(57)【要約】【課題】描画領域の電子線の状態を、描画前にリアルタイムで確認することができる電子線描画装置を提供する。【解決手段】電子線を走査し基板上のフィールドＦに逐次照射し描画作業を行う電子線描画装置において、描画作業に先だって電子線の集束状況を確認するために、電子線描画するフィールドと同じ大きさの大領域内から複数の小領域を選択し、これら複数の小領域に電子線を走査し、これらの小領域の画像を同時に拡大表示するようにした。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を走査し基板上のフィールドに逐次照射し描画作業を行う電子線描画装置において、
前記描画作業に先だって電子線の集束状況を確認するために、電子線描画するフィールドと同じ大きさの大領域内から複数の小領域を選択し、
これら複数の小領域に電子線を走査し、これらの小領域の画像を同時に拡大表示するようにしたことを特徴とする電子線描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線描画装置における電子線の電子線集束状況を適正に行う装置に係り、特に描画領域の電子線の状態を、描画前にリアルタイムで確認することができる電子線描画装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子線描画装置においては、細く絞られた電子線を走査し、試料基板上の目標位置に逐次照射しパターンを形成することが行われている。図１に示すように、電子線描画装置は、電子光学鏡筒１と、試料室６と、制御システム９とから構成されている。電子光学鏡筒１は、電子銃２と、少なくとも１個の電磁レンズ３，４と、少なくとも２個の偏向器５を備えている。２個の偏向器５はそれぞれ、電子線をＸ方向、Ｙ方向に偏向する。各偏向器５は偏向板と偏向増幅器と偏向電源等から構成されている。電子光学鏡筒１は、電子銃２からでた電子線を電磁レンズ３，４で細く集束し、電磁界力を作用させる偏向器５で電子線を曲げ、基板８の表面上の所望の位置に電子線を照射する機能を有する。また、電子光学鏡筒１は、外部信号により、電子線を遮断できるブランキング機能を有する。電子線描画装置は、電子光学鏡筒１の電子線の集束、偏向、ブランキング機能により、基板上に図形を描くことができる。試料室６の内部には、基板８を保持して移動させる試料ステージ７と、試料ステージ７の位置を測定する測定機構（図示せず）が設置されている。制御システム９は、電子光学鏡筒１および試料ステージ７等を含む装置全体をコンピュータで制御する機能を有し、描画作業に際しては、電子線の偏向量と基板の位置を制御する。
【０００３】
電子線描画とは、図２に示すように、偏向器５により電子線１０を偏向して、基板８の表面に塗布された電子線レジストの必要な部分のみに、適正電荷量を照射して所望の図形を描くことである。電子線レジストに電子線を照射して感光させることを、電子線露光という。電子線を掃引する四角形の領域をフィールドとよぶ。このとき電子線はフィールド全域にわたって、適正な状態で集束される必要がある。集束が適正でない電子線で描画した場合、図形のエッジが不鮮明になり、描画の品質が低下する。
【０００４】
電子光学鏡筒においては、鏡筒の中心の光軸に近いほど、素性のよい電子線集束がえられる。光軸から遠ざかるに従い、集束状況は劣化する。電子線が正確に光軸に添って通過しておれば、その劣化の度合いは光軸からの距離に応じて、除々に劣化する。
【０００５】
フィールドを大きく出来れば、一度に描画できる面積が広く、作業性があがることは自明である。ところが、電子線描画装置においては、フィールドを大きくした場合、前記したように、鏡筒の中心の光軸に近い中央部と光軸から離れた周辺部とでは電子線集束の状況が異なり、中央部は良好に描画できても、周辺部では不良となる場合が多いという欠点を有する。
【０００６】
したがって、描画作業に先だって電子線の集束状況を確認する必要がある。図３は電子線の集束状況を確認する従来の方法の一例を示す模式図である。図３に示すように、電子線描画装置は基板の試料面に電子線を照射する際に試料面から放射された二次電子を検出する二次電子検出器１３と、二次電子検出器１３の信号を増幅する信号増幅器１４と、ＣＲＴ等からなる表示管１５とを備えている。符号１１は電子線集束調整用の試料を貼付した基板である。試料上の観察領域は符号１１Ａで示す。符号Ｌｘは鏡筒の中心の光軸である。
【０００７】
図４は、図３に示す場合における電子線走査波形の例を示す図である。図４において、ＸＢ，ＹＢは電子線走査波形、ＸＤ，ＹＤは表示管走査波形である。電子線が走査され、対応する位置からの信号を画像表示する。なお、ＸＢの繰り返し回数及びＹＢのステップ数が少ないが、これは、模式的に表現してあるだけで、現実には、表示画像が十分、稠密に見える本数とステップ数で電子線走査、表示管走査を行う。電子線の集束状況の確認は、図３に示すように、電子線で、微細な凹凸のある物体の表面を走査し、そのとき発生する二次電子１２を二次電子検出器１３で検出して表示管１５上に画像化して観察することにより行う。
【０００８】
図３に示す例においては、大きい観察領域１１Ａの全域に電子線を走査することにより、表示管１５に大きい観察領域１１Ａの全域の画像を表示するようにしている。なお、図３では、説明の便宜上、観察領域１１Ａ内に８個の試料面上の微細なパターンの特徴部Ｓが図示されており、この８個の微細なパターンの特徴部Ｓは、表示管１５に表示されている。画像が一番鮮明に見えるように電子光学鏡筒１の各部を調整する。この場合、これから描画するフィールド全域を画像化することで、全域での電子線の集束状況の評価が出来そうであるが、現実はそうではない。それは、全域を観察した場合、最適に集束された電子線の直径が、表示画像の１辺の１／１０，０００以下であるのに対し、表示画面から読み取れる細かさはせいぜい１／１，０００であり、電子線が最適に集束されたかどうかは判断できない。
【０００９】
図５は、電子線の集束状況を確認する方法の他の例を示す模式図である。試料上の観察領域は符号１１Ｂで示す。
図６は、図５に示す場合における電子線走査波形の例を示す図である。図５において、ＸＢ，ＹＢは電子線走査波形、ＸＤ，ＹＤは表示管走査波形である。電子線が走査され、対応する位置からの信号を画像表示する。なお、ＸＢの繰り返し回数及びＹＢのステップ数が少ないが、これは、模式的に表現してあるだけで、現実には、表示画像が十分、稠密に見える本数とステップ数で電子線走査、表示管走査を行う。なお、ＸＢ，ＹＢは図４に比較して振幅が小さくなっている。図５に示す例においては、観察領域１１Ｂが小さいため、観察領域１１Ｂには２個の微細なパターン特徴部Ｓが含まれ、表示管１５にはこの２個の微細なパターン特徴部Ｓが表示されている。
【００１０】
図５に示すように、観察領域１１Ｂを小さくすれば、正確に集束を確認することが出来る。しかしながら、このような方法で観察領域を小さくして確認しても、それは、光軸近辺での集束を確認しているだけであり、光軸から離れた位置での集束状況は不明である。このような確認方法で、広いフィールドを描画した場合、周辺部の描画結果は、中心部にくらべて質が悪くなる。特に、電子線が光軸からずれていた場合、周辺の一部で特に悪い描画となり、図形のエッジが不鮮明になり、最悪の場合は図形が判別できないようなひどい描画結果となる。
【００１１】
図７は、電子線の集束状況を確認する方法のさらに他の例を示す模式図である。試料上の観察領域は符号１１Ｃで示す。
図８は、図７に示す場合における電子線走査波形の例を示す図である。図７において、ＸＢ，ＹＢは電子線走査波形、ＸＤ，ＹＤは表示管走査波形である。電子線が走査され、対応する位置からの信号を画像表示する。なお、ＸＢの繰り返し回数及びＹＢのステップ数が少ないが、これは、模式的に表現してあるだけで、現実には、表示画像が十分、稠密に見える本数とステップ数で電子線走査、表示管走査を行う。なお、ＸＢ，ＹＢは図４に比較して振幅は同じでも、位置が中心からずれている。
【００１２】
図７に示すように、光軸Ｌｘから離れた位置での集束状況を確認するため、その観察領域１１Ｃを光軸Ｌｘから離れた位置で行っている。図７で示す例では、観察領域１１Ｃは光軸Ｌｘから離れた左下側の位置にあり、左下側の１個の微細なパターン特徴部Ｓが含まれており、表示管１５にはこの１個の微細なパターン特徴部Ｓが表示されている。このように、観察領域を小さくしていけば、その位置での、集束状況を最適化できる。しかしながら、この場合、光軸Ｌｘの中心での集束状況は不明となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように広いフィールドで常に良好な描画結果を得ることが難しいため、従来は、フィールドを小さくして描画し、つなぎ合わせることで大きな領域を描画していた。しかしながら、このような従来の方法は時間的に無駄が多くなり、すこしでも大きなフィールドで、良好な描画をできる方法が望まれていた。
【００１４】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、描画領域の電子線の状態を、描画前にリアルタイムで確認することができる電子線描画装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、電子線を走査し基板上のフィールドに逐次照射し描画作業を行う電子線描画装置において、前記描画作業に先だって電子線の集束状況を確認するために、電子線描画するフィールドと同じ大きさの大領域内から複数の小領域を選択し、これら複数の小領域に電子線を走査し、これらの小領域の画像を同時に拡大表示するようにしたことを特徴とするものである。
本発明によれば、電子線集束状況を確認する方法として、フィールド（大領域）内に、中心と周辺部分に複数個のサブフィールド（小領域）を想定し、その複数個のサブフィールドでの電子線走査より得られる画像を一挙に表示することで、フィールドの中心、および周辺での電子線の集束状況を同時に表示できるようにし、その画像を見ながら、全体が平均的に一番良くなるように鏡筒を調整することで、これから描画する広いフィールドの全域で平均的に良好な電子線集束を実現し、したがって、フィールドの全域で均質な描画をえられることを実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子線描画装置の実施形態を図９乃至図１１を参照して説明する。
本発明の電子線描画装置の構成は、図１および図２に示した構成と同一であるため、その説明を省略する。
【００１７】
図９は、電子線の集束状況を確認する本発明の方法を示す模式図である。図９に示すように、電子線描画装置は基板８の試料面に電子線を照射する際に試料面から放射された二次電子を検出する二次電子検出器１３と、二次電子検出器１３の信号を増幅する信号増幅器１４と、ＣＲＴ等からなる表示管１５とを備えている。
図９に示すように、電子線収束調整用の試料を貼付した基板１１を描画基板の代わりに配置し、電子線描画するフィールドと同じ大きさのフィールド（大領域）の四隅と四辺の中点、それにフィールド中央の合計９箇所に所望の電子線直径の約１００倍の辺の長さのサブフィールド（小領域）ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４，ＳＦ５，ＳＦ６，ＳＦ７，ＳＦ８，ＳＦ９を想定する。
【００１８】
図１０は、図９に示す場合における電子線走査波形の例を示す図である。図１０において、ＸＢ，ＹＢは電子線走査波形、ＸＤ，ＹＤは表示管走査波形である。電子線が走査され、対応する位置からの信号を画像表示する。なお、ＸＢの繰り返し回数及びＹＢのステップ数が少ないが、これは、模式的に表現してあるだけで、現実には、表示画像が十分、稠密に見える本数とステップ数で電子線走査、表示管走査を行う。ＸＢ，ＹＢはそれぞれ両端と中央を小さく走査する。中間部は飛ばして走査する。すなわち両端と中央部は拡大表示するが、そのほかの部分は飛ばして走査するため実質的には画像には表示されない。このように、電子線走査波形をＸ方向、Ｙ方向いずれも、両端と中央の傾斜を小さくしそれ以外の範囲は飛ばすことで、上で述べた９箇所を走査する。表示管１５の走査は全面を一様に走査する。このことにより、周辺８箇所と中央の部分の１箇所の合計９箇所が同時に拡大表示されることになる。
【００１９】
図１１は、電子線描画するフィールドと同じ大きさのフィールド（大領域）Ｆとサブフィールド（小領域）ＳＦ１〜ＳＦ９と、表示管１５の表示との関係を示す図である。図１１の左側に示すように、電子線描画するフィールドと同じ大きさのフィールド（大領域）Ｆのうち、フィールドＦと同じ大きさの領域の四隅に位置するサブフィールドＳＦ１，ＳＦ３，ＳＦ７，ＳＦ９と、四辺の中心に位置するサブフィールドＳＦ２，ＳＦ４，ＳＦ６，ＳＦ８と、フィールドＦの中央のサブフィールドＳＦ５の９箇所に電子線を走査する。サブフィールド（小領域）ＳＦ１〜ＳＦ９以外の領域は電子線を走査せず飛ばすことで、上述したサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ９を走査する。図１１の右側に示すように、表示管１５の走査は、全面を一様に走査する。サブフィールドＳＦ１〜ＳＦ９以外の領域は、上述したように、飛ばすため、すなわち表示領域以外はすみやかに次の表示領域に移行して、表示管１５には表示されない。図１１において、表示倍率はＢ／Ａとなる。なお、図９および図１１ではサブフィールドを９箇所に選定したが、サブフィールドの個数は任意に選択できる。
【００２０】
本発明においては電子線を走査する鋸歯状波形において、その１波形の振幅を、両端と中央の部分に３等分し、それぞれは小振幅にして、かつ３者の間隔を広くすることで、広い観察領域の周辺の代表的な部分と中央部を同時に表示することで、電子光学鏡筒の調整を確実に行うことができる。
【００２１】
このように、本発明においては、電子線集束状況を確認する方法として、電子線描画するフィールドと同じ大きさのフィールドＦ内に、中心と周辺部分に複数個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ９を想定し、その複数個のサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ９での電子線走査より得られる画像を表示管１５に一挙に表示することで、フィールドの中心、および周辺での電子線の集束状況を同時に表示できるようにし、その画像を見ながら、全体が平均的に一番良くなるように焦点や非点収差等を調整する、すなわち鏡筒を調整することで、これから描画する広いフィールドの全域で平均的に良好な電子線集束を実現し、したがって、フィールドの全域で均質な描画が得られることを実現できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子線描画装置によれば、これから描画するフィールドでの集束状況を中心部と周辺部を同時に確認することで、常に、全域での電子線集束状況を確認するのと等価な作業を行えるため、再現性の良い描画を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子線描画装置の基本構成を示す模式図である。
【図２】本発明の電子線描画装置において、電子線描画の方法を示す模式図である。
【図３】電子線の集束状況を確認する従来の方法の一例を示す模式図である。
【図４】図３に示す場合における電子線走査波形の例を示す図である。
【図５】電子線の集束状況を確認する方法の他の例を示す模式図である。
【図６】図５に示す場合における電子線走査波形の例を示す図である。
【図７】電子線の集束状況を確認する方法のさらに他の例を示す模式図である。
【図８】図７に示す場合における電子線走査波形の例を示す図である。
【図９】電子線の集束状況を確認する本発明の方法を示す模式図である。
【図１０】図９に示す場合における電子線走査波形の例を示す図である。
【図１１】電子線描画するフィールドと同じ大きさのフィールドとサブフィールドと、表示管の表示との関係を示す図である。
【符号の説明】
１    電子光学鏡筒
２    電子銃
３    電磁レンズ
４    電磁レンズ
５    偏向板
６    試料室
７    試料ステージ
８    基板
９    制御システム
１０    電子線
１１    電子線集束調整用の試料を貼付した基板
１２    二次電子
１３    二次電子検出器
１４    信号増幅器
１５    表示管
【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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【図９】
2004335205.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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