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JP5581022B2 - Charged particle beam drawing apparatus and charged particle beam drawing method - Google Patents
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Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置およ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 drawing apparatus and a charged particle beam drawing method.

近年、半導体集積回路の高集積化に伴って、LSI(Large Scale Integration)のパターンは、より微細化および複雑化する傾向にある。パターンの転写に使用されている深紫外線光の波長は193nmであるのに対して、転写しようとするパターンのサイズは波長よりも短い。この微細化の要求に伴い、リソグラフィ技術の複雑化も加速している。しかし、LSIを大量に生産するため、原画であるマスク上に描かれたパターンをウェハ上に転写していくことが可能なリソグラフィ技術において、製品毎に異なるマスクパターンのデザイン変更に対する自由度が必要である。そのため、マスクに対するパターン描画は、これまで通り電子ビーム描画装置が使用した電子ビームリソグラフィ技術が使用されている。   In recent years, with the high integration of semiconductor integrated circuits, LSI (Large Scale Integration) patterns tend to become finer and more complicated. The wavelength of deep ultraviolet light used for pattern transfer is 193 nm, whereas the size of the pattern to be transferred is shorter than the wavelength. Along with this demand for miniaturization, the complexity of lithography technology is accelerating. However, in order to produce LSIs in large quantities, the lithography technology that can transfer the pattern drawn on the original mask onto the wafer requires a degree of freedom to change the design of the mask pattern that differs from product to product. It is. For this reason, the pattern writing on the mask uses the electron beam lithography technique used by the electron beam writing apparatus as before.

電子ビームリソグラフィ技術は、利用する電子ビームが荷電粒子ビームであるために、本質的に優れた解像度を有している。また、焦点深度を大きく確保することができるので、高い段差上でも寸法変動を抑制できるという利点も有している。このため、ウェハにLSIパターンを転写する際の原版となるマスクまたはレチクルの製造現場においても、電子ビームリソグラフィ技術が広く一般に使われている。さらに、電子ビームリソグラフィ技術を用いて、ウェハ上にパターンを直接描画する電子ビーム描画装置がDRAMを代表とする最先端デバイスの開発に適用されている他、一部ASICの生産にも用いられている。   The electron beam lithography technique has an essentially excellent resolution because the electron beam used is a charged particle beam. Further, since a large depth of focus can be secured, there is an advantage that dimensional variation can be suppressed even on a high step. For this reason, the electron beam lithography technique is widely used also in the manufacturing site of a mask or a reticle that becomes an original when transferring an LSI pattern onto a wafer. Furthermore, an electron beam lithography apparatus that directly draws a pattern on a wafer using an electron beam lithography technique is applied to the development of state-of-the-art devices such as DRAMs, and is also used for the production of some ASICs. Yes.

そして、こうした電子ビームリソグラフィ技術を実現するための電子ビーム描画装置は、通常、描画対象となる試料(マスク基板やウェハ)を載置するステージを内蔵する描画室と、前記ステージに載置した試料に対し具備する電子銃から電子ビームを照射する電子鏡筒とを備える。そして、描画室内のステージにおいては、ステージを移動させるステージ移動手段としてガイドとステージ駆動用のモータを備えている。また、電子鏡筒内には、偏向器等が備えられており、偏向器を用いDAC(Digital to Analog Converter)アンプを介して印加される偏向信号に基づいて、試料における電子ビームの照射位置を制御可能としている。   An electron beam lithography apparatus for realizing such an electron beam lithography technique usually includes a drawing chamber containing a stage on which a sample (mask substrate or wafer) to be drawn is placed, and a sample placed on the stage. And an electron column for irradiating an electron beam from an electron gun included in the above. The stage in the drawing chamber includes a guide and a stage driving motor as stage moving means for moving the stage. In addition, a deflector or the like is provided in the electron lens barrel, and the irradiation position of the electron beam on the sample is determined based on a deflection signal applied via a DAC (Digital to Analog Converter) amplifier using the deflector. It can be controlled.

このような電子ビームを用いる描画装置では、電子ビームの位置に対して試料を保持するステージを制御するための位置計測装置が固定されている真空チャンバ、真空チャンバに載置された電子鏡筒、電子鏡筒近辺に配置されたDACアンプ、及び電子ビームが打ち込まれる試料自体の温度制御が求められる。描画動作が開始されると、ステージの動作に伴うガイドの摩擦や、モータの起電力による発熱や、パターンに応じて駆動されるDACアンプの発熱等により生じる描画装置の温度変動が起こることにより、位置計測装置によりステージ上に載置された試料に対して計測されている電子ビームの位置が、上記発熱による熱膨張により誤差を生じる恐れがあり、描画精度に影響する。よって、このような観点からも装置温度上昇の抑制と精密な温度維持制御が必要とされている。   In such a drawing apparatus using an electron beam, a vacuum chamber in which a position measuring device for controlling a stage for holding a sample with respect to the position of the electron beam is fixed, an electron column mounted on the vacuum chamber, It is required to control the temperature of a DAC amplifier arranged near the electron column and the sample itself into which the electron beam is implanted. When the drawing operation is started, temperature fluctuations of the drawing apparatus caused by friction of the guide accompanying the operation of the stage, heat generation due to the electromotive force of the motor, heat generation of the DAC amplifier driven according to the pattern, etc. occur, The position of the electron beam measured with respect to the sample placed on the stage by the position measuring device may cause an error due to thermal expansion due to the heat generation, which affects the drawing accuracy. Therefore, also from such a viewpoint, suppression of the apparatus temperature rise and precise temperature maintenance control are required.

特許文献1には、温度調整が可能で高スループット化に対応した露光装置が開示されている。開示された露光装置は、温度制御した流体が流れる流体経路と、流体を冷却または加熱するための媒流体が流れる媒流体流路と、流体と媒流体との熱交換を行う熱交換器と、熱交換器に入る媒流体の流量を制御する流量制御器とを備える温調装置を具備する。   Patent Document 1 discloses an exposure apparatus capable of adjusting the temperature and corresponding to high throughput. The disclosed exposure apparatus includes a fluid path through which a temperature-controlled fluid flows, a medium fluid flow path through which a medium fluid for cooling or heating the fluid, a heat exchanger that performs heat exchange between the fluid and the medium fluid, And a flow controller for controlling a flow rate of the medium fluid entering the heat exchanger.

図3は、従来の電子ビーム描画装置の構成図である。
図3に示すように、電子ビーム描画装置100は、描画対象となるマスク基板102を載置するステージ103を内蔵する描画室101と、ステージ103に載置したマスク基板102に対し具備する電子銃130から電子ビームを照射する電子鏡筒120と、描画データに基づいて描画の条件などが記述された描画ジョブを作成し、マスク基板102を載置するステージ103や電子鏡筒120に内蔵された電子銃130からの電子ビームを制御してマスク基板102に対する描画作業を制御する描画制御コンピュータ150とを備える。
そして、描画制御コンピュータ150での描画ジョブの作成については、まず所望の描画データがLANを介して、データサーバコンピュータ160からデータ前処理コンピュータ170に送られる。そして、送られた描画データは、データ前処理コンピュータ170により描画制御コンピュータ150で利用可能なデータに変換される。そして、描画制御コンピュータ150に送られて描画ジョブが作成される。
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional electron beam drawing apparatus.
As shown in FIG. 3, an electron beam drawing apparatus 100 includes a drawing chamber 101 having a stage 103 on which a mask substrate 102 to be drawn is placed, and an electron gun provided for the mask substrate 102 placed on the stage 103. An electron barrel 120 that irradiates an electron beam from 130 and a drawing job in which drawing conditions are described based on the drawing data are created, and built in the stage 103 on which the mask substrate 102 is placed and the electron barrel 120 A drawing control computer 150 that controls the drawing operation on the mask substrate 102 by controlling the electron beam from the electron gun 130 is provided.
In creating a drawing job in the drawing control computer 150, first, desired drawing data is sent from the data server computer 160 to the data preprocessing computer 170 via the LAN. The sent drawing data is converted into data usable by the drawing control computer 150 by the data preprocessing computer 170. Then, it is sent to the drawing control computer 150 to create a drawing job.

描画制御コンピュータ150では、電子ビーム描画装置100を構成する各部を制御する機械制御コンピュータ140と、後述するDACアンプ123、124に接続しており、上述の描画ジョブに基づいて、機械制御コンピュータ140を制御し、DACアンプ123、124には偏向信号を送ってこれらを制御する。   The drawing control computer 150 is connected to a machine control computer 140 that controls each part of the electron beam drawing apparatus 100 and DAC amplifiers 123 and 124 described later. The machine control computer 140 is connected to the drawing job described above. Control is performed by sending a deflection signal to the DAC amplifiers 123 and 124.

電子ビーム描画装置100の描画室101内には、試料であるマスク基板102が設置されたステージ103が設けられている。ステージ103はガイド104上に設置され、コントローラであるモータドライバ105により制御される駆動用のモータ106によりX方向(紙面における左右方向)とY方向(紙面における垂直方向)に駆動可能とされている。そして、ステージ103のXY方向の移動位置は、ステージ103上に設けられたレーザミラー116と、レーザ光源であるレーザヘッド107と、レーザ干渉計117と、レーザ光を受光するレシーバ109とを用い、XY位置読取回路108により測定される。   In the drawing chamber 101 of the electron beam drawing apparatus 100, a stage 103 on which a mask substrate 102 as a sample is placed is provided. The stage 103 is installed on a guide 104 and can be driven in the X direction (left and right direction on the paper surface) and the Y direction (vertical direction on the paper surface) by a driving motor 106 controlled by a motor driver 105 as a controller. . The movement position of the stage 103 in the X and Y directions uses a laser mirror 116 provided on the stage 103, a laser head 107 as a laser light source, a laser interferometer 117, and a receiver 109 that receives laser light. It is measured by the XY position reading circuit 108.

マスク基板102のZ方向(紙面における上下方向)の位置制御確認は、描画室101上部に設けられた、レーザ光を発射するZセンサ投光部110とそれを受け取るZセンサ受光部112を使用しZ位置読取回路111によって可能とされている。
そして、これらモータドライバ105、XY位置読取回路108、およびZ位置読取回路111の動作は、装置の備える機械制御コンピュータ140により制御可能とされている。
The position control confirmation of the mask substrate 102 in the Z direction (vertical direction on the paper surface) uses a Z sensor light projecting unit 110 that emits laser light and a Z sensor light receiving unit 112 that receives the laser light provided in the upper part of the drawing chamber 101. This is made possible by the Z position reading circuit 111.
The operations of the motor driver 105, the XY position reading circuit 108, and the Z position reading circuit 111 can be controlled by a machine control computer 140 provided in the apparatus.

描画室101の天井部には、電子鏡筒120が配置されている。そして、電子鏡筒120の内部には電子ビーム光学系が設置されている。この光学系は、電子ビームを放射する電子銃130や、偏向器121、122やビーム成形用のアパーチャ(図示されない)等から構成される。そして、電子鏡筒120内の偏向器121,122では、装置上に配設された上述のDACアンプ123、124を介して印加される偏向信号に基づいて、マスク基板102上での電子ビームの照射位置を制御可能とされている。   An electronic lens barrel 120 is disposed on the ceiling of the drawing chamber 101. An electron beam optical system is installed inside the electron column 120. The optical system includes an electron gun 130 that emits an electron beam, deflectors 121 and 122, a beam shaping aperture (not shown), and the like. Then, in the deflectors 121 and 122 in the electron column 120, the electron beam on the mask substrate 102 is based on the deflection signal applied through the above-described DAC amplifiers 123 and 124 disposed on the apparatus. The irradiation position can be controlled.

電子ビーム描画装置100においては、その描画室101内のガイド104下部と、モータ106と、DACアンプ123、124にそれぞれ、独立する冷却水の系統181、182、183、184が設けられている。これら具備する冷却水の系統181、182、183、184により、各部に冷却水を循環させて各部の温度を一定に保ち、その結果電子ビーム描画装置100全体の温度が上昇するのを抑制している。   In the electron beam drawing apparatus 100, independent cooling water systems 181, 182, 183, and 184 are provided in the lower part of the guide 104 in the drawing chamber 101, the motor 106, and the DAC amplifiers 123 and 124, respectively. These cooling water systems 181, 182, 183, and 184 circulate the cooling water to each part to keep the temperature of each part constant, and as a result, the temperature of the entire electron beam drawing apparatus 100 is suppressed from rising. Yes.

特開2005−142283号公報JP 2005-142283 A

図4は、従来の電子ビーム描画装置を用いて行われる荷電粒子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。
まずステップS1001で、描画対象となる基板上での所望の描画データをデータサーバコンピュータ160に登録する。次にこのデータをデータ前処理コンピュータ170に送って機械制御コンピュータ150で利用可能なデータへと変換し、その後、描画制御コンピュータ150に送って描画の条件などを含む描画ジョブを作成する(S1002)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining a charged particle beam drawing method performed using a conventional electron beam drawing apparatus.
First, in step S1001, desired drawing data on a substrate to be drawn is registered in the data server computer 160. Next, this data is sent to the data preprocessing computer 170 and converted into data usable by the machine control computer 150, and then sent to the drawing control computer 150 to create a drawing job including drawing conditions and the like (S1002). .

ステップS1002で作成された描画ジョブに基づき、電子ビーム描画装置100では描画がスタートする(S1003)。まず、装置100内の所定位置に描画対象基板であるマスク基板102を置き、その前の作業にかかる描画作業の終了を待つか、あるいはマスク基板102および装置101内の温度が安定化するまで、必要な時間待機をする(S1004)。   Based on the drawing job created in step S1002, the electron beam drawing apparatus 100 starts drawing (S1003). First, the mask substrate 102 which is a drawing target substrate is placed at a predetermined position in the apparatus 100, and the end of the drawing work related to the previous work is waited, or until the temperature in the mask substrate 102 and the apparatus 101 is stabilized. It waits for a necessary time (S1004).

その後、ステップS1005でステージ103上にマスク基板102を搬送し、実際の描画作業を開始し(S1006)、設定時間ごとに電子ビームの状態を確認してから(S1007)、描画を終了する(S1008)。
そして、次の描画作業が必要であれば、マスク基板102は再度ステップS1003に戻され、描画を再びスタートさせる。そして、そのような描画作業が必要なければ、描画作業を終了し、マスク基板102を次の作業のために搬送する(S1009)。
Thereafter, in step S1005, the mask substrate 102 is transferred onto the stage 103, and the actual drawing operation is started (S1006). After confirming the state of the electron beam every set time (S1007), the drawing is finished (S1008). ).
If the next drawing operation is necessary, the mask substrate 102 is returned to step S1003 again to start drawing again. If such drawing work is not necessary, the drawing work is ended and the mask substrate 102 is transported for the next work (S1009).

尚、ステップS1001の描画レイアウトデータの登録からS1009の次の作業へのマスク基板102の搬送までの各工程においては、図4に示すように、ステップS1010の電子ビーム描画装置100の冷却水循環による温度の安定化作業が独立に行われている。すなわち、各部所定の設定温度に対し、電子ビーム描画装置100全体として各部独立の温度制御がなされており、描画工程の進捗とは独立し、装置100各部の温度が常に所定温度となるよう制御がなされている。   In each step from registration of the drawing layout data in step S1001 to conveyance of the mask substrate 102 to the next operation in S1009, as shown in FIG. 4, the temperature due to the cooling water circulation of the electron beam drawing apparatus 100 in step S1010. The stabilization work has been carried out independently. That is, the temperature of each part is controlled independently for each part of the electron beam lithography apparatus 100 for a predetermined set temperature, and control is performed so that the temperature of each part of the apparatus 100 always becomes a predetermined temperature independently of the progress of the drawing process. Has been made.

しかしながら、このように電子ビーム描画装置100各部で独立の温度制御がなされ、さらに、描画作業の各工程とは独立にその温度制御がなされる場合、試料であるマスク基板102上など特定の箇所で精密な温度制御が求められた場合、十分に対応できない場合がある。とくに、マスク基板102における温度は描画精度に大きく影響するため、その一部分であっても温度上昇を抑制し、試料の温度が所定温度にある状態で電子ビームによる描画を進捗させる必要があるが、現状では、そのような精度で温度制御を行うことはできない。   However, when independent temperature control is performed in each part of the electron beam lithography apparatus 100 as described above, and further, the temperature control is performed independently of each process of the lithography work, the specific part such as the mask substrate 102 as a sample is used. When precise temperature control is required, it may not be able to respond sufficiently. In particular, since the temperature in the mask substrate 102 greatly affects the drawing accuracy, it is necessary to suppress the temperature rise even in a part of the mask substrate 102 and advance the drawing with the electron beam while the temperature of the sample is at a predetermined temperature. At present, temperature control cannot be performed with such accuracy.

また、最近では、電子線リソグラフィ技術における描画精度向上のため、電子ビーム制御の高精度化が必要とされており、それに伴い、DACアンプ123、124の高分解能化が進められている。一方、大規模かつ複雑なマスクパターンを描画する場合に、データ量の増大に伴って、電子ビームの偏向位置決め動作回数が飛躍的に増えることによりDACアンプ自体での発熱増大を招くことになり、その冷却対応の重要性が増すことになる。また、高分解能化に伴ってDACアンプのビット数を増やすことは技術的に困難なため、制御するビット数に変更が無いと必然的に電子ビームの偏向幅は狭くなり、所望形状の描画を行うための描画領域に対するストライプ数は増加している。   Recently, in order to improve the drawing accuracy in the electron beam lithography technique, it is necessary to increase the accuracy of electron beam control, and accordingly, the resolution of the DAC amplifiers 123 and 124 is being increased. On the other hand, when drawing a large and complicated mask pattern, the number of electron beam deflection positioning operations increases dramatically as the amount of data increases, leading to an increase in heat generation in the DAC amplifier itself. The importance of this cooling response will increase. In addition, it is technically difficult to increase the number of bits of the DAC amplifier as the resolution is increased. Therefore, if the number of bits to be controlled is not changed, the deflection width of the electron beam is inevitably narrowed, and a desired shape can be drawn. The number of stripes for the drawing area to be performed is increasing.

さらには、スループット改善のため描画時のステージ高速度化と可変速度化が図られ、パターンの密度に応じて一つのストライプ内であってもステージの速度を変化することが可能となっている。一方で、電子ビームのショットノイズ低減のために描画対象基板上に形成されるレジストの低感度化が図られている。その結果、パス数が増加するなど、一描画作業あたりの描画対象基板のステージ上走行距離が増えるが、一方で描画時間は短縮されている。   Furthermore, the stage speed at the time of drawing is increased and the variable speed is increased for throughput improvement, and the stage speed can be changed even within one stripe according to the pattern density. On the other hand, in order to reduce shot noise of an electron beam, the sensitivity of a resist formed on a drawing target substrate is reduced. As a result, the travel distance on the stage of the drawing target substrate per drawing operation increases, for example, the number of passes increases, but the drawing time is shortened.

しかしながら、一描画作業あたりの描画時間が短縮されると、たとえば試料であるマスク基板上での単位時間あたりの発熱量は増加することになる。電子ビーム描画装置100の描画室101とその天井部に配設された電子鏡筒120の内部は真空環境にあるため、マスク基板102上など装置100内部で発生した熱は主に構造物を伝わることで拡散し、緩和される。   However, if the drawing time per drawing operation is shortened, for example, the amount of heat generated per unit time on the mask substrate as a sample increases. Since the inside of the drawing chamber 101 of the electron beam drawing apparatus 100 and the electron column 120 disposed on the ceiling thereof is in a vacuum environment, heat generated inside the apparatus 100 such as on the mask substrate 102 is mainly transmitted to the structure. It is diffused and relaxed.

その結果、描画室101を構成する真空チャンバ(図示されない)が熱で膨張するなど変形し、それに伴って描画室101が変形する恐れがある。そして、ステージ103の位置精度を管理しているレーザ干渉計109の設置部位が変形した場合、ステージ103の位置がXY位置読取回路108により正確に読み取れない恐れがあって、いわゆるドリフトを起こす恐れがある。   As a result, a vacuum chamber (not shown) constituting the drawing chamber 101 may be deformed by expansion due to heat and the drawing chamber 101 may be deformed accordingly. If the installation site of the laser interferometer 109 that manages the position accuracy of the stage 103 is deformed, the position of the stage 103 may not be read accurately by the XY position reading circuit 108, and so-called drift may occur. is there.

このような状況を防止するためには当然に電子ビーム描画装置100の冷却、特にDACアンプ123、124の冷却が有効であり、図3に示すような従来の電子ビーム描画装置100の場合、装置100各部の温度を一定に保つよう、冷却水循環による温度の安定化作業がなされているが、後に説明するように、十分に上述のドリフトを抑制することはできない。   In order to prevent such a situation, naturally the cooling of the electron beam drawing apparatus 100, particularly the cooling of the DAC amplifiers 123 and 124, is effective. In the case of the conventional electron beam drawing apparatus 100 as shown in FIG. The temperature is stabilized by circulating the cooling water so as to keep the temperature of each part 100 constant, but as described later, the above-described drift cannot be sufficiently suppressed.

また、真空環境下にある描画室101内に設置されるステージ103の構造に着目する場合、使用するガイド104として、従来は非磁性材料で構成されたLM(Linear Motion)ガイドやクロスローラガイドなどが用いられてきた。LMガイドやクロスローラガイドは、ボールやローラによってガイドされることで比較的小さな摩擦力でステージの動作を規制することが可能である。   Further, when paying attention to the structure of the stage 103 installed in the drawing chamber 101 in a vacuum environment, as a guide 104 to be used, an LM (Linear Motion) guide or a cross roller guide, which is conventionally made of a nonmagnetic material, etc. Has been used. The LM guide and the cross roller guide can be regulated by a relatively small frictional force by being guided by a ball or a roller.

このとき、構造的に自由度が大きいLMガイドの方が電子ビーム描画装置100の構成上好ましいが、ステージ103の走行に伴う抵抗はクロスローラガイドの方が小さいため、高精度な走行動作を長時間継続する必要がある電子ビーム描画装置においては、クロスローラガイドのほうが好ましい。   At this time, an LM guide having a large degree of freedom in structure is preferable in terms of the configuration of the electron beam drawing apparatus 100. However, since the resistance associated with the travel of the stage 103 is smaller in the cross roller guide, a highly accurate travel operation is longer. In an electron beam drawing apparatus that needs to continue for a time, a cross roller guide is preferred.

しかしながら、そのようなクロスローラガイドであっても、ステージ103の走行に伴う抵抗により発熱を完全に抑制することはできない。また上述のように、スループット改善のため装置性能が向上し、描画時のステージ高速度化と可変速度化が図られ、さらに、一描画作業あたりの描画対象基板のステージ上走行距離増えた場合、発熱を十分に制御することが必要となる。   However, even such a cross roller guide cannot completely suppress heat generation due to the resistance accompanying the travel of the stage 103. In addition, as described above, the apparatus performance is improved for throughput improvement, the stage speed at the time of drawing is increased and the variable speed is increased, and furthermore, when the travel distance on the stage of the drawing target substrate per drawing work increases, It is necessary to sufficiently control the heat generation.

特に、ガイド104上のステージ103上に配置されたマスク基板102では、上述のように電子ビームによる描画作業によって発熱があり、このようなマスク基板102の近くに配置されたガイド104部分での冷却や温度制御は、試料であるマスク基板102近傍での精密な温度制御が求められる電子ビーム描画装置100において非常に重要な機能となる。   In particular, in the mask substrate 102 disposed on the stage 103 on the guide 104, heat is generated by the drawing operation by the electron beam as described above, and cooling is performed at the guide 104 portion disposed near the mask substrate 102. In addition, the temperature control is a very important function in the electron beam lithography apparatus 100 that requires precise temperature control in the vicinity of the mask substrate 102 as a sample.

しかしながら、従来の電子ビーム描画装置100では、例えば、上述のDACアンプ123、124で設定値以上の温度上昇が起こった場合、それを確認してさらなる冷却水循環による冷却動作を開始するため、その冷却効果が現れるまでにタイムラグが生じてしまうのが通常である。すなわち、温度上昇を開始した装置100の各部が実際に冷却されて設定温度の状態に戻るまでの間には、ある程度の時間を要する。その結果、上述のレーザ干渉計109の設置部位の変形が発生してしまい、ステージ103の位置を正確に読み取れない状況が発生してしまうことがある。   However, in the conventional electron beam drawing apparatus 100, for example, when the above-described DAC amplifiers 123 and 124 have risen in temperature more than a set value, the cooling operation is started by confirming this and further cooling water circulation. Usually there is a time lag before the effect appears. That is, a certain amount of time is required until each part of the apparatus 100 that has started to rise in temperature is actually cooled and returned to the set temperature state. As a result, deformation of the installation site of the laser interferometer 109 described above may occur, resulting in a situation where the position of the stage 103 cannot be read accurately.

このようなレーザ干渉計109の設置部位での変形を抑制するためには、例えば、DACアンプ123、124などで発生する、上述の温度上昇を事前に予測し、冷却開始のタイミングを最適化できるようにすることが望ましい。しかしながら、そのような機能は、従来の電子ビーム描画装置において実現されていない。   In order to suppress such deformation at the installation site of the laser interferometer 109, for example, the above-described temperature rise that occurs in the DAC amplifiers 123, 124, etc. can be predicted in advance, and the cooling start timing can be optimized. It is desirable to do so. However, such a function is not realized in the conventional electron beam drawing apparatus.

したがって、電子ビーム描画装置において、精密な温度調整が可能で所望のパターン寸法とパターン精度を実現するには、従来の冷却方式を用いた従来の電子ビーム等荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法では不充分であり、新たな荷電粒子ビーム描画装置とそれを用いた新たな荷電粒子ビーム描画方法の開発が求められている。   Therefore, in an electron beam drawing apparatus, in order to achieve precise pattern adjustment and desired pattern dimensions and pattern accuracy, a conventional charged particle beam drawing apparatus such as an electron beam and a charged particle beam drawing using a conventional cooling method. The method is insufficient, and development of a new charged particle beam drawing apparatus and a new charged particle beam drawing method using the same is required.

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、精密な温度調整を可能として所望のパターン寸法とパターン精度を実現することが可能な荷電粒子ビーム描画装置と荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of these points. That is, an object of the present invention is to provide a charged particle beam writing apparatus and a charged particle beam writing method capable of realizing a desired pattern dimension and pattern accuracy by enabling precise temperature adjustment.

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の第1の態様は、試料が載置されるステージが設けられたガイドを底部に配置した描画室と、試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、所定の描画データに従いステージとビーム照射手段とを制御し、ステージを移動させつつ試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する描画制御機構とを備えた荷電粒子ビーム描画装置であって、
少なくともガイド近傍の温度制御をする温度制御部を備え、
描画制御機構は、描画データから荷電粒子ビーム照射により生じる試料およびガイドの時間に対する温度変動を予め予測する機能を備え、所定のパターンの描画開始を起点に、その予測に従って温度制御部を動作させてガイド近傍の温度制御をするよう構成されたことを特徴とするものである。
A first aspect of the present invention includes a drawing chamber in which a guide provided with a stage on which a sample is placed is arranged at the bottom, beam irradiation means for irradiating the sample with a charged particle beam, a stage according to predetermined drawing data, A charged particle beam drawing apparatus comprising a drawing control mechanism for controlling a beam irradiation means and irradiating a sample with a charged particle beam while drawing a predetermined pattern to draw a predetermined pattern;
At least a temperature control unit that controls the temperature in the vicinity of the guide,
The drawing control mechanism has a function of predicting in advance the temperature fluctuation with respect to the sample and guide time caused by charged particle beam irradiation from the drawing data, and starts the drawing of a predetermined pattern, and operates the temperature control unit according to the prediction. It is characterized by being configured to control the temperature in the vicinity of the guide.

本発明の第1の態様において、温度制御部は、液冷コントローラと、ガイド近傍に配設された液冷系統とを有していて、液冷コントローラにより液冷系統中を冷却媒体が循環するよう構成されており、
描画制御機構は、予測に従い温度制御部を動作させ、液冷系統中を循環する冷却媒体の冷却能力を制御して、ガイド近傍の温度制御をするよう構成されていることが好ましい。
In the first aspect of the present invention, the temperature control unit has a liquid cooling controller and a liquid cooling system disposed in the vicinity of the guide, and the cooling medium circulates in the liquid cooling system by the liquid cooling controller. It is configured as
The drawing control mechanism is preferably configured to control the temperature in the vicinity of the guide by operating the temperature control unit in accordance with the prediction and controlling the cooling capacity of the cooling medium circulating in the liquid cooling system.

本発明の第1の態様において、描画室の上部には、試料に照射される荷電粒子ビームの照射位置決めをする偏向器と、描画制御機構の制御により偏向器に偏向信号を印加するDACアンプとが配設され、描画室の外部にはステージを駆動するモータが配設されており、
温度制御部は、DACアンプの周囲に配設された液冷系統と、モータの周囲に配設された液冷系統とを有し、液冷コントローラにより各液冷系統中を冷却媒体が循環するよう構成されており、
描画制御機構は、予測に従い温度制御部を動作させ、各液冷系統中を循環する冷却媒体の冷却能力を制御して、DACアンプおよびモータの温度制御をするよう構成されていることが好ましい。
In the first aspect of the present invention, on the upper part of the drawing chamber, a deflector for positioning the charged particle beam irradiated to the sample, a DAC amplifier for applying a deflection signal to the deflector under the control of the drawing control mechanism, And a motor for driving the stage is provided outside the drawing chamber.
The temperature control unit has a liquid cooling system disposed around the DAC amplifier and a liquid cooling system disposed around the motor, and a cooling medium circulates in each liquid cooling system by the liquid cooling controller. It is configured as
The drawing control mechanism is preferably configured to control the temperature of the DAC amplifier and the motor by operating the temperature control unit according to the prediction and controlling the cooling capacity of the cooling medium circulating in each liquid cooling system.

本発明の第2の態様は、描画室の底部に配置されたガイド上のステージに試料を載置する工程と、
描画データから少なくともガイドの近傍で発生する時間に対する温度変動を予測し、その予測と描画データに基づいて、描画の条件とガイド近傍の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成する工程と、
描画に先立って、試料をステージ上に搬送する工程と、
描画ジョブに従い、所定のパターンの描画開始を起点にガイド近傍の温度制御を行いながら、ステージを移動させつつ試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する工程とを含むことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法に関する。
The second aspect of the present invention includes a step of placing a sample on a stage on a guide disposed at the bottom of the drawing chamber;
A step of predicting a temperature variation with respect to a time occurring at least in the vicinity of the guide from the drawing data, and creating a drawing job in which a drawing condition and a temperature control condition in the vicinity of the guide are determined based on the prediction and the drawing data;
Prior to drawing, transporting the sample onto the stage;
A step of drawing a predetermined pattern by irradiating a sample with a charged particle beam while moving the stage while performing temperature control near the guide from the start of drawing a predetermined pattern according to a drawing job. The present invention relates to a charged particle beam writing method.

本発明の第2の態様において、描画ジョブを作成する工程は、ガイド近傍での温度変動を予測して、ガイド近傍での温度変動が生じる前に温度制御が開始されるよう、ガイド近傍の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成する工程であることが好ましい。   In the second aspect of the present invention, the step of creating the drawing job predicts the temperature fluctuation near the guide, and the temperature near the guide is started so that the temperature control is started before the temperature fluctuation near the guide occurs. Preferably, this is a step of creating a drawing job that defines the control conditions.

本発明の第1の態様によれば、描画データから前記荷電粒子ビーム照射により生じる、描画室のガイドやDACアンプなど装置各部の温度変動を予測して、それらに対応した描画ジョブを作成することが可能となり、この描画ジョブに基づき、描画作業中においては、構成する装置各部の描画動作制御と温度制御が、最適な条件で実現されることになる。
したがって、本発明の第1の態様の電子ビーム描画装置は、精密な温度調整が可能であり、描画対象基板における所望のパターン寸法とパターン精度を実現することが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, a temperature fluctuation of each part of the apparatus such as a drawing room guide and a DAC amplifier caused by the charged particle beam irradiation is predicted from drawing data, and a drawing job corresponding to them is created. Based on this drawing job, the drawing operation control and the temperature control of each part of the constituting apparatus are realized under the optimum conditions during the drawing work.
Therefore, the electron beam drawing apparatus according to the first aspect of the present invention can perform precise temperature adjustment, and can realize desired pattern dimensions and pattern accuracy on the drawing target substrate.

本発明の第2の態様によれば、描画データから、描画パターンの描画を行う場合に、例えば、描画室のガイドの近傍で発生する熱を予測し、この予測と描画データに基づいて、描画の条件とこのガイド近傍の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成することが可能となる。そして、描画ジョブに基づき、前記ステージと前記ビーム照射手段とを制御し、前記ステージを移動させつつ前記試料に前記ビーム照射手段により荷電粒子ビームを照射して所定の描画パターンを描画する工程中において、最適な条件で構成する装置各部の描画動作制御と温度制御が並行して実現されることになる。
したがって、精密な温度調整が可能であり、描画対象基板における所望のパターン寸法とパターン精度を実現することが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, when drawing a drawing pattern from drawing data, for example, heat generated in the vicinity of a guide in the drawing room is predicted, and drawing is performed based on the prediction and the drawing data. And a drawing job that defines the temperature control conditions in the vicinity of the guide. In the step of controlling the stage and the beam irradiating unit based on a drawing job and irradiating the sample with a charged particle beam by the beam irradiating unit while moving the stage to draw a predetermined drawing pattern. Thus, drawing operation control and temperature control of each part of the apparatus configured under optimum conditions are realized in parallel.
Therefore, precise temperature adjustment is possible, and desired pattern dimensions and pattern accuracy on the drawing target substrate can be realized.

本実施の形態の電子ビーム描画装置の構成図である。It is a block diagram of the electron beam drawing apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の電子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the electron beam drawing method of this Embodiment. 従来の荷電粒子ビーム描画装置の構成図である。It is a block diagram of the conventional charged particle beam drawing apparatus. 従来の荷電粒子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the conventional charged particle beam drawing method.

図1は、本実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置の構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam drawing apparatus which is an example of a charged particle beam drawing apparatus according to the present embodiment.

図1に示す電子ビーム描画装置1は、クリーンルームにも設置可能な装置である。電子ビーム描画装置1は、描画対象の試料であるマスク基板2を載置するステージ3を内蔵して真空引きされる描画室51を備える。そして、ステージ3に載置したマスク基板2に対し電子銃30から荷電粒子ビームの一例である電子ビームを照射するビーム照射手段として電子鏡筒20を備える。さらに、描画条件などを記述した描画ジョブを作成し、これに基づいてマスク基板2を載置するステージ3や電子鏡筒20に内蔵された電子銃30からの電子ビームを制御して、描画室51におけるマスク基板2に対する描画作業を制御する描画制御機構として描画制御コンピュータ50とが設けられている。   The electron beam drawing apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus that can be installed in a clean room. The electron beam drawing apparatus 1 includes a drawing chamber 51 that includes a stage 3 on which a mask substrate 2 that is a sample to be drawn is placed and is evacuated. An electron lens barrel 20 is provided as beam irradiation means for irradiating the mask substrate 2 placed on the stage 3 from the electron gun 30 with an electron beam which is an example of a charged particle beam. Further, a drawing job describing drawing conditions and the like is created. Based on this, a drawing job is controlled by controlling an electron beam from the stage 3 on which the mask substrate 2 is placed and the electron gun 30 built in the electron lens barrel 20. A drawing control computer 50 is provided as a drawing control mechanism for controlling the drawing work on the mask substrate 2 in 51.

描画制御コンピュータ50における描画データの取得と描画ジョブの作成については、まず所望の描画データがデータサーバコンピュータ60に登録される。そして、LANを介して、データサーバコンピュータ60から装置1の具備するデータ前処理コンピュータ70へと送信される。そして、送信された描画データは、データ前処理コンピュータ70により描画制御コンピュータ50で利用可能な形式のデータに変換され、その後、描画制御コンピュータ50へと送られ、取得される。そして、この描画データに従い、描画の条件などを含む描画ジョブを作成する。   For obtaining drawing data and creating a drawing job in the drawing control computer 50, first, desired drawing data is registered in the data server computer 60. Then, the data is transmitted from the data server computer 60 to the data preprocessing computer 70 included in the apparatus 1 via the LAN. Then, the transmitted drawing data is converted into data in a format usable by the drawing control computer 50 by the data preprocessing computer 70, and then sent to the drawing control computer 50 for acquisition. Then, a drawing job including drawing conditions and the like is created according to the drawing data.

描画制御コンピュータ50では、後に説明する、装置各部の機械動作を制御する機械制御コンピュータ40とDACアンプ23、24とにそれぞれ接続しており、この描画ジョブに基づいて、機械制御コンピュータ40を制御し、DACアンプ23、24には偏向信号を送ってこれらを制御する。   The drawing control computer 50 is connected to a machine control computer 40 and DAC amplifiers 23 and 24, which will be described later, for controlling the machine operation of each part of the apparatus, and controls the machine control computer 40 based on this drawing job. The DAC amplifiers 23 and 24 are controlled by sending deflection signals.

電子ビーム描画装置1の描画室51では、試料であるマスク基板2が設置されるステージ3が設けられている。マスク基板2のステージ3上への設置は、立設した複数本(例えば3本)の支持部材15を介して行われる。そして、ステージ3はガイド4上に設置され、コントローラであるモータドライバ5により制御される駆動用のモータ6によりX方向(紙面における左右方向)とY方向(紙面における垂直方向)に駆動可能である。   In the drawing chamber 51 of the electron beam drawing apparatus 1, a stage 3 on which a mask substrate 2 as a sample is placed is provided. The mask substrate 2 is placed on the stage 3 through a plurality of (for example, three) support members 15 that are erected. The stage 3 is installed on the guide 4 and can be driven in the X direction (left-right direction on the paper surface) and Y direction (vertical direction on the paper surface) by a driving motor 6 controlled by a motor driver 5 which is a controller. .

そして、ステージ3の端部にはレーザミラー16が固定されており、併せて、レーザ光源であるレーザヘッド7と、レーザ光を受光するレシーバ9と、レーザ干渉計17とを具備し、レーザ測長系を構成している。そして、レーザヘッド7から出射されたレーザ光は、レーザ干渉計17で分岐されて一部がステージ3上に配置されたレーザミラー16に入射されて、残りは図示されていない鏡筒付近に載置された参照ミラーに入射される。レーザミラー16と参照ミラーとで反射したレーザ光が再度レーザ干渉計17を介して干渉させることで干渉光が得られて、さらにレシーバ9で受光される。レシーバ9は、光の周波数変化を電気信号に変換してXY位置読取回路8に出力し、この出力によってステージ3のX、Y各方向の位置が測定される。   A laser mirror 16 is fixed to the end of the stage 3, and further includes a laser head 7 that is a laser light source, a receiver 9 that receives laser light, and a laser interferometer 17. It constitutes a long system. The laser light emitted from the laser head 7 is branched by the laser interferometer 17 and part of the laser light is incident on the laser mirror 16 disposed on the stage 3, and the rest is mounted near the lens barrel (not shown). It is incident on the reference mirror placed. The laser light reflected by the laser mirror 16 and the reference mirror is caused to interfere again via the laser interferometer 17, whereby interference light is obtained and further received by the receiver 9. The receiver 9 converts the frequency change of the light into an electric signal and outputs it to the XY position reading circuit 8, and the position of the stage 3 in the X and Y directions is measured by this output.

そして、マスク基板2のZ方向(紙面における上下方向)の位置は、描画室51天井部に設けられた、マスク基板2に向けてレーザ光を出射するZセンサ投光部10と、マスク基板2で反射されたレーザ光を受光するZセンサ受光部12から構成される光てこ式のZセンサを使用し、Zセンサ受光部12からZ位置読取回路11への出力によってステージ3のZ方向の位置が測定可能とされている。   The position of the mask substrate 2 in the Z direction (vertical direction in the drawing) is such that the Z sensor light projecting unit 10 that emits laser light toward the mask substrate 2 provided on the drawing chamber 51 ceiling, and the mask substrate 2. An optical lever-type Z sensor constituted by a Z sensor light receiving unit 12 that receives the laser beam reflected by the laser beam is used, and the position of the stage 3 in the Z direction is output from the Z sensor light receiving unit 12 to the Z position reading circuit 11. Can be measured.

そして、これらモータドライバ5、XY位置読取回路8、およびZ位置読取回路11の動作は、それぞれが接続する機械制御コンピュータ40により制御可能されている。   The operations of the motor driver 5, the XY position reading circuit 8, and the Z position reading circuit 11 can be controlled by a machine control computer 40 to which each is connected.

このとき、ステージ3を設置するガイド4については、ステージ3の走行に伴う抵抗が小さいクロスローラガイドを採用する。クロスローラガイドは、V溝を具備するローラレースと円筒コロからなるガイド方式である。高精度な走行動作を長時間継続する必要がある電子ビーム描画装置1においては、LMガイドなどと比較して、クロスローラガイドの使用が好ましい。   At this time, as the guide 4 for installing the stage 3, a cross roller guide having a small resistance accompanying the travel of the stage 3 is employed. The cross roller guide is a guide system composed of a roller race having a V groove and a cylindrical roller. In the electron beam drawing apparatus 1 that needs to continue a highly accurate traveling operation for a long time, it is preferable to use a cross roller guide as compared with an LM guide or the like.

しかしながら、そのようなクロスローラガイドであっても、走行に伴う抵抗により発熱を完全に抑制することはできない。また、上述のように、スループット改善のため描画時のステージ高速度化と可変速度化が図られ、さらに、一描画作業あたりの描画対象基板のステージ上走行距離が増えているため、描画中の発熱に対する十分な制御が必要となる。   However, even with such a cross roller guide, heat generation cannot be completely suppressed due to resistance associated with traveling. In addition, as described above, the stage speed at the time of drawing is increased and the variable speed is increased to improve the throughput, and furthermore, the travel distance on the stage of the drawing target substrate per drawing work is increased, so that drawing is in progress. Sufficient control over heat generation is required.

なお、ステージの移動に伴うガイド抵抗の少ない差動排気を使用したエアベアリングが提案されている。これは、ボールやローラなどで規制されていたステージの自由度を、圧縮された空気により規制するものである。しかし、差動排気を実現するために常時ポンプを動作させる必要があること、吸気・排気に伴う装置設計的な負荷が大きいこと、さらに浮上させるための空気の温度を一定に制御する必要があるなど、真空中のステージをガイドするための構造としては上述のクロスローラガイドに比べて制約が大きいとされる。   In addition, an air bearing using a differential exhaust with a small guide resistance accompanying the movement of the stage has been proposed. This regulates the degree of freedom of the stage, which has been regulated by a ball or a roller, by compressed air. However, in order to realize differential exhaust, it is necessary to operate the pump at all times, the device design load accompanying intake / exhaust is large, and the temperature of the air to be floated needs to be controlled to be constant. For example, the structure for guiding the stage in vacuum is considered to be more restrictive than the above-described cross roller guide.

したがって、上述のようにクロスローラガイドの採用が好ましいものの、ガイド4上のステージ3上に配置されたマスク基板2では、上述のように電子ビームによる描画作業によって発熱があるため、改善が必要となる。すなわち、このようなマスク基板2の近くに配置されたガイド4部分での冷却や温度制御は、試料であるマスク基板2近傍での精密な温度制御が求められる電子ビーム描画装置1において非常に重要な要件となる。   Therefore, although the use of the cross roller guide is preferable as described above, the mask substrate 2 disposed on the stage 3 on the guide 4 generates heat due to the drawing work by the electron beam as described above, and thus needs to be improved. Become. That is, such cooling and temperature control in the guide 4 portion arranged near the mask substrate 2 is very important in the electron beam lithography apparatus 1 that requires precise temperature control in the vicinity of the mask substrate 2 as a sample. Requirements.

したがって、本実施の形態の電子ビーム描画装置1においては、描画室51のガイド4が配設される底部において、温度制御手段として、冷却媒体の循環が可能な液冷系統72が設けられている。   Therefore, in the electron beam drawing apparatus 1 of the present embodiment, a liquid cooling system 72 capable of circulating a cooling medium is provided as temperature control means at the bottom of the drawing chamber 51 where the guide 4 is disposed. .

また、ステージ3はガイド4上に設置され、モータドライバ5により制御される駆動用のモータ6によりX方向およびY方向に駆動可能であるが、上述のように、一描画作業あたりの描画対象基板のステージ上走行距離が増えているため、ステージ駆動用のモータ6において発熱量が増大している。モータ6における発熱は、描画室51の壁を介してレーザ干渉計17に影響することとなり、正確な測長を妨げることになるため、その十分な抑制と制御が必要となる。従って、本実施の形態の電子ビーム描画装置1においては、ガイド4上のステージ3を駆動するモータ6に対し、温度制御手段として、冷却媒体の循環が可能な液冷系統73が設けられている。   Further, the stage 3 is installed on the guide 4 and can be driven in the X direction and the Y direction by the driving motor 6 controlled by the motor driver 5. As described above, the drawing target substrate per drawing operation Since the on-stage travel distance has increased, the amount of heat generated in the stage driving motor 6 has increased. The heat generated in the motor 6 affects the laser interferometer 17 through the wall of the drawing chamber 51 and hinders accurate length measurement. Therefore, sufficient suppression and control are required. Therefore, in the electron beam drawing apparatus 1 of the present embodiment, a liquid cooling system 73 capable of circulating a cooling medium is provided as a temperature control means for the motor 6 that drives the stage 3 on the guide 4. .

描画室51の天井部には、ビーム照射手段である電子鏡筒20が立設されている。そして、電子鏡筒20の内部には電子ビーム光学系が設置されている。この光学系は、電子ビームを放射する電子銃30や、偏向器21、22やビーム成形用のアパーチャ(図示されない)等から構成される。そして、電子鏡筒20内の偏向器21,22では、装置1上に配設された上述のDACアンプ23、24を介して印加される偏向信号に基づいて、マスク基板2上での電子ビームの照射位置を制御可能とされている。   On the ceiling of the drawing chamber 51, an electron lens barrel 20 as a beam irradiation means is erected. An electron beam optical system is installed inside the electron column 20. This optical system includes an electron gun 30 that emits an electron beam, deflectors 21 and 22, a beam shaping aperture (not shown), and the like. Then, in the deflectors 21 and 22 in the electron column 20, the electron beam on the mask substrate 2 is based on the deflection signal applied via the above-described DAC amplifiers 23 and 24 disposed on the apparatus 1. The irradiation position can be controlled.

このとき、マスク基板2上での描画精度向上のため、電子ビーム制御の高精度化が必要とされるが、それに対応するため、DACアンプ23、24では高分解能化が実現されている。一方、大規模かつ複雑なマスクパターンを描画する場合に、データ量の増大に伴って、電子ビームの偏向位置決め動作回数が飛躍的に増えることによりDACアンプ23、24自体での発熱増大を招くことになり、それを冷却し一定温度に維持するための温度制御手段として、冷却媒体の循環が可能な液冷系統75、76が、それぞれのDACアンプ23、24に対し設けられている。   At this time, in order to improve the drawing accuracy on the mask substrate 2, it is necessary to increase the accuracy of the electron beam control. In order to cope with this, the DAC amplifiers 23 and 24 achieve a higher resolution. On the other hand, when drawing a large-scale and complicated mask pattern, the number of electron beam deflection positioning operations increases dramatically as the amount of data increases, leading to an increase in heat generation in the DAC amplifiers 23 and 24 themselves. Therefore, liquid cooling systems 75 and 76 capable of circulating a cooling medium are provided for the DAC amplifiers 23 and 24 as temperature control means for cooling and maintaining the temperature constant.

以上のように、電子ビーム描画装置1においては、その描画室51内のガイド4下の底部と、モータ6と、DACアンプ23、24にそれぞれ、液冷系統72、73、75、76が設けられている。そして、これら液冷系統72、73、75、76はそれぞれ、電子ビーム描画装置1の具備する液冷コントローラ55に接続し、この液冷コントローラ55によって、液冷系統内での冷却媒体の循環について制御がなされる。すなわち、本実施の形態の電子ビーム描画装置においては、液冷コントローラ55と、それに接続する液冷系統72、73、75、76とから温度制御部が構成される。   As described above, in the electron beam drawing apparatus 1, the liquid cooling systems 72, 73, 75, and 76 are provided in the bottom of the drawing room 51 under the guide 4, the motor 6, and the DAC amplifiers 23 and 24, respectively. It has been. These liquid cooling systems 72, 73, 75, and 76 are connected to a liquid cooling controller 55 provided in the electron beam drawing apparatus 1, and the cooling medium 55 circulates the cooling medium in the liquid cooling system. Control is made. That is, in the electron beam drawing apparatus according to the present embodiment, the temperature controller is configured by the liquid cooling controller 55 and the liquid cooling systems 72, 73, 75, and 76 connected thereto.

この液冷コントローラ55は、各液冷系統72、73、75、76を個別に制御することができる。すなわち、各液冷系統72、73、75、76それぞれについて、独立に循環させる冷却媒体の流速を選択制御できるように構成されており、描画室51のガイド4近傍と、モータ6と、DACアンプ23,24とにおいて、それぞれ独立に、所望の温度を実現することができるように構成されている。   The liquid cooling controller 55 can individually control each of the liquid cooling systems 72, 73, 75, and 76. In other words, each of the liquid cooling systems 72, 73, 75, 76 is configured to be able to selectively control the flow rate of the cooling medium to be circulated independently, and in the vicinity of the guide 4 in the drawing chamber 51, the motor 6, and the DAC amplifier. 23 and 24 are configured such that a desired temperature can be achieved independently of each other.

尚、電子ビーム描画装置1において設けられた各液冷系統72、73、75、76に対し使用可能な冷却媒体としては、水や、装置部品の劣化防止および沸点上昇の目的で何らかの物質を水に加え生成された水溶液の使用が可能である。また、HFE(ハイドロフルオロエーテル)などフッ素系の冷却媒体の使用が可能である。他の冷却媒体としては、FC(フロリナート)やHFPE(H−ガルデン)の使用が可能である。   As a cooling medium that can be used for each of the liquid cooling systems 72, 73, 75, and 76 provided in the electron beam drawing apparatus 1, water or some substance is used for the purpose of preventing deterioration of the apparatus parts and raising the boiling point. In addition, it is possible to use the aqueous solution produced. Further, it is possible to use a fluorine-based cooling medium such as HFE (hydrofluoroether). As another cooling medium, FC (Fluorinert) or HFPE (H-Galden) can be used.

こうして、本実施の形態の電子ビーム描画装置1においては、発熱する可能性があるガイド4近傍等の各部について、それぞれの状況に応じた独立の温度制御と管理が可能であるが、かかる機能を実現する液冷コントローラ55は機械制御コンピュータ40に接続し、所定のパターンの描画開始を起点に、時間に対する温度変動予測に基づいて制御される。すなわち、モータドライバ5、XY位置読取回路8、およびZ位置読取回路11とともに、その動作は、それぞれが接続する機械制御コンピュータ40により制御可能となされている。   In this way, in the electron beam drawing apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to perform independent temperature control and management according to each situation for each part such as the vicinity of the guide 4 that may generate heat. The liquid cooling controller 55 to be realized is connected to the machine control computer 40 and controlled based on temperature fluctuation prediction with respect to time, starting from drawing of a predetermined pattern. That is, the operation of the motor driver 5, the XY position reading circuit 8, and the Z position reading circuit 11 can be controlled by the machine control computer 40 connected thereto.

このとき、機械制御コンピュータ40は、DACアンプ23、24とともに、上述の描画ジョブに基づいて描画制御コンピュータ50によって制御されるように構成されている。従って、本実施の形態の電子ビーム描画装置1では、描画ジョブに従い、DACアンプ23、24の動作や、描画室51内での描画作業を制御することが可能であるが、それら制御と並行して、所定のパターンの描画開始を起点に、時間に対する温度変動予測に基づいて機械制御コンピュータ40により液冷コントローラ55を制御し、装置各部で発生する発熱を個別且つ最適なタイミングで制御することが可能である。   At this time, the machine control computer 40, together with the DAC amplifiers 23 and 24, is configured to be controlled by the drawing control computer 50 based on the drawing job described above. Therefore, in the electron beam drawing apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to control the operation of the DAC amplifiers 23 and 24 and the drawing work in the drawing room 51 according to the drawing job, but in parallel with these controls. Thus, starting from the start of drawing a predetermined pattern, the liquid cooling controller 55 is controlled by the machine control computer 40 based on the temperature fluctuation prediction with respect to time, and the heat generated in each part of the apparatus can be controlled individually and at optimum timing. Is possible.

以上の構成を備えることで、本実施の形態の電子ビーム描画装置1は、精密な温度調整が可能であり、描画対象基板における所望のパターン寸法とパターン精度を実現することが可能となる。   With the above configuration, the electron beam drawing apparatus 1 according to the present embodiment can perform precise temperature adjustment, and can achieve desired pattern dimensions and pattern accuracy on the drawing target substrate.

なお、本実施の形態の電子ビーム描画装置1の描画制御コンピュータ50において作成される、描画条件などが記述された描画ジョブについては、所定のパターンの描画開始を起点に電子ビーム描画装置1においてパターン密度に応じて発生する熱を発熱部分近傍に配設された液冷系統72、73、75、76により時間に対する温度変動予測に基づいて必要十分な熱容量を実現することですばやく吸収し、装置各部の温度を下げて、一定温度に保つことを実現可能とするものである。そして、その場合、レーザ干渉計17を使用したレーザ測長系での位置測定精度の維持と向上を考慮すれば、装置各部で発生する温度の変動をより小さくすることも非常に重要となる。   Note that, with respect to a drawing job created by the drawing control computer 50 of the electron beam drawing apparatus 1 according to the present embodiment and describing drawing conditions and the like, the pattern is generated in the electron beam drawing apparatus 1 from the start of drawing a predetermined pattern. The heat generated according to the density is quickly absorbed by realizing the necessary and sufficient heat capacity based on the temperature fluctuation prediction with respect to time by the liquid cooling systems 72, 73, 75, 76 arranged in the vicinity of the heat generating part. Therefore, it is possible to maintain the temperature at a constant temperature. In that case, if the maintenance and improvement of the position measurement accuracy in the laser length measurement system using the laser interferometer 17 is taken into consideration, it is very important to reduce the temperature fluctuation generated in each part of the apparatus.

すなわち、電子ビーム描画装置1各部で発生する温度上昇に対し、予め設定された温度に維持しようとする従来の方法から、描画パターン毎に異なる温度変動に対応して冷媒の熱容量を変化させることが可能な描画ジョブを作成することがより好ましい。具体的には、予め、描画データにおける描画パターンや描画順序などの情報から、パターンの描画開始を起点とした時の描画室51のガイド4近傍やDACアンプ23、24やモータ6など電子ビーム描画装置1各部での温度上昇を予測し、必要十分な熱容量が得られるように実際に温度変動が発生する前の段階から適当な冷却を開始するよう、液冷系統72、73、75、76を用いた温度制御の実行を可能とする描画ジョブの作成が好ましい。   That is, it is possible to change the heat capacity of the refrigerant in response to temperature fluctuations different for each drawing pattern, from the conventional method for maintaining a preset temperature with respect to the temperature rise generated in each part of the electron beam drawing apparatus 1. More preferably, a possible drawing job is created. Specifically, based on information such as a drawing pattern and a drawing order in drawing data, electron beam drawing such as the vicinity of the guide 4 in the drawing chamber 51 and the DAC amplifiers 23 and 24 and the motor 6 when the drawing start of the pattern is started. The liquid cooling systems 72, 73, 75, and 76 are predicted so as to start appropriate cooling from the stage before the actual temperature fluctuation occurs so as to predict the temperature rise in each part of the apparatus 1 and to obtain a necessary and sufficient heat capacity. It is preferable to create a drawing job that enables execution of the temperature control used.

このような描画ジョブに従って、電子ビーム描画装置1での描画作業が実施されれば、パターンや描画順序によって異なることが予想される装置各部での温度上昇の発生そのものを抑制することが可能となり、レーザ干渉計17を使用したレーザ測長系での位置測定精度の維持と向上が可能となる。 If drawing work is performed in the electron beam drawing apparatus 1 according to such a drawing job, it is possible to suppress the occurrence of temperature rise in each part of the apparatus, which is expected to vary depending on the pattern and drawing order, It is possible to maintain and improve position measurement accuracy in a laser length measurement system using the laser interferometer 17.

以上より、本実施の形態の電子ビーム描画装置1では、描画ジョブに基づき、構成する装置各部の描画動作制御と温度制御が、最適な条件で実現されることになる。したがって、本実施の形態の電子ビーム描画装置1を使用することにより、従来にない新規な電子ビーム描画方法の実現が可能となる。そしてこの新規な描画方法は、所望のパターン寸法とパターン精度を実現し、さらにマスク基板を載置させたステージを高速に走行させても発生する熱を効率よく緩和させることができ、高スループット化への対応が可能となる。   As described above, in the electron beam drawing apparatus 1 according to the present embodiment, the drawing operation control and the temperature control of each part of the constituting apparatus are realized under optimum conditions based on the drawing job. Therefore, by using the electron beam drawing apparatus 1 according to the present embodiment, it is possible to realize a novel electron beam drawing method that has not existed before. This new drawing method achieves the desired pattern dimensions and pattern accuracy, and also can efficiently reduce the heat generated even when the stage on which the mask substrate is placed travels at high speed, resulting in high throughput. Is possible.

図2は、本実施の形態の電子ビーム描画方法を説明するフローチャートである。
まずステップS101で、描画対象の試料であるマスク基板2上に描写される描画レイアウトを描画データとしてデータサーバコンピュータ60に登録する。このとき、データサーバコンピュータ60では、この登録された描画データの解析が行われ、描画パターン密度やパターン配置や必要な電子ビームショットの密度(ショットの多重度)や描画順序を認識し、データとして取得する。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the electron beam drawing method of the present embodiment.
First, in step S101, a drawing layout drawn on the mask substrate 2 as a drawing target sample is registered in the data server computer 60 as drawing data. At this time, the data server computer 60 analyzes the registered drawing data, recognizes the drawing pattern density, the pattern arrangement, the required electron beam shot density (multiplicity of shots), and the drawing order. get.

そして、こうして得られたデータから、必要となる電子ビームの照射量の変化やマスク基板2が載置されたステージ3の走行に伴う発熱量を予測し、併せて描画開始を起点としてマスク基板2やステージ3上での温度分布の発生部位や温度分布プロファイル、温度分布発生時刻などを予測する。さらに、描画開始を起点としてマスク基板2を載置したステージの走行動作に伴うガイド4近傍での発熱の発生時刻とその程度、ステージ3を駆動するモータ6での発熱発生時刻とその大きさ、および描画パターン密度に基づくDACアンプ23、24での発熱の時刻とその大きさなどを予測し、経過時間に対する温度変化予測データとして取得する。   Then, based on the data obtained in this way, a change in the required irradiation amount of the electron beam and a heat generation amount associated with the travel of the stage 3 on which the mask substrate 2 is placed are predicted, and at the same time, the mask substrate 2 starts from the drawing start. Further, the temperature distribution generation site, temperature distribution profile, temperature distribution generation time, etc. on stage 3 are predicted. Furthermore, the generation time and level of heat generation in the vicinity of the guide 4 accompanying the traveling operation of the stage on which the mask substrate 2 is placed from the start of drawing, the generation time and magnitude of the heat generation in the motor 6 that drives the stage 3, Further, the time and magnitude of heat generation in the DAC amplifiers 23 and 24 based on the drawing pattern density are predicted, and obtained as temperature change prediction data with respect to the elapsed time.

尚、例えば、DACアンプ23、24については、描画パターン密度が高くなると、電子ビームの描画位置決めをするための負荷が大きくなり、DACアンプ23、24の発熱量が増大する。したがって、描画開始を起点として描画データからこのようなDACアンプ23、24の発熱を予測し、時間の経過に応じて発熱したDACアンプ23、24の冷却を効率良く行えるよう、時間の経過に応じて適温に設定された冷却媒体を適当な流速で適当な時間の間、循環させるための情報を温度変化予測データ取得の段階でデータ化しておくことが有効となる。   For example, for the DAC amplifiers 23 and 24, as the drawing pattern density increases, the load for positioning the drawing of the electron beam increases, and the heat generation amount of the DAC amplifiers 23 and 24 increases. Accordingly, the heat generation of the DAC amplifiers 23 and 24 is predicted from the drawing data starting from the drawing start, and the DAC amplifiers 23 and 24 that have generated heat can be efficiently cooled as time passes. It is effective to convert information for circulating the cooling medium set to an appropriate temperature at an appropriate flow rate for an appropriate time into data at the stage of obtaining temperature change prediction data.

また、描画パターン密度やパターン配置によって、マスク基板2を載置したステージ3の走行距離や速度が大きくなることがあるが、このような場合には、モータ6での発熱や、ガイド4での抵抗によるガイド4近傍での発熱量が大きくなる。描画開始を起点として発熱したモータ6やガイド4近傍の冷却を効率良く実行するためには、時間の経過に応じて適温に設定された冷却媒体を適当な流速で適当な時間の間、循環させるための情報を温度変化予測データ取得の段階でデータ化しておくことが有効となる。   Further, depending on the drawing pattern density and pattern arrangement, the travel distance and speed of the stage 3 on which the mask substrate 2 is placed may increase. In such a case, heat generated by the motor 6 or the guide 4 The amount of heat generated near the guide 4 due to the resistance increases. In order to efficiently cool the vicinity of the motor 6 and the guide 4 that have generated heat starting from the start of drawing, a cooling medium set to an appropriate temperature according to the passage of time is circulated at an appropriate flow rate for an appropriate time. It is effective to convert the information for this into data at the stage of obtaining temperature change prediction data.

また、マスク基板2への描画のパターンは通常均一ではなく、描画パターン内においてパターン密度の疎密があるのが一般的である。また、パターンが一つのデータになっている場合もあれば、複数のチップから構成されている場合もある。このようなマスク基板2におけるパターン密度の分布や複数のチップから構成されたパターンの場合の描画順序に従いステージ3の走行距離と速度が変化する。すなわち、パターン密度が密である場合、ステージ3の走行距離と速度は小さくなり、パターン密度が疎となるとステージ3の走行距離と速度は大きくなる。その結果、ステージ位置による発熱分布が生じ、マスク基板2上やステージ3上で温度分布が生じることとなる。   Further, the drawing pattern on the mask substrate 2 is usually not uniform, and the pattern density is generally sparse and dense in the drawing pattern. Further, the pattern may be a single piece of data, or it may be composed of a plurality of chips. The travel distance and speed of the stage 3 change according to the pattern density distribution on the mask substrate 2 and the drawing order in the case of a pattern composed of a plurality of chips. That is, when the pattern density is dense, the travel distance and speed of the stage 3 are reduced, and when the pattern density is sparse, the travel distance and speed of the stage 3 are increased. As a result, a heat generation distribution is generated depending on the stage position, and a temperature distribution is generated on the mask substrate 2 and the stage 3.

このような温度分布が発生したマスク基板2やステージ3に対しては、ただ単に温度を一定に保つための冷却媒体を循環させるだけでは有効ではない場合がある。すなわち、クロスローラガイドによって軌道を規制されたステージ3は、描画室底部に固定された部分とマスク基板2を載置可能な稼動部分とから構成されており、冷却媒体の熱容量が十分であれば温度変動があっても一定温度以下の変動に抑えることが可能である。しかし、冷却媒体の熱容量を十分に確保するためには、温度変化が小さいために非常に多くの流量を必要とする。一方、効率的に温度制御するために通常よりも低温度に設定された冷却媒体によりマスク基板2やステージ3周囲を冷却しようとする場合、もともとそれほどの温度上昇が無かった領域においては、温度が下がり過ぎてしまう状況が発生する。このような場合においては、所望の温度に設定された冷却媒体をより高流速で循環させることが有効となるため、そのような方法をとるように情報を温度変化予測データ取得の段階でデータ化しておくことが有効となる。   For the mask substrate 2 and the stage 3 in which such a temperature distribution has occurred, it may not be effective to simply circulate a cooling medium for keeping the temperature constant. That is, the stage 3 whose trajectory is regulated by the cross roller guide is composed of a portion fixed to the bottom of the drawing chamber and an operating portion on which the mask substrate 2 can be placed, and if the heat capacity of the cooling medium is sufficient Even if there is a temperature fluctuation, it is possible to suppress the fluctuation to a certain temperature or less. However, in order to sufficiently secure the heat capacity of the cooling medium, a very large flow rate is required because the temperature change is small. On the other hand, when it is intended to cool the periphery of the mask substrate 2 and the stage 3 with a cooling medium set to a temperature lower than usual in order to efficiently control the temperature, the temperature is originally increased in a region where there has been no significant temperature increase. A situation occurs that falls too much. In such a case, since it is effective to circulate the cooling medium set to a desired temperature at a higher flow rate, information is converted into data at the stage of temperature change prediction data acquisition so as to adopt such a method. It is effective to keep it.

またさらに、本実施の形態の電子ビーム描画方法においては、使用する電子ビーム描画装置1において発生する熱を発熱部分近傍に配設された液冷系統72、73、75、76により一定温度になるように装置各部の温度を制御する。その結果、電子ビーム描画装置1各部の温度を一定温度に保つことを実現可能とするが、レーザ干渉計17を使用したレーザ測長系での位置測定精度の維持と向上を考慮すれば、装置各部で発生する温度の変動をより積極的に小さくすることも重要となる。   Furthermore, in the electron beam drawing method of the present embodiment, the heat generated in the electron beam drawing apparatus 1 to be used is kept at a constant temperature by the liquid cooling systems 72, 73, 75, 76 disposed in the vicinity of the heat generating portion. Thus, the temperature of each part of the apparatus is controlled. As a result, it is possible to maintain the temperature of each part of the electron beam drawing apparatus 1 at a constant temperature. However, if the maintenance and improvement of the position measurement accuracy in the laser measurement system using the laser interferometer 17 is taken into consideration, the apparatus It is also important to more actively reduce temperature fluctuations occurring in each part.

すなわち、装置1各部で発生する温度上昇に対し、対象箇所の温度を維持している液冷系統の温度変化を感知して、温度が一定になるように冷媒の制御することで対応しようとする従来の方法に対し、温度変動そのものを抑制する方法がより好ましい。具体的には、予め、描画データにおける描画パターンや描画順序などの情報から電子ビーム描画装置1各部での描画開始を起点とする温度上昇を予測し、実際に温度変動が発生する前からそうした事態に備え、温度制御を開始するような方法がより好ましい。従って、そのような装置各部での温度上昇の発生そのものを抑制する方法が取れるよう、温度変化予測データ取得の段階でこのような情報をデータ化しておくことが望ましい。   That is, the temperature rise generated in each part of the apparatus 1 is detected by detecting the temperature change of the liquid cooling system that maintains the temperature of the target location, and tries to respond by controlling the refrigerant so that the temperature becomes constant. A method for suppressing temperature fluctuation itself is more preferable than the conventional method. Specifically, the temperature rise starting from the drawing start in each part of the electron beam drawing apparatus 1 is predicted in advance from information such as the drawing pattern and drawing order in the drawing data, and such a situation occurs before the temperature fluctuation actually occurs. In preparation for this, a method of starting temperature control is more preferable. Therefore, it is desirable that such information is converted into data at the stage of temperature change prediction data acquisition so that a method of suppressing the occurrence of temperature rise in each part of the apparatus itself can be taken.

次に、描画データと、以上のような温度変化予測データとをデータ前処理コンピュータ70に送って機械制御コンピュータ40で利用可能なデータへと変換する。そしてその後、そのデータを描画制御コンピュータ50に送り、描画の条件や上述の温度変化予測データに対応する描画ジョブを作成する(S102)。   Next, the drawing data and the temperature change prediction data as described above are sent to the data preprocessing computer 70 and converted into data usable by the machine control computer 40. Thereafter, the data is sent to the drawing control computer 50, and a drawing job corresponding to the drawing conditions and the above-described temperature change prediction data is created (S102).

この作成された描画ジョブに従って、機械制御コンピュータ40やDACアンプ23、24が制御される。そして、機械制御コンピュータ40により、描画室51内のマスク基板2の載置されたステージ3の動作や、電子鏡筒20に内蔵された電子銃30の動作が制御され、マスク基板2への電子ビーム描画作業が実行される。その描画開始に合せて、機械制御コンピュータ40により液冷コントローラ55が制御され、液冷系統72、73、75、76を用いた、DACアンプ23、24、モータ6、およびガイド4近傍での温度制御が実行される。   The machine control computer 40 and the DAC amplifiers 23 and 24 are controlled according to the created drawing job. Then, the machine control computer 40 controls the operation of the stage 3 on which the mask substrate 2 in the drawing chamber 51 is placed and the operation of the electron gun 30 built in the electron lens barrel 20, so that the electrons to the mask substrate 2 are controlled. Beam drawing work is executed. When the drawing starts, the liquid cooling controller 55 is controlled by the machine control computer 40, and the temperatures in the vicinity of the DAC amplifiers 23, 24, the motor 6, and the guide 4 using the liquid cooling systems 72, 73, 75, 76 are used. Control is executed.

すなわち、描画ジョブにおいては、描画室51内での描画動作時における経過時間に応じて発生するマスク基板2やステージ3上での温度分布を解消し、常に所望の温度での維持が可能となるよう、液冷系統72、73のそれぞれについて、予め、時刻ごとの循環させる冷却媒体の温度と流速が設定されていることになる。そしてまた、ガイド4近傍、DACアンプ23、24、およびモータ6での発熱を効率良く抑制して常に所望の温度での維持が可能となるよう、液冷系統72、73、75、76それぞれについて、予め、時刻ごとの循環させる冷却媒体の温度と流速が設定されていることになる。   That is, in the drawing job, the temperature distribution on the mask substrate 2 and the stage 3 generated according to the elapsed time during the drawing operation in the drawing chamber 51 is eliminated, and it is possible to always maintain the desired temperature. Thus, for each of the liquid cooling systems 72 and 73, the temperature and flow rate of the cooling medium to be circulated for each time are set in advance. In addition, each of the liquid cooling systems 72, 73, 75, and 76 is configured so that heat generation in the vicinity of the guide 4, the DAC amplifiers 23 and 24, and the motor 6 can be efficiently suppressed and always maintained at a desired temperature. The temperature and flow rate of the cooling medium to be circulated for each time are set in advance.

ステップS102で作成された描画ジョブに従い、電子ビーム描画装置1では描画制御コンピュータ50が機械制御コンピュータ40、DACアンプ23、24などを制御し、描画室51内のマスク基板2の載置されたステージ3の動作や、電子鏡筒20に内蔵された電子銃30の動作が制御され、マスク基板2上での描画作業がスタートする(S103)。その描画開始に合せて、描画制御コンピュータ50に制御された機械制御コンピュータ40による温度の制御が開始され、液冷コントローラ55が動作し、DACアンプ23、24、モータ6、およびガイド4近傍など、電子ビーム描画装置1各部で一定温度に保たれるよう温度制御が開始される。(S120)。   In accordance with the drawing job created in step S102, in the electron beam drawing apparatus 1, the drawing control computer 50 controls the machine control computer 40, the DAC amplifiers 23 and 24, etc., and the stage on which the mask substrate 2 in the drawing chamber 51 is placed. 3 and the operation of the electron gun 30 built in the electron lens barrel 20 are controlled, and the drawing work on the mask substrate 2 starts (S103). At the start of drawing, temperature control by the machine control computer 40 controlled by the drawing control computer 50 is started, the liquid cooling controller 55 is operated, the DAC amplifiers 23 and 24, the motor 6, and the vicinity of the guide 4, etc. Temperature control is started so that each part of the electron beam drawing apparatus 1 is maintained at a constant temperature. (S120).

そしてまず、電子ビーム描画装置1内の所定位置に描画対象基板であるマスク基板2を置き、その前の描画作業の終了を待つか、あるいはマスク基板102および装置内の温度が安定化するまで、必要な時間の間、待機をする(S104)。
その後、ステップS105でステージ3上にそのマスク基板2を搬送する。
First, the mask substrate 2 that is a drawing target substrate is placed at a predetermined position in the electron beam drawing apparatus 1, and the end of the previous drawing work is waited, or until the temperature in the mask substrate 102 and the apparatus is stabilized. Wait for a required time (S104).
Thereafter, the mask substrate 2 is transported onto the stage 3 in step S105.

そして、ステップS106で、マスク基板2が設定温度に到達しているか否かを確認する。そして、マスク基板2温度が設定温度に達していない場合は、描画作業の開始、継続を止め、液冷コントローラ55を動作させるなどして、マスク基板2が設定温度に到達するまで待機する(S107)。その後、マスク基板2が設定温度に到達した後、描画制御コンピュータ50による描画ジョブに従う温度制御のもと、具体的な描画作業を開始する(S108)。   In step S106, it is confirmed whether or not the mask substrate 2 has reached the set temperature. If the mask substrate 2 temperature does not reach the set temperature, the drawing operation is stopped and started, and the liquid cooling controller 55 is operated to wait until the mask substrate 2 reaches the set temperature (S107). ). Thereafter, after the mask substrate 2 reaches the set temperature, a specific drawing operation is started under temperature control according to the drawing job by the drawing control computer 50 (S108).

そして、描画ジョブに従い、描画パターンに基づいて、予めある時刻ごとに定められた目標温度に従い、液冷コントローラ55が動作し、液冷系統72、73、75、76それぞれについて、最適条件での冷却媒体の循環が実行される。そして、電子ビーム描画装置1のステージ3やステージ4の周囲やマスク基板2、モータ6、およびDACアンプ23、24等装置各部において、予め定められた所望の温度環境が実現される中、設定された時間ごとに電子ビームの状態確認をする(S109)。   Then, according to the drawing job, based on the drawing pattern, the liquid cooling controller 55 operates in accordance with a target temperature determined for each predetermined time, and the liquid cooling systems 72, 73, 75, 76 are cooled under optimum conditions. Media circulation is performed. In addition, a predetermined desired temperature environment is set in each part of the apparatus such as the stage 3 and the stage 4 of the electron beam drawing apparatus 1, the mask substrate 2, the motor 6, and the DAC amplifiers 23 and 24. The state of the electron beam is checked every time (S109).

そして、定められた描画パターンを描画し、描画を終了する(S110)。
そして、次の描画作業の必要があればマスク基板2は再度ステップS103に戻され、描画を再びスタートさせ、その必要がなければ、マスク基板2を次の作業へと搬送する(S111)。
Then, a predetermined drawing pattern is drawn, and drawing is ended (S110).
If the next drawing operation is necessary, the mask substrate 2 is returned again to step S103, and drawing is started again. If not, the mask substrate 2 is transferred to the next operation (S111).

なお、ステップS109においては、設定時間度との電子ビームの状態を確認するのと並行して、電子ビーム描画装置1のステージ3やガイド4の周囲、そしてマスク基板2など装置各部の温度制御がなされている。その場合、上述のように、予め描画データにおける描画パターンから電子ビーム描画装置1各部での温度上昇を予測し、描画ジョブにおいて、実際に温度変動が発生する前からそうした事態に備えるような温度設定をしておく方法が有効である。すなわち、いわゆるフィードフォワードにコントロールすることが有効である。   In step S109, in parallel with the confirmation of the state of the electron beam with the set time, temperature control of each part of the apparatus such as the stage 3 and guide 4 of the electron beam drawing apparatus 1 and the mask substrate 2 is performed. Has been made. In that case, as described above, the temperature setting in each part of the electron beam drawing apparatus 1 is predicted in advance from the drawing pattern in the drawing data, and the temperature setting is set in preparation for such a situation before the temperature fluctuation actually occurs in the drawing job. It is effective to keep That is, it is effective to control the feed forward.

例えば、DACアンプ23、24やガイド4周囲やモータ6などで発生する発熱を予め予測して描画ジョブを作成しておき、実際の温度上昇が生じる少し前からそれらへの冷却を開始し、温度上昇そのものを抑制することが好ましい。   For example, a drawing job is created by predicting heat generated in the DAC amplifiers 23 and 24, around the guide 4 and the motor 6 in advance, and cooling to them is started slightly before the actual temperature rise occurs. It is preferable to suppress the increase itself.

このような描画ジョブの実行により、電子ビーム描画装置1各部の温度上昇そのものを抑制できれば、ステージ3上やマスク基板2上での大きな温度分布形成や温度分布の発生そのものを抑制することが可能となり、レーザ測長系を利用した位置読み取りがより高精度に行えることになる。その結果、電子ビーム描画方法において、所望のパターン寸法とパターン精度を実現することができる。そしてさらに、高速にマスク基板を載置させたステージを走行させても発生する熱を効率よく緩和させることができ、高スループット化への対応が可能となる。   If the temperature increase of each part of the electron beam drawing apparatus 1 can be suppressed by executing such a drawing job, it is possible to suppress the formation of a large temperature distribution on the stage 3 or the mask substrate 2 and the occurrence of the temperature distribution itself. Therefore, position reading using a laser length measurement system can be performed with higher accuracy. As a result, desired pattern dimensions and pattern accuracy can be realized in the electron beam writing method. Furthermore, even if the stage on which the mask substrate is placed is moved at high speed, the generated heat can be efficiently mitigated, and high throughput can be dealt with.

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において、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、マスク基板に描画する例について述べたが、ウェハに描画する場合にも本発明を適用できる。また、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, in the above embodiment, an example of drawing on a mask substrate has been described, but the present invention can also be applied to drawing on a wafer. In the above embodiment, an electron beam is used. However, 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.

1、100 電子ビーム描画装置
2、102 マスク基板
3、103 ステージ
4、104 ガイド
5、105 モータドライバ
6、106 モータ
7、107 レーザヘッド
8、108 XY位置読取回路
9、109 レシーバ
10、110 Zセンサ投光部
11、111 Z位置読取回路
12、112 Zセンサ受光部
15 支持部材
16、116 レーザミラー
17、117 レーザ干渉計
20、120 電子鏡筒
21、22、121、122 偏向器
23、24、123、124 DACアンプ
30、130 電子銃
40、140 機械制御コンピュータ
50、150 描画制御コンピュータ
51、101 描画室
55 液冷コントローラ
60、160 データサーバコンピュータ
70、170 データ前処理コンピュータ
72、73、75、76、181、182、183、184 液冷系統


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Electron beam drawing apparatus 2,102 Mask substrate 3, 103 Stage 4, 104 Guide 5, 105 Motor driver 6, 106 Motor 7, 107 Laser head 8, 108 XY position reading circuit 9, 109 Receiver 10, 110 Z sensor Projection unit 11, 111 Z position reading circuit 12, 112 Z sensor light receiving unit 15 Support member 16, 116 Laser mirror 17, 117 Laser interferometer 20, 120 Electronic column 21, 22, 121, 122 Deflector 23, 24, 123, 124 DAC amplifier 30, 130 Electron gun 40, 140 Machine control computer 50, 150 Drawing control computer 51, 101 Drawing room 55 Liquid cooling controller 60, 160 Data server computer 70, 170 Data preprocessing computer 72, 73, 75 76, 81,182,183,184 liquid cooling system


Claims (5)

試料が載置されるステージが設けられたガイドを底部に配置した真空チャンバを構成する描画室と、前記試料に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段と、所定の描画データに従い前記ステージと前記ビーム照射手段とを制御し、前記ステージを移動させつつ前記試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する描画制御機構とを備えた荷電粒子ビーム描画装置であって、
少なくとも前記ガイドが配設される底部の温度制御をする温度制御部を備え、
前記描画制御機構は、前記描画データから前記荷電粒子ビーム照射により生じる前記試料および前記ガイドが配設される底部の時間に対する温度変動を予め予測する機能を備え、前記所定のパターンの描画開始を起点に、前記予測に従って前記温度制御部を動作させて前記ガイドが配設される底部の温度制御をするよう構成されたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
A drawing chamber constituting a vacuum chamber in which a guide provided with a stage on which a sample is placed is arranged at the bottom, beam irradiation means for irradiating the sample with a charged particle beam, the stage and the beam according to predetermined drawing data A charged particle beam drawing apparatus comprising: a drawing control mechanism for controlling the irradiation means and irradiating the sample with a charged particle beam while moving the stage to draw a predetermined pattern;
A temperature control unit that controls the temperature of at least the bottom where the guide is disposed ;
The drawing control mechanism has a function of said sample and said guide resulting from said charged particle beam emitted from the drawing data to predict the temperature variation with respect to time of the bottom is disposed, starting from the drawing start of the predetermined pattern In addition, the charged particle beam drawing apparatus is configured to control the temperature of the bottom portion where the guide is disposed by operating the temperature control unit according to the prediction.
前記温度制御部は、液冷コントローラと、前記ガイドが配設される底部に配設された液冷系統とを有していて、前記液冷コントローラにより前記液冷系統中を冷却媒体が循環するよう構成されており、
前記描画制御機構は、前記予測に従い前記温度制御部を動作させ、前記液冷系統中を循環する冷却媒体の冷却能力を制御して、前記ガイドが配設される底部の温度制御をするよう構成されたことを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
The temperature control unit has a liquid cooling controller and a liquid cooling system disposed at a bottom where the guide is disposed , and a cooling medium circulates in the liquid cooling system by the liquid cooling controller. It is configured as
The drawing control mechanism is configured to operate the temperature control unit according to the prediction, control a cooling capacity of a cooling medium circulating in the liquid cooling system, and control a temperature of a bottom portion where the guide is disposed. The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein
前記描画室の上部には、前記試料に照射される荷電粒子ビームの照射位置決めをする偏向器と、前記描画制御機構の制御により前記偏向器に偏向信号を印加するDACアンプとが配設され、前記描画室の外部には前記ステージを駆動するモータが配設されており、
前記温度制御部は、前記DACアンプの周囲に配設された液冷系統と、前記モータの周囲に配設された液冷系統とを有し、前記液冷コントローラにより前記各液冷系統中を冷却媒体が循環するよう構成されており、
前記描画制御機構は、前記予測に従い前記温度制御部を動作させ、前記各液冷系統中を循環する冷却媒体の冷却能力を制御して、前記DACアンプおよび前記モータの温度制御をするよう構成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
In the upper part of the drawing chamber, a deflector for irradiating and positioning the charged particle beam applied to the sample, and a DAC amplifier for applying a deflection signal to the deflector under the control of the drawing control mechanism are disposed. A motor for driving the stage is disposed outside the drawing chamber,
The temperature control unit includes a liquid cooling system disposed around the DAC amplifier and a liquid cooling system disposed around the motor, and the liquid cooling controller is used to control each of the liquid cooling systems. The cooling medium is configured to circulate,
The drawing control mechanism is configured to control the temperature of the DAC amplifier and the motor by operating the temperature control unit according to the prediction and controlling the cooling capacity of the cooling medium circulating in each liquid cooling system. The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1 or 2, wherein
描画室下の底部に配置されたガイド上のステージに試料を載置する工程と、
描画データから少なくとも前記ガイドが配設される底部で発生する時間に対する温度変動を予測し、前記予測と前記描画データに基づいて、描画の条件と前記ガイドが配設される底部の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成する工程と、
前記描画に先立って、前記試料を前記ステージ上に搬送する工程と、
前記描画ジョブに従い、所定のパターンの描画開始を起点に前記ガイドが配設される底部の温度制御を行いながら、前記ステージを移動させつつ前記試料に荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する工程とを含むことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
Placing the sample on the stage on the guide located at the bottom below the drawing chamber;
A temperature variation with respect to time generated at least at the bottom portion where the guide is disposed is predicted from the drawing data, and a drawing condition and a temperature control condition of the bottom portion where the guide is disposed based on the prediction and the drawing data. Creating a drawing job that defines
Prior to the drawing, transporting the sample onto the stage;
According to the drawing job, a predetermined pattern is drawn by irradiating the sample with a charged particle beam while moving the stage while controlling the temperature of the bottom portion where the guide is arranged from the start of drawing a predetermined pattern. And a charged particle beam drawing method comprising:
前記描画ジョブを作成する工程は、前記ガイドが配設される底部での温度変動を予測して、前記ガイドが配設される底部での温度変動が生じる前に温度制御が開始されるよう、前記ガイドが配設される底部の温度制御の条件を定めた描画ジョブを作成する工程であることを特徴とする請求項4に記載の荷電粒子ビーム描画方法。 The step of creating the drawing job predicts the temperature fluctuation at the bottom where the guide is disposed, so that temperature control is started before the temperature fluctuation occurs at the bottom where the guide is disposed . The charged particle beam drawing method according to claim 4, wherein the drawing job is a step of creating a drawing job in which a temperature control condition of a bottom portion on which the guide is disposed is defined.
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