JP2010192508A - Charged particle beam-drawing device and charged particle beam-drawing method - Google Patents

Charged particle beam-drawing device and charged particle beam-drawing method Download PDF

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高尚 東矢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged particle beam-drawing device capable of maximally removing a nonlinear error component included in a measurement signal of a laser interferometer without removing a mechanical vibration component generated by servo control; and to provide a charged particle beam-drawing method. <P>SOLUTION: A laser interferometer is used for measuring the position of a stage for mounting a sample thereon. A cutoff frequency of a filter part for removing a nonlinear error component included in a measurement signal of the laser interferometer is set to an inverse number (1/Ts) of a cycle Ts in which servo control for bringing the stage position after control by a stage movement control part close to a target position is executed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に関する。   The present invention relates to a charged particle beam writing apparatus and a charged particle beam writing method.

半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路パターンが微細化されている。半導体デバイスに微細な回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン(即ち、レチクル或いはマスク)が必要となる。高精度の原画パターンを製造するために、優れた解像性を有する電子ビーム描画装置が用いられている。   Along with the high integration of semiconductor devices, the circuit pattern of the semiconductor device is miniaturized. In order to form a fine circuit pattern in a semiconductor device, a highly accurate original pattern (that is, a reticle or mask) is required. In order to produce a highly accurate original pattern, an electron beam drawing apparatus having excellent resolution is used.

この種の電子ビーム描画装置では、試料が載置されるステージを移動させながら電子ビームを照射して、試料にパターンを描画している。描画位置の精度を高めるには、ステージの位置を精度良く測定する必要がある。ステージの位置測定には、一般にレーザ干渉計が用いられている。このレーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分を除去するために、所定のカットオフ周波数が設定されたデジタルフィルタを備えた描画装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。尚、この特許文献1には、カットオフ周波数の具体的な設定方法が開示されていない。   In this type of electron beam drawing apparatus, a pattern is drawn on a sample by irradiating an electron beam while moving a stage on which the sample is placed. In order to increase the accuracy of the drawing position, it is necessary to accurately measure the position of the stage. A laser interferometer is generally used for measuring the position of the stage. In order to remove a non-linear error component included in the measurement signal of the laser interferometer, a drawing apparatus including a digital filter in which a predetermined cut-off frequency is set is known (for example, see Patent Document 1). Note that this Patent Document 1 does not disclose a specific method for setting the cutoff frequency.

また、描画位置の精度を高めるために、移動制御後のステージの位置を目標位置に近づけるようにステージを移動させる、いわゆるサーボ制御が行われている。   In order to increase the accuracy of the drawing position, so-called servo control is performed in which the stage is moved so that the position of the stage after the movement control approaches the target position.

ここで、上記非線形誤差成分の周波数は、ステージ速度に比例する。近年の描画パターンの微細化及び高密度化に対応するために、サーボ制御時のステージ速度が遅くされると、レーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分の周波数が低くなる。このような低い周波数の非線形誤差成分を除去するには、デジタルフィルタのカットオフ周波数を低く設定すればよい。   Here, the frequency of the nonlinear error component is proportional to the stage speed. If the stage speed at the time of servo control is slowed to cope with the recent miniaturization and high density of the drawing pattern, the frequency of the nonlinear error component included in the measurement signal of the laser interferometer becomes low. In order to remove such a low-frequency nonlinear error component, the cutoff frequency of the digital filter may be set low.

然し、カットオフ周波数を低く設定すると、非線形誤差成分だけでなく、ステージのサーボ制御により生じる描画装置の機械振動成分も除去されるため、ステージ位置の測定精度の低下を招き、その結果、描画位置精度が低下する。従って、ステージ位置の測定精度を向上させるためには、サーボ制御により生じる機械振動成分を除去することなく、レーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分を最大限除去するように、フィルタ部のカットオフ周波数を設定する必要がある。   However, if the cut-off frequency is set low, not only the nonlinear error component but also the mechanical vibration component of the drawing device generated by the servo control of the stage is removed, resulting in a decrease in the measurement accuracy of the stage position. Accuracy is reduced. Therefore, in order to improve the measurement accuracy of the stage position, the filter unit is designed to remove the nonlinear error component contained in the measurement signal of the laser interferometer to the maximum without removing the mechanical vibration component generated by the servo control. It is necessary to set the cutoff frequency.

特開2007−33281号公報JP 2007-33281 A

本発明の課題は、上記課題に鑑み、サーボ制御により生じる機械振動成分を除去することなく、レーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分を最大限除去することが可能な荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a charged particle beam drawing apparatus capable of removing nonlinear error components included in a measurement signal of a laser interferometer to the maximum without removing mechanical vibration components generated by servo control. And a charged particle beam writing method.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、水平方向に移動自在なステージと、ステージの加速度を所定の周期でデジタル制御して、所定の目標位置へのステージの移動を制御するステージ移動制御部と、ステージ移動制御部による制御後のステージの位置を目標位置に近づけるようにステージを移動させるサーボ制御を所定の周期で実行するサーボ制御部と、ステージの位置を測定するレーザ干渉計と、カットオフ周波数をサーボ制御の周期の逆数に設定することでレーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分を除去するフィルタ部と、フィルタ部により非線形誤差成分が除去された測定信号に基づいて、ステージの位置を検出するステージ位置検出部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a first aspect of the present invention controls a stage that is movable in a horizontal direction and the stage acceleration to a predetermined target position by digitally controlling the stage acceleration at a predetermined cycle. A stage movement control unit, a servo control unit that performs servo control for moving the stage so that the position of the stage after the control by the stage movement control unit approaches the target position, and laser interference that measures the position of the stage A filter unit that removes the nonlinear error component contained in the measurement signal of the laser interferometer by setting the cutoff frequency to the reciprocal of the servo control cycle, and a measurement signal from which the nonlinear error component has been removed by the filter unit. And a stage position detector for detecting the position of the stage.

この第1の態様において、サーボ制御の周期が、ステージ移動制御部によるデジタル制御の周期よりも短く設定されることが好ましい。   In the first aspect, it is preferable that the servo control cycle is set shorter than the digital control cycle by the stage movement control unit.

この第1の態様において、サーボ制御部とステージ移動制御部とが一体に構成されてもよい。   In the first aspect, the servo control unit and the stage movement control unit may be configured integrally.

本発明の第2の態様は、水平方向に移動自在なステージに載置された試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、ステージの加速度を所定の周期でデジタル制御して、所定の目標位置へのステージの移動を制御するステップと、ステージの移動制御を行った後のステージの位置を目標位置に近づけるようにステージを移動させるサーボ制御を所定の周期で実行するステップと、レーザ干渉計を用いてステージの位置を測定するステップ、所定のカットオフ周波数が設定されたフィルタ部を用いて、レーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分を除去するステップと、非線形誤差成分が除去された測定信号に基づいて、ステージ位置を検出するステップと、カットオフ周波数をサーボ制御の周期の逆数に設定するステップとを含むことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in a charged particle beam writing method for drawing a pattern by irradiating a sample placed on a stage movable in a horizontal direction with a charged particle beam, the acceleration of the stage is digitalized at a predetermined cycle. To control the movement of the stage to a predetermined target position and to perform servo control to move the stage so that the stage position after the stage movement control is brought closer to the target position at a predetermined cycle Measuring a stage position using a laser interferometer, removing a non-linear error component included in a laser interferometer measurement signal using a filter unit having a predetermined cutoff frequency, and The stage position is detected based on the measurement signal from which the nonlinear error component has been removed, and the cutoff frequency is set to the servo control frequency. Characterized in that it comprises a step of setting the reciprocal.

この第2の態様において、サーボ制御の周期を、デジタル制御の周期よりも短く設定することが好ましい。   In the second aspect, it is preferable to set the servo control cycle to be shorter than the digital control cycle.

本発明によれば、フィルタ部のカットオフ周波数が、サーボ制御の周期の逆数に設定されるため、サーボ制御により生じる機械振動成分を除去することなく、レーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分を最大限除去することができる。   According to the present invention, since the cutoff frequency of the filter unit is set to the reciprocal of the servo control period, the nonlinear error included in the measurement signal of the laser interferometer can be obtained without removing the mechanical vibration component generated by the servo control. Maximum removal of components.

本発明の実施形態1において、電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。In Embodiment 1 of this invention, it is a conceptual diagram which shows the structure of an electron beam drawing apparatus. 電子線による描画の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of drawing by an electron beam. デジタルフィルタに設定されるカットオフ周波数を示す図である。It is a figure which shows the cut-off frequency set to a digital filter. 本発明の実施形態において、(a)はサーボ制御の周期Tsを説明する図であり、(b)はサーボ制御により生じる機械振動の波形を示す図である。In the embodiment of the present invention, (a) is a diagram for explaining a servo control cycle Ts, and (b) is a diagram showing a mechanical vibration waveform generated by servo control.

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1は、本発明の実施形態1において、電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。図1に示す電子ビーム描画装置1は、描画室101と、描画室101の上に配置された電子鏡筒130とを備えている。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an electron beam drawing apparatus in Embodiment 1 of the present invention. An electron beam drawing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a drawing chamber 101 and an electron column 130 disposed on the drawing chamber 101.

描画室101内には、試料102であるマスクが載置され、水平方向に移動自在なXYステージ(以下「ステージ」という。)103が収容されている。ステージ103は、X方向(紙面に平行な方向)とY方向(紙面に垂直な方向)に移動する。ステージ103を駆動する駆動部104であるモータは、ステージ移動制御部122により制御される。これにより、所定の目標位置へのステージ103の移動が制御される。   In the drawing chamber 101, a mask which is a sample 102 is placed, and an XY stage (hereinafter referred to as “stage”) 103 which is movable in the horizontal direction is accommodated. The stage 103 moves in the X direction (direction parallel to the paper surface) and the Y direction (direction perpendicular to the paper surface). The motor that is the drive unit 104 that drives the stage 103 is controlled by the stage movement control unit 122. Thereby, the movement of the stage 103 to a predetermined target position is controlled.

ステージ103の端部には、ミラー111が取り付けられている。ステージ103の位置は、レーザ干渉計110により測定される。レーザ干渉計110は、レーザを投光する投光部たるレーザヘッド113と、光学系112と、受光部114とを備えている。レーザヘッド113から光学系112を介してミラー111にレーザ光を当てると、ミラー111で反射されたレーザ光が光学系112を介して受光部114により受光される。上記レーザ干渉計110の測定信号は、ステージ位置検出部120に入力される。ステージ位置検出部120は、後述するフィルタ部121を備えており、レーザ干渉計110の測定信号に基づいてステージ103の位置を検出する。   A mirror 111 is attached to the end of the stage 103. The position of the stage 103 is measured by a laser interferometer 110. The laser interferometer 110 includes a laser head 113 that is a light projecting unit that projects a laser, an optical system 112, and a light receiving unit 114. When laser light is applied from the laser head 113 to the mirror 111 via the optical system 112, the laser light reflected by the mirror 111 is received by the light receiving unit 114 via the optical system 112. The measurement signal of the laser interferometer 110 is input to the stage position detector 120. The stage position detection unit 120 includes a filter unit 121 to be described later, and detects the position of the stage 103 based on the measurement signal of the laser interferometer 110.

電子鏡筒130内には、電子銃131、照明レンズ133、矩形の開口を有する第1のアパーチャ134、投影レンズ135、ビーム成形用の偏向器136、第2のアパーチャ137、対物レンズ138及びビーム走査用の偏向器139が設けられている。   In the electron column 130, an electron gun 131, an illumination lens 133, a first aperture 134 having a rectangular opening, a projection lens 135, a beam shaping deflector 136, a second aperture 137, an objective lens 138, and a beam A deflector 139 for scanning is provided.

電子銃131から出た電子線132は、照明レンズ133により第1のアパーチャ134全体を照明する。この第1のアパーチャ134を通過した第1のアパーチャ像の電子線132は、投影レンズ135により第2のアパーチャ137上に投影される。この第2のアパーチャ137上での第1のアパーチャ像の位置は、偏向器136によって制御されるため、ビーム形状と寸法を変化させることができる。第2のアパーチャ137を通過した第2のアパーチャ像の電子線132は、対物レンズ138により焦点を合わせると共に、偏向器139により偏向されて、描画室101内のステージ103上に載置された試料102の所望の位置に照射される。   The electron beam 132 emitted from the electron gun 131 illuminates the entire first aperture 134 with the illumination lens 133. The electron beam 132 of the first aperture image that has passed through the first aperture 134 is projected onto the second aperture 137 by the projection lens 135. Since the position of the first aperture image on the second aperture 137 is controlled by the deflector 136, the beam shape and size can be changed. The electron beam 132 of the second aperture image that has passed through the second aperture 137 is focused by the objective lens 138, deflected by the deflector 139, and placed on the stage 103 in the drawing chamber 101. The desired position 102 is irradiated.

図1に示す電子ビーム描画装置1は、電子ビーム描画装置1の全体的な制御を行う制御計算機200を備えている。制御計算機200は、カットオフ周波数設定部201を備えている。カットオフ周波数設定部201は、フィルタ部121のカットオフ周波数を設定するものである。   An electron beam drawing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a control computer 200 that performs overall control of the electron beam drawing apparatus 1. The control computer 200 includes a cutoff frequency setting unit 201. The cut-off frequency setting unit 201 sets the cut-off frequency of the filter unit 121.

この制御計算機200には、磁気ディスク装置等の記憶装置210、ショットデータ生成部220、偏向制御部230、ステージ位置検出部120、ステージ移動制御部122及びサーボ制御部123が接続されている。記憶装置210には、LSIの描画データが格納されている。この描画データには、図形パターンの形状及び位置が定義されている。   A storage device 210 such as a magnetic disk device, a shot data generation unit 220, a deflection control unit 230, a stage position detection unit 120, a stage movement control unit 122, and a servo control unit 123 are connected to the control computer 200. The storage device 210 stores LSI drawing data. In this drawing data, the shape and position of a graphic pattern are defined.

制御計算機200は、所望のストライプ領域を描画するために必要な描画データを記憶装置201から読み出し、ショットデータ生成部220に転送する。ショットデータ生成部220は、描画データに定義された図形パターンをショット単位に分割したショットデータを生成する。偏向制御部230は、ショットデータ生成部220により生成されたショットデータに基づいて、ビーム成形用の偏向器136を制御する偏向信号を生成する。この偏向信号は、図示省略する公知のDACアンプユニットによりD/A変換された後に増幅され、偏向器136の電極に印加される。また、偏向器制御部230は、ショットデータに基づいて、ビーム走査用の偏向器139を制御する偏向信号を生成する。この偏向信号は、図示省略する公知のDACアンプによりD/A変換された後に増幅され、偏向器139の電極に印加される。   The control computer 200 reads out drawing data necessary for drawing a desired stripe area from the storage device 201 and transfers it to the shot data generation unit 220. The shot data generation unit 220 generates shot data obtained by dividing a graphic pattern defined in drawing data into shot units. The deflection control unit 230 generates a deflection signal for controlling the beam shaping deflector 136 based on the shot data generated by the shot data generation unit 220. The deflection signal is D / A converted by a well-known DAC amplifier unit (not shown) and then amplified and applied to the electrode of the deflector 136. Further, the deflector control unit 230 generates a deflection signal for controlling the deflector 139 for beam scanning based on the shot data. This deflection signal is amplified after being D / A converted by a known DAC amplifier (not shown) and applied to the electrode of the deflector 139.

図2は、電子線による描画の様子を説明する図である。試料102に描画する場合には、ステージ移動制御部122により制御される駆動部104によりステージ103をX方向に連続移動させながら、偏向器139の偏向幅に応じて短冊状に分割されたストライプ領域102a上に電子線132を照射する。   FIG. 2 is a diagram for explaining a state of drawing with an electron beam. When drawing on the sample 102, the stripe region divided into strips according to the deflection width of the deflector 139 while continuously moving the stage 103 in the X direction by the driving unit 104 controlled by the stage movement control unit 122. 102a is irradiated with an electron beam 132.

ここで、ステージ103のX方向の移動は連続移動とし、同時に電子線132のショット位置もステージ移動に追従させる。連続移動させることで描画時間を短縮することができる。また、パターン密度(即ち、所定領域内のショット数)に応じて、ステージ速度を可変にするステージ可変速描画を行ってもよい。このステージ可変速描画により、更に描画時間を短縮することができる。   Here, the movement of the stage 103 in the X direction is a continuous movement, and at the same time, the shot position of the electron beam 132 also follows the movement of the stage. Drawing time can be shortened by continuously moving. Further, stage variable speed drawing may be performed in which the stage speed is variable in accordance with the pattern density (that is, the number of shots in the predetermined area). With this stage variable speed drawing, the drawing time can be further shortened.

そして、1つのストライプ領域102aの描画が終了すると、ステージ103を駆動部104によりY方向にステップ送りし、逆向きのX方向に次のストライプ領域102aの描画処理を行なう。これを繰り返すことにより、各ストライプ領域102aが順次描画される。   When the drawing of one stripe region 102a is completed, the stage 103 is stepped in the Y direction by the driving unit 104, and the next stripe region 102a is drawn in the opposite X direction. By repeating this, each stripe region 102a is sequentially drawn.

次に、上記描画処理におけるステージ位置の検出について説明する。   Next, the detection of the stage position in the drawing process will be described.

描画位置の精度を高めるためには、ステージ103の位置を精度良く検出する必要がある。ステージ位置の測定には、一般にレーザ干渉計110が用いられる。レーザ干渉計110の測定信号は、ステージ位置検出部120に入力される。   In order to increase the accuracy of the drawing position, it is necessary to detect the position of the stage 103 with high accuracy. A laser interferometer 110 is generally used for measuring the stage position. The measurement signal of the laser interferometer 110 is input to the stage position detection unit 120.

ここで、ステージ位置検出部120により、レーザ干渉計110の測定信号に基づいて、ステージ位置を精度良く検出するためには、この測定信号とステージ位置との間に完全な線形関係が成立することが望ましい。然し、実際は、両者間に完全な線形関係が成立しない。これは、レーザ干渉計110で用いられるレーザ光中に混在する垂直波と水平波とが互いに干渉することによって測定信号が得られるが、これら垂直波と水平波はレーザ干渉計110の光学系112で完全に分離されないため、非線形誤差を生じ、その結果、レーザ干渉計110の測定信号が非線形誤差成分を含むためである。   Here, in order for the stage position detection unit 120 to accurately detect the stage position based on the measurement signal of the laser interferometer 110, a complete linear relationship must be established between the measurement signal and the stage position. Is desirable. However, in reality, a perfect linear relationship is not established between the two. This is because a measurement signal is obtained when a vertical wave and a horizontal wave mixed in the laser light used in the laser interferometer 110 interfere with each other, and these vertical wave and horizontal wave are obtained from the optical system 112 of the laser interferometer 110. This is because the measurement signal of the laser interferometer 110 includes a nonlinear error component as a result.

そこで、ステージ位置検出部120により上記測定信号に基づきステージ位置を検出する前に、上記カットオフ周波数設定部201により所定のカットオフ周波数が設定されたフィルタ部121により、上記測定信号に含まれる非線形誤差成分を除去する。図3は、カットオフ周波数fcが設定されたフィルタ部121のゲイン特性を示している。このフィルタ部121によれば、カットオフ周波数fc以上の周波数を有する非線形誤差成分を除去することができる。   Therefore, before the stage position detection unit 120 detects the stage position based on the measurement signal, the filter unit 121 in which a predetermined cutoff frequency is set by the cutoff frequency setting unit 201 uses the nonlinearity included in the measurement signal. Remove error components. FIG. 3 shows the gain characteristic of the filter unit 121 in which the cutoff frequency fc is set. According to the filter unit 121, it is possible to remove a nonlinear error component having a frequency equal to or higher than the cutoff frequency fc.

また、描画位置の精度を高めるために、サーボ制御部123によりサーボ制御が行われる。つまり、上記ステージ移動制御部122による制御後のステージの位置を目標位置に近づけるようにステージ103を移動させる制御を行っている。   In addition, servo control is performed by the servo control unit 123 in order to increase the accuracy of the drawing position. That is, control is performed to move the stage 103 so that the position of the stage after the control by the stage movement control unit 122 approaches the target position.

ところで、次式(1)で表されるように、ステージ速度Vsが変化すると、レーザ干渉計110の測定信号に現れる非線形誤差成分の周波数fnlが変動する。次式(1)によれば、ステージ速度Vsが遅くなると、非線形誤差成分の周波数fnlが低くなる。 By the way, as expressed by the following equation (1), when the stage speed Vs changes, the frequency f nl of the nonlinear error component appearing in the measurement signal of the laser interferometer 110 changes. According to the following equation (1), when the stage speed Vs is decreased, the frequency f nl of the nonlinear error component is decreased.

(λ/4)/Vs=1/fnl・・・(1)
尚、上式(1)において、「λ/4」は、非線形誤差成分が有する空間周波数を表す。例えば、レーザ干渉計110でHeNeレーザ光を用いる場合の空間周波数(λ/4)は、632.8nmである。
(Λ / 4) / Vs = 1 / f nl (1)
In the above equation (1), “λ / 4” represents the spatial frequency of the nonlinear error component. For example, the spatial frequency (λ / 4) when the HeNe laser beam is used in the laser interferometer 110 is 632.8 nm.

高密度のパターンを描画する際には、ステージ移動制御部122によりステージ速度Vsが遅くされると共に、サーボ制御部123によりステージ速度Vsが遅くされる場合がある。このようにステージ速度Vsが遅くされると、レーザ干渉計110の測定結果に含まれる非線形誤差成分の周波数fnlが低くなる。 When a high-density pattern is drawn, the stage speed Vs may be decreased by the stage movement control unit 122 and the stage speed Vs may be decreased by the servo control unit 123. When the stage speed Vs is thus reduced, the frequency f nl of the nonlinear error component included in the measurement result of the laser interferometer 110 is lowered.

このように低い周波数fnlを有する非線形誤差成分を除去するためには、フィルタ部121のカットオフ周波数fcを出来るだけ低く設定すればよい。然し、カットオフ周波数fcを低く設定すると、ステージ移動制御やサーボ制御に起因する機械振動も除去されるため、ステージ位置の検出精度の低下を招く。 In order to remove the nonlinear error component having the low frequency f nl in this way, the cut-off frequency fc of the filter unit 121 may be set as low as possible. However, if the cut-off frequency fc is set low, mechanical vibrations caused by stage movement control and servo control are also removed, resulting in a decrease in stage position detection accuracy.

そこで、本実施形態では、カットオフ周波数fcを、サーボ制御の周期Tsの逆数(1/Ts)、すなわち、サーボ周波数fsに設定する。以下、この点について、具体的に説明する。   Therefore, in this embodiment, the cutoff frequency fc is set to the reciprocal (1 / Ts) of the servo control cycle Ts, that is, the servo frequency fs. Hereinafter, this point will be specifically described.

上記サーボ制御部123は、図4(a)において実線で示すように、駆動部104からステージ103に与えるトルクを単位制御周期Tsでパルス状にデジタル制御している。つまり、サーボ制御時のステージ103の加速度を単位制御周期Tsでパルス状にデジタル制御している。このようなサーボ制御により生じる機械振動波形を図4(b)に示す。   As shown by the solid line in FIG. 4A, the servo control unit 123 digitally controls the torque applied from the drive unit 104 to the stage 103 in a pulse shape with a unit control cycle Ts. That is, the acceleration of the stage 103 during servo control is digitally controlled in a pulse shape with a unit control cycle Ts. FIG. 4B shows a mechanical vibration waveform generated by such servo control.

尚、図4(a)には、+(プラス)側の加速度の絶対値と−(マイナス)側の加速度の絶対値が同じであり、加速度が一定にされる時間が常に単位周期Tsである規則的な制御波形を例示しているが、加速度の絶対値が異なっていてもよく、加速度が一定にされる時間が単位周期Tsの自然数倍であってもよい。   In FIG. 4A, the absolute value of the acceleration on the + (plus) side and the absolute value of the acceleration on the-(minus) side are the same, and the time during which the acceleration is made constant is always the unit cycle Ts. Although a regular control waveform is illustrated, the absolute value of the acceleration may be different, and the time during which the acceleration is made constant may be a natural number multiple of the unit period Ts.

ここで、図4(b)において細線で示す機械振動A、つまり、サーボ制御の周期Tsよりも短い周期を有する機械振動Aは生じない。従って、サーボ制御により、その周期Ts以上の周期を有する機械振動B、C、Dが生じ得る。このため、フィルタ部121のカットオフ周波数fcを周期Tsの逆数(1/Ts)に設定することで、サーボ制御により生じる機械振動B、C、Dを除去することなく、レーザ干渉計110の測定信号に含まれる非線形誤差成分を最大限除去することができる。   Here, the mechanical vibration A indicated by a thin line in FIG. 4B, that is, the mechanical vibration A having a cycle shorter than the servo control cycle Ts does not occur. Therefore, mechanical vibrations B, C, and D having a period equal to or greater than the period Ts can be generated by the servo control. Therefore, by setting the cut-off frequency fc of the filter unit 121 to the reciprocal number (1 / Ts) of the period Ts, the measurement of the laser interferometer 110 is performed without removing the mechanical vibrations B, C, and D caused by the servo control. The nonlinear error component contained in the signal can be removed to the maximum extent.

ここで、ステージ移動制御部122は、図4(a)において破線で示すように、ステージ103の加速度を単位制御周期Taでパルス状にデジタル制御している。このステージ移動制御の周期Taがサーボ制御の周期Tsよりも短く設定されている場合に、フィルタ部121のカットオフ周波数fcをサーボ周期Tsの逆数(1/Ts)に設定すると、ステージ移動制御により生じた機械振動がフィルタ部121により除去される虞がある。例えば、周期Taと同じ周期を有する機械振動Bが除去される虞がある。かかる機械振動が除去されると、ステージ位置の検出精度の低下を招く。   Here, the stage movement control unit 122 digitally controls the acceleration of the stage 103 in a pulse shape with a unit control cycle Ta as shown by a broken line in FIG. When the stage movement control cycle Ta is set shorter than the servo control cycle Ts, if the cutoff frequency fc of the filter unit 121 is set to the reciprocal (1 / Ts) of the servo cycle Ts, the stage movement control The generated mechanical vibration may be removed by the filter unit 121. For example, the mechanical vibration B having the same cycle as the cycle Ta may be removed. When such mechanical vibration is removed, the detection accuracy of the stage position is lowered.

そこで、本実施形態では、図4(a)に示すように、サーボ制御部123によるサーボ制御の周期Tsを、ステージ移動制御部122によるデジタル制御の周期Taよりも短く設定する。これにより、ステージ移動制御122のステージ移動制御により生じる機械振動を除去することがないため、ステージ位置の検出精度の低下を招かない。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the servo control period Ts by the servo control unit 123 is set shorter than the digital control period Ta by the stage movement control unit 122. As a result, the mechanical vibration generated by the stage movement control of the stage movement control 122 is not removed, so that the detection accuracy of the stage position is not lowered.

以上説明したように、本実施形態では、フィルタ部121のカットオフ周波数fcが、サーボ制御の周期Tsの逆数1/Ts(=サーボ周波数fs)に設定されるため、サーボ制御に起因する機械振動成分を除去することなく、レーザ干渉計110の測定信号に含まれる非線形誤差成分を最大限除去することができる。そして、このように非線形誤差成分が最大限除去された測定信号に基づいて、ステージ位置検出部120によりステージ位置を精度良く検出することができる。これにより、描画位置精度を向上させることができる。   As described above, in this embodiment, the cut-off frequency fc of the filter unit 121 is set to the reciprocal 1 / Ts (= servo frequency fs) of the servo control cycle Ts. The nonlinear error component included in the measurement signal of the laser interferometer 110 can be removed as much as possible without removing the component. Then, the stage position can be detected with high accuracy by the stage position detector 120 based on the measurement signal from which the nonlinear error component has been removed to the maximum. Thereby, the drawing position accuracy can be improved.

また、本実施形態では、サーボ制御部123によるサーボ制御の周期Tsをステージ移動制御部122によるデジタル制御の周期Taよりも短く設定するため、上記のようにフィルタ部121のカットオフ周波数fcをサーボ制御の周期Tsの逆数に設定しても、ステージ移動制御により生じる機械振動成分を除去することがなく、ステージ位置の検出精度の低下を招かない。   In the present embodiment, the servo control period Ts of the servo control unit 123 is set to be shorter than the digital control period Ta of the stage movement control unit 122, so that the cutoff frequency fc of the filter unit 121 is set to the servo as described above. Even if the reciprocal of the control cycle Ts is set, the mechanical vibration component generated by the stage movement control is not removed and the detection accuracy of the stage position is not lowered.

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, although the electron beam is used in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to cases where other charged particle beams such as an ion beam are used.

また、上記実施形態において、ステージ位置検出部120の内部にフィルタ部121を備えているが、ステージ位置検出部120の外部にフィルタ部121を備えるように構成してもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the filter part 121 was provided in the inside of the stage position detection part 120, you may comprise so that the filter part 121 may be provided in the exterior of the stage position detection part 120.

また、上記実施形態において、ステージ移動制御部122とサーボ制御部123とを別個に構成しているが、一体化されていてもよい。これにより、装置構成を簡略化することができる。   Moreover, in the said embodiment, although the stage movement control part 122 and the servo control part 123 are comprised separately, you may integrate. Thereby, the apparatus configuration can be simplified.

1 電子ビーム描画装置(荷電粒子ビーム描画装置)
102 試料
103 ステージ
110 レーザ干渉計
120 ステージ位置検出部
121 フィルタ部
122 ステージ移動制御部
123 サーボ制御部
201 カットオフ周波数設定部



1 Electron beam lithography system (charged particle beam lithography system)
102 Sample 103 Stage 110 Laser Interferometer 120 Stage Position Detection Unit 121 Filter Unit 122 Stage Movement Control Unit 123 Servo Control Unit 201 Cutoff Frequency Setting Unit



Claims (5)

水平方向に移動自在なステージと、
前記ステージの加速度を所定の周期でデジタル制御して、所定の目標位置への前記ステージの移動を制御するステージ移動制御部と、
前記ステージ移動制御部による制御後の前記ステージの位置を前記目標位置に近づけるように前記ステージを移動させるサーボ制御を所定の周期で実行するサーボ制御部と、
前記ステージの位置を測定するレーザ干渉計と、
カットオフ周波数を前記サーボ制御の周期の逆数に設定することで前記レーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分を除去するフィルタ部と、
前記フィルタ部により前記非線形誤差成分が除去された測定信号に基づいて、前記ステージの位置を検出するステージ位置検出部とを備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
A stage that can move horizontally,
A stage movement control unit that digitally controls the acceleration of the stage at a predetermined period and controls the movement of the stage to a predetermined target position;
A servo control unit that performs servo control for moving the stage so that the position of the stage after the control by the stage movement control unit approaches the target position at a predetermined period;
A laser interferometer for measuring the position of the stage;
A filter unit for removing a nonlinear error component contained in the measurement signal of the laser interferometer by setting a cutoff frequency to the reciprocal of the servo control period;
A charged particle beam drawing apparatus comprising: a stage position detection unit configured to detect a position of the stage based on a measurement signal from which the nonlinear error component has been removed by the filter unit.
前記サーボ制御の周期が、前記ステージ移動制御部によるデジタル制御の周期よりも短く設定されたことを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム描画装置。   The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the servo control cycle is set shorter than a digital control cycle by the stage movement control unit. 前記サーボ制御部と、前記ステージ移動制御部とが一体に構成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の荷電粒子ビーム描画装置。   The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the servo control unit and the stage movement control unit are integrally configured. 水平方向に移動自在なステージに載置された試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
前記ステージの加速度を所定の周期でデジタル制御して、所定の目標位置への前記ステージの移動を制御するステップと、
前記ステージの移動制御を行った後の前記ステージの位置を前記目標位置に近づけるように前記ステージを移動させるサーボ制御を所定の周期で実行するステップと、
レーザ干渉計を用いて前記ステージの位置を測定するステップ、
所定のカットオフ周波数が設定されたフィルタ部を用いて、前記レーザ干渉計の測定信号に含まれる非線形誤差成分を除去するステップと、
前記非線形誤差成分が除去された測定信号に基づいて、ステージ位置を検出するステップと、
前記カットオフ周波数を前記サーボ制御の周期の逆数に設定するステップとを含むことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
In a charged particle beam drawing method of drawing a pattern by irradiating a sample placed on a stage movable in a horizontal direction with a charged particle beam,
Digitally controlling the acceleration of the stage at a predetermined period, and controlling the movement of the stage to a predetermined target position;
Performing servo control for moving the stage so as to bring the position of the stage after performing the movement control of the stage closer to the target position at a predetermined period;
Measuring the position of the stage using a laser interferometer;
Removing a non-linear error component included in the measurement signal of the laser interferometer, using a filter unit in which a predetermined cutoff frequency is set;
Detecting a stage position based on the measurement signal from which the nonlinear error component has been removed;
And a step of setting the cut-off frequency to a reciprocal of the servo control period.
前記サーボ制御の周期を、前記デジタル制御の周期よりも短く設定することを特徴とする請求項4記載の荷電粒子ビーム描画方法。   5. The charged particle beam writing method according to claim 4, wherein the servo control cycle is set shorter than the digital control cycle.
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