(57)【要約】【課題】  被ビーム照射物上の所定の位置に高精度に荷電粒子ビームを照射する。【解決手段】  被描画材料を載置するステージ３、ステージ３の移動量を測定するレーザー測長系、レーザー測長系が測定したステージ３の移動量と目的とするステージ３の移動量の差を算出する測長手段を備え、測長手段が算出した量に対応する信号をビーム偏向系に供給すると同時に、差の算出から差に対応する信号に基づいてビーム偏向系が作動する間に発生するステージの移動量を算出し、この算出量に対応した信号も偏向系に供給する。【選択図】図５
2005276870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被ビーム照射物を載置するステージ、ステージの移動量を測定するレーザー測長系、及び、該レーザー測長系が測定したステージの移動量と目的とするステージの移動量の差を算出する測長手段を備え、該測長手段が算出した量に対応する信号をビーム偏向系に供給すると同時に、前記差の算出から該差に対応する信号に基づいてビーム偏向系が作動する間に発生するステージの移動量を算出する手段を設け、該算出された移動量に対応した信号を前記ビーム偏向系に供給する様に成した荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
前記レーザー測長系は、レーザー光源、ステージに取り付けられた反射ミラー体、該反射ミラー体の反射ミラー面に対向して配置されたレーザー干渉計から成る請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
前記差の算出から該差に対応する信号に基づいてビーム偏向系が作動する間に発生するステージの移動量を算出する手段は、測長手段の算出信号を記憶する第１レジスタ、該第１レジスタに新しい信号が入力された時、直前に該第１レジスタに記憶していた信号が記憶される第２レジスタ、前記第１レジスタの出力と第２レジスタの出力との差を取る減算器、該減算器の出力とＴｄ／Ｔｓ（ここで、Ｔｄは前記差の算出から該差に対応する信号に基づいてビーム偏向系が作動する迄の時間、Ｔｓはレーザー測長系のサンプリング時間）の積を取る乗算器、該乗算器の出力と前記第１レジスタの出力の和を取る加算器及び該加算器の出力を記憶する第３レジスタから成る請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー干渉計を用いた測長システムを備えた荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を作成する装置として、電子ビーム描画装置の如き荷電粒子を使用した荷電粒子ビーム描画等がある。又、作成した半導体を検査する装置として、電子ビーム検査装置の如き荷電粒子を使用した荷電粒子ビーム検査装置等がある。
【０００３】
この様な半導体作成に関わる装置においては、半導体素子が作成される被描画材料や半導体素子が作成された被検査試料はステージ上に載せられた状態で、描画や検査が行われる。
【０００４】
図１は、電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。
【０００５】
図中１は電子銃、２は該電子銃からの電子ビームをステージ３上に載置された被描画材料４上に集束させるための集束レンズ、５Ｘ，５Ｙはパターン描画位置データに基づく被描画材料上の位置に電子ビームを照射させるためのＸ，Ｙ方向偏向器である。
【０００６】
ステージ３は、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘ，Ｙ方向移動用ステージ３Ｙ及び被描画材料を保持するための材料保持台３Ｈから成り、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘ，Ｙ方向移動用ステージ３Ｙは、それぞれ、Ｘ方向ステージ移動駆動機構６Ｘ，Ｙ方向移動駆動機構６Ｙにより駆動される。
【０００７】
図中７は反射ミラー、８はレーザー光を発するレーザーヘッド、９はインターフェロメーター、１０は測長コントロール回路である。インターフェロメーター９は、内部に半透鏡が配置されており、該半透鏡によりレーザーヘッド８からのレーザー光を異なった二つの光路に分け、一方を材料保持台３Ｈに取り付けられた反射ミラー７に入射させ、他方を内部に配置された基準反射ミラーに当てる様にし、両反射ミラーで反射された両反射光により前記半透鏡の表面に干渉縞を作る様にしている。更に、インターフェロメーター９はステージ３が半波長の距離を移動する度に、干渉縞の明暗に対応するパルス信号を発生し、測長コントロール回路１０に送る様にしている。
【０００８】
１１は制御装置で、前記偏向器５Ｘ，５ＹにＤＡ変換器１２Ｘ，１２Ｙ及びアンプ１３Ｘ，１３Ｙを介してパターン描画位置データに対応する偏向信号を、前記ステージ移動駆動機構６Ｘ，６ＹにＤＡ変換器１４Ｘ，１４Ｙを介してステージ移動信号を、前記測長コントロール回路１０にステージ目標位置設定信号を、それぞれ、送っている。
【０００９】
１５はブランキング偏向器１５Ｄとブランキングプレート１５Ｐから成るブランキング機構で、前記制御装置１１から送られて来るパターン描画時間データに基づくブランキング信号により、電子銃１からの電子ビームのブランキングを行う。
【００１０】
１６Ｘ，１６ＹはＤＡ変換器，１７Ｘ，１７Ｙはアンプである。
【００１１】
さて、実際の半導体パターン描画時、電子銃１からの電子ビームを集束レンズ２により被描画材料４上に集束させ、同時に、制御装置１１からのパターンデータに基づく偏向信号に従って偏向器５Ｘ，５Ｙは電子ビームで被描画材料４上の所定の箇所を走査させ、所定のパターンを被描画材料上に描く様にしている。
【００１２】
このパターン描画において、被描画材料上の或る偏向フィールドから次の偏向フィールドにパターンを描画する時、ステージ３が１フィールド分移動する様に、制御装置１１から、Ｘ方向ステージ移動駆動機構６ＸとＹ方向ステージ移動駆動機構６Ｙに、それぞれ、ＤＡ変換器１４Ｘ，１４Ｙ介してステージ移動信号が送られることにより、Ｘ方向移動用ステージ３ＸとはＹ方向移動用ステージ３Ｙとは１フィールド分に対応する距離移動する。そして、これらのＸ方向，Ｙ方向移動後のステージ位置は、測定され、誤差分が補正されるわけであるが、この様な測定と補正について次に詳説する。
【００１３】
さて、図１では、一方方向の反射ミラー７やインターフェロメーター９しか示されていないが、実際には、図２に示す様に、材料保持台３Ｈ上には、Ｘ，Ｙ移動方向と直交する２つの側面を反射面とするＬ字型反射ミラー７Ｌが取り付けられている。又、レーザーヘッド８から出たレーザー光が、レーザー光スプリッター２４によりＸ，Ｙ軸測定用の２本のビームに分割され、分割された一方のレーザー光はＸ軸測定用としてレーザー光ベンダー２５によりその方向が曲げられて、Ｘ方向用インターフェロメーター９Ｘを介して前記Ｌ字型反射ミラー７Ｌの一方の反射面に垂直に成るように、分割された他方のレーザー光はＹ軸測定用としてレーザー光ベンダー２６によりその方向が曲げられてＹ方向用インターフェロメーター９Ｙを介して前記Ｌ字型反射ミラー７Ｌの他方の反射面に垂直に成るように構成されている。この様な構成により、Ｘ方向用インターフェロメーター９Ｘ，Ｙ方向用インターフェロメーター９Ｙにより、それぞれ、Ｘ方向移動用ステージ３Ｘ，Ｙ方向移動用ステージ３Ｙの移動量に対応したパルス信号が測長コントロール回路１０に送られる。
【００１４】
前記測長コントロール回路１０には制御装置１１からステージ目標位置設定信号（Ｘｏ，Ｙｏ）が送られているので、該回路はインターフェロメーター９Ｘ，９Ｙからの各信号と設定値Ｘｏ，Ｙｏとの各誤差をＤＡ変換器１６Ｘ，１６Ｙ及びアンプ１７Ｘ，１７Ｙを介して前記偏向器５Ｘ，５Ｙに繋がるアンプ１３Ｘ，１３Ｙに送る。従って、偏向器５Ｘ，５Ｙに、パターンデータに基づく偏向信号に前記ステージ停止位置誤差分が加算されて供給されるので、ステージ停止位置誤差分が電子ビームの偏向により補正されることになる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００１−３２６１７０号公報
【特許文献２】特開平０２−０８２５１４号公報
【特許文献３】特開昭５４−１４５４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
或るフィールドを描画した後、次の描画フィールドを描画する場合、上述した様に、ステージ３を１フィールド分移動させる。尚、ステージの移動や偏向器の偏向にはＸとＹの方向があるが、説明の便宜上、以後、一方向のみについて説明し、他方向についての説明は省略する。
【００１７】
今、ステージの位置がＸａであるフィールドＡでの描画がＴａの時点で終了したとし、ステージの位置がＸｂであるフィールドＢの描画を行うものとする。
【００１８】
制御装置１１からステージ移動駆動機構６に位置Ｘｂに対応する移動信号が与えられると、図３に示す様にステージ３は移動を開始し、ステージの位置がＸｂに近づくと減速し、Ｔｂの時点でほぼ停止の状態となるが、実際には、位置Ｘｂの前後で振動する。この振動は、次第に減衰して行く。この振動の振幅が許容範囲Ｖｏに入った時点Ｔｃで、フィールドＢの描画を開始する。
【００１９】
さて、フィールドＢの描画においては、ステージ停止位置誤差分（Ｖｏ／２）が電子ビームの偏向により補正されるのであるが、ここで次の様な問題がある。
【００２０】
測長コントロール回路１０が、インターフロメーター９からのステージ位置信号と制御装置１１からのステージ目標位置信号とに基づいてステージ停止位置誤差分（Ｖｏ／２）を測定してから偏向器５による補正までに或る時間（以後、補正遅れ時間と称する）が掛かってしまう。従って、補正時間遅れにステージが動いた分については補正されず、その分、所定の位置からずれた所に電子ビームがショットされてしまう。
【００２１】
この補正遅れ時間はパターン描画精度に悪影響を与える。特に、近時、半導体素子の密度が極めて高いものとなっているので、その影響は大きい。
【００２２】
例えば、前記ステージの振動の内、許容範囲Ｖｏの振動を、周期１００ＨＺ、振幅±１μｍの正弦波と見なした場合、補正遅れ時間は１０μｓｅｃで、この時間にステージが移動する量は６．２８ｎｍ程度となり、ステージ停止位置誤差分（Ｖｏ／２）の補正がなされても、６ｎｍ程度の電子ビームショット位置誤差が生じることになる。この誤差がそのまま、パターンの描画精度を悪化させることになる。  
本発明は、この様な問題を解決する新規な荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、被ビーム照射物を載置するステージ、ステージの移動量を測定するレーザー測長系、及び、該レーザー測長系が測定したステージの移動量と目的とするステージの移動量の差を算出する測長手段を備え、該測長手段が算出した量に対応する信号をビーム偏向系に供給すると同時に、前記差の算出から該差に対応する信号に基づいてビーム偏向系が作動する間に発生するステージの移動量を算出する手段を設け、、該算出された移動量に対応した信号を前記ビーム偏向系に供給する様に成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の荷電粒子ビーム装置によれば、ステージ停止位置誤差分と補正時間遅れ時間に発生するステージ移動分が補正される。その結果に、電子ビームがステージ上に載置された被ビーム照射物上の所定の位置に照射される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図４は本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。図中、図１で使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２７】
図４に示す装置が図１に示す装置と異なるところは、測長コントロール回路１０の出力部に繋がるアンプ１７Ｘ，１７Ｙと、Ｘ方向偏向器５Ｘに繋がるアンプ１３Ｘ，Ｙ方向偏向器５Ｙに繋がるアンプ１３Ｙ各々間に、補正遅れ時間に基づく電子ビームショット位置誤差を補正する位置補正信号をＸ，Ｙ方向偏向器５Ｘ，５Ｙに供給する位置補正信号作成回路２１Ｘ，２１Ｙを設けたことである。２１ＸがＸ方向用で、２１ＹがＹ方向用で、共に同様な構成である。
【００２８】
この位置補正信号作成回路２１は、図５に示す様に、ＤＡ変換器１６及びアンプ１７を介した測長コントロール回路１０からの補正信号（インターフェロメーター９からのステージ位置信号と制御装置１１からのステージ目標位置信号とに基づくステージ停止位置誤差分に対応する信号）を一時記憶する第１レジスタ３２、該第１レジスタ３２からの信号を一時記憶する第２レジスタ３３、前記第１レジスタ３２の出力と第２レジスタ３２の出力との差を取る減算器３４、この減算器の出力とＴｄ／Ｔｓ（Ｔｄは補正遅れ時間、Ｔｓはレーザー測長系のサンプリング時間）の積を取る乗算器３５、該乗算器の出力と第１レジスタ３２の出力の和を取る加算器３６及び該加算器の出力を一時的に記憶する第３レジスタ３７から成る。
【００２９】
さて、次の描画フィールドへのパターン描画のためにステージ３を移動させた際、該ステージがほぼ停止の状態から、その振動の振幅が許容範囲Ｖｏに入ったとする。
【００３０】
今、レーザー測長系のサンプリング時間をＴｓとし、ステージ３の振動の振幅が許容範囲Ｖｏに入った時点をＴ２とすると、Ｔ２の時点より１つ前のサンプリング時点Ｔ１においては、測長コントロール回路１０からＤＡ変換器１６及びアンプ１７を介して第１レジスタ３２にステージ停止位置誤差信号ΔＴ１が記憶されており、Ｔ２の時点で、測長コントロール回路１０からＤＡ変換器１６及びアンプ１７を介して第１レジスタ３２にステージ停止位置誤差信号ΔＴ２がΔＴ１に代わって保存され、このステージ停止位置誤差信号ΔＴ２は加算器３６及び減算器３４にも入力される。
【００３１】
減算器３４では、ΔＴ２とΔＴ１の差（ΔＴ２−ΔＴ１）が算出されて、乗算器３５に送られる。該乗算器では、減算器３４から送られて来た（ΔＴ２−ΔＴ１）と、予め入力されている既知の補正遅れ時間Ｔｄとサンプリング時間Ｔｓの比（Ｔｄ／Ｔｓ）の積｛（ΔＴ２−ΔＴ１）・（Ｔｄ／Ｔｓ）｝を算出して、加算器３６に送る。該加算器では、前記第１レジスタ２２からのΔＴ２と加算器３５からの（ΔＴ２−ΔＴ１）・（Ｔｄ／Ｔｓ）を和｛ΔＴ２＋（ΔＴ２−ΔＴ１）・（Ｔｄ／Ｔｓ）｝を算出して、第３レジスタ３７に送る。
【００３２】
所で、ステージの振動は補正遅れ時間に比較して十分遅いので、ステージの振動に対応しているステージ停止位置誤差は、時間に対して、図６に示す様に、直線的な位置変化に近似される。この直線の式は、横軸をＴ、縦軸をステージ停止位置誤差ΔＴとすると、次の式の様に表すことが出来る。
【００３３】
【数１】
2005276870.tif 000003
従って、Ｔ２の時点から補正遅れ時間Ｔｄ経った時点Ｔ３のステージ３の位置ΔＴ３は、次の式で表すことが出来る。
【００３４】
【数２】
2005276870.tif 000004
この式から、前記第３レジスタ３７に一時保存されたデータは、Ｔ２の時点から補正遅れ時間Ｔｄ経った時点のステージ３の停止位置誤差ΔＴ３に対応しており、このデータがアンプ１３を介して偏向器５に送られることにより、ステージ停止位置誤差分と補正遅れ時間に発生するステージ移動分が補正される。従って、結果として、電子ビームがステージ３上に載置された被描画材料４上の所定の位置に照射されることになる。
【００３５】
尚、前記例では、本発明を電子ビーム描画装置に応用した場合について説明したが、本発明は電子ビーム検査装置の如き荷電粒子ビーム装置や、レーザービームを使用した光ビーム描画装置や光ビーム検査装置等にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】電子ビーム描画装置の一概略例を示している。
【図２】電子ビーム描画装置に使用されているレーザー測長系の一概略例を示している。
【図３】電子ビーム描画装置に使用されているステージの移動による位置及び振動の状態を示している。
【図４】本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である電子ビーム描画装置の一概略例を示している。
【図５】図４に示した電子ビーム描画装置の主要部の一概略例を示している。
【図６】ステージの停止位置近傍の時間に対するステージ停止位置誤差の状態を示している。
【符号の説明】
【００３７】
１…電子銃
２…集束レンズ
３…ステージ
３Ｈ…材料保持台
３Ｘ…Ｘ方向移動用ステージ
３Ｙ…Ｙ方向移動用ステージ
４…被描画材料
５Ｘ…Ｘ方向偏向器
５Ｙ…Ｙ方向偏向器
６Ｘ…Ｘ方向ステージ移動駆動機構
６Ｙ…ＹＸ方向ステージ移動駆動機構
７…反射ミラー
６Ｌ…Ｌ字型反射ミラー
８…レーザーヘッド
９…インターフェロメーター
１０…測長コントロール回路
１１…制御装置
１２Ｘ，１２Ｙ…ＤＡ変換器
１３Ｘ，１３Ｙ…アンプ
１３…ブランキング機構
１４Ｘ，１４Ｙ…ＤＡ変換器
１５…ブランキング機構
１５Ｄ…ブランキング偏向器
１５Ｐ…ブランキングプレート
１６Ｘ，１６Ｙ…ＤＡ変換器
１７Ｘ，１７Ｙ…アンプ
２１Ｘ，２１Ｙ…位置補正信号作成回路
２４…レーザー光スプリッター
２５…レーザー光ベンダー
２６…レーザー光ベンダー
３２…第１レジスタ
３３…第２レジスタ
３４…減算器
３５…乗算器
３６…加算機
３７…第３レジスタ
【図１】
2005276870.tif 000005
【図２】
2005276870.tif 000006
【図３】
2005276870.tif 000007
【図４】
2005276870.tif 000008
【図５】
2005276870.tif 000009
【図６】
2005276870.tif 000010