【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム描画技術に係り、特に、高精度な電子ビーム描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム描画装置において、電子ビームの光学調整は最も重要な技術の１つである。特に、一括図形照射法では、複雑な形状の電子ビームの計測が重要である。従来の電子ビーム形状計測法は、反射率の高い物質からの反射電子と反射率の低い物質からの反射電子との強度の差を利用していたが、物質固有の反射率により、ＳＮに限界があった。
【０００３】
これに対して、基板に設けられた微小開口からの透過電子を利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、透過電子の散乱コントラストを用いるためにＳＮの向上に非常に大きな効果がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２７５５００号公報（図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は分解能が開口の大きさに依存するために、分解能を向上させるためには非常に小さな開口を製作することが必要となる。すなわち、分解能をいかに向上させるかが、この方法の課題である。
【０００６】
また、開口部を通過した電子が直接電子ビーム検出器に照射されるために、検出器の損傷が懸念される。
【０００７】
本発明の目的は、電子ビーム描画装置の高精度な電子ビーム調整を行うことを可能にする電子ビーム描画技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電子ビーム描画装置において、試料を搭載するステージ上に配置された、１つ以上の開口を有する少なくとも２つの散乱体を有する。散乱体が２つに分離されているので、電子ビームの入射方向に対する角度を異なって設置することが可能であり、これにより電子ビームに対して角度の異なる２つ以上の開口を用意することが出来る。あるいは、少なくとも２つの開口を有する散乱体の２つの開口を電子ビームの入射方向に対する角度を異なって形成する方法も有効である。
【０００９】
これに、散乱体の下流にある絞りと、絞りの下流にある電子ビーム検出器を付加して電子ビーム描画装置を構成する。
【００１０】
図１は、本発明の基本的構成の一例を示す。なお、図では、１個の散乱体を示しているが、説明の便宜上、同様に設置される他の散乱体を省略してある。
【００１１】
図１に示すように、開口１０１が設けられた散乱体１０２を、散乱せずに透過する電子ビーム１０４に対して傾けることにより、開口１０１が傾いて、実際の開口幅より実質的な開口幅を小さくすることになる。傾いた開口１０１の上端もしくは下端に当たって散乱した電子１０３も、散乱角が大きければ電子を反射・吸収する厚い絞り１０５により遮断され検出器１０６に入射しない。従って、実際の開口幅より小さい開口幅の領域の、散乱せずに透過した全ての電子１０３が検出器１０６に入射することになる。このような電子ビーム検出機構１０７により、開口形成に制限されている分解能を向上させることが可能になる。この角度を付ける効果は、傾けた方向に有効である。
【００１２】
そこで、本発明では、２つ以上の開口を用意することにより少なくともＸＹの２方向の分解能を上げることが出来るようにした。２方向計測出来れば、実質的に電子ビーム描画装置の電子ビームの調整・校正が可能となる。具体的には焦点、非点、大きさ（ビームサイズ）等の校正が可能となる。従って、２方向の開口の傾きを活かすためには、走査方向も異なる２方向にすることが有効である。特に、入射電子ビームに対して傾けた方向に平行に走査することが分解能向上に必要である。
【００１３】
また、この例では、散乱体を傾けた場合について示したが、後述する図７に示すように、開口それ自体を電子ビームの入射方向に対して傾けるよう構成してもよい。
図２は、本発明の基本的構成の別の例を示す。検出器の損傷に対しては、図２に示すように、開口１０１のある第１の散乱体１０２の他に第２の散乱体２０１を下流に、すなわち検出器１０６との間に設けることが有効である。この第２の散乱体２０１の目的は、電子ビームを散乱することで検出器１０６に入射する電子ビームを広げることにある。これにより、検出器上に電子ビームが集中して入射することがなくなり、検出器の損傷を押させることが出来る。第２の散乱体２０１は、あまり厚いと電子ビームを吸収してしまうので、使用する電子の飛程より薄い必要がある。逆に、散乱する必要があるために電子の平均自由距離より厚い必要がある。この結果、大きな電流でも検出器に損傷を与えることなく検出が可能となる。
【００１４】
図１に示した電子ビーム検出機構１０７では、計測する電子ビームの大きさに対して開口の方が小さいことが有効であるが、本方法による検出機構を用いれば、計測する電子ビームの大きさ対して開口の方が大きくても検出方法が有効に機能する。この結果、散乱体（開口含む）上を走査することで、開口の端面での分解能で計測が可能となり、特に矩形ビームの焦点・非点・大きさ・位置・偏向などの校正が高精度化出来る。
【００１５】
更に、電子ビームの位置に関しては、散乱体上の開口部の境界に照射することでもその計測が可能となる。後者は特に電子ビーム位置の時間変化の計測に適している。これら手段の前者は最大電子ビームより小さい開口、後者は最大電子ビームより大きい開口であり両者を絞りの大きさより小さい間隔で配置すれば併用が簡単にできる。
【００１６】
また、これらの方法は散乱体の母材より原子番号の大きな物質を表面に被覆することでより効果的になる。特に、開口の上下の狭い方の面への被覆を行うと良い。
【００１７】
以下、本発明の代表的な構成例を列挙する。
【００１８】
本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配設された前記ステージ上に、前記電子ビームの入射方向に対して異なる方向に傾きをもって配置され、１つ以上の開口を有する少なくとも２つの散乱体と、前記散乱体の下流に設けられ、前記散乱体の開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられ、前記散乱体の開口および前記絞りの開口を通過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配置された前記ステージ上に、電子ビームの入射方向に対して異なる方向に傾きをもって形成された少なくとも２つの開口を有する散乱体と、前記散乱体の下流に設けられ、前記散乱体の開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられ、前記散乱体の開口および前記絞りの開口を通過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃と、前記電子銃より放出された電子ビームを、偏向器および対物レンズを通して試料上に照射し走査するための電子光学系と、前記試料を搭載するためのステージとを有し、かつ、前記対物レンズの下流に配置された前記ステージ上に、前記電子ビームの通過方向に開口を有する第１の散乱体と、前記第１の散乱体の下流に設けられ、前記第１の散乱体の各開口よりも大なる開口を有する絞りと、前記絞りの下流に設けられた第２の散乱体と、前記第２の散乱体の下流に設けられ、前記第１の散乱体の開口および前記絞りの開口を通過し、前記第２の散乱体を透過した電子ビームを検出する検出器とを備えた電子ビーム検出機構を設置してなることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。
【００２２】
（実施例１）
図３に、本実施例に用いられる電子ビーム描画装置での電子光学系の一例を示す。なお、以降説明される本発明の実施例では、基本的に本電子光学系を使用している。
【００２３】
電子銃３０１から放出された電子は、５０ｋＶに加速され矩形開口を有する第１マスク３０２を直接照射する。第１マスク３０２を透過した矩形電子ビームは２つの転写レンズ３０３、３０７により第２マスク３０９上に結像される。第２マスク３０９上には、中央に可変成型用の矩形開口をその周辺に一括図形照射用の一括開口３０８が配置されている。第２マスク３０９上での第１マスク像の照射位置は、可変成形偏向器３０５と２つの図形選択偏向器３０４、３０６とにより制御される。第２マスク３０９を通過した電子ビームは、２つの縮小レンズ３１０、３１１と２つの対物レンズ３１２、３１４を通して試料（ウエハ）３１５上に結像される。対物レンズ３１４の下流に位置するステージ３１６上には、図１および図２で示した開口を有する散乱体・絞り・検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構３１７が配置されており、電子ビームの入射位置に対して移動可能となっている。電子ビーム検出機構３１７からの測定結果を検出信号処理系３２１へ送り、電子ビームの形状、等を検出する。
【００２４】
本実施例では、図４に示すように、散乱体を２つ使用している。図４は、散乱体を上から見た図と横から見た図を同時に示している。これらの散乱体は、Ｚ方向に入射してくる電子ビームに対して、１つ（左側の散乱体）はＸ方向に傾け、１つ（右側の散乱体）はＹ方向に傾けている。
【００２５】
それぞれの散乱体の下には、図１に示すように、絞りと検出器を配置しており、ステージと一緒に移動する。シリコンで作られた散乱体の厚さは２μｍ、開口は０．１μｍ角である。散乱体としては、原子番号の大きな物質が適しているが、自立した支持体を形成できることと、その厚さで高精度に開口を形成できることが条件となる。その条件を満たす一例として、シリコンを選択した。また、散乱体としての能力を考慮すると、入射電子の飛程より薄く平均自由工程より厚いことが指標となり、この条件も満たしている。開口の形成は、電子ビーム描画とドライエッチングにより行なった。アスペクト比１０程度の開口が加工限界の目安である。開口は、散乱体に対して垂直に形成されているために傾けずに配置すると、電子ビームはＸＹともに０．１μｍの目で検出されることになる。
【００２６】
本実施例では、散乱体は１度の角度で傾けて取り付けた。５０ｋＶの電子ビームのシリコン中での平均自由工程は１００ｎｍ以下であり、少しでも厚さの残る部分に照射されれば完全に透過した電子ビームとのコントラストは得られる。従って、垂直に入射した電子ビームは、傾けた方向には、おおよそ
０．１μｍ―ｔａｎ（１度）×２μｍ＝０．０６５μｍ
の目で検出されることになる。同じ形状の散乱体を複数作っておけば、色々な角度や方向に取付けることにより、解像度を向上させたい方向や量を調整出来るので柔軟性に富んでいる。
【００２７】
図４中の左側に示す散乱体は、Ｘ方向に傾いているためにＸ方向に走査し、右側に示す散乱体はＹ方向に傾いているためにＹ方向に走査すればそれぞれ高い分解能での検出が可能になる。０．１μｍレベルでアスペクト比１０を越える開口を形成するのは中々困難であり、本手法を用いることにより、形成した開口の幅以下の高分解能検出が可能となる。
【００２８】
また、透過電子の検出は反射電子と比較して効率が良い。従って、高分解能検出にともない検出電流が低下しても十分に検出が可能である。散乱体の１０ｍｍ下流に１ｍｍφのモリブデンの絞りを設け、その穴を抜けてきた電子を半導体素子であるＳＳＤを検出器として検出した。この他、ファラデーカップによる電流検出や、シンチレータによる検出などが考えられる。
【００２９】
また、この散乱体の角度を可変とする機構を設けることも有効である。これにより、要求される電子ビームの微細性に応じて検出分解能を調整することが出来る。大きな分解能で良ければあまり角度を付けずに検出電流量を優先することも可能となる。この場合は、２つの散乱体の傾けられる方向を機構的に限定するか、あるいはそれぞれ２方向に傾けられる機構を用意して使い方で傾ける方向を異ならせることになる。具体的にはピエゾのような小さい機構が好ましい。
【００３０】
この検出機構を用いて幾つかのサイズの電子ビームプロファイルを測定した結果が、図５である。図中、横軸は走査長さ、縦軸は信号強度を示す。検出分解能が高いために０．１μｍ幅の電子ビームのプロファイル５０１も頂上が低くなることなく検出できている。また、ＸＹで異なる開口を用いたために双方で高い分解能を示している。
【００３１】
通常のビームサイズ計測では、ビームプロファイルを得るために検出信号を微分しており、ノイズに弱い。本発明では、微分せずにビームプロファイルが得られるためにノイズにも強い。波形における高さの半分の幅をビームサイズとしてビーム校正を行なった結果、従来１０ｎｍに留まっていたリニアリティを５ｎｍにまで改善することが出来た。ビーム校正は、検出結果を、図３に示す図形選択・寸法制御系３１８にフィードバックすることにより図形選択偏向器や可変成形偏向器を制御して実現している。
【００３２】
図６は、焦点位置を変えたときのビームプロファイルの端部における傾きをプロットしたものである。図中、横軸はレンズ強度、縦軸は傾きを示す。最適焦点位置で傾きが最大になることが分かる。検出の目を小さくすることでこの最大傾きを大きくすることが可能となり、結果として、最適焦点位置の検出精度を向上させることが出来る。これもＸＹ双方の方向で行なうことにより、非点較差を含めて計測することが可能である。これにより、従来２μｍに留まっていた焦点位置検出精度を１μｍにまで改善することが出来た。
【００３３】
これらの測定結果を、図３に示す対物レンズ、焦点補正器、非点補正器等を制御する焦点・非点・位置制御系３２０にフィードバックすることにより高精度な描画が可能となり、描画の最小線幅を０．１μｍから０．０５μｍとすることが出来た。
【００３４】
試料としてはシリコンウエハを用いたが、光デバイス用ガリウム砒素ウエハや磁気デバイス用磁性体基板或いはレチクル用基板等でも同様の効果を得ることが可能である。
【００３５】
（実施例２）
本実施例では、０．１μｍの微小開口を散乱体に対して斜めに２方向形成した。このために開口の形成には集束されたイオンビームスパッタリングを用い、開口に従って試料を傾けて形成した。
【００３６】
図７に、散乱体の上面図（ａ）、そのＸ方向断面図（ｂ）およびＹ方向断面図（ｃ）を示す。（ａ）に示すように、散乱体７０３に設けられた一つの開口７０１はＸ方向に、（ｂ）に示すように、別の開口７０２はＹ方向に、それぞれ１度傾けて開口を形成した。２つの開口の間隔は後段にある絞りの開口の幅よりも小さく形成したので絞りと検出素子は共用が可能であり、構成を簡素化できる。また、散乱体を傾けることが不必要なので高さの調整が容易である。本実施例では、一括図形ビームを用いた。
【００３７】
図８に、０．２μｍピッチのライン／スペース状の電子ビームを計測した結果を示す。走査範囲８０２の２次元走査では、電子ビーム像８０１が高いコントラストで観察されており、一括図形ビームの位置検出や電子ビームマスクの欠陥計測に応用できる。
【００３８】
図９には、更に微細なライン／スペース状の電子ビームの１次元走査でのビームプロファイルを示している。図中、横軸は走査距離、縦軸は信号強度を示す。それぞれのラインのピークは分離しているがプロファイル９０１全体は完全には分離していない。焦点位置を変化させることにより、このビームプロファイルの谷の深さが変化するので、この谷の深さを最も深くすることで最適焦点位置を求めることが出来る。
【００３９】
この方法ではビームプロファイルの傾きを求める（通常は微分する）必要がないためにノイズに強い測定が可能となる。これにより、焦点位置検出精度は更に０．５μｍにまで改善することが出来た。これらの測定結果を対物レンズ、焦点補正器、非点補正器にフィードバックすることにより０．０４μｍの描画が可能となった。また、ビームプロファイルからビームの大きさと回転も知ることが出来るために、図３に示す縮小率・回転制御系３１９にフィードバックして縮小レンズや回転レンズが調整できる。
【００４０】
（実施例３）
縦横双方に微細化な開口は、電子ビームの２次元像を計測するためには適しているが、１方向のみの計測ではその必要がない。従って、本実施例では、図１０に示すように、２つの散乱体１００１は、それぞれ縦横の長さの異なる（すなわち２方向の長さの異なる）開口１００２を設けている。
【００４１】
この開口の幅の狭い方向に走査することにより、それぞれの方向に高分解能の計測が出来る。従って、ＸＹ方法に対する情報を得るためには複数の開口が必要であり、異なる方向の幅の狭い開口にする必要がある。更に、分解能を高めるために開口を傾ける時、すなわち、散乱体を傾けるか、開口を形成する際に傾けて形成する時は、幅の狭い方向に傾けることになる。
【００４２】
本実施例では、開口の幅０．１μｍ、長さ６μｍとし、散乱体を２方向に角度１度で傾けた。長さは装置が試料上に形成できる電子ビームの最大の長さより長いほうがよい。本実施例では、電子ビームの最大の長さは５μｍである。これは、第２マスク３０９（図１中）の最大開口である中央の矩形開口の大きさと縮小率より規定される。また、この大きさは、第１マスク３０２（図１中）の大きさにより規定されている。長さ方向に大きな電子ビームを用いれば、１次元走査時の検出電流が大きくなりＳＮの向上も期待できる。ライン状開口の形成はドット状開口の形成と比較すると容易な方向であることも本実施例の利点である。ただし、２次元の計測や長手方向に異なるパターンを持つ一括図形には適用が困難である。これを用いてビームサイズや焦点の補正を行なったところ、寸法精度が１０ｎｍより４ｎｍに改善した。
【００４３】
さらに、縦横の長さの異なる開口を２つ用いて、焦点補正、更に非点収差補正、を行う場合は、図１９に示すようなＸ方向にもＹ方向にも周期性のある複数の開口から形成された電子ビームを用いるとよい。この電子ビームを用いれば、Ｘ・Ｙ方向ともに、図９に示すようなビームプロファイルを得ることができるので、補正が可能となる。この方法では、電子ビーム形状の切り替えが不要となり、精度・速度の観点から有利である。このＸ方向にもＹ方向にも周期性のある複数の開口から形成された電子ビームを用いる方法は、一方向に分解能の優れた本発明の検出方法を有効に活用する上で極めて有利な組合せである。
【００４４】
（実施例４）
図１１に、本実施例の散乱体構造を示す。上部、下部とも散乱体１１０２、１１０６はシリコン製で、厚さは２μｍである。下部の第２の散乱体１１０６には、モリブデン製の絞り１１０５を通過した電子ビーム１１０４が照射される。２μｍのシリコンは５０ｋＶの電子を９５％以上透過させるために、最終段の検出素子１１０７（例えば、ＳＳＤ）に入射される電子ビームの量はほとんど減少しない。また、上部の散乱体１１０２を透過して散乱した電子１１０３は、絞り１１０５に遮断され、検出素子１１０７に入射しない。
【００４５】
しかしながら、大きな角度で散乱されるために、検出素子表面では大きく広がって入射することになる。従って、第２の散乱体１１０６としては、電子の平均自由工程より厚く、電子の飛程より薄いことが有効である。本実施例では、下部の第２の散乱体１１０６と検出素子１１０７の間隔が１０ｍｍあるために、検出素子上でも１０ｍｍオーダーの電子ビームの広がりとなる。電子ビームの検出面は、電子ビームの像面（上部散乱体位置）から３０ｍｍ離れており、電子ビームの全開口角が５ｍｒａｄであることから、検出面での電子ビームの広がりは１５０μｍと小さい。従って、桁違いに検出素子上での電流密度が低下し、検出素子の劣化を防ぐことが出来る。第２の散乱体の大きさは、絞りを透過した電子を受けとめるために、絞りの開口の大きさより大きいことが望ましい。
【００４６】
また、本実施例では、下部の散乱体の厚さが異なる（２μｍと０μｍ）複数の検出機構を設けた。これらを切り替えて使うことにより、微小なサイズの小電流電子ビームの検出と大きなサイズの大電流電子ビームの検出を両方同じ装置内で行うことが出来る。
【００４７】
図１２は、上部の散乱体のパターンの一例を示したものである。本例では、散乱体１２０２には、１０μｍ幅、１０μｍ間隔の格子状の開口１２０１が形成されている。電子ビームの大きさは最大５μｍ角であり、本実施例では、開口１２０１の最大サイズが電子ビームの最大サイズより大きい。
【００４８】
図１３に、５μｍ角ビームを散乱体上で開口部から格子部にかけて走査した時の信号強度を示す。図中、横軸は走査距離、縦軸は信号強度を示す。この微分波形を求めることにより、電子ビームのビームプロファイルを得ることが出来、電子ビームの幅（サイズ）の計測が出来る。電子ビームのサイズを変えてサイズ校正を行った結果、レジスト描画での寸法精度が従来の反射法の１０ｎｍから７ｎｍへと大きく改善された。
【００４９】
また、開口の境界部を横切るように電子ビームを走査した信号を２階微分することで、ビームプロファイルの立ち上がり・立ち下がりの傾きを知ることが出来る。これにより、焦点非点の調整が可能である。この２階微分のアルゴリズムは従来から存在するが、本発明により、高ＳＮでの計測が可能になるためにより高精度な計測が期待される。
【００５０】
また、高コントラストであることから実質的な境界部の分解能が高く、この点からも高精度化が期待できる。これにより、従来の反射電子法では２μｍであった焦点位置の検出分解能を１．２μｍとすることが出来た。
【００５１】
また、図１４に示すように、開口１４０１に対する散乱体の境界部１４０２に電子ビーム１４０３を照射することで、検出強度の変化から電子ビーム位置の微小な振動やドリフトを高精度で検出することも可能となる。ドリフト量の計測結果を偏向器にフィードバックすることによって描画位置精度も１５ｎｍから１２ｎｍへと向上させることが出来る。
更に、本手法は、実施例１〜３に示した方法との併用が可能であるため、電子ビームの最大サイズより大きい開口と小さい開口を同じ散乱体上に有することで構成の簡素化を図ることが可能である。この場合は、大きい開口と小さい開口の間隔より下流にある絞りの開口の最大の間隔（開口の幅）を大きくすることが望ましい。これにより、例えば、ビームサイズ校正は小さい開口で、焦点校正は大きな開口でと、使い分けが可能となる。
【００５２】
（実施例５）
図１５に、本実施例での散乱体構造を示す。図１５の（ａ）に示すように、散乱体の母材１５０３はシリコンで、厚さは２μｍである。これに上下から母材よりも原子番号の大きな金薄膜１５０２をそれぞれ２０ｎｍ蒸着した。開口１５０１は０．１μｍ角であり、開口の側面にはほとんど金薄膜は被着されていない。図１５の（ｂ）に示すように、この散乱体を２つ用意し、１つはＸ方向に、もう１つはＹ方向に、それぞれ１度傾けて設置し、傾けた方向に矩形ビームで走査した。
【００５３】
シリコン単体での散乱体と比較して、開口を傾けない場合は、金薄膜が増加した分だけ、単純に散乱能が増加する。従って、母材の厚さを機械的強度を考慮して２μｍとしたために、本体部での金薄膜の合計４０ｎｍの蒸着の効果は相対的に小さい。一方、効果を大きくしようとして金を余り厚く蒸着すると、開口の形状に悪影響を与えるおそれがある。
【００５４】
これに対して、開口を傾けた場合は、状況は異なってくる。蒸着を行なった散乱体では、たとえ蒸着量が少なくとも真上から見た開口１５０１の端部は金薄膜１５０２で形成される。すなわち、散乱体の端部は実質的にシリコンが散乱能の大きい金薄膜に取って代わられる。開口を傾けた場合の端部は、実質的に厚さが減少し、散乱能が低減するため蒸着でのこの効果は大きい。すなわち、端部に角度を持たせることにより、支持機能としての軽元素と、散乱機能としての重元素との組合わせが、非常に有効となる。図中、１５０４は端部で散乱した電子、１５０５は散乱体の本体部で散乱した電子を示す。
【００５５】
図１６に、開口上を５０ｎｍのライン／スペースで走査したときの信号（プロファイル）１６０１を示す。図中、横軸は走査距離、縦軸は信号強度を示す。ラインが分離して検出されていることが分かり、高分解能が示されている。なお本手法はライン状の開口にも有効である。
また、本実施例では、図１７に示すように、開口に対して角度を付けて蒸着する方法で行なった散乱体も用いた。開口１５０１は、１つはＸ方向のラインであり、他１つはＹ方向のラインである。ＸラインにはＸ方向に傾けた２つの向きを上下から、ＹラインにはＹ方向に傾けた２つの向きを上下から１０ｎｍずつ蒸着を行なった。これにより、開口１５０１の側面にも金１５０２が蒸着されて開口の幅を６０ｎｍにまで小さくすることが出来た。
【００５６】
また、０．１μｍ角の開口に、ほぼ９０度ずつ回転させて４方向から斜め蒸着を行なった結果、５０ｎｍ角程度の非常に小さな開口が得られた。この開口の下流に絞りと検出素子を設置した結果、１つの開口で複数の方向の分解能を高めることが出来、６５ｎｍのライン／スペースを分離して検出することが出来た。これらの開口を斜めに形成するか、斜めに設置すれば、より分解能を向上させることが出来る。
【００５７】
また、原子番号の大きな物質を被覆するもう１つの応用方法を、図１８に示す。シリコンに形成した微小開口１５０１の狭い側に白金パラジウム膜１８０１を蒸着した。白金パラジウムもシリコンと比較して原子番号の大きな物質からなっている。これにより、実質的に分解能を決める開口の小さい側のエッジとなる薄い部分での散乱能力を高めることが出来る。本手法は、開口全体を傾けることによる効果は期待しにくいが、蒸着面でのオーバーハングによる開口幅の減少とそれに伴う分解能の向上が期待できる。
【００５８】
以上の説明では、可変矩形ビームや一括図形ビームを用いたが、プロジェクションタイプの大面積電子ビームやマルチビーム等の他の電子ビームに対しても有効である。また、開口の形状も電子ビームの形状に合わせて種々のパターン形状（例えば、ライン／スペースの電子ビームとライン／スペースの開口との組み合わせ）とすることが考えられる。更に、電子ビームのみならず、荷電ビーム一般に応用可能である。
【００５９】
以上のように、本発明は、１方向に対しては検出分解能の高めることが可能であり、複数開口を用いることで２方向以上での高分解検出が可能となる。これらの組み合わせにより電子ビームの高精度検出・調整が可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、電子ビーム描画装置の高精度な電子ビーム調整を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における電子ビーム検出機構の基本構成の一例を説明する図。
【図２】本発明における電子ビーム検出機構の基本構成の別の例を説明する図。
【図３】本発明における電子光学系の一例を示す構成図。
【図４】本発明の実施例１における検出機構を説明する図。
【図５】図４の検出機構による電子ビームプロファイルを測定した結果を示す図。
【図６】図４の検出機構による電子ビームプロファイルの端部における傾きを示す図。
【図７】本発明の実施例２における検出機構を説明する図。
【図８】実施例２によるライン／スペース状の電子ビーム計測結果を示す図。
【図９】実施例２によるライン／スペース状の電子ビームの１次元走査でのビームプロファイルを示す図。
【図１０】本発明の実施例３における検出機構を説明する図。
【図１１】本発明の実施例４における検出機構を説明する図。
【図１２】実施例４における上部散乱体の開口パターンの一例を示す図。
【図１３】図１２に示す散乱体上を走査した時の信号強度を示す図。
【図１４】実施例４における散乱体の開口部との境界での電子ビーム照射を説明する図。
【図１５】本発明の実施例５における検出機構を説明する図。
【図１６】実施例５によるライン／スペース状の電子ビーム計測結果を示す図。
【図１７】本発明の実施例５における検出機構の他の例を説明する図。
【図１８】本発明の実施例５における検出機構のさらに他の例を説明する図。
【図１９】実施例３に用いる電子ビームマスク開口の一例を示す図。
【符号の説明】
１０１…開口、１０２…散乱体、１０３…散乱して透過した電子、１０４…散乱せずに透過した電子、１０５…絞り、１０６…電子ビーム検出器、１０７…検出機構、１０８…実質的な開口幅、２０１…第２の散乱体、３０１…電子銃、３０２…第１マスク、３０３…第１転写レンズ、３０４…第１図形選択偏向器、３０５…可変成形偏向器、３０６…第２図形選択偏向器、３０７…第２転写レンズ、３０８…一括開口、３０９…第２マスク、３１０…第１縮小レンズ、３１１…第２縮小レンズ、３１２…第１対物レンズ、３１３…対物静電偏向器、３１４…第２対物レンズ、３１５…ウエハ、３１６…ステージ、３１７…電子ビーム検出機構、３１８…図形選択・寸法制御系、３１９…縮小率・回転制御系、３２０…焦点・非点・位置制御系、３２０…検出信号処理系、３２２…回転レンズ、４０１…散乱体、４０２…開口、５０１…ビームプロファイル、７０１…開口１、７０２…開口２、７０３…散乱体、８０１…電子ビームパターン、８０２…走査範囲、９０１…ビームプロファイル、１００１…散乱体、１００２…開口、１１０１…開口、１１０２…シリコン散乱体、１１０３…散乱して透過した電子、１１０４…散乱せずに透過した電子、１１０５…モリブデン絞り、１１０６…第２のシリコン散乱体、１１０７…ＳＳＤ検出素子、１２０１…開口、１２０２…散乱体、１４０１…開口部、１４０２…散乱体の１部、１４０３…電子ビーム、１５０１…微小開口、１５０２…金薄膜、１５０３…シリコン、１５０４…端部で散乱した電子、１５０５…本体部で散乱した電子、１８０１…白金パラジウム膜、１９０１…電子ビームマスク開口。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam writing technique, and more particularly, to a high-accuracy electron beam writing apparatus.
[0002]
[Prior art]
In an electron beam writing apparatus, optical adjustment of an electron beam is one of the most important techniques. In particular, in the collective figure irradiation method, measurement of an electron beam having a complicated shape is important. Conventional electron beam shape measurement methods use the difference in intensity between reflected electrons from materials with high reflectivity and reflected electrons from materials with low reflectivity. was there.
[0003]
On the other hand, there has been proposed a method utilizing transmitted electrons from a minute opening provided in a substrate (for example, see Patent Document 1). This method has a very large effect on improving SN since the scattering contrast of transmitted electrons is used.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-275500 (FIG. 5)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, since the resolution depends on the size of the aperture, it is necessary to manufacture a very small aperture in order to improve the resolution. That is, how to improve the resolution is a problem of this method.
[0006]
In addition, since the electrons that have passed through the opening are directly irradiated on the electron beam detector, there is a concern that the detector may be damaged.
[0007]
An object of the present invention is to provide an electron beam lithography technique that enables highly accurate electron beam adjustment of an electron beam lithography apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an electron beam lithography apparatus having at least two scatterers having one or more openings, which are arranged on a stage on which a sample is mounted. Since the scatterer is separated into two, it is possible to install the electron beam at different angles with respect to the incident direction of the electron beam, thereby providing two or more apertures having different angles with respect to the electron beam. I can do it. Alternatively, a method of forming two openings of a scatterer having at least two openings at different angles with respect to the incident direction of the electron beam is also effective.
[0009]
In addition, an electron beam writing apparatus is configured by adding a stop downstream of the scatterer and an electron beam detector downstream of the stop.
[0010]
FIG. 1 shows an example of a basic configuration of the present invention. Although one scatterer is shown in the drawing, other scatterers similarly installed are omitted for convenience of explanation.
[0011]
As shown in FIG. 1, by tilting a scatterer 102 provided with an opening 101 with respect to an electron beam 104 that is transmitted without being scattered, the opening 101 is tilted, and the actual opening width is larger than the actual opening width. Will be reduced. If the scattering angle is large, the electrons 103 scattered on the upper or lower end of the inclined aperture 101 are also cut off by the thick aperture 105 that reflects and absorbs electrons, and does not enter the detector 106. Therefore, all the electrons 103 transmitted without scattering in the region having the opening width smaller than the actual opening width are incident on the detector 106. With such an electron beam detection mechanism 107, it is possible to improve the resolution limited to opening formation. The effect of providing this angle is effective in a tilted direction.
[0012]
Therefore, in the present invention, by providing two or more apertures, the resolution in at least two directions of XY can be increased. If measurement in two directions can be performed, adjustment and calibration of the electron beam of the electron beam writing apparatus can be substantially performed. Specifically, calibration of focus, astigmatism, size (beam size), and the like can be performed. Therefore, in order to take advantage of the inclination of the opening in two directions, it is effective to use two different scanning directions. In particular, scanning in parallel to the direction inclined with respect to the incident electron beam is necessary for improving the resolution.
[0013]
Further, in this example, the case where the scatterer is tilted is shown. However, as shown in FIG. 7 described later, the aperture itself may be tilted with respect to the incident direction of the electron beam.
FIG. 2 shows another example of the basic configuration of the present invention. With respect to damage to the detector, as shown in FIG. 2, a second scatterer 201 may be provided downstream in addition to the first scatterer 102 having the opening 101, that is, between the detector and the second scatterer 201. It is valid. The purpose of the second scatterer 201 is to spread the electron beam incident on the detector 106 by scattering the electron beam. As a result, the electron beam does not concentrate on the detector, and the detector can be prevented from being damaged. If the second scatterer 201 is too thick, it absorbs the electron beam, so it must be thinner than the range of the electrons to be used. Conversely, it needs to be thicker than the mean free distance of the electrons due to the need to scatter. As a result, even a large current can be detected without damaging the detector.
[0014]
In the electron beam detection mechanism 107 shown in FIG. 1, it is effective that the aperture is smaller than the size of the electron beam to be measured. On the other hand, even if the aperture is larger, the detection method works effectively. As a result, by scanning over the scatterer (including the aperture), it is possible to measure with the resolution at the end face of the aperture, and in particular, the calibration of the focus, astigmatism, size, position, deflection, etc. of the rectangular beam has become more accurate. I can do it.
[0015]
Furthermore, the position of the electron beam can be measured by irradiating the boundary of the opening on the scatterer. The latter is particularly suitable for measuring the time change of the electron beam position. The former of these means has an aperture smaller than the maximum electron beam, and the latter has an aperture larger than the maximum electron beam.
[0016]
Further, these methods become more effective by coating the surface with a substance having an atomic number larger than that of the base material of the scatterer. In particular, it is preferable to cover the narrower upper and lower surfaces of the opening.
[0017]
Hereinafter, typical configuration examples of the present invention will be listed.
[0018]
An electron beam writing apparatus according to the present invention includes an electron gun, an electron optical system for irradiating an electron beam emitted from the electron gun onto a sample through a deflector and an objective lens and scanning the sample, and mounting the sample. And at least two apertures are disposed on the stage disposed downstream of the objective lens with inclination in different directions with respect to the incident direction of the electron beam. Two scatterers, a stop provided downstream of the scatterer and having an opening larger than the opening of the scatterer, and a stop provided downstream of the stop and passing through the opening of the scatterer and the opening of the stop An electron beam detection mechanism including a detector for detecting an electron beam is provided.
[0019]
Further, the electron beam writing apparatus of the present invention is equipped with an electron gun, an electron optical system for irradiating an electron beam emitted from the electron gun onto a sample through a deflector and an objective lens and scanning the sample, and mounting the sample. And a scatterer having at least two apertures formed on the stage arranged downstream of the objective lens and inclined in different directions with respect to the incident direction of the electron beam. An aperture provided downstream of the scatterer and having an opening larger than the aperture of the scatterer, and an electron beam provided downstream of the aperture and passing through the aperture of the scatterer and the aperture of the aperture. And an electron beam detection mechanism having a detector that performs the detection.
[0020]
Further, the electron beam writing apparatus of the present invention is equipped with an electron gun, an electron optical system for irradiating an electron beam emitted from the electron gun onto a sample through a deflector and an objective lens and scanning the sample, and mounting the sample. A first scatterer having an opening in a direction in which the electron beam passes, on the stage disposed downstream of the objective lens, and a first scatterer downstream of the first scatterer. , A stop having an opening larger than each opening of the first scatterer, a second scatterer provided downstream of the stop, and provided downstream of the second scatterer, An electron beam detection mechanism comprising: a detector that detects an electron beam that has passed through the opening of the first scatterer and the aperture of the diaphragm and has passed through the second scatterer. I do.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
(Example 1)
FIG. 3 shows an example of an electron optical system in the electron beam writing apparatus used in the present embodiment. In the embodiments of the present invention described below, the present electron optical system is basically used.
[0023]
The electrons emitted from the electron gun 301 are accelerated to 50 kV and directly irradiate the first mask 302 having a rectangular opening. The rectangular electron beam transmitted through the first mask 302 is imaged on the second mask 309 by the two transfer lenses 303 and 307. On the second mask 309, a rectangular opening for variable molding is arranged at the center, and a collective opening 308 for collective figure irradiation is arranged around the rectangular opening. The irradiation position of the first mask image on the second mask 309 is controlled by the variable shaping deflector 305 and the two figure selection deflectors 304 and 306. The electron beam that has passed through the second mask 309 is imaged on a sample (wafer) 315 through two reduction lenses 310 and 311 and two objective lenses 312 and 314. An electron beam detection mechanism 317 composed of a combination of a scatterer, an aperture, and a detector having the openings shown in FIGS. 1 and 2 is arranged on a stage 316 located downstream of the objective lens 314. It is movable with respect to the incident position. The measurement result from the electron beam detection mechanism 317 is sent to the detection signal processing system 321 to detect the shape and the like of the electron beam.
[0024]
In this embodiment, as shown in FIG. 4, two scatterers are used. FIG. 4 simultaneously shows a view of the scatterer from above and a view from the side. Of these scatterers, one (left scatterer) is tilted in the X direction and one (right scatterer) is tilted in the Y direction with respect to the electron beam incident in the Z direction.
[0025]
An aperture and a detector are arranged below each scatterer as shown in FIG. 1, and move together with the stage. The thickness of the scatterer made of silicon is 2 μm, and the opening is 0.1 μm square. As the scatterer, a substance having a large atomic number is suitable, but it is required that a self-supporting support can be formed, and that an opening can be formed with high precision by its thickness. As an example satisfying the condition, silicon was selected. Also, considering the ability as a scatterer, an index is that it is thinner than the range of incident electrons and thicker than the mean free path, and this condition is satisfied. The opening was formed by electron beam writing and dry etching. An opening having an aspect ratio of about 10 is a guide of the processing limit. Since the aperture is formed perpendicular to the scatterer and is arranged without tilting, the electron beam is detected with an eye of 0.1 μm in both XY.
[0026]
In this embodiment, the scatterer was attached at an angle of 1 degree. The mean free path of the 50 kV electron beam in silicon is 100 nm or less, and a contrast with the completely transmitted electron beam can be obtained by irradiating the portion where the thickness remains even a little. Therefore, the vertically incident electron beam is approximately
0.1 μm-tan (1 degree) × 2 μm = 0.065 μm
Will be detected by the eyes. If a plurality of scatterers of the same shape are made, by attaching them at various angles and directions, it is possible to adjust the direction and amount of the resolution to be improved, so that the scatterers are rich in flexibility.
[0027]
The scatterer shown on the left side of FIG. 4 scans in the X direction because it is inclined in the X direction, and the scatterer shown on the right side inclines in the Y direction because it is inclined in the Y direction. Detection becomes possible. It is extremely difficult to form an opening having an aspect ratio of more than 10 at a level of 0.1 μm, and by using this method, high-resolution detection of a width equal to or less than the width of the formed opening becomes possible.
[0028]
Also, detection of transmitted electrons is more efficient than reflected electrons. Therefore, even if the detection current decreases due to the high resolution detection, the detection can be sufficiently performed. A 1-mm-diameter molybdenum aperture was provided 10 mm downstream of the scatterer, and electrons that passed through the hole were detected by the SSD as a semiconductor element as a detector. In addition, current detection using a Faraday cup, detection using a scintillator, and the like can be considered.
[0029]
It is also effective to provide a mechanism for changing the angle of the scatterer. This makes it possible to adjust the detection resolution according to the required fineness of the electron beam. If a large resolution is sufficient, it is possible to give priority to the amount of detected current without giving too much angle. In this case, the directions in which the two scatterers can be tilted are mechanically limited, or a mechanism in which the two scatterers are tilted in two directions is prepared, and the directions in which the two scatterers are tilted are made different. Specifically, a small mechanism such as a piezo is preferable.
[0030]
FIG. 5 shows the results of measuring electron beam profiles of several sizes using this detection mechanism. In the figure, the horizontal axis indicates the scanning length, and the vertical axis indicates the signal intensity. Since the detection resolution is high, the profile 501 of the electron beam having a width of 0.1 μm can be detected without lowering the peak. Further, since different apertures are used in XY, high resolution is shown in both.
[0031]
In a normal beam size measurement, a detection signal is differentiated in order to obtain a beam profile, and is sensitive to noise. In the present invention, since a beam profile can be obtained without differentiating, it is resistant to noise. As a result of performing beam calibration using a half width of the waveform as a beam size, the linearity, which conventionally stayed at 10 nm, could be improved to 5 nm. The beam calibration is realized by controlling the figure selection deflector and the variable shaping deflector by feeding back the detection result to the figure selection / dimension control system 318 shown in FIG.
[0032]
FIG. 6 is a plot of the inclination at the end of the beam profile when the focal position is changed. In the figure, the horizontal axis indicates the lens strength, and the vertical axis indicates the inclination. It can be seen that the inclination becomes maximum at the optimum focus position. By reducing the size of the detection eyes, the maximum inclination can be increased, and as a result, the detection accuracy of the optimum focus position can be improved. By performing this in both the X and Y directions, it is possible to measure including the astigmatic difference. As a result, the focus position detection accuracy, which conventionally stays at 2 μm, can be improved to 1 μm.
[0033]
These measurement results are fed back to the focus / astigmat / position control system 320 for controlling the objective lens, focus corrector, astigmatism corrector, etc. shown in FIG. The line width could be reduced from 0.1 μm to 0.05 μm.
[0034]
Although a silicon wafer was used as the sample, a similar effect can be obtained with a gallium arsenide wafer for an optical device, a magnetic substrate for a magnetic device, a reticle substrate, or the like.
[0035]
(Example 2)
In this embodiment, a fine aperture of 0.1 μm is formed in two directions obliquely with respect to the scatterer. For this purpose, a focused ion beam sputtering was used to form the opening, and the sample was formed inclining according to the opening.
[0036]
FIG. 7 shows a top view (a), a cross-sectional view in the X direction (b), and a cross-sectional view in the Y direction (c) of the scatterer. As shown in (a), one opening 701 provided in the scatterer 703 was formed in the X direction, and as shown in (b), another opening 702 was formed in the Y direction by being inclined by 1 degree. . Since the distance between the two apertures is formed smaller than the width of the aperture of the subsequent aperture, the aperture and the detection element can be shared, and the configuration can be simplified. In addition, since it is unnecessary to tilt the scatterer, the height can be easily adjusted. In this embodiment, a collective figure beam is used.
[0037]
FIG. 8 shows the result of measuring a 0.2 μm pitch line / space electron beam. In the two-dimensional scanning of the scanning range 802, the electron beam image 801 is observed with high contrast, and can be applied to position detection of a collective figure beam and defect measurement of an electron beam mask.
[0038]
FIG. 9 shows a beam profile in one-dimensional scanning of a finer line / space electron beam. In the figure, the horizontal axis indicates the scanning distance, and the vertical axis indicates the signal intensity. The peaks of each line are separated, but the entire profile 901 is not completely separated. By changing the focal position, the depth of the valley of the beam profile changes. Therefore, the optimum focal position can be obtained by making the valley deepest.
[0039]
In this method, since it is not necessary to obtain (usually differentiate) the inclination of the beam profile, measurement that is strong against noise can be performed. Thereby, the focus position detection accuracy could be further improved to 0.5 μm. By feeding back these measurement results to the objective lens, the focus corrector, and the astigmatism corrector, it became possible to draw 0.04 μm. Further, since the size and rotation of the beam can be known from the beam profile, the reduction lens and the rotation lens can be adjusted by feeding back to the reduction ratio / rotation control system 319 shown in FIG.
[0040]
(Example 3)
An aperture that is fine both vertically and horizontally is suitable for measuring a two-dimensional image of an electron beam, but it is not necessary for measurement in only one direction. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 10, the two scatterers 1001 are provided with openings 1002 having different vertical and horizontal lengths (that is, different lengths in two directions).
[0041]
By scanning in the direction in which the width of the opening is narrow, high-resolution measurement can be performed in each direction. Therefore, in order to obtain information on the XY method, a plurality of openings are required, and the openings need to be narrow in different directions. Further, when the aperture is inclined to enhance the resolution, that is, when the scatterer is inclined or when the aperture is formed at the time of forming the aperture, the scatterer is inclined in a narrow direction.
[0042]
In the present example, the width of the opening was 0.1 μm and the length was 6 μm, and the scatterer was inclined at an angle of 1 degree in two directions. The length should be longer than the maximum length of the electron beam that the device can form on the sample. In this embodiment, the maximum length of the electron beam is 5 μm. This is defined by the size of the central rectangular opening, which is the maximum opening of the second mask 309 (FIG. 1), and the reduction ratio. This size is defined by the size of the first mask 302 (in FIG. 1). If a large electron beam is used in the length direction, the detection current at the time of one-dimensional scanning increases, and an improvement in SN can be expected. It is an advantage of this embodiment that the formation of the line-shaped openings is easier than the formation of the dot-shaped openings. However, it is difficult to apply the method to a two-dimensional measurement or a collective figure having a different pattern in the longitudinal direction. When the beam size and focus were corrected using this, the dimensional accuracy was improved from 10 nm to 4 nm.
[0043]
Further, when focus correction and astigmatism correction are performed using two apertures having different lengths and widths, a plurality of apertures having periodicity in both the X direction and the Y direction as shown in FIG. It is good to use the electron beam formed from. If this electron beam is used, a beam profile as shown in FIG. 9 can be obtained in both the X and Y directions, so that correction becomes possible. This method eliminates the need to switch the electron beam shape, which is advantageous from the viewpoint of accuracy and speed. This method using an electron beam formed from a plurality of apertures having a periodicity in both the X direction and the Y direction is a very advantageous combination for effectively utilizing the detection method of the present invention having excellent resolution in one direction. It is.
[0044]
(Example 4)
FIG. 11 shows a scatterer structure of this example. Both the upper and lower scatterers 1102 and 1106 are made of silicon and have a thickness of 2 μm. The lower second scatterer 1106 is irradiated with an electron beam 1104 having passed through a molybdenum diaphragm 1105. Since 2 μm silicon transmits 50 kV or more of electrons at 95% or more, the amount of the electron beam incident on the detection element 1107 (for example, SSD) at the final stage hardly decreases. Further, the electrons 1103 transmitted and scattered through the upper scatterer 1102 are blocked by the stop 1105 and do not enter the detection element 1107.
[0045]
However, since the light is scattered at a large angle, the light is largely spread and incident on the surface of the detection element. Therefore, it is effective for the second scatterer 1106 to be thicker than the mean free path of electrons and thinner than the range of electrons. In this embodiment, since the distance between the lower second scatterer 1106 and the detection element 1107 is 10 mm, the electron beam spreads on the detection element in the order of 10 mm. The electron beam detection surface is 30 mm away from the electron beam image plane (upper scatterer position) and the total aperture angle of the electron beam is 5 mrad. Therefore, the spread of the electron beam on the detection surface is as small as 150 μm. Therefore, the current density on the detecting element is reduced by orders of magnitude, and deterioration of the detecting element can be prevented. It is desirable that the size of the second scatterer is larger than the size of the aperture of the aperture in order to receive electrons transmitted through the aperture.
[0046]
In this embodiment, a plurality of detection mechanisms having different thicknesses of the lower scatterer (2 μm and 0 μm) are provided. By switching between them, it is possible to detect both a small-sized small-current electron beam and a large-sized large-current electron beam in the same apparatus.
[0047]
FIG. 12 shows an example of the pattern of the upper scatterer. In this example, a lattice-shaped opening 1201 having a width of 10 μm and an interval of 10 μm is formed in the scatterer 1202. The maximum size of the electron beam is 5 μm square, and in this embodiment, the maximum size of the opening 1201 is larger than the maximum size of the electron beam.
[0048]
FIG. 13 shows the signal intensity when a 5 μm square beam is scanned from the opening to the grating on the scatterer. In the figure, the horizontal axis indicates the scanning distance, and the vertical axis indicates the signal intensity. By obtaining this differential waveform, a beam profile of the electron beam can be obtained, and the width (size) of the electron beam can be measured. As a result of performing the size calibration by changing the size of the electron beam, the dimensional accuracy in resist writing was greatly improved from 10 nm in the conventional reflection method to 7 nm.
[0049]
Also, by performing second order differentiation of a signal obtained by scanning the electron beam so as to cross the boundary of the opening, the rising and falling slopes of the beam profile can be known. Thereby, the focus astigmatism can be adjusted. Although the algorithm of the second order differentiation has been conventionally known, the present invention enables measurement at a high SN, so that more accurate measurement is expected.
[0050]
Further, since the contrast is high, the resolution of the substantial boundary portion is high, and from this point, high accuracy can be expected. As a result, the resolution of the focus position detection, which was 2 μm in the conventional backscattered electron method, can be reduced to 1.2 μm.
[0051]
In addition, as shown in FIG. 14, by irradiating the electron beam 1403 to the boundary 1402 of the scatterer with respect to the opening 1401, minute vibrations and drifts of the position of the electron beam can be detected with high accuracy from changes in detection intensity. It becomes possible. By feeding back the measurement result of the drift amount to the deflector, the writing position accuracy can be improved from 15 nm to 12 nm.
Further, since the present method can be used in combination with the methods described in Embodiments 1 to 3, the configuration is simplified by having an opening larger and smaller than the maximum size of the electron beam on the same scatterer. It is possible. In this case, it is desirable to increase the maximum interval (opening width) between the apertures of the stop located downstream of the interval between the large aperture and the small aperture. Thus, for example, it is possible to selectively use a small aperture for beam size calibration and a large aperture for focus calibration.
[0052]
(Example 5)
FIG. 15 shows a scatterer structure in this embodiment. As shown in FIG. 15A, the base material 1503 of the scatterer is silicon and has a thickness of 2 μm. A gold thin film 1502 having an atomic number larger than that of the base material was vapor-deposited by 20 nm from above and below. The opening 1501 is 0.1 μm square, and almost no gold thin film is applied to the side surface of the opening. As shown in FIG. 15B, two of these scatterers are prepared, one is set in the X direction and the other is set in the Y direction at an angle of 1 degree, and a rectangular beam is set in the inclined direction. Scanned.
[0053]
When the opening is not tilted as compared with a scatterer made of silicon alone, the scattering power simply increases by an amount corresponding to the increase in the gold thin film. Therefore, since the thickness of the base material is set to 2 μm in consideration of mechanical strength, the effect of vapor deposition of a total of 40 nm of the gold thin film on the main body is relatively small. On the other hand, if gold is deposited too thick to increase the effect, the shape of the opening may be adversely affected.
[0054]
On the other hand, if the opening is tilted, the situation will be different. In the scatterer on which the vapor deposition is performed, the end of the opening 1501 in which the vapor deposition amount is at least viewed from directly above is formed of the gold thin film 1502. That is, the end of the scatterer is substantially replaced by a gold thin film having high scattering ability of silicon. This effect in vapor deposition is great because the edge when the opening is tilted has a substantially reduced thickness and reduced scattering power. That is, by giving an angle to the end, a combination of a light element as a supporting function and a heavy element as a scattering function becomes very effective. In the drawing, reference numeral 1504 denotes electrons scattered at the end, and reference numeral 1505 denotes electrons scattered at the main body of the scatterer.
[0055]
FIG. 16 shows a signal (profile) 1601 when the aperture is scanned at 50 nm line / space. In the figure, the horizontal axis indicates the scanning distance, and the vertical axis indicates the signal intensity. It can be seen that the lines are detected separately, indicating a high resolution. This method is also effective for a line-shaped opening.
Further, in this example, as shown in FIG. 17, a scatterer which was deposited by a method of vapor deposition at an angle to the opening was also used. One of the openings 1501 is a line in the X direction, and the other is a line in the Y direction. For the X line, two directions inclined in the X direction were deposited from above and below, and for the Y line, two directions inclined in the Y direction were deposited from above and below by 10 nm. As a result, the gold 1502 was also deposited on the side surfaces of the opening 1501, and the width of the opening could be reduced to 60 nm.
[0056]
In addition, as a result of oblique deposition from four directions by rotating the opening of 0.1 μm square by approximately 90 degrees, a very small opening of about 50 nm square was obtained. As a result of disposing a stop and a detection element downstream of this opening, it was possible to increase the resolution in a plurality of directions with one opening, and to detect 65 nm lines / spaces separately. If these openings are formed obliquely or installed obliquely, the resolution can be further improved.
[0057]
FIG. 18 shows another application method for coating a substance having a large atomic number. A platinum palladium film 1801 was deposited on the narrow side of the minute opening 1501 formed in silicon. Platinum palladium is also made of a substance having a larger atomic number than silicon. This makes it possible to enhance the scattering ability at a thin portion which is an edge on the smaller side of the aperture which substantially determines the resolution. This method is unlikely to have the effect of tilting the whole aperture, but can be expected to reduce the aperture width due to overhang on the deposition surface and improve the resolution accordingly.
[0058]
In the above description, the variable rectangular beam and the collective figure beam are used. However, the present invention is also effective for other electron beams such as a projection-type large-area electron beam and a multi-beam. In addition, the shape of the opening may be various patterns (for example, a combination of a line / space electron beam and a line / space opening) in accordance with the shape of the electron beam. Further, the present invention can be applied to not only an electron beam but also a charged beam in general.
[0059]
As described above, according to the present invention, the detection resolution can be increased in one direction, and high resolution detection can be performed in two or more directions by using a plurality of apertures. The combination of these makes it possible to detect and adjust the electron beam with high accuracy.
[0060]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, highly accurate electron beam adjustment of an electron beam drawing apparatus can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a basic configuration of an electron beam detection mechanism according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the basic configuration of the electron beam detection mechanism according to the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of an electron optical system according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a detection mechanism according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a result of measuring an electron beam profile by the detection mechanism of FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram showing a tilt at an end of an electron beam profile by the detection mechanism of FIG. 4;
FIG. 7 is a diagram illustrating a detection mechanism according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a result of line / space electron beam measurement according to the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a beam profile in one-dimensional scanning of a line / space-like electron beam according to a second embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a detection mechanism according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a detection mechanism according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an aperture pattern of an upper scatterer according to a fourth embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing signal intensity when scanning the scatterer shown in FIG. 12;
FIG. 14 is a view for explaining electron beam irradiation at the boundary between the scatterer and the opening in the fourth embodiment.
FIG. 15 is a diagram illustrating a detection mechanism according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram showing a line / space-like electron beam measurement result according to the fifth embodiment.
FIG. 17 is a diagram illustrating another example of the detection mechanism according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram illustrating still another example of the detection mechanism according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an example of an electron beam mask opening used in the third embodiment.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 101 denotes an aperture, 102 denotes a scatterer, 103 denotes electrons transmitted by being scattered, 104 denotes electrons transmitted without being scattered, 105 denotes an aperture, 106 denotes an electron beam detector, 107 denotes a detection mechanism, and 108 denotes a substantial aperture. Width, 201: second scatterer, 301: electron gun, 302: first mask, 303: first transfer lens, 304: first figure selection deflector, 305: variable shaping deflector, 306: second figure selection Deflector, 307: second transfer lens, 308: collective aperture, 309: second mask, 310: first reduction lens, 311: second reduction lens, 312: first objective lens, 313: objective electrostatic deflector, 314 ... second objective lens, 315 ... wafer, 316 ... stage, 317 ... electron beam detection mechanism, 318 ... figure selection / dimension control system, 319 ... reduction rate / rotation control system, 320 ... focus / astigmatism / position control , 320: detection signal processing system, 322: rotating lens, 401: scatterer, 402: aperture, 501: beam profile, 701: aperture 1, 702: aperture 2, 703: scatterer, 801: electron beam pattern, 802 ... Scanning range, 901, beam profile, 1001, scatterer, 1002, aperture, 1101, aperture, 1102, silicon scatterer, 1103, scattered and transmitted electrons, 1104, scattered and transmitted electrons, 1105, molybdenum aperture 1106: second silicon scatterer, 1107: SSD detection element, 1201: aperture, 1202: scatterer, 1401: aperture, 1402: one part of scatterer, 1403: electron beam, 1501: micro aperture, 1502 ... Gold thin film, 1503: silicon, 1504: electrons scattered at the end, 1505: scattered at the body Child, 1801 ... platinum palladium film, 1901 ... electron beam mask opening.
