JP2006245176A - 電子ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、一部の電子ビームに異常が発生し、その電子ビームを除く範囲の電子ビームを用いて描画する場合に、使用する電子ビームの最大範囲を自動的に特定する機能を備えた電子ビーム描画方法およびその装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、複数の電子ビームを生成し、前記複数の電子ビームを被露光物上に照射して描画をする電子ビーム描画方法であって、電子ビームが照射する照射範囲内に異常な電子が存在するところを避けて区画され、かつ正常な電子ビームが占める最大な矩形の区画領域を算定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の電子ビームを使用してパターン描画を行なう電子ビーム描画方法、描画装置に関する。

半導体集積回路製造に用いられる電子ビーム描画装置においては、近年、半導体集積回路内の素子の微細化、回路パターンの複雑化、パターンデータの大容量化が進み、描画精度の向上と共に、描画スループットの向上が要求されている。

このため、従来から採用されている可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置に加え、電子ビームを成形するアパーチャ上に繰返しパターンを形成して一度に露光を行なう一括露光方式電子ビーム描画装置が開発されてきた。

しかしながら、半導体リソグラフィ装置に対する要求精度の向上は著しく、パターンの微細化、ウェハの大口径化に伴い、更なる高精度、高速化が要求されている。それらの要求に応えるべく、次世代のリソグラフィ装置としてＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）に代表される電子ビーム投影リソグラフィや複数本の電子ビームを一斉に偏向し、ウェハの露光／非露光部にて電子ビームをＯＮ／ＯＦＦして描画するマルチビーム方式の電子ビーム描画装置の開発が近年盛んに進められている。

これらの次世代電子ビーム描画装置は、従来の描画装置に比べ、その描画方式が大きく異なり、新たな技術課題が発生してきている。

マルチビーム方式の電子ビーム描画装置における、電子ビームのビーム電流計測およびビーム電流異常時の表示方法については、例えば、特許文献１に記載のように、電子ビームの検知器であるファラデーカップ、およびファラデーカップからの電流を計測する手段を複数個並べて、複数の電子ビームのビーム電流を一度に計測し、更に、そのデータを閾値で切って、制御用計算機の画面上に色表示もしくは濃淡表示させる方法が開示されている。

また、マルチビーム方式の電子ビーム描画装置における、異常な電子ビームが生じた際の描画方法として、電子ビーム行路上に電子ビームを選択的に通過させることの出来る開口部を備えたシャッターを設けて置き、前記可動式のシャッターの開口部を選択的に通過させた正常な電子ビームだけを用いて、出来るだけ処理速度を落とすことなく、描画する方法が開示されている。

特開２００４−２００５４９号公報

マルチビーム方式の電子ビーム描画装置では、各々の電子ビームをＯＮ／ＯＦＦする微小なブランキング電極およびアパーチャが高密度で実装されている。このため、過電流の流入によるブランキング電極への配線の溶断、コンタミネーション等によるアパーチャ開口部の梗塞等の要因から、一部の電子ビームが制御不能となる可能性がある。

従来は、オペレータが手動で使用する電子ビームを選択し、電子ビームを選択的に遮断できる開口部を備えたシャッターで遮断して、描画を行なっていた。

しかし、制御不能となった電子ビーム（以下異常電子ビームと略す）の数が増大すると伴に、最大な電子ビームの使用範囲を決定するのは難しく、また誤って使用範囲を決定してしまうことがあった。

本発明はかかる問題点に鑑み、一部の電子ビームに異常が発生し、その電子ビームを除く範囲の電子ビームを用いて描画する場合に、使用する電子ビームの最大範囲を自動的に特定する機能を備えた電子ビーム描画方法およびその装置を提供することを目的とする。

本発明は、複数の電子ビームを生成し、前記複数の電子ビームを被露光物上に照射して描画をする電子ビーム描画方法であって、電子ビームが照射する照射範囲内に異常な電子が存在するところを避けて区画され、かつ正常な電子ビームが占める最大な矩形の区画領域を算定することを特徴とする。

本発明によれば、使用できる正常な電子ビームの最大な区画領域を自動的に特定することが可能である。このため、出来る限り描画スループットを落とさずに描画が可能となる。

本発明の実施形態に係る実施例について図を引用して説明する。

実施例１から順に説明する。
（実施例１）
まず、本発明の実施例に係わるマルチ電子ビーム描画装置を示す図１に沿って説明する。

電子銃１０１から発した電子ビーム１０２は、コンデンサーレンズ１０３、アパーチャアレイ１０４、レンズアレイ１０５により複数の電子ビーム１０６が形成される。

この複数の電子ビーム１０６は、ブランキング電極アレイ１０７、ブランキング絞り１０８により、それぞれが独立にＯＮ／ＯＦＦされる。第１投影レンズ１０９および第２投影レンズ１１１により、試料１１３上に投影される。

このとき、複数の電子ビーム１０６の試料１１３上での位置は、主偏向器１１０、副偏向器１１２を用いて一斉に走査される。走査と複数の電子ビーム１０６のＯＮ／ＯＦＦを同期させ、かつ、試料ステージ１１５により試料１１３を移動させることで試料全面を描画する。

また、可動式アパーチャ１１６は選択的に電子ビームを通過させるために開口部を備えており、ＸＹ方向に移動可能である。

フォーカス制御回路１２０はレンズアレイ１０５を、照射量制御回路１２１はブランキング電極アレイ１０７を、レンズ制御回路１２２は第１投影レンズ１０９と第２投影レンズ１１１を、偏向制御回路１２３は主偏向器１１０と副偏向器１１２を、ステージ制御回路１２５は試料ステージ１１５を、アパーチャ位置制御回路１２７は可動式アパーチャ１１６をそれぞれ制御している。

信号処理回路１２４は電子ビーム検知手段１１４からの信号を検知し、信号処理を行っている。データ生成部１２８はデータ記憶装置１２９に格納されている描画パターンデータをマルチ電子ビーム描画装置用データに変換・転送する機能を備えている。

上記の各種回路、データ生成部１２８を制御する演算部としてのＣＰＵ１２６が備わる。ＣＰＵ１２６は、各種情報を演算処理して電子描画に関する全体的な制御を行なっている。ＣＰＵ１２６は異常電子ビームの位置情報を元に使用する電子ビームを特定する機能を備えている。

以下に使用する電子ビームを特定する機能について説明する。

先ず、異常電子ビームの検出は、単一のビーム検知手段に一本ずつ電子ビームをＯＮ／ＯＦＦさせて、ビーム電流を計測し、正常・異常を判定する。もしくは、複数のビーム検知手段で一度に複数の電子ビームについて、正常・異常を判定する。つまり、演算部には、電子ビーム検知手段の検知情報を演算処理して電子ビームの正常・異常を判定する判定機能が備わる。

次に、図２を引用して描画に使用する電子ビームを自動的に特定する手順を説明する。

図３〜図９は、図２のフローチャートの各ステップの動作を具体的に表しており、図中で塗りつぶされている領域は、上記の検出方法により検出された異常電子ビームの位置を表している。

ステップ２０１は、検出した異常電子ビームの中で、最端に位置する異常電子ビームを特定する動作を示す。（図３）
ステップ２０２は、Ｘ座標の最小値（Ｘａ）よりもＸ座標が小さい領域、Ｘ座標の最大値（Ｘｃ）よりもＸ座標が大きい領域、Ｙ座標の最小値（Ｙｂ）よりもＹ座標が小さい領域、Ｙ座標の最大値（Ｙｄ）よりも座標が大きい領域の４つの範囲についてビーム数を求める動作を示す。（図４）
ステップ２０３は、使用可能な電子ビームの数が最大となる範囲を特定する動作を示す。（図５）
ステップ２０４は、ステップ２０１で特定した全ての異常電子ビームの位置が、最大Ｘ座標・Ｙ座標の半値で４つの範囲に区切った場合に、いずれかの範囲だけに属するか否かを判定する動作を示す。

ステップ２０５は、最端に位置する各異常電子ビームに対し、以下の条件を満たす異常電子ビームを特定する。（図６）
（１）．異常電子ビームの中でＸ座標が最小となるもの（Ａ（Ｘａ，Ｙａ））に対して、ＸａにＸ座標が最も近く、かつＹ座標がＹａよりも大きい・小さい異常電子ビーム（ＥとＦ）。
（２）．異常電子ビームの中でＸ座標が最大となるもの（Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ））に対して、ＸｃにＸ座標が最も近く、かつＹ座標がＹｃよりも大きい・小さい異常電子ビーム（ＨとＧ）。
（３）．異常電子ビームの中でＹ座標が最小となるもの（Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ））に対して、ＹｂにＹ座標が最も近く、かつＸ座標がＸｂよりも大きい・小さい異常電子ビーム（ＧとＦ）。
（４）．異常電子ビームの中でＹ座標が最大となるもの（Ｄ（Ｘｄ，Ｙｄ））に対して、ＹｄにＹ座標が最も近く、かつＸ座標がＸｄよりも大きい・小さい異常電子ビーム（ＨとＥ）。

ステップ２０６は、最も外側にある異常電子ビームと、ステップ２０５で検索した異常電子ビームに隣接し、かつ他の異常電子ビームを含まない範囲をそれぞれ求め、その範囲内の電子ビーム数を求める動作を示す。（図７）
ステップ２０７は、使用可能な電子ビームの数が最大となる範囲を特定する動作を示す。（図８）
ステップ２０８は、ステップ２０３とステップ２０７で求まった電子ビーム数を比較し、大きい方の範囲を採用する動作を示す。（図９）
以上のような機能を備えることにより、一部の電子ビームに異常が生じ、マルチ電子ビームの一部だけを用いて描画する場合に、使用する電子ビームの最大な範囲を自動的に特定することが出来る。

つまり、演算部には、電子ビームが照射する照射範囲内に異常な電子が存在するところを避けて区画され、かつ正常な電子ビームが占める最大な矩形の区画領域を算定する算定機能が備わっている。このため、オペレータが表示画面を見て異常な電子の有無を確認し、正常な電子ビームが使用できる範囲を試行錯誤してきめる煩わしさがない。またオペレータの判断違いによる誤って使用範囲を決定も防止できる。

使用する電子ビームの範囲が決定すると、可動式アパーチャ１１６を移動させて使用範囲外の電子ビームを遮断する。図１６は、可動式アパーチャ１１６の上方から見た電子ビーム遮断の様子を示している。図示の都合上、６行６列のマルチ電子ビームの場合を示す。

図１６において、点線で囲まれた領域１６０４に属する電子ビームは可動式アパーチャ１１６により遮断され、それ以外の電子ビームはアパーチャ開口部１６０３を通過し、試料１１３に到達する。

また、使用する電子ビームの範囲はデータ生成回路１２８にも伝達される。データ生成回路１２８は、使用する電子ビームの範囲を考慮して、データ記憶手段１２９に格納されている描画パターンデータをマルチ電子ビーム描画装置用データに変換し、露光時間制御回路１２１、偏向制御回路１２３およびステージ制御回路１２５にデータ転送を行なうことで、試料上の所望の位置に電子ビームが位置決めされ、試料１１３に所望の時間で電子ビームが照射され、高精度のパターンが描画できる。
（実施例２）
（実施例１）に示した、描画に使用する電子ビームの自動的に特定する方法に関する他の実施例として、自動的に特定した電子ビームを使用するか、又は手動で使用するビームを選択するかをオペレータに選択させてもよい。

以下、図１０に示す使用可能な電子ビームを自動的に特定してから描画までの動作フローについて説明する。また、図１１〜図１５に図１０のフローチャートの各ステップでの画面表示の例を示す。

ステップ１００１は、先の（実施例１）に示した、描画に使用する電子ビームを自動的に特定する動作を示す。

ステップ１００２は、ステップ１００１における自動特定の結果を採用するか否かをオペレータに選択させる動作を示す。画面表示は図１１に対応する。図１１の太線で囲まれた範囲１１０１は自動特定の結果を示している。自動選択結果を採用する場合は、ステップ１００６に進み、使用する電子ビームが決定する。画面表示は図１２に対応する。

ステップ１００３は、ステップ１００２で自動特定結果を採用しない場合に、オペレータが演算部の演算処理によって示す画面上で描画に使用する電子ビームを選択する動作を示す。画面表示は図１３に対応する。図１３の太線で囲まれた範囲１３０１は使用する電子ビームを手動で選択した範囲を示す。

ステップ１００４は、ステップ１００３で手動選択した電子ビームに、異常電子ビームが含まれるか否かを判定する動作を表す。含まれていなければ、使用する電子ビームが決定する。

ステップ１００５は、ステップ１００４の手動選択に誤りがあった場合に、エラーメッセージを演算部の演算処理によって示す画面上に表示させる動作を表している。画面表示は図１４に対応する。再度手動選択して、選択範囲に異常電子ビームが含まれていなければ、使用する電子ビームが決定される。画面表示は図１５に対応する。

以上説明したように、本発明に係る実施の形態によれば、マルチ電子ビームの一部に異常な電子ビームが生じ、その電子ビームを遮断する場合、より多くの電子ビームが使用できる範囲を自動的に特定することができる。

本発明の実施例に係わるもので、マルチ電子ビーム描画装置の概略図。 本発明の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の自動特定手順を示すフローチャート。 本発明の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の自動特定手順の具体例を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の自動特定手順の具体例を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の自動特定手順の具体例を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の自動特定手順の具体例を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の自動特定手順の具体例を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の自動特定手順の具体例を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の自動特定手順の具体例を示す図。 本発明の他の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の決定手順を示すフローチャート。 本発明の他の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の決定手順に関する画面表示を示す図。 本発明の他の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の決定手順に関する画面表示を示す図。 本発明の他の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の決定手順に関する画面表示を示す図。 本発明の他の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の決定手順に関する画面表示を示す図。 本発明の他の実施例に係わるもので、ビーム使用範囲の決定手順に関する画面表示を示す図。 本発明の実施例に係わるもので、可動式アパーチャを移動させて使用範囲外の電子ビームを遮断した状態を示す図。

符号の説明

１０１…電子銃、１０２…電子ビーム、１０３…コンデンサーレンズ、１０４…アパーチャアレイ、１０５…レンズアレイ、１０６…複数の電子ビーム、１０７…ブランキング電極アレイ、１０８…ブランキング絞り、１０９…第１投影レンズ、１１０…主偏向器、１１１…第２投影レンズ、１１２…副偏向器、１１３…試料、１１４…電子ビーム検知手段、１１５…試料ステージ、１１６…可動式アパーチャ、１２０…フォーカス制御回路、１２１…照射量制御回路、１２２…レンズ制御回路、１２３…偏向制御回路、１２４…信号処理回路、１２５…ステージ制御回路、１２６…ＣＰＵ、１２７…アパーチャ位置制御回路、１２８…データ生成部、１２９…データ記憶装置、１１０１…画面表示装置、１６０１…正常な電子ビーム、１６０２…異常な電子ビーム、１６０３…アパーチャ開口部。

Claims (5)

1. 複数の電子ビームを生成し、前記複数の電子ビームを被露光物上に照射して描画をする電子ビーム描画方法であって、
   電子ビームが照射する照射範囲内に異常な電子が存在するところを避けて区画され、かつ正常な電子ビームが占める最大な矩形の区画領域を算定することを特徴とする電子ビーム描画方法。
2. 請求項１記載の電子ビーム描画方法において、
   算定された前記区画領域の電子ビームを用いて描画をすることを特徴とする電子ビーム描画方法。
3. 請求項１記載の電子ビーム描画方法において、
   算定された前記区画領域の電子ビームを使用するか否かを操作者に判定させるステップと、オペレータが任意に指定する矩形の指定区画領域の電子ビームを手動選択するステップと、前記指定区画領域内に異常な電子ビームが存在する場合にはエラーのメッセージ表示をするステップとを有することを特徴とする電子ビーム描画方法。
4. 複数の電子ビームを生成する電子ビーム生成手段と、前記複数の電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記複数の電子ビームを任意の時間で個別にＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段と、前記複数の電子ビームを試料上に収束させるレンズと、前記複数の電子ビームの照射方向に偏向を加える偏向器と、前記複数の電子ビームが照射される試料を載置して移動するステージと、上記の各種手段、レンズ、偏向器、ステージの制御を司る演算部とを有する電子ビーム描画装置において、
   前記演算部は、前記電子ビーム検知手段の検知情報を演算処理して電子ビームの正常・異常を判定する判定機能と、電子ビームが照射する照射範囲内に異常な電子が存在するところを避けて区画され、かつ正常な電子ビームが占める最大な矩形の区画領域を算定する算定機能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４記載の電子ビーム描画方法において、
   算定された前記区画領域外に電子ビームを遮断する可動式アパーチャを有することを特徴とする電子ビーム描画装置。

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