(57)【要約】【課題】偏向コマ収差と偏向色収差に関わらずｘ方向とｙ方向で線幅に差が生じないビーム補正方法、および、荷電粒子ビーム描画装置を実現する。【解決手段】ビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行う荷電粒子ビーム描画装置は、偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための非点ずらし量（３２２）および非点ずらし量（３２２）を動的焦点補正用の補正値（３２１）および動的非点補正用の補正値（３２１）にそれぞれ加算して（３２３，３２３）動的焦点補正（１１０）および動的非点補正（１２０）を行うビーム補正手段を具備する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム描画装置のビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行うにあたり、
偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量を動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値にそれぞれ加算して動的焦点補正および動的非点補正を行う、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置のビーム補正方法。
【請求項２】
ビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行う荷電粒子ビーム描画装置であって、
偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量を動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値にそれぞれ加算して動的焦点補正および動的非点補正を行うビーム補正手段、
を具備することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記ビーム補正手段は、
動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値をそれぞれ偏向位置に対応して記憶する第１および第２の記憶手段と、
偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量をそれぞれ偏向位置に対応して記憶する第３および第４の記憶手段と、
前記第１の記憶手段の出力値と前記第３の記憶手段の出力値を加算する第１の加算手段と、
前記第２の記憶手段の出力値と前記第４の記憶手段の出力値を加算する第２の加算手段と、
を具備することを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子ビーム描
画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置のビーム補正方法および荷電粒子ビーム描画装置に関し、特に荷電粒子ビーム描画装置のビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行う方法、および、ビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行う荷電粒子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビームやイオンビームによって半導体ウェハやマスク材料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置では、ビーム偏向に伴う偏向像面湾曲収差と偏向非点収差によるビームぼけを補正するために、動的焦点補正および動的非点補正が行われる（例えば、特許文献１参照）。これらの収差はビームの偏向位置に依存するので、動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値は偏向位置ごとに用意され、描画時に偏向位置に対応して用いられる。
【特許文献１】特開２００３−３４７１８８号公報（第２−３頁、図１−３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
偏向収差にはさらに偏向コマ収差と偏向色収差があり、これらも偏向位置に依存するが、動的焦点補正や動的非点補正では補正不可能なので、これら収差に基づくビームぼけは取り除くことができない。また、偏向収差と偏向コマ収差によるビームぼけ量はｘ方向とｙ方向で異なるので、描画した線幅にはｘ方向とｙ方向で差が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、偏向コマ収差と偏向色収差に関わらずｘ方向とｙ方向で線幅に差が生じないビーム補正方法、および、荷電粒子ビーム描画装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するための請求項１に係る発明は、荷電粒子ビーム描画装置のビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行うにあたり、偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量を動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値にそれぞれ加算して動的焦点補正および動的非点補正を行う、ことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置のビーム補正方法である。
【０００６】
上記の課題を解決するための請求項２に係る発明は、ビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行う荷電粒子ビーム描画装置であって、偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量を動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値にそれぞれ加算して動的焦点補正および動的非点補正を行うビーム補正手段、を具備することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置である。
【０００７】
上記の課題を解決するための請求項３に係る発明は、前記ビーム補正手段は、動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値をそれぞれ偏向位置に対応して記憶する第１および第２の記憶手段と、偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量をそれぞれ偏向位置に対応して記憶する第３および第４の記憶手段と、前記第１の記憶手段の出力値と前記第３の記憶手段の出力値を加算する第１の加算手段と、前記第２の記憶手段の出力値と前記第４の記憶手段の出力値を加算する第２の加算手段と、を具備することを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子ビーム描画装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、荷電粒子ビーム描画装置のビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行うにあたり、偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量を動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値にそれぞれ加算して動的焦点補正および動的非点補正を行うので、偏向コマ収差と偏向色収差に関わらずｘ方向とｙ方向で線幅に差が生じないビーム補正方法を実現することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明によれば、ビームについて動的焦点補正および動的非点補正を行う荷電粒子ビーム描画装置は、偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量を動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値にそれぞれ加算して動的焦点補正および動的非点補正を行うビーム補正手段を具備するので、偏向コマ収差と偏向色収差に関わらずｘ方向とｙ方向で線幅に差が生じない荷電粒子ビーム描画装置を実現することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明によれば、前記ビーム補正手段は、動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値をそれぞれ偏向位置に対応して記憶する第１および第２の記憶手段と、偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量をそれぞれ偏向位置に対応して記憶する第３および第４の記憶手段と、前記第１の記憶手段の出力値と前記第３の記憶手段の出力値を加算する第１の加算手段と、前記第２の記憶手段の出力値と前記第４の記憶手段の出力値を加算する第２の加算手段とを具備するので、動的ビーム補正を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に、荷電粒子ビーム描画装置の一例の構成をブロック図で示す。本装置の構成によって、荷電粒子ビーム描画装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。本装置の動作によって、荷電粒子ビーム描画装置のビーム補正方法に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。
【００１２】
図１に示すように、荷電粒子ビーム描画装置は電子銃１を有する。電子銃１から発生した電子ビームＥＢは、照明レンズ２を介して第１成形アパーチャ３上に照射される。
第１成形アパーチャの開口像は、成形レンズ４により、第２成形アパーチャ６上に結像されるが、その結像の位置は、成形偏向器５により変えることができる。第２成形アパーチャ６により成形された像は、縮小レンズ７、対物レンズ８を経て材料１０上に照射される。材料１０への照射位置は、位置決め偏向器９により変えることができる。
【００１３】
コンピュータ１１は、メモリ１２からのパターンデータをデータ転送回路１３を通じてショット分割器１４に転送する。パターンデータはショット分割器１４によってショット分割される。
【００１４】
ショット分割器１４からの描画データに応じた信号は、ＤＡ変換器１５を介して、成形偏向器５に偏向電圧を供給する増幅器１６に供給される。また、偏向器制御回路２８およびＤＡ変換器１７を介して、位置決め偏向器９に偏向電圧を供給する増幅器１８に供給される。また、ＤＡ変換器１９を介して、電子銃１から発生した電子ビームのブランキングを行うブランキング電極２０を制御するブランキングコントロール回路２１に供給される。さらに、ビーム補正回路３００を介してビーム補正器１００に供給される。
【００１５】
コンピュータ１１は、材料のフィールドごとの移動のために、材料１０が載せられたステージ２２の駆動機構２３を制御する。このステージ２２の移動量は、レーザー測長器２４によって測定され、その測定結果はコンピュータ１１に供給される。
【００１６】
材料１０への電子ビームＥＢの照射によって２次電子や反射電子が発生するが、例えば、反射電子は一対の反射電子検出器２５によって検出される。反射電子検出器２５の検出信号は、加算器２６によって加算された後、マーク信号処理装置２７を通じてコンピュータ１１に供給される。
【００１７】
ステージ２２上にはファラデーカップ２０２が設けられ、電子ビームＥＢがファラデーカップ２０２に入射する位置にステージ２２を移動させることにより、電子ビームＥＢの電流を測定できるようになっている。測定結果は電流信号処理回路２９を通じてコンピュータ１１に供給される。
【００１８】
本装置の描画動作について説明する。メモリ１２に格納されたパターンデータは逐次読み出され、データ転送回路１３を経てショット分割器１４に供給される。ショット分割器１４で分割されたデータに基づき、電子ビームの成形データはＤＡ変換器１５を介して増幅器１６に供給され、増幅器１６によって増幅された信号が成形偏向器５に供給される。また、描画パターンに応じた電子ビームの偏向信号は、偏向器制御回路２８およびＤＡ変換器１７を介して増幅器１８に供給され、増幅器１８によって増幅された信号が位置決め偏向器９に供給される。
【００１９】
この結果、各分割されたパターンデータに基づき、成形偏向器５により電子ビームの断面が所望の面積の矩形や台形に成形され、そのような断面のビームが、位置決め偏向器９に供給される偏向信号に応じて順々に材料上にショットされ、所望の形状のパターン描画が行われる。なお、このとき、ブランキングコントロール回路２１からブランキング電極２０へのブランキング信号により、材料１０への電子ビームのショットに同期して電子ビームのブランキングが実行される。
【００２０】
このような電子ビームの偏向による描画動作はフィールド単位で行われ、ひとつのフィールド内の描画が終了した後は、ステージ２２が駆動機構２３によってフィールドの長さ分移動させられ、次のフィールドの描画が行われる。このステージ２２の移動量は、レーザー測長器２４によって測定され、その測定値はコンピュータ１１に供給される。コンピュータ１１は移動量測定値に基づいて駆動機構２３を制御することにより、正確なステージ２２の移動が行われる。
【００２１】
このような描画を行う過程で、ビーム補正回路３００により、ビーム補正器１００を通じて、ビーム偏向に伴う偏向像面湾曲収差と偏向非点収差によるビームぼけを補正するための動的焦点補正および動的非点補正が行われる。ビーム補正器１００およびビーム補正回路３００からなる部分は、本発明におけるビーム補正手段の一例である。
【００２２】
これら動的焦点補正および動的非点補正の補正値には、偏向コマ収差と偏向色収差によるビームぼけのｘ方向とｙ方向の差を解消するための焦点ずらし量および非点ずらし量が加算される。以下、ビーム補正について説明する。
【００２３】
図２に、ビーム補正に関わる本装置の要部をブロック図で示す。図２に示すように、ビーム補正器１００は動的焦点補正器１１０と動的非点補正器１２０を有する。ビーム補正回路３００は、動的焦点補正器１１０に対応して、焦点補正量マップ３１１、焦点ずらし量マップ３１２、加算器３１３および焦点補正制御回路３１４を有し、動的非点補正器１２０に対応して、非点補正量マップ３２１、非点ずらし量マップ３２２、加算器３２３および非点補正制御回路３２４を有する。
【００２４】
焦点補正量マップ３１１、焦点ずらし量マップ３１２、非点補正量マップ３２１および非点ずらし量マップ３２２は、メモリ１２に設けるようにしても良い。また、加算器３１３，３２３は、コンピュータ１１の機能によって実現しても良い。
【００２５】
焦点補正量マップ３１１は、本発明における第１の記憶手段の一例である。焦点ずらし量マップ３１２は、本発明における第３の記憶手段の一例である。加算器３１３は、本発明における第１の加算手段の一例である。
【００２６】
非点補正量マップ３２１は、本発明における第２の記憶手段の一例である。非点ずらし量マップ３２２は、本発明における第４の記憶手段の一例である。加算器３２３は、本発明における第２の加算手段の一例である。
【００２７】
焦点補正量マップ３１１には動的焦点補正の補正値がビーム位置ごとに記憶され、焦点ずらし量マップ３１２には焦点ずらし量がビーム位置ごとに記憶され、それらの記憶値がビーム位置データに応じて読み出される。読み出された２つの値は加算器３１３によって加算されて焦点補正制御回路３１４に入力される。焦点補正制御回路３１４は入力信号に基づいて動的焦点補正器１１０を制御する。このように、ビーム位置対応で記憶され補正値を逐一読み出してビーム補正を行うことにより、動的なビーム補正を容易に行うことができる。
【００２８】
非点補正量マップ３２１には動的非点補正の補正値がビーム位置ごとに記憶され、非点ずらし量マップ３２２には非点ずらし量がビーム位置ごとに記憶され、それらの記憶値がビーム位置データに応じて読み出される。読み出された２つの値は加算器３２３によって加算されて非点補正制御回路３２４に入力される。非点補正制御回路３２４は入力信号に基づいて動的非点補正器１２０を制御する。このように、ビーム位置対応で記憶され補正値を逐一読み出してビーム補正を行うことにより、動的なビーム補正を容易に行うことができる。
【００２９】
動的焦点補正および動的非点補正について、図３を用いて説明する。図３は、焦点位置を横軸としビームぼけ量を縦軸とするグラフである。図３の（ａ）は、動的焦点補正および動的非点補正を行う前の状態、（ｂ）は補正を行った後の状態である。
【００３０】
（ａ）に示すように、偏向ビームの平均焦点は、偏向像面湾曲収差と偏向非点収差により、無変更時の焦点位置ｆ０からｆ’に移動しかつｘ方向の焦点位置ｆｘとｙ方向の焦点位置ｆｙに差が生じる。また、それぞれの焦点位置ｘ，ｆｙでのぼけ量も異なる。ぼけ量の差は偏向コマ収差と偏向色収差によって生じる。
【００３１】
偏向像面湾曲収差と偏向非点収差については、それぞれ、動的焦点補正と動的非点補正により、（ｂ）に示すように、ｆｘ＝ｆｙ＝ｆ０となるように補正される。ｆｘ＝ｆｙを実現するのが動的非点補正であり、それらｆｘ，ｆｙをｆ０に合わせるのが動的焦点補正である。このような補正を可能にする焦点補正値および非点補正値が、焦点補正量マップ３１１および非点補正量マップ３２１にそれぞれビーム位置ごとに記憶されている。
【００３２】
偏向コマ収差と偏向色収差があるために、補正後のビームの焦点位置ｆ０におけるぼけ量はｘ方向とｙ方向で異なる。このようなぼけ量の差は、焦点補正値および非点補正値に加算される焦点ずらし量および非点ずらし量によって解消される。
【００３３】
焦点ずらし量および非点ずらし量について、図４を用いて説明する。図４は、焦点位置を横軸としビームぼけ量を縦軸とするグラフである。図４は、図３の（ｂ）に示したビーム補正状態からΔｆだけ焦点ずらしを行い、さらに、Δａだけの非点ずらしを行った状態である。
【００３４】
このような焦点ずらしと非点ずらしによって、ビームの平均焦点の位置はｆ’’に移動するが、ｙ方向の焦点位置はｆ０にとどまり、ｘ方向の焦点位置だけがｆｘに移動する。ｘ方向の焦点位置の移動量ｆｘは、焦点位置ｆ０におけるｘ方向のぼけ量がｙ方向と同じになるような移動量である。これによって、焦点位置ｆ０におけるぼけ量がｘ方向とｙ方向で均等化され両者の差が解消する。
【００３５】
焦点位置ｆ０におけるぼけ量の均等化は、図３の（ｂ）に示したビーム補正状態において、ｘ方向とｙ方向のうち焦点位置ｆ０におけるぼけ量が大きい方に、ぼけ量が小さい方のぼけを大きくして合わせることによって行われる。したがって、焦点位置ｆ０においてｘ方向のぼけ量が大きいときはｙ方向のぼけ量を大きくしてそれに合わせる。
【００３６】
このような焦点ずらし量および非点ずらし量が、焦点ずらし量マップ３１２および非点ずらし量マップ３２２に、それぞれビーム位置ごとに記憶されており、動的焦点補正用の補正値および動的非点補正用の補正値にそれぞれ加算して用いられる。したがって、ｘ方向とｙ方向でのビームぼけの差が解消された動的焦点補正および動的非点補正を行うことができる。
【００３７】
焦点ずらし量および非点ずらし量の最適値は、予め用意した複数の候補値による描画の試行を経て特定される。焦点ずらし量および非点ずらし量の最適値は、描画した線幅が最小となり、かつ、ｘ方向とｙ方向の線幅の差が最小となる値である。
【００３８】
複数の候補値による描画の試行は、焦点ずらし量Δｆと非点ずらし量Δａについて、
±Δｆ＝Δａ／２
の関係にあるもの同士に限定行うことにより、効率の良い試行を行うことができる。
【００３９】
図５に、焦点ずらし量および非点ずらし量の最適値を用いて描画した結果の一例を示す。図５の（ａ）は、１重描画を行ったときの、描画フィールドにおける線幅の２次元分布を示すグラフであり、向かって左側が線幅Ｘの分布、向かって右側が線幅Ｙの分布である。両グラフにおける線幅の２次元分布は同一であり、ｘ方向の線幅とｙ方向の線幅の差がないことを示している。
【００４０】
ただし、１重描画なのでフィールド内での線幅のばらつきは存在するが、線幅のばらつきは２重描画を行うことにより、（ｂ）に示すように軽減される。なお、２重描画はフィールドを１／２フィールドずつずらして行われる。ｘ方向の線幅とｙ方向の線幅の差がないので、多重描画を２重描画にとどめてもばらつきを十分に小さくすることができる。
【００４１】
図６に、ｘ方向とｙ方向のぼけの均等化の効果の一例を、均等化を行わない場合との比較によって示す。図６の（ａ）は、横軸を多重描画回数とし縦軸を線幅のフィールド内ばらつきとするグラフであり、実線が均等化なし、破線が均等化ありである。（ｂ）は、横軸を多重描画回数とし縦軸を線幅のＸ−Ｙ差のフィールド内ばらつきとするグラフであり、実線が均等化なし、破線が均等化ありである。これらのグラフから、ｘ方向とｙ方向のぼけの均等化の顕著な効果が明らかである。以上は電子ビームを用いる描画装置の例であるが、イオンビームを用いる描画装置についても同じ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明を実施するための最良の形態の一例の荷電粒子ビーム描画装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を実施するための最良の形態の一例の荷電粒子ビーム描画装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図３】焦点位置とビームぼけの関係の一例を示すを示す図である。
【図４】焦点位置とビームぼけの関係の一例を示すを示す図である。
【図５】フィールド内の線幅の２次元分布の一例を示す図である。
【図６】ビーム補正効果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  電子銃
２  照明レンズ
３  第２成形アパーチャ
４  成形レンズ
５  成形偏向器
６  第２成形アパーチャ
７  縮小レンズ
８  対物レンズ
９  位置決め偏向器
１０  材料
１１  コンピュータ
１２  メモリ
１３  データ転送回路
１４  ショット分割器
１５，１７，１９  ＤＡ変換器
１６，１８  増幅器
２０  ブランキング電極
２１  ブランキングコントロール回路
２２  ステージ
２３  駆動機構
２４  レーザー測長器
２５  反射電子検出器
２６  加算器
２７  マーク信号処理回路
２８  偏向器制御回路
２９  電流信号処理回路
２０２  ファラデーカップ
１００  ビーム補正器
１１０  動的焦点補正器
１２０  動的非点補正器
３００  ビーム補正回路
３１１  焦点補正量マップ
３１２  焦点ずらし量マップ
３１３  加算器
３１４  焦点補正器制御回路
３２１  非点補正量マップ
３２２  非点ずらし量マップ
３２３  加算器
３２４  非点補正器制御回路
【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６】
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【図５】
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