(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２スリットに照射し、第２スリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射す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スリットは、その中心部近傍に最大ビームサイズの矩形の開口部を設け、この矩形開口部の周囲に４５度の斜辺を有する４つの直角三角形の開口部を配置し、この４つの直角三角形開口部のそれぞれの長辺は矩形開口部の頂点に向けられており、矩形開口部の頂点から特定の一つの三角形開口部の斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部の対角線に等しい距離だけ離し、矩形開口部の頂点から他の三つの三角形開口部のそれぞれの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部の対角線の１／２に比しい距離だけ離すように構成したことを特徴とする可変面積型電子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記４つの直角三角形開口部のそれぞれの直角頂点部と前記第１のスリットとで成形される矩形の電子ビームが被描画材料上に照射される４つの照射位置をそれぞれ測定した結果に基づいて、成形偏向器および位置決め偏向器を制御することを特徴とする請求項１記載の可変面積型電子ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、被描画材料に照射される電子ビームを偏向して所望のパターンの描画を行うようにした電子ビーム描画装置に関し、特に第１のスリットを透過した電子ビームを第２のスリット上に照射し、任意の断面積の電子ビームを成形するようにした電子ビーム描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は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２を介して第１成形スリット３上に照射される。
【０００３】
第１成形スリットの開口像は、成形レンズ４により、第２成形スリット５上に結像されるが、その結像の位置は、成形偏向器６により変えることができる。第２成形スリット５により成形された像は、縮小レンズ７、対物レンズ８を経て描画材料９上に照射される。描画材料９への照射位置は、位置決め偏向器１０により変えることができる。
【０００４】
１１は制御ＣＰＵであり、制御ＣＰＵ１１は磁気ディスクのごときパターンデータメモリー１２からのパターンデータを描画用データ転送回路１３と、ブランキング用データ転送回路１４とに転送する。
【０００５】
データ転送回路１３からのパターンデータは、成形偏向器６を駆動するＤＡ変換器と増幅器より成る駆動回路１５、位置決め偏向器１０を駆動するＤＡ変換器と増幅器よりなる駆動回路１６に供給される。
【０００６】
ブランキング用データ転送回路１４からのブランキング制御信号は、電子銃１から発生した電子ビームのブランキングを行うブランカー（ブランキング電極）１８を制御するブランカー制御回路１９に供給される。
【０００７】
更に、制御ＣＰＵ１１は、材料９のフィールド毎の移動のために、材料９が載せられたステージ２０の駆動回路２１を制御する。このような構成の動作を次に説明する。
【０００８】
まず、基本的な描画動作について説明する。パターンデータメモリ１２に格納されたパターンデータは、逐次読み出され、データ転送回路１３に供給される。このデータ転送回路１３からのデータに基づき、偏向駆動回路１５は成形偏向器６を駆動し、また、駆動回路１６は位置決め偏向器１０を駆動する。
【０００９】
この結果、各パターンデータに基づき、成形偏向器６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９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、ブランキングコントロール回路１９からブランカー１８へのブランキング信号により、材料９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。
【００１０】
更に、材料９上の異なった領域への描画の際には、制御ＣＰＵ１１からステージ駆動回路２１への指令により、ステージ２０は所定の距離移動させられる。なお、ステージ２０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。
【００１１】
上記した可変面積型電子ビームでは、電子ビームの成形および位置決めの偏向器６、１０として静電偏向器を用いて行うのが一般的であり、描画の際には、偏向器の電圧の発生と電子ビームの照射を繰り返しながら図形を形成していく。偏向器の電圧の発生に要する時間は、整定時間とよばれる準備時間であり、描画のスループット向上のためにはできる限り小さくする必要がある。この偏向電圧は、上記したようにＤＡ変換器と増幅器で発生され、偏向電圧の変化量により整定時間は変化する。つまり、大きく電圧を変化させる場合は比較的長い時間を必要とし、小さな電圧変化の場合には比較的短い時間で整定する。
【００１２】
一方、描画する図形データは、ＩＣ上の回路や配線であり、その形状を長方形や三角形、もしくは台形などの組み合わせで、例えば、マスク乾板上に形成する。長方形のみの形状の電子ビームを使用する描画装置では、三角形などの斜めの線を持つ形状も全て矩形で近似的に分解して描画する。
【００１３】
この方式は単純であるが、斜め線部分で描画速度が遅くなる欠点を有している。近年、高速に描画することを目的に、４５度の斜め線などＬＳＩの回路形状によく見られる形状については、電子ビームをその形状に成形できるよう、第２スリット５に各種形状のスリットを準備し、矩形以外の断面形状を有した電子ビームを使用する電子ビーム描画装置が開発されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
第２スリット５にいくつかの形状の開口部を設ける場合、基本的な矩形の開口部に第１スリット３を投影した場合の電子ビームを遮る部分には開口を開けることができない。このため、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ矩形の開口部から離れた位置に２つ目の開口部を設ける必要がある。更に、３つ、４つと開ける場合は、全ての開口位置がこの関係を満たす必要がある。
【００１５】
矩形と４種類の４５度直角三角形を成形可能な第２スリット５としては、従来、図２に示すような形状が考えられている。図２において、２５が基本的な矩形の開口部であり、２６〜２９が４種類の４５度直角三角形の開口部である。また、３０が第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームであり、成形偏向器６によって電子ビームを偏向することにより、第２スリット５上の電子ビームの照射が変えられる。
【００１６】
図中、点線で示した矩形３０ａ，３０ｂも第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームを示しており、基本的な矩形の開口部２５の端部と、三角形２６の端部との間は、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ離されている。また、４種類の直角三角形２６〜２９の各底部の間も、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ離されている。
【００１７】
ところで、第２スリット５上で第１スリット３を通過した電子ビームを動かすためには、成形偏向器６を使用するが、第２スリット５として図２のスリットを用いた場合、成形偏向器６のＸ方向およびＹ方向の電圧の変化に応じて第２スリット５を通過した電子ビームがどのようなビーム形状となるかを図示したのが図３である。
【００１８】
図３において、黒点で示した位置が第１スリット３を通過した矩形の電子ビームの中心位置である。例えば、黒点Ａ１〜Ａｎの位置に対応して、矩形Ｂ１〜Ｂｎが成形され、黒点Ｃ１〜Ｃｎの位置に対応して各種の三角形Ｄ１〜Ｄｎが成形される。
【００１９】
図３の横方向が成形偏向器６のＸ方向の偏向電圧に対応しており、縦方向が成形偏向器６のＹ方向の偏向電圧に対応している。図の斜線を施した領域ＲがＸ方向とＹ方向の偏向電圧の可能な組み合わせの内、使用される範囲であり、図から明らかなように、その範囲は偏向電圧可変範囲に比べて僅かである。
【００２０】
また、Ｘ方向の電圧とＹ方向の電圧の範囲が均等ではなく、Ｘ方向は最小でもビームサイズの４倍の偏向領域をカバーするだけの電圧範囲が必要となる。これらのことは、偏向電圧の整定時間を悪化させる要因となり、結果的に描画のスループットの低下を生じさせる。
【００２１】
図４は第２スリット５の他の例を示している。この例では、鉤型の一つの開口部３１が開けられている。３０が第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームであり、成形偏向器６によって電子ビームを偏向することにより、第２スリット５上の電子ビームの照射が変えられる。図中、点線で示した矩形３０ａも第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームを示している。
【００２２】
この図４の第２スリットを用いることによっても、任意の矩形や三角形に電子ビームを成形することができる。図５は、第２スリット５上で第１スリット３を通過した電子ビームを動かすためには、成形偏向器６を使用するが、第２スリット５として図４のスリットを用いた場合、成形偏向器６のＸ方向およびＹ方向の電圧の変化に応じて第２スリット５を通過した電子ビームがどのようなビーム形状となるかを図示している。
【００２３】
図５において、黒点で示した位置が第１スリット３を通過した矩形の電子ビームの中心位置である。例えば、黒点Ａ１〜Ａｎの位置に対応して、矩形Ｂ１〜Ｂｎが成形され、黒点Ｃ１〜Ｃｎの位置に対応して各種の三角形Ｄ１〜Ｄｎが成形される。
【００２４】
図５の横方向が成形偏向器６のＸ方向の偏向電圧に対応しており、縦方向が成形偏向器６のＹ方向の偏向電圧に対応している。図の斜線を施した領域ＲがＸ方向とＹ方向の偏向電圧の可能な組み合わせの内、使用される範囲であり、図から明らかなように、その範囲は偏向電圧可変範囲に比べて僅かである。
【００２５】
また、図２のスリット形状と同様に、Ｘ方向の電圧とＹ方向の電圧の範囲が均等ではなく、Ｘ方向は最小でもビームサイズの４倍の偏向領域をカバーするだけの電圧範囲が必要となる。これらのことは、偏向電圧の整定時間を悪化させる要因となり、結果的に描画のスループットの低下を生じさせる。
【００２６】
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、高いスループットで三角形と矩形の電子ビームを自由に成形できる可変面積型電子ビーム描画装置を実現するにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に基づく可変面積型電子ビーム描画装置は、電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２スリットに照射し、第２スリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射す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スリットは、その中心部近傍に最大ビームサイズの矩形の開口部を設け、この矩形開口部の周囲に４５度の斜辺を有する４つの直角三角形の開口部を配置し、この４つの直角三角形開口部のそれぞれの長辺は矩形開口部の頂点に向けられており、矩形開口部の頂点から特定の一つの三角形開口部の斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部の対角線に等しい距離だけ離し、矩形開口部の頂点から他の三つの三角形開口部のそれぞれの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部の対角線の１／２に比しい距離だけ離すように構成したことを特徴としている。
【００２８】
本発明によれば、必要とする矩形と三角形の形状に電子ビームを成形するために第１のスリットを通過した電子ビームを偏向する偏向器に印加する電圧範囲を小さくすることができる。すなわち、成形偏向器に印加する電圧の範囲が従来に比べて狭くなったため、電圧値も小さくなり、ＤＡ変換器と増幅器の整定時間を短くすることができる。その結果、描画のスループットを向上させることが可能となる。
【００２９】
【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。本発明を実施するための可変面積型電子ビーム描画装置の基本構成の一例は、図１に示されており、その詳細は既に説明した。本発明においては、図１の第２スリット５の構成として図６に示すスリット４０を用いている。
【００３０】
この第２スリット４０には、その中心部近傍に最大ビームサイズの矩形の開口部４１が穿たれている。この矩形開口部４１の周囲には４５度の斜辺を有する直角三角形の開口部４２ａ,４２ｂ,４２ｃ,４２ｄが配置されている。この４つの直角三角形開口部４２ａ,４２ｂ,４２ｃ,４２ｄのそれぞれの長辺は矩形開口部４１の頂点に向けられている。
【００３１】
４つの三角形開口部の内の一つ４２ａは、矩形開口部４１の頂点からその斜辺の中点までの距離が、最大ビームサイズＷの約１．４倍（＝√（２）・Ｗ）の位置に配置する。このことを言い換えると、矩形開口部４１の頂点から三角形開口部４２ａの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部４１の対角線に等しい距離だけ離すことである。
【００３２】
残る３つの三角形開口部４２ｂ,４２ｃ,４２ｄは、矩形開口部４１の頂点からそれぞれの斜辺の中点までの距離が、最大ビームサイズＷの約０．７倍（＝√（２）・Ｗ／２）の位置に配置する。このことを言い換えると、矩形開口部４１の頂点から三角形開口部４２ｂ,４２ｃ,４２ｄのそれぞれの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部４１の対角線の１／２に比しい距離だけ離すことである。
【００３３】
上記した矩形開口部と三角形開口部が穿たれた第２スリットを用いた場合、直角三角形のビームの大きさを変化させる場合に、第１スリット３を通過したビームの動かし方としていくつかの方法が考えられる。三角形の大きさを変える場合は、第１スリット通過後の電子ビームを第２スリット４０上で横方向（Ｘ方向）に移動させるとすると、成形偏向器の電圧の変化とビーム形状の関係は、図７に示すようになる。
【００３４】
図７において、黒点で示した位置が第１スリット３を通過した矩形の電子ビームの中心位置である。例えば、黒点Ａ１〜Ａｎの位置に対応して、矩形Ｂ１〜Ｂｎが成形され、黒点Ｃ１〜Ｃｎの位置に対応して各種の三角形Ｄ１〜Ｄｎが成形される。
【００３５】
図７の横方向が成形偏向器６のＸ方向の偏向電圧に対応しており、縦方向が成形偏向器６のＹ方向の偏向電圧に対応している。図の斜線を施した領域ＲがＸ方向とＹ方向の偏向電圧の可能な組み合わせの内、使用される範囲であり、領域Ｒｌが矩形開口部４１を使用する範囲、領域Ｒａが三角形開口部４２ａを使用する範囲、領域Ｒｂが三角形開口部４２ｂを使用する範囲、領域Ｒｃが三角形開口部４２ｃを使用する範囲、領域Ｒｄが三角形開口部４２ｄを使用する範囲である。図３と図５の従来のケースと比較すると明らかなように、その使用範囲の偏向電圧可変範囲に占める割合は相対的に高くなっている。
【００３６】
すなわち、最小の範囲に各開口部を設けた場合の成形偏向器に必要な電圧の範囲は、Ｘ方向が最大ビームサイズＷの２．５倍になり、従来の４倍よりかなり少なくなる。また、Ｙ方向はビームサイズの２倍と変わらないが、Ｘ方向とＹ方向の大きさの差があまりなく、同一の増幅器を使用することが可能となる。このように、成形偏向器に印加する電圧の範囲が従来に比べて狭くなったため、電圧値も小さくなり、ＤＡ変換器と増幅器の整定時間を短くすることができる。その結果、描画のスループットを向上させることが可能となる。
【００３７】
ところで、図１に示した電子ビーム描画装置において、第１スリットや第２スリットは、電子ビームの照射によって加熱され、微妙に伸縮する。この伸縮は、描画精度を悪化させる要因となっている。このような描画精度の悪化を避けるために、スリットの伸縮を測定し、補正することが必要となる。
【００３８】
この補正は、第１スリットと第２スリットにより成形されたビームを材料上に設けられたマークを走査し、この走査によって得られた反射電子信号からビーム位置やビームの寸法の変化を測定し、得られた位置の変化や寸法の変化を適宜な手段で補正すればよい。しかしながら、このような補正方法においては、三角形状のビームでマークを走査しても、正確な信号が得られない。
【００３９】
このようなマーク位置の検出や寸法の変化を測定する場合、図６に示したスリット４０を用い、成形偏向器に通常より大きな電圧を与えられるようにしておくと、図８に示すようにスリットの４隅でそれぞれ矩形の電子ビーム４３ａ〜４３ｄを発生させることができる。すなわち、図中点線で示した各位置に第１スリット３で成形された矩形の電子ビーム３０を偏向すれば、各三角形の開口部４２ａ〜４２ｄの直角部を利用することにより、矩形断面の電子ビームが成形される。
【００４０】
このようにして成形された４種類の矩形ビームを使用して、例えば、材料９上に設けられたマークを走査し、これらの走査によって得られた反射電子を検出し、検出信号により得られたマーク位置信号に基づき、従来と同様のビーム位置検出を行う。この結果、４種のビーム位置が得られるが、得られたビーム位置と理想的なビーム位置とを比較し、理想的なビーム位置からのずれ量を検出する。４種のビーム位置のずれ量は、第２スリット５の伸縮の量に対応している。この結果、検出されたずれ量に基づき、駆動回路１５を介して成形偏向器６を駆動することによって、第１スリット３で成形された矩形の電子ビームの第２スリット５上の照射位置を補正すれば、スリット形状の変化を補正して電子ビームを正確な形状に成形することができる。同様に、検出されたずれ量に基づき、駆動回路１６を介して位置決め偏向器６を駆動することによって、第１スリット３と第２スリット５とで成形された電子ビームの材料９上の照射位置を補正すれば、スリット形状の変化を補正して電子ビームを正確な位置に照射することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、可変面積型電子ビーム描画装置において、第２スリットは、その中心部近傍に最大ビームサイズの矩形の開口部が設けられ、この矩形開口部の周囲に４５度の斜辺を有する４つの直角三角形の開口部を配置し、この４つの直角三角形開口部のそれぞれの長辺は矩形開口部の頂点に向けられており、矩形開口部の頂点から特定の一つの三角形開口部の斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部の対角線に等しい距離だけ離し、矩形開口部の頂点から他の三つの三角形開口部のそれぞれの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部の対角線の１／２に比しい距離だけ離すように構成した。
【００４２】
この結果、必要とする矩形と三角形の形状に電子ビームを成形するために第１のスリットを通過した電子ビームを偏向する偏向器に印加する電圧範囲を小さくすることができる。すなわち、成形偏向器に印加する電圧の範囲が従来に比べて狭くなったため、電圧値も小さくなり、ＤＡ変換器と増幅器の製定時間を短くすることができる。その結果、描画のスループットを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変面積型電子ビーム描画装置の基本的な構成を示す図である。
【図２】従来の第２スリットを示す図である。
【図３】図２に示したスリット形状を用いた場合の偏向電圧とビーム形状との関係を示す図ある。
【図４】従来の第２スリットを示す図である。
【図５】図４に示したスリット形状を用いた場合の偏向電圧とビーム形状との関係を示す図ある。
【図６】本発明に基づく第２スリットの形状を示す図である。
【図７】図６に示したスリット形状を用いた場合の偏向電圧とビーム形状との関係を示す図ある。
【図８】スリットの伸縮の状態を検出する際の第２スリット上に照射される電子ビームの位置を示す図である。
【符号の説明】
１  電子銃
２  照射レンズ
３  第１スリット
４  成形レンズ
５  第２スリット
６  成形偏向器
７  縮小レンズ
８  対物レンズ
９  被描画材料
１０  位置決め偏向器
１１  制御ＣＰＵ
１２  パターンデータメモリー
１３  描画用データ転送回路
１４  ブランキング用データ転送回路
１５  成形偏向器駆動回路
１６  位置決め偏向器駆動回路
１８  ブランカー
１９  ブランカー制御
２０  ステージ
２１  ステージ駆動回路
２５、４１  矩形開口部
４０  第２スリット
２６〜２９、４２ａ〜４２ｄ  三角形開口部
【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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