(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃からの電子ビームを第１の成形開口板に設けられた開口で成形し、第１の成形開口板の開口で成形された電子ビームを第２の成形開口板に設けられた開口によって成形し、第１の成形開口板の開口を通過した電子ビームを偏向して第２の成形開口板上に投射し、描画パターンデータに基づいて第１の成形開口板の開口像の第２の成形開口板の開口との重なりの割合を任意に変えることによって、任意の形状および断面積の電子ビームを成形し描画材料の所定の位置にショットすることによって所望の形状の図形を成形電子ビームで描画するようにした電子ビーム描画方法であって、第１と第２の成形開口板のそれぞれに複数の開口を設け、第１の成形開口板の複数の開口を通過した複数の電子ビームを第２の成形開口板の対応する開口部に結像させ、第２の成形開口板の複数の開口を通過した複数の成形電子ビームを被描画材料上にショットするようにした電子ビーム描画方法において、
複数の成形電子ビームのショットにより描画される各図形を、少なくとも２回の同一形状および断面積の成形電子ビームの多重ショットにより描画すると共に、該少なくとも２回のショットにおける成形電子ビームは、前記第１成形開口板の異なる開口を使用して成形されることにより互いに逆向きの電流密度分布となっていることを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項２】
前記第１および第２の成形開口板のそれぞれには、電子ビーム光軸を中心として回転対称に２個又は４個の開口が設けられ、前記少なくとも２回のショットを前記第１成形開口板の対角位置にある異なる開口を使用して成形した電子ビームにより行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の電子ビーム描画方法。
【請求項３】
電子銃からの電子ビームを第１の成形開口板に設けられた開口で成形し、第１の成形開口板の開口で成形された電子ビームを第２の成形開口板に設けられた開口によって成形し、第１の成形開口板の開口を通過した電子ビームを偏向して第２の成形開口板上に投射し、描画パターンデータに基づいて第１の成形開口板の開口像の第２の成形開口板の開口との重なりの割合を任意に変えることによって、任意の形状および断面積の電子ビームを成形し描画材料の所定の位置にショットすることによって所望の形状の図形を成形電子ビームで描画するようにした電子ビーム描画装置であって、第１と第２の成形開口板のそれぞれに複数の開口を設け、第１の成形開口板の複数の開口を通過した複数の電子ビームを第２の成形開口板の対応する開口部に結像させ、第２の成形開口板の複数の開口を通過した複数の成形電子ビームを被描画材料上にショットするようにした電子ビーム描画装置において、
複数の成形電子ビームのショットにより描画される各図形を、少なくとも２回の同一形状および断面積の成形電子ビームの多重ショットにより描画すると共に、該少なくとも２回のショットにおける成形電子ビームは、前記第１成形開口板の異なる開口を使用して成形されることにより互いに逆向きの電流密度分布となっていることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記第１および第２の成形開口板のそれぞれには、電子ビーム光軸を中心として回転対称に２個又は４個の開口が設けられ、前記少なくとも２回のショットを前記第１成形開口板の対角位置にある異なる開口を使用して成形した電子ビームにより行うようにしたことを特徴とする請求項３記載の電子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の可変成形ビームを用いた電子ビーム描画方法及び電子ビーム描画装置に関し、更に詳しくは、複数の可変成形電子ビームの間のビームの特性の差によって発生するむらを低減させることのできる電子ビーム描画方法及び電子ビーム描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細なパターンを高速度で描画する装置として、可変面積型電子ビーム描画装置が開発され、使用されている。この可変面積型電子ビーム描画装置においては、電子銃から発生した電子ビームは、照射レンズを介して第１の成形開口板上に照射される。第１の成形開口板には矩形状の開口が穿たれており、この開口を通過した矩形状の断面形状を持った電子ビームは、成形レンズを介して矩形状開口を有する第２の成形開口板に投射される。成形レンズは、第１の成形開口板の開口像を第２の成形開口板の開口位置に結像し、この結像の位置は、成形偏向器により変えることができる。このため、第２の成形開口板の開口に重なって結像される第１の成形開口板の開口像の重なり具合に応じて第２の成形開口板の開口を通過する電子ビームの形状および断面積を変化させることができる。このようにして形成された可変成形ビームを、投射レンズおよび偏向器を介して描画材料上の任意の位置にショットし、次々と電子ビームの形状および断面積を変化させてショットを行うことにより、微細なパターンを高速度で描画することが可能である。
【０００３】
このような可変面積型電子ビーム描画装置の描画速度をさらに高めるため、第１および第２の成形開口板に複数の開口を設け、一度に複数の可変成形電子ビームを発生させて描画するマルチ可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置が提案されている。(例えば、特開２００５−３０２８６８号公報)
図３はこのような電子ビーム描画装置の構成例を示す図である。電子源４から出射された電子ビーム１は照射レンズ２により集束され、複数の開口が設けられた第１の成形開口板３に照射される。第１の成形開口板３の複数の開口を通過した複数のビームからなる電子ビーム１は、一旦電子源の像５を結んだ後、成形レンズ６を介して複数の開口が設けられた第２の成形開口板７に照射される。電子源の像５が形成される位置には、成形偏向器１２が配置されている。第２の成形開口板７の複数の開口を通過した複数のビームからなる成形電子ビーム１は、ブランキング開口板１６を経て縮小レンズ８および対物レンズ９を介して材料１０上に投射され、投影図形１１を結ぶ。
【０００４】
ブランキング開口板１６は、ブランカー１５で電子ビーム１をブランキングのために偏向したとき第２の成形開口板７を通過した成形電子ビームが材料１０上に到達しないように遮断するものである。対物レンズ９に付加して設けられた対物偏向器１３は、成形電子ビームを偏向して材料１０上の任意の位置に投射するために用いられる。材料１０は材料ステージ１４の上に載置されており、この材料ステージ１４はステージ駆動装置２１により駆動制御される。
【０００５】
１７は材料１０の脇に配置されて電子ビーム１のビーム電流を測定するための電流検出部である。該電流検出部１７としては、例えばファラデーカップが用いられる。該電流検出部１７で検出された電流は、続く信号処理装置２３で信号増幅、Ａ／Ｄ変換が行われた後、演算制御装置２２に与えられる。該演算制御装置２２としては、例えばコンピュータが用いられる。２４は該演算制御装置２２に付属の描画パターン等の各種データを記憶する記憶装置である。該記憶装置２４としては、例えばハードディスクが用いられる。ステージ駆動装置２１及び信号処理装置２３は演算制御装置２２に接続され、また該演算制御装置２２はブランカー１５及び成形偏向器１２の動作を制御する。
【０００６】
上記構成において、第１の成形開口板３および第２の成形開口板７は、例えば図４(ａ)に示すように電子ビーム光軸０を中心として配置された４つの矩形状開口を備えている。図４(ａ)において、Ｐsx、ＰsyはそれぞれＸ方向、Ｙ方向の開口配列ピッチを示す。そして、第１の成形開口板３の開口を通過して形成された４本の電子ビームを、成形偏向器１２により適宜偏向移動させて第２の成形開口板７の４つの開口に投射することにより、図４(ｂ)において黒色で表示される同一断面形状の４本の成形電子ビームを第２の成形開口板７の４つの開口から取り出すことができる。このようにして取り出された４本の成形ビームを、縮小レンズ８および対物レンズ９によって材料１０上にｍ分の１に縮小して投射すれば、材料１０上には図４(ｃ)に示すように、４本の成形電子ビームによる配列ピッチＰx、Ｐy(Ｐx＝Ｐsx／ｍ、Ｐy＝Ｐsy／ｍ)の４つの同一形状の矩形図形が一度にショットされることになる。このように、マルチ可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置では、複数の図形を一度にショットすることができるため、描画速度を大幅に向上させることが可能となり、特に同じ図形が繰り返し並ぶパターンを描画する用途に有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３０２８６８号公報（段落００１７〜００２８，図１，図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した可変面積型電子ビーム描画装置においては、電子源４から出射した電子ビームは、図５に示すように照射レンズ２により第１の成形開口板３上の４個全ての開口を含むように照射される。
このとき、第１の成形開口板３上の電子ビームの電流密度は、第１の成形開口板３の中心部(光軸０)が最も高く、中心から離れるにつれて減少する分布を示す。そのため、第１の成形開口板３の各開口を通過した矩形状の４本の電子ビームも、図５の下段に示す電子ビームの電流密度分布の斜線部に示すように、光軸に近い部分で電流密度が最も高く、光軸から離れるに従って放射状に減少する分布を示す。
このような分布を持つ矩形状の４本の電子ビームを第２の成形開口板７に投射して得られた４本の成形電子ビームも、当然ながら同じ方向に電流密度が減少する分布を示す。このため、第２の成形開口板７から得られた４本の成形電子ビームを材料に投射して描画された各ショット図形は、各ビームの電流密度分布の影響を受けて均一なドーズ量とならず、結果として精度が良いパターンを形成することができないという問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、複数の成形電子ビームにより描画を行う際に、各成形電子ビームの電流密度分布の影響を打ち消し、均一なドーズ量の各ショット図形を描画することのできる電子ビーム描画方法及び電子ビーム描画装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の電子ビーム描画方法は、電子銃からの電子ビームを第１の成形開口板に設けられた開口で成形し、第１の成形開口板の開口で成形された電子ビームを第２の成形開口板に設けられた開口によって成形し、第１の成形開口板の開口を通過した電子ビームを偏向して第２の成形開口板上に投射し、描画パターンデータに基づいて第１の成形開口板の開口像の第２の成形開口板の開口との重なりの割合を任意に変えることによって、任意の形状および断面積の電子ビームを成形し描画材料の所定の位置にショットすることによって所望の形状の図形を電子ビームで描画するようにした電子ビーム描画方法であって、第１と第２の成形開口板のそれぞれに複数の開口を設け、第１の成形開口板の複数の開口を通過した複数の電子ビームを第２の成形開口板の対応する開口部に結像させ、第２の成形開口板の複数の開口を通過した複数の成形電子ビームを被描画材料上にショットするようにした電子ビーム描画方法において、複数の成形電子ビームのショットにより描画される各図形を、少なくとも２回の同一形状および断面積の成形電子ビームの多重ショットにより描画すると共に、該少なくとも２回のショットにおける成形電子ビームは、前記第１成形開口板の(電子ビームのビームむらを打ち消すように選ばれた)異なる開口を使用して成形されることにより互いに逆向きの電流密度分布となっていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃からの電子ビームを第１の成形開口板に設けられた開口で成形し、第１の成形開口板の開口で成形された電子ビームを第２の成形開口板に設けられた開口によって成形し、第１の成形開口板の開口を通過した電子ビームを偏向して第２の成形開口板上に投射し、描画パターンデータに基づいて第１の成形開口板の開口像の第２の成形開口板の開口との重なりの割合を任意に変えることによって、任意の形状および断面積の電子ビームを成形し描画材料の所定の位置にショットすることによって所望の形状の図形を電子ビームで描画するようにした電子ビーム描画装置であって、第１と第２の成形開口板のそれぞれに複数の開口を設け、第１の成形開口板の複数の開口を通過した複数の電子ビームを第２の成形開口板の対応する開口部に結像させ、第２の成形開口板の複数の開口を通過した複数の成形電子ビームを被描画材料上にショットするようにした電子ビーム描画装置において、複数の成形電子ビームのショットにより描画される各図形を、少なくとも２回の同一形状および断面積の電子ビームの多重ショットにより描画すると共に、該少なくとも２回のショットにおける成形電子ビームは、前記第１成形開口板の異なる開口を使用して成形されることにより互いに逆向きの電流密度分布となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以下に示すような効果を有する。
本発明の電子ビーム描画方法によれば、第１と第２の成形開口板のそれぞれに複数の開口を設け、第１の成形開口板の複数の開口を通過した複数の電子ビームを第２の成形開口板の対応する開口部に結像させ、第２の成形開口板の複数の開口を通過した複数の電子ビームを被描画材料上にショットするようにした電子ビーム描画方法において、複数の電子ビームのショットにより描画される各図形を、少なくとも２回の同一形状および断面積の電子ビームの多重ショットにより描画すると共に、該少なくとも２回のショットを前記第１成形開口板の異なる開口を使用して成形した電子ビームにより行うようにしたため、少なくとも２回のショットにより各成形電子ビームの電流密度分布を打ち消して均一なドーズ量で描画を行うことができる。
また、本発明の電子ビーム描画装置によれば、第１と第２の成形開口板のそれぞれに複数の開口を設け、第１の成形開口板の複数の開口を通過した複数の電子ビームを第２の成形開口板の対応する開口部に結像させ、第２の成形開口板の複数の開口を通過した複数の電子ビームを被描画材料上にショットするようにした電子ビーム描画装置において、複数の電子ビームのショットにより描画される各図形を、少なくとも２回の同一形状および断面積の電子ビームの多重ショットにより描画すると共に、該少なくとも２回のショットを前記第１成形開口板の異なる開口を使用して成形した電子ビームにより行うようにしたため、少なくとも２回のショットにより各成形電子ビームの電流密度分布を打ち消して均一なドーズ量で描画を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】複数の開口を有する第１および第２成形開口板を用いて４本、２本、１本の電子ビームを形成させる例を説明する図である。
【図２】２回の描画で繰返し描画パターンを描画する例を説明するための図である。
【図３】電子ビーム描画装置の構成例を示す図である。
【図４】成形開口板とマルチ成形ビームの形成とパターン描画を説明するための図である。
【図５】第１成形開口板上の電子ビームの電流密度分布を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。本発明の第１の実施例によるパターン描画方法を実施する可変面積型電子ビーム描画装置の構成は図３の構成と同じであり、第１の成形開口板３と第２の成形開口板７には、複数の開口例えば４個の矩形状の開口が、光軸０を中心として図４（a）に示すように設けられている。
【００１５】
そして、第１成形開口板３を通過した４本の電子ビームを図１に示すように、成形偏向器１２で偏向量を変えて第２成形開口板７上に照射させることで、通常の４本だけでなく、２本あるいは１本の電子ビームも形成させることができる。
図１(Ａ)は、４本の成形電子ビームを作成する例を示す。第１の成形開口板３を通過して形成された４本の矩形状断面の電子ビームEB1〜EB4は、第２の成形開口板７に設けられた４つの矩形状開口に重なるように投射され、開口を通過した斜線で示す４つの成形電子ビームEB12〜EB42を第２の成形開口板７から取り出すことができる。
図１(Ｂ) (ａ)は、横方向に並んだ２本の成形電子ビームEB12，EB22を作成する例を示し、図１(Ｂ) (ｂ)は、縦方向に並んだ２本の成形電子ビームEB12，EB42を作成する例を示す。なお、(ａ)においては使用されなかった、第２の成形開口板７の反対側の２つの開口にEB4とEB3を重ねることにより、横方向に並んだ２本の成形電子ビームEB42，EB32を作成することができる。同様に、(ｂ)においては使用されなかった、第２の成形開口板７の反対側の２つの開口にEB2とEB3を重ねることにより、縦方向に並んだ２本の成形電子ビームEB22，EB32を作成することができる。
図１(Ｃ)は、１本の成形電子ビームを作成する例を示す。第１の成形開口板３を通過して形成された４本の矩形状断面の電子ビームEB1〜EB4の内、第２の成形開口板７に設けられた４つの矩形状開口の右下の一つに電子ビームEB1のみが重なるように投射され、その結果、１本の成形電子ビームEB12のみを第２の成形開口板７から取り出すことができる。
なお、図１(Ｃ)では使用されなかった第２の成形開口板７の右上の矩形状開口に、電子ビームEB4のみが重なるように投射すれば、EB42のみを第２の成形開口板７から取り出すことができる。全く同様に、図１(Ｃ)では使用されなかった第２の成形開口板７の左上の矩形状開口に、電子ビームEB3のみが重なるように投射すれば、EB32のみを第２の成形開口板７から取り出すことができ、左下の矩形状開口に、電子ビームEB2のみが重なるように投射すれば、EB22のみを第２の成形開口板７から取り出すことができる。
このように、EB12，EB22，EB32，EB42の内から任意の１本の成形電子ビームを第２の成形開口板７から取り出すことができる。
【００１６】
以上説明したように、成形電子ビームを４本、２本、１本と切り替えて発生可能な可変面積型電子ビーム描画装置を用いて行われる本発明のパターン描画方法により、繰り返しパターンを描画する様子を図２を用いて説明する。図２(ａ)は、描画すべき描画パターン、例えばメモリ系素子の繰り返し図形で、縦横均等ピッチで配列される６×６の矩形図形１〜３６から構成されている。
【００１７】
図２(ｂ)は、１回目の描画を説明する図であり、図１(Ａ)を用いて説明したように、描くべき矩形図形１〜３６の形状に合わせた断面形状を有する４本の成形電子ビームEB12〜EB42が第２の成形開口板７から同時に取り出されて材料上にショットされ、それにより矩形図形１，２，７，８が同時に描画される。それを縦横方向にずらしながら９回のショットを繰り返すことにより、矩形図形１〜３６が描画され、１回目の描画を終える。図２(ｂ)において、４つの矩形図形(１，２，７，８など)を囲むように描かれた矩形は、第１の成形開口板３(または第２の成形開口板７)の像を仮想的に描いたものである。
【００１８】
図２(ｃ)は、２回目の描画を説明する図であり、成形電子ビームを前述した方法で４本、２本、１本と切り替えて合計１６回のショットが行われる。図２(ｃ)において、１個、２個または４個の矩形図形を囲むように描かれた１６個の矩形は、図２(ａ)の場合と同様に１６回の各ショットで使用される第１の成形開口板３の開口を仮想的に描いたものであり、使用されないビームに相当する開口は消されている。この図から分かるように、１６回のショットの内、中央の４回のショットは４本のビームを使用して行われる。そして、その上側、下側、右側、左側の各２回のショットは２本のビームを使用して行われ、残る四隅の４回のショットは１本のビームを使用して行われる。
【００１９】
このようにして、各矩形図形１〜３６が、それぞれ１回目と２回目の描画で１回ずつ、合計２回のショットで描画でされるのであるが、１回目のショットで使用される成形電子ビームと、２回目のショットで使用される成形電子ビームは、互いに逆向きの電流密度分布を持つものが選ばれるため、２回のショットで描画された矩形図形は、均一な電流密度で描画されたものとなる。
【００２０】
例えば、左上隅の矩形図形１の描画は、１回目のショットでは成形電子ビームEB12が使用され、２回目のショットでは図２(ｃ)に示されているように成形電子ビームEB32が使用されて行われる。先に説明したように、EB12 とEB32とは、電子ビーム内の電流密度分布の減少方向が逆である。そのため、EB12 によるショットとEB13によるショットとを重ねて描画された矩形図形１は、各ショットにおける減少方向が打ち消され、均一な電流密度で描画されたものとなる。
【００２１】
同様に、右上隅、左下隅、右下隅の矩形図形６、３１、３６は、１回目のショットではEB22、EB42、EB32がそれぞれ使用されているため、逆向きの減少方向を持つEB42、EB22、EB12がそれぞれ選択されて使用される。
【００２２】
このように、１回目のショットで使用されたビームと逆向きの減少方向をもつビームを選択して２回目のショットを重ね描画することにより、各図形を均一な電流密度で描画することができる。この考え方に基づき、１回目の描画で描画された３６個の各矩形図形ごとに逆向きの減少方向をもつ１つのビームを選択して２回目の描画を行えば、１回目９ショット、２回目３６ショットの合計４５ショットで各図形を均一な電流密度で描画することができる。
【００２３】
本実施例では、１回目の描画で描画された３６個の各矩形図形における電流密度分布の減少方向の配列に規則性があることに着目し、２回目の描画を１本だけでなく、２本または４本のビームを同時に用いたショットにより行うことにより、ショット数の減少を図っている。
【００２４】
例えば、矩形図形２，３に着目すると、矩形図形２、３は、１回目のショットではEB22、EB12がそれぞれ使用されている。これと逆向きの減少方向を持つビームは、EB42、EB32であるが、この２種のビームは同時に取り出すことができ、EB42、EB32を同時に取り出して一度にショットすることができる。矩形図形４，５も、１回目のショットではEB22、EB12がそれぞれ使用されているため、逆向きの減少方向を持つEB42、EB32の２本のビームを同時に取り出してそれぞれに重ね描画することができる。
【００２５】
その他の６つの矩形図形の組［７，１３］、［１２，１８］、［１９，２５］、［２４，３０］、［３２，３３］、［３４，３５］ についても全く同様に、２回目の描画において、逆向きの減少方向を持つ２本のビームを同時に取り出してそれぞれに重ね描画することができる。
【００２６】
一方、中央部分の矩形図形８、９、１４、１５に着目すると、１回目のショットではEB32、EB42、EB22、EB12がそれぞれ使用されている。これと逆向きの減少方向を持つビームは、EB12、EB22、EB42、EB32であるが、この４種のビームのこの配列は図１(Ａ)で示したように同時に取り出して一度にショットすることができる。
【００２７】
その他の矩形図形の組［１０，１１，１６，１７］、［２０，２１，２６，２７］、［２２，２３，２８，２９］ についても、全く同様に１回目のショットではEB32、EB42、EB22、EB12がそれぞれ使用されているため、２回目の描画において、逆向きの減少方向を持つ４本のビームを同時に取り出して一度にショットし、４つの矩形図形それぞれに重ね描画することができる。
【００２８】
なお、上記説明では、４つの開口が光軸を中心に回転対称に配列されているため、電流密度分布の減少方向が正反対のビームが存在したが、その様な配列でなければ、逆向きのビームが存在しない場合もある。その様な場合でも、少なくとも、複数回のショットにより描画すると共に、該複数回のショットを第１の成形開口板の異なる開口を使用して成形した電子ビームにより行うようにすることにより、同じ開口を使用する場合に比べて、電流密度分布が均一になる方向に改善されることは言うまでもない。
【００２９】
また、１回目の描画を各図形均一のショット時間で行い、２回目の描画を行う際、各図形の位置に応じた近接効果補正を行うために、各図形の位置に応じてショット時間を調節することも可能である。通常の近接効果補正では、図形群の中央部分にある図形よりも、端部にある図形ほどドーズ量を減少させることが行われ、1本のビームを使用する四隅の矩形図形のドーズ量が最も大きく、２本のビームを使用する図形がそれに次ぎ、中央部分の４本のビームを使用する図形が最もドーズ量が少なくなるように、それぞれショット時間が選定されることになる。
【００３０】
さらに、上記説明では、電流密度分布の減少方向について着目して説明したが、本発明のように多重描画を行う際に異なる開口を通過したビームを使用することにより、複数の開口の製作精度のばらつき等に基づく複数ビームの特性のばらつきに起因する描画精度の悪化を減少あるいは改善することができるという効果が得られる。
【００３１】
また、上記説明では、前記第１および第２の成形開口板のそれぞれには、電子ビーム光軸を中心として回転対称に４個の開口が設けられた例を挙げたが、電子ビーム光軸を中心として回転対称に２個の開口が設けられたものであっても良い。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・電子ビーム    
２・・・照射レンズ
３・・・第１の成形開口板    
４・・・電子源
５・・・電子源の像    
６・・・成形レンズ      
７・・・第２の成形開口板    
８・・・縮小レンズ
９・・・対物レンズ    
１０・・・材料          
１１・・・投影図形          
１２・・・成形偏向器
１３・・・対物偏向器  
１４・・・材料ステージ  
１５・・・ブランカー  
１６・・・ブランキング開口板
１７・・・電流検出器  
２１・・・ステージ駆動装置  
２２・・・演算制御装置
２３・・・信号処理装置  
【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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