(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配設された前記ステージ上に、前記電子ビームの入射方向に対して異なる方向に傾きをもって配置され、１つ以上の開口を有する少なくとも２つの散乱体と、前記散乱体の下流に設けられ、前記散乱体の開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられ、前記散乱体の開口および前記絞りの開口を通過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記散乱体の開口が、２方向の長さが異なる形状なしていることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記散乱体が、電子ビームの最大サイズより大きな開口と、電子ビームの最大サイズより小さな開口とを有することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記散乱体が、散乱体の母材より原子番号の大きな物質を表面に被覆して形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
【請求項５】
前記電子ビームが、一括図形ビームもしくは可変矩形ビームで構成されていることを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画装置。
【請求項６】
電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配置された前記ステージ上に、電子ビームの入射方向に対して異なる方向に傾きをもって形成された少なくとも２つの開口を有する散乱体と、前記散乱体の下流に設けられ、前記散乱体の開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられ、前記散乱体の開口および前記絞りの開口を通過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項７】
前記散乱体の開口が、２方向の長さが異なる形状をなしていることを特徴とする請求項６記載の電子ビーム描画装置。
【請求項８】
前記散乱体が、電子ビームの最大サイズより大きな開口と、電子ビームの最大サイズより小さな開口とを有することを特徴とする請求項６記載の電子ビーム描画装置。
【請求項９】
前記散乱体が、散乱体の母材より原子番号の大きな物質を表面に被覆して形成されていることを特徴とする請求項６記載の電子ビーム描画装置。
【請求項１０】
電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配置された前記ステージ上に、前記電子ビームの通過方向に開口を有する第１の散乱体と、前記第１の散乱体の下流に設けられ、前記第１の散乱体の開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられた第２の散乱体と、前記第２の散乱体の下流に設けられ、前記第１の散乱体の開口および前記絞りの開口を通過し、前記第２の散乱体を透過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム描画技術に係り、特に、高精度な電子ビーム描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム描画装置において、電子ビームの光学調整は最も重要な技術の１つである。特に、一括図形照射法では、複雑な形状の電子ビームの計測が重要である。従来の電子ビーム形状計測法は、反射率の高い物質からの反射電子と反射率の低い物質からの反射電子との強度の差を利用していたが、物質固有の反射率により、ＳＮに限界があった。
【０００３】
これに対して、基板に設けられた微小開口からの透過電子を利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、透過電子の散乱コントラストを用いるためにＳＮの向上に非常に大きな効果がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２７５５００号公報（図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は分解能が開口の大きさに依存するために、分解能を向上させるためには非常に小さな開口を製作することが必要となる。すなわち、分解能をいかに向上させるかが、この方法の課題である。
【０００６】
また、開口部を通過した電子が直接電子ビーム検出器に照射されるために、検出器の損傷が懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、電子ビーム描画装置の高精度な電子ビーム調整を行うことを可能にする電子ビーム描画技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電子ビーム描画装置において、試料を搭載するステージ上に配置された、１つ以上の開口を有する少なくとも２つの散乱体を有する。散乱体が２つに分離されているので、電子ビームの入射方向に対する角度を異なって設置することが可能であり、これにより電子ビームに対して角度の異なる２つ以上の開口を用意することが出来る。あるいは、少なくとも２つの開口を有する散乱体の２つの開口を電子ビームの入射方向に対する角度を異なって形成する方法も有効である。
【０００９】
これに、散乱体の下流にある絞りと、絞りの下流にある電子ビーム検出器を付加して電子ビーム描画装置を構成する。
【００１０】
図１は、本発明の基本的構成の一例を示す。なお、図では、１個の散乱体を示しているが、説明の便宜上、同様に設置される他の散乱体を省略してある。
【００１１】
図１に示すように、開口１０１が設けられた散乱体１０２を、散乱せずに透過する電子ビーム１０４に対して傾けることにより、開口１０１が傾いて、実際の開口幅より実質的な開口幅を小さくすることになる。傾いた開口１０１の上端もしくは下端に当たって散乱した電子１０３も、散乱角が大きければ電子を反射・吸収する厚い絞り１０５により遮断され検出器１０６に入射しない。従って、実際の開口幅より小さい開口幅の領域の、散乱せずに透過した全ての電子１０３が検出器１０６に入射することになる。このような電子ビーム検出機構１０７により、開口形成に制限されている分解能を向上させることが可能になる。この角度を付ける効果は、傾けた方向に有効である。
【００１２】
そこで、本発明では、２つ以上の開口を用意することにより少なくともＸＹの２方向の分解能を上げることが出来るようにした。２方向計測出来れば、実質的に電子ビーム描画装置の電子ビームの調整・校正が可能となる。具体的には焦点、非点、大きさ（ビームサイズ）等の校正が可能となる。従って、２方向の開口の傾きを活かすためには、走査方向も異なる２方向にすることが有効である。特に、入射電子ビームに対して傾けた方向に平行に走査することが分解能向上に必要である。
【００１３】
また、この例では、散乱体を傾けた場合について示したが、後述する図７に示すように、開口それ自体を電子ビームの入射方向に対して傾けるよう構成してもよい。
図２は、本発明の基本的構成の別の例を示す。検出器の損傷に対しては、図２に示すように、開口１０１のある第１の散乱体１０２の他に第２の散乱体２０１を下流に、すなわち検出器１０６との間に設けることが有効である。この第２の散乱体２０１の目的は、電子ビームを散乱することで検出器１０６に入射する電子ビームを広げることにある。これにより、検出器上に電子ビームが集中して入射することがなくなり、検出器の損傷を押させることが出来る。第２の散乱体２０１は、あまり厚いと電子ビームを吸収してしまうので、使用する電子の飛程より薄い必要がある。逆に、散乱する必要があるために電子の平均自由距離より厚い必要がある。この結果、大きな電流でも検出器に損傷を与えることなく検出が可能となる。
【００１４】
図１に示した電子ビーム検出機構１０７では、計測する電子ビームの大きさに対して開口の方が小さいことが有効であるが、本方法による検出機構を用いれば、計測する電子ビームの大きさ対して開口の方が大きくても検出方法が有効に機能する。この結果、散乱体（開口含む）上を走査することで、開口の端面での分解能で計測が可能となり、特に矩形ビームの焦点・非点・大きさ・位置・偏向などの校正が高精度化出来る。
【００１５】
更に、電子ビームの位置に関しては、散乱体上の開口部の境界に照射することでもその計測が可能となる。後者は特に電子ビーム位置の時間変化の計測に適している。これら手段の前者は最大電子ビームより小さい開口、後者は最大電子ビームより大きい開口であり両者を絞りの大きさより小さい間隔で配置すれば併用が簡単にできる。
【００１６】
また、これらの方法は散乱体の母材より原子番号の大きな物質を表面に被覆することでより効果的になる。特に、開口の上下の狭い方の面への被覆を行うと良い。
【００１７】
以下、本発明の代表的な構成例を列挙する。
【００１８】
本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配設された前記ステージ上に、前記電子ビームの入射方向に対して異なる方向に傾きをもって配置され、１つ以上の開口を有する少なくとも２つの散乱体と、前記散乱体の下流に設けられ、前記散乱体の開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられ、前記散乱体の開口および前記絞りの開口を通過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配置された前記ステージ上に、電子ビームの入射方向に対して異なる方向に傾きをもって形成された少なくとも２つの開口を有する散乱体と、前記散乱体の下流に設けられ、前記散乱体の開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられ、前記散乱体の開口および前記絞りの開口を通過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配置された前記ステージ上に、前記電子ビームの通過方向に開口を有する第１の散乱体と、前記第１の散乱体の下流に設けられ、前記第１の散乱体の各開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられた第２の散乱体と、前記第２の散乱体の下流に設けられ、前記第１の散乱体の開口および前記絞りの開口を通過し、前記第２の散乱体を透過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。
【００２２】
（実施例１）
図３に、本実施例に用いられる電子ビーム描画装置での電子光学系の一例を示す。なお、以降説明される本発明の実施例では、基本的に本電子光学系を使用している。
【００２３】
電子銃３０１から放出された電子は、５０ｋＶに加速され矩形開口を有する第１マスク３０２を直接照射する。第１マスク３０２を透過した矩形電子ビームは２つの転写レンズ３０３、３０７により第２マスク３０９上に結像される。第２マスク３０９上には、中央に可変成型用の矩形開口をその周辺に一括図形照射用の一括開口３０８が配置されている。第２マスク３０９上での第１マスク像の照射位置は、可変成形偏向器３０５と２つの図形選択偏向器３０４、３０６とにより制御される。第２マスク３０９を通過した電子ビームは、２つの縮小レンズ３１０、３１１と２つの対物レンズ３１２、３１４を通して試料（ウエハ）３１５上に結像される。対物レンズ３１４の下流に位置するステージ３１６上には、図１および図２で示した開口を有する散乱体・絞り・検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構３１７が配置されており、電子ビームの入射位置に対して移動可能となっている。電子ビーム検出機構３１７からの測定結果を検出信号処理系３２１へ送り、電子ビームの形状、等を検出する。
【００２４】
本実施例では、図４に示すように、散乱体を２つ使用している。図４は、散乱体を上から見た図と横から見た図を同時に示している。これらの散乱体は、Ｚ方向に入射してくる電子ビームに対して、１つ（左側の散乱体）はＸ方向に傾け、１つ（右側の散乱体）はＹ方向に傾けている。
【００２５】
それぞれの散乱体の下には、図１に示すように、絞りと検出器を配置しており、ステージと一緒に移動する。シリコンで作られた散乱体の厚さは２μｍ、開口は０．１μｍ角である。散乱体としては、原子番号の大きな物質が適しているが、自立した支持体を形成できることと、その厚さで高精度に開口を形成できることが条件となる。その条件を満たす一例として、シリコンを選択した。また、散乱体としての能力を考慮すると、入射電子の飛程より薄く平均自由工程より厚いことが指標となり、この条件も満たしている。開口の形成は、電子ビーム描画とドライエッチングにより行なった。アスペクト比１０程度の開口が加工限界の目安である。開口は、散乱体に対して垂直に形成されているために傾けずに配置すると、電子ビームはＸＹともに０．１μｍの目で検出されることになる。
【００２６】
本実施例では、散乱体は１度の角度で傾けて取り付けた。５０ｋＶの電子ビームのシリコン中での平均自由工程は１００ｎｍ以下であり、少しでも厚さの残る部分に照射されれば完全に透過した電子ビームとのコントラストは得られる。従って、垂直に入射した電子ビームは、傾けた方向には、おおよそ
０．１μｍ―ｔａｎ（１度）×２μｍ＝０．０６５μｍ
の目で検出されることになる。同じ形状の散乱体を複数作っておけば、色々な角度や方向に取付けることにより、解像度を向上させたい方向や量を調整出来るので柔軟性に富んでいる。
【００２７】
図４中の左側に示す散乱体は、Ｘ方向に傾いているためにＸ方向に走査し、右側に示す散乱体はＹ方向に傾いているためにＹ方向に走査すればそれぞれ高い分解能での検出が可能になる。０．１μｍレベルでアスペクト比１０を越える開口を形成するのは中々困難であり、本手法を用いることにより、形成した開口の幅以下の高分解能検出が可能となる。
【００２８】
また、透過電子の検出は反射電子と比較して効率が良い。従って、高分解能検出にともない検出電流が低下しても十分に検出が可能である。散乱体の１０ｍｍ下流に１ｍｍφのモリブデンの絞りを設け、その穴を抜けてきた電子を半導体素子であるＳＳＤを検出器として検出した。この他、ファラデーカップによる電流検出や、シンチレータによる検出などが考えられる。
【００２９】
また、この散乱体の角度を可変とする機構を設けることも有効である。これにより、要求される電子ビームの微細性に応じて検出分解能を調整することが出来る。大きな分解能で良ければあまり角度を付けずに検出電流量を優先することも可能となる。この場合は、２つの散乱体の傾けられる方向を機構的に限定するか、あるいはそれぞれ２方向に傾けられる機構を用意して使い方で傾ける方向を異ならせることになる。具体的にはピエゾのような小さい機構が好ましい。
【００３０】
この検出機構を用いて幾つかのサイズの電子ビームプロファイルを測定した結果が、図５である。図中、横軸は走査長さ、縦軸は信号強度を示す。検出分解能が高いために０．１μｍ幅の電子ビームのプロファイル５０１も頂上が低くなることなく検出できている。また、ＸＹで異なる開口を用いたために双方で高い分解能を示している。
【００３１】
通常のビームサイズ計測では、ビームプロファイルを得るために検出信号を微分しており、ノイズに弱い。本発明では、微分せずにビームプロファイルが得られるためにノイズにも強い。波形における高さの半分の幅をビームサイズとしてビーム校正を行なった結果、従来１０ｎｍに留まっていたリニアリティを５ｎｍにまで改善することが出来た。ビーム校正は、検出結果を、図３に示す図形選択・寸法制御系３１８にフィードバックすることにより図形選択偏向器や可変成形偏向器を制御して実現している。
【００３２】
図６は、焦点位置を変えたときのビームプロファイルの端部における傾きをプロットしたものである。図中、横軸はレンズ強度、縦軸は傾きを示す。最適焦点位置で傾きが最大になることが分かる。検出の目を小さくすることでこの最大傾きを大きくすることが可能となり、結果として、最適焦点位置の検出精度を向上させることが出来る。これもＸＹ双方の方向で行なうことにより、非点較差を含めて計測することが可能である。これにより、従来２μｍに留まっていた焦点位置検出精度を１μｍにまで改善することが出来た。
【００３３】
これらの測定結果を、図３に示す対物レンズ、焦点補正器、非点補正器等を制御する焦点・非点・位置制御系３２０にフィードバックすることにより高精度な描画が可能となり、描画の最小線幅を０．１μｍから０．０５μｍとすることが出来た。
【００３４】
試料としてはシリコンウエハを用いたが、光デバイス用ガリウム砒素ウエハや磁気デバイス用磁性体基板或いはレチクル用基板等でも同様の効果を得ることが可能である。
【００３５】
（実施例２）
本実施例では、０．１μｍの微小開口を散乱体に対して斜めに２方向形成した。このために開口の形成には集束されたイオンビームスパッタリングを用い、開口に従って試料を傾けて形成した。
【００３６】
図７に、散乱体の上面図（ａ）、そのＸ方向断面図（ｂ）およびＹ方向断面図（ｃ）を示す。（ａ）に示すように、散乱体７０３に設けられた一つの開口７０１はＸ方向に、（ｂ）に示すように、別の開口７０２はＹ方向に、それぞれ１度傾けて開口を形成した。２つの開口の間隔は後段にある絞りの開口の幅よりも小さく形成したので絞りと検出素子は共用が可能であり、構成を簡素化できる。また、散乱体を傾けることが不必要なので高さの調整が容易である。本実施例では、一括図形ビームを用いた。
【００３７】
図８に、０．２μｍピッチのライン／スペース状の電子ビームを計測した結果を示す。走査範囲８０２の２次元走査では、電子ビーム像８０１が高いコントラストで観察されており、一括図形ビームの位置検出や電子ビームマスクの欠陥計測に応用できる。
【００３８】
図９には、更に微細なライン／スペース状の電子ビームの１次元走査でのビームプロファイルを示している。図中、横軸は走査距離、縦軸は信号強度を示す。それぞれのラインのピークは分離しているがプロファイル９０１全体は完全には分離していない。焦点位置を変化させることにより、このビームプロファイルの谷の深さが変化するので、この谷の深さを最も深くすることで最適焦点位置を求めることが出来る。
【００３９】
この方法ではビームプロファイルの傾きを求める（通常は微分する）必要がないためにノイズに強い測定が可能となる。これにより、焦点位置検出精度は更に０．５μｍにまで改善することが出来た。これらの測定結果を対物レンズ、焦点補正器、非点補正器にフィードバックすることにより０．０４μｍの描画が可能となった。また、ビームプロファイルからビームの大きさと回転も知ることが出来るために、図３に示す縮小率・回転制御系３１９にフィードバックして縮小レンズや回転レンズが調整できる。
【００４０】
（実施例３）
縦横双方に微細化な開口は、電子ビームの２次元像を計測するためには適しているが、１方向のみの計測ではその必要がない。従って、本実施例では、図１０に示すように、２つの散乱体１００１は、それぞれ縦横の長さの異なる（すなわち２方向の長さの異なる）開口１００２を設けている。
【００４１】
この開口の幅の狭い方向に走査することにより、それぞれの方向に高分解能の計測が出来る。従って、ＸＹ方法に対する情報を得るためには複数の開口が必要であり、異なる方向の幅の狭い開口にする必要がある。更に、分解能を高めるために開口を傾ける時、すなわち、散乱体を傾けるか、開口を形成する際に傾けて形成する時は、幅の狭い方向に傾けることになる。
【００４２】
本実施例では、開口の幅０．１μｍ、長さ６μｍとし、散乱体を２方向に角度１度で傾けた。長さは装置が試料上に形成できる電子ビームの最大の長さより長いほうがよい。本実施例では、電子ビームの最大の長さは５μｍである。これは、第２マスク３０９（図１中）の最大開口である中央の矩形開口の大きさと縮小率より規定される。また、この大きさは、第１マスク３０２（図１中）の大きさにより規定されている。長さ方向に大きな電子ビームを用いれば、１次元走査時の検出電流が大きくなりＳＮの向上も期待できる。ライン状開口の形成はドット状開口の形成と比較すると容易な方向であることも本実施例の利点である。ただし、２次元の計測や長手方向に異なるパターンを持つ一括図形には適用が困難である。これを用いてビームサイズや焦点の補正を行なったところ、寸法精度が１０ｎｍより４ｎｍに改善した。
【００４３】
さらに、縦横の長さの異なる開口を２つ用いて、焦点補正、更に非点収差補正、を行う場合は、図１９に示すようなＸ方向にもＹ方向にも周期性のある複数の開口から形成された電子ビームを用いるとよい。この電子ビームを用いれば、Ｘ・Ｙ方向ともに、図９に示すようなビームプロファイルを得ることができるので、補正が可能となる。この方法では、電子ビーム形状の切り替えが不要となり、精度・速度の観点から有利である。このＸ方向にもＹ方向にも周期性のある複数の開口から形成された電子ビームを用いる方法は、一方向に分解能の優れた本発明の検出方法を有効に活用する上で極めて有利な組合せである。
【００４４】
（実施例４）
図１１に、本実施例の散乱体構造を示す。上部、下部とも散乱体１１０２、１１０６はシリコン製で、厚さは２μｍである。下部の第２の散乱体１１０６には、モリブデン製の絞り１１０５を通過した電子ビーム１１０４が照射される。２μｍのシリコンは５０ｋＶの電子を９５％以上透過させるために、最終段の検出素子１１０７（例えば、ＳＳＤ）に入射される電子ビームの量はほとんど減少しない。また、上部の散乱体１１０２を透過して散乱した電子１１０３は、絞り１１０５に遮断され、検出素子１１０７に入射しない。
【００４５】
しかしながら、大きな角度で散乱されるために、検出素子表面では大きく広がって入射することになる。従って、第２の散乱体１１０６としては、電子の平均自由工程より厚く、電子の飛程より薄いことが有効である。本実施例では、下部の第２の散乱体１１０６と検出素子１１０７の間隔が１０ｍｍあるために、検出素子上でも１０ｍｍオーダーの電子ビームの広がりとなる。電子ビームの検出面は、電子ビームの像面（上部散乱体位置）から３０ｍｍ離れており、電子ビームの全開口角が５ｍｒａｄであることから、検出面での電子ビームの広がりは１５０μｍと小さい。従って、桁違いに検出素子上での電流密度が低下し、検出素子の劣化を防ぐことが出来る。第２の散乱体の大きさは、絞りを透過した電子を受けとめるために、絞りの開口の大きさより大きいことが望ましい。
【００４６】
また、本実施例では、下部の散乱体の厚さが異なる（２μｍと０μｍ）複数の検出機構を設けた。これらを切り替えて使うことにより、微小なサイズの小電流電子ビームの検出と大きなサイズの大電流電子ビームの検出を両方同じ装置内で行うことが出来る。
【００４７】
図１２は、上部の散乱体のパターンの一例を示したものである。本例では、散乱体１２０２には、１０μｍ幅、１０μｍ間隔の格子状の開口１２０１が形成されている。電子ビームの大きさは最大５μｍ角であり、本実施例では、開口１２０１の最大サイズが電子ビームの最大サイズより大きい。
【００４８】
図１３に、５μｍ角ビームを散乱体上で開口部から格子部にかけて走査した時の信号強度を示す。図中、横軸は走査距離、縦軸は信号強度を示す。この微分波形を求めることにより、電子ビームのビームプロファイルを得ることが出来、電子ビームの幅（サイズ）の計測が出来る。電子ビームのサイズを変えてサイズ校正を行った結果、レジスト描画での寸法精度が従来の反射法の１０ｎｍから７ｎｍへと大きく改善された。
【００４９】
また、開口の境界部を横切るように電子ビームを走査した信号を２階微分することで、ビームプロファイルの立ち上がり・立ち下がりの傾きを知ることが出来る。これにより、焦点非点の調整が可能である。この２階微分のアルゴリズムは従来から存在するが、本発明により、高ＳＮでの計測が可能になるためにより高精度な計測が期待される。
【００５０】
また、高コントラストであることから実質的な境界部の分解能が高く、この点からも高精度化が期待できる。これにより、従来の反射電子法では２μｍであった焦点位置の検出分解能を１．２μｍとすることが出来た。
【００５１】
また、図１４に示すように、開口１４０１に対する散乱体の境界部１４０２に電子ビーム１４０３を照射することで、検出強度の変化から電子ビーム位置の微小な振動やドリフトを高精度で検出することも可能となる。ドリフト量の計測結果を偏向器にフィードバックすることによって描画位置精度も１５ｎｍから１２ｎｍへと向上させることが出来る。
更に、本手法は、実施例１〜３に示した方法との併用が可能であるため、電子ビームの最大サイズより大きい開口と小さい開口を同じ散乱体上に有することで構成の簡素化を図ることが可能である。この場合は、大きい開口と小さい開口の間隔より下流にある絞りの開口の最大の間隔（開口の幅）を大きくすることが望ましい。これにより、例えば、ビームサイズ校正は小さい開口で、焦点校正は大きな開口でと、使い分けが可能となる。
【００５２】
（実施例５）
図１５に、本実施例での散乱体構造を示す。図１５の（ａ）に示すように、散乱体の母材１５０３はシリコンで、厚さは２μｍである。これに上下から母材よりも原子番号の大きな金薄膜１５０２をそれぞれ２０ｎｍ蒸着した。開口１５０１は０．１μｍ角であり、開口の側面にはほとんど金薄膜は被着されていない。図１５の（ｂ）に示すように、この散乱体を２つ用意し、１つはＸ方向に、もう１つはＹ方向に、それぞれ１度傾けて設置し、傾けた方向に矩形ビームで走査した。
【００５３】
シリコン単体での散乱体と比較して、開口を傾けない場合は、金薄膜が増加した分だけ、単純に散乱能が増加する。従って、母材の厚さを機械的強度を考慮して２μｍとしたために、本体部での金薄膜の合計４０ｎｍの蒸着の効果は相対的に小さい。一方、効果を大きくしようとして金を余り厚く蒸着すると、開口の形状に悪影響を与えるおそれがある。
【００５４】
これに対して、開口を傾けた場合は、状況は異なってくる。蒸着を行なった散乱体では、たとえ蒸着量が少なくとも真上から見た開口１５０１の端部は金薄膜１５０２で形成される。すなわち、散乱体の端部は実質的にシリコンが散乱能の大きい金薄膜に取って代わられる。開口を傾けた場合の端部は、実質的に厚さが減少し、散乱能が低減するため蒸着でのこの効果は大きい。すなわち、端部に角度を持たせることにより、支持機能としての軽元素と、散乱機能としての重元素との組合わせが、非常に有効となる。図中、１５０４は端部で散乱した電子、１５０５は散乱体の本体部で散乱した電子を示す。
【００５５】
図１６に、開口上を５０ｎｍのライン／スペースで走査したときの信号（プロファイル）１６０１を示す。図中、横軸は走査距離、縦軸は信号強度を示す。ラインが分離して検出されていることが分かり、高分解能が示されている。なお本手法はライン状の開口にも有効である。
また、本実施例では、図１７に示すように、開口に対して角度を付けて蒸着する方法で行なった散乱体も用いた。開口１５０１は、１つはＸ方向のラインであり、他１つはＹ方向のラインである。ＸラインにはＸ方向に傾けた２つの向きを上下から、ＹラインにはＹ方向に傾けた２つの向きを上下から１０ｎｍずつ蒸着を行なった。これにより、開口１５０１の側面にも金１５０２が蒸着されて開口の幅を６０ｎｍにまで小さくすることが出来た。
【００５６】
また、０．１μｍ角の開口に、ほぼ９０度ずつ回転させて４方向から斜め蒸着を行なった結果、５０ｎｍ角程度の非常に小さな開口が得られた。この開口の下流に絞りと検出素子を設置した結果、１つの開口で複数の方向の分解能を高めることが出来、６５ｎｍのライン／スペースを分離して検出することが出来た。これらの開口を斜めに形成するか、斜めに設置すれば、より分解能を向上させることが出来る。
【００５７】
また、原子番号の大きな物質を被覆するもう１つの応用方法を、図１８に示す。シリコンに形成した微小開口１５０１の狭い側に白金パラジウム膜１８０１を蒸着した。白金パラジウムもシリコンと比較して原子番号の大きな物質からなっている。これにより、実質的に分解能を決める開口の小さい側のエッジとなる薄い部分での散乱能力を高めることが出来る。本手法は、開口全体を傾けることによる効果は期待しにくいが、蒸着面でのオーバーハングによる開口幅の減少とそれに伴う分解能の向上が期待できる。
【００５８】
以上の説明では、可変矩形ビームや一括図形ビームを用いたが、プロジェクションタイプの大面積電子ビームやマルチビーム等の他の電子ビームに対しても有効である。また、開口の形状も電子ビームの形状に合わせて種々のパターン形状（例えば、ライン／スペースの電子ビームとライン／スペースの開口との組み合わせ）とすることが考えられる。更に、電子ビームのみならず、荷電ビーム一般に応用可能である。
【００５９】
以上のように、本発明は、１方向に対しては検出分解能の高めることが可能であり、複数開口を用いることで２方向以上での高分解検出が可能となる。これらの組み合わせにより電子ビームの高精度検出・調整が可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、電子ビーム描画装置の高精度な電子ビーム調整を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における電子ビーム検出機構の基本構成の一例を説明する図。
【図２】本発明における電子ビーム検出機構の基本構成の別の例を説明する図。
【図３】本発明における電子光学系の一例を示す構成図。
【図４】本発明の実施例１における検出機構を説明する図。
【図５】図４の検出機構による電子ビームプロファイルを測定した結果を示す図。
【図６】図４の検出機構による電子ビームプロファイルの端部における傾きを示す図。
【図７】本発明の実施例２における検出機構を説明する図。
【図８】実施例２によるライン／スペース状の電子ビーム計測結果を示す図。
【図９】実施例２によるライン／スペース状の電子ビームの１次元走査でのビームプロファイルを示す図。
【図１０】本発明の実施例３における検出機構を説明する図。
【図１１】本発明の実施例４における検出機構を説明する図。
【図１２】実施例４における上部散乱体の開口パターンの一例を示す図。
【図１３】図１２に示す散乱体上を走査した時の信号強度を示す図。
【図１４】実施例４における散乱体の開口部との境界での電子ビーム照射を説明する図。
【図１５】本発明の実施例５における検出機構を説明する図。
【図１６】実施例５によるライン／スペース状の電子ビーム計測結果を示す図。
【図１７】本発明の実施例５における検出機構の他の例を説明する図。
【図１８】本発明の実施例５における検出機構のさらに他の例を説明する図。
【図１９】実施例３に用いる電子ビームマスク開口の一例を示す図。
【符号の説明】
１０１…開口、１０２…散乱体、１０３…散乱して透過した電子、１０４…散乱せずに透過した電子、１０５…絞り、１０６…電子ビーム検出器、１０７…検出機構、１０８…実質的な開口幅、２０１…第２の散乱体、３０１…電子銃、３０２…第１マスク、３０３…第１転写レンズ、３０４…第１図形選択偏向器、３０５…可変成形偏向器、３０６…第２図形選択偏向器、３０７…第２転写レンズ、３０８…一括開口、３０９…第２マスク、３１０…第１縮小レンズ、３１１…第２縮小レンズ、３１２…第１対物レンズ、３１３…対物静電偏向器、３１４…第２対物レンズ、３１５…ウエハ、３１６…ステージ、３１７…電子ビーム検出機構、３１８…図形選択・寸法制御系、３１９…縮小率・回転制御系、３２０…焦点・非点・位置制御系、３２０…検出信号処理系、３２２…回転レンズ、４０１…散乱体、４０２…開口、５０１…ビームプロファイル、７０１…開口１、７０２…開口２、７０３…散乱体、８０１…電子ビームパターン、８０２…走査範囲、９０１…ビームプロファイル、１００１…散乱体、１００２…開口、１１０１…開口、１１０２…シリコン散乱体、１１０３…散乱して透過した電子、１１０４…散乱せずに透過した電子、１１０５…モリブデン絞り、１１０６…第２のシリコン散乱体、１１０７…ＳＳＤ検出素子、１２０１…開口、１２０２…散乱体、１４０１…開口部、１４０２…散乱体の１部、１４０３…電子ビーム、１５０１…微小開口、１５０２…金薄膜、１５０３…シリコン、１５０４…端部で散乱した電子、１５０５…本体部で散乱した電子、１８０１…白金パラジウム膜、１９０１…電子ビームマスク開口。
【図１】
0003544657.tif 000002
【図２】
0003544657.tif 000003
【図３】
0003544657.tif 000004
【図４】
0003544657.tif 000005
【図５】
0003544657.tif 000006
【図６】
0003544657.tif 000007
【図７】
0003544657.tif 000008
【図８】
0003544657.tif 000009
【図９】
0003544657.tif 000010
【図１０】
0003544657.tif 000011
【図１１】
0003544657.tif 000012
【図１２】
0003544657.tif 000013
【図１３】
0003544657.tif 000014
【図１４】
0003544657.tif 000015
【図１５】
0003544657.tif 000016
【図１６】
0003544657.tif 000017
【図１７】
0003544657.tif 000018
【図１８】
0003544657.tif 000019
【図１９】
0003544657.tif 000020