(57)【要約】【課題】電子ビームのブランキング動作における電子ビームを被描画材料に照射する時間の誤差を補正することが可能で、より正確なパターンを描画できる可変面積型電子ビーム描画装置における電子ビームの照射時間校正方法を実現する。【解決手段】制御コンピュータ１４から第２のスイッチ１９をＯＮ側に切り換え、電子ビームを継続的に照射している状態で電流Ｉ０を測定する。また、照射時間Ｔ１と周期Ｔ２（＞Ｔ１）の矩形波によってブランキング信号を作成し、このブランキングに基づく電流を検出し、平準化した信号Ｖｏｕｔを得る。次に、Ｉ０，Ｖｏｕｔ，Ｔ２等から算出したＴ１と、照射時間発生回路１６にあらかじめ設定した照射時間Ｔ１との誤差ΔＴを求め、その誤差を照射時間発生回路１６に設定された設定時間Ｔ１に加算することで、照射時間の補正が可能となる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを第１の成形スリットを通過させ、第１のスリットを通過した電子ビームを第２の成形スリット上に照射し、第２のスリットを通過した電子ビームを被描画材料に照射すると共に、第１と第２のスリットの間に電子ビームの成形偏向器を設け、成形偏向器によって第１の成形スリットを通過した電子ビームを偏向し、第２の成形スリットを通過する電子ビームの面積を変化させ、この可変面積の電子ビームの被描画材料への照射をブランキングしながら行って、被描画材料に塗布されたレジストを感光させるようにした可変面積型電子ビーム描画装置において、第２の成形スリットを通過して被描画材料に照射される電子ビームの光軸近傍に電子ビームの検出器を配置し、電子ビームのブランキングを行なわない状態で電子ビーム検出器によって検出された電子ビーム電流Ｉ０を測定し、次に、電子ビームのブランキングを電子ビームの照射時間がＴ１と、Ｔ１より長い時間Ｔ２とを合成したブランキング信号によって行ない、検出器から得られた電流を、増幅器、低域通過フィルタを通して検出された電流に相当する電圧信号Ｖｏｕｔを得、電子ビーム電流Ｉ０、電子ビームの照射時間Ｔ１，Ｔ２と測定された電圧信号Ｖｏｕｔから照射時間Ｔ１の誤差ΔＴを求め、その後の描画時におけるブランキング信号の電子ビームの照射時間をＴ１にΔＴを加算した時間とするようにした可変面積型電子ビーム描画装置における電子ビームの照射時間校正方法。
【請求項２】
電子ビームの検出器は、被描画材料が載置されたステージの端部に配置される請求項１記載の可変面積型電子ビーム描画装置における電子ビームの照射時間校正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、ＬＳＩ製作のためのマスクパターン等を描画する可変面積型電子ビーム描画装置における電子ビームの照射時間校正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来の可変面積型電子ビーム描画装置の一例を示している。１は電子ビームＥＢを発生する電子銃であり、該電子銃１から発生した電子ビームＥＢは、照射レンズ（図示せず）を介して第１成形スリット２上に照射される。なお、電子銃１と第１成形スリット２との間には、ブランキング電極３が配置されている。
【０００３】
第１成形スリット２の開口像は、成形レンズ（図示せず）により、第２成形スリット４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成形スリット４により成形された像は、図示していない縮小レンズ、対物レンズを経て描画材料６上に照射される。描画材料６への照射位置は、位置決め偏向器７により変えることができる。なお、成形偏向器５および位置決め偏向器７は、図面上１組しか描かれていないが、実際には、図示されている各偏向器に直交する方向にもう１組設けられる。
【０００４】
このような構成において、図示していない制御コンピュータは描画データメモリーからのパターンデータを照射制御回路（図示せず）に転送する。照射制御回路によって作成されたブランキング信号は、増幅器８を介してブランキング電極３に供給される。また、照射制御回路で作成された電子ビームの形状成形信号は、ＤＡ変換増幅器９を介して成形偏向器５に供給される。更に、照射制御回路で作成された材料６上の電子ビームの照射位置信号は、ＤＡ変換増幅器１０を介して位置決め偏向器７に供給される。なお、制御コンピュータは、材料６のフィールド毎の移動のために、材料６が載せられたステージ（図示せず）を制御する。このような構成の動作を次に説明する。
【０００５】
まず、基本的な描画動作について説明する。描画データメモリーに格納されたパターンデータは、逐次読み出され、照射制御回路に供給される。この照射制御回路からのデータに基づき、成形偏向器６、位置決め偏向器７は制御される。
【０００６】
この結果、各描画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単位パターン形状に成形され、その単位パターンが順々に材料６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、この時、ブランキング電極３へのブランキング信号により、材料６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。また、材料６上の異なったフィールドへの描画の際には、制御コンピュータの制御により、材料６が載せられたステージは所定の距離移動させられる。なお、ステージの移動距離は、図示していないが、レーザー測長器により監視されており、測長器からの測長結果に基づき、ステージの位置は正確に制御される。
【０００７】
上記したような電子ビーム描画装置では、被描画材料６は、例えば光学的描画装置において使用されるマスク（レチクル）であり、ガラス基板の表面に導電性物質が蒸着され、更にその上に電子ビームの感光材料（レジスト）が塗布されている。
【０００８】
電子ビームはこのレジスト上に照射され、所定の形状のパターンを描画し、電子ビームの照射された部分のレジストを感光する。すなわち、電子ビームの断面の形状を制御しながら矩形や三角形、もしくは台形などの形状の描画を行い、それらの形状の組み合わせでマスク乾板上のレジストに所望のパターンを描画して感光させる。
【０００９】
さて、上記したような描画を行う場合、マスク乾板上のレジストの感度に合わせて所定の時間電子ビームを乾板上に照射することによって、レジストを適性に感光させることができる。この際、描画したパターンの精度を向上させるためには、成形された電子ビームの材料上の面積あたりに照射される電子ビームの電荷量を一定に制御することが必要となる。面積あたりの電荷量は、電子ビームの照射時間×電流密度で決まるため、あらかじめ電子ビームの電流を正確に測定しておく必要がある。
【００１０】
すなわち、電子ビームが均一な電流密度で広がりを有したビームであれば、電流密度は一定であるが、実際には電子ビームの電流密度は一定でないため、成形されたビーム形状により、電流密度が異なってくる。この電流密度の違いは、電子ビームによる描画動作の前あるいはその途中で電流測定を実行し、その電流値に応じてレジストに照射される電子ビームの照射時間を変化させることによって補正している。
【００１１】
このような状態で、電子ビームの電流密度は、その形状によって異なるため、電子ビームの形状の設定をＤＡ変換増幅器９の設定電流を変化させることによって行ない、その都度微小電流の測定動作を繰り返し行う。例えば、縦長の形状、横長の形状、正方形などのいくつかの種類の形状ごとに電子ビーム電流を測定し、その際の電子ビームの照射面積と測定した電子ビーム電流とによって電流密度を求める。なお、実際に設定した形状の中間的な形状の場合は、補間法による計算によって電流密度を求める。このようにして求められた電流密度に応じて、ブランキング時間が補正され、面積あたりの電荷量を一定とすることができる。この電子ビームの電流を測定する技術については、特許文献１に記載されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平４−６３４２０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、電流密度を求めるために検出した微小電流を、微小電流測定器によって測定するようにしている。しかながら、照射時間については正確に測定することが行われておらず、装置の使用状態における照射時間の変化の校正は行われていない。装置の使用状態での照射時間を測定する代わりに、照射時間の発生回路の調整時に、ブランキング増幅器に入力する制御信号もしくはブランキング増幅器の出力電圧をオシロスコープなどの測定器で観測し、照射時間の発生回路を調整していた。
【００１４】
このため、装置の使用状況で何らかの要因によって電子ビームの照射時間が変動したとしても、この変動分を補正する機構はなく、描画精度を悪化させてる要因の一つとなっていた。照射時間を変動させる要因としては、照射時間発生回路の経時変化や、増幅器の特性の経時変化、電子光学系の機構部品交換によってブランキング電極の感度や絞りの位置関係が変化することなどが考えられる。
【００１５】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目的は電子ビームのブランキング動作における電子ビームを被描画材料に照射する時間の誤差を補正することが可能で、より正確なパターンを描画できる可変面積型電子ビーム描画装置における電子ビームの照射時間校正方法を実現するにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく可変面積型電子ビーム描画装置における電子ビームの照射時間制御方法は、第２の成形スリットを通過して被描画材料に照射される電子ビームの光軸近傍に電子ビームの検出器を配置し、電子ビームのブランキングを行なわない状態で電子ビーム検出器によって検出された電子ビーム電流Ｉ０を測定し、次に、電子ビームのブランキングを電子ビームの照射時間がＴ１と、Ｔ１より長い時間Ｔ２とを合成したブランキング信号によって行ない、検出器から得られた電流を、増幅器、低域通過フィルタを通して検出された電流に相当する電圧信号Ｖｏｕｔを得、電子ビーム電流Ｉ０、電子ビームの照射時間Ｔ１，Ｔ２と測定された電圧信号Ｖｏｕｔから照射時間Ｔ１の誤差ΔＴを求め、その後の描画時におけるブランキング信号の電子ビームの照射時間をＴ１にΔＴを加算した時間とするようにしたことを特徴としている。
【００１７】
すなわち、本発明では、装置の使用状況で何らかの要因によって照射時間が変動したとしても、描画の途中でビームを常に照射した状態と、実際にパターンデータを処理する際の周期で電子ビームをＯＮ・ＯＦＦさせた状態の２種類の状態で電子ビームの電流を測定し、測定した２種類の電流からブランキング機能を使って電子ビームの照射時間の誤差を検出し、この誤差に基づいて電子ビームの小視野時間の補正を行うようにしたので、結果的により正確なパターを描画することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図２は本発明に基づく電子ビーム照射時間の校正方法を実施するための構成の一例を示しており、図１と同一ないしは類似の構成要素には同一番号が付されている。１は電子ビームＥＢを発生する電子銃であり、該電子銃１から発生した電子ビームＥＢは、照射レンズ（図示せず）を介して第１成形スリット２上に照射される。なお、電子銃１と第１成形スリット２との間には、ブランキング電極３が配置されている。
【００１９】
第１成形スリット２の開口像は、成形レンズ（図示せず）により、第２成形スリット４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成形スリット４により成形された像は、図示していない縮小レンズ、対物レンズを経て描画材料６上に照射される。描画材料６への照射位置は、位置決め偏向器７により変えることができる。なお、成形偏向器５および位置決め偏向器７は、図面上１組しか描かれていないが、実際には、図示されている各偏向器に直交する方向にもう１組設けられる。
【００２０】
被描画材料６は移動ステージ１１上に載置されている。移動ステージ１１の端部には、ファラデーカップ１２が設けられており、電子ビーム電流の測定の際には、移動ステージ１１が移動され、ファラデーカップ１２が電子ビームＥＢのほぼ光軸上に配置される。ファラデーカップ１２から得られた電流は、微小電流測定器１３に供給されて電子ビームの照射電流が測定される。
【００２１】
このような電子光学系に対して、制御コンピュータ１４は、図示していない描画データメモリーからのパターンデータに所定の処理を施した後、描画データ処理回路１５に転送する。また、制御コンピュータ１４から照射時間発生回路１６には、照射時間の情報があらかじめ転送されており、描画データ処理回路１５からのトリガで動作する。なお、図２に示した装置では、第１のスイッチ１７を切り換えることによって周期信号発生回路１８からのトリガにより、照射時間発生回路１８が動作するように構成されている。
【００２２】
照射時間発生回路１６から発生したブランキング信号は、第２のスイッチ１９を介して増幅器８に供給され、この増幅器８で作成されたブランキング信号は、ブランキング電極３に供給される。また、描画データ処理回路１５で作成された電子ビームの形状成形信号は、ＤＡ変換増幅器９を介して成形偏向器５に供給される。更に、描画データ処理回路１５で作成された材料６上の電子ビームの照射位置信号は、ＤＡ変換増幅器１０を介して位置決め偏向器７に供給される。なお、制御コンピュータ１４は、材料６のフィールド毎の移動のために、材料６が載せられたステージ１１を制御する。
【００２３】
前記ファラデーカップ１２によって検出された電流は、微小電流測定器１３に供給されるが、微小電流測定器１３は、電流信号を電圧信号に切り換えて増幅する演算増幅器２０と、演算増幅器２０からの信号の低域のみ通過させる低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２１と、アナログ電圧信号をディジタル化して出力するＤＡ変換器２２より構成されており、ＤＡ変換器２２の出力信号を電子ビームの電流値として測定を行なう。このような構成の動作を次に説明する。
【００２４】
まず、基本的な描画動作について説明する。描画データメモリーに格納されたパターンデータは、制御コンピュー１４タによって逐次読み出され、描画データ処理回路１５に供給される。この描画データ処理回路１５からのデータに基づき、ＤＡ変換増幅器９を介して成形偏向器６が、ＤＡ変換増幅器１０を介して位置決め偏向器７が制御される。
【００２５】
この結果、各描画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単位パターン形状や所望の矩形パターン形状に成形され、パターンが順々に材料６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、この時、ブランキング電極３へのブランキング信号により、材料６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。また、材料６上の異なったフィールドへの描画の際には、制御コンピュータ１４の制御により、材料６が載せられたステージ１１は所定の距離移動させられる。なお、ステージ１１の移動距離は、図示していないが、レーザー測長器により監視されており、測長器からの測長結果に基づき、ステージの位置は正確に制御される。
【００２６】
上記したような電子ビーム描画装置では、被描画材料６は、例えば光学的描画装置において使用されるマスク（レチクル）であり、ガラス基板の表面に導電性物質が蒸着され、更にその上に電子ビームの感光材料（レジスト）が塗布されている。
【００２７】
電子ビームはこのレジスト上に照射され、所定の形状のパターンを描画し、電子ビームの照射された部分のレジストを感光する。すなわち、電子ビームの断面の形状を制御しながら矩形や三角形、もしくは台形などの形状の描画を行い、それらの形状の組み合わせでマスク乾板上のレジストに所望のパターンを描画して感光させる。
【００２８】
被描画材料６は移動ステージ１１上に載置されている。移動ステージ１１の端部には、ファラデーカップ１２が設けられており、電子ビーム電流の測定の際には、移動ステージ１１が移動され、ファラデーカップ１２が電子ビームＥＢのほぼ光軸上に配置される。
【００２９】
この状態で制御コンピュータ１４は、電子ビームの照射形状を設定し、微小電流測定器（ピコアンペアメータ）１３に測定命令を送る。この際、電子ビームのＯＮ・ＯＦＦを制御するブランキング電極３には、増幅器８によりブランキングがＯＦＦの時には偏向電圧が印加される。ブランキング電極３に電圧が印加されると、図示していないが。ブランキング電極３の下方に設けられ、中心に電子ビーム通過開口が穿たれたアパーチャに電子ビームが偏向され、電子ビームの照射が遮蔽される。このブランキング用増幅器８は、第２のスイッチ１９を介して照射時間発生回路１６により駆動される。
【００３０】
第２のスイッチ１９は常時電子ビームのブランキングをＯＮに維持するためのモードに切り換えるスイッチであり、ＯＮ側に接続された場合には、電子ビームはブランキング電極３による偏向を受けず、ファラデーカップ１２に継続的に入射される。第２のスイッチ１９によるＯＮ側と照射時間発生回路１６側との切り換えの制御は、制御コンピュータ１４によって行なわれる。
【００３１】
照射時間発生回路１６は、制御コンピュータ１４から照射時間の情報をあらかじめ受け取り、描画データ処理回路１７からのトリガで動作する。なお、照射時間発生回路１６は第１のスイッチ１７を介して、描画データ処理回路１８と周期信号発生回路１９に接続されている。
【００３２】
また、図には描かれていないが、成形偏向器用ＤＡ変換増幅器９には、描画データ処理回路１９から電子ビームＥＢの形状が設定形状となるような電圧が供給される。更に、位置決め偏向器７用のＤＡ変換増幅器１０には、特定形状に成形された電子ビームが所定の位置に偏向されて照射されるように、位置決めのための電圧が供給される。なお電子ビームの電流を測定する際には、中立（０Ｖ）に設定される。
【００３３】
本発明では、上記した構成を使用して、実際の照射時間を考慮した電流測定を行ない、照射時間を含めた電流補正を行う。まず、制御コンピュータ１４から第２のスイッチ１９をＯＮ側に切り換え、電子ビームを継続的に照射している状態で電流を測定し、このときの電流をＩ０とする。次に、第２のスイッチ１９を照射時間発生回路１６側に切り換え、照射時間Ｔ１を設定する。
【００３４】
このような状態で、第１のスイッチ１７を「校正」側に接続し、周期信号発生回路１８からの信号がスイッチ１７を介して照射時間発生回路１６に供給されるようにする。その結果、周期信号発生回路１８から周期Ｔ２（＞Ｔ１）の矩形波が発生される。このタイミング図を図３（ａ）に示す。また、図３（ａ）に示した電子ビームのＯＮ，ＯＦＦのタイミングに対応した微小電流の測定値を図３（ｂ）に示す。
【００３５】
このような状態とすると、ブランキング用ＤＡ変換増幅器８は、図３（ａ）に示したように駆動され、ファラデーカップ１２にも同様の電流が到達することになる。ファラデーカップ１２から微小電流測定器１３に入った電流は、まず演算増幅器２０によって電圧に変換され、低域通過フィルタ２１を通るが、低域通過フィルタ２１の通過周波数をＴ２の周期で定まる周波数より充分に低く設定しておく。低域通過フィルタ２１を通過した信号は、電流がＯＮの期間とＯＦＦの期間の長さに応じて変換され、通過後の信号Ｖｏｕｔは、次のように表すことができる。
【００３６】
Ｖｏｕｔ＝（Ｔ１／Ｔ２）×（Ｒ×Ｉ０）
上式からＴ１を逆算すると、次のように表すことができる。
【００３７】
Ｔ１＝Ｖｏｕｔ×｛Ｔ２／（Ｒ×Ｉ０）｝
ここで、実際に測定した電流値から逆算して求められたＴ１と、照射時間発生回路１６にあらかじめ設定した照射時間Ｔ１との誤差ΔＴを求め、その誤差を照射時間発生回路１６に設定された設定時間Ｔ１に加算することで、照射時間の補正が可能となる。実際の使用状況では、照射時間は電子ビームの設定電流値、レジストの感度、パターンデータの種類などに応じて任意に設定されるため、いくつかの異なった値の照射時間Ｔ１について上記した計算を行ない、補正テーブルを作成する。飛び飛びで求めた照射時間の中間の照射時間の補正値は補間によって求める。
【００３８】
上記した補正テーブルの作成は、制御コンピュータ１４によって行なわれ、補正テーブルは制御コンピュータ１４内のメモリーに記憶される。その後のパターンデータに基づいて照射時間発生回路１６に供給されるブランキングデータは、補正されたものとなる。
【００３９】
上記した図２に基づく本発明の実施の形態では、第１のスイッチ１７と周期信号発生回路１８を設け、照射時間の校正時には、周期信号発生回路１８から照射時間発生回路１６にトリガを供給するようにしたが、この機能を制御コンピュータで行わせることも可能である。この場合は、描画データとして、同じ描画図形の繰り返しを制御コンピュータ１４から入力する。たとえば、位置決め偏向器７による電子ビームの描画位置が同じ位置になるような、矩形の描画データを非常に多数処理させれば、周期信号を発生させるのと同様のトリガが発生することになるので、ハードウェアを簡略化することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づく可変面積型電子ビーム描画装置における電子ビームの照射時間校正方法は、第２の成形スリットを通過して被描画材料に照射される電子ビームの光軸近傍に電子ビームの検出器を配置し、電子ビームのブランキングを行なわない状態で電子ビーム検出器によって検出された電子ビーム電流Ｉ０を測定し、次に、電子ビームのブランキングを電子ビームの照射時間がＴ１と、Ｔ１より長い時間Ｔ２とを合成したブランキング信号によって行ない、検出器から得られた電流を、増幅器、低域通過フィルタを通して検出された電流に相当する電圧信号Ｖｏｕｔを得、電子ビーム電流Ｉ０，電子ビームの照射時間Ｔ１，Ｔ２と測定された電圧信号Ｖｏｕｔから照射時間Ｔ１の誤差ΔＴを求め、その後の描画時におけるブランキング信号の電子ビームの照射時間をＴ１にΔＴを加算した時間とするようにしたことを特徴としている。
【００４１】
すなわち、本発明では、装置の使用状況で何らかの要因によって照射時間が変動したとしても、描画の途中でビームを常に照射した状態と、実際にパターンデータを処理する際の周期で電子ビームをＯＮ・ＯＦＦさせた状態の２種類の状態で電子ビームの電流を測定し、測定した２種類の電流からブランキング機能を使って電子ビームの照射時間の誤差を検出し、この誤差に基づいて電子ビームの小視野時間の補正を行うようにしたので、結果的により正確なパターを描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の可変面積型電子ビーム描画装置の一例を示す図である。
【図２】本発明に基づく電子ビームの照射時間の校正方法を実施するための電子ビーム描画装置の一例を示す図である。
【図３】ブランキング信号と平準化された検出信号を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１  電子銃
２  第１スリット
３  ブランキング電極
４  第２スリット
５  成形偏向器
６  被描画材料
７  位置決め偏向器
８  増幅器
９〜１０  ＤＡ変換増幅器
１１  ステージ
１２  ファラデーカップ
１３  微小電流測定器
１４  制御コンピュータ
１５  描画データ処理回路
１６  照射時間発生回路
１７，１９  スイッチ
１８  周期信号発生回路
２０  演算増幅器
２１  低域通過フィルタ
２２  ＡＤ変換器
【図１】
2004311809.tif 000003
【図２】
2004311809.tif 000004
【図３】
2004311809.tif 000005