(57)【要約】【課題】  複数のレンズの駆動条件を変更する際に、結像させたくない位置にクロスオーバが結像されるのを未然に防止することができ、装置信頼性の向上をはかる。【解決手段】  電子銃から放出された電子を第１，第２の電子レンズにより第１のアパーチャ上に結像し、第１のアパーチャを通過したビームを第２のアパーチャ上に照射し、第２のアパーチャで成形されたビームを試料上に照射する電子ビーム描画方法であって、第１のアパーチャ上にクロスオーバを結像させるためのレンズ駆動条件で決まる第１の特性曲線と、第２のアパーチャ上にクロスオーバを結像させるためのレンズ駆動条件で決まる第２の特性曲線を求め、試料上に照射されるビームの電流密度を変更するために、第１，第２の電子レンズの駆動条件を変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第２の特性曲線に接触しないように、第１，第２の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択する。【選択図】      図２
2007049023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃から放出された電子ビームを複数の電子レンズ及びアパーチャマスクにより成形し、成形されたビームを試料上に照射する電子ビーム描画方法であって、
結像させたい第１の位置にクロスオーバを結像させるための第１の電子レンズの駆動条件と第２の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第１の特性曲線を求め、
結像させたくない第２の位置にクロスオーバを結像させるための第１の電子レンズの駆動条件と第２の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第２の特性曲線を求め、
第１及び第２の電子レンズの駆動条件を第１の特性曲線の所定の点から異なる位置に移動するためにそれぞれの駆動条件を変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第２の特性曲線に接触しないように、第１及び第２の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択することを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項２】
電子銃から放出された電子を第１及び第２の電子レンズにより第１のアパーチャマスク上に結像し、第１のアパーチャマスクを通過したビームを第２のアパーチャマスク上に照射し、第２のアパーチャマスクで成形されたビームを試料上に照射する電子ビーム描画方法であって、
第１のアパーチャマスク上にクロスオーバを結像させるための第１の電子レンズの駆動条件と第２の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第１の特性曲線を求め、
第２のアパーチャマスク上にクロスオーバを結像させるための第１の電子レンズの駆動条件と第２の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第２の特性曲線を求め、
試料上に照射されるビームの電流密度を変更するために、第１及び第２の電子レンズの駆動条件を第１の特性曲線の所定の点から異なる点に変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第２の特性曲線に接触しないように、第１及び第２の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択することを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項３】
第１のアパーチャマスクは、第２のアパーチャマスクよりも耐ビーム性の優れた材料で形成され、第２のアパーチャマスクは、第１のアパーチャマスクよりも加工性の優れた材料で形成されていることを特徴とする請求項２記載の電子ビーム描画方法。
【請求項４】
第１及び第２アパーチャマスクは同じ材料で形成され、第２のアパーチャマスクは第１のアパーチャマスクよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項２記載の電子ビーム描画方法。
【請求項５】
第１及び第２の電子レンズの駆動条件の変更を多段階に分けることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム描画方法に係わり、特に電子レンズの駆動条件の変更方法の改良をはかった電子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩなどの微細パターン形成するものとして、各種の電子ビーム描画装置が用いられている。この装置の光学系は、電子銃、各種電磁レンズ、各種アパーチャマスク，各種偏向器などから構成され、電子銃から放出された電子をレンズにより集束し、アパーチャにより成形し、更に偏向器により試料上の所望位置に照射するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
試料上に照射される電子ビームの電流密度を変える手段として、２段の電磁レンズを使用してアパーチャ上での電流密度を調整するシステムがある。具体的には、電子銃側から順に第１のレンズ、第２のレンズ、第１アパーチャ（ビーム制限アパーチャ）、第２アパーチャ（ビーム成形アパーチャ）を配置し、第１及び第２のレンズにより第１アパーチャ上にクロスオーバを結像させる。
【０００４】
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題があった。即ち、第１及び第２のレンズの励磁条件を変更するとクロスオーバ位置が上下に移動する。第１アパーチャ上にクロスオーバを結像する場合であっても、変更過程で一時的に第２アパーチャ上にクロスオーバが結像されてしまう場合がある。第２アパーチャにクロスオーバが結像されると、第２アパーチャの上に強いビームが照射されることになる。第２アパーチャは一般に寸法精度を保つために加工性の良い材料で形成され、耐熱性はさほど考慮されていない。このため、第２アパーチャが溶けてしまう問題が生じる。
【特許文献１】特開平１１−８１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来の電子ビーム描画方法においては、電子ビームの電流密度を変更するためにレンズの駆動条件を変更する際に、ビーム成形用アパーチャ等の第２のアパーチャマスク上にクロスオーバが結像されてしまい、第２のアパーチャマスクの溶解や変形を招く問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、複数のレンズの駆動条件を変更する際に、結像させたくない位置にクロスオーバが結像されるのを未然に防止することができ、装置信頼性の向上に寄与し得る電子ビーム描画方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【０００８】
即ち、本発明の一態様は、電子銃から放出された電子ビームを複数の電子レンズ及びアパーチャマスクにより成形し、成形されたビームを試料上に照射する電子ビーム描画方法であって、結像させたい第１の位置にクロスオーバを結像させるための第１の電子レンズの駆動条件と第２の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第１の特性曲線を求め、結像させたくない第２の位置にクロスオーバを結像させるための第１の電子レンズの駆動条件と第２の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第２の特性曲線を求め、第１及び第２の電子レンズの駆動条件を第１の特性曲線の所定の点から異なる位置に移動するためにそれぞれの駆動条件を変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第２の特性曲線に接触しないように、第１及び第２の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の一態様は、電子銃から放出された電子を第１及び第２の電子レンズにより第１のアパーチャマスク上に結像し、第１のアパーチャマスクを通過したビームを第２のアパーチャマスク上に照射し、第２のアパーチャマスクで成形されたビームを試料上に照射する電子ビーム描画方法であって、第１のアパーチャマスク上にクロスオーバを結像させるための第１の電子レンズの駆動条件と第２の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第１の特性曲線を求め、第２のアパーチャマスク上にクロスオーバを結像させるための第１の電子レンズの駆動条件と第２の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第２の特性曲線を求め、試料上に照射されるビームの電流密度を変更するために、第１及び第２の電子レンズの駆動条件を第１の特性曲線の所定の点から異なる点に変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第２の特性曲線に接触しないように、第１及び第２の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の位置にクロスオーバが結像する条件である第１の特性曲線と第２の位置にクロスオーバが結像する条件である第２の特性曲線を求めておき、第１及び第２の電子レンズの駆動条件を変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第２の特性曲線に接触しないように駆動条件を変える順序を選択することにより、結像させたくない第２の位置にクロスオーバが結像されるのを防止することができる。従って、ビーム成形アパーチャマスクなどにクロスオーバが結像されて該アパーチャマスクの溶融や変形が生じるのを防止でき、装置信頼性の向上に寄与することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態方法に使用した電子ビーム描画装置の光学系の主要部構成を示す図である。
【００１３】
図中の１１は電子銃であり、この電子銃１１から放出された電子は１段目レンズ（第１の電子レンズ）２１及び２段目レンズ（第２の電子レンズ）２２により集束され、ビーム制限用アパーチャマスク（第１のアパーチャマスク）３１上にクロスオーバが結像される。レンズ２１，２２は電磁レンズであり、励磁電流によってフォーカス位置が変えられるようになっている。ビーム制限用アパーチャマスク３１は、ビームに対する耐性の強い白金で形成されている。
【００１４】
ビーム制限用アパーチャマスク３１に結像されたクロスオーバは、ビーム成形用アパーチャマスク（第２のアパーチャマスク）３２に照射される。ビーム成形用アパーチャマスク３２は、例えば矩形状の開口を有し、この開口を通過したビームが試料面（図示せず）に照射されるようになっている。また、ビーム成形用アパーチャマスク３２は、開口寸法の高い精度が要求されることから、例えばシリコンで形成されている。
【００１５】
なお、ビーム成形用アパーチャマスク３２の材質は、必ずしもシリコンに限るものではないが、十分な寸法精度を確保するために加工性の容易なものが望ましい。さらに、ビーム成形用アパーチャマスク３２をビーム制限用アパーチャマスク３１と同様に白金で形成する場合、開口寸法の高い精度を保持するためにその板厚を十分に薄くすればよい。
【００１６】
上記構成では、レンズ２１，２２のそれぞれの励磁条件によってクロスオーバの結像位置が変化する。図２は、クロスオーバが所定位置、例えばビーム制限用アパーチャ３１上に結像される、１段目レンズ２１の励磁電流と２段目レンズ２２の励磁電流との関係を示す図である。
【００１７】
いま、レンズ２１，２２の励磁電流が図１に示す関係を満足するように設定され、クロスオーバの結像関係は図１中に実線に示すようになっているものとする。この状態から、１段目レンズ２１の励磁を弱くすると実線で表される結像関係は一点鎖線のようになり、クロスオーバが下方向にずれる。これを修正するように２段目レンズ２２の励磁を強くし、図１中の破線に示すように、ビーム制限用アパーチャマスク３１上にクロスオーバを結ぶようにする。すると、図示されるようにビーム成形用アパーチャマスク３２上での照射面積は小さくなり、その結果として試料に照射されるビームの電流密度が上昇する。
【００１８】
図３は、所定の位置にクロスオーバが結像されるための、レンズ２１，２２のそれぞれの励磁電流の関係を示す図である。図中の実線は、結像させたい位置、即ちビーム制限用アパーチャマスク３１上にクロスオーバが結像されるための、レンズ２１，２２の励磁電流の関係をプロットしたもの（第１の特性曲線）である。図中の破線は、結像させたくない位置、即ちビーム成形用アパーチャマスク３２上にクロスオーバが結像されるための、レンズ２１，２２の励磁電流の関係をプロットしたもの（第２の特性曲線）である。
【００１９】
本実施形態では、基本的には、ビーム制限用アパーチャマスク３１上にクロスオーバが結像する条件で使用するが、試料上でのビーム電流密度を変えるために、レンズ２１，２２の各々の励磁条件を変えて、ビーム成形用アパーチャマスク３２上でのビームの面積を変える必要がある。このとき、レンズ２１，２２の励磁電流を同時に制御するとシステムが煩雑になり、不要なコスト上昇を招くため、一方のレンズの励磁電流を変えた後に、他方のレンズの励磁電流を変えるのが一般的である。
【００２０】
そこで、例えばＡ点にある１段目レンズ２１の励磁電流をＢ点に変えた後に、２段目レンズ２２の励磁電流をＡ点からＢ点に変えるものとする。この場合、１段目レンズ２１の励磁電流をＢ点にする過程で、励磁電流値が第２の特性曲線を横切り、クロスオーバがビーム成形用アパーチャマスク３２上に一時的に結像されることになる。ビーム成形用アパーチャマスク３２はビームに対する耐性が弱いため、この部分にクロスオーバが結像されると、アパーチャマスク３２の溶解や変形を招く。
【００２１】
一方、上記とは逆にＡ点にある２段目レンズ２２の励磁電流をＢ点に変えた後に、１段目レンズ２１の励磁電流をＡ点からＢ点に変えるものとする。この場合、２段目レンズ２２の励磁電流をＢ点にする過程で、クロスオーバがビーム成形用アパーチャマスク３２上に結像されることはない。従って、ビーム成形用アパーチャマスク３２にクロスオーバが結像されてアパーチャマスク３２の溶解や変形を招くなどの不都合を未然に防止することができる。
【００２２】
また、Ｂ点からＡ点に設定を変える場合は、先に１段目レンズの設定を変えた後に２段目レンズの設定を変更すると、アパーチャマスク３２の溶解や変形を招くことはない。
【００２３】
このように、第１の特性曲線のＡ点からＢ点に励磁電流を変更する場合、２段目レンズ２２の励磁電流を先に変更するようにすれば、ビーム成形用アパーチャマスク３２上にクロスオーバが結像されるのを未然に防止でき、アパーチャマスク３２の溶解や変形を防止することができる。また、Ｂ点からＡ点に励磁電流を変更する場合、１段目レンズ２１の励磁電流を先に変更するようにすれば、ビーム成形用アパーチャマスク３２上にクロスオーバが結像されるのを未然に防止できる。即ち、レンズ２１，２２の励磁条件を変更する際に第１及び第２の特性曲線に基づいて変更の順序を選択することにより、ビーム成形用アパーチャマスク３２の溶解や変形を防止することができ、これによって装置信頼性の向上をはかることが可能となる。
【００２４】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態方法に使用した電子ビーム描画装置の光学系の主要部構成を示す断面図である。装置構成は基本的に図１の装置と同様である。
【００２５】
第１の実施形態では、１段目レンズ２１と２段目レンズ２２との間にクロスオーバを結像したが、本実施形態では、これらのレンズ２１，２２間にクロスオーバを結像させることなく、ビーム制限用アパーチャマスク３１上にクロスオーバを結像させるようになっている。
【００２６】
いま、レンズ２１，２２の励磁電流が図４に示す関係を満足するように設定され、クロスオーバの結像関係は図４中に実線に示すようになっているものとする。この状態から、１段目レンズ２１の励磁を弱くすると、実線で表される結像関係は一点鎖線のように外側に移動する。このままではクロスオーバはビーム制限用アパーチャマスク３１よりビーム成形用アパーチャマスク３２の方へ移動するため、２段目レンズ２２の励磁を強めてビーム制限用アパーチャマスク３１上にクロスオーバを結ぶようにする。すると、図中の破線に示すようにビーム成形用アパーチャマスク３２上での照射面積は大きくなり、電流密度が低下する。
【００２７】
図５は、所定の位置にクロスオーバが結像されるための、レンズ２１，２２のそれぞれの励磁電流の関係を示す図である。図中の実線は、結像させたい位置、即ちビーム制限用アパーチャマスク３１上にクロスオーバが結像されるための、レンズ２１，２２の励磁電流の関係をプロットしたものである。図中の破線は、結像させたくない位置、即ちビーム成形用アパーチャマスク３２上にクロスオーバが結像されるための、レンズ２１，２２の励磁電流の関係をプロットしたものである。
【００２８】
本実施形態の場合も第１の実施形態と同様に、Ａ点にある１段目レンズ２１の励磁電流をＢ点に変えた後に、２段目レンズ２２の励磁電流をＡ点からＢ点に変える場合、１段目レンズ２１の励磁電流をＢ点にする過程で、クロスオーバがビーム成形用アパーチャマスク３２上に一時的に結像されることになる。これとは逆に、Ａ点にある２段目レンズ２２の励磁電流をＢ点に変えた後に、１段目レンズ２１の励磁電流をＡ点からＢ点に変える場合、２段目レンズ２２の励磁電流をＢ点にする過程で、クロスオーバがビーム成形用アパーチャマスク３２上に結像されることはない。
【００２９】
このように、本実施形態においても、レンズ２１，２２の励磁条件を変更する際に第１及び第２の特性曲線に基づいて変更の順序を選択、例えばＡ点からＢ点の場合は２段目レンズ２２の励磁電流を先に変更することにより、ビーム成形用アパーチャマスク３２の溶解や変形を招くなどの不都合を未然に防止することができる。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３０】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、２段のレンズの励磁電流の変更順序を変えるようにしたが、励磁電流の変更過程でビーム成形用アパーチャマスク上にクロスオーバが結像されないようにすればよいことから、２段のレンズの励磁電流を段階的に変えるようにしても良い。
【００３１】
また、第１及び第２の特性曲線が図６に示すように特殊な形状を有する場合、Ａ点からＤ点に変更する場合、単に励磁電流の変更順序を選択するのみでは、第２の特性曲線に接することを避けられない。このような場合、図中にＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄに示すように、励磁電流を段階的に変更すると共に、変更する順序を適宜変えるようにしても良い。要は、結像させたい第１の位置にクロスオーバを結像させるための１段目及び２段目のレンズの励磁条件で決まる第１の特性曲線と、結像させたくない第２の位置にクロスオーバを結像させるための第１及び第２のレンズの励磁条件で決まる第２の特性曲線が存在する場合、変更過程の各々の励磁条件が第２の特性曲線に接触しないように、１段目及び２段目のレンズの励磁条件を変える順序を設定すればよい。
【００３２】
また、クロスオーバを結像させたくない位置としては必ずしもビーム成形用アパーチャマスク上に限るものではなく、収束された電流密度の高いビームの照射を避けたい位置であればよい。
【００３３】
また、実施形態では、電子レンズとして電磁レンズを用いたが、静電レンズを用いることも可能である。この場合、励磁電流の代わりに印加電圧を変えるようにすればよい。さらに、駆動条件を変更すべき電子レンズは必ずしも２段に限るものではなく、３段以上であっても良い。
【００３４】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施形態方法に使用した電子ビーム描画装置の光学系の主要部構成を示す図。
【図２】クロスオーバが所定位置に結像される、第１のレンズの励磁電流と第２のレンズの励磁電流との関係を示す図。
【図３】図１の構成において、第１，第２アパーチャマスクにクロスオーバが結像されるための各々のレンズの励磁電流の関係を示す図。
【図４】第２の実施形態方法に使用した電子ビーム描画装置の光学系の主要部構成を示す図。
【図５】図４の構成において、第１，第２アパーチャマスクにクロスオーバが結像されるための各々のレンズの励磁電流の関係を示す図。
【図６】本発明の変形例を説明するための図。
【符号の説明】
【００３６】
１１…電子銃
２１…１段目レンズ（第１の電子レンズ）
２２…２段目レンズ（第２の電子レンズ）
３１…ビーム制限用アパーチャマスク（第１のアパーチャマスク）
３２…ビーム成形用アパーチャマスク（第２のアパーチャマスク）
【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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