(57)【要約】【課題】ブランキング中に電子ビームの漏れが生じない電子線描画装置を提供すること。【解決手段】電子ビームを放射する電子銃と、電子ビームの形状を成形する多種の成形穴が配置されたアパーチャと、選択した成形穴の向きに前記電子ビームを偏向させる成形偏向器または一括偏向器と、試料に電子ビームを照射しないときは電子ビームの通過を遮る対物絞りと、対物絞りによって電子ビームが遮られるように電子ビームに偏向をかけるブランキング手段とを有し、成形偏向または一括偏向の過渡的な偏向電圧による電子ビームの離軸方向に応じて前記ブランキング手段の偏向方向を変えることを特徴とする。【選択図】図１
2006005133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを放射する電子銃と、前記電子ビームの形状を成形する多種の成形穴が配置されたアパーチャと、選択した前記成形穴の向きに前記電子ビームを偏向させる成形偏向器または一括偏向器と、試料に前記電子ビームを照射しないときは前記電子ビームの通過を遮る対物絞りと、前記対物絞りによって前記電子ビームが遮られるように前記電子ビームに偏向をかけるブランキング手段とを有し、
成形偏向または一括偏向の過渡的な偏向電圧変化による電子ビームの離軸方向に応じて前記ブランキング手段の偏向方向を変えることを特徴とする電子線描画装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子線描画装置において、
前記ブランキング手段は、複数の偏向方向を生成する複数の偏向電極を設けたことを特徴とする電子線描画装置。
【請求項３】
請求項２記載の電子線描画装置において、
前記偏向電極に印加する電圧の印加方向を偏向方向の変更に応じて切り替える切り替え手段を設けたことを特徴とする電子線描画装置。
【請求項４】
請求項３記載の電子線描画装置において、
前記切り替え手段の切り替えは、前記試料に前記電子ビームを照射している際に行い、前記試料への照射待機中は前記ブランキング手段による前記電子ビームの遮蔽を行うことを特徴とする電子線描画装置。
【請求項５】
請求項３記載の電子線描画装置において、
前記切り替え手段の切り替えは、前記電子ビームを放射する描画前に行うことを特徴とする電子線描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線描画装置に係わり、特にブランキング中の電子ビーム漏れ防止に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイスの微細化にともなって、半導体の微細加工技術の一翼を担うリソグラフィー装置も更なる微細化対応が求められている。その中でも電子線描画装置は１００ｎｍルール以下のデバイス向けのリソグラフィー装置として期待されている。
【０００３】
この電子線描画装置に係わる特許文献１によれば、ブランキング中に、偏向器の偏向電圧を印加する位置を切り替え移動させ、この切り替え移動に際しては電子ビームのブランキング点がブランク絞りである対物絞りの開口穴を通過しないように、開口穴の縁部から離れた外周側部位を移動させるようにしている。こうしてブランキング時に電子ビームが対物絞りの開口穴から漏れないようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、偏向器の各偏向電極に印加される偏向電圧は、一定の目標偏向電圧に達するまで偏向電圧速度がばらつく。この偏向電圧速度のばらつきにより、電子ビームのブランキング点がふらつくように移動し、電子ビームが対物絞りの開口穴から漏れ、不必要な露光が試料に行われる不具合が生ずる。
【０００６】
この目標偏向電圧に達するまでの過渡的な時間内で生じる偏向電圧変化は、一括偏向のような大きな偏向印加電圧がかけられるときに起き易く、電子ビーム漏れが生じ易い。
【０００７】
この電子ビーム漏れの問題に対処し、本発明は、ブランキング中に電子ビームの漏れが生じない電子線描画装置を提供することに目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電子ビームを放射する電子銃と、電子ビームの形状を成形する多種の成形穴が配置されたアパーチャと、選択した成形穴の向きに前記電子ビームを偏向させる成形偏向器または一括偏向器と、試料に電子ビームを照射しないときは電子ビームの通過を遮る対物絞りと、対物絞りによって電子ビームが遮られるように電子ビームに偏向をかけるブランキング手段とを有し、成形偏向または一括偏向の過渡的な偏向電圧による電子ビームの離軸方向に応じて前記ブランキング手段の偏向方向を変えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ブランキング中の電子ビーム漏れを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係わる実施例について、図を引用して説明する。
【００１１】
まず、図１に沿って電子線描画装置の概要を説明する。
【００１２】
光学系筒体の上側に備わる電子銃１２１は、電子ビームを放射する。電子ビーム制御系のブランキング手段はブランキング電極１０１を有する。このブランキング電極１０１により試料１１４へ照射される電子ビームがオン、オフされる。
【００１３】
さらに、電子ビーム制御系は、電子ビームの形状を決める成形偏向器１０２、斜め図形など個別の電子ビームの図形を選択する一括偏向器１０３、電子ビームの試料１１４への照射位置を制御する対物偏向器１０４、電子ビームの絞り具合を調整するレンズ１０５を有する。また試料搬送系としては、ウエハやマスクなどの試料１１４を目的の位置に搬送するステージ１０６、ステージ１０６に試料１１４を運ぶためのローダ１０７、試料１１４の位置を正確に測定するためのレーザ測長機構１０８などを有する。
【００１４】
電子線描画装置の描画制御について述べる。
【００１５】
まず、ワークステーション１１３から試料１１４上に描画する図形のパターンデータがデータ制御系１１２に転送される。データ制御系１１２はそのパターンデータを電子ビーム制御データに変換し、アナログ制御系のブランキング制御基板１０９、アナログ成形・一括偏向制御基板１１０、アナログ対物偏向制御基板１１１に転送する。アナログ制御系はその制御データにしたがって、成形偏向器１０２、一括偏向器１０３、対物偏向器１０４に電圧信号を順次印加し、各偏向器の印加電圧が整定された時点でブランキング電極１０１により電子ビームをオンして、電子ビームを試料１１４上に照射する。照射による露光が終了次第、ブランキング電極１０１によって電子ビームをオフして、また各偏向の印加電圧変更を始める。このような繰り返しによって試料上の所定の位置に所定の形状をした電子ビームの照射を次々と行う。
【００１６】
次に成形偏向および一括偏向について、図２に沿って詳しく説明する。
【００１７】
図２に成形偏向および一括偏向を含めた光学系を示す。
【００１８】
第１のアパーチャ２０１は、電子銃１２１から放射された電子ビームを正方形に成形する方形の成形穴を中央に有する。第２のアパーチャ２０２は、電子ビームを成形する方形の成形穴を中央に有する。この方形の成形穴から離れた周囲には種々の形状を有する多種の成形穴が形成される。この多種の成形穴を一括の成形穴と言う。
【００１９】
第２のアパーチャ２０２に設けられた方形の成形穴は、角部を利用してサイズの異なる矩形の電子ビームの形成に用いられる。一括の成形穴は、穴形状に合わせた電子ビームの形成に使われる。
【００２０】
成形偏向器１０２は、第２のアパーチャ２０２に設けた方形の成形穴に通す電子ビームに偏向を加える。この偏向により、成形穴を通過する電子ビームは、切り合い加減されて異なるサイズの矩形をなす電子ビームに形成される。切り合い加減は、成形偏向器１０２に印加する電圧により調整される。
【００２１】
一括偏向器１０３は、成形偏向器１０２を挟んで上下に配置される。この一括偏向器１０３の偏向により、電子ビームは第２のアパーチャ２０２に設けられた一括の成形穴を選択して通過する。この通過により、成形穴に合った形状の電子ビームが形成される。
【００２２】
成形偏向器１０２、一括偏向器１０３は、成形レンズ２０６のクロスオーバ点２０３の中心に配置されているので、これらの偏向作用によって電子ビーム軸２０９が光学系の中心軸２０４からずれることなく、縮小電子レンズ２１０で絞られ、対物絞り２０５の開口穴を通じて電子ビームが試料１１４に照射される。
【００２３】
ブランキング電極１０１は、成形レンズ２０６のクロスオーバ点２０３より離れた上側の位置に配置されている。
【００２４】
電子ビームのブランキングは、試料１１４に照射される露光中には行われない。図２の（１）に示す露光中には、対物絞り２０５の開口穴を通じて電子ビームが試料１１４に照射される。これがブランキングのオフである。
【００２５】
図２の（２）に示す露光中には、対物絞り２１１に電子ビームが受け止められ試料１１４に照射が行われない。ブランキング電極１０１にブランキング電圧が印加されて電子ビームに偏向がかかり、電子ビーム軸２０９が中心軸からずれるのである。これがブランキングのオンである。
【００２６】
ブランキング中の電子ビーム漏れについて説明する。
【００２７】
ブランキング中に電子ビームが、対物絞り２０５の開口穴から漏れないように種々の仕方が考えられる。
【００２８】
一つ（１）は、成形および一括偏向の偏向速度ばらつきを調整によって無くし、すべての偏向電圧が安定するまでのセトリング時間が同等になるようにする。
【００２９】
もう一つ（２）は、ブランキング電極に印加する電圧を上げて、電子ビームを軸中心から大きく離軸させ、成形および一括偏向の偏向速度ばらつきによる離軸作用に打ち勝つようにする。
【００３０】
もう一つ（３）は、ブランキング電極を２極あるいは多極化させ、ブランキング方向を成形、一括偏向の偏向速度ばらつき方向と同一になるようにブランキング極性を切り替える。
【００３１】
（１）の方式は、成形、一括偏向のセトリング時間を偏向幅に無関係に一定としなければならないため、現状の増幅アンプを用いて実現しようとすると非常に調整が難しいと言わざるを得ない。
【００３２】
（２）の方式では、ブランキング電極に印加する電圧を上げると、必然的にブランキングスピード遅くなってしまう。このため、ブランキングのオン、オフの切り替え動作時の過渡的な電子ビームの挙動により、不要な露光を増やしてしまったり、必要部分の露光量を減らしてしまったりして、新たなる問題を発生させてしまう可能性がある。
【００３３】
このような問題に対処し、本発明は（３）の方式を用いて、成形ないし一括偏向速度ばらつきによる電子ビーム漏れ解決を図るようにした。
【００３４】
すなわち、ブランキング電極として２極あるいは多極のものを用い、ブランキング制御基板の出力側に接続する。電子ビームのブランキング制御基板の出力にはリレーやアナログスイッチなどにより、０Ｖ側およびブランキング制御側の切り替えが可能であり、これによってブランキング制御方向が切り替えられる。成形偏向および一括偏向による大きな偏向動作で偏向速度ばらつきが予想される場合、その方向側と同一のブランキング方向を先ほどのリレー、スイッチ等で選択しておき、偏向速度ばらつきによる電子ビームの離軸作用とブランキングでの離軸作用とを打ち消す関係とならないようにして電子ビーム漏れを防ぐ。
【００３５】
次に図３を引用し、ブランキング電極、制御基板、切り替え器について説明する。
【００３６】
まず、ブランキング電極１０１としては、２極以上の多極化したものが用いられる。本実施例では８極のブランキング電極１０１を例示した。このブランキング電極１０１の各電極はブランキング制御基板１０９の出力側と８本の出力線にて接続される。
【００３７】
またブランキング制御基板１０９は、リレーまたはアナログスイッチ開閉制御信号３０４で作動するリレーまたはアナログスイッチ３０１の切り替え器と出力ドライバー３０２を有し、この切り替え器を介して出力ドライバー３０２がブランキング電極１０１に接続される。出力ドライバー３０２の出力は、制御信号３０３によって、出力をドライバー側または０Ｖ側というように切り替えることが出来る仕組みになっている。
【００３８】
次に図４を加えて電子ビーム漏れ防止について更に詳しく述べる。
【００３９】
ここでは、成形偏向の偏向速度ばらつきによる電子ビームの離軸作用は無視できるほど小さく、一括偏向による電子ビーム離軸が大きいものとする。一括偏向を例示して説明する。
【００４０】
４０１は、一括偏向の偏向ベクトル、４０２は一括偏向の偏向合成ベクトル、４０３は角度補正量、４０４はブランキング方向、４０５はドライブ側のブランキング電極、４０６は０Ｖ（ゼロボルト）側のブランキング電極である。
【００４１】
まず、描画パターンデータから描画制御データを作成し、描画順序が決定した段階で、一括偏向で大きな偏向作用を生じさせるデータを選び出す。この大きな偏向作用は一括偏向の偏向ばらつき作用を発生させるため、大きな偏向作用をもつデータを閾値など設けて計算して選び出しても良い。
【００４２】
そして、選び出したデータの偏向方向のベクトル和を計算する。この合成ベクトル方向が決まったら、この方向に幾らかの角度補正をおこなって、ブランキング方向を決定する。
【００４３】
なお、角度補正は一括偏向器の構成および電子光学系の条件によって変わってくるため、電子ビーム描画装置の立ち上げの際に、シュミレーション等にて固有の角度補正量をあらかじめ決定しておくとよい。
【００４４】
このようにブランキング方向が決定したら、リレーまたはアナログスイッチの制御信号によって、ブランキング方向に一番近い方向になるようにブランキング電極の０Ｖ側および出力ドライバー側の選定を行う。こうしてブランキング電極の選択を行った上で描画することにより、一括偏向の偏向速度ばらつきによる電子ビーム漏れは防止できる。
【００４５】
次に図５を引用し、ブランキング電極、制御基板、切り替え器に関する他の実施例について説明する。
【００４６】
前述した実施例によって、一括偏向速度ばらつきによる電子ビーム漏れはほとんど防止できる。しかし、一括偏向を多用して行う描画においては、大きな偏向方向のベクトルがあらゆる方向を向いているような場合が想定され、上記実施例のように描画前に一旦きめたブランキング方向を描画中も固定化したままで運用するということでは十分対処できない場合がある。そこで下記のように、ブランキング方向を描画中に切り替える手段をとる必要がある。
【００４７】
すなわち、一括偏向の描画データを生成する際に、あるショットとその次のショットの描画データとの差分を計算して、偏向ベクトルの算出を行っておき、上記実施例のようにブランキング方向の導出をしておく。その後、あるショットの描画露光中にブランキング電極をアナログスイッチ制御信号にて、前もって導出したブランキング方向になるように出力接点位置を変更し、次のショット待ち時間において、ブランキング方向にブランキングさせる。これによって一括偏向の偏向速度ばらつきを防止することができる。本実施例においてはショットごとにブランキング方向を変更させる必要があるため、高速に切り替えが必要となり、リレー等の切り替え速度の遅いものは適用できず、アナログスイッチ等の切り替えスピードが速いものが必要となる。また、描画中での切り替えが必要となるため、切り替え瞬間での不定出力をふせぐため出力終端低抵抗５０１を設けて０Ｖ電位との間でバイアスをかけておく必要がある。
【００４８】
上記実施例によれば、成形偏向および一括偏向動作時における偏向速度ばらつきに起因する離軸作用によって、電子ビームが漏れて出てきてしまうという現象を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係わる実施例を示すもので、電子線描画装置の概要を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係わる実施例を示すもので、ブランキングのオン時、オフ時を併せて示した図。
【図３】本発明の実施形態に係わる実施例を示すもので、ブランキング電極、制御基板、切り替え器を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係わる実施例を示すもので、第２のアパーチャ２上における一括偏向動作の様子とブランキング方向の決定方法について示した図。
【図５】本発明の実施形態に係わる他の実施例を示すもので、ブランキング電極、制御基板、切り替え器を示す図。
【符号の説明】
【００５０】
１０１…ブランキング電極、１０２…成形偏向器、１０３…一括偏向器、１０４…対物偏向器、１１４…試料、１２１…電子銃、２０２…第２のアパーチャ、２０５…対物絞り、２０９…電子ビーム軸心。
【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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