(57)【要約】【課題】ＣＤ精度と位置精度の悪化を抑えた荷電粒子ビーム描画方法を提供する。【解決手段】荷電粒子ビームである電子ビームＢを試料１０２に照射して描画する電子ビーム描画装置１０１は、電子銃３０３側から下流側に向かって、第１のブランキング偏向器３０５と第２のブランキング偏向器３３５とブランキングアパーチャ３０６とを有する。電子ビーム描画装置１０１を用いる荷電粒子ビーム描画方法は、電子ビームＢを試料１０２に照射する照射工程と、照射工程での電子ビームＢの位置から、第１のブランキング偏向器３０５により第１の方向に電子ビームＢを移動させる第１ブランキングの工程と、照射工程での電子ビームＢの位置から、第２のブランキング偏向器３３５により第１の方向とは逆方向の第２の方向に電子ビームＢを移動させる第２ブランキングの工程とを有して構成される。【選択図】図４
2014138050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを試料に照射する照射工程と、
前記荷電粒子ビームを偏向させてブランキングするブランキング工程と
を有する荷電粒子ビーム描画方法であって、
前記ブランキング工程は、
前記照射工程での前記荷電粒子ビームの位置から、第１の方向に該荷電粒子ビームを移動させてブランキングする第１ブランキング工程と、
前記照射工程での前記荷電粒子ビームの位置から、前記第１の方向とは逆方向となる第２の方向に該荷電粒子ビームを移動させてブランキングする第２ブランキング工程と
を含むことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項２】
前記第１ブランキング工程と前記第２ブランキング工程とは、前記照射工程を挟んで交互に設けられ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３】
前記第１ブランキング工程での前記荷電粒子ビームの移動の速度と、前記第２ブランキング工程での前記荷電粒子ビームの移動の速度とは、実質的に等しい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方法。
【請求項４】
前記第１ブランキング工程のブランキングは、前記荷電粒子源と前記試料との間に該荷電粒子源側から順次設けられた第１のブランキング偏向器、第２のブランキング偏向器およびブランキングアパーチャのうち、該第１のブランキング偏向器と該第１のブランキング偏向器から距離ｈａ離れた該ブランキングアパーチャとを用いて行われるものであり、前記第２ブランキング工程は、該第２のブランキング偏向器と該第２のブランキング電極から距離ｈｂ離れた該ブランキングアパーチャとを用いて行われるものであり、
前記第２ブランキング工程で前記第２のブランキング偏向器に印加されるブランキング電圧は、前記第１ブランキング工程で前記第１のブランキング偏向器に印加されるブランキング電圧の（ｈａ／ｈｂ）倍の大きさであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
前記荷電粒子ビームが電子ビームであり、該電子ビームは電流密度が１０００Ａ／ｃｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Iｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。
【０００３】
半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指し、以下では、マスクと総称する）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。ここで、微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、電子ビーム描画装置等の荷電粒子ビーム描画装置が用いられ、荷電粒子ビームに電子ビームを用いる描画方法が実施される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図９は、従来の電子ビーム描画装置の構成を説明するための模式図である。図９において、電子ビーム描画装置１００１は、描画室１０１１と、描画室１０１１内に設けられてマスク１０２２が載置されるステージ１０２１と、描画室１０１１の天井部に配置された電子光学鏡筒１０３１とを備えている。電子光学鏡筒１０３１内には、電子銃１０３２と、ブランキング偏向器１０４１と、ブランキングアパーチャ１０４２と、偏向器１０３３、１０３５と、成形アパーチャ１０３４とが設けられている。上流側の電子銃１０３２から発せられた電子ビームＢは、描画時期において、下流側のマスク１０２２に照射される。この際、偏向器１０３３、１０３５と成形アパーチャ１０３４によって、形状と寸法が調節され、さらに、マスク１０２２への照射位置が決められる。
【０００５】
また、描画されない非描画時期においては、ブランキング偏向器１０４１とブランキングアパーチャ１０４２とを用いたブランキングが行われる。すなわち、ブランキング偏向器１０４１によって電子ビームＢを偏向し、電子ビームＢがブランキングアパーチャ１０４２で遮蔽されて、マスク１０２２に照射されないようにする。より詳細には、次のようになる。
【０００６】
非描画時期においては、ブランキング偏向器１０４１がオン状態となってブランキングオンの状態となり、電子ビームＢは、ブランキング偏向器１０４１により偏向される。そして、電子ビームＢは、ブランキングアパーチャ１０４２上に照射される。その結果、電子ビームＢはブランキングアパーチャ１０４２で遮蔽され、下流側のマスク１０２２には照射されない。尚、描画時期においては、ブランキング偏向器１０４１がオフ状態にされてブランキングオフの状態となり、電子ビームＢは、ブランキング偏向器１０４１により偏向されず、上述したように、下流側のマスク１０２２上に照射される。
【０００７】
図９において、マスク１０２２が載置されるステージ１０２１は、描画室１０１１の底部に取り付けられている。また、ステージ１０２１は、駆動部１０２５によって、互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動自在に構成されている。描画室１０１１の側壁には、レーザ干渉計１０２３が固定されている。レーザ干渉計１０２３によって、ステージ１０２１の端部近傍に設けられたミラー１０２４の位置を測定することで、ステージ１０２１の位置が把握される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１４４７１１号公報
【特許文献２】実開昭５３−１３０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、電子ビーム描画装置１００１を用いた従来の電子ビーム描画方法では、ブランキングの制御により、電子ビームＢがマスク１０２２に照射されるようにする、あるいは、照射されないようにするといった、電子ビームＢのオン／オフを制御している。
【００１０】
すなわち、従来の電子ビーム描画方法では、ブランキング偏向器１０４１のオン状態とオフ状態とを選択することにより、電子ビームＢを偏向するか否かの選択がなされ、電子ビームＢのオン／オフが制御されている。
したがって、従来の電子ビーム描画方法では、ブランキングによる電子ビームＢのオン／オフに対応して、電子ビームＢの偏向が制御されて、電子ビームＢが移動する。つまり、電子ビームＢは、描画時期のマスク１０２２上のショットのための位置からブランキングアパーチャ１０４２上へと振られて移動する。
【００１１】
このとき、電子ビームＢの移動により、マスク１０２２上では、電子ビームＢのショット内に電流分布が生じる。例えば、電子ビームＢのショット内で、ブランキングのオン時に電子ビームが移動する方向に、エネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量が徐々に多くなるような分布が生じてしまう。つまり、電子ビームＢのショット内で、ブランキングのオン時に電子ビームが移動する方向に沿って、相対的に電子ビームＢが照射されている時間が長くなり、その結果、電子ビームの移動方向にエネルギー量が徐々に多くなるような分布を生じる。
【００１２】
このような分布の発生は、使用する電子ビームＢの電流密度が大きくなると、さらに顕著となり、ショット内での電流量誤差として無視できないものとなる。そして、電流量誤差がショット内において許容できない大きさになれば、所望とするショットの形状が維持されないことになる。その結果、電子ビーム描画装置１００１を用いた従来の電子ビーム描画方法において、ＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  ｏｆ  ｐａｔｔｅｒｎ  ｓｉｚｅ）精度が悪化する。また、ビームのエネルギー分布が非対称になるため、位置精度も悪化する。
【００１３】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ＣＤ精度と位置精度の悪化を抑えた荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。
【００１４】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを試料に照射する照射工程と、
荷電粒子ビームを偏向させてブランキングするブランキング工程と
を有する荷電粒子ビーム描画方法であって、
ブランキング工程は、
照射工程での荷電粒子ビームの位置から、第１の方向にその荷電粒子ビームを移動させてブランキングする第１ブランキング工程と、
照射工程での荷電粒子ビームの位置から、第１の方向とは逆方向となる第２の方向にその荷電粒子ビームを移動させてブランキングする第２ブランキング工程と
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。
【００１６】
本発明において、第１ブランキング工程と第２ブランキング工程とは、照射工程を挟んで交互に設けられることが好ましい。
【００１７】
本発明において、第１ブランキング工程での荷電粒子ビームの移動の速度と、第２ブランキング工程での荷電粒子ビームの移動の速度とは、実質的に等しいことが好ましい。
【００１８】
本発明において、第１ブランキング工程のブランキングは、荷電粒子源と試料との間にその荷電粒子源側から順次設けられた第１のブランキング偏向器、第２のブランキング偏向器およびブランキングアパーチャのうち、その第１のブランキング偏向器とその第１のブランキング偏向器から距離ｈａ離れたブランキングアパーチャとを用いて行われるものであり、第２ブランキング工程は、第２のブランキング偏向器と第２のブランキング電極から距離ｈｂ離れたブランキングアパーチャとを用いて行われるものであり、
第２ブランキング工程で第２のブランキング偏向器に印加されるブランキング電圧は、第１ブランキング工程で第１のブランキング偏向器に印加されるブランキング電圧の（ｈａ／ｈｂ）倍の大きさであることが好ましい。
【００１９】
本発明において、荷電粒子ビームが電子ビームであり、その電子ビームの電流密度が大きいほど有効である。１０００Ａ／ｃｍ２以上で顕著な効果が見られる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＣＤ精度と位置精度の悪化を抑えた荷電粒子ビーム描画方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の描画部の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の第１のブランキング偏向器の部分を模式的に示す図である。
【図３】電子ビーム描画方法における電流量誤差の見積もり結果をまとめた表である。
【図４】本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の第１のブランキング偏向器および第２のブランキング偏向器の部分を模式的に示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の作用を模式的に説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態の電子ビーム描画方法のブランキングにおける電子ビームの移動速度の補正を説明する図である。
【図７】本発明の第２実施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。
【図８】本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法において試料への電子ビームのショットに同期して実行されるブランキングを模式的に説明する図である。
【図９】従来の電子ビーム描画装置の構成を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の描画部の構成図である。
【００２３】
本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１は、可変成形型の電子ビーム描画装置である。図１では、電子ビーム描画装置１０１の描画部を示している。描画部は、電子ビームＢを生成してこれを試料１０２に照射する部分である。尚、描画部には、図示しない制御部が接続しており、制御部によって、描画部における電子ビームＢの形状や照射位置、照射のタイミング、ブランキングのタイミング、あるいは、試料１０２の位置等が制御される。
【００２４】
描画部は、描画室３００と、描画室３００の天井部に設けられた電子光学鏡筒（コラムとも称す）３０１とを備えている。描画室３００は天井部側の一部が開口しており、電子光学鏡筒３０１内の空間と描画室３００内の空間とは互いに連通している。描画室３００内には、後述するステージ３０２が配置されている。したがって、描画部では、電子光学鏡筒３０１から描画室３００内のステージ３０２に向けて電子ビームＢが照射される。
【００２５】
電子光学鏡筒３０１の内部には、ステージ３０２に向けて電子ビームＢを照射する電子ビーム照射手段が設けられている。図１では上から順に、電子ビームＢを放出する電子銃３０３、照明レンズ３０４、第１のブランキング偏向器３０５、第２のブランキング偏向器３３５、ブランキングアパーチャ３０６、第１成形アパーチャ３０７、投影レンズ３０８、成形偏向器３０９、第２成形アパーチャ３１０、副偏向器３１１、対物レンズ３１２、主偏向器３１３が配置されている。これらは、電子ビーム照射手段の構成要素である。電子光学鏡筒３０１の電子ビーム照射手段では、上流側となる電子銃３０３から電子ビームＢを放出し、下流側となる描画室３００内のステージ３０２に向けて電子ビームＢを照射する。
【００２６】
本実施形態の電子ビーム描画装置１０１は、ブランキングに用いるブランキング偏向器として、照明レンズ３０４の下流側（試料側）に配置された第１のブランキング偏向器３０５と、第１のブランキング偏向器３０５の下流側に隣接して配置された第２のブランキング偏向器３３５との２つを備えている。すなわち、本実施形態の電子ビーム描画装置１０１は、電子銃３０３側である上流側から、ステージ３０２側である下流側に向かって、第１段目となる第１のブランキング偏向器３０５と、第２段目となる第２のブランキング偏向器３３５とからなる２段のブランキング偏向器を有する。そして、本実施形態の電子ビーム描画装置１０１では、第２のブランキング偏向器３３５の下流側に隣接して、ブランキングアパーチャ３０６を配置して有する。
【００２７】
第１のブランキング偏向器３０５は、図１に示されるように、１組のブランキング電極３０５ａ、３０５ｂとブランキング電極３０５ａ、３０５ｂに電気的に接続された電源（図示されない）とからなる、静電偏向型とすることができる。
第１のブランキング偏向器３０５は、ブランキング電極３０５ａ、３０５ｂにブランキングのためのブランキング電圧ＢＶが印加されてオン状態となり、通過する電子ビームＢを偏向させる。そして、電子ビーム描画装置１０１は、第１のブランキング偏向器３０５とブランキングアパーチャ３０６とを用いたブランキングを可能とする。
【００２８】
また、第２のブランキング偏向器３３５も、図１に示されるように、１組のブランキング電極３３５ａ、３３５ｂとブランキング電極３３５ａ、３３５ｂに電気的に接続された電源（図示されない）とからなる、静電偏向型とすることができる。
第２のブランキング偏向器３３５においても、第１のブランキング偏向器３０５とは別に、ブランキング電極３３５ａ、３３５ｂにブランキングのためのブランキング電圧ＢＶが印加されてオン状態となり、通過する電子ビームＢを偏向させることができる。そして、電子ビーム描画装置１０１は、第２のブランキング偏向器３３５とブランキングアパーチャ３０６とを用いたブランキングを可能とする。
【００２９】
このとき、第２のブランキング偏向器３３５においては、ブランキング電極３３５ａ、３３５ｂにブランキング電圧ＢＶを印加してオン状態とするために、第１のブランキング偏向器３０５の場合とは逆極性の電圧が印加されるように構成されている。その結果、第１のブランキング偏向器３０５とブランキングアパーチャ３０６とによるブランキングの電子ビームＢの偏向方向と、第２のブランキング偏向器３３５とブランキングアパーチャ３０６とによるブランキングの電子ビームＢの偏向方向とは、互いに逆の方向となる。上流から下流に向かう電子ビームＢの照射方向をＺ方向とし、例えば、第１のブランキング偏向器３０５とブランキングアパーチャ３０６とによるブランキングでの電子ビームＢの偏向方向を、Ｚ方向と垂直な＋Ｘ方向とする。その場合、第２のブランキング偏向器３３５とブランキングアパーチャ３０６とを用いたブランキングは、電子ビームＢの偏向方向が、Ｚ方向と垂直であって、＋Ｘ方向とは逆の方向となる−Ｘ方向になる。
【００３０】
以上のように、電子ビーム描画装置１０１は、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５の２つのブランキング偏向器を備え、電子ビームＢの偏向のためにそれぞれを独立に使用することができる。その結果、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５は、独立して、ブランキングアパーチャ３０６を用いたブランキングが可能であり、電子ビームＢのオン／オフを行うことができる。
【００３１】
そして、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５は、いずれもがブランキング電圧ＢＶの印加されないオフ状態とすることができる。その時、電子銃３０３から発せられた電子ビームＢは偏向されず、照明レンズ３０４により、第１成形アパーチャ３０７に照射される。電子ビーム描画装置１０１においては、描画時期において、こうした制御がなされる。
【００３２】
尚、非描画時期には、上述したように、ブランキングオンの状態となる。すなわち、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５のいずれか一方にブランキング電圧ＢＶが印加されてオン状態にされる。そして、電子ビームＢは、そのオン状態となった第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５のいずれか一方により偏向される。その結果、偏向された電子ビームＢは、ブランキングアパーチャ３０６上に照射され、第１成形アパーチャ３０７には照射されない。
【００３３】
電子ビーム描画装置１０１の第１成形アパーチャ３０７には、矩形状の開口が設けられている。これにより、描画時期に第１成形アパーチャ３０７に照射された電子ビームＢは、第１成形アパーチャ３０７を透過する際に、その断面形状が矩形に成形される。その後、電子ビームＢは、投影レンズ３０８によって、第２成形アパーチャ３１０上に投影される。ここで、成形偏向器３０９は、第２成形アパーチャ３１０への電子ビームＢの投影場所を変化させる。これによって、電子ビームＢの形状と寸法が制御される。
【００３４】
第２成形アパーチャ３１０を透過した電子ビームＢの焦点は、対物レンズ３１２により試料１０２上に合わせられる。そして、副偏向器３１１と主偏向器３１３とによって、試料１０２上での電子ビームＢの照射位置が制御される。
【００３５】
描画室３００内には、ステージ３０２が設けられている。試料１０２は、ステージ３０２上に設けられたピン（図示せず）によって支持される。試料１０２は、例えば、ガラス基板上にクロム膜等の遮光膜とレジスト膜とが積層されたマスクである。
【００３６】
ステージ３０２は、駆動部３２１によって、互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動自在に構成されている。描画室３００の側壁には、レーザ干渉計４０２が固定されている。そして、ステージ３０２には、試料１０２と異なる位置にミラー３０２ａが設けられている。レーザ干渉計４０２からのレーザ光をミラー３０２ａで入反射することにより、ステージ３０２の位置が測定されて把握される。
【００３７】
以上の構成を有する本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１では、電子ビームＢの照射方向に沿って上流側から下流側に向けて２段となるよう配置された第１のブランキング偏向器３０５と第２のブランキング偏向器３３５とを用いる。そして、試料１０２への電子ビームＢのショットに同期した電子ビームＢのブランキングを可能とするとともに、ＣＤ精度と位置精度の悪化を抑えることができる。次に、本発明の電子ビーム描画方法について説明する。本発明の電子ビーム描画方法は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１を用いる。
【００３８】
実施の形態２．
本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、上述した本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１を用いることが好ましい。電子ビーム描画装置１０１は、上述したように、電子ビームＢの照射方向に沿って上流側から下流側に向けて２段となるよう配置された第１のブランキング偏向器３０５と第２のブランキング偏向器３３５とを有する。そして、電子ビーム描画装置１０１においては、電子ビームＢのブランキングに、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５を独立して使用する。第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５は、互いに独立にブランキングアパーチャ３０６を用いたブランキングが可能であり、電子ビームＢのオン／オフを行うことができる。このとき、第１のブランキング偏向器３０５とブランキングアパーチャ３０６とによるブランキングでの電子ビームＢの偏向方向と、第２のブランキング偏向器３３５を用いた場合のブランキングにおける電子ビームＢの偏向方向とは、互いに逆の方向となる。
【００３９】
本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、このような電子ビーム描画装置１０１の機能を利用し、ＣＤ精度と位置精度の悪化を抑えた電子ビーム描画を可能とする。
【００４０】
図２は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の第１のブランキング偏向器の部分を模式的に示す図である。
【００４１】
図２では、第１のブランキング偏向器３０５のブランキング電極３０５ａに接続される、電子ビーム描画装置１０１の具備する電源５０１も模式的に示されている。そして、電子ビームＢに対する第１のブランキング偏向器３０５の作用が示されている。
【００４２】
図２に示すように、第１のブランキング偏向器３０５では、電源５０１側のブランキング電極３０５ａに、例えば、−５Ｖ等のブランキング電圧ＢＶが印加される。尚、このブランキング電圧ＢＶは、電子ビームＢを十分に偏向させることができる電圧であればどのような値の電圧でも良い。
【００４３】
電子ビーム描画装置１０１は、ブランキング電極３０５ａにブランキング電圧（ＢＶ）を印加することで第１のブランキング偏向器３０５をオン状態にする。そして、ブランキングオン時の描画時期において、電子ビームＢは、試料１０２（図２中では図示されない）上でのショットを行うための位置から、ブランキングアパーチャ３０６上へと振られて移動する。すなわち、電子ビームＢが第１のブランキング偏向器３０５により偏向されて、電子ビームＢが一方向、すなわち、図２の＋Ｘ方向に移動する。
【００４４】
このとき、試料１０２上では、電子ビームＢの偏向に対応して、照射されていた電子ビームＢが一方向に移動する。その結果、その電子ビームＢの移動により、電子ビームＢのショット内に電流分布が生じる。すなわち、電子ビームＢのショット内で、電子ビームの移動方向に向かってエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量が徐々に多くなるような分布が生じてしまう。これは、電子ビームＢのショット内で、ブランキングのオン時に電子ビームが移動する方向に沿って、相対的に電子ビームＢが照射されている時間が長くなるためである。
【００４５】
このような電流分布の発生は、使用する電子ビームＢの電流密度が大きくなると、さらに顕著となり、ショット内での電流量誤差として感知されるようになる。そして、ショット内に電流量誤差が生じ、それが大きくなると、所望とするショットの形状が維持されないことになる。その結果、電子ビーム描画装置１０１を使用し、第１のブランキング偏向器３０５のみをブランキングに用いた電子ビーム描画方法では、従来と同様に、ＣＤ精度と位置精度が悪化する懸念がある。
【００４６】
このような電子ビーム描画方法における、ブランキングによるショット内での電流量誤差は、下記の式１に従って見積もることができる。すなわち、ブランキング動作に要する時間（Ｔ１）、電子ビームＢの１回のショットに要する時間（ショットタイム）（Ｔ２）、図１の電子ビーム描画装置１０１の第１成形アパーチャ３０７のアパーチャ径（Ｓ）、および、ブランキングによって電子ビームが振られて移動する距離（振れ幅）（Ｌ）を用いて電流量誤差（ブランキング誤差量％）を見積もることができる。
【００４７】
【数１】
2014138050.tif 000003
【００４８】
尚、電子ビームＢのショット内に電流分布は、ブランキングのオン時の電子ビームの移動時と、ショットを行うためにブランキングがオフにされて所定の位置に復帰する際の２回発生する。したがって、式１に示す電流量誤差は、定数２を掛けたものとして定義されている。
【００４９】
図３は、電子ビーム描画方法における電流量誤差の見積もり結果をまとめた表である。
【００５０】
図３に示した表では、電流密度が異なる条件で電子ビームＢのショットが行われ、そのショットと同期して、図２のブランキングが行われた場合が想定されている。そして、発生する電流量誤差（％）は、上記式１を用いて算出され、まとめられている。
【００５１】
尚、上記式１に従って図３の表にまとめられた見積もりでは、１ショットあたりの電子ビームの照射量が１０μＣ／ｃｍ２とされ、ブランキング動作に要する時間（Ｔ１）が０．１ｎ（ナノ）秒とされ、アパーチャ径（Ｓ）が３０μｍとされ、ブランキングによって電子ビームが振られて移動する距離（振れ幅）（Ｌ）が１００μｍとされている。
【００５２】
図３の表に示す見積もり結果から明らかなように、図２に示すブランキングが行われると、電子ビームＢの電流密度の増大に伴いショット内の電流分布が大きくなり、ショット内での電流量誤差が大きくなる。特に、電流密度が１０００Ａ／ｃｍ２以上になると、電流量誤差は０．５％を超えて大きくなると解される。電流量誤差が０．５％を超えて大きくなると、ショット内での電流量誤差として無視できないレベルとなる。そして、ショット内に電流量誤差が許容できない大きさとなり、所望とするショットの形状が維持されず、ＣＤ精度と位置精度の悪化として感知されるようになる。したがって、使用する電子ビームＢの電流密度が１０００Ａ／ｃｍ２以上である場合、電流量誤差は、特に対策が求められるレベルとなることがわかる。
【００５３】
以上から、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１を使用し、その第１のブランキング偏向器３０５のみを用いた電子ビーム描画方法では、電子ビームＢのショットに同期した電子ビームＢのブランキングによりショット内に電流分布が生じてしまう。そして、電子ビームＢの電流密度の増大に伴い、電流分布はさらに大きくなり、ショット内での電流量誤差が大きくなる。
【００５４】
このような、電流量誤差の増大は、上述したように、従来の電子ビーム描画装置１００１を使用した場合と同様である。そして、電子ビーム描画におけるＣＤ精度と位置精度を悪化させる懸念がある。そこで、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１を使用するとともに、その機能を用いてＣＤ精度と位置精度の悪化を抑えるようにする。
【００５５】
具体的には、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１を使用し、ブランキングに、第１のブランキング偏向器３０５とともに第２のブランキング偏向器３３５を使用する。そして、電子ビーム描画において、それらによる独立したブランキングを組み合わせることで、ＣＤ精度と位置精度の悪化を抑える。
【００５６】
図４は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の第１のブランキング偏向器および第２のブランキング偏向器の部分を模式的に示す図である。
【００５７】
図４では、第１のブランキング偏向器３０５のブランキング電極３０５ａに接続される、電子ビーム描画装置１０１の具備する電源５０１も模式的に示されている。また、第２のブランキング偏向器３３５のブランキング電極３３５ｂに接続される、電子ビーム描画装置１０１の具備する電源５０２も模式的に示されている。そして、電子ビームＢに対する第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５の作用が示されている。
【００５８】
描画時期において、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５のいずれもがオフ状態にされる。そして、電子ビームＢは、図４に示すように偏向されず、ブランキングアパーチャ３０６を通過して試料１０２（図４中では図示されない）上でのショットを可能する位置＜１＞にある。
【００５９】
次に、非描画時期においては、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５のいずか一方がオン状態にされる。
【００６０】
第２のブランキング偏向器３３５がオフ状態にされ、第１のブランキング偏向器３０５がオン状態にされる場合、図４に示すように、第１のブランキング偏向器３０５では、電源５０１側のブランキング電極３０５ａに、ブランキング電圧ＢＶが印加される。尚、このブランキング電圧ＢＶは、電子ビームＢを十分に偏向させることができる電圧であればどのような値の電圧でも良い。
【００６１】
そして、ブランキングオン時の描画時期において、電子ビームＢは、試料１０２上でのショットを行うための位置＜１＞から、図４の＋Ｘ方向に振られ、ブランキングアパーチャ３０６上の位置＜２＞へと移動する。こうして、電子ビームＢは、ランキングアパーチャ３０６により遮蔽される。
【００６２】
また、第１のブランキング偏向器３０５がオフ状態にされ、第２のブランキング偏向器３３５がオン状態にされる場合、図４に示すように、第２のブランキング偏向器３３５では、電源５０２側のブランキング電極３３５ｂに、ブランキング電圧ＢＶが印加される。尚、このブランキング電圧ＢＶは、電子ビームＢを十分に偏向させることができる電圧であればどのような値の電圧でも良い。
【００６３】
そして、ブランキングオン時の描画時期において、電子ビームＢは、試料１０２上でのショットを行うための位置＜１＞から、図４の−Ｘ方向に振られ、ブランキングアパーチャ３０６上の位置＜３＞へと移動する。こうして、電子ビームＢは、ブランキングアパーチャ３０６により遮蔽される。
【００６４】
このとき、第１のブランキング偏向器３０５がオン状態にされる場合、試料１０２上では、電子ビームＢの偏向に対応して、照射されていた電子ビームＢが一方向に移動する。その結果、上述したように、電子ビームＢのショット内に電流分布が生じる。すなわち、電子ビームＢのショット内で、電子ビームＢの移動方向に向かってエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量が徐々に多くなるような分布が生じてしまう。
【００６５】
これに対し、第２のブランキング偏向器３３５がオン状態にされる場合も、試料１０２上では、電子ビームＢの偏向に対応して、照射されていた電子ビームＢが、第１のブランキング偏向器３０５がオン状態にされた場合とは逆の一方向に移動する。その結果、電子ビームＢのショット内に電流分布が生じるが、その電流分布は、第１のブランキング偏向器３０５がオン状態にされた場合とは逆の特性を備えることになる。すなわち、電子ビームＢのショット内で、電子ビームの移動方向に向かってエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量が徐々に多くなるような分布が生じるが、その分布は、第１のブランキング偏向器３０５がオン状態にされた場合と比較すると、逆の特性を備えることになる。
【００６６】
したがって、試料１０２への電子ビームＢのショットに同期して電子ビームＢのブランキングを行う場合、１つのショットに対し、第１のブランキング偏向器３０５によるブランキングと、第２のブランキング偏向器３３５によるブランキングを組み合わせて行うことができれば、それぞれによって発生する電子ビームＢのショット内に電流分布が相殺されるようにすることができる。
【００６７】
図５は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置の作用を模式的に説明する図である。
【００６８】
図５ではグラフを用い、電子ビーム描画装置１０１においてブランキングにより発生する、電子ビームＢのショットの内のエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量の分布を模式的に示している。尚、図５におけるグラフは、ｘ軸（横軸）に電子ビームＢのショット内の位置をとり、ｙ軸（縦軸）にエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量をとる。そして、ブランキングによる電子ビームＢの移動のそれぞれに対応して発生する、電子ビームＢのショット内のエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量の分布を、破線を用いて表している。
【００６９】
図５に示すように、例えば、電子ビームＢが、第１のブランキング偏向器３０５によりブランキングされてブランキングアパーチャ３０６（図５中には図示されない）上の位置＜２＞にある場合、ブランキングオフにより上述した位置＜１＞に移動する。尚、この移動をここでは便宜的に第１の移動と言う。そして、ブランキングアパーチャ３０６を通過して第１成形アパーチャ３０７に照射された電子ビームＢは、第１成形アパーチャ３０７を透過する際に、その断面形状が矩形に成形される。このとき、断面矩形の電子ビームＢのショット内には、図５中に「第１の移動」として破線により示されたエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量の分布が生じる。
【００７０】
その後、所望とする照射量でのショットを終えて、電子ビームＢが位置＜１＞にある状態でブランキングを行う場合、第２のブランキング偏向器３３５を用いて電子ビームＢの偏向を行い、ブランキングアパーチャ３０６上の位置＜３＞に移動させる。尚、この移動をここでは便宜的に第２の移動と言う。このとき、断面矩形の電子ビームＢのショット内には、図５中に「第２の移動」として破線により示されたエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）の分布が生じる。
【００７１】
電子ビーム描画装置１０１では、以上のブランキングを伴った電子ビーム描画が行われる場合、上述の第１の移動と第２の移動とは、その方向が互いに逆方向となっている。したがって、第１の移動および第２の移動それぞれによる、電子ビームＢのショット内のエネルギー分布は、図５に示すように、ショット内の位置に対して互いに逆の特性を示す。そして、それらが電子ビームＢのショット内で重畳することにより、互いの相殺が可能となる。すなわち、図５中で「本発明」として実線により表されるように、傾きの無い平坦なエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量分布の電子ビームＢのショットが実現される。
【００７２】
その結果、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１を使用し、その第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５を用いる本実施形態の電子ビーム描画方法では、結果として、電子ビームＢのショットに同期した電子ビームＢのブランキングによりショット内に電流分布が生じることを抑制することができる。そして、電子ビームＢの電流密度が増大しても、ショット内での電流量誤差が大きくなることを防ぎ、ＣＤ精度と位置精度の低下を抑えることができる。
【００７３】
このとき、電子ビームＢのショット内での電流分布の発生をより高い精度で抑制するためには、上述の第１の移動と第２の移動とが同じ速度で実行されることが好ましい。そうすることで、第１の移動および第２の移動のそれぞれにより発生する電子ビームＢのショット内の電流分布に対し、より高い精度での相殺が行われることになる。
【００７４】
このような、第１の移動および第２の移動のそれぞれの速度は、第１のブランキング偏向器３０５のブランキング電極３０５ａおよび第２のブランキング偏向器３３５のブランキング電極３３５ｂに印加されるブランキング電圧ＢＶによって制御することができる。
すなわち、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５において、ブランキング電圧ＢＶを調整することで、第１の移動および第２の移動のそれぞれの速度の制御が可能となる。
【００７５】
図４に示す電子ビーム描画装置１０１では、電子ビームＢの照射方向に沿って、第１のブランキング偏向器３０５と第２のブランキング偏向器３３５とが設けられており、第１のブランキング偏向器３０５とブランキングアパーチャ３０６との間の距離と、第２のブランキング偏向器３３５とブランキングアパーチャ３０６との間の距離とが異なっている。第２のブランキング偏向器３３５とブランキングアパーチャ３０６との間の距離のほうが、より短くなっている。
【００７６】
そのため、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５に対して同じ絶対値となるブランキング電圧ＢＶを印加しても、第１の移動および第２の移動のそれぞれの速度は同じ値にならない。したがって、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５において、ブランキング電圧ＢＶの補正が必要となる。例えば、第１のブランキング偏向器でのブランキング電圧ＢＶに対し、第２のブランキング偏向器でのブランキング電圧ＢＶを補正することが必要となる。
【００７７】
図６は、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画方法のブランキングにおける電子ビームの移動速度の補正を説明する図である。
【００７８】
図６では、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１の第１のブランキング偏向器３０５、第２のブランキング偏向器３３５およびブランキングアパーチャ３０６の部分を模式的に示している。
【００７９】
ブランキングによる第１の移動の速度（Ｖａ）と第２の移動の速度（Ｖｂ）との比（Ｖａ／Ｖｂ）は、第１のブランキング偏向器３０５とブランキングアパーチャ３０６との間の距離ｈａと、第１のブランキング偏向器３３５とブランキングアパーチャ３０６との間の距離ｈｂとを用いて、Ｖｂ／Ｖａ＝ｈｂ／ｈａで表される。
【００８０】
したがって、ブランキングによる第２の移動の速度（Ｖｂ）は、Ｖｂ＝（ｈｂ／ｈａ）×Ｖａで表すことができる。この式からわかるように、第１のブランキング偏向器３０５とブランキングアパーチャ３０６との間の距離ｈａと、第２のブランキング偏向器３３５とブランキングアパーチャ３０６との間の距離ｈｂとの間の差が大きいほど、偏光による第１の移動の速度と第２の移動の速度との間の差が大きくなる。そして、第１の移動および第２の移動のそれぞれにより発生する、電子ビームＢのショット内の電流分布の特性が異なる傾向のもの（異なる傾き）となって、互いの相殺が難しくなる。
【００８１】
そのため、第２の移動の速度（Ｖｂ）を第１の移動の速度（Ｖａ）と等しくしようとする場合、Ｖｂを（ｈａ／ｈｂ）倍することで実現することができる。
【００８２】
ブランキングによる電子ビームＢのブランキングアパーチャ３０６上での移動速度Ｖと、印加されるブランキング電圧ＢＶとの関係は、例えば、図６の第１のブランキング偏向器３０５の場合、下記の式２で表すことができる。
下記式２中、ｅは電子の電荷、ｈはブランキング電極３０５ａ、３０５ｂのＺ方向の高さ、ｍは電子の質量、ｄは電極間距離、Ｖｚは電子ビームＢのＺ方向の電子の速度である。
【００８３】
【数２】
2014138050.tif 000004
【００８４】
ブランキングによる電子ビームＢのブランキングアパーチャ３０６上での移動速度Ｖと、印加されるブランキング電圧ＢＶとの関係は、比例関係である。
【００８５】
したがって、第１のブランキング偏向器３０５でのブランキング電圧ＢＶに対し、第２のブランキング偏向器３３５でのブランキング電圧ＢＶを補正しようとする場合、第２のブランキング偏向器３３５のブランキング電圧ＢＶを（ｈａ／ｈｂ）倍することで実現可能となる。
【００８６】
尚、第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５におけるブランキング電圧ＢＶの補正は、第１のブランキング偏向器３０５のブランキング電圧ＢＶを（ｈｂ／ｈａ）倍することでも同様に行うことができる。
【００８７】
次に、図面を用い、さらに具体的に、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法について説明する。
【００８８】
図７は、本発明の第２実施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。
【００８９】
図８は、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法において試料への電子ビームのショットに同期して実行されるブランキングを模式的に説明する図である。
【００９０】
図７において、第１のブランキング偏向器３０５にブランキング電圧ＢＶを印加して、位置＜１＞にある電子ビームＢを偏向し、図４および図６の位置＜２＞に移動させるブラキングを第１ブランキングとし、第２のブランキング偏向器３３５にブランキング電圧ＢＶを印加して、位置＜１＞にある電子ビームＢを偏向し、図４および図６の位置＜３＞に移動させるブラキングを第２ブランキングとする。
また、図７および図８を用いた本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法の説明において、適宜、本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１を示した図１、図４および図６等を参照する。
【００９１】
図７に示すように、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法において、まず、第１のブランキング偏向器３０５にブランキング電圧ＢＶを印加して、位置＜１＞にある電子ビームＢを偏向し、図４および図６の位置＜２＞に移動させる第１ブランキングを行う（ステップ１）。ブランキング電圧ＢＶは、例えば、＋５Ｖとすることができるが、ブランキングが可能な電圧であれば、どのような値でもよい。このステップ１により、図８に示すように、電子ビームＢは、位置＜２＞に配置される。
【００９２】
次に、電子ビームＢのショット５０３の位置が制御される（ステップ２）。ショット５０３の位置の制御は、例えば、副偏向器３１１によって行われる。尚、主偏向器３１３やステージ３０２によって制御されることもある。このステップ２により、図８に示すように、電子ビームＢが位置＜１＞に配置されたとき、試料１０２上の所望とする位置において、電子ビームＢのショットが可能となる。
【００９３】
次に、第１のブランキング偏向器３０５へのブランキング電圧ＢＶの印加が停止され、第１のブランキング偏向器３０５が電圧無印加の状態にされて、ブランキングがオフとされる（ステップ３）。このステップ３により、図８に示すように、電子ビームＢが偏向されなくなり、電子ビームＢは位置＜２＞から位置＜１＞に復帰する。そして、試料１０２上の所望とする位置での電子ビームＢのショットが可能となる。
【００９４】
次に、位置＜１＞にある電子ビームＢにより、所望の照射量になるまで電子ビーム照射が行われる（ステップ４）。
【００９５】
次に、第２のブランキング偏向器３３５にブランキング電圧ＢＶを印加して、位置＜１＞にある電子ビームＢを偏向し、図４および図６の位置＜３＞に移動させる第２ブランキングを行う（ステップ５）。第２ブランキングでのブランキング電圧ＢＶは、上述したように、第１ブランキングでのブランキング電圧ＢＶの（ｈａ／ｈｂ）倍とすることが好ましい。
【００９６】
ステップ３における電子ビームＢの復帰のための移動と、この第２ブランキングによる移動とのそれぞれによって、試料１０２上での電子ビームＢのショット５０３内に電流分布が発生する。しかし、それらは、互いに逆となる方向にエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）量が徐々に多くなることに基づく分布であり、反対となる特性を有する。したがって、ステップ３における電子ビームＢの移動によって発生する電子ビームＢのショット５０３内の電流分布は、この第２ブランキングによる移動によって相殺される。さらに、第２ブランキングでのブランキング電圧ＢＶに対し、上述した補正を行うことで、より高い精度での相殺が行われることになる。
【００９７】
このステップ５により、図８に示すように、電子ビームＢは、位置＜３＞に配置される。
【００９８】
次に、ステップ６において、さらに描画（ショット）を行うか否かの判断がなされ、さらに描画が必要な場合は、ステップ７に進む。また、描画が不要の場合、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は終了となる。
【００９９】
次に、電子ビームＢのショット５０４の位置が制御される（ステップ７）。ショット５０４の位置の制御は、例えば、副偏向器３１１によって行われる。このステップ７により、図８に示すように、電子ビームＢが位置＜１＞に配置されたとき、試料１０２上の所望とする位置において電子ビームＢのショットが可能となる。
【０１００】
次に、第２のブランキング偏向器３３５へのブランキング電圧ＢＶの印加が停止され、第２のブランキング偏向器３３５が電圧無印加の状態にされて、ブランキングがオフとされる（ステップ８）。このステップ８により、図８に示すように、電子ビームＢが偏向されなくなり、電子ビームＢは位置＜３＞から位置＜１＞に復帰する。そして、試料１０２上の所望とする位置での電子ビームＢのショットが可能となる。
【０１０１】
次に、位置＜１＞にある電子ビームＢにより、所望の照射量になるまで電子ビーム照射が行われる（ステップ９）。
【０１０２】
次に、ステップ１と同様に、第１のブランキング偏向器３０５にブランキング電圧ＢＶを印加して、位置＜１＞にある電子ビームＢを偏向し、図４および図６の位置＜２＞に移動させる第１ブランキングを行う（ステップ１０）。このステップ１０により、図８に示すように、電子ビームＢは、位置＜２＞に配置される。
【０１０３】
次に、ステップ６と同様にステップ１１において、さらに描画（ショット）を行うか否かの判断がなされ、さらに描画が必要な場合は、ステップ２に戻り、上述した各ステップが繰り返される。また、描画が不要の場合、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は終了となる。
【０１０４】
以上のように、本発明の第２実施形態の電子ビーム描画方法は、図１等の本発明の第１実施形態の電子ビーム描画装置１０１を使用し、その第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５を用いる。第１のブランキング偏向器３０５および第２のブランキング偏向器３３５は、互いに逆方向となる電子ビームＢの偏向を実現する。そして、図８に示すように、電子ビームＢのショット５０３、５０４に同期した電子ビームＢのブランキングによりショット５０３、５０４内に電流分布が生じることを抑制することができる。その結果、電子ビームＢの電流密度が増大しても、ショット５０３、５０４内での電流量誤差が大きくなることを防ぎ、ＣＤ精度と位置精度の低下を抑えることができる。
【０１０５】
尚、本発明は、上記各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、上記各実施の形態では、電子ビームを用いたが、イオンビーム等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。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｂ    電子ビーム
１０１、１００１    電子ビーム描画装置
１０２    試料
３００、１０１１    描画室
３０１、１０３１    電子光学鏡筒
３０２、１０２１    ステージ
３０２ａ、１０２４    ミラー
３０３、１０３２    電子銃
３０４    照明レンズ
３０５    第１のブランキング偏向器
３０５ａ、３０５ｂ、３３５ａ、３３５ｂ    ブランキング電極
３０６、１０４２    ブランキングアパーチャ
３０７    第１成形アパーチャ
３０８    投影レンズ
３０９    成形偏向器
３１０    第２成形アパーチャ
３１１    副偏向器
３１２    対物レンズ
３１３    主偏向器
３２１、１０２５    駆動部
３３５    第２のブランキング偏向器
４０２、１０２３    レーザ干渉計
５０１、５０２    電源
５０３、５０４    ショット
１０２２    マスク
１０４１    ブランキング偏向器
１０３３、１０３５    偏向器
１０３４    成形アパーチャ
【図１】
2014138050.tif 000005
【図２】
2014138050.tif 000006
【図３】
2014138050.tif 000007
【図４】
2014138050.tif 000008
【図５】
2014138050.tif 000009
【図６】
2014138050.tif 000010
【図７】
2014138050.tif 000011
【図８】
2014138050.tif 000012
【図９】
2014138050.tif 000013