JP2009164323A - 電子線描画装置及び電子線描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料に照射される電子線の照射位置を補正することにより、精度よく試料にパターンを描画する。
【解決手段】基板Ｗの表面にパターンが形成されている間に、信号調整回路７２ｃによって、偏差情報の成分のうちの２次電子信号と相関の低い周波数成分が除去された偏差情報に基づいて生成された補正信号によって走査電極１６を制御する。すなわち、偏差情報の成分のうちの２次電子信号と相関の低い周波数成分が除去された偏差情報に基づいて電子線を偏向することにより、基板Ｗ上の電子線の照射位置の補正を行う。これにより、電子線描画装置１００の構成要素である回転機構３２、移動ステージ３４及びスライドユニット３３などを含む機器からの振動に起因する電子線の照射位置の変動分等が効率的に補正される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子線描画装置及び電子線描画方法に係り、更に詳しくは、電子線を用いて試料にパターンを描画する電子線描画装置及び電子線描画方法に関する。

近年、情報のデジタル化に伴い、光ディスクやハードディスクの大容量化に対する要求が高まっており、ＣＤ（Compact Disk）や、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの従来型光ディスクに代わり、例えば波長が４００ｎｍ程度の紫外光により情報の記録及び再生が行なわれる次世代型の光ディスクや、高密度記録が可能なパターンドメディアの研究開発が盛んに行なわれている。

次世代型光ディスクの原盤（スタンパ）やパターンドメディアの記録媒体等の製造工程では、記録層に形成されるパターンが従来型の光ディスクに比べて微細であることから、例えば、０．０５μｍ以下の極細線描画が可能な電子線描画装置がよく用いられている。この電子線描画装置は、回転する基板に電子線を照射して基板の表面にスパイラル状又は同心円状の微細パターンを描画する、或いは、ＸＹステージによって水平面内を移動する基板に直線上の微細パターンを描画するものである。

この種の電子線描画装置では、床からの振動（床振動）、ステージの位置決め誤差、真空室の磁場変動、熱膨張、及び気圧変動などによって、試料に対する電子線の照射位置が変動する場合がある。真空室の熱膨張及び気圧変動は、長期間にわたる直流的な位置ドリフト変動であり、床振動、ステージの位置決め誤差、及び磁場変動は周期的に変動する交流的な位置ドリフト変動である。

上述の床振動は、電子線描画装置を構成する機器が載置された定盤に伝達されると、真空室（筐体）及び電子鏡筒などが振動し、電子銃、電子レンズ、偏向器を保持している電子鏡筒と試料との相対位置関係がずれて、試料上で電子線の照射位置（以下、単に照射位置ともいう）にずれが生じ、結果的に描画精度が低下してしまう。また、試料を載置して移動するステージの目標位置と現在位置の誤差は、試料上の照射位置のずれとなり、さらに、ステージの制御帯域以上の周波数領域にある床振動がステージに伝達されると、ステージの制御が振動に追随できず、同様に試料上で照射位置のずれが生じてしまう。そこで、近年では、上述した電子線の照射位置を補正する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献４参照）。

特許文献１には、床振動等の外部環境から電子線描画装置に伝達される振動を検出し、電子線の照射位置を補正することによって、試料に対するパターンの描画を高精度に行う方法が記載されている。この方法では、試料室の位置振動に対する照射位置の位置振動の伝達関数を測定し、この伝達関数の測定結果を補正信号生成装置内の補正量演算装置に記憶させておく。次に、試料室に取付けた振動計から振動検出信号を得て、振動検出信号を補正信号生成装置に供給する。

特許文献２には、磁場変動に起因する電子線の照射位置の変動を抑制する方法が記載されている。この方法では、電子線の発生装置の近傍や試料室の内部に設置した複数の磁気検出器の出力に応じて偏向電極を駆動し、磁場変動による電子線の偏向を打消す方向へ電子線を偏向させることによって、磁場変動による電子線の照射位置の変動を抑制する。

特許文献３には、気圧変動による電子線の照射位置の変動を抑制する方法が記載されている。この方法では、前回描画較正時に計測された気圧との気圧差、及び前回描画較正時からの経過時間を逐次計測し、計測された経過時間に対する気圧差の割合が、所定の既定値以上のときに照射位置の較正を実行する。

特許文献４には、レーザ干渉計又はレーザホロスケールなどによって送りスライダーの微量な送りムラを検出し、この送りムラをレーザ光を偏向させることで光学的に補正するとともに、ピエゾアクチュエータの伸縮により、記録ヘッドを動作させることで送りスライダーの微量な送りムラを補正するマスタリング装置が記載されている。

特許第３０７５４６８号公報 特開２００２−２１７０８６号公報 特開２００６−３２６１６号公報 特開平１０−２６１２４５号公報

特許文献１に記載の方法では、電子線の照射位置の変動の計測は、ナイフエッジ法を用いた電流検出信号によって行われる。ナイフエッジ法を用いた電流検出による照射位置の変動の計測は、使用する電子線の電流値が、数ｐＡレベルであれば問題ないが、数ｎＡ〜数十ｎＡの大電流になると、ナイフエッジに衝突した電子がナイフエッジを構成する材料内の電子と衝突して散乱電子が生じる。この散乱電子は電子線の照射位置の計測結果に悪影響を与えることがある。また、試料室の位置振動に対する照射位置の変動との伝達関数を用いると、ゲインと位相が得られるものの両者間の相関が高いかどうかの判断を行うことができない。このため、伝達関数の確度が低い場合には、偏向器への補正出力が不正確となり描画品質の低下を招くという不都合が考えられる。

また、電子線の照射位置の変動は、磁場変動、床振動等の１つの要因に起因するものではなく、複数の変動要因に起因して生じ得る。したがって、特許文献１及び特許文献２に記載の方法のように、磁場変動成分、又は床振動の伝達成分のみを補正するだけでは不十分である。

また、電子線を用いた描画装置では、床振動や音響振動に加えて照射点近傍の磁場変動による電子線の照射位置の変動が生じる。照射位置変動の周波数は、試料の送りムラ（送り偏差）による照射位置変動の周波数と必ずしも一致しないため、特許文献４に記載の装置では、本来補正すべきでない周波数成分によって電子線の照射位置か補正されてしまうことが考えられる。

本発明は上述の事情の下になされたもので、その第１の目的は、振動等に起因して変動する電子線の照射位置を補正して、試料に対して精度よくパターンを描画することが可能な電子線描画装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、振動等に起因して変動する電子線の照射位置を補正して、試料に対して精度よくパターンを描画することが可能な電子線描画方法を提供することにある

本発明は第１の観点からすると、移動ステージに保持された試料に電子線を用いてパターンを描画する電子線描画装置であって、前記移動ステージの現在位置と目標位置との偏差を含む偏差情報に基づいて前記移動ステージを駆動する駆動装置と；前記試料の、少なくとも前記移動ステージの移動方向に関する位置変動情報を検出する変動情報検出装置と；前記電子線の２次電子信号を検出する２次電子信号検出器と；前記変動情報検出装置から出力される変動信号、及び前記２次電子信号検出器から出力される２次電子信号のパワースペクトラムをそれぞれ演算し、該パワースペクトラムに基づくコヒーレンス関数を演算する演算装置と；前記コヒーレンス関数と前記変動信号のパワースペクトラムとを比較して、相互に相関の低いピーク周波数を特定し、前記位置変動情報から前記相関の低いピーク周波数に対応する成分を除去して補正信号を生成する補正信号生成装置と；前記補正信号に基づいて、前記試料に対する前記電子線の照射位置を補正する偏向装置と；を備える電子線描画装置である。

これによれば、位置変動情報が含まれる変動信号と電子線の２次電子信号とに基づくコヒーレンス関数と、変動信号に基づくパワースペクトラムとが比較され、その比較結果に基づいて、相互に相関の低いピーク周波数に対応する成分が除去された位置変動情報に基づいて補正信号が生成される。そして、この補正信号によって電子線が偏向されることで、試料に対する電子線の照射位置が補正される。これにより、照射位置の変動と相関の低い周波数成分を除外した情報に基づいて電子線が偏向されるので、精度よく電子線の照射位置を補正することができ、結果的に試料に対して精度よくパターンを描画することが可能となる。

また、本発明は第２の観点からすると、移動ステージに保持された試料に、電子線を用いてパターンを描画する電子線描画方法であって、前記試料の、少なくとも前記移動ステージの移動方向に関する位置変動情報を検出する工程と；前記位置変動情報に基づいてパワースペクトラムを演算する第１演算工程と；前記電子線の２次電子信号を検出する工程と；前記２次電子信号のパワースペクトラムを演算する第２演算工程と；前記位置変動情報に基づくパワースペクトラム及び前記２次電子信号のパワースペクトラムからコヒーレンス関数を演算する工程と；前記コヒーレンス関数と前記位置変動情報に基づくパワースペクトラムとを比較して、相互に相関の低いピーク周波数を特定し、前記位置変動情報から前記相関の低いピーク周波数に対応する成分を除去して補正信号を生成する工程と；前記補正信号に基づいて、前記電子線を偏向して、前記試料に対する前記電子線の照射位置を補正する補正工程と；を含む電子線描画方法である。

これによれば、位置変動情報と電子線の２次電子信号とに基づくコヒーレンス関数と、位置変動情報に基づくパワースペクトラムとが比較され、その比較結果に基づいて、相互に相関の低いピーク周波数に対応する成分が除去された位置変動情報に基づいて補正信号が生成される。そして、この補正信号によって電子線が偏向されることで、試料に対する電子線の照射位置が補正される。これにより、照射位置の変動と相関の低い周波数成分を除外した情報に基づいて電子線が偏向されるので、精度よく電子線の照射位置を補正することができ、結果的に試料に対して精度よくパターンを描画することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１には本実施形態に係る電子線描画装置１００の概略構成が示されている。この電子線描画装置１００は、例えば真空度が１０^−４Ｐａ程度の環境下において、レジスト材がコーティングされた基板Ｗに電子線を照射して、基板Ｗの描画面に微細パターンを描画する電子線描画装置である。

図１に示されるように、この電子線描画装置１００は、電子線を基板Ｗに照射する照射装置１０、基板Ｗが載置される回転テーブル３１を備える回転テーブルユニット３０、基板Ｗに反射された２次電子を検出する２次電子検出器３７、回転テーブルユニット３０などが収容される真空チャンバ４０、回転テーブルユニット３０の制御を行う位置コントローラ７４、照射装置１０に含まれる走査電極１６を制御する位置補正制御回路７２、及び上記各部を統括的に制御する制御装置７０などを備えている。

前記真空チャンバ４０は、直方体状の中空部材であり上面には円形の開口が形成されている。

前記回転テーブルユニット３０は、真空チャンバ４０内部の底壁面上に配置されている。この回転テーブルユニット３０は、基板Ｗが載置される回転テーブル３１、回転テーブル３１を鉛直軸回りに所定の回転数で回転する回転機構３２、回転機構３２をＸ軸方向に移動可能に支持する移動ステージ３４、及び前記移動ステージ３４を所定のストロークでＸ軸方向に駆動するスライドユニット３３を備えている。

前記２次電子検出器３７は、回転テーブル３１の上方に配置され、電子線が基板Ｗに入射する際に発生する２次電子を検出し、検出した２次電子の強度に応じた検出信号を位置補正制御回路７２へ出力する。以下。２次電子検出器３７から出力される検出信号を２次電子信号と呼ぶものとする。

前記照射装置１０は、長手方向をＺ軸方向とするケーシング１１と、該ケーシング１１の内部上方から下方に向かって順次配置された、電子銃１２、磁界レンズ１３、ブランキング電極１４、アパーチャ部材１５、走査電極１６、及び対物レンズ１７を備えている。

前記ケーシング１１は、下方が開放された円筒状のケーシングであり、真空チャンバ４０の上面に形成された開口に、上方から隙間なく嵌合されている。そして、真空チャンバ４０内部に位置する部分は、その直径が−Ｚ方向に向かって小さくなるテーパー形状となっている。

前記電子銃１２は、前記ケーシング１１の内部上方に配置されている。この電子銃１２は、陰極から熱と電界により取り出した電子を射出する熱電界放射型の電子銃であり、例えば、直径２０〜５０ｎｍ程度の電子線を下方（−Ｚ方向）へ射出する。

前記磁界レンズ１３は、電子銃１２の下方に配置された環状のレンズであり、電子銃１２から下方に射出された電子線に対して集束する方向のパワーを作用させる。

前記ブランキング電極１４は、Ｘ軸方向に所定間隔隔てて相互に対向するように配置された１組の長方形板状の電極を有し、制御装置７０によって印加される電圧に応じて、磁界レンズ１３を通過した電子線を、図中の点線で示されるように＋Ｘ方向へ偏向する。

前記アパーチャ部材１５は、中央に電子線が通過する開口が設けられた板状の部材である。このアパーチャ部材１５は、ブランキング電極１４を通過した電子線が収束する点近傍に開口が位置するように配置されている。

前記走査電極１６は、アパーチャ部材１５の下方に配置されている。この走査電極１６は、Ｘ軸方向に相互に対向するように配置された１対の電極と、Ｙ軸方向に相互に対向するように配置された１対の電極とを有し、位置補正制御回路７２によって印加される電圧に応じて、アパーチャ部材１５を通過した電子線をＸ軸方向又はＹ軸方向へ偏向する。

前記対物レンズ１７は、走査電極１６の下方に配置され、走査電極１６を通過した電子線を、回転テーブル３１に載置された基板Ｗの表面に収束する。

上述のように構成された照射装置１０では、電子銃１２から射出された電子線は、磁界レンズ１３を通過することにより集束され、アパーチャ部材１５に設けられた開口近傍（以下、クロスオーバポイントという）で一旦交差される。次に、クロスオーバポイントを通過した電子線は、発散しつつアパーチャ部材１５を通過することによりその形状が整形される。そして、対物レンズ１７によって、回転テーブル３１に載置された基板Ｗの表面に収束される。

また、照射装置１０では、上記動作と並行してブランキング電極１４を制御して、電子線をＸ軸方向に偏向することで、アパーチャ部材１５で電子線を遮蔽し、基板Ｗに対する電子線のブランキングをすることができるようになっている。また、走査電極１６に印加する電圧を制御して、電子線をＸ軸方向又はＹ軸方向に偏向させることにより、基板Ｗ上の電子線の照射位置を調整することができるようになっている。

制御装置７０は、一例としてＣＰＵ、及び上記各部を制御するプログラムやパラメータが格納されたメモリなどを含んで構成された制御用コンピュータである。この制御装置７０は、例えばユーザからの指令に基づいて、照射装置１０及び回転機構３２の制御を行うとともに、位置コントローラ７４を介してスライドユニット３３の制御を行う。

前記位置コントローラ７４は、制御装置７０からの指示により、位置検出器３６を介して回転テーブル３１のＸ軸方向の位置を計測しつつ、制御装置７０からの位置指令情報に基づいてスライドユニット３３を駆動する。これにより、回転テーブル３１は、位置指令情報に含まれる回転テーブル３１の目標位置と、位置検出器３６を介して計測した回転テーブル３１の実測位置との偏差が零となるようにＸ軸方向に駆動される。また、位置コントローラ７４は、回転テーブル３１の目標位置と実測位置との偏差を含む偏差情報を位置補正制御回路７２へ出力する。なお、位置検出器３６としては、例えば１パルスあたり１ｎｍ以下の分解能を有するレーザホロスケール等を用いることができる。

前記位置補正制御回路７２は、図２に示されるように、演算回路７２ａ、ピーク周波数検出回路７２ｂ、信号調整回路７２ｃ、及び複数の直列信号フィルタ７３_１〜７３_ｎを有している。

前記演算回路７２ａは、位置コントローラ７４から出力された偏差情報、及び２次電子検出器３７から出力された２次電子信号に対してフーリエ変換を施すことによって、偏差情報及び２次電子信号それぞれのパワースペクトラムを算出する。

更に演算回路７２ａは、２次電子信号のパワースペクトラムの複素共役数を偏差情報のパワースペクトラムに乗じて、偏差情報及び２次電子信号のクロススペクトラムを求め、これらのクロススペクトラムの二乗振幅を、偏差情報のパワースペクトラムと２次電子信号のパワースペクトラムとの積で除算することで、周波数を変数とするコヒーレンス関数を算出する。

上述のように算出された偏差情報のパワースペクトラムとコヒーレンス関数とを含む情報は、ピーク周波数検出回路７２ｂへ出力される。

図３は、ピーク周波数検出回路７２ｂへ出力されたコヒーレンス関数、すなわち各周波数に対するコヒーレンス値を示す図であり、図４は、ピーク周波数検出回路７２ｂへ出力された偏差情報のパワースペクトラム、更に詳しくは各周波数に対するパワースペクトラムを示す図である。

前記ピーク周波数検出回路７２ｂは、図３に示されるコヒーレンス関数と図４に示されるパワースペクトラムとを比較して、偏差情報に含まれる直列信号フィルタ７３_１〜７３_ｎで除去すべき周波数成分の周波数を決定し、その情報を直列信号フィルタ７３_１〜７３_ｎへ出力する。

図４に示されるように、本実施形態にかかる偏差情報のパワースペクトラムでは、周波数がａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ（Ｈｚ）近傍であるときにピークＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８が現れている。一方、図３において、各周波数ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ（Ｈｚ）におけるコヒーレンス値を見ると、周波数ａ、ｅ、ｇ（Ｈｚ）におけるコヒーレンス値は０．２以下となっており、他の周波数ｂ、ｃ、ｄ、ｆ、ｈ（Ｈｚ）におけるコヒーレンス値は０．３以上となっている。ピーク周波数検出回路７２ｂは、偏差情報のパワースペクトラムのピークＰ１〜Ｐ８のうち、コヒーレンス値が例えば０．２以下のピークＰ１、Ｐ５、Ｐ７に対応する周波数に関する情報を直列信号フィルタ７３_１，７３_２，７３_３へ出力する。

前記直列信号フィルタ７３_１〜７３_ｎそれぞれは、例えば図５に示されるノッチフィルタを含んでいる。図５に示されるノッチフィルタの回路は、可変抵抗Ｒ１,Ｒ２、及びコンデンサＣ２からなるローパスフィルタ部と、コンデンサＣ４，Ｃ５、及び可変抵抗Ｒ３からなるハイパスフィルタ部と、入力インピーダンスを大きくするためのオペアンプａと、Ｑ値を増加させるためのオペアンプｂ、及び抵抗Ｒ４，Ｒ５からなる帰還回路とを含んで構成されている。そして、例えば可変抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３としては、モータによって駆動される回転型のポテンショメータが用いられ、ピーク周波数検出回路７２ｂから出力される周波数情報に基づく信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によって、前記モータが駆動されることでその抵抗値が設定され、これによりカットオフ周波数が設定されるようになっている。

本実施形態では、ピーク周波数検出回路７２ｂから直列信号フィルタ７３_１，７３_２，７３_３へ周波数情報が供給され、この情報に基づいて直列信号フィルタ７３_１，７３_２，７３_３それぞれの可変抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値が設定されることで、直列信号フィルタ７３_１，７３_２，７３_３のカットオフ周波数がそれぞれ、ａ、ｅ、ｇ（Ｈｚ）に設定される。また、直列信号フィルタ７３_１，７３_２，７３_３以外の直列信号フィルタ７３_４〜７３_ｎでは、カットオフ周波数は設定されず、入力信号と出力信号が等しくなるように、可変抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値が設定される。

上述のように、カットオフ周波数が設定された複数の直列信号フィルタ７３_１〜７３_ｎを総合したときのゲイン特性は、図６に示されるように周波数ａ、ｅ、ｇ（Ｈｚ）でゲインが低くなる特性となり、位置コントローラ７４から出力され、直列信号フィルタ７３_１へ入力された偏差情報は、複数の直列信号フィルタ７３_１〜７３_ｎを経由して信号調整回路７２ｃへ入力されるまでの間に、周波数ａ、ｅ、ｇ（Ｈｚ）に対応した成分が除去され、信号調整回路７２ｃへ出力される。

前記信号処理回路７２ｃは、複数の直列信号フィルタ７３_１〜７３_ｎを経由して入力される偏差情報に基づいて、走査電極１６を制御する電圧信号（補正信号）を生成し、走査電極１６へ出力することで電子線の偏向を行う。

上述した電子線描画装置１００では、例えばユーザや上位装置からの描画開始指令を、制御装置７０が受信すると、制御装置７０は、回転機構３２を駆動し、また位置コントローラ７４を介してスライドユニット３３を駆動することにより、基板Ｗを所定の回転数で回転させながら＋Ｘ方向へ微小移動させる。次に、照射装置１０を駆動して、描画パターンに基づいて変調された電子線を基板Ｗの表面に照射して、基板Ｗの表面に同心円状又はスパイラル状のパターンを形成する。

本実施形態にかかる電子線描画装置１００では、基板Ｗの表面にパターンが形成されている間に、信号調整回路７２ｃによって、偏差情報の成分のうちの２次電子信号と相関の低い周波数成分が除去された偏差情報に基づいて生成された補正信号によって走査電極１６が制御される。すなわち、偏差情報の成分のうちの２次電子信号と相関の低い周波数成分が除去された偏差情報に基づいて電子線が偏向されることにより、基板Ｗ上の電子線の照射位置の補正が行われる。

２次電子検出器３７からの出力である２次電子信号には、基板Ｗ上の電子線の照射位置近傍の振動情報が含まれている。この振動情報には、主として外部からの床面を介して伝わる振動に起因する成分と、回転機構３２、移動ステージ３４及びスライドユニット３３などが駆動されることに起因する成分とが含まれている。本実施形態では、図３に示されるコヒーレンス関数と図４に示される偏差情報のパワースペクトラムとの比較が行われ、その比較結果に基づいてカットオフ周波数が設定された複数の直列信号フィルタ７３_１〜７３_ｎによって、位置コントローラ７４から出力される偏差情報から、２次電子信号とは相関の低い成分が除去される。そして、この偏差情報に基づいて電子線が偏向される。

これにより、本実施形態では、電子線描画装置１００の構成要素である回転機構３２、移動ステージ３４及びスライドユニット３３などを含む機器からの振動に起因する電子線の照射位置の変動分等が効率的に補正され、結果的に、基板Ｗに精度よくパターンを描画することが可能となる。

《偏向感度の設定方法》
照射位置の補正を行うにあたっては、基板Ｗに対する描画を行う前に、予め走査電極１６による電子線の偏向感度を設定しておくことが可能である。以下、偏向感度の設定方法について説明する。

上述した位置補正制御回路７２の信号調整回路７２ｃとしては、例えば図７に示されるように、ＣＰＵ８０ａ、ＲＯＭ（Read-Only Memory）８０ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）８０ｃ、カウンタ８０ｄ、信号発生部８０ｅ、加算器８０ｆ、及びスイッチ８０ｇなどを有する回路を用いることができる。

この信号調整回路７２ｃでは、ＣＰＵ８０ａの指示により信号発生部８０ｅは、スイッチ８０ｇをオフにして、直列信号フィルタ７３_ｎからの出力を遮断するとともに、適当な電圧信号を加算器８０ｆに出力する。これにより、電圧信号は加算器８０ｆを経て走査電極１６へ印加される。

図８（Ａ）には、ラインパターンが形成されたサンプル試料Ｗ’が示されている。このサンプル試料Ｗ’の上面（＋Ｚ側の面）には、例えばＹ軸方を長手方向とする複数のラインがＸ軸方向に間隔Ｔｒで形成されている。また、このサンプル試料Ｗ’では、図８（Ｂ）に示されるように、図８（Ａ）におけるラインの部分が溝部となっている。この試料を例えば、図１に示される電子線描画装置１００の回転テーブル３１に載置するか、又は、不図示の支持台を用いてサンプル試料Ｗ’を回転テーブル３１に載置される基板Ｗと同程度の高さで支持し、このサンプル試料Ｗ’に対して電子線による走査を行う。

具体的には、図９に示されるように、時間とともに増加する電圧信号を走査電極１６へ印加して、サンプル試料Ｗ’表面の電子線の照射位置をＸ軸方向に移動させる。これにより、２次電子検出器３７からの２次電子信号は、図９に示されるように、周期がＴの矩形上の波形となる。なお、周期Ｔは、電子線の照射位置の移動速度とサンプル試料Ｗ’に形成されたライン間隔Ｔｒとによって決定される。

信号調整回路７２ｃのＣＰＵ８０ａは例えば、カウンタ８０ｄのカウンタ値を３に設定し、２次電子信号の３周期分に相当する時間３Ｔにおける電圧信号の変化量ΔＶを計測する。そして、ＲＯＭ８０ｂに格納された計算プログラムに従って、サンプル試料Ｗ’のライン間隔Ｔｒと印加電圧の変化量ΔＶとから電子線の偏向感度を算出し、その結果をＲＡＭ８０ｃに蓄積する。

電子線描画装置１００では、予め算出された偏向感度に基づいて、基板Ｗに対する電子線の照射位置の補正を行うことで、更に精度よく電子線の照射位置の補正を行うことが可能となる。また、電子線の電流値や加速電圧が変更されたとしても、瞬時に偏向補正に必要な偏向感度を計測できるので、基板Ｗにパターンを描画する際のダウンタイムを少なくすることが可能となる。

なお、サンプル試料としては、図８（Ａ）に示されるラインパターンが形成されたサンプル試料の他に、例えば、図１０（Ａ）に示されるような、表面に所定のピッチＴｒで同心円パターンが形成されたサンプル試料を用いてもよいし、図１０（Ｂ）に示されるような、表面にスパイラル上のパターンが形成されたサンプル試料を用いてもよい。

また、上記実施形態では、移動ステージ３４の目標位置と現在位置との偏差情報に基づく電子線の照射位置の補正を行ったが、これに限らず、図１１に示されるように、照射装置１０のケーシング１１に振動検出器５１を設け、この振動検出器５１からの出力信号につていて上述した偏差情報と同様の処理を施すことにより得られる補正信号に基づいて、電子線の照射位置の補正を行ってもよい。

また、図１２に示されるように、真空チャンバ４０に振動検出器５２を設け、この振動検出器５２からの出力信号につていて上述した偏差情報と同様の処理を施すことにより得られる補正信号に基づいて、電子線の照射位置の補正を行ってもよい。

また、図１３に示されるように、回転テーブル３１の近傍に磁気検出器５３を設け、この磁気検出器５３からの出力信号につていて上述した偏差情報と同様の処理を施すことにより得られる補正信号に基づいて、電子線の照射位置の補正を行ってもよい。

また、本実施形態にかかる電子線描画装置１００に、振動検出器５１、振動検出器５２、及び磁気検出器５３のすべてを設け、これらの検出器５１〜５３、及び位置コントローラ７４からの偏差情報のすべてを用いて、電子線の照射位置の補正を行ってもよい。

この場合には、図１４に示されるように位置補正制御回路７２において、２次電子検出器３７からの２次電子信号と位置コントローラ７４からの偏差情報とに基づいて、直列信号フィルタ７３_１〜ｎのカットオフ周波数が設定され、２次電子信号と振動検出器５１からの出力信号とに基づいて、直列信号フィルタ５４_１〜ｎのカットオフ周波数が設定され、２次電子信号と振動検出器５２からの出力信号とに基づいて、直列信号フィルタ５５_１〜ｎのカットオフ周波数が設定され、２次電子信号と磁気検出器５３からの出力信号とに基づいて、直列信号フィルタ５６_１〜ｎのカットオフ周波数が設定される。

そして、信号調整回路７２ｃでは、直列信号フィルタ７３_１〜ｎを経由することにより、２次電子信号と相関の低い周波数成分が除外された偏差情報に基づいて補正信号が生成され、信号調整回路７２ｄでは、直列信号フィルタ５４_１〜ｎを経由することにより、２次電子信号と相関の低い周波数成分が除外された振動検出器５１からの出力信号に基づいて補正信号が生成され、信号調整回路７２ｅでは、直列信号フィルタ５５_１〜ｎを経由することにより、２次電子信号と相関の低い周波数成分が除外された振動検出器５２からの出力信号に基づいて補正信号が生成され、信号調整回路７２ｆでは、直列信号フィルタ５６_１〜ｎを経由することにより、２次電子信号と相関の低い周波数成分が除外された磁気検出器５３からの出力信号に基づいて補正信号が生成される。このように各信号調整回路７２ｃ〜７２ｆで生成された補正信号は、加算器７２ｇによって加算された後に、走査電極１６に出力される。

これにより、電子線描画装置１００が載置される床面からの振動や、照射位置近傍の磁場変動、ステージの送り変動などに起因する電子線の照射位置の変動を補正することが可能となる。

以上説明したように、本発明の電子線描画方法及び電子線描画装置は、試料にパターンを描画するのに適している。

本発明の一実施形態に係る電子線描画装置の概略的な構成を示す図である。 位置補正制御回路のブロック図である。 偏差情報と２次電子信号とによって算出される各周波数に対するコヒーレンス値を示す図である。 偏差情報のパワースペクトラムを示す図である。 直列信号フィルタの構成を示す図である。 複数の直列振動フィルタによるゲイン特性を示す図である。 信号調整回路のブロック図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、サンプル試料（その１）を示す図である。 信号調整回路の動作を説明するための図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、サンプル試料（その２、その３）を示す図である。 変形例にかかる電子線描画装置の概略的な構成を示す図（その１）である。 変形例にかかる電子線描画装置の概略的な構成を示す図（その２）である。 変形例にかかる電子線描画装置の概略的な構成を示す図（その３）である。 変形例にかかる位置補正制御回路のブロック図である。

符号の説明

１０…照射装置、１１…ケーシング、１２…電子銃、１３…磁界レンズ、１４…ブランキング電極、１５…アパーチャ部材、１６…走査電極、１７…対物レンズ、３０…回転テーブルユニット、３１…回転テーブル、３２…回転機構、３３…スライドユニット、３４…移動ステージ、３６…位置検出器、３７…２次電子検出器、４０…真空チャンバ、５１，５２…振動検出器、５３…磁気検出器、７０…制御装置、７２…位置補正制御回路、７２ａ…演算回路、７２ｂ…ピーク周波数検出回路、７２ｃ〜７２ｆ…信号調整回路、７２ｇ…加算器、７３_１〜ｎ，５４_１〜ｎ，５５_１〜ｎ，５６_１〜ｎ…直列信号フィルタ、７４…位置コントローラ、８０ａ…ＣＰＵ、８０ｂ…ＲＯＭ、８０ｃ…ＲＡＭ、８０ｄ…カウンタ、８０ｅ…信号発生部、８０ｆ…加算器、８０ｇ…スイッチ、１００…電子線描画装置、Ｗ…基板、Ｗ’…サンプル試料。

Claims (15)

1. 移動ステージに保持された試料に電子線を用いてパターンを描画する電子線描画装置であって、
   前記移動ステージの現在位置と目標位置との偏差を含む偏差情報に基づいて前記移動ステージを駆動する駆動装置と；
   前記試料の、少なくとも前記移動ステージの移動方向に関する位置変動情報を検出する変動情報検出装置と；
   前記電子線の２次電子信号を検出する２次電子信号検出器と；
   前記変動情報検出装置から出力される変動信号、及び前記２次電子信号検出器から出力される２次電子信号のパワースペクトラムをそれぞれ演算し、該パワースペクトラムに基づくコヒーレンス関数を演算する演算装置と；
   前記コヒーレンス関数と前記変動信号のパワースペクトラムとを比較して、相互に相関の低いピーク周波数を特定し、前記位置変動情報から前記相関の低いピーク周波数に対応する成分を除去して補正信号を生成する補正信号生成装置と；
   前記補正信号に基づいて、前記試料に対する前記電子線の照射位置を補正する偏向装置と；を備える電子線描画装置。
2. 前記補正信号生成装置は、前記相関の低いピーク周波数に基づいてカットオフ周波数が決定されるノッチフィルタを有していることを特徴とする請求項１に記載の電子線描画装置。
3. 前記２次電子信号は、前記試料に入射した前記電子線の反射電子、又は、前記移動ステージの移動方向と直交する方向の複数のラインからなるラインパターン、スパイラルパターン、及び同心円パターンのうちの少なくとも１つのパターンを有するサンプル試料に入射した前記電子線の反射電子の検出結果であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子線描画装置。
4. 前記位置変動情報は、前記移動ステージの前記目標位置と前記現在位置との偏差情報を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子線描画装置。
5. 前記位置変動情報は、前記電子線が射出される電子鏡筒に設けられた振動検出器による検出結果を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子線描画装置。
6. 前記位置変動情報は、前記試料が収容される筐体に設けられた振動検出器による検出結果を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子線描画装置。
7. 前記位置変動情報は、前記試料上の前記電子線の照射点近傍に設けられた磁気検出器による検出結果を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子線描画装置。
8. 移動ステージに保持された試料に、電子線を用いてパターンを描画する電子線描画方法であって、
   前記試料の、少なくとも前記移動ステージの移動方向に関する位置変動情報を検出する工程と；
   前記位置変動情報に基づいてパワースペクトラムを演算する第１演算工程と；
   前記電子線の２次電子信号を検出する工程と；
   前記２次電子信号のパワースペクトラムを演算する第２演算工程と；
   前記位置変動情報に基づくパワースペクトラム及び前記２次電子信号のパワースペクトラムからコヒーレンス関数を演算する工程と；
   前記コヒーレンス関数と前記位置変動情報に基づくパワースペクトラムとを比較して、相互に相関の低いピーク周波数を特定し、前記位置変動情報から前記相関の低いピーク周波数に対応する成分を除去して補正信号を生成する工程と；
   前記補正信号に基づいて、前記電子線を偏向して、前記試料に対する前記電子線の照射位置を補正する補正工程と；を含む電子線描画方法。
9. 前記補正信号の生成は、前記相関の低いピーク周波数に基づいてカットオフ周波数が決定されたノッチフィルタを用いて行われることを特徴とする請求項８に記載の電子線描画方法。
10. 前記相関の低いピーク周波数に基づいて、前記ノッチフィルタのカットオフ周波数を設定する工程を更に含む請求項９に記載の電子線描画方法。
11. 前記２次電子信号は、前記試料に入射した前記電子線の反射電子、又は、前記移動ステージの移動方向と直交する方向の複数のラインからなるラインパターン、スパイラルパターン、及び同心円パターンのうちの少なくとも１つのパターンを有するサンプル試料に入射した前記電子線の反射電子の検出結果であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の電子線描画方法。
12. 位置情報に基づいて前記移動ステージを目標位置へ移動する移動工程と；
    前記移動ステージの現在位置を計測する計測工程と；を更に含み、前記位置変動情報は、前記移動ステージの前記目標位置と前記現在位置との偏差情報を含むことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の電子線描画方法。
13. 前記位置変動情報は、前記電子線が射出される電子鏡筒に設けられた振動検出器による検出結果を含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載の電子線描画方法。
14. 前記位置変動情報は、前記試料が収容される筐体に設けられた振動検出器による検出結果を含むことを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の電子線描画方法。
15. 前記位置変動情報は、前記試料上の前記電子線の照射点近傍に設けられた磁気検出器による検出結果を含むことを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載の電子線描画方法。

Images