JP2006245096A - 電子ビーム描画装置および電子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子ビーム描画装置で用いられる微小なフィールドを高精度に偏向校正し得る電子ビーム描画技術を提供する。
【解決手段】電子ビームを偏向手段により高速偏向走査３０１で移動させて周期性を有したパターン状電子ビーム３０５の形成を繰り返し行う機能と、その繰り返しの一周期と同期して周期性を有した校正用マーク３０６上にパターン状電子ビーム３０５を前記偏向手段により低速偏向走査３０３で移動させる機能と、低速偏向走査３０３により校正用マーク３０６およびその近傍から放出される反射電子もしくは２次電子または校正用マーク３０６を透過した透過電子を検出して、その検出結果から前記電子ビームの位置もしくは偏向量の校正を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体集積回路などの製造プロセスに用いられる電子ビーム描画技術に関し、特に、高精度な電子ビーム描画装置および描画方法に適用して有効な技術に関するものである。

本発明者が検討した技術として、例えば、電子ビーム描画技術においては、以下の技術が考えられる。

従来の電子ビーム描画装置は、偏向器により最も速く走査される偏向フィールド（領域）の試料上のサイズは５０μｍ角程度であった（例えば、非特許文献１参照）。

そして、この５０μｍ角の領域を正確に偏向するために、偏向の校正を行っている。具体的には電子ビームを偏向フィールドの隅近くにまで偏向し、その近傍で校正用マークの検出を行うことで、目標の偏向量と実際に測定した偏向量との差を測定し、校正を行っている。

また、近年、２μｍ角程度の微小な偏向フィールドを有するものが、提案されている
（例えば、非特許文献２参照）。
特開２００４−２１４４３５号公報 鉾谷、他「ジャーナル・オブ・ヴァキューム・アンド・テクノロジー」、１９９２年、Ｂ１２、ｐ．２７５９−２７６３ 岩立、他「ジャーナル・オブ・ヴァキューム・アンド・テクノロジー」、１９８７年、Ｂ５、ｐ．７５頁−７８

ところで、前記のような電子ビーム描画技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。

電子ビーム描画装置の高速化のための有力な手法として、マルチビーム方式がある。この方式は、所定の間隔で２次元的に配列された複数の電子ビームを用いるために各電子ビーム間の距離が短く、最速の偏向フィールドは２μｍ角程度になってしまう。

上記の従来の５０μｍ角での偏向校正方法では、マーク検出自体に２μｍ以上の走査を行うために、従来方法を２μｍ角フィールドに適用することは出来ない。また、上記の従来技術では、このような微小な偏向フィールドでの偏向校正の手法については言及されていない（非特許文献１および２参照）。

これを解決するために微小な偏向フィールドでの偏向校正の手法について、特許文献１では、少なくとも２つの異なる偏向速度で電子ビームを偏向して試料上を走査する機能を有し、更に、高速の走査でパターン状電子ビームの形成を繰り返す機能と、点状の校正用マーク上を低速の走査で移動させる機能を有して、走査した校正用マークおよびその近傍からの反射電子もしくは２次電子もしくは透過電子を検出し、検出結果から電子ビームの位置もしくは偏向量またはブランキング時間の校正を行う方法がある。しかしながら、この方法では、高速の走査で形成したパターン状電子ビーム内の偏向歪の検出・校正ができず、また、ビーム偏向校正においても精度をあげるためにはマークの開口寸法を小さくしなければならないので、２次電子もしくは透過電子が少なくなるために信号量が減少することにより精度が悪化するという欠点があった。

そこで、本発明の目的は、電子ビーム描画装置において、微小フィールド内を精度良く偏向校正することが可能な電子ビーム描画技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

上記目的を達成するために、本発明では、少なくとも２つの異なる偏向速度で電子ビームを偏向して試料上を走査する機能を有し、更に、高速の走査で電子ビームにおける周期性を有したパターン状電子ビームの形成を繰り返す機能と、その工程と同期して周期性を有したパターンを含む校正用マーク上を低速の走査で移動させる機能を有して、走査した校正用マークおよびその近傍からの反射電子もしくは２次電子もしくは透過電子を検出し、検出結果から電子ビームの位置もしくは偏向量またはブランキング時間の校正を行う機能を有するよう構成される。

本発明による手法は、特に、マルチビームの電子ビーム描画装置に適しており、複数の電子ビームを用いて校正を行うことが有効である。例えば、隣接する電子ビームが並行して同じ周期性を有したパターン状電子ビームの形成を行う機能と、周期性を有したパターンを含む校正用マークによる検出結果を解析する機能とを有するよう構成される。

以下に、本発明の代表的な構成例を列挙する。

（１）本発明の電子ビーム描画装置は、電子源と、前記電子源から放出される電子ビームを、少なくとも２つの異なる偏向速度を有する偏向手段および対物レンズを通して試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを形成する電子光学系と、前記試料を搭載するステージと、前記ステージに設けられた校正用マークと、前記電子ビームの照射により得られる反射電子もしくは２次電子もしくは透過電子を検出する電子検出器とを有し、かつ、前記電子ビームを前記偏向手段により高速走査で移動させて周期性を有したパターン状電子ビームの形成を繰り返し行う機能と、前記繰り返しの一周期と同期して前記校正用の周期性を有したマーク上に前記電子ビームを前記偏向手段により低速走査で移動させる機能と、前記低速走査により前記校正用マークおよびその近傍から放出される反射電子もしくは２次電子または前記校正用マークを透過した透過電子を検出して、前記検出結果から前記電子ビームの位置もしくは偏向量または偏向歪の校正を行う機能とを含むよう構成したことを特徴とする。

（２）本発明の電子ビーム描画装置は、所定の間隔で配列された複数の電子ビームを、少なくとも２つの異なる偏向速度を有する複数の偏向器よりなる偏向手段および対物レンズを通して試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを形成する電子光学系と、前記試料を搭載するステージと、前記ステージに設けられた校正用マークと、前記電子ビームの照射により得られる反射電子もしくは２次電子もしくは透過電子を検出する電子検出器とを有し、前記偏向手段は、高速走査用の第１の偏向器および低速走査用の第２の偏向器を有し、かつ、前記複数の電子ビームを前記第１の偏向器により高速走査で並行移動させて周期性を有したパターン状電子ビームの形成を行い、前記パターン状電子ビームの形成と同期して前記周期性を有した校正用マーク上に前記複数の電子ビームを前記第２の偏向器により低速走査で並行移動させ、前記低速走査により前記校正用マークおよびその近傍から放出される反射電子もしくは２次電子または前記校正用マークを透過した透過電子を検出して、前記検出結果から前記電子ビームの位置もしくは偏向量または偏向歪の校正を行うよう構成したことを特徴とする。

（３）本発明の電子ビーム描画方法は、電子源から放出される電子ビームを、少なくとも２つの異なる偏向速度を有する偏向手段および対物レンズを備えた電子光学系を通して試料上に照射し、前記試料上に所望のパターンを形成する工程を有し、かつ、前記偏向手段を用いて前記電子ビームを高速走査させ、周期性を有したパターン状電子ビームの形成を繰り返す工程と、前記繰り返しの一周期と同期して、前記試料を搭載するステージに設けられた周期性を有した校正用マーク上に前記電子ビームを前記偏向手段により低速走査させる工程と、前記低速走査によって前記校正用マークおよびその近傍から放出される反射電子もしくは２次電子または前記校正用マークを透過した透過電子を検出する工程と、前記検出結果から前記電子ビームの位置もしくは偏向量または偏向歪の校正を行う工程とを含むことを特徴とする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

本発明によれば、電子ビーム描画装置における微小フィールド偏向量および微小フィールド内偏向歪を精度良く校正することが可能な電子ビーム描画装置および描画方法が実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態による電子ビーム描画装置の構成を示す図、図１６は本実施の形態による電子ビーム描画装置において、中央制御部の詳細な構成を示すブロック図である。

まず、図１および図１６により、本実施の形態による電子ビーム描画装置の構成の一例を説明する。本実施の形態の電子ビーム描画装置は、例えば、電子銃１１０、コンデンサレンズ１１２、アパーチャーアレイ１１３、レンズアレイ１１４、ブランカーアレイ１１５、アライナ１１７、第１投影レンズ１１８、ブランキング絞り１１９、第１偏向器１２０、第２投影レンズ１２１、第２偏向器１２８などからなる電子光学系と、中央制御部１０１、フォーカス制御回路１０２、ブランキング回路１０３、アライナ制御回路１０４、レンズ制御回路１０５、偏向制御回路１０６、信号処理回路１０７、ステージ制御回路１０８、波形記憶部１２９、波形解析部１３０、描画パターンデータ生成部１３１などからなる制御系と、電子検出器１２３、ステージ１２５、シリコン基板３０４、透過電子検出器１３２などから構成されている。

また、中央制御部１０１は、フォーカスパラメータ格納部１３３、照射量パラメータ格納部１３４、アライナパラメータ格納部１３５、レンズパラメータ格納部１３６、偏向パラメータ格納部１３７、校正パラメータ記憶部１３８、ステージ位置制御パラメータ格納部１３９、中央演算部１４０、表示装置１０９などから構成されている。

図１に示すように、電子銃（電子源）１１０から放出された電子ビーム１１１を、コンデンサレンズ１１２を通して平行ビームとし、複数の穴の空いたアパーチャーアレイ１１３により複数のポイントビームに分離され、その後段にあるレンズアレイ１１４によりポイントビームの中間像１１６に結像される。複数のポイントビームは、個別にオンオフ可能なようにブランカーアレイ１１５、ブランキング絞り１１９が設けられている。

このようにして形成されたマルチポイントビームは、第１投影レンズ１１８と第２投影レンズ１２１からなるダブレットレンズ１２２により縮小されて、試料１２４上に結像される。

ダブレットレンズ１２２の物面と像面との間には、高速用の第１偏向器１２０と低速用の第２偏向器１２８があり、試料１２４上での描画位置を規定する。ステージ１２５上には電子ビーム位置検出用の校正用マーク３０６を含むシリコン基板３０４があり、ステージ１２５の位置を計測するレーザ干渉計（図示してない）と反射電子検出器１２３を用いることで電子ビームの位置を測定することが出来る。なお、本実施の形態では、電子ビームの位置計測に、校正用マーク３０６からの反射電子や２次電子を検出する電子検出器を用いているが、このほかに、開口マークを透過した電子を検出する透過電子検出器１３２がある。

また、ダブレットレンズ１２２の１つ目のレンズである第１投影レンズ１１８の上方にはアライナ１１７が２段構成で設けられており、連動させることによりレンズへの電子ビームの入射角度と入射位置を調整できる。アライナ１１７はアライナ制御回路１０４により、ダブレットレンズ１２２はレンズ制御回路１０５により駆動される。本実施の形態では、具体的には電流が供給されることになる。各電流の設定値は、中央制御部１０１から与えられる情報により決められている。同様に、フォーカス制御回路１０２とブランキング回路１０３は、電圧を供給することで対応する光学素子を動作させている。これらの設定値も中央制御部１０１から与えられる情報により決められている。この中央制御部１０１は、信号処理回路１０７やステージ制御回路１０８から得られる情報も利用してレンズやアライナの動作量を決める計算も行っている。

また、本実施の形態による電子ビーム描画装置には、これらの機能を活用して、励磁変化の設定、電子ビーム位置の変化量の表示、或いはアライナやレンズ励磁（電流量）の再設定を行う画面を有する表示装置１０９を有している。描画の際は、描画パターンデータ生成部１３１からの制御信号に基づき中央制御部１０１により電子ビーム１１１が制御され試料１２４上に描画される。

図１６に示すように、中央制御部１０１内では、中央演算部１４０が描画パターンデータ生成部１３１から描画パターンデータを受けて、各パラメータ格納部（１３３〜１３７，１３９）を通して各制御回路（１０２〜１０６，１０８）に信号を振り分けて制御する。また、信号処理回路１０７やステージ制御回路１０８および波形記憶部１２９と波形解析部１３０から得られる情報も利用して、中央演算部１４０で、レンズやアライナおよび偏向器やブランキングの動作校正量を決める計算も行っている。これらの校正値は校正パラメータ記憶部１３８に格納され、この校正パラメータを参照して描画が実行される。

図２は、本実施の形態による電子ビーム描画装置において、偏向校正する微小フィールドを示す説明図である。

図２に示すように、本実施の形態におけるマルチ電子ビーム２０２の試料面上での間隔は２μｍである。従って、各電子ビーム２０２は２μｍ角の微小フィールド２０１を描画しなければならない。本描画方式では、２μｍ角の描画中に電子ビーム２０２のオンオフを制御してパターンを形成している。スループット向上のためには、この微小フィールド２０１内で高速に偏向走査しなければならないので、専用の偏向器で走査することになる。この２μｍ角の偏向を校正するために、以下の手段を用いた。

本発明の特徴を分かり易くするために、本発明の前提技術と比較して説明する。図３に、本発明の前提技術として、従来の校正法の走査方法を示す。図３に示すように、まず、微小フィールド２０１内全面において高速偏向走査３０１を行う。この２次元走査の工程は繰り返し行われ、この走査工程の一工程（１周期）に連動（同期）して、ステージ１２５に設けられたシリコン基板３０４に形成された直径０．１μｍの丸状の校正用マーク３０２上において低速偏向走査３０３を行う。高速偏向走査３０１の１周期を積算すると考えると、２μｍ角の電子ビームと同等になる。この２μｍ角の電子ビームの大きさを正確に求めることにより偏向量の大きさが求められる。この精度は用いる校正用マーク３０２が小さいほど向上するが、一方、小さいマークほど計測される反射電子あるいは透過電子数が減少するために精度が劣化する。そのため、０．１μｍ径の大きさが限界である。０．１μｍ径でも２μｍ角の電子ビームに対し０．２％以下のビーム電流に対する反射もしくは透過電子信号の計測を行うため、偏向量計測精度も５ｎｍ程度であると考えられる。また、この方法では２μｍ角の電子ビーム内の歪量は計測できないので、実際の描画時における２μｍ角のパターン位置歪を校正することが容易ではない。

これに対し、本発明による校正法を図４に示す。まず、微小フィールド２０１内で高速偏向走査３０１を行い、一定周期の回折格子状のパターン状電子ビーム３０５を形成する。この２次元走査の工程は繰り返し行われ、この走査工程の一工程（１周期）に連動（同期）して、ステージ１２５に設けられたシリコン基板３０４に形成された上記パターン状電子ビーム３０５と同じ周期の校正用マーク３０６上において低速偏向走査３０３を行う。高速偏向走査３０１の１周期を積算すると考えると、２μｍ角の回折格子状のパターン状電子ビーム３０５と同等になる。なお、本実施の形態では、校正用マーク３０６は矩形状の開口となっているが、これに限定されず、金属などのパターンであってもよい。

この２μｍ角の回折格子状のパターン状電子ビーム３０５を、同じ周期の校正用マーク３０６上を低速偏向走査させて得られた透過電子波形では、パターン状電子ビーム３０５と校正用マーク３０６が完全に一致した場合、２μｍ角の電子ビームの５０％のビーム電流に対する反射もしくは透過電子信号の計測を行うため、図３に示した従来の０．１μｍ径の校正用マーク３０２に比べて２００倍以上の信号量が期待できる。回折格子状のパターン状電子ビーム３０５の中心と校正用マーク３０６の中心が一致した位置での偏向において得られる透過電子検出器１３２での透過電子波形は、図５のような波形が得られる。

図５は、適正ビーム偏向量から得られる信号波形を示す図である。図５において、横軸は校正用マーク３０６上を低速偏向走査させた場合のビーム偏向位置を示し、縦軸はその時の透過電子検出器１３２で検出された信号の強度を示す。

本実施の形態において、校正用マーク３０６は幅０．２μｍで高さ２μｍの矩形開口を５本、ピッチ０．４μｍで配列させたものを２μｍ厚さのシリコン基板３０４上に用意した。この校正用マーク３０６のパターン形成には、電子ビーム一括図形照射法を用いることにより開口寸法精度、位置精度共に０．０１μｍ以下の精度が得られた。

次に図１５により、このマークを用いて行った偏向校正の方法について述べる。校正手順のフローを図１５に示す。まず、ステップＳ１５０１で、ステージ１２５を駆動して、校正用マーク３０６を電子ビームの直下に移動し、第１偏向器１２０および第２偏向器１２８によりパターン状電子ビーム３０５を校正用マーク３０６上でスキャンする。

ステップＳ１５０２で、透過電子検出器１３２の検出信号とビーム偏向信号により得られた透過電子信号波形を波形記憶部１２９で記憶する。

ステップＳ１５０３で、既に記憶されている適正なビーム偏向時の透過電子信号波形（図５に相当）と上記測定で得られた透過電子信号波形を波形解析部１３０で比較する。

ステップＳ１５０４で、各ピーク位置と各ピーク強度比が適正なビーム偏向時の透過電子信号波形と一致するか否かをチェックする。一致しない場合は、ステップＳ１５０５へ進み、偏向パラメータ格納部１３７のビーム偏向パラメータ、または描画パターンデータ生成部１３１のパターンデータを補正する。ステップＳ１５０６で補正した後、ステップＳ１５０１へ戻り、ステップＳ１５０１〜Ｓ１５０４を繰り返す。ステップＳ１５０４で信号波形が一致したら、ステップＳ１５０５へ進み、ビーム偏向パラメータまたはパターンデータを校正パラメータ記憶部１３８に記憶して校正を終了する。

以下、偏向校正の一例を説明する。上記のようにして、幅０．２μｍで高さ２μｍの矩形開口を５本、ピッチ０．４μｍで配列させた校正用マーク３０６と、中央制御部１０１から幅０．２μｍで高さ２μｍの矩形ビームを５本、ピッチ０．４μｍで配列させるように高速偏向走査３０１させたパターン状電子ビーム３０５を用いて校正を行った。

まず、ステージ１２５に設けられたシリコン基板３０４に形成された校正用マーク３０６上で低速偏向走査３０３を行う。得られた透過電子信号波形を図６に示す。この波形を波形記憶部１２９に記憶して、波形記憶部１２９に記憶してある校正が正しく行われた波形（図５に相当）と波形解析部１３０において比較した。中心ピークが低い、全体の波形幅が大きい、各ピーク位置が適正位置からずれる等の特徴からビーム偏向量が設計値２μｍに対し１０％大きくなっていることが分かった。すなわち、図８に示すように、微小フィールド２０１が設計微小フィールド３０７に対し１０％大きくなっている。このため、図１５の校正手順のフローに従い、中央演算部１４０から偏向パラメータ格納部１３７を通して偏向制御回路１０６に偏向幅を１０％小さくなるように補正をし、再び、図１５の校正手順のフローに従い上記測定を行った結果、図５の信号波形が得られた。各ピーク位置と強度比が適正信号波形と一致しており、横方向の偏向量精度を２ｎｍ以下にすることができた。

同様に、図７に示す横方向の校正用マーク３０６を用いて縦方向の偏向量校正も同様の精度で校正できる。これらの偏向補正パラメータを、図１５の校正手順のフローに従い求め、校正パラメータ記憶部１３８（図１６）に記憶させた。このように、本実施の形態によれば、信号波形のピーク高さと各ピーク位置の情報で、従来よりも感度良くかつ大きな透過電子量で、ビーム偏向量の大きさを計測することができる。そして、高精度な計測と校正が可能である。

（実施の形態２）
次に偏向歪の校正について述べる。なお、本発明の実施の形態２による電子ビーム描画装置の構成は、図１及び図１６に示した前記実施の形態１と同じである。

従来の方法では２μｍ角の電子ビーム内の歪量を計測することができないので、実際の描画時の２μｍ角のパターン位置歪を校正することが困難である。

これに対し、本発明では以下のように校正を行う。まず上記の幅０．２μｍで高さ２μｍの矩形開口を５本、ピッチ０．４μｍで配列させた校正用マーク３０６と中央制御部１０１から幅０．２μｍで高さ２μｍの矩形ビームを５本、ピッチ０．４μｍで配列させるように高速偏向走査３０１させたビームを用い前記実施の形態１のように偏向量校正を行った後、ステージ１２５に設けられたシリコン基板３０４に形成された校正用マーク３０６上で低速偏向走査３０３を行う。

これによって得られた透過電子信号波形を図９に示す。この波形を波形記憶部１２９に記憶して、波形記憶部１２９に記憶してある校正が正しく行われた波形と波形解析部１３０において比較した。その結果、図９に示すように右半分の各ピークの最小値があがっている。右側の３つのピーク高さが適性波形より小さいという特徴から、図１０の様に２μｍ角の電子ビーム内の右から０．５μｍに位置する電子ビーム３０８の偏向位置が右に０．１μｍシフトしていることが分かった。これを補正する方法には、図１５の校正手順のフローに従い偏向制御回路１０６にフィードバックして偏向位置を補正する方法と、描画パターンデータ生成部１３１で予め歪んだビーム偏向位置にあるパターン位置を右に０．１μｍシフトさせる方法とがある。どちらの方法を用いても校正が可能である。校正後、再び上記測定を行った結果、図５の信号波形が得られ、偏向歪精度を２ｎｍ以下にすることができた。

同様にして、図７に示した横方向のマークを用いて縦方向の偏向歪校正も同様の精度で校正することができる。これらの偏向補正パラメータを図１５の校正手順のフローに従い校正パラメータ記憶部１３８（図１６）に記憶させた。このように本発明では、従来できなかった、信号波形のピーク高さと各ピーク位置からの情報で感度良くかつ大きな透過電子量でビーム歪を計測することができるので、高精度な計測と校正が可能となる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３では、複数の電子ビームからなるマルチビームを用いた。なお、本発明の実施の形態３による電子ビーム描画装置の構成は、図１及び図１６に示した前記実施の形態１と同じである。

図１１は本実施の形態３による走査方法を示す図である。図１１では、微小フィールド２０１内全面を隣接するマルチビームを並行して中央制御部１０１から幅０．２μｍで高さ２μｍの矩形状のパターン状電子ビーム３０５を５本づつ、ピッチ０．４μｍで配列させるように高速偏向走査３０１を行った。これにより、図１１に見られるように１周期の高速偏向走査でおおよそ２μｍ×４μｍのパターン状電子ビーム３０５が形成される。このパターン状電子ビーム３０５を幅０．２μｍで高さ２μｍの矩形開口状の校正用マーク３０６を５本、ピッチ０．４μｍで配列させた校正用マーク３０６上で低速偏向走査３０３を行う。

ただし、この場合、各単独のビーム毎に実施の形態１および実施の形態２の校正を行っておく。微小フィールド２０１の構成に誤差がなく、マルチビーム間の間隔が正常の場合は、図１２のような信号波形が得られる。

例えば、実際に得られた信号波形が図１３のようなものであったとする。図１３の信号波形を波形記憶部１２９に記憶して、波形記憶部１２９に記憶してある校正が正しく行われた波形と波形解析部１３０において比較する。そして、波形中心付近のピーク高さに凹みがある、波形全体の右半分のピーク位置にずれがあるという特徴から、実際のパターン状電子ビーム３０５は、図１４に示すように２つのマルチビーム間の距離が０．１μｍほど設計値よりずれていることが分かった。

中央演算部１４０（図１６）からアライナパラメータ格納部１３５を通してアライナ制御回路１０４に補正を加えることにより、２つのマルチビーム間の距離を校正し、再び上記測定を行った結果、図１２の信号波形が得られ、ビーム配列精度を２ｎｍ以下にすることができた。このようにして、アライナパラメータを図１５の校正手順のフローに従い、校正パラメータ記憶部１３８（図１６）に記憶させた。

複数のビーム（マルチビーム）を用いての測定は重要であり、この他に個々に測定した複数のビームの結果を比較することにより、マルチビーム描画の均一性の調整やモニターも可能である。

従って、以上の実施の形態１〜３で詳述したように、本発明によれば、電子ビーム描画装置の微小フィールドの偏向量と微小フィールド内の歪を精度良く校正することが出来る。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態においては、校正用パターンとして矩形状の開口を使用し、透過電子を検出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、校正用パターンとして金属などのパターンを使用して反射電子または２次電子を検出してもよい。

本発明は、半導体集積回路などの製造プロセスに用いられる電子ビーム描画装置について適用可能である。

本発明の実施の形態１〜３による電子ビーム描画装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１〜３による電子ビーム描画装置において、偏向校正する微小フィールドを説明するための図である。 本発明の前提技術による従来の校正法における走査方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態１による走査方法を示す図である。 本発明の実施の形態１及び２において、適正ビーム偏向量から得られる信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態１によるビーム偏向量から得られる信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態１による走査方法を示す図である。 本発明の実施の形態１による設計微小フィールドと計測した微小フィールドを説明するための図である。 本発明の実施の形態２によるビーム偏向量から得られる信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態２において計測した微小フィールドを説明するための図である。 本発明の実施の形態３による走査方法を示す図である。 本発明の実施の形態３において、適正ビーム間隔から得られる信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態３によるビーム偏向量から得られる信号波形を示す図である。 本発明の実施の形態３において計測したビーム間隔を説明するための図である。 本発明の実施の形態１〜３による電子ビーム描画装置において、校正フローを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１〜３による電子ビーム描画装置において、中央制御部の詳細構成を示す図である。

符号の説明

１０１ 中央制御部
１０２ フォーカス制御回路
１０３ ブランキング回路
１０４ アライナ制御回路
１０５ レンズ制御回路
１０６ 偏向制御回路
１０７ 信号処理回路
１０８ ステージ制御回路
１０９ 表示装置
１１０ 電子銃
１１１ 電子ビーム
１１２ コンデンサレンズ
１１３ アパーチャーアレイ
１１４ レンズアレイ
１１５ ブランカーアレイ
１１６ 中間像
１１７ アライナ
１１８ 第１投影レンズ
１１９ ブランキング絞り
１２０ 第１偏向器
１２１ 第２投影レンズ
１２２ ダブレットレンズ
１２３ 電子検出器
１２４ 試料
１２５ ステージ
１２８ 第２偏向器
１２９ 波形記憶部
１３０ 波形解析部
１３１ 描画パターンデータ生成部
１３２ 透過電子検出器
１３３ フォーカスパラメータ格納部
１３４ 照射量パラメータ格納部
１３５ アライナパラメータ格納部
１３６ レンズパラメータ格納部
１３７ 偏向パラメータ格納部
１３８ 校正パラメータ記憶部
１３９ ステージ位置制御パラメータ格納部
１４０ 中央演算部
２０１ 微小フィールド
２０２，３０８ 電子ビーム
３０１ 高速偏向走査
３０２，３０６ 校正用マーク
３０３ 低速偏向走査
３０４ シリコン基板
３０５ パターン状電子ビーム
３０７ 設計微小フィールド

Claims (16)

1. 電子ビームを偏向走査してパターン状電子ビームを試料に照射する手段と、
   前記試料上に周期性を持って配置された複数のパターンからなる校正用マークと、
   前記校正用マークを透過または反射した電子ビームを検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出信号の周期性乃至パターンに基づいて偏向フィールド内の電子ビームの位置校正を行う手段とを有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
2. 電子源と、
   前記電子源から放出される電子ビームを、少なくとも２つの異なる偏向速度を有する偏向手段および対物レンズを通して試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを形成する電子光学系と、
   前記試料を搭載するステージと、
   前記ステージに設けられた校正用マークと、
   前記電子ビームの照射により得られる反射電子もしくは２次電子もしくは透過電子を検出する電子検出器とを有し、
   かつ、前記電子ビームを前記偏向手段により高速走査で移動させてパターン状電子ビームの形成を繰り返し行う機能と、
   前記繰り返しの一周期と同期して前記校正用マーク上に前記電子ビームを前記偏向手段により低速走査で移動させる機能と、
   前記低速走査により前記校正用マークおよびその近傍から放出される反射電子もしくは２次電子または前記校正用マークを透過した透過電子を検出して、前記検出結果から前記電子ビームの位置もしくは偏向量またはブランキング時間の校正を行う機能を含むよう構成した電子ビーム描画装置において、
   前記パターン状電子ビームが複数の分離したパターンからなり、かつ前記校正用マークが複数の分離したパターンからなり、前記パターン状電子ビームを前記校正用マーク上で偏向走査して得られた信号波形を蓄積するデータ蓄積部と、前記信号波形を解析する信号解析部とを設けたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
3. 請求項２記載の電子ビーム描画装置において、
   前記パターン状電子ビームが一定の間隔で配列された回折格子パターンビームであり、かつ前記校正用マークが前記回折格子パターンビームと同一の間隔で配列された回折格子パターンマークであることを特徴とする電子ビーム描画装置。
4. 請求項３記載の電子ビーム描画装置において、
   前記回折格子パターンビームの移動方向に合わせ前記校正用マークが同一の間隔で同一方向に配列された前記回折格子パターンマークを有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
5. 請求項２または３記載の電子ビーム描画装置において、
   前記電子ビームは、所定の間隔で配列された複数の電子ビームからなるマルチビームであり、前記複数の電子ビームを用いて校正を行うことを特徴とする電子ビーム描画装置。
6. 請求項５記載の電子ビーム描画装置において、
   前記マルチビームの隣接する電子ビームが、並行して前記パターン状電子ビームの形成を行うことを特徴とする電子ビーム描画装置。
7. 請求項５記載の電子ビーム描画装置において、
   前記複数の電子ビームの検出結果を比較する手段を有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
8. 請求項２記載の電子ビーム描画装置において、
   前記偏向手段は、高速走査用の偏向器および低速走査用の偏向器を有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
9. 請求項２記載の電子ビーム描画装置において、
   前記パターン状電子ビームの形成は、実質的に２μｍ角の偏向領域内であることを特徴とする電子ビーム描画装置。
10. 所定の間隔で配列された複数の電子ビームを、少なくとも２つの異なる偏向速度を有する複数の偏向器よりなる偏向手段および対物レンズを通して試料上に照射し走査して、前記試料上に所望のパターンを形成する電子光学系と、
    前記試料を搭載するステージと、
    前記ステージに設けられた周期性を有した複数の配列パターンからなる校正用マークと、
    前記電子ビームの照射により得られる反射電子もしくは２次電子もしくは透過電子を検出する電子検出器とを有し、
    前記偏向手段は、高速走査用の第１の偏向器および低速走査用の第２の偏向器を有し、
    かつ、前記複数の電子ビームを前記第１の偏向器により高速走査で並行移動させて周期性のあるパターン状電子ビームの形成を行い、前記パターン状電子ビームの形成と同期して前記校正用マーク上に前記複数の電子ビームを前記第２の偏向器により低速走査で並行移動させ、前記低速走査により前記校正用マークおよびその近傍から放出される反射電子もしくは２次電子または前記校正用マークを透過した透過電子を検出して、前記検出結果から前記電子ビームの位置もしくは偏向量またはブランキング時間の校正または描画データ位置補正を行うことを特徴とする電子ビーム描画装置。
11. 周期性を持って配置された複数のパターンからなる校正用マーク上でパターン状電子ビームを偏向走査する工程と、
    前記校正用マークを透過または反射した電子ビームを検出する工程と、
    前記電子ビームの検出信号の周期性乃至パターンに基づいて偏向フィールド内の電子ビームの位置校正を行う工程とを有することを特徴とする電子ビーム描画方法。
12. 電子源から放出される電子ビームを、少なくとも２つの異なる偏向速度を有する偏向手段および対物レンズを備えた電子光学系を通して試料上に照射し、前記試料上に所望のパターンを形成する工程を有し、
    かつ、前記偏向手段を用いて前記電子ビームを高速走査させ、複数の分離したパターン状電子ビームの形成を繰り返す工程と、
    前記繰り返しの一周期と同期して、前記試料を搭載するステージに設けられた前記ビームと同じ形状の複数の分離したパターンを有した校正用マーク上に前記電子ビームを前記偏向手段により低速走査させる工程と、
    前記低速走査によって前記校正用マークおよびその近傍から放出される反射電子もしくは２次電子または前記校正用マークを透過した透過電子を検出する工程と、
    前記検出結果から前記電子ビームの位置もしくは偏向量またはブランキング時間の校正または描画データ位置補正を行う工程とを含むことを特徴とする電子ビーム描画方法。
13. 請求項１２記載の電子ビーム描画方法において、
    前記パターン状電子ビームが、一定の間隔で配列された回折格子パターンビームであり、かつ前記校正用マークが前記回折格子パターンビームと同一の間隔で配列された回折格子パターンマークであることを特徴とする電子ビーム描画方法。
14. 請求項１２または１３記載の電子ビーム描画方法において、
    前記電子ビームは、所定の間隔で配列された複数の電子ビームよりなるマルチビームであり、前記複数の電子ビームを用いて校正を行うことを特徴とする電子ビーム描画方法。
15. 請求項１４記載の電子ビーム描画方法において、
    前記マルチビームの隣接する電子ビームが、並行して前記パターン状電子ビームの形成を行うことを特徴とする電子ビーム描画方法。
16. 請求項１４記載の電子ビーム描画方法において、
    前記複数の電子ビームの検出結果を比較する工程を含むことを特徴とする電子ビーム描画方法。

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