(57)【要約】【課題】  パターン描画位置誤差を発生させる要因の内、周期的に発生する要因を分析する。【解決手段】  電子ビーム描画装置、電子ビーム描画装置で描かれた要因分析用被描画材料上の各要因分析用パターンの描画位置を測定する光学パターン座標測定装置３１、光学パターン座標測定装置３１で測定された各要因分析用パターン描画位置の中から最初に描かれたパターンの描画位置を基準とした他の各パターンそれぞれの描画位置の誤差を求め、最初のパターンの描画時点から要する他の各パターンの描画時間に対する該各パターンの描画位置誤差の関係を求める演算回路３２、演算回路３２の出力をフーリエ変換するフーリエ変換回路３３、フーリエ変換回路３３の出力に基づく情報を表示する表示装置３４を備えている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子ビーム描画装置で描かれた材料上の各パターンの描画位置を測定するパターン描画位置測定装置、該パターン描画位置測定装置で測定された各パターン描画位置の中から或るパターンの描画位置を基準とした他の各パターンそれぞれの描画位置の誤差を求め、前記基準としたパターンの描画時点から要する他の各パターンの描画時間に対する該各パターンの描画位置誤差の関係を求める演算回路、該描画時間に対するパターンの描画位置誤差の関係を、周波数に対する描画位置誤差強度の関係に変換するフーリエ変換回路、及び、該フーリエ変換回路の出力に基づく情報を表示する表示装置を備えた描画位置誤差の要因分析装置。
【請求項２】
前記粒子ビーム描画装置は電子ビーム描画装置である請求項１記載の描画位置誤差の要因分析装置。
【請求項３】
前記粒子ビーム描画装置により、材料上の所定領域内において、二次元方向にそれぞれ同一間隔にある各位置に、同一パターンを同一時間を掛けて粒子ビーム偏向のみで描画した請求項１記載の描画位置誤差の要因分析装置。
【請求項４】
最初に描いたパターンを基準にした請求項１記載の描画位置誤差の要因分析装置。
【請求項５】
荷電粒子ビーム描画装置により、材料上の所定領域内において、二次元方向にそれぞれ同一間隔にある各位置に、同一パターンを同一時間を掛けて粒子ビーム偏向のみで描画し、該材料上の各パターンの描画位置をパターン描画位置測定装置により測定し、該測定された各パターン描画位置の中から或るパターンの描画位置を基準とした他の各パターンそれぞれの描画位置の誤差を求め、前記基準としたパターンの描画時点から要する他の各パターンの描画時間に対する該各パターンの描画位置誤差の関係を求め、該描画時間に対するパターンの描画位置誤差の関係をフーリエ変換して周波数に関わる信号を求め、該周波数に関わる信号に基づく情報を表示するようにした描画位置誤差分析方法。
【請求項６】
前記粒子ビーム描画装置は電子ビーム描画装置である請求項５記載の描画位置誤差の要因分析方法。
【請求項７】
最初に描いたパターンを基準にした請求項５記載の描画位置誤差の要因分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン描画位置誤差の要因を分析可能にした要因分析装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造の工程に高精度なパターン描画が可能な電子ビーム描画装置が使用されている。
【０００３】
この電子ビーム描画装置は、電子銃からの電子ビームを被描画材料上に集束させると共に、描画すべき位置に該電子ビームを偏向して被描画材料上の所定の位置にパターンを描く様にしているが、パターン描画時に、電子光学系の歪みや描画材料を移動するためのステージの移動誤差、或いは、温度、音圧、磁気、振動等の影響を受け、所定の描画位置からずれた位置にパターン描画されてしまう。
【０００４】
この様な位置ずれは小さいものではあるが、最近、数ナノメートル単位のパターン位置精度が要求される様になり、高精度なパターン描画を行う上で無視出来ない。
【０００５】
そこで、本来のパターン描画に先だって、例えば、テスト用被描画材料上の所定の領域内にテストパターンを描き、その後、該テストパターンを描いた被描画材料を電子ビーム描画装置の描画室から取り出して現像等の処理を施した前記被描画材料を、例えば、レーザー顕微鏡の如き構造を有する光学パターン座標測定器（例えば、特開２００１−０６６１０８号）の試料ステージ上にセットして前記テストパターンの描画位置を測定し、該テストパターンの設計上の位置とのずれ（描画位置誤差）を測定している。そして、電子ビーム描画装置で本来のパターン描画を行う時、前記測定した描画位置誤差分、描画すべきパターン位置データを補正し、高精度なパターンを描く様にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９７５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記の如き描画位置誤差の測定では、描画結果から描画位置補正を行うことは出来ても、周期的に発生する振動や磁場等の要因によるエラーを補正することは困難である。
【０００８】
さて、この様な要因を解明して取り除くことは重要になるが、上記従来の技術では、どのような周波数がエラーに係わっているのかを解明出来ず、その為、描画位置精度の向上には限界があった。
【０００９】
本発明は、この様な問題点を解決する為になされたもので、新規な描画位置誤差の要因分析装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の描画位置誤差の要因分析装置は、粒子ビーム描画装置で描かれた材料上の各パターンの描画位置を測定するパターン描画位置測定装置、該パターン描画位置測定装置で測定された各パターン描画位置の中から或るパターンの描画位置を基準とした他の各パターンそれぞれの描画位置の誤差を求め、前記基準としたパターンの描画時点から要する他の各パターンの描画時間に対する該各パターンの描画位置誤差の関係を求める演算回路、該描画時間に対するパターンの描画位置誤差の関係を、周波数に対する描画位置誤差強度の関係に変換するフーリエ変換回路、及び、該フーリエ変換回路の出力に基づく情報を表示する表示装置を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の描画位置誤差の要因分析方法は、荷電粒子ビーム描画装置により、材料上の所定領域内において、二次元方向にそれぞれ同一間隔にある各位置に、同一パターンを同一時間を掛けて粒子ビーム偏向のみで描画し、該材料上の各パターンの描画位置をパターン描画位置測定装置により測定し、該測定された各パターン描画位置の中から或るパターンの描画位置を基準とした他の各パターンそれぞれの描画位置の誤差を求め、前記基準としたパターンの描画時点から要する他の各パターンの描画時間に対する該各パターンの描画位置誤差の関係を求め、該描画時間に対するパターンの描画位置誤差の関係をフーリエ変換して周波数に関わる信号を求め、該周波数に関わる信号に基づく情報を表示するようにしたとを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、本来のパターン描画の前に行われるテストパターンを使った描画位置誤差測定の前に、パターン描画位置誤差を発生させる要因の内、周期的に発生する要因を知ることが出来る。
【００１３】
その為、これらの要因を取り除くことにより、テストパターンを使って測定した描画位置誤差には周期的に発生する要因に基づく誤差が入らず、前記測定した描画位置誤差分、描画すべきパターン位置データを補正すれば、高精度なパターンを描くことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】パターンを被描画材料上に描くための描画装置の一例を示す電子ビーム描画装置の一概略図である。
【図２】本発明に係る描画位置誤差の要因分析装置の一概略例を示したものである。
【図３】要因分析用描画材料上のフィールドＦ内の各サブフィールドに描画された正方形状要因分析用パターンを示す。
【図４】測定された描画時間に対する描画位置誤差の関係を示す。
【図５】周波数に対する描画位置誤差強度の関係を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１はパターンを被描画材料上に描くための描画装置の一例である電子ビーム描画装置の一概略図である。
【００１７】
図中１は電子銃で、該電子銃から発生した電子ビームは照射レンズ２を介して第１成形スリット３上に照射される。
【００１８】
第１成形スリットの開孔像は、成形レンズ４により第２成形スリット５上に結像される。この結像位置は成形偏向器６により変えることが出来る。
【００１９】
第２成形スリット５の開孔像は、集束レンズ７により被描画材料８上に縮小結像される。この結像位置は位置決め偏向器９により変えることが出来る。
【００２０】
図中１０は制御装置で、例えば、磁気ディスクの如きパターンデータメモリ１１からのパターンデータを描画用データ転送回路１２とブランキング用データ転送回路１３に転送する。
【００２１】
描画用データ転送回路１２はパターンデータメモリ１１からのパターンデータに基づいて描くべきパターンの寸法・形状データ及びショット位置データを作成し、寸法・形状データを前記成形偏向器６をコントロールする成形偏向器制御回路１４に、ショット位置データを前記位置決め偏向器９をコントロールする位置決め偏向器制御回路１５にそれぞれ供給する。
【００２２】
一方、ブランキング用データ転送回路１３はパターンデータメモリ１１からのパターンデータに基づいて描くべきパターンのショット照射時間データを作成し、前記電子銃１からの電子ビームのブランキングを行うブランカー１７（ブランキング用偏向器とブランキング用絞りから成る）をコントロールするブランカー制御回路１８に供給する。
【００２３】
前記制御装置１０は、更に、前記被描画材料８を載置したステージ１９を移動駆動するためのステージ駆動機構２０をコントロールするステージ駆動機構制御回路２１にステージ移動データを供給する。
【００２４】
尚、前記成形偏向器６と位置決め偏向器９は、共に、実際には、Ｘ，Ｙ方向用のものから成る。
【００２５】
この様な構成の電子ビーム描画装置においては、前記パターンデータメモリ１１に格納されたパターンデータが逐次読み出され、前記描画用データ転送回路１２と前記ブランキング用データ転送回路１３に供給される。
【００２６】
そして、前記描画用データ転送回路１２からのデータに基づき、前記成形偏向器制御回路１４は前記成形偏向器６を、前記位置決め偏向器制御回路１５は前記位置決め偏向器９をそれぞれコントロールする。又、前記ブランキング用データ転送回路１３からのデータに基づき、前記ブランカー制御回路１８は前記ブランカー１７をコントロールする。
【００２７】
この様な各コントロールの結果、前記被描画材料８上に所定の位置に所定のパターンが電子ビームにより描かれることになる。
【００２８】
尚、この様な被描画材料８上への電子ビームによるパターン描画においては、許容偏向誤差の範囲内でパターンが描ける広さ（フィールドと称す）があるので、別のフィールドへパターンを描画する時には、前記制御ＣＰＵ１１から前記ステージ駆動機構制御回路２１に指令を送り、前記ステージ駆動機構２０によりステージを所定の距離移動させる。
【００２９】
図２は本発明に係る描画位置誤差の要因分析装置の一概略例を示したものである。
【００３０】
図中３１は既知の光学パターン座標測定器で、ステージ（図示せず）にセットされた被描画材料上に描かれたパターンにレーザー光源（図示せず）からの光を照射し、その反射光に基づくパターンの画像信号とステージ位置を測定しているレーザー干渉計（図示せず）からのステージ位置信号に基づいて前記被描画材料上に描かれたパターンの座標を測定するものである（詳細は、例えば、特開平１０−２８１７２２号公報や特開２００１−０６６１０８号公報参照）。
【００３１】
３２は前記制御装置１０の指令により作動し、前記光学パターン座標測定器３１が測定した各パターン位置の基準位置からの誤差を描画位置誤差として算出し、描画時間に対する描画位置誤差の関係を求める演算回路である。
【００３２】
３３は前記制御装置１０の指令により作動し、前記時間に対する描画位置誤差の関係を周波数に対する描画位置誤差強度に変換するフーリエ変換回路である。
【００３３】
３４は前記制御装置１０の指令により作動する表示装置である。
【００３４】
次に、前記図１及び図２に示す装置により描画位置誤差の要因分析する一例を説明する。
【００３５】
この描画位置誤差の要因分析は、従来行われていた電子ビーム描画装置での本来のパターン描画に先だって行われるテストパターンを使った描画位置誤差測定の前に行われる。
【００３６】
先ず、図１に示す如き電子ビーム描画装置のステージ１９上に要因分析用被描画材料をセットし、該要因分析用被描画材料上に要因分析用パターンを描く。
【００３７】
この様な描画を行う場合、後で測定されるテストパターンを使った描画位置誤差中にステージ移動誤差に基づくものが入らない様に、要因分析用パターン描画中にステージ移動を伴わずに、位置決め偏向器９による電子ビームの偏向のみで要因分析用パターンが描けるフィールド内に要因分析用パターンを描く。又、要因分析用パターンは１フィールドをＸ，Ｙ方向に等しく分けて形成される仮想的サブフィールド内の同一位置に、同一時間で同一形状で描かれる様にする。
【００３８】
即ち、前記制御装置１０の指令に基づいて、描画用データ転送回路１２から成形偏向器制御回路１４に寸法・形状データが、位置決め偏向器制御回路１５にショット位置データが、ブランキング用データ転送回路１３からブランカー制御回路１８にショット照射時間データがそれぞれ送られ、要因分析用被描画材料上の各仮想サブフィールド内の同一位置（例えば、各サブフィールドの中心位置）に同一形状パターン（例えば、１ショットで描画可能な正方形状パターン）が同一時間で描画される。
【００３９】
図３はフィールドＦ内の各サブフィールドに対し、ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４，………，ＳＦ９，ＳＦ１０，ＳＦ１１，………，ＳＦ１８，ＳＦ１９，ＳＦ２０，……，ＳＦｎの順に、描かれた正方形状要因分析用パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，………Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，………，Ｐ１８，Ｐ１９，Ｐ２０，……，Ｐｎを示している。即ち、各サブフィールドの描画順は、Ｙ方向にジグザク描画される様に行われる。
【００４０】
次に、この様にして要因分析用パターンが描かれた要因分析用被描画材料を前記電子ビーム描画装置のステージ１９上から取り外し、現像等の処理を施してから、前記図２に示す要因分析装置の光学パターン座標測定器３１のステージ（図示せず）にセットし、前記要因分析用被描画材料に描かれた各正方形状要因分析用パターンの描画位置を測定する。
【００４１】
この測定においては、前記描画順と同じ順（サブフィールドＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４，………，ＳＦ９，ＳＦ１０，ＳＦ１１，………，ＳＦ１８，ＳＦ１９，ＳＦ２０，……，ＳＦｎ中に描かれた正方形状テストパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，………Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１，………，Ｐ１８，Ｐ１９，Ｐ２０，……，Ｐｎの順）で各正方形状要因分析用パターンの描画位置を測定し、該測定値を演算回路３２に送る。
【００４２】
該演算回路は、最初のサブフィールドＳＦ１に描かれた要因分析用パターンＰ１の位置を基準位置として、前記順で測定された各測定値との差（描画位置誤差）を順次求める。同時に、前記制御装置１０から送られて来る前記順で各サブフィールドに描かれる各要因分析用パターンの描画終了時の時間から、前記最初のサブフィールドＳＦ１の描画終了時点を０時間として、前記順のサブフィールドに描かれた各要因分析用パターンの描画終了時の時間を順次積算した時間を求め、該二番目以降の各サブフィールド描画終了時間と前記求めた二番目以降の描画位置誤差値を対応づけて出力する。図４はその出力例である。
【００４３】
次に、該出力を受けた前記フーリエ変換回路３３は、前記描画時間に対する描画位置誤差の関係を周波数に対する描画位置誤差強度の関係に変換する。
【００４４】
図５はその出力例である。
【００４５】
前記制御装置１０は、前記周波数に対する描画位置誤差強度の内、或る所定の強度以上にある周波数を選択し、選択された周波数に対する描画位置誤差強度に基づくデータを前記表示装置３４に表示させる。
【００４６】
この結果、前記電子ビーム描画装置でのパターン描画において、描画位置誤差発生に影響を与えている要因の内、周期的に発生する要因が分かる。
【００４７】
例えば、７００Ｈｚの要因はステージ移動量を測定するためのレーザー測長系の構成要素の一つである、ステージに取り付けられるミラーの振動によるものである。
【００４８】
この様に電子ビーム描画装置のパターン描画において、事前に、パターン描画位置誤差を発生させる要因の内、周期的に発生する要因が分かり、これらの要因を取り除くと、本来のパターン描画に先だって、電子ビーム描画装置によりテスト用被描画材料上の所定の領域内にテストパターンを描き、光学パターン座標測定器で該テストパターンの描画位置を測定し、該テストパターンの設計上の位置とのずれ（描画位置誤差）を測定すれば、該描画位置誤差には前記周期的に発生する要因に基づく誤差が入らない。その為、前記電子ビーム描画装置で本来のパターン描画を行う際、前記測定した描画位置誤差分、描画すべきパターン位置データを補正すれば、高精度なパターンを描くことが出来る。
【００４９】
尚、要因測定用パターンが描かれるサブフィールドの数及び／若しくは１つの要因分析用パターンの描画に掛かる時間を変化させることにより、前記フーリエ変換した時に得られる周波数の領域を変化させることが出来る。
【００５０】
又、前記例では、要因分析用パターンを描く時、フィールドＦ内の各サブフィールドに対して、Ｙ方向にジグザグ描画したが、Ｘ向にジグザグ描画する様にしても良い。
【００５１】
又、要因分析用パターンは正方形状のものに限定されない。
【００５２】
又、各サブフィールドに１個の要因分析用パターンを描く様にしたが、複数の要因分析用パターンを描く様にしても良い。
【００５３】
又、前記例では、電子ビーム描画装置によるパターン描画における描画位置誤差の要因を分析するものを説明したが、本発明は、イオンビーム描画装置やレーザー描画装置等の光学的描画装置の描画位置誤差の要因を分析するものにも応用可能である。
【００５４】
又、パターンの位置を光学パターン座標測定器で測定する様にしたが、走査型電子顕微鏡構造を有したパターン検査装置で測定する様にしても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１  電子銃
２  照射レンズ
３  第１成形スリット
４  成形レンズ
６  成形偏向器
５  第２成形スリット
７  集束レンズ
８  被描画材料
９  位置決め偏向器
１０  制御装置
１１  パターンデータメモリ
１２  描画用データ転送回路
１３  ブランキング用データ転送回路
１４  成形偏向器制御回路
１５  位置決め偏向器制御装置
１７  ブランカー
１８  ブランカー制御回路
１９  ステージ
２０  ステージ駆動機構
２１  ステージ駆動機構制御回路
３１  光学パターン座標測定装置
３２  演算回路
３３  フーリエ変換回路
３４  表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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