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発明の名称 電子線描画装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−69106
公開日 平成6年(1994)3月11日
出願番号 特願平4−217662
出願日 平成4年(1992)8月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 宮田 正順 / 依田 晴夫
要約 目的


構成
複数の偏向歪補正要素を要素単位に分割し、分割した補正要素の計算を、並列に配置した計算回路12で計算し、計算処理時間が平均化するように、次数の低い計算は複数まとめて処理する。並列に配置した計算回路12は、別に設けた計算制御回路11によって計算を開始し、その結果を電子ビーム駆動回路14に設定する構成とした。さらに、描画領域の移動要求が発生する前に、予め先取り計算を行ない、補正係数、及び偏向データを用意した。
特許請求の範囲
【請求項1】描画する図形パターンの密度によって、試料台を可変速に連続移動させる手段と、描画座標を入力として電子ビームの偏向歪を補正する手段と、描画領域を複数のフィールドに分割して前記フィールドに前記電子ビームを偏向する手段と、前記フィールド内を複数のサブフィールドに分割して前記電子ビームを偏向する手段と、前記サブフィールド内を複数に分割して図形パターンを描画する手段とを備えた電子線描画装置において、連続移動する前記試料台の現在座標と、フィールド描画座標の差を入力信号として、偏向歪補正計算と前記サブフィールドの偏向歪補正係数を計算する手段と、フィールド座標とサブフィールド座標の差と前記係数とを入力信号として、サブフィールドの偏向歪補正計算と図形パターンの偏向歪補正係数を計算する手段とを備えたことを特徴とする電子線描画装置。
【請求項2】請求項1において、前記フィールド、及び前記サブフィールド座標の偏向量と偏向歪補正係数を計算する回路で、補正要素別に並列に配置した計算回路を用いて、前記補正量と補正係数計算を分散して計算する手段を備えた電子線描画装置。
【請求項3】請求項1において、前記図形パターンを描画している間に、次の前記フィールド,前記サブフィールド描画座標を先取りして偏向歪補正回路へ入力し、偏向歪補正計算と補正係数計算を繰返して計算させ、設定要求が発生する前に設定データを用意しておく手段を備え、前記図形パターンの描画が終了したときに、前記繰り返し計算の結果を、該当する補正回路と電子ビーム駆動回路へ設定するようにした電子線描画装置。
【請求項4】請求項2において、補正要素別に並列計算する際に、次数の低い補正要素は、複数の補正要素をまとめて一つの計算処理回路で計算させ、次数の高い補正要素は、一つの計算回路で計算させ、前記並列に配置した計算回路の計算時間が平均するように補正要素を分配した電子線描画装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子線描画装置の試料台を、描画する図形パターンの密度によって、可変速に連続移動させる方式を採用する電子線描画装置の、偏向歪補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、電子ビームを用いたパターン描画装置では、試料全面において電子ビームを精度良く形成するため、予め、電子ビームの経路に存在する偏向器,電子レンズ等の偏向誤差を測定して校正する。偏向誤差の要因には、偏向感度誤差,回転歪による位置ずれ,焦点誤差,非点収差等がある。これらの要因を補正するために、予め、試料面に複数設けられたマークの座標を電子ビームで掃引して検出し、それらの入力直交座標と差分を求め、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。パターンを描画するときに、多項式を計算する回路へ描画座標を入力し、補正計算を行なうことによって補正する。
【0003】従来、ステップ・アンド・リピート方式の電子線描画装置では、補正計算を行なう回路は、式1で示される計算許容時間内に計算を終了するように回路を構成していた。具体的には、補正計算回路は、マイクロコンピュータ等の計算器を用いて構成していた。式1において、試料台整定時間は、ビーム整定時間よりも遥かに長く、計算許容時間は、試料台整定時間に大きく依存していた。
【0004】計算許容時間=(ビーム整定時間+平均露光時間)×平均露光回数+試料台整定時間 (式1)
ここで、本発明に関連する従来の装置を示す文献には、「日本学術振興会発行:荷電粒子ビームの工業への応用第132委員会 第83回研究会資料:高速、高精度電子線描画装置HL−600」がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スループットを向上させる目的で、電子線描画装置の試料台を連続移動させながら描画を行なう場合、式1の計算許容時間は、試料台整定時間を見込まなくて済むことになる。一般に、連続移動方式を採用した場合、偏向歪補正回路の計算許容時間は、ビーム整定時間以内である。従来の偏向歪補正回路は、偏向歪補正計算に時間がかかるため、使用できないという問題があった。偏向歪補正回路の高速化を実現するには、パイプライン方式を採用し、偏向歪補正計算をハードウエアで構成することが考えられるが、パイプライン方式は、回路規模が増大するという問題や、計算式が固定化し、各種補正要素の機能変更ができないという問題がある。
【0006】本発明の目的は、描画するパターン密度に応じて、試料台を可変速に連続移動する方式を採用する電子線描画装置の偏向歪補正回路を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、複数の補正要素を要素単位に分割し、前記分割した計算式を並列に配置した計算回路によって計算処理するようにしている。前記計算回路は、計算の開始,終了,計算結果の設定などを制御する制御回路で制御する。補正要素によって、補正計算の次数が異なることから、次数の低い補正要素を複数組み合わせて計算させ、次数の最も高い補正計算回路の処理時間内に多数の補正計算を処理させる。このようにして、複数の計算処理回路の処理時間を平均化させている。また、図形パターンを描画している間に、偏向歪補正回路は、次のフィールド,サブフィールド描画座標の先読みを行ない、試料台の現在座標をもとに、偏向歪補正計算と下位の描画領域の補正係数の計算を実行する。前記計算は、試料台が連続移動するため、最新の試料台位置を繰り返し入力しながら行なうようにする。前記繰り返し計算の結果は、レジスタで保持しておき、フィールド,サブフィールド座標の変更要求が発生した時に、制御回路によって、一括で設定するように構成している。
【0008】
【作用】以上のように構成した本発明の電子線描画装置は、従来、マイクロコンピュータを用いた補正計算回路では実現できなかった電子線描画装置の偏向歪補正時間を大幅に短縮する。また、機能変更が容易に実現でき、且つ、回路規模が小型の偏向歪補正回路を構成することができる。これによって、試料台連続移動方式を採用する電子線描画装置の偏向歪補正回路を実現することができる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明による電子線描画装置のブロック図、半導体ウエハ等の試料16a上に電子ビームを照射,掃引して描画を行なう状況を表している。電子ビームは、ビーム偏向器15により偏向される。14は、電子ビームを偏向する駆動回路。17aは、試料16aから生じる反射電子を検出する検出器である。
【0010】電子線描画装置は、先ず、偏向系の歪を検出する。制御計算機10は、反射電子検出器17a、及び信号処理回路17bを介して、試料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。検出によって係数が決定される。この係数は試料上の全フィールドで計算され、制御計算機10で記憶される。パターンを描画する場合は、制御計算器10が描画フィールドの補正係数と描画座標を計算回路12へ設定する。フィールド偏向量が決まると、フィールドの偏向歪補正回路は、偏向量をもとにサブフィールド座標の補正係数の計算を行ない、サブフィールドの偏向歪補正回路へ転送する。
【0011】計算回路12は、フィールド座標と、サブフィールド座標の差を入力として、係数をもとに補正計算を行なう。計算回路12は、3個の計算回路から構成される。具体的に、計算回路12aと12bは、3次式からなる静電偏向器15cのX軸とY軸の偏向量を補正する。計算回路12cは、2次式からなる非点収差を補正し、さらに、焦点補正を行なう。非点収差の補正量は、電子ビーム駆動回路13を経由して、補正電極15aに与える。
【0012】計算回路12の計算内容は、図4に示す式2の積和演算を行なう。式2の42は、フィールドによって計算される係数部で、41は、フィールド座標と、サブフィールド座標との差によって得た入力信号。43は、入力信号をもとに計算した項である。42の計算を外部で専用に行なうことによって、サブフィールドの補正計算時間を短縮することが可能になる。40は、41,42,43の積和計算によって得た補正結果である。
【0013】Ueは、静電偏向器15cのX軸の偏向補正計算を行なう。Veは、静電偏向器15cのY軸の偏向補正計算を行なう。Xdsは、X軸非点補正電極用の補正計算式で、Ydsは、Y軸非点補正用である。Dfsは、焦点補正電極の補正計算式である。
【0014】Xds,Yds,Dfsは、2次式で、Ue,Veは、3次式である。2次式は、まとめて一つの計算回路12cで計算する。3次式は、計算回路12aと12bで分割して計算する。計算回路12で得た補正係数は、パターン描画部19へ転送され図形の偏向補正を行なうために使用される。
【0015】従来のマイクロコンピュータを用いた偏向歪補正計算回路を用いて、式2の計算を行なった場合、処理ステップは約300ステップ以上となる。本発明によれば、計算回路12a,12bは50ステップの計算処理を行なう。また12cは40ステップである。従って、計算ステップ数を比較した場合、計算所要時間が従来の6分の1以下に短縮できる。計算結果はレジスタ13へ格納され、計算状態を管理制御する制御回路11によって電子ビーム駆動回路14へ設定される。
【0016】制御回路11は、制御計算機10から係数と描画座標を計算回路へ設定した後に計算回路を起動する。さらに、計算結果を電子ビーム駆動回路へ設定する。シーケンスは、プログラム化され、制御回路11で記憶する。制御回路11は、プロセッサを用いて構成する。
【0017】図2は、ステップ・アンド・リピート方式の電子線描画装置の偏向歪補正手順を示す図である。その補正手順を以下に述べる。20は、試料台制御部へ起動をかけ、試料台を目的の描画領域へ移動する。制御計算機10は、偏向歪補正回路へ偏向領域の補正係数とフィールド座標を設定する。フィールド座標の補正計算は、23a,23b,23c,23dで時系列で行なわれる。24は、計算結果をビーム駆動部、及びパターン描画部へ設定する。25は、試料台が整定していることを確認した後に、パターン描画部に起動をかけて描画を実行する。20a,20b,20c,20dの補正計算の時間は、一般的に、数百マイクロ秒以上かかっていたが、試料台整定時間がそれよりも長いため、問題にならなかった。試料台連続移動方式を採用する場合は、計算許容時間が電子ビーム整定時間以内になる。サブフィールド領域の電子ビーム整定時間は、通常数マイクロ秒以内であり、従来の偏向歪補正回路では、計算許容時間以内に計算できないという問題があった。
【0018】図3は、本発明によるサブフィールド座標の偏向歪補正計算を示す図である。30は、フィールド座標とサブフィールドの描画座標を入力して偏向歪補正計算と、非点収差補正、及び焦点補正、及び、図形描画領域の補正係数計算を行なう。30は、計算回路を並列に配置し、計算結果をレジスタで保持している。31は、パターン描画部が図形パターンを描画している間に、次の描画領域の座標の先読みを行ない、30と組み合わせて、次のサブフィールド描画座標の偏向量と図形描画の補正係数を計算する。図形領域の描画が終了し、次の描画領域を設定するための要求が発生したときに、レジスタに準備したサブフィールド座標と図形領域の補正係数を一括で設定する。従って、要求が発生してからデータを設定するまでの時間は、予め、先取り計算で得た結果を設定することによって、電子ビーム整定時間以内に行なうことができる。これは、計算許容時間内に偏向歪補正計算を行なうことを可能にしている。
【0019】フィールド領域の偏向歪補正回路は、フィールド座標と試料台の現在座標の差を入力とし、出力をフィールド偏向量とサブフィールド補正係数として、電磁偏向器15cとサブフィールド偏向歪補正回路へ転送する。その他は、この説明と同様に動作する回路構成で実現することができる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、補正要素別に偏向歪計算を分散化し、計算回路を並列に配置して処理することで、補正計算回路の高速化が実現できる。また、複数の補正要素を補正する場合に、次数の異なる補正要素を並列に配置した計算回路の処理時間が等しくなるように組み合わせて分散させたことで、回路規模を小型にすることができる。サブフィールド,サブサブフィールド座標を先読みして、且つ、試料台座標を繰り返し入力して補正計算を行ない、要求発生時に一括で設定することで、電子ビーム整定時間以内に補正結果を設定することができる。




 

 


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