JP4408207B2 - 電子線描画装置及びその調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、可変成形方式の電子線描画装置及びその調整方法に関する。

従来の可変成形方式の電子線描画装置及びその調整方法では、基板上に重金属をドット状に配置した基準マークを電子線で走査することにより電子線像を得て、その形状を観察しながら回転成分を補正し、電子線を所定の形状に成形していた（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２５７７１５号公報

従来は最大サイズの電子線を用いていたが、近年はパターンサイズの微細化に伴ってアスペクト比が大きい電子線（細長い電子線）が用いられるようになっている。このため、回転成分の調整に非常に高い精度が求められるようになっている。

しかし、アスペクト比の大きな電子線は、最大サイズの電子線に比べて信号の強度が低く、コントラストが低下する。そのため、モニタ上で拡大して観察しても電子線形状を把握できず、精度よく回転成分を補正し、電子線形状を最適化することが困難である。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、高アスペクト比の電子線の形状を容易かつ短時間に最適化することができる電子線描画装置及びその調整方法を得るものである。

本発明に係る電子線描画装置は、試料で反射した電子線を検出して電子線像を得る検出器と、電子線像を第１のピッチで並べた第１の画像及び電子線像を第１のピッチと異なる第２のピッチで並べた第２の画像を作成する画像作成部と、第１の画像及び第２の画像を加算する加算器と、この加算した画像を表示するモニタとを有する。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明により、高アスペクト比の電子線の形状を容易かつ短時間に最適化することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る可変成形方式の電子線描画装置である。この電子線描画装置は、電子線を発するための電子銃１１と、所定の開口を有する第１アパーチャ１２及び第２アパーチャ１３と、電子線を試料１４に結像する対物レンズ１５と、電子線調整手段である成形偏向器１６と、回転レンズ１７と、位置変更器１８を有する。

この電子線描画装置において、まず電子銃１１から照射された電子線が、第１アパーチャ１２の矩形開口部１２ａ上に結像する。次に、矩形開口部１２ａによって成形された電子線像２１が、第２アパーチャ１３の矩形開口部１３ａ上に結像する。そして、矩形開口部１３ａによって所定の形状に成形された電子線像２２が試料１４に照射される。このとき、成形偏向器１６に加える電圧を制御することで、矩形開口部１３ａを通過し、試料１４に照射される電子線像２２を変えることができる。

この際に、第１、第２アパーチャの矩形開口部１２ａ、１３ａの回転成分がずれていると、試料１４に結像する電子線像２２を正確な矩形にすることができない。そこで、検出器２６、アンプ２７、モニタ２８、記憶装置２９、画像処理部３０、加算器３１を設け、電子線描画装置を図２に示すフローチャートに従って調節する。

まず、試料１４で反射した電子線を検出器２６で検出して電子線像を得る。具体的には、図３に示すように、試料１４上にドット型の測定用マーク２５を置いて、これを電子線で走査し、その反射信号を検出器２６で検出する。そして、アンプ２７で増幅してモニタ２８に電子線像を表示する（ステップＳ１）。

次に、この電子線像の固定辺、即ち第２アパーチャ１３の矩形開口部１３ａによる辺の水平、垂直の合わせ込みを行う（ステップＳ２）。この合わせ込みは、第２アパーチャ１３の機械的調整等により行う。また、電子線像を調整して、長辺を最大ショットサイズ、短辺を実際に描画に用いる程度のサイズとしたアスペクト比の高い電子線像にする。ただし、モニタ２８の画像走査によるモアレ縞の影響を避けるため、電子線像は縦に長い矩形とする。そして、この調整した電子線像を記憶装置２９に保存する（ステップＳ３）。

次に、図４（ａ）に示すように、記憶装置２９から電子線像４１を読み出し、画像処理部３０において、画像処理技術により第１のピッチＤ１で並べた第１の画像を作成し、記憶装置２９に保存する（ステップＳ４）。同様に、図４（ｂ）に示すように、電子線像４１をピッチＤ１とは異なる第２のピッチＤ２で並べた第２の画像を作成し、記憶装置２９に保存する（ステップＳ５）。ただし、線増加係数をＭとした時、ピッチＤ１とＤ２の間にＤ１≒ＭＤ２の関係が成り立つようにそれぞれの値を設定する。この第１の画像及び第２の画像は、それぞれピッチＤ１、Ｄ２の回折格子とみなすことができる。なお、第２の画像は、Ｄ１≒ＭＤ２の関係が成り立つように第１の画像を拡大又は縮小することにより作成してもよい。

次に、第１の画像、第２の画像を加算器３１にて加算し、モニタ２８上に出力する（ステップＳ６）。このステップＳ３からステップＳ６までを周期的に繰り返すことでモニタ２８に表示される画像が更新される。

第１の画像と第２の画像はピッチが異なるため、これらを加算した画像にはモアレ縞が発生する。このモアレ縞は、第１アパーチャ１２と第２アパーチャ１３の回転成分が十分補正できていないとき、図５（ａ）に模式的に示すように上下で不均一な像となる。そこで、このモアレ縞が水平、垂直になるように、可変辺、即ち第１アパーチャ１２の矩形開口部１２ａによる辺の水平、垂直の合わせ込みを行う（ステップＳ７）。この調整は第１アパーチャ１２の機械的調整又は回転レンズ１７の強度調整により行う。

次に、モニタ２８上のモアレ縞が、図５（ｂ）に示すように水平、垂直になっていない場合は再びステップＳ３からステップＳ７までの作業を繰り返し、水平、垂直になっている場合は調整を終了する（ステップＳ８）。

モアレ縞の傾きは個々の電子線像の歪みを強調して表現するため、上述のようにモアレ縞の傾きを指標として試料１４に照射する電子線の形状を調整することにより、高アスペクト比の電子線の形状を容易かつ短時間に最適化することができる。

なお、上記の例では、第２アパーチャ１３の合わせ込みを行った後、第１の画像と第２の画像によるモアレ縞を観察しながら、第１アパーチャ１２の合わせ込みを行っているが、第１アパーチャ１２を先に合わせ込んでもよい。

また、上記の例では、作業者がモニタ２２上のモアレ縞を見ながら、試料１４に照射する電子線の形状を手動で調整する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限らず、所定のプログラムに従って、モアレ縞の傾きを判別し、これを指標として電子線の形状を自動的に調整するようにしてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１では、比較用の第２の画像をもとの電子線像を用いて作成している。これに対し、実施の形態２では、予め、第２の画像をＣＡＤ等により所定の矩形像を第１のピッチと異なる第２のピッチで並べて作成し、記憶装置２９に記憶しておく。そして、第２の画像を記憶装置２９から読み出し、加算器２７により第１の画像及び第２の画像を加算する。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、実施の形態１よりも短時間で調整することができる。

本発明の電子線描画装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における電子線描画装置の調整方法を示すフローチャートである。 本発明の電子線描画装置において、試料上にドット型の測定用マークを置いて、これを電子線で走査する様子を説明するための図である。 第１の画像及び第２の画像を示す図である。 モニタ上に表示されたモアレ縞を示す模式図である。

符号の説明

１２ 第１アパーチャ
１２ａ 矩形開口部
１３ 第２アパーチャ
１３ａ 矩形開口部
１４ 試料
１７ 回転レンズ
２１ 電子線像
２２ 電子線像
２６ 検出器
２８ モニタ
２９ 記憶装置
３１ 加算器
４１ 電子線像

Claims (4)

1. 所定の開口を有する複数のアパーチャと電子線調整手段とにより、電子銃から発する電子線を所定の形状に成形して試料に照射する電子線描画装置において、
   前記試料で反射した電子線を検出して電子線像を得る検出器と、
   前記電子線像を第１のピッチで並べた第１の画像及び前記電子線像を前記第１のピッチと異なる第２のピッチで並べた第２の画像を作成する画像作成部と、
   前記第１の画像及び前記第２の画像を加算する加算器と、
   この加算した画像を表示するモニタとを有することを特徴とする電子線描画装置。
2. 所定の開口を有する複数のアパーチャと電子線調整手段とにより、電子銃から発する電子線を所定の形状に成形して試料に照射する電子線描画装置において、
   前記試料で反射した電子線を検出して電子線像を得る検出器と、
   前記電子線像を第１のピッチで並べた第１の画像を作成する画像作成部と、
   所定の矩形像を前記第１のピッチと異なる第２のピッチで並べた第２の画像を記憶する記憶装置と、
   前記第１の画像及び前記第２の画像を加算する加算器と、
   この加算した画像を表示するモニタとを有することを特徴とする電子線描画装置。
3. 所定の開口を有する複数のアパーチャと電子線調整手段とにより、電子銃から発する電子線を所定の形状に成形して試料に照射する電子線描画装置の調整方法において、
   前記試料で反射した電子線を検出して電子線像を得る工程と、
   前記電子線像を第１のピッチで並べた第１の画像を生成する工程と、
   前記電子線像を前記第１のピッチと異なる第２のピッチで並べた第２の画像を生成する工程と、
   前記第１の画像及び前記第２の画像を加算する工程と、
   この加算した画像のモアレ縞の傾きを指標として前記試料に照射する電子線の形状を調整する工程とを有することを特徴とする電子線描画装置の調整方法。
4. 所定の開口を有する複数のアパーチャと電子線調整手段とにより、電子銃から発する電子線を所定の形状に成形して試料に照射する電子線描画装置の調整方法において、
   前記試料で反射した電子線を検出して電子線像を得る工程と、
   前記電子線像を第１のピッチで並べた第１の画像を生成する工程と、
   所定の矩形像を前記第１のピッチと異なる第２のピッチで並べた第２の画像を記憶装置から読み出す工程と、
   前記第１の画像及び前記第２の画像を加算する工程と、
   この加算した画像のモアレ縞の傾きを指標として前記試料に照射する電子線の形状を調整する工程とを有することを特徴とする電子線描画装置の調整方法。

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