(57)【要約】【課題】電子線描画装置の描画ビーム形状を、常に正確な寸法に保ちながら描画できる電子線描画装置を提供すること。【解決手段】転写マスクの絞り量で決めたビーム形状またはビーム電流量から決めたビーム形状を測定するためのビーム形状測定試料と、ビーム形状測定試料を観察して得られたビームプロファイルからビーム形状を推定して補正カーブを作成する手段とを備え、描画時にビーム形状をその都度測定せずにこの補正カーブに基づいてビーム成形を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線描画装置のビーム成形において、転写マスクの絞り量で決めたビーム形状またはビーム電流量から決めたビーム形状と、ビーム形状測定試料とそれを観察したビームプロファイルからビーム形状を測定したものとの補正カーブを作成し、ビーム形状をその都度測定せずに、この補正カーブを使用してビーム成形を行う電子線描画装置。
【請求項２】
電子線描画装置のビーム成形において、ビーム形状測定試料とそれを観察したビームプロファイルから、ビーム形状を測定できるシステムを搭載し、その都度ビーム形状を確認しながらビーム成形を行う電子線描画装置。
【請求項３】
電子線描画装置のビーム形状測定において、サブミクロンのビーム形状の測定を可能とし、正確な寸法の電子ビーム露光を行う電子線描画装置。
【請求項４】
電子線描画装置のビーム形状測定において、電子ビーム照射による二次電子、及び反射電子の発生効率の異なる材質をサブミクロン単位で積層した試料を用いる事により正確な寸法の電子ビーム露光を行う電子線描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線描画装置の第一転写マスクと第二転写マスクを利用したビーム成形において、ビームのＸまたはＹ方向を絞った場合、ある絞り量を超えるとビーム電流量と転写マスク絞り量との比例関係に誤差が生じてくるが、この誤差の補正に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子線描画装置のビーム成形は、第一転写マスクと第二転写マスクを利用し行われている。このときビームのＸまたはＹ方向を絞った矩形ビーム成形時、ビーム形状が１．５  〜２μｍ程度と大きい場合、転写マスク絞り量とビーム電流量は、ほぼ比例関係にあるが１μｍ以下の微細な寸法になると、ビーム電流量が増加したりまたは減少するなど装置毎に比例関係がずれる傾向にある。このためビーム寸法は物理的な絞り量で決めるのではなく、ビーム電流量を基準に補正しビーム形状としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来技術では、１μｍ以下の微細なビーム形状を正確に測定する試料が無かったため、ビーム形状をビーム電流量で合わせるか、転写マスクの移動量で合わせるかいずれかの方法を取らざるを得なかった。このためビーム形状の最終寸法をビーム電流量で決めていた従来技術では、ビームが設定寸法になっているかの確認が出来ない問題と、ビーム電流密度が適切かどうか把握できない問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０６−３２６０１１号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題に鑑みてなされるもので、微細なビーム形状を正確に測定できる試料と測定システムを装置に塔載し、ビーム形状を実測にて決定するか、装置毎に微妙に異なる転写マスク絞り量と実測ビーム形状との補正カーブを作り、この補正カーブを用いてその都度ビーム形状を測定しなくても、正確なビーム形状と適正な描画時間を算出できるようにしたことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電子線描画装置内に微細なビーム形状を正確に測定できる試料を置き、この試料表面観察時のビームプロファイルをもとに、ビーム形状を測定出来る測定システムを装置に搭載し、転写マスクの物理的ビーム絞り量またはビーム電流量と測定したビーム幅との補正カーブと、転写マスクの物理的ビーム絞り量とビーム電流量との補正カーブを作り、これらに基づいてビーム形状と描画時間を設定するか、またはその都度ビーム幅を測定しそれを用いることでも達成される。
【０００７】
このとき、転写マスクのビーム絞り量またはビーム電流量と測定したビーム幅との補正カーブや、転写マスクの物理的ビーム絞り量とビーム電流量との補正カーブは、定期的に作成しても良いし、その都度作成しても良いことは明らかである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図により説明する。
【０００９】
図１は、電子線描画装置の概念図を示す。電子ビーム１は、第一転写マスク２と第二転写マスク３によりビーム形状を決められ、電子光学系４に導かれて試料５上に照射される。これらの動作は、制御系６によりコントロールされる。
【００１０】
図２は、試料５に照射されるビーム形状成形時の概念図を示し、矩形ビーム７を成形する場合を実施例として説明する。電子ビーム１は、第一転写マスク２に照射され、転写マスク内の四角いビーム形状となって第二転写マスク３に照射される。第二転写マスク３では、照射されたビーム位置と第二転写マスク３内のマスク形状を選び、Ｘ方向Ｙ方向を移動することで必要なビーム形状を決める。第二転写マスク３で決められた矩形ビームは、試料５上に矩形ビーム７となって照射される。
【００１１】
図３は、転写マスクの絞り量とビーム電流量の関係を表わした図である。転写マスクの絞り量とビーム電流量は、ビーム電流密度が同じであれば比例関係にある。しかし通常の場合、約５０ｎｍ以下程度にビーム幅を絞り込むと、装置毎に微妙にビーム電流量が増加したり、減少したりして比例関係がくずれ、転写マスクとビーム電流量との補正カーブ８ａのようになる場合がある。
【００１２】
この場合、現状ではビーム電流量を合わせることを基準に、転写マスクの位置を微調整している。このため、成形されたビーム幅が必要な寸法のビーム幅か、描画時間が適正なのか分からない状態で描画されている。
【００１３】
例えば、Ｘｎｍのビーム幅にする場合、転写マスクから出した位置ではビーム電流の量はＬ０となり、従来方法ではビーム電流量をＬの位置のＸ＋ｘまで転写マスクを開く操作を行っていた。この結果、成形されたビーム幅はＸ＋ｘに広がり、ビーム電流量は（Ｌ＋ｌ）−Ｌだけ不足し、不完全な描画となる場合があった。
【００１４】
図４は、転写マスクの絞り量またはビーム電流の量とビーム幅との関係を表わした図である。この関係から求めたビーム幅と転写マスクまたはビーム電流との補正カーブ８ｂを作成し、通常はこの補正カーブを使用して転写マスクの絞り量を調整しビーム成形を行う。
【００１５】
例えば、Ｘｎｍのビーム幅の描画したい場合、ビーム量はＬだけ必要であるが実際には同じ時間ではａしか照射されず、ビーム量が少ない不完全な描画となるが、本発明のビーム幅と転写マスクまたはビーム電流との補正カーブ８ｂを使い、ｂのビーム電流量分の時間を長く描画することで、正確な幅で完全な描画ができる。
【００１６】
ここで言うビーム幅とはビーム幅測定試料と測定システムを用いて測定した値を指す。
【００１７】
図５は、ビーム形状を正確に測定するビーム幅測定試料１１で、シリコンウエハ上に材質Ｃ（Ｃはカーボンを示す）９を２００ｎｍ、さらにその上に材質Ｗ（Ｗはタングステンを示す）１０を２００ｎｍ蒸着またはスパッタリングにて成形した割断面部を示す。
【００１８】
図６は、図５のビーム幅測定試料１１を用いてビーム幅Ｌ１５を測定する場合の事例を示す。照射ビーム１２でビーム幅測定試料１１を観察した場合の検出される二次電子（又は反射電子）の強度１３は図に示すようになり、これから検出される二次電子（又は反射電子）の強度を微分した曲線１４が得られる。この検出さた曲線１４から、半値幅または閾値を決めることでビーム幅Ｌ１５が測定できる。
【００１９】
図７は、ビーム幅を測定する場合の２例目のビーム幅測定試料１９を示す。シリコンウエハ上に材質Ｃ１７を１００ｎｍ、次に材質Ｗ１８を３０ｎｍ、さらに材質Ｃ１７を１００ｎｍ蒸着またはスパッタリングにて積層したものの割断面を示す。
【００２０】
図８は、図７のビーム幅測定試料１９を用いてビーム幅Ｌ２２を測定する場合の事例を示す。照射ビーム１６でビーム幅測定試料１９を観察した場合の検出される二次電子（又は反射電子）の強度２０を示す。これから半値幅または閾値を決めることで、ビームプロファイルから測定されるビーム幅Ｌ１  ２１が測定できる。そこで照射ビーム１６のビーム幅Ｌは、ビームプロファイルから測定されるビーム幅Ｌ１  ２１から、図７の材質Ｗ１８の厚さ３０ｎｍを減じることで測定できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、描画すべき電子線ビームのビーム形状を１００ｎｍ以下の微細な寸法まで正確に測定及び成形することができる。このため今後予想される１００ｎｍ以下の微細形状描画にも十分対応できる電子線描画装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子線描画装置の一実施形態を示す概念図である。
【図２】ビーム成形時の一実施形態を示す概念図である。
【図３】転写マスクの絞り量とビーム電流の量との相関関係を示す図。
【図４】本発明による転写マスクの絞り量またはビーム電流の量とビーム幅との相関関係を示す図。
【図５】照射ビーム寸法測定試料の一実施形態を示す図。
【図６】照射ビーム幅測定メカニズムの説明図。
【図７】照射ビーム寸法測定試料の一実施形態を示す図。
【図８】照射ビーム幅測定メカニズムの説明図。
【符号の説明】
１…電子ビーム、２…第一転写マスク、３…第二転写マスク、４…電子光学系、５…試料、６…制御系、７…矩形ビーム、９，１７…材質Ｃ、１０，１８…材質Ｗ、１１，１９…ビーム幅測定試料、１２，１６…照射ビーム、１５，２２…ビーム幅Ｌ、２０…検出される２次電子の強度、２１…ビームプロファイルから測定されるビーム幅Ｌ１。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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