JP2001035767A - 荷電ビーム描画装置の調整方法 - Google Patents
荷電ビーム描画装置の調整方法Info
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Landscapes
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レジストプロセス条件が変化しても、それ固
有の成形ビームゲイン設定作業を不要にすることがで
き、ビーム調整操作の容易化をはかる。 【解決手段】 電子ビームを用いて試料上のレジストに
所望パターンを描画する可変成形ビーム方式の電子ビー
ム描画装置において、設定ビーム寸法と試料上に実際に
形成される成形ビーム寸法とが一致するように調整する
方法であって、対物レンズの励磁条件を変化させたとき
の成形ビーム寸法の変化が最小となるように、コンデン
サレンズによる照明条件を設定する工程S1と、この照
明条件で対物レンズの励磁条件を変化させたときに、レ
ジストの寸法変化が最小になるレジストプロセス条件を
設定する工程S2と、このプロセス条件でパターンの描
画を行う工程S3と、得られた描画パターンのショット
つなぎを観察する工程S4と、観察結果に基づいて成形
偏向器のゲイン調整を行う工程S5とを含む。
有の成形ビームゲイン設定作業を不要にすることがで
き、ビーム調整操作の容易化をはかる。 【解決手段】 電子ビームを用いて試料上のレジストに
所望パターンを描画する可変成形ビーム方式の電子ビー
ム描画装置において、設定ビーム寸法と試料上に実際に
形成される成形ビーム寸法とが一致するように調整する
方法であって、対物レンズの励磁条件を変化させたとき
の成形ビーム寸法の変化が最小となるように、コンデン
サレンズによる照明条件を設定する工程S1と、この照
明条件で対物レンズの励磁条件を変化させたときに、レ
ジストの寸法変化が最小になるレジストプロセス条件を
設定する工程S2と、このプロセス条件でパターンの描
画を行う工程S3と、得られた描画パターンのショット
つなぎを観察する工程S4と、観察結果に基づいて成形
偏向器のゲイン調整を行う工程S5とを含む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LSI等の微細パ
ターンを試料面上に描画する荷電ビーム描画装置におい
て、成形ビームの寸法を設定寸法通りに調整するための
荷電ビーム描画装置の調整方法に関する。特に、可変成
形ビーム方式の電子ビーム描画装置において、成形偏向
器のゲインを最適に調整するための調整方法に関する。
ターンを試料面上に描画する荷電ビーム描画装置におい
て、成形ビームの寸法を設定寸法通りに調整するための
荷電ビーム描画装置の調整方法に関する。特に、可変成
形ビーム方式の電子ビーム描画装置において、成形偏向
器のゲインを最適に調整するための調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程における光リソグラフィ
は、そのプロセスの簡易性,低コストなどの利点により
広くデバイス生産に用いられてきた。常に技術革新が続
けられており、近年では短波長化(KrFエキシマレー
ザ光源)により0.25μm以下の素子の微細化が達成
されつつある。更に微細化を進めようと、より短波長の
ArFエキシマレーザ光源やレベンソン型の位相シフト
マスクの開発が進められており、0.15μmルール対
応の量産リソグラフィツールとして期待されている。し
かし、これを実現するための課題も多く、その開発に係
わる時間が長期化しており、デバイスの微細化のスピー
ドに追いつかなくなることが心配されつつある。
は、そのプロセスの簡易性,低コストなどの利点により
広くデバイス生産に用いられてきた。常に技術革新が続
けられており、近年では短波長化(KrFエキシマレー
ザ光源)により0.25μm以下の素子の微細化が達成
されつつある。更に微細化を進めようと、より短波長の
ArFエキシマレーザ光源やレベンソン型の位相シフト
マスクの開発が進められており、0.15μmルール対
応の量産リソグラフィツールとして期待されている。し
かし、これを実現するための課題も多く、その開発に係
わる時間が長期化しており、デバイスの微細化のスピー
ドに追いつかなくなることが心配されつつある。
【0003】これに対して、ポスト光リソグラフィの第
1候補である電子ビームリソグラフィは、細く絞ったビ
ームを用いて0.01μmまでの加工ができることが実
証済みである。これらのうちでビーム寸法を可変とする
可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置は、ビーム寸
法固定方式の装置と比較し描画スループットが格段に高
いという特徴を有する。
1候補である電子ビームリソグラフィは、細く絞ったビ
ームを用いて0.01μmまでの加工ができることが実
証済みである。これらのうちでビーム寸法を可変とする
可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置は、ビーム寸
法固定方式の装置と比較し描画スループットが格段に高
いという特徴を有する。
【0004】ところで、可変成形ビーム方式の電子ビー
ム描画装置では、設定ビーム寸法と実際のビーム寸法
(成形ビーム寸法)が一致するようにビーム寸法の調整
操作を行う必要がある。ビーム寸法の調整に際しては、
例えば特開昭63−23756号公報に示されるよう
に、まず第1成形アパーチャ,第2成形アパーチャの各
辺を基準座標に対して平行になるように合わせた後、ビ
ーム寸法を変化させファラデーカップ等でビーム電流を
測定し、ビーム寸法に対してビームの電流の増加量が直
線になるようにアパーチャの回転を合わせる。そして、
次のようにして各種パラメータを設定する。
ム描画装置では、設定ビーム寸法と実際のビーム寸法
(成形ビーム寸法)が一致するようにビーム寸法の調整
操作を行う必要がある。ビーム寸法の調整に際しては、
例えば特開昭63−23756号公報に示されるよう
に、まず第1成形アパーチャ,第2成形アパーチャの各
辺を基準座標に対して平行になるように合わせた後、ビ
ーム寸法を変化させファラデーカップ等でビーム電流を
測定し、ビーム寸法に対してビームの電流の増加量が直
線になるようにアパーチャの回転を合わせる。そして、
次のようにして各種パラメータを設定する。
【0005】希望ビーム寸法をL、設定ビームサイズを
X、成形ビームゲインをA、成形ビームオフセットをB
とすると、希望ビーム寸法Lは以下の式で示される。 L=A×X+B …(1) 設定ビーム寸法を数点変化させ、そのときのビーム電流
を測定し、設定ビーム寸法零時のビーム電流量から成形
ビームオフセットBを求める。次いで、可動ステージ上
の重金属粒子上をあるビーム寸法に成形された電子ビー
ムを走査し、重金属粒子からの反射電子を検出し、その
反射電子信号から成形ビームのビームプロファイルを観
察し、ビームプロファイルの半値幅をビーム寸法として
求める。その値から、成形ビームゲインAを設定する。
X、成形ビームゲインをA、成形ビームオフセットをB
とすると、希望ビーム寸法Lは以下の式で示される。 L=A×X+B …(1) 設定ビーム寸法を数点変化させ、そのときのビーム電流
を測定し、設定ビーム寸法零時のビーム電流量から成形
ビームオフセットBを求める。次いで、可動ステージ上
の重金属粒子上をあるビーム寸法に成形された電子ビー
ムを走査し、重金属粒子からの反射電子を検出し、その
反射電子信号から成形ビームのビームプロファイルを観
察し、ビームプロファイルの半値幅をビーム寸法として
求める。その値から、成形ビームゲインAを設定する。
【0006】そして、最終的には描画を行い、パターン
を観察して成形ビームゲインAを決定していた。例え
ば、特開平9−293668号公報のように描画パター
ンのつなぎをSEM(電子顕微鏡)像,AFM(原子間
力顕微鏡)像等で観察し、つなぎが観察されないように
成形ビームゲインAを決定していた。
を観察して成形ビームゲインAを決定していた。例え
ば、特開平9−293668号公報のように描画パター
ンのつなぎをSEM(電子顕微鏡)像,AFM(原子間
力顕微鏡)像等で観察し、つなぎが観察されないように
成形ビームゲインAを決定していた。
【0007】しかしながら、実際に描画したレジストパ
ターンから成形ビームゲインを決定すると、レジストプ
ロセス条件により最適成形ビームゲイン値が変化する。
これは、描画されるレジスト寸法はレジストプロセス条
件により必ずしも、ビームプロファイルの半値幅でパタ
ーンが決定されるわけではないからである。
ターンから成形ビームゲインを決定すると、レジストプ
ロセス条件により最適成形ビームゲイン値が変化する。
これは、描画されるレジスト寸法はレジストプロセス条
件により必ずしも、ビームプロファイルの半値幅でパタ
ーンが決定されるわけではないからである。
【0008】即ち、露光時間内にレジスト中に蓄積され
るエネルギーはビームのプロファイルを忠実に反映して
いるが、形成されるレジストパターンはレジスト中の蓄
積エネルギーの半値幅後を反映しているわけではない。
これが原因でレジストプロセス条件の違いにより、成形
ビームゲイン条件設定が必要になり、非常に煩雑であり
非効率である。
るエネルギーはビームのプロファイルを忠実に反映して
いるが、形成されるレジストパターンはレジスト中の蓄
積エネルギーの半値幅後を反映しているわけではない。
これが原因でレジストプロセス条件の違いにより、成形
ビームゲイン条件設定が必要になり、非常に煩雑であり
非効率である。
【0009】また、前記式(1) の成形ビームオフセット
の項はビーム電流量からnmオーダーの測定が可能であ
るが、成形ビームゲインの測定がレジストプロセス条件
により異なり問題となっていた。
の項はビーム電流量からnmオーダーの測定が可能であ
るが、成形ビームゲインの測定がレジストプロセス条件
により異なり問題となっていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
子ビーム描画装置においては、レジストプロセス条件の
違いにより、成形ビームゲインの再設定が必要になり、
この作業が非常に煩雑であり非効率であった。また、上
記の問題は電子ビームに限らず、イオンビームを用いて
パターンを描画するイオンビーム描画装置においても同
様に言えることである。
子ビーム描画装置においては、レジストプロセス条件の
違いにより、成形ビームゲインの再設定が必要になり、
この作業が非常に煩雑であり非効率であった。また、上
記の問題は電子ビームに限らず、イオンビームを用いて
パターンを描画するイオンビーム描画装置においても同
様に言えることである。
【0011】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、レジストプロセス条件
が変化しても、それ固有の成形ビームゲイン設定作業を
不要にすることができ、ビーム調整操作の容易化をはか
り得る荷電ビーム描画装置の調整方法を提供することに
ある。
ので、その目的とするところは、レジストプロセス条件
が変化しても、それ固有の成形ビームゲイン設定作業を
不要にすることができ、ビーム調整操作の容易化をはか
り得る荷電ビーム描画装置の調整方法を提供することに
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】(構成)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。
するために本発明は次のような構成を採用している。
【0013】即ち本発明は、荷電ビームを用いて試料上
のレジストに所望パターンを描画する荷電ビーム描画装
置において、成形ビームの寸法を設定寸法通りに調整す
る方法であって、前記荷電ビーム描画装置の対物レンズ
の励磁条件を変化させたときの成形ビーム寸法の変化が
最小となるように、該対物レンズ以外の光学系で該対物
レンズに対する照明条件を設定するステップと、前記設
定した照明条件で前記対物レンズの励磁条件を変化させ
たときに、レジストの寸法変化が最小になるレジストプ
ロセス条件を設定するステップと、前記設定したレジス
トプロセス条件でパターンの描画を行い、得られた描画
パターンからビーム寸法の調整操作を行うステップとを
含むことを特徴とする。
のレジストに所望パターンを描画する荷電ビーム描画装
置において、成形ビームの寸法を設定寸法通りに調整す
る方法であって、前記荷電ビーム描画装置の対物レンズ
の励磁条件を変化させたときの成形ビーム寸法の変化が
最小となるように、該対物レンズ以外の光学系で該対物
レンズに対する照明条件を設定するステップと、前記設
定した照明条件で前記対物レンズの励磁条件を変化させ
たときに、レジストの寸法変化が最小になるレジストプ
ロセス条件を設定するステップと、前記設定したレジス
トプロセス条件でパターンの描画を行い、得られた描画
パターンからビーム寸法の調整操作を行うステップとを
含むことを特徴とする。
【0014】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 試料面上に配置した重金属粒子上をビーム走査し、
得られた反射ビーム強度の最大値の半値幅を成形ビーム
寸法とすること。 (2) 対物レンズの励磁を変化させても、ビーム寸法が変
化しないようにコンデンサレンズで調整すること。
は次のものがあげられる。 (1) 試料面上に配置した重金属粒子上をビーム走査し、
得られた反射ビーム強度の最大値の半値幅を成形ビーム
寸法とすること。 (2) 対物レンズの励磁を変化させても、ビーム寸法が変
化しないようにコンデンサレンズで調整すること。
【0015】(3) ビーム寸法の調整操作を行うステップ
として、描画パターンのつなぎが観察されないように設
定ビーム寸法を補正すること。 (4) ビーム寸法の調整操作を行うステップとして、描画
パターンのつなぎが観察されないように成形偏向器のゲ
インを設定すること。
として、描画パターンのつなぎが観察されないように設
定ビーム寸法を補正すること。 (4) ビーム寸法の調整操作を行うステップとして、描画
パターンのつなぎが観察されないように成形偏向器のゲ
インを設定すること。
【0016】(5) ビーム寸法の調整操作を行うステップ
として、荷電ビーム描画装置側の設定ビーム寸法X,ビ
ームゲインA,オフセットBで決まる希望ビーム寸法L
(=AX+B)が、レジスト上に実際に形成されるビー
ム寸法と一致するようにビームゲインAを調整するこ
と。
として、荷電ビーム描画装置側の設定ビーム寸法X,ビ
ームゲインA,オフセットBで決まる希望ビーム寸法L
(=AX+B)が、レジスト上に実際に形成されるビー
ム寸法と一致するようにビームゲインAを調整するこ
と。
【0017】(6) 荷電ビーム描画装置は、電子ビームを
放出する電子銃と、ビームの照明条件を設定するコンデ
ンサレンズと、ビームを所望の形状に成形する第1及び
第2の成形アパーチャと、これらの成形アパーチャ間に
配置され、2つの成形アパーチャの光学的な重なりを所
望の形状に成形する成形偏向器と、第1及び第2の成形
アパーチャ間に配置され、第1成形アパーチャを物面と
し、第2成形アパーチャ上に像面を形成する投影レンズ
と、2つの成形アパーチャで成形した成形ビームを試料
上に結像させるために縮小レンズ及び対物レンズとを備
えたこと。
放出する電子銃と、ビームの照明条件を設定するコンデ
ンサレンズと、ビームを所望の形状に成形する第1及び
第2の成形アパーチャと、これらの成形アパーチャ間に
配置され、2つの成形アパーチャの光学的な重なりを所
望の形状に成形する成形偏向器と、第1及び第2の成形
アパーチャ間に配置され、第1成形アパーチャを物面と
し、第2成形アパーチャ上に像面を形成する投影レンズ
と、2つの成形アパーチャで成形した成形ビームを試料
上に結像させるために縮小レンズ及び対物レンズとを備
えたこと。
【0018】(作用)本発明によれば、対物レンズの励
磁条件を変化させたときの成形ビーム寸法の変化が最小
となるように照明条件を設定し、この照明条件で対物レ
ンズの励磁条件を変化させたときに、レジストの寸法変
化が最小になるプロセス条件を選択することにより、ビ
ームプロファイルの半値幅でレジストが形成されるレジ
ストプロセス条件を設定することができる。そして、こ
のレジストプロセス条件で描画を行い、描画パターンか
らビームの寸法調整を行うことにより、ビーム調整を精
度良く行うことが可能となる。
磁条件を変化させたときの成形ビーム寸法の変化が最小
となるように照明条件を設定し、この照明条件で対物レ
ンズの励磁条件を変化させたときに、レジストの寸法変
化が最小になるプロセス条件を選択することにより、ビ
ームプロファイルの半値幅でレジストが形成されるレジ
ストプロセス条件を設定することができる。そして、こ
のレジストプロセス条件で描画を行い、描画パターンか
らビームの寸法調整を行うことにより、ビーム調整を精
度良く行うことが可能となる。
【0019】また、このようにしてビーム調整された荷
電ビーム描画装置を用いることにより、レジストプロセ
ス条件が変化しても試料上に形成されるビーム寸法が設
定ビーム寸法からずれるのを未然に防止することができ
る。従って、レジストプロセス条件が変化しても、それ
固有の成形ビームゲイン調整作業が不要となり、ビーム
調整の容易化をはかることが可能となる。
電ビーム描画装置を用いることにより、レジストプロセ
ス条件が変化しても試料上に形成されるビーム寸法が設
定ビーム寸法からずれるのを未然に防止することができ
る。従って、レジストプロセス条件が変化しても、それ
固有の成形ビームゲイン調整作業が不要となり、ビーム
調整の容易化をはかることが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
形態によって説明する。
【0021】図1は、本発明の一実施形態に係わる電子
ビーム描画装置の調整方法を示すフローチャートであ
る。
ビーム描画装置の調整方法を示すフローチャートであ
る。
【0022】まず、電子ビーム描画装置の光学系の照射
条件を、対物レンズの強さを変化させたときにビーム寸
法が変化しないように設定する(ステップS1)。ここ
でレンズの強さとは、磁気レンズの場合は励磁電流の大
きさであり、静電レンズの場合は印加電圧であり、対物
レンズとしては一般に磁気レンズが用いられていること
から、本実施形態では対物レンズの強さは励磁電流を意
味することにする。
条件を、対物レンズの強さを変化させたときにビーム寸
法が変化しないように設定する(ステップS1)。ここ
でレンズの強さとは、磁気レンズの場合は励磁電流の大
きさであり、静電レンズの場合は印加電圧であり、対物
レンズとしては一般に磁気レンズが用いられていること
から、本実施形態では対物レンズの強さは励磁電流を意
味することにする。
【0023】次いで、対物レンズの強さを変化させて
も、描画レジスト寸法が変化しないレジストプロセス条
件を設定する(ステップS2)。ここで、プロセス条件
とは、現像液の種類,現像時間,現像温度などである。
そして、設定されたプロセス条件で描画して、レジスト
パターンを形成する(ステップS3)。次いで、形成さ
れたレジストパターンに対し、SEM,AFM等でショ
ットつなぎを観察する(ステップS4)。ショットつな
ぎに不良がある場合は、成形ビームのゲインを調整する
(ステップS5)。ショットつなぎが良好な場合、ビー
ム調整操作を完了する(ステップS6)。
も、描画レジスト寸法が変化しないレジストプロセス条
件を設定する(ステップS2)。ここで、プロセス条件
とは、現像液の種類,現像時間,現像温度などである。
そして、設定されたプロセス条件で描画して、レジスト
パターンを形成する(ステップS3)。次いで、形成さ
れたレジストパターンに対し、SEM,AFM等でショ
ットつなぎを観察する(ステップS4)。ショットつな
ぎに不良がある場合は、成形ビームのゲインを調整する
(ステップS5)。ショットつなぎが良好な場合、ビー
ム調整操作を完了する(ステップS6)。
【0024】本実施形態を、図1のステップS1からス
テップS6に従い説明を行う。
テップS6に従い説明を行う。
【0025】ステップS1について、図2は電子ビーム
描画装置の基本的な構成図である。電子銃101から放
射された電子ビーム102は、コンデンサレンズ103
により電流密度が調整され、第1成形アパーチャ104
を均一に照明する。この第1成形アパーチャ104の像
は、投影レンズ106により第2成形アパーチャ107
上に結像される。これらの2つのアパーチャ104,1
07の光学的な重なりの程度は、成形偏向器105によ
り制御される。この成形偏向器105は成形偏向アンプ
123により駆動され、偏向アンプ123はパターンデ
コーダ122から偏向データが送られるようになってい
る。
描画装置の基本的な構成図である。電子銃101から放
射された電子ビーム102は、コンデンサレンズ103
により電流密度が調整され、第1成形アパーチャ104
を均一に照明する。この第1成形アパーチャ104の像
は、投影レンズ106により第2成形アパーチャ107
上に結像される。これらの2つのアパーチャ104,1
07の光学的な重なりの程度は、成形偏向器105によ
り制御される。この成形偏向器105は成形偏向アンプ
123により駆動され、偏向アンプ123はパターンデ
コーダ122から偏向データが送られるようになってい
る。
【0026】成形アパーチャ104,107の光学的重
なりによる像は、縮小レンズ108及び対物レンズ10
9により縮小され、試料111上に結像される。そし
て、電子ビーム102の試料面上の位置は、対物偏向器
110により制御される。この対物偏向器110は対物
偏向アンプ124により駆動され、対物偏向アンプ12
4には試料上の電子ビーム102の位置のデータを送る
パターンデータデコーダ122から必要な電圧が供給さ
れるようになっている。
なりによる像は、縮小レンズ108及び対物レンズ10
9により縮小され、試料111上に結像される。そし
て、電子ビーム102の試料面上の位置は、対物偏向器
110により制御される。この対物偏向器110は対物
偏向アンプ124により駆動され、対物偏向アンプ12
4には試料上の電子ビーム102の位置のデータを送る
パターンデータデコーダ122から必要な電圧が供給さ
れるようになっている。
【0027】試料111は、ファラデーカップ113,
電子ビーム寸法測定用マーク台112と共に可動ステー
ジ114上に設置されている。そして、可動ステージ1
14を移動することで、試料111又はファラデーカッ
プ113,電子ビーム寸法測定用マーク112を選択す
ることができるようになっている。
電子ビーム寸法測定用マーク台112と共に可動ステー
ジ114上に設置されている。そして、可動ステージ1
14を移動することで、試料111又はファラデーカッ
プ113,電子ビーム寸法測定用マーク112を選択す
ることができるようになっている。
【0028】試料111上の電子ビーム位置を移動する
場合、試料111上の不必要な場所に露光されないよう
に、ブランキング偏向器117で電子ビーム102を偏
向し、電子ビーム102をカットし、試料面上に到達し
ないようにする。ブランキング偏向器117への偏向電
圧の制御はパターンデータデコーダ122,ブランキン
グアンプ125で制御される。これらの全てのデータ
は、パターンデータメモリ121に格納されている。
場合、試料111上の不必要な場所に露光されないよう
に、ブランキング偏向器117で電子ビーム102を偏
向し、電子ビーム102をカットし、試料面上に到達し
ないようにする。ブランキング偏向器117への偏向電
圧の制御はパターンデータデコーダ122,ブランキン
グアンプ125で制御される。これらの全てのデータ
は、パターンデータメモリ121に格納されている。
【0029】本発明者らは、このような電子ビーム描画
装置において、以下の条件に電子光学系を設定すること
により、対物レンズ109を変化させても、ビームのプ
ロファイルの半値幅が変化しない条件に設定する方法を
提案している(特願平9−329220号)。
装置において、以下の条件に電子光学系を設定すること
により、対物レンズ109を変化させても、ビームのプ
ロファイルの半値幅が変化しない条件に設定する方法を
提案している(特願平9−329220号)。
【0030】図2に示す描画装置の構成において、図3
に示すように、第1の成形アパーチャ104で成形され
たビーム102を第2の成形アパーチャ107上に投影
することにより、所望のビーム形状を成形する。このビ
ーム102で試料面位置に配置したマーク台112上の
微小な重金属粒子115の上を2次元的に走査する。こ
のときの重金属粒子115からの反射電子を試料面上方
に配置した検出器116を用いて測定すると、図4に示
すような波形を得ることができる。そして、反射電子の
強度を測定し、その強度の最大値の半値幅をビーム寸法
とする。なお重金属粒子115の大きさは、ビームに対
して大きくても小さくてもよい。
に示すように、第1の成形アパーチャ104で成形され
たビーム102を第2の成形アパーチャ107上に投影
することにより、所望のビーム形状を成形する。このビ
ーム102で試料面位置に配置したマーク台112上の
微小な重金属粒子115の上を2次元的に走査する。こ
のときの重金属粒子115からの反射電子を試料面上方
に配置した検出器116を用いて測定すると、図4に示
すような波形を得ることができる。そして、反射電子の
強度を測定し、その強度の最大値の半値幅をビーム寸法
とする。なお重金属粒子115の大きさは、ビームに対
して大きくても小さくてもよい。
【0031】次に、対物レンズ109以外の光学系の条
件は固定し、対物レンズ109の励磁電流を変化させ
(フォーカス変化させる)、そのときのビーム寸法の大
きさ及びプロファイルを測定する。その結果を、図5
(a)(b)に示す。(a)はフォーカス値の変化に対
するビーム寸法の変化を示し、(b)はフォーカス値の
変化に対するビームプロファイルを示している。このと
きの電子光学系の設定において、ビームサイズはフォー
カスの変化に対して変化する。
件は固定し、対物レンズ109の励磁電流を変化させ
(フォーカス変化させる)、そのときのビーム寸法の大
きさ及びプロファイルを測定する。その結果を、図5
(a)(b)に示す。(a)はフォーカス値の変化に対
するビーム寸法の変化を示し、(b)はフォーカス値の
変化に対するビームプロファイルを示している。このと
きの電子光学系の設定において、ビームサイズはフォー
カスの変化に対して変化する。
【0032】次に、コンデンサレンズ103を変化さ
せ、同時にフォーカスを変化させ、ビームサイズを測定
した結果を、図6に示す。コンデンサレンズ103の設
定値を変化させるということは、対物レンズ主面近傍に
結像しているクロスオーバ像130の位置を変化させる
ことになる。なお、図中のCL1は対物レンズ(条件固
定)、CL2はコンデンサレンズ103(条件可変)を
意味している。
せ、同時にフォーカスを変化させ、ビームサイズを測定
した結果を、図6に示す。コンデンサレンズ103の設
定値を変化させるということは、対物レンズ主面近傍に
結像しているクロスオーバ像130の位置を変化させる
ことになる。なお、図中のCL1は対物レンズ(条件固
定)、CL2はコンデンサレンズ103(条件可変)を
意味している。
【0033】このように測定した結果から、フォーカス
値の変化に対するビームサイズの変化量をプロットした
結果を、図7に示す。図7のフォーカスの変化に対する
ビームサイズの変化量が0になる照明系の設定が、ケー
ラ照明条件が設定されていることになる。本実施形態に
おいては、コンデンサレンズ103の値が6.985の
時にケーラ照明条件が成立していることになる。
値の変化に対するビームサイズの変化量をプロットした
結果を、図7に示す。図7のフォーカスの変化に対する
ビームサイズの変化量が0になる照明系の設定が、ケー
ラ照明条件が設定されていることになる。本実施形態に
おいては、コンデンサレンズ103の値が6.985の
時にケーラ照明条件が成立していることになる。
【0034】次に、コンデンサレンズ103を上記の値
(ケーラ照明条件が成立する値)に設定し、フォーカス
の変化とビームサイズの関係及びプロファイルを測定し
た結果を、図8(a)(b)に示す。(a)はフォーカ
ス値の変化に対するビームサイズの変化を示し、(b)
はフォーカス値の変化に対するビームプロファイルを示
している。この場合、フォーカスの変化に対して、ビー
ムプロファイルは変化しても、ビームサイズ即ち電子ビ
ーム強度の半値幅が変化しない条件に設定してことにな
る。
(ケーラ照明条件が成立する値)に設定し、フォーカス
の変化とビームサイズの関係及びプロファイルを測定し
た結果を、図8(a)(b)に示す。(a)はフォーカ
ス値の変化に対するビームサイズの変化を示し、(b)
はフォーカス値の変化に対するビームプロファイルを示
している。この場合、フォーカスの変化に対して、ビー
ムプロファイルは変化しても、ビームサイズ即ち電子ビ
ーム強度の半値幅が変化しない条件に設定してことにな
る。
【0035】次に、ステップS2のレジストプロセス条
件の設定法について述べる。上記した電子光学系の条件
で対物レンズ109を変化させ描画を行う。そのときに
レジストプロセス条件の設定により、図9(a)のよう
にフォーカスを変化させたときに、形成される描画レジ
ストパターンのサイズが変化する。これは、レジストプ
ロセス条件の違いにより、レジスト中の蓄積エネルギー
量と形成される描画レジストパターンが異なるためであ
る。
件の設定法について述べる。上記した電子光学系の条件
で対物レンズ109を変化させ描画を行う。そのときに
レジストプロセス条件の設定により、図9(a)のよう
にフォーカスを変化させたときに、形成される描画レジ
ストパターンのサイズが変化する。これは、レジストプ
ロセス条件の違いにより、レジスト中の蓄積エネルギー
量と形成される描画レジストパターンが異なるためであ
る。
【0036】例えば、図9(a)に示すように、レジス
トプロセスAはビームプロファイル半値幅付近でレジス
トパターンは形成され、レジストプロセスBはビームプ
ロファイル半値幅より強度の弱い位置でレジストパター
ンは形成され、レジストプロセスCはビームプロファイ
ル半値幅より強度の強い位置でレジストパターンは形成
されている。
トプロセスAはビームプロファイル半値幅付近でレジス
トパターンは形成され、レジストプロセスBはビームプ
ロファイル半値幅より強度の弱い位置でレジストパター
ンは形成され、レジストプロセスCはビームプロファイ
ル半値幅より強度の強い位置でレジストパターンは形成
されている。
【0037】ここで、レジストプロセス条件の設定によ
り、図9(b)のように、フォーカスを変化させたとき
に、形成される描画レジストパターンのサイズが変化し
ないレジストプロセス条件を設定する。この場合のレジ
ストプロセス条件は現像時間を変化させている。現像時
間を変化させる代わりに、温度を変化させるようにして
もよい。図9(b)から分かるように、現像時間を52
秒に設定したレジストプロセス条件であれば、フォーカ
スを変化させてもレジスト寸法の変化量が最小になる。
り、図9(b)のように、フォーカスを変化させたとき
に、形成される描画レジストパターンのサイズが変化し
ないレジストプロセス条件を設定する。この場合のレジ
ストプロセス条件は現像時間を変化させている。現像時
間を変化させる代わりに、温度を変化させるようにして
もよい。図9(b)から分かるように、現像時間を52
秒に設定したレジストプロセス条件であれば、フォーカ
スを変化させてもレジスト寸法の変化量が最小になる。
【0038】即ち、このようなレジストプロセス条件下
において、形成されるレジストパターンは、図8のビー
ムプロファイル半値幅を反映している。一方、フォーカ
スを変化させたときに形成されるレジストパターンサイ
ズが変化する場合は、レジスト中に蓄積されたドーズと
現像後に形成されるレジストパターンとの関係は、ビー
ムプロファイルの半値幅を反映していない。
において、形成されるレジストパターンは、図8のビー
ムプロファイル半値幅を反映している。一方、フォーカ
スを変化させたときに形成されるレジストパターンサイ
ズが変化する場合は、レジスト中に蓄積されたドーズと
現像後に形成されるレジストパターンとの関係は、ビー
ムプロファイルの半値幅を反映していない。
【0039】次に、ステップS3として、図9(b)か
ら求めたレジストプロセス条件を用い、レジストを描画
してレジストパターンを形成する。
ら求めたレジストプロセス条件を用い、レジストを描画
してレジストパターンを形成する。
【0040】次に、ステップS4で、描画したレジスト
パターンに対し、図10に示すような描画パターンのつ
なぎを観察する。成形ビームゲインが合っていない場合
は、図10(a)(c)のようにビームのショット間で
レジストにつなぎ不良が観察される。このとき、つなぎ
の値が許容値以上である場合はステップS5へ進み、図
10(b)のようにつなぎ不良が観察されないように成
形ビームゲインを調整すればよい。つなぎが許容値以下
である場合はステップS6で調整を完了する。
パターンに対し、図10に示すような描画パターンのつ
なぎを観察する。成形ビームゲインが合っていない場合
は、図10(a)(c)のようにビームのショット間で
レジストにつなぎ不良が観察される。このとき、つなぎ
の値が許容値以上である場合はステップS5へ進み、図
10(b)のようにつなぎ不良が観察されないように成
形ビームゲインを調整すればよい。つなぎが許容値以下
である場合はステップS6で調整を完了する。
【0041】このような方法を用いることにより、ビー
ムプロファイルの半値幅を反映したレジストパターンの
ショットつなぎが最小になるように成形ビームゲイン調
整を行うことにより、ネガレジスト,ポジレジスト等の
レジストプロセスに依存しないゲインの設定が可能とな
った。
ムプロファイルの半値幅を反映したレジストパターンの
ショットつなぎが最小になるように成形ビームゲイン調
整を行うことにより、ネガレジスト,ポジレジスト等の
レジストプロセスに依存しないゲインの設定が可能とな
った。
【0042】このように本実施形態では、電子ビーム描
画装置の電子光学系のコンデンサレンズ103による照
明条件を、対物レンズ109のフォーカスを変化させた
ときのビームサイズの半値幅が変化しない条件に設定
し、さらに対物レンズ109のフォーカスを変化させた
ときに、レジストの寸法が変化しないようなレジストプ
ロセス条件を設定し、このレジストプロセス条件下でレ
ジストパターンを描画し、描画パターンのつなぎをSE
M像,AFM像等で観察し、つなぎが観察されないよう
に成形ビームゲインを設定している。
画装置の電子光学系のコンデンサレンズ103による照
明条件を、対物レンズ109のフォーカスを変化させた
ときのビームサイズの半値幅が変化しない条件に設定
し、さらに対物レンズ109のフォーカスを変化させた
ときに、レジストの寸法が変化しないようなレジストプ
ロセス条件を設定し、このレジストプロセス条件下でレ
ジストパターンを描画し、描画パターンのつなぎをSE
M像,AFM像等で観察し、つなぎが観察されないよう
に成形ビームゲインを設定している。
【0043】この方法を用いることにより、レジストプ
ロセス条件が変化した場合にも描画パターンの寸法変化
が極めて小さくなる。つまり、レジストプロセス条件が
変化しても、それ固有の成形ビームゲイン設定作業を不
要にすることができ、ビーム調整走査の容易化をはかる
ことができる。また、上記方法で設定したレジストプロ
セス条件を用いて、他の電子ビーム描画装置の成形ビー
ムゲインを調整することも可能である。
ロセス条件が変化した場合にも描画パターンの寸法変化
が極めて小さくなる。つまり、レジストプロセス条件が
変化しても、それ固有の成形ビームゲイン設定作業を不
要にすることができ、ビーム調整走査の容易化をはかる
ことができる。また、上記方法で設定したレジストプロ
セス条件を用いて、他の電子ビーム描画装置の成形ビー
ムゲインを調整することも可能である。
【0044】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。実施形態では、成形ビームの寸法を
測定するために重金属粒子上でビーム走査したが、これ
に限らず、ファラデーカップ等でビーム寸法を測定して
もよい。また、最終的なビーム寸法の調整操作として成
形偏向器のゲインを調整したが、この代わりに、希望ビ
ーム寸法が得られるように設定ビーム寸法を補正するよ
うにしてもよい。
れるものではない。実施形態では、成形ビームの寸法を
測定するために重金属粒子上でビーム走査したが、これ
に限らず、ファラデーカップ等でビーム寸法を測定して
もよい。また、最終的なビーム寸法の調整操作として成
形偏向器のゲインを調整したが、この代わりに、希望ビ
ーム寸法が得られるように設定ビーム寸法を補正するよ
うにしてもよい。
【0045】また、電子ビーム描画装置の構成は図2に
何ら限定されるものではなく、成形アパーチャを照明す
るコンデンサレンズ等の照明系、成形アパーチャの像を
試料面上に投影結像する対物レンズ等を備えたものであ
れば適用できる。さらに、電子ビーム描画装置に限ら
ず、イオンビームを用いてパターンを描画するイオンビ
ーム描画装置に適用することも可能である。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。
何ら限定されるものではなく、成形アパーチャを照明す
るコンデンサレンズ等の照明系、成形アパーチャの像を
試料面上に投影結像する対物レンズ等を備えたものであ
れば適用できる。さらに、電子ビーム描画装置に限ら
ず、イオンビームを用いてパターンを描画するイオンビ
ーム描画装置に適用することも可能である。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。
【0046】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、描
画パターンがビームプロファイルの半値幅でレジストが
形成されるレジストプロセス条件を設定し、その条件で
成形ビームゲインの値を設定することにより、レジスト
プロセス条件が変化しても、それ固有の成形ビームゲイ
ン調整作業が不要となり、ビーム調整の容易化をはかる
ことができる。
画パターンがビームプロファイルの半値幅でレジストが
形成されるレジストプロセス条件を設定し、その条件で
成形ビームゲインの値を設定することにより、レジスト
プロセス条件が変化しても、それ固有の成形ビームゲイ
ン調整作業が不要となり、ビーム調整の容易化をはかる
ことができる。
【図1】本発明の一実施形態に係わる電子ビーム描画装
置の調整方法を示すフローチャート。
置の調整方法を示すフローチャート。
【図2】同実施形態に用いた電子ビーム描画装置の概略
構成を示す図。
構成を示す図。
【図3】2つの成形アパーチャの重なりによりビームが
成形される様子を示す図。
成形される様子を示す図。
【図4】成形ビームのビームプロファイルとビームサイ
ズを示す図。
ズを示す図。
【図5】対物レンズのフォーカス変化に対するビームサ
イズとビームプロファイルの変化を示す図。
イズとビームプロファイルの変化を示す図。
【図6】コンデンサレンズの条件を変えたときの、対物
レンズのフォーカス変化に対するビームサイズの変化を
示す図。
レンズのフォーカス変化に対するビームサイズの変化を
示す図。
【図7】コンデンサレンズの設定条件に対するビームサ
イズの変化を示す図。
イズの変化を示す図。
【図8】対物レンズのフォーカス変化に対するビームサ
イズとビームプロファイルの変化を示す図。
イズとビームプロファイルの変化を示す図。
【図9】レジストプロセスの違いによるフォーカス変化
とレジスト寸法変動との関係を示す図。
とレジスト寸法変動との関係を示す図。
【図10】ビーム形状とレジストパターンとの関係を示
す図。
す図。
101…電子銃 102…電子ビーム 103…コンデンサレンズ 104…第1成形アパーチャ 105…成形偏向器 106…投影レンズ 107…第2成形アパーチャ 108…縮小レンズ 109…対物レンズ 110…対物偏向器 111…試料 112…マーク台 113…ファラデーカップ 114…可動ステージ 115…重金属粒子 116…検出器 121…パターンデータメモリ 122…パターンデータデコーダ 123…成形偏向アンプ 124…対物偏向アンプ 125…ブランキングアンプ 130…クロスオーバ像
Claims (5)
- 【請求項1】荷電ビームを用いて試料上のレジストに所
望パターンを描画する荷電ビーム描画装置において、成
形ビームの寸法を設定寸法通りに調整する方法であっ
て、 前記荷電ビーム描画装置の対物レンズの励磁条件を変化
させたときの成形ビーム寸法の変化が最小となるよう
に、該対物レンズ以外の光学系で該対物レンズに対する
照明条件を設定するステップと、前記設定した照明条件
で前記対物レンズの励磁条件を変化させたときに、レジ
ストの寸法変化が最小になるレジストプロセス条件を設
定するステップと、前記設定したレジストプロセス条件
でパターンの描画を行い、得られた描画パターンからビ
ーム寸法の調整操作を行うステップとを含むことを特徴
とする荷電ビーム描画装置の調整方法。 - 【請求項2】試料面上に配置した重金属粒子上をビーム
走査し、得られた反射ビーム強度の最大値の半値幅を前
記成形ビーム寸法とすることを特徴とする請求項1記載
の荷電ビーム描画装置の調整方法。 - 【請求項3】前記ビーム寸法の調整操作を行うステップ
として、描画パターンのつなぎが観察されないように、
前記荷電ビーム描画装置の成形偏向器のゲインを設定、
又は設定ビーム寸法を補正することを特徴とする請求項
1記載の荷電ビーム描画装置の調整方法。 - 【請求項4】前記ビーム寸法の調整操作を行うステップ
として、前記荷電ビーム描画装置側の設定ビーム寸法
X,ビームゲインA,オフセットBで決まる希望ビーム
寸法L(=AX+B)が、前記レジスト上に実際に形成
されるビーム寸法と一致するようにビームゲインAを調
整することを特徴とする請求項1記載の荷電ビーム描画
装置の調整方法。 - 【請求項5】電子ビームを放出する電子銃と、ビームの
照明条件を設定するコンデンサレンズと、ビームを所望
の形状に成形する第1及び第2の成形アパーチャと、こ
れらの成形アパーチャ間に配置され、2つの成形アパー
チャの光学的な重なりを所望の形状に成形する成形偏向
器と、第1及び第2の成形アパーチャ間に配置され、第
1成形アパーチャを物面とし第2成形アパーチャ上に像
面を形成する投影レンズと、2つの成形アパーチャで成
形された成形ビームを試料上のレジストに結像させるた
めの縮小レンズ及び対物レンズとを備え、試料上のレジ
ストに所望パターンを描画する電子ビーム描画装置にお
いて、 設定ビーム寸法と試料上に実際に形成される成形ビーム
寸法とが一致するように調整する方法であって、 前記対物レンズの励磁条件を変化させたときの成形ビー
ム寸法の変化が最小となるように、前記コンデンサレン
ズで照明条件を設定するステップと、前記設定した照明
条件で前記対物レンズの励磁条件を変化させたときに、
レジストの寸法変化が最小になるレジストプロセス条件
を設定するステップと、前記設定したレジストプロセス
条件でパターンの描画を行い、得られた描画パターンに
基づいて前記成形偏向器のゲイン調整を行うステップと
を含むことを特徴とする電子ビーム描画装置の調整方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11203049A JP2001035767A (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | 荷電ビーム描画装置の調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11203049A JP2001035767A (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | 荷電ビーム描画装置の調整方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001035767A true JP2001035767A (ja) | 2001-02-09 |
Family
ID=16467505
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11203049A Pending JP2001035767A (ja) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | 荷電ビーム描画装置の調整方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001035767A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017159360A1 (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビームの評価方法、荷電粒子ビームの評価のためのコンピュータープログラム、及び荷電粒子ビームの評価装置 |
-
1999
- 1999-07-16 JP JP11203049A patent/JP2001035767A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017159360A1 (ja) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビームの評価方法、荷電粒子ビームの評価のためのコンピュータープログラム、及び荷電粒子ビームの評価装置 |
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