(57)【要約】【課題】描画中の電流密度分布の自動調整が可能な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を提供する。【解決手段】本発明の荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子銃より荷電粒子ビームを照射し、荷電粒子ビームを第1のアパーチャで第１の成形を行い、第１の成形がなされた荷電粒子ビームを、第２のアパーチャのエッジのいずれかに所定の面積がかかるように照射することにより第２の成形を行い、第２の成形がなされた荷電粒子ビームの電流値を測定し、第２の成形および電流値の測定を、複数のエッジについて同様に行うことにより得られた各電流値より、荷電粒子ビームの中心位置のズレ情報を取得し、ズレ情報に基づき、アライメント調整を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子銃より荷電粒子ビームを照射し、
前記荷電粒子ビームを第1のアパーチャで第１の成形を行い、
前記第１の成形がなされた前記荷電粒子ビームを、第２のアパーチャのエッジのいずれかに所定の面積がかかるように照射することにより第２の成形を行い、
前記第２の成形がなされた前記荷電粒子ビームの電流値を測定し、
前記第２の成形および前記電流値の測定を、複数の前記エッジについて同様に行うことにより得られた各前記電流値より、前記荷電粒子ビームの中心位置のズレ情報を取得し、
前記ズレ情報に基づき、前記荷電粒子ビームのアライメント調整を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項２】
各前記電流値が等しくなるように前記荷電粒子ビームのアライメント調整を行う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方法。
【請求項３】
前記第２の成形において、前記荷電粒子ビームを２軸方向にスキャンし、
スキャン位置に対応した前記電流値を測定し、
測定された各前記電流値の変動より、前記ズレ情報を取得する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方法。
【請求項４】
前記ズレ情報に基づき、アライメント調整量を算出することを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
荷電粒子ビームを照射する荷電粒子銃と、
前記荷電粒子ビームのアライメント調整を行うアライナと、
前記荷電粒子ビームを偏向させる偏向器と、
前記荷電粒子ビームを成形する第1のアパーチャと、
前記第１のアパーチャにより成形された前記荷電粒子ビームを成形する第２のアパーチャと、
前記荷電粒子ビームが前記第２のアパーチャのいずれかのエッジにかかるように照射されることにより成形された前記荷電粒子ビームの各電流値を測定する検出器と、
測定された前記各電流値より前記荷電粒子ビームの中心位置のズレ情報を取得するズレ情報取得機構と、
前記ズレ情報に基づきアライナの調整量を算出する調整量算出機構と、を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマスクパターンの形成などに用いられる荷電粒子ビーム描画方法、荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、ＬＳＩ等のマスクパターンの微細化が要求されている。そして、この微細なマスクパターンの形成に、優れた解像度を有する荷電粒子ビーム描画装置が利用されている。このような荷電粒子ビーム描画装置には、例えば荷電粒子銃としてカソードフィラメントを用いた熱電子放射型などの電子銃が用いられる。この場合、熱電子放射型の電子銃により、フィラメント電力によりカソードを加熱することにより電子が放出される。そして、放出された電子をバイアス電圧により集束し、加速電圧により加速させる。このようにして電子ビームが形成され、アパーチャ、偏向器などの光学系を経て試料に照射され、所定の電流密度でパターンの描画が行われる（例えば特許文献１など参照）。
【０００３】
このような電子ビームにおいて、電流密度分布の変動は、描画精度を劣化させる一因となる。そこで、通常、定期的に電流密度分布の測定を行い、均一性が劣化すると警告を発し、補正するなどの手法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１６６４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体デバイスのさらなる微細化に伴い、電流密度分布の変動をより抑える必要が生じる。あるいは、描画装置の光学系の距離を短くした場合などにおいても、照射分布の変動が試料上での大きな電流密度分布の変動となる。このような場合、電流密度分布の調整頻度を上げる必要がある。しかしながら、電流密度分布の測定には、電子ビームの照射位置を移動させながら、アパーチャに別途形成された微小な穴を通して、マトリックス状に多数のポイントにおける電流値を測定することが必要である。従って、描画中に電流密度分布を測定し、調整を行うことは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、電流密度分布の自動調整を行いながら描画を行うことが可能な荷電粒子ビーム描画方法、および描画中の電流密度分布の自動調整が可能な荷電粒子ビーム描画装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子銃より荷電粒子ビームを照射し、荷電粒子ビームを第1のアパーチャで第１の成形を行い、第１の成形がなされた荷電粒子ビームを、第２のアパーチャのエッジのいずれかに所定の面積がかかるように照射することにより第２の成形を行い、第２の成形がなされた荷電粒子ビームの電流値を測定し、第２の成形および電流値の測定を、複数のエッジについて同様に行うことにより得られた各電流値より、荷電粒子ビームの中心位置のズレ情報を取得し、ズレ情報に基づき、前記荷電粒子ビームのアライメント調整を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法において、各前記電流値が等しくなるように前記荷電粒子ビームのアライメント調整を行うことが好ましい。
【０００９】
また、本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法において、第２の成形において、荷電粒子ビームを２軸方向にスキャンし、スキャン位置に対応した電流値を測定し、測定された各電流値の変動より、ズレ情報を取得することが好ましい。このとき、さらにズレ情報に基づき、アライメント調整量を算出することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子銃と、荷電粒子ビームのアライメント調整を行うアライナと、荷電粒子ビームを偏向させる偏向器と、荷電粒子ビームを成形する第1のアパーチャと、第１のアパーチャにより成形された荷電粒子ビームを成形する第２のアパーチャと、荷電粒子ビームが第２のアパーチのいずれかのエッジにかかるように照射されることにより成形された荷電粒子ビームの各電流値を測定する検出器と、測定された各電流値より荷電粒子ビームの中心位置のズレ情報を取得するズレ情報取得機構と、ズレ情報に基づきアライナの調整量を算出する調整量算出機構と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、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おいて、描画中の電流密度分布の自動調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一態様の電子ビーム描画装置の概念図である。
【図２】本発明の一態様におけるアライメント調整のフローチャートである。
【図３】本発明の一態様におけるアパーチャの形状と照射位置を示す図である。
【図４】本発明の一態様における照射位置による電流値の一例を示す図である。
【図５】本発明の一態様における照射位置による電流値の一例を示す図である。
【図６】本発明の一態様における電子ビームの中心位置のずれを示す図である。
【図７】本発明の一態様におけるアライメント調整のフローチャートである。
【図８】本発明の一態様におけるアパーチャの形状と照射位置を示す図である。
【図９】本発明の一態様におけるスキャン量に対する電流値を示す図。
【図１０】本発明の一態様におけるスキャン量に対する電流値を示す図。
【図１１】本発明の一態様における電流値の変化量とスキャン位置の関係を示す図である。
【図１２】本発明の一態様における電子ビームの中心位置のずれを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１に、本実施形態の荷電粒子ビーム描画装置である電子ビーム描画装置の概念図を示す。図１に示すように、電子ビーム１０を照射する電子銃１１の下方に、電子ビーム１０を制御する制御系として、電子ビームのアライメント調整を行うアライナ１２と、電子ビーム１０を偏向させる偏向器１３と、電子ビーム１０を成形するアパーチャ１４ａ、１４ｂなどが配置されている。
【００１５】
アライナ１２は、これを制御し、電源、アンプなどを備えるアライナドライバ２２ａと接続され、偏向器１３は、これを制御する偏向器ドライバ２３が接続されている。
【００１６】
ここで、上方のアパーチャ１４ａには、正方形の開口部が形成されている。下方のアパーチャ１４ｂは、二組の平行なエッジを有し、さらにこれらのエッジと４５°の角度を有する一組の平行なエッジと、これと垂直なエッジを有する開口部が形成されている。
【００１７】
これらから構成される制御系の下方には、さらに描画に供される試料１５が載置されるステージ１６が設置されている。ステージ１５の下方には、二つのアパーチャ１４ａ、１４ｂを経て成形された電子ビーム１０が照射され、電流を測定するためのファラデーカップ１７ａと、電流計１７ｂを備える検出器１７が設置されている。
【００１８】
このような検出器１７は、電子ビーム１０の中心位置のズレ情報を取得するズレ情報取得機構１８と接続されている。さらに、取得されたズレ情報に基づきアライナの調整量を算出する調整量算出機構１９と接続されている。そして、調整量算出機構１９は、アライナドライバ２２と接続されている。
【００１９】
このような電子ビーム描画装置を用いて、試料１５上に描画が行われる。先ず、電子銃１１において、カソード（図示せず）より電子が放射され、制御、加速されることにより、電子ビーム１０が照射される。
【００２０】
照射された電子ビーム１０は、先ず、アライナ１２において、ＸＹ方向にアライメントが初期調整される。そして、アパーチャ１４ａ、１４ｂにより成形され、偏光器１３において、位置が調整された後、ステージ１６をＸＹ方向に走査させ、載置された試料１５上の所望の位置に照射されることにより、描画が行われる。
【００２１】
描画が行われる間、例えば、所定時間毎にアライメント調整が行われる。
【００２２】
図２にフローチャートを示すように、電子銃１１より電子ビーム１０が照射される（Ｓｔｅｐ１−１）。このとき、アライナドライバ２２により制御されたアライナ１２により、ＸＹ方向にアライメントの初期調整が行われる。そして、アライメント調整が行われた電子ビーム１０は、アパーチャ１４ａに照射される。アパーチャ１４ａにおいて、正方形に成形された電子ビーム１０は、図３に示すように、偏向器ドライバ２３により制御された偏向器１３により、アパーチャ１４ｂの二組の平行なエッジにその中心がかかるように、ａ、ｂ、ｃ、ｄの各位置に照射され、測定形状に成形される（Ｓｔｅｐ１−２）。
【００２３】
ａ、ｂ、ｃ、ｄの各位置に照射され、成形された電子ビームは、それぞれ検出器１７において、ファラデーカップ１７ａに捕集され、電流計１７ｂによりそれぞれの電流値が測定される（Ｓｔｅｐ１−３）。このとき、電子ビームの中心位置がアパーチャ１４ａにおいて成形された正方形の中心（正しい位置）にある場合、図４に示すように、これらの電流値は、ほぼ等しくなる。
【００２４】
しかしながら、中心からずれている場合、これらの電流値は、ばらつきが生じる。例えば、図５に示すように、ａが大きく、ｃが小さくなっている場合、電子ビームの中心位置１０ｃは、図６に示すように、アパーチャ１４ａにおいて成形された正方形においてずれている（１０ｃ’）ことになる。従って、これを矢印分補正する必要がある。
【００２５】
そこで、測定されたそれぞれの電流値の差がスペック内であるかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ１−４）。スペック内であれば、アライメント調整は行われない。一方、スペックを超えた場合、ズレ情報取得機構１８において、ズレの方向やおよそのズレ量などのズレ情報が取得される（Ｓｔｅｐ１−５）。
【００２６】
そして、そのズレ情報に基づき、調整量算出機構１９において、アライナ１２におけるＸＹ制御のための電流の調整量が算出される（Ｓｔｅｐ１−６）。さらに、算出された調整量によりアライナドライバ２２によりアライナ１２が制御され、アライメント調整が行われる（Ｓｔｅｐ１−７）。
【００２７】
このようにしてアライメント調整された電子ビームが、再度同様にアパーチャ１４ｂのエッジにかかるように照射される（Ｓｔｅｐ１−２）。そして、同様にして、電流値の差がスペック以内に抑えられたとき、終了する。
【００２８】
このようにして、電子ビームをアパーチャにより４つの形状に成形し、それぞれの電流値を測定することにより、従来のように、多くの点における電流値を測定することなく、簡易にズレの有無を検出することができるとともに、ズレ情報を取得することが可能となる。従って、上述のように、描画中、所定時間毎に電子ビームのアライメント調整を行うことが可能となる。
【００２９】
本実施形態において、アパーチャ１４ｂのエッジに、アパーチャ１４ａにより成形された電子ビームの対角線がかかるように成形されているが、それぞれの位置で同じ角度に回転した状態で成形されてもよい。例えば、４５°回転させ、長方形となるように成形されてもよい。また、アパーチャ１４ｂにおける二組の平行したエッジは、二軸方向に形成されていれば、必ずしも垂直でなくてもよい。
【００３０】
（実施形態２）
本実施形態において、実施形態１と同様の装置により、同様に描画中に電子ビームの中心位置のズレを調整するが、上方のアパーチャで成形された電子ビームをスキャンさせて電流値を測定する点で異なっている。
【００３１】
実施形態１と同様に、描画中、所定時間毎にアライメント調整が行われる。
【００３２】
図７にフローチャートを示すように、電子銃１１より電子ビーム１０が照射される（Ｓｔｅｐ２−１）。同様にアライメントの初期調整が行われ、アパーチャ１４ａに照射されて正方形に成形された電子ビーム１０は、図８に示すように、アパーチャ１４ｂの位置ａ、ｄにおいて、偏向器ドライバ２３により制御された偏向器１３により、それぞれアパーチャ１４のエッジとの角度が４５°となる方向に（矢印方向）スキャン照射される（Ｓｔｅｐ２−２）。
【００３３】
照射された電子ビームは、同様に検出器１７において、それぞれの電流値が測定される（Ｓｔｅｐ２−３）。例えば、位置ａにおけるスキャン方向を電流値は、図９に示すようになり、位置ｄにおけるスキャン量に対する電流値は、図１０に示すようになる。
【００３４】
このとき、電子ビームの中心位置がアパーチャ１４ａにおいて成形された正方形の中心（正しい位置）にある場合、それぞれの電流値の変化量（電流の微分波形）のピークが中心の位置となる。
【００３５】
しかしながら、中心からずれている場合、少なくともいずれかのピーク位置が中心からずれる。例えば、図１１に電流値の変化量とスキャン位置の関係を示すように、位置ａにおけるピークはずれていないのに、位置ｄにおけるピークがずれている場合、電子ビームの中心位置１０ｃは、図１２のようにずれている（１０ｃ”）ことになる。従って、これを矢印分補正する必要がある。
【００３６】
このように、測定されたそれぞれの電流値より、ズレ情報取得機構１８において、ズレ量、ズレ方向などのズレ情報が取得される（Ｓｔｅｐ２−４）。そして、そのズレ量がスペック内であるかどうかを判断する（Ｓｔｅｐ２−５）。スペック内であれば、アライメント調整は行われない。一方、スペックを超えた場合、ズレ情報に基づき、調整量算出機構１９において、アライナ１２におけるＸＹ制御のための電流の調整量が算出され（Ｓｔｅｐ２−６）、アライメント調整が行われる（Ｓｔｅｐ２−７）。
【００３７】
このようにして、成形された電子ビームを、アパーチャのエッジにかかるように２軸方向にスキャンし、スキャン位置に対応するそれぞれの電流値を測定することにより、従来のように、多くの点における電流値を測定することなく、簡易にズレ情報を取得し、アライメント調整することが可能となる。従って、上述のように、描画中、所定時間毎にアライメント調整を行うことが可能となる。
【００３８】
本実施形態において、アパーチャ１４ｂのエッジとの角度が４５°となるようにスキャンしたが、スキャン方向は特に限定されるものではなく、任意の２軸方向であればよい。
【００３９】
また、これら実施形態において、描画中の所定時間毎にアライメント調整を行ったが、描画完了時あるいは描画前に行ってもよく、あるいは、位置ズレの警告に伴い行われてもよい。
【００４０】
また、これら実施形態において、荷電粒子ビームとして電子ビームを用いたが、電子ビームに限定されるものではなく、イオンビームなど、他の荷電粒子ビームを用いることも可能である。イオンビームを用いる場合、カソードで発生した熱電子がイオン銃内に導入されたＡｒガスなどと衝突することにより、Ａｒ＋イオンが形成される。形成されたＡｒ＋イオンは、電子ビームと同様に加速され、試料上に照射され、所定のパターンが描画される。その際、同様にして、アライメント調整を行うことができる。
【００４１】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…電子ビーム
１１…電子銃
１２…アライナ
１３…偏向器
１４ａ、１４ｂ…アパーチャ
１５…試料
１６…ステージ
１７…検出器
１７ａ…ファラデーカップ
１７ｂ…電流計
１８…ズレ情報取得機構
１９…調整量算出機構
２２…アライナドライバ
２３…偏向器ドライバ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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