に照射し図形データに基づいて描画する電子ビーム描画装置において、前記電子ビームの偏向フィールドを仮想分割したサブフィールド内の任意の座標に前記電子ビームを偏向し、該サブフィールド内を前記図形データに従って前記電子ビームを走査偏向する偏向部と、前記図形データに基づくパターンの前記サブフィールド内の面積密度の値に従って前記試料を載置する試料台を連続移動する試料移動装置と、該移動する試料台の座標と描画目標座標とに基づいて前記電子ビームの偏向量を求めるとともに、前記電子ビームの偏向歪の補正値を前記偏向量へ加える演算部とを備え、該演算部の前記偏向歪の補正値の演算の開始時刻を、前記サブフィールド内の前記図形データに前記パターンとともに備えられた露光時間情報と前記サブフィールド内の未描画の図形データの残量とに基づいて求めることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記演算部は、前記サブフィールド内の描画時間が前記偏向歪の補正値の演算を実施する時間よりも長くかかる場合は、前記偏向歪の補正値の演算終了時刻が前記サブフィールド内の描画終了時刻と一致するか、あるいは前記サブフィールド内の描画が終了する直前の描画データに基づいて描画しているときに、前記演算の開始信号を発生することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記演算部は、前記サブフィールド内の描画時間が前記偏向歪の補正値の演算を実施する時間よりも短い場合は、前記サブフィールド内の描画データに基づいて描画を実施するときに、前記偏向歪の補正値の演算の開始信号を発生することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項４】
請求項１の記載において、前記演算部は、前記偏向歪の補正値の演算の開始信号と、該演算の終了信号とを用いて演算時間を求め、該演算時間と前記サブフィールド内の図形データが備える露光時間情報と前記サブフィールド内の未描画の図形データの残量とを用いて求めた結果と前記演算時間とを比較し、比較結果に基づいて前記演算の開始信号を発生することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを試料に照射しパターンを図形データに基づいて描画する電子ビーム描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビームを用いたパターン描画装置では、試料を載せたステージを移動させながら電子ビームを偏向器で偏向させて、試料上にパターンを描画する。この偏向時に外部ノイズなどによって偏向量に歪が生じる場合がある。この歪を予測計算して補正するのが偏向歪補正である。この偏向歪補正計算は、通常、１個のパターンの描画が終了したときに、次のパターン描画のための偏向歪補正計算を行う。したがって、偏向歪補正計算を実施している間はパターン描画が行われていないことから、偏向歪補正計算がパターン描画を行う際の無駄時間となっていた。また、偏向歪補正が偏向可能範囲を越えた場合は、ステージの移動量の補正により対応する必要があった。
【０００３】
これを改良するための従来技術の一例として、特開昭６２−７１２２５号公報に記載された技術がある。この技術は、偏向歪補正計算とパターンの描画とが同時に終了するように偏向歪補正計算を行い、ステージ移動に関する補正量を小さくするものである。これをさらに詳しく説明する。
【０００４】
サブフィールド偏向の原点をフィールド偏向で決定し、サブフィールド偏向により微少位置を決めながら描画が実行され、フィールド偏向がサブフィールド偏向の原点となって描画している間の全照射時間Ｔ０　，全照射回数Ｎ，各々の照射時間Ｔ１　，サブフィールド偏向アンプの整定時間Ｔ２　，フィールド偏向歪補正計算時間Ｔ３　はＣＰＵに予め固定値としてセットされている。
【０００５】
描画が始まって、描画の残り時間がフィールド偏向歪補正計算時間Ｔ３　と同じになったとき、フィールド偏向の偏向歪補正計算を開始し、サブフィールド偏向の原点をフィールド偏向で決定された描画終了とフィールド偏向歪補正計算の終了とが同時になるようにする。これによって、ステージ補正計算値をできるだけ小さな値にすることができる。
【０００６】
以上を式の形で表現すると、以下のようになる。
【０００７】
Ｔ０＋ＮＴ１−ｎ（Ｔ１＋Ｔ２）≦Ｔ３
ただし、ｎは照射の回数
この式を満足するとき、フィールド偏向の偏向歪補正計算を開始させるものである。
【０００８】
電子ビーム光学系においては、理想格子に沿って偏向データを与えても、歪を持って偏向されてしまう特性が物理現象として存在する。これは偏向歪と呼ばれるもので、電子ビーム描画装置では描画精度の障害となっている。この歪を補正するために偏向データに増減を加える作業を実施している。これが偏向歪補正計算であり、高次の補正式を用いて行う必要があった。しかし、これを実現する場合、膨大な回路規模になることや、計算処理に要する時間が増加する等の問題があり、課題となっていた。
【０００９】
一方、高精度に描画を実現するためには、上記の偏向量に高次の偏向歪補正を実施することが必須となっている。また、個々の図形データも同様で、図形データの原点，図形サイズにも偏向歪を補正する計算を実施する手段が必須となっている。また、これらの補正計算は偏向位置への依存性が含まれるためサブフィールド座標を変更するたびに計算しなおす必要があった。
【００１０】
前述の従来技術のごとく偏向歪補正計算をサブフィールド描画の終了時刻に合せることは、試料台を連続移動させて描画を行う方式において、連続移動する試料台を電子ビームで追従する際の追従量を小さくすることにつながり、補正量の縮小化には有効であるが、以下の問題点がある。
【００１１】
前述の従来技術（特開昭６２−７１２２５号公報）において、各々の照射時間，照射回数，偏向歪補正計算時間は、固定値で与えられている。ラスタスキャン方式を採用する電子ビーム描画装置のように描画時間が一定値で定まるのであれば前述従来技術で問題は無い。
【００１２】
しかし、スループット向上を実現する目的で開発された電子ビーム描画装置は、描画する部分のみ電子ビームを照射するベクタスキャン方式を採用することが主流となっており、この方式においては上記従来技術に解決すべき課題が生じる。
【００１３】
すなわち、ベクタスキャン方式の描画時間は、描画パターンの無い部分は走査動作を行わず、その分、時間短縮を実現する方式であって、パターンの数，パターン形状，パターンサイズによって描画時間が異なってくる方式である。
【００１４】
したがって、ベクタスキャン方式の電子ビーム描画装置の描画時間は、描画するパターンに依存して照射時間，照射回数がサブフィールドごとに変動するため補正計算の開始時期がサブフィールドごとに異なってくるということが課題となっている。
【００１５】
よって、前述の従来技術のように、それぞれの値が固定値であってはパターン描画と偏向歪補正計算を精度よく一致させることは困難となり、スループット向上を目的とした電子ビーム描画装置にとっては課題が生じている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記課題を解決して、パターン描画と偏向歪補正計算を精度よく一致させ、スループットを向上させることができる電子ビーム描画装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施態様は、電子ビームの偏向フィールドを仮想分割したサブフィールド内の任意の座標に電子ビームを偏向しサブフィールド内を図形データに従って電子ビームを走査偏向する偏向部と、移動する試料台の座標と描画目標座標とに基づいて電子ビームの偏向量を求めるとともに、電子ビームの偏向量へ加える偏向歪補正値の演算の開始時刻を、サブフィールド内の図形データにパターンとともに備えられた露光時間情報とサブフィールド内の未描画の図形データの残量とに基づいて求めるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は偏向歪補正手段の構成を示すブロック図である。半導体ウエハ等の試料２１上に電子ビーム２３を照射，掃引して描画を行うものである。
【００１９】
電子ビーム２３の偏向は図形データ偏向回路１０とサブフィールド座標偏向回路１１で求めた偏向量に従って制御される。サブフィールド座標偏向回路１１では、サブフィールド座標データ７と補正係数データ８とステージ座標データ３２とからサブフィールド座標の偏向量を計算する。
【００２０】
電子ビーム２３をサブフィールド座標に偏向固定するため、サブフィールド座標データ７から目標座標を得る。そして、ステージ座標データ３２を入力して偏向量を算出する。また、補正係数データ８を入力して偏向歪補正計算を実施する。この結果は主偏向用ＤＡＣ１７でデジタルからアナログ信号に変換増幅されて主偏向器２０に与えられ、電子ビームを偏向固定している。
【００２１】
一方、図形データ１は、上流の描画データ処理部から転送され、ファーストイン・ファーストアウトメモリＦｉＦｏ４およびＦｉＦｏ５に蓄えられる。また、図形データは、露光時間抽出回路３３に与えられ、サブフィールド内の露光時間を算出している。ＦｉＦｏ４に蓄えられた図形データは描画起動を受けた後に読出パルス２によって順次読み出される。この読み出し動作はＦｉＦｏ５も同様に行う。
【００２２】
図形データ偏向回路によって図形データの偏向座標とビームサイズの歪補正を行い、副偏向用ＤＡＣ１６にてアナログ量に変換して、副偏向器１９に与えている。
【００２３】
また、図形データ偏向回路１０は、図形データに記述されている照射時間を基に電子ビームを照射制御する信号をブランキング制御回路１５に送る。これによりブランキング電極１８に印加する電圧を制御してビームを試料上に所定時間照射する制御を行っている。
【００２４】
通常、電子ビーム描画装置を使用する場合、電子ビーム偏向系の校正を行ってからパターンニングを実施する。いわゆる偏向歪補正を実施して補正係数を求めてから描画を行う。具体的には、ステージ２２上に設けられた数箇所のマーク信号を取り込み、入力座標と差分を求め、最小二乗法を用いて偏向誤差が最小となる高次多項式を生成する方法がある。このマーク検出によって偏向歪の補正係数データ８が決定される。この補正係数データ８は、偏向歪補正計算が開始されるまで一時記憶される。
【００２５】
次に、パターン描画する際の偏向歪補正計算の動作方法を示す。まず、描画開始信号が入ると、サブフィールド座標データ７と補正係数データ８よりサブフィールド座標偏向回路１１で補正量を計算する。このとき、タイマカウンタ１２により補正計算時間を測定し、レジスタ１３に記憶する。計算結果は主偏向用
ＤＡＣ１７を介してアナログ量に変換増幅され、主偏向器２０に与えて電子ビームをサブフィールドの中心に偏向固定する。
【００２６】
図形データは、ＦｉＦｏ４，ＦｉＦｏ５に格納されており、読出パルス２によりパターン描画開始の信号が出されると、１つの図形データが図形データ偏向回路１０により計算処理され、副偏向用ＤＡＣ１６を介してパターンを描画する。これを順次繰り返す。
【００２７】
また、図形データ１がＦｉＦｏ４，ＦｉＦｏ５に格納されると同時に、図形データ１に含まれる図形データの描画時間データを抽出して描画時間３を生成する。この処理をサブフィールド内の全ての図形データにおいて実施し、累積加算回路６によりサブフィールド内のパターン描画時間の合計を算出する。
【００２８】
描画が開始されると同時にＦｉＦｏ５から描画されたパターンの描画時間が減算回路９に送られ、累積加算回路６で算出された描画時間の合計から描画済みの時間を減算する。これにより、サブフィールドパターンの描画残り時間が算出できる。この制御はＦｉＦｏ４を代用することも可能である。
【００２９】
描画残り時間は比較回路１４に送り、レジスタ１３からの補正計算時間と比較して図形データの描画残り時間が補正計算時間と一致、あるいは描画終了の直前の処理を行っているときに計算開始信号３４を発生する。描画終了の直前の処理を行っているときに計算開始信号３４を発生するためには、比較対象となる描画データを描画する一つ前の図形データとすることで実現できる。
【００３０】
こうすることで実際のサブフィールド描画終了時刻と偏向歪補正計算の終了時刻とを認識し、偏向歪補正計算時間がビーム照射時間と平行して実施できるように制御している。
【００３１】
図２は図形データ１の記述内容を示す記憶素子内の構成図である。図形データ１はサブフィールドで描画する図形フォーマットの一例であり、図形データ３０はサブフィールド内のパターンを示している。これらの情報がＦｉＦｏ４の入力に順次入力され、ＦｉＦｏ４の出力から最初に入ったデータから順次読み出されて描画に適用される。
【００３２】
図形データ１を構成する情報は、座標（Ｘ１，Ｙ１），図形サイズ（Ｗ１，Ｈ１），照射時間（Ｔ１）が含まれる。個々の図形データには描画時間データ３が含まれているので、図１に示す露光時間抽出回路３３で露光時間を抽出し、サブフィールド単位でこれらを累積加算する。
【００３３】
図形データ１にはサブフィールド単位の終了を認識するためにＥＮＤデータ
３１を付加している。このＥＮＤデータ３１を描画時に処理すると、累積加算回路がゼロにクリアされ、次のサブフィールド内の図形データを取り込む処理が実施される。このようにしてサブフィールドごとに異なる描画所用時間を算出している。
【００３４】
図３は、図１に示すサブフィールド座標偏向回路１１，タイマカウンタ１２，レジスタ１３，比較回路１４における補正計算の所要時間を計測する手順を示すフローチャートである。
【００３５】
ステップ４０では、図１に示すタイマカウンタ１２内の前回の補正計算時間を消去する動作を示す。タイマカウンタ１２の初期化は通電直後にサブフィールド座標偏向回路１１が実施する。また、描画中は計算開始信号３４を用いて初期化を行う。なお、この計算所要時間が変動しない場合は、予め計測しておき、その値をレジスタ１３にセットして固定値とすることも可能である。
【００３６】
ステップ４１では、サブフィールド座標偏向回路１１から、カウントスタートの信号を送り、タイマカウンタ１２をスタートさせる。あるいは、計算開始信号３４を用いて初期化後に連動してタイマーカウンタ１２をスタートさせることもできる。
【００３７】
ステップ４２，４３はサブフィールド座標偏向回路１１の処理内容を示すもので、補正係数データ８とステージ座標データ３２を読み込む。ステップ４４では、サブフィールド座標データ７と補正係数データ８とステージ座標データ３２から偏向量を求め、その結果を基に偏向歪補正計算を実施する。
【００３８】
これらの計算が終了すると、ステップ４５で、サブフィールド座標偏向回路
１１からカウントストップの信号を送りタイマカウンタ１２のカウントをストップする。
【００３９】
ステップ４６では、タイマカウンタ１２で測定した偏向歪補正計算時間をレジスタ１３に格納し保持する。ステップ４７では、レジスタ１３に格納された偏向歪補正計算時間を比較回路１４に設定する。
【００４０】
以上の構成を備えたベクタスキャン方式の電子ビーム描画装置では、実際にビームを照射している時間を利用して次の偏向座標を計算処理することができ、かつ、サブフィールドの描画終了時刻と同時、あるいは比較対象となる描画データを描画する一つ前の図形データにすることによって、サブフィールドの描画の終了直前に計算を終了させることができる。したがって、電子ビーム描画装置の高スループット化が可能となる。
【００４１】
例えば、ウエハ１枚に描画できるサブフィールド数を１０７　個とし、１回のサブフィールド偏向歪補正計算の時間を５０μ秒とすると
１０７個×５０×１０−６秒＝５００秒
となり、ウエハ１枚あたり５００秒の無駄時間削減効果が得られる。
【００４２】
なお、本発明の実施態様では、２段偏向器を備えた電子ビーム描画装置を一例として説明したが、２段偏向に限らず、更に段数の多い電子ビーム描画装置にも、同様な考え方で適用することが容易に可能である。
【００４３】
以上説明した本発明の実施態様は、電子ビームの偏向フィールドを仮想分割したサブフィールド内の任意の座標に電子ビームを偏向しサブフィールド内を図形データに従って電子ビームを走査偏向する偏向部と、図形データに基づくパターンのサブフィールド内の面積密度の値に従って試料を載置する試料台を連続移動する試料移動装置と、移動する試料台の座標と描画目標座標とに基づいて電子ビームの偏向量を求めて、電子ビームの位置が決定され、ビーム形状が成形され、電子ビームを所定時間照射して描画を行う構成において、さらに、電子ビームの偏向歪の補正値を偏向量へ加える演算部とを備え、この演算部における偏向歪の補正値の演算の開始時刻をサブフィールド内の図形データにパターンとともに備えられた露光時間情報とサブフィールド内の未描画の図形データの残量とに基づいて求めるものである。
【００４４】
上記実施態様によれば、電子ビームを照射している時間と平行して次の偏向座標の補正計算を実施できるため、高次補正計算を行って多少時間がかかったとしても計算時間は描画処理時間に積算されない利点が得られる。すなわち電子ビーム照射時間と並列に処理することを可能にしている。
【００４５】
上記電子ビーム描画装置は、上述したように、偏向歪補正手段の計算開始信号をサブフィールド内の図形データが備える露光時間情報と同サブフィールド内の図形データ残数とを用いて算出する手段を備えている。これは、サブフィールド内の図形データの処理が終了する時刻を予測することを可能にし、この時刻と偏向歪補正計算の計算所用時間を得て、サブフィールド描画が終了すると同時、あるいは描画終了の直前に計算が終了するように制御している。これにより、サブフィールド内の描画時間が偏向歪補正計算を実施する時間よりも長くかかる場合においては、偏向歪補正手段の計算終了時刻がサブフィールド内の描画と一致させるか、あるいは、サブフィールド内の描画終了直前の描画データを処理しているときに計算開始信号を発生させるようにする。サブフィールド内の描画時間が偏向歪補正計算を実施する時間よりも短い場合は、同サブフィールド内の描画データを用いて描画を実施すると同時に偏向歪補正手段を起動する計算開始信号を発行する。
【００４６】
また、計算時間の計測手段は、偏向歪補正計算を起動する信号を用いてタイマカウンタを起動し、偏向歪補正計算が終了した時点で、このタイマカウンタを停止させる。このタイマカウンタの結果が計算時間となり、サブフィールド内の図形データが備える露光時間情報と図形データの残数を用いて算出した結果とを比較して一致した場合、あるいは比較対象となる描画データを描画する一つ前の図形データとすることでサブフィールド描画の終了直前に計算を終了させることができる。
【００４７】
一方、図形データの中に記載されている露光時間から、描画の残り時間を監視する手段を備え、未処理の図形データの残り時間を求め、この残り時間とサブフィールドの偏向座標および補正計数の計算所用時間とが同じか、あるいは比較対象となる描画データを描画する一つ前の図形データとすることで、残り時間とサブフィールドの偏向座標および補正計数の計算所用時間とが同じになる直前の描画を実施している時に、次のサブフィールドの偏向座標および歪補正係数の計算を始め、パターンの描画が終わると同時に次のサブフィールドパターンの描画が実施できるようにする。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、パターン描画と偏向歪補正計算を精度よく一致させることができ、スループットを向上できる電子ビーム描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏向歪補正手段の構成を示すブロック図。
【図２】図形データの記述内容を示す記憶素子内の構成図。
【図３】補正計算の所要時間を計測する手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…図形データ、２…読出パルス、３…描画時間データ、４，５…ＦｉＦｏ、６…累積加算回路、７…サブフィールド座標データ、８…補正係数データ、９…減算回路、１０…図形データ偏向回路、１１…サブフィールド座標偏向回路、１２…タイマカウンタ、１３…レジスタ、１４…比較回路、１５…ブランキング制御回路、１６，１７…ＤＡＣ、１８…ブランキング電極、１９…副偏向器、２０…主偏向器、２１…試料、２２…ステージ、２３…電子ビーム、３０…図形データ、３１…ＥＮＤデータ、３２…ステージ座標データ、３３…露光時間抽出回路、３４…計算開始信号。
【図１】
2004087636.tif 000003
【図２】
2004087636.tif 000004
【図３】
2004087636.tif 000005