(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームのショットサイズを可変成形するとともに成形偏向器により偏向して前記電子ビームを試料上に照射して描画するときの前記成形偏向器のオフセット調整方法において、
前記描画中に、前記試料からの反射電子量を測定し、この反射電子量と予め測定した前記ショットサイズに対する反射電子量の関係とから前記電子ビームのドリフト量を求め、このドリフト量に従って前記成形偏向器による前記電子ビームの偏向を調整する、
ことを特徴とするオフセット調整方法。
【請求項２】
描画中における特定サイクル毎に電子ビームのドリフト量の算出を行うことを特徴とする請求項１記載のオフセット調整方法。
【請求項３】
電子ビームのショット毎に成形偏向器に対する偏向調整を行うことを特徴とする請求項１記載のオフセット調整方法。
【請求項４】
電子ビームのショットサイズを可変成形するとともに成形偏向器により偏向して前記電子ビームを試料上に照射して描画する荷電ビーム描画装置において、
前記試料からの反射電子量を測定する反射電子検出器と、
この反射電子検出器により測定された反射電子量と予め測定した前記ショットサイズに対する反射電子量の関係とから前記電子ビームのドリフト量を求めるドリフト量算出手段と、
このドリフト量算出手段により求められたドリフト量により前記電子ビームのショットサイズを補正する補正手段と、
この補正手段により補正された前記電子ビームのショットサイズに従って前記成形偏向器を偏向調整する調整手段と、
を具備したことを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【請求項５】
描画中における特定サイクル毎に電子ビームのドリフト量の算出を行うことを特徴とする請求項４記載の荷電ビーム描画装置。
【請求項６】
電子ビームのショット毎に成形偏向器に対する偏向調整を行うことを特徴とする請求項４記載の荷電ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームの形状を各アパーチャの組み合わせにより成形するとともに成形偏向器により偏向してパターン等を描画する荷電ビーム描画装置に係わり、特に荷電ビーム描画に用いる成形偏向器のオフセット調整方法及びこれを適用した荷電ビーム描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は荷電ビーム描画装置の構成図である。
電子銃１から出射される電子ビームの進行路には、照明レンズ２、投影レンズ３、及び対物レンズ４が配置され、かつ電子ビームの進行路に沿ってブランキング偏向器５及び静電型成形偏向器（以下、成形偏向器と省略する）６が配置されている。
【０００３】
又、電子ビームの進行路上には、図６に示す開口形状のブランキングアパーチャ７、第１成形アパーチャ８、第２の成形アパーチャ９、及び円形アパーチャ１０が配置されている。
【０００４】
このうち第１成形アパーチャ８及び第２の成形アパーチャ９は、これらアパーチャ８、９を組み合わせることにより電子ビームの形状のタイプ及びそのサイズを図７に示すように変化させるものとなっている。
【０００５】
例えば、図８に示すように、第２の成形アパーチャ９の長方形部分に対して第１成形アパーチャ８のポジションをｘｙ軸方向に移動させることにより長方形のビーム形状Ｂ１が形成される。この場合、第１のアパーチャ８をｙ軸方向に移動させることによりタイプ１ｙのビーム形状となり、ｘ軸方向に移動させることによりタイプ１ｘのビーム形状となる。そして、ｘ軸及びＹ軸方向のポジションに応じてビーム形状のサイズが可変する。
【０００６】
第２の成形アパーチャ９の四角形部分に対して第１のアパーチャ８のポジションをｙ軸方向に移動させることにより三角形の各ビーム形状Ｂ２〜Ｂ５が形成される。この場合、第１のアパーチャ８を第２の成形アパーチャ９の四角形の各辺別に移動させることによりタイプ「２」〜「５」のビーム形状となり、そのｙ軸方向のポジションに応じてビーム形状のサイズが可変する。
【０００７】
一方、試料１１の上方には、ビーム電流検出器１２が配置され、このビーム電流検出器１２の出力端子にアンプリファイア（ＡＭＰ）１３、信号処理回路１４を介して主制御計算器１５が接続されている。
【０００８】
この主制御計算器１５は、パターンデータ発生回路１６に対して描画のパターンデータ発生の指令を発し、かつ描画前に、ビーム電流検出器１２により測定されたビーム電流に応じた電気信号を、ＡＭＰ１３及び信号処理回路１４を通して入力し、この電気信号に基づいてオフセット値を求める。
【０００９】
しかるに、パターンデータ発生回路１６から送出されたパターンデータは、成形偏向ＤＡＣ値演算回路１７に送られて成形偏向ＤＡＣ（ディジタルアナログ変換）値に変換され、ＤＡＣ／ＡＭＰ１８を通して成形偏向器６に送られる。
【００１０】
このような構成であれば、電子銃１から出射された電子ビームは、照明レンズ２及び円形アパーチャ７を通過し、第１の成形アパーチャ８及び第２の成形アパーチャ９により描画に必要なビーム形状に成形されるとともに成形偏向器６により偏向され、さらに円形アパーチャ１０を通り、対物レンズ４により試料１１、例えば半導体ウエハ上に結像される。
【００１１】
この試料１１上に対する電子ビームの照射により、試料１１上に所望のパターンが描画される。
ところで、電子ビームを試料１１上に照射して描画動作を行うと、成形偏向器６の表面やその周辺のコンタミに電子がチャージアップし、この成形偏向器６におけるチャージアップの影響を受けてドリフト（成形偏向器ドリフト）が発生する。
【００１２】
このチャージアップは、第１及び第２の成形アパーチャ８、９からの各反射電子量やブランキング時間、コンタミの程度、静電界の強さ、発生する２次電子量等によって変わる。
【００１３】
このため、例えば１枚の半導体ウエハ１１に対する描画中に、成形偏向器ドリフトが発生し、成形偏向器６における成形偏向のオフセットが変化してしまう。このような事から荷電ビーム描画装置では、描画動作前に成形偏向器６に対するオフセット調整が行われる。
【００１４】
このオフセット調整は、先ず、例えば図７に示すように第１の成形アパーチャ７のポジションをｘ軸方向に移動してタイプ１ｘのビーム形状のショットサイズａ〜ｆを連続的に変え、その各サイズについて各１回づつビーム電流をビームを電流検出器１２により検出する。
【００１５】
なお、この１回のビーム電流の測定には、０．２秒〜１秒の時間を要するので、各サイズへの変更もこの時間サイクルで変化させる。又、１回のビーム電流測定中に、電子銃１から電子ビームは連続的に出射してブランキングは行われていない。
【００１６】
このタイプ１ｙのビーム形状についてのビーム電流測定が終了すると、主制御計算器１５は、図９に示すようにショットサイズに対するビーム電流の関係を求め、このショットサイズとビーム電流との関係からオフセット値を求め、このオフセット値が許容値範囲内に入るように、パターンデータ発生回路１６及び成形偏向ＤＡＣ値演算回路１７を通して成形偏向器６の偏向パラメータを調整する。
【００１７】
以下、同様に各タイプ「２」〜「５」の各ビーム形状のショットサイズをそれぞれ連続的に変え、そのときの各サイズについて各１回づつビーム電流を検出する。
【００１８】
そして、各タイプ「１ｙ」「２」〜「５」の各ビーム形状についてのビーム電流測定が終了すると、ショットサイズに対するビーム電流の関係が求められる。この場合、ショットサイズとビーム電流との関係は、ビーム形状のタイプ「１ｘ」「１ｙ」について図９に示すように直線近似し、タイプ「２」〜「５」について図１０に示すように２次曲線近似となる。
【００１９】
このようなショットサイズとビーム電流との関係からオフセット値が求められ、このオフセット値が許容値範囲内に入るように成形偏向器６の偏向パラメータが調整される。
【００２０】
しかしながら、このオフセット調整方法では、半導体ウエハ１１に対する描画前に求めたオフセット値を固定値とし、このオフセット値を１枚の半導体ウエハ１に対する描画が終了するまで使用している。
【００２１】
このため、描画中に成形偏向器ドリフトによってオフセット値がずれてしまい、このオフセット値ずれ量が何ら補正されずに描画されてしまう。この結果、オフセット値ずれ量がそのまま描画位置及びショットサイズのずれとなってしまう。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように描画前に求めたオフセット値を固定値として用いているので、描画中の成形偏向器ドリフトによってオフセット値がずれると、このオフセット値ずれ量がそのまま描画位置及びショットサイズのずれとなってしまう。
【００２３】
そこで本発明は、描画中に成形偏向器ドリフトを補正できるオフセット調整方法を提供することを目的とする。
又、本発明は、描画中に成形偏向器ドリフトを補正して描画位置及びショットサイズのずれのない描画ができる荷電ビーム描画装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、電子ビームのショットサイズを可変成形するとともに成形偏向器により偏向して電子ビームを試料上に照射して描画するときの成形偏向器のオフセット調整方法において、描画中に、試料からの反射電子量を測定し、この反射電子量と予め測定したショットサイズに対する反射電子量の関係とから電子ビームのドリフト量を求め、このドリフト量に従って成形偏向器による電子ビームの偏向を調整するようにして上記目的を達成しようとするオフセット調整方法である。
【００２５】
請求項２によれば、描画中における特定サイクル毎に電子ビームのドリフト量の算出を行うオフセット調整方法である。
請求項３によれば、電子ビームのショット毎に成形偏向器に対する偏向調整を行うオフセット調整方法である。
【００２６】
請求項４によれば、電子ビームのショットサイズを可変成形するとともに成形偏向器により偏向して電子ビームを試料上に照射して描画する荷電ビーム描画装置において、試料からの反射電子量を測定する反射電子検出器と、この反射電子検出器により測定された反射電子量と予め測定したショットサイズに対する反射電子量の関係とから電子ビームのドリフト量を求めるドリフト量算出手段と、このドリフト量算出手段により求められたドリフト量により電子ビームのショットサイズを補正する補正手段と、この補正手段により補正された電子ビームのショットサイズに従って成形偏向器を偏向調整する調整手段とを備えて上記目的を達成しようとする荷電ビーム描画装置である。
【００２７】
請求項５によれば、描画中における特定サイクル毎に電子ビームのドリフト量の算出を行う荷電ビーム描画装置である。
請求項６によれば、電子ビームのショット毎に成形偏向器に対する偏向調整を行う荷電ビーム描画装置である。
【００２８】
上記請求項１によれば、試料に電子ビームが照射されたときの試料からの反射電子量を測定し、この反射電子量と予め測定したショットサイズに対する反射電子量の関係とから電子ビームのドリフト量を求め、このドリフト量に従って成形偏向器による電子ビームの偏向を調整する。これにより、電子ビームを試料上に照射する描画中に、成形偏向器ドリフトを補正できる。
【００２９】
上記請求項２によれば、描画中における特定サイクル毎に電子ビームのドリフト量を算出し、このドリフト量に従って成形偏向器による電子ビームの偏向を調整する。
【００３０】
上記請求項３によれば、電子ビームのショットのショット毎に、求められたドリフト量に従って成形偏向器に対する偏向調整を行う。
上記請求項４によれば、電子ビームを試料上に照射する描画中に、試料からの反射電子量を反射電子検出器により測定し、この測定された反射電子量と予め測定したショットサイズに対する反射電子量の関係とからドリフト量算出手段により電子ビームのドリフト量を求め、この求められたドリフト量により電子ビームのショットサイズを補正手段により補正し、この補正された電子ビームのショットサイズに従って成形偏向器を調整手段により偏向調整する。これにより、描画中に成形偏向器ドリフトを補正でき、描画位置及びショットサイズのずれのない描画ができる。
【００３１】
上記請求項５によれば、ドリフト量算出手段は、描画中における特定サイクル毎に電子ビームのドリフト量の算出を行う。
上記請求項６によれば、調整手段は、電子ビームのショット毎に成形偏向器に対する偏向調整を行う。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図５と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
本発明は、荷電ビーム描画装置電子の描画中に、試料からの反射電子量を測定し、この反射電子量と予め測定したショットサイズに対する反射電子量の関係とから電子ビームのドリフト量を求め、このドリフト量に従って成形偏向器による電子ビームの偏向を調整する成形偏向器のオフセット調整方法である。
【００３３】
図１はかかる成形偏向器のオフセット調整方法を適用した荷電ビーム描画装置の構成図である。
試料１１の斜め上方には、反射電子量検出器２０が配置されている。この反射電子量検出器２０は、試料１１からの反射電子量を測定してその反射電子量に応じた電圧信号Ｒo を出力する機能を有している。
【００３４】
この反射電子量検出器２０の出力端子には、ＡＭＰ２１が接続され、このＡＭＰ２１の出力側に信号処理回路２２を介して主制御計算器２３が接続されるとともにドリフト量算出回路２４が接続されている。
【００３５】
この主制御計算器２３は、描画前に、図２に示すような反射電子量検出器２０からの電圧信号Ｒo を入力して電子ビームのショットサイズＳに対する反射電子量の関係を求め、この関係から反射電子量に応じた電圧ＲとショットサイズＳとの関係式、
Ｒo ＝Ｋ・Ｓ                                                  …(1)
を予め求める機能を有している。
【００３６】
又、この主制御計算器２３は、パターンデータ発生回路１６に対して描画のパターンデータ発生の指令を発し、かつドリフト量算出回路２４において反射電子量と照射ビーム面積との関係式を得るときの定数Ｋ、すなわちショット試料１１の種類、例えば半導体ウエハの下地の種類によって異なる定数Ｋをドリフト量算出回路２４に送出する機能を有している。
【００３７】
ドリフト量算出回路２４は、反射電子検出器２０からの電圧信号Ｒo 、パターンデータ発生回路１６からのパターンデータ（ｘ，ｙ）、及び主制御計算器２３からの定数Ｋを入力し、反射電子量の電圧信号Ｒo と予め測定したショットサイズＳに対する反射電子量の関係式(1) とから電子ビームのドリフト量（ｘ´，ｙ´）を求める機能を有している。
【００３８】
このドリフト量算出回路２４は、描画中における特定サイクル毎、例えば１分毎、５分毎に電子ビームのドリフト量（ｘ´，ｙ´）の算出を行う機能を有している。
【００３９】
各補正回路２５ａ、２５ｂは、それぞれパターンデータ発生回路１６からのパターンデータ（ｘ，ｙ）を入力するとともにドリフト量算出回路２４からのドリフト量（ｘ´，ｙ´）を入力し、パターンデータ（ｘ，ｙ）をドリフト量（ｘ´，ｙ´）により補正したパターンデータ（ｘs ，ｙs ）
ｘs ＝ｘ−ｘ´                                                …(3)
ｙs ＝ｙ−ｙ´                                                …(4)
を求めて調整手段としての成形偏向ＤＡＣ値演算回路１７にセットする機能を有している。
【００４０】
なお、この成形偏向ＤＡＣ値演算回路１７は、電子ビームのショット毎に成形偏向器６に対する偏向調整を行う機能を有している。
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する。
(a) 先ず、描画動作する前に、描画する試料１１、例えば半導体ウエハと同一の半導体ウエハ（レジスト塗布等）が描画位置に配置される。
【００４１】
電子銃１から電子ビームが出射されると、この電子ビームは、照明レンズ２及び円形アパーチャ７を通過し、さらに第１の成形アパーチャ８、第２の成形アパーチャ９、成形偏向器６、円形アパーチャ１０を通り、対物レンズ４により半導体ウエハ１１上に照射される。
【００４２】
このとき、例えば第１の成形アパーチャ８及び第２の成形アパーチャ９により半導体ウエハ１１に対する電子ビームのショット面積Ｓが可変される。
反射電子量検出器２０は、半導体ウエハ１１からの反射電子量を測定してその反射電子量に応じた電圧信号Ｒo を出力する。
【００４３】
主制御計算器２３は、反射電子量検出器２０からの反射電子量に応じた電圧信号Ｒo を入力し、図２に示すショット面積Ｓに対する反射電子量の検出電圧Ｒo の関係を求め、この関係から反射電子量に応じた電圧ＲとショットサイズＳとの上記関係式(1) を求める。
【００４４】
これにより、半導体ウエハ１１の下地の種類により定数Ｋが異なるので、各種下地に応じた定数Ｋ（Ｋ1 、Ｋ2 、Ｋ3 、…）が求められる。
(b) 次に、描画中において、成形偏向器６に対するオフセット調整が行われる。
【００４５】
電子銃１から出射された電子ビームは、照明レンズ２及び円形アパーチャ７を通過し、さらに第１の成形アパーチャ８、第２の成形アパーチャ９、成形偏向器６、円形アパーチャ１０を通り、対物レンズ４により半導体ウエハ１１上に照射され、半導体ウエハ１１上に描画が行われる。
【００４６】
この描画中、２つのショット形状が第１の成形アパーチャ８及び第２の成形アパーチャ９により形成される。
すなわち、主制御計算器２３は、２つのショットサイズ、例えば図３に示す第１のショットサイズ（ａ，ｂ）、第２のショットサイズ（ｂ，ａ）の各描画データをパターンデータ発生回路１６に発する。
【００４７】
なお、第１のショットサイズ（ａ，ｂ）と第２のショットサイズ（ｂ，ａ）とは、互いにＸ軸、Ｙ軸を反対にした形状となっている。
このように電子ビームのショットサイズが、これら第１のショットサイズ（ａ，ｂ）、第２のショットサイズ（ｂ，ａ）にそれぞれ形成されたとき、反射電子量検出器２０は、これらショットサイズ別に、半導体ウエハ１１からの各反射電子量を検出し、これら反射電子量に応じた各電圧信号Ｒo 、つまりＲｘ、Ｒｙを出力する。
【００４８】
ドリフト量算出回路２４は、反射電子検出器２０からの各電圧信号Ｒｘ、Ｒｙ、を入力するとともにパターンデータ発生回路１６からのパターンデータ（ｘ，ｙ）を入力し、さらに主制御計算器２３からの定数Ｋを入力し、電子ビームのドリフト量（ｘ´，ｙ´）を求める。
【００４９】
すなわち、第１のショットサイズ（ａ，ｂ）、第２のショットサイズ（ｂ，ａ）にそれぞれドリフト量（ｘ´，ｙ´）を加算すると、これら電子ビームサイズは、図４に示すように
第１のショットサイズ（ａ＋ｘ´，ｂ＋ｙ´）
第２のショットサイズ（ｂ＋ｘ´，ａ＋ｙ´）
に変化する。
【００５０】
従って、反射電子量に応じた各電圧信号Ｒｘ、Ｒｙは、
Ｒｘ＝（ａ＋ｘ´）（ｂ＋ｙ´）・Ｋ                            …(5)
Ｒｙ＝（ｂ＋ｘ´）（ａ＋ｙ´）・Ｋ                            …(6)
により表される。
【００５１】
従って、ドリフト量（ｘ´，ｙ´）は、これら式(5) 及び(6) から
ｘ´＝｛１／（ｂ−ａ）｝×｛（１／Ｋ）（Ｒｘ−Ｒｙ）−（ａ−ｂ）ｙ｝  …(7)
ｙ´＝｛−Ａ＋（Ａ2 −４Ｂ）1/2 ｝／２                        …(8)
となる。
【００５２】
ここで、
Ａ＝ａ＋ｂ＋（Ｒｘ−Ｒｙ）／Ｋ（ｂ−ａ）                      …(9)
Ｂ＝ａｂ＋ａ（Ｒｘ−Ｒｙ）／Ｋ（ｂ−ａ）−Ｒｙ／Ｋ            …(10)
である。
【００５３】
しかるに、ドリフト量算出回路２４は、描画中における特定サイクル毎、例えば１分毎、５分毎に上記式(7) 及び(8) からドリフト量（ｘ´，ｙ´）を求める。
【００５４】
実例として、例えばショットサイズａ＝１μｍ、ｂ＝０．５μｍ、反射電子量に応じた各電圧信号Ｒｘ＝１２Ｖ、Ｒｙ＝８Ｖ、定数Ｋ＝２０とすると、ドリフト量ｘ´＝０．１９μｍ、ｙ´＝０．５９μｍとなる。
【００５５】
これらドリフト量（ｘ´，ｙ´）は、それぞれ各補正回路２５ａ、２５ｂに送られ、これら補正回路２５ａ、２５ｂは、それぞれパターンデータ発生回路１６からのパターンデータ（ｘ，ｙ）を入力するとともにドリフト量算出回路２４からのドリフト量（ｘ´，ｙ´）を入力し、パターンデータ（ｘ，ｙ）をドリフト量（ｘ´，ｙ´）により補正したパターンデータ（ｘs ，ｙs ）を求めて成形偏向ＤＡＣ値演算回路１７にセットする。
【００５６】
この結果、半導体ウエハ１１に対する描画中に、成形偏向器ドリフトに対する補正が行われ、描画位置及びショットサイズのずれのない描画が行われる。
このように上記一実施の形態においては、描画中に、半導体ウエハ１１からの反射電子量を測定し、この測定された反射電子量と予め測定したショットサイズＳに対する反射電子量の関係とからドリフト量（ｘ´，ｙ´）を求め、このドリフト量により電子ビームのショットサイズＳを補正し、このショットサイズＳに従って成形偏向器６を偏向調整するようにしたので、描画中に成形偏向器ドリフトが発生しても、このドリフト量を描画中に補正できる。
【００５７】
従って、描画中にドリフト量を補正できれば、半導体ウエハ１１に所定のパターンを描画するにあたり、その描画位置及びショットサイズＳのずれのない高精度な描画ができる。
【００５８】
又、成形偏向器ドリフトの補正は、描画中における特定サイクル毎に電子ビームのドリフト量を算出し、かつショット毎に成形偏向器６に対する偏向調整を行うので、随時ドリフト補正が行われることになり、時間経過とともにドリフト量が変化してもそのドリフト量に応じた補正ができる。
【００５９】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよい。
例えば、ドリフト量の算出は、１分毎、５分毎等に行うのでなく、各ショット毎に求めるようにしてもよい。
【００６０】
又、反射電子量に応じた各電圧信号Ｒｘ、Ｒｙは、ショットサイズに応じて例えば、
Ｒｘ＝（ａ＋ｘ´）（ｂ＋ｙ´）・Ｋ                            …(11)
Ｒｙ＝（ｃ＋ｘ´）（ｄ＋ｙ´）・Ｋ                            …(12)
により表してもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、描画中に成形偏向器ドリフトを補正できるオフセット調整方法を提供できる。
又、本発明によれば、描画中に成形偏向器ドリフトを補正して描画位置及びショットサイズのずれのない高精度な描画ができる荷電ビーム描画装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるオフセット調整方法を適用した荷電ビーム描画装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】ショット面積に対する反射電子量検出電圧の関係を示す図。
【図３】ショットサイズを示す模式図。
【図４】ドリフト発生時のショットサイズを示す模式図。
【図５】従来の荷電ビーム描画装置の構成図。
【図６】各アパーチャの構成図。
【図７】第１及び第２のアパーチャの組み合わせによるビーム形状の成形を示す図。
【図８】ビーム形状の各タイプ及び各サイズの成形を示す図。
【図９】直線近似する各タイプのオフセット調整を示す図。
【図１０】２次曲線近似する各タイプのオフセット調整を示す図。
【符号の説明】
１…電子銃、
３…投影レンズ、
４…対物レンズ、
６…静電型成形偏向器、
８…第１成形アパーチャ、
９…第２の成形アパーチャ、
１１…試料、
２０…反射電子量検出器、
２３…主制御計算器、
２４…ドリフト量算出回路、
２５ａ，２５ｂ…補正回路。
【図１】
0003679885.tif 000002
【図２】
0003679885.tif 000003
【図３】
0003679885.tif 000004
【図４】
0003679885.tif 000005
【図５】
0003679885.tif 000006
【図６】
0003679885.tif 000007
【図７】
0003679885.tif 000008
【図８】
0003679885.tif 000009
【図９】
0003679885.tif 000010
【図１０】
0003679885.tif 000011