JPH048938B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、可変成形ビームを用いた電子ビーム
描画方法に係わり、特にビーム寸法設定の高精度
化をはかつた電子ビーム描画方法に関する。

（従来の技術） 従来、可変成形ビームを用いた電子ビーム描画
装置において、ビーム寸法を制御する場合、ビー
ム寸法を可変する偏向器に２条件のある電圧を与
えた時のビーム寸法をそれぞれ実測し、その２つ
の電圧条件とビーム寸法実測値とから、任意のビ
ーム寸法を与える電圧を算出する方法が取られて
いた。この場合には、ビームエツジ分解能より小
さいビーム寸法でのビーム寸法測定に問題がある
ため、ビームエツジ分解能より十分大きいビーム
寸法を選ばざるを得ず、微小ビーム寸法では外挿
値となり誤差が大きくなる問題があつた。

この問題を避けるため、ビーム寸法の代りにビ
ーム電流を測定し、上記電圧条件とビーム電流実
測値との関係から任意のビーム寸法を与える電圧
を算出する方法が提案されている。これは、ビー
ム電流はビーム寸法がどのような値でも高精度で
測定できることに注目したものである。

しかしながら、この方法を実際に応用して描画
を試みた結果、次のような問題点があることが明
らかとなつた。即ち、ビーム寸法が比較的大きい
寸法のビームで描画したパターンは高精度である
が、小さい寸法のビームでビーム位置をずらしな
がら形成したパターンは必ずしも高精度になら
ず、ある場合には設計寸法より大きくなり、別の
場合には設計寸法より小さくなり正常に制御でき
ないことが明らかとなつた。この原因は、例えば
ｘ方向のビーム寸法を変化させた時、ｙ方向のビ
ーム寸法も僅かに変化すること、ビーム電流の測
定に僅かに誤差があること等で、ビーム電流とデ
ータ上のビーム面積との間に比例関係が成立しな
くなるためであることが判つた。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来方法では、ビーム寸法指定値と
実際のビーム寸法との間に誤差があり、特に多数
の微小寸法ビームで描画したパターンに設計寸法
との誤差が大きいと云う問題があつた。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、多数の微小なビーム寸
法で形成したパターンであつても高精度に描画す
ることができ、全体としての描画精度の向上をは
かり得る電子ビーム描画方法を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、パターンの単位面積当りのド
ーズを、大きい寸法のビームを用いた場合も小さ
い寸法のビームを用いた場合も等しくすることに
ある。

描画パターンの精度が保たれるための必要条件
の一つは、パターンの単位面積当りのドーズが、
大きい寸法のビーム及び小さい寸法のビームを用
いた場合も等しくなることである。従来方法の場
合、小さい寸法のビームの場合も大きい寸法のビ
ームの場合もビーム電流の誤差が同程度であつ
た。従つて、ドーズの誤差はビーム寸法が小さく
なるに従つて相対的に大きい誤差となり、微小な
寸法で描画したパターンの精度が安定しなかつ
た。従つて、測定されたビーム電流をデータ上の
ビーム寸法で割算することによりドーズに変換
し、この値が種々のビーム寸法で等しくなるよう
制御を行えばよい。

本発明はこのような点に着目し、可変成形ビー
ムを用いて所望パターンを描画する電子ビーム描
画方法において、前記ビーム寸法を制御する際
に、予め少なくとも３条件のビーム寸法の指定値
でビーム電流をそれぞれ測定し、該ビーム電流を
上記ビーム寸法指定値から決まるデータ上のビー
ム面積で除算した （ビーム電流）／（ビーム面積）ⁿ ０＜ｎ≦１ の値が許容範囲内となるよう、ビーム寸法制御の
パラメータを制御しておくようにした方法であ
る。

（作用） 上記方法であれば、大きい寸法のビームを用い
た場合も小さい寸法のビームを用いた場合も、パ
ターンの単位面積当りのドーズが略等しくなる。
このため、ビーム寸法の大きさに拘らず、パター
ンを設計寸法通りに描画することが可能となる。

実際、0.05，0.1，0.25，0.5［μm］のビームを走
査して0.5［μm］のパターンを形成した場合、従
来方法のビーム制御を行つた時、最大0.2［μm］
の変動があつた。これに対し、本発明方法を用い
ることによつて、その差を0.05［μm］以下に小さ
くすることが可能であつた。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子
ビーム描画装置を示す概略構成図である。図中１
１は電子銃であり、この電子銃１１から放出され
た電子ビームはコンデンサレンズ１２により集束
されて第１のビーム成形用アパーチヤマスク１３
に照射される。アパーチヤマスク１３のアパーチ
ヤ像は投影レンズ１４により第２のビーム成形用
アパーチヤマスク１５上に結像される。そして、
上記第２のビーム成形用アパーチヤマスク１５の
アパーチヤ像が、対物レンズ１６により試料面１
７上に結像照射されるものとなつている。

第１のアパーチヤマスク１３と投影レンズ１４
との間にはビーム寸法可変用偏向器１８が配置さ
れており、この偏向器１８によりビームを偏向す
ることにより、第２アパーチヤマスク１５上にお
ける第１アパーチヤ像位置が変化し、試料面１７
上に結像されるビームの寸法が可変することにな
る。さらに、対物レンズ１６の下方にはビーム走
査用偏向器１９が配置されており、この偏向器１
９により上記寸法制御されたビームが試料面１７
上で走査されるものとなつている。

また、図中２０はCPUであり、このCPU２０
にはフアラデーカツプ２１により検出されたビー
ム電流量が電圧増幅器２２及びデジタルボルトメ
ータ２３を介して供給される。CPU２０では、
上記入力した情報に基づいて偏向信号が求めら
れ、この偏向信号がＤ／Ａ変換器（以下DACと
略記する）２４，２５にそれぞれ送出される。
DAC２４でＤ／Ａ変換された信号は、増幅器２
６を介して前記ビーム寸法可変用偏向器１８の一
方の電極に印加される。さらに、DAC２５で
Ｄ／Ａ変換された信号は、増幅器２７を介して前
記ビーム寸法可変用偏向器１８の他方の電極に印
加される。そして、偏向器１８に印加される電圧
により、第２図に示す如くアパーチヤ１５ａとア
パーチヤ１３ａの像１３a′との重なり部分（図中
斜線部）が可変し、これによりビーム寸法が可変
するものとなつている。なお、この実施例では、
可変ビームの寸法はｘ方向に変化し、ｙ方向は一
定とした。

次に、上記装置を用いた場合のビーム寸法設定
方法について説明する。まず、偏向器１８に最大
寸法を与える電圧を与え、この時のビーム寸法を
測定する。そして、この値が最大寸法と等しくな
るまで電圧が調整される。ここで、上記ビーム寸
法の測定には、試料面１７上に金等の微粒子２８
等を配置しておき、この微粒子２８上でビームを
走査したときの反射電子信号を検出すればよい。

また、最大寸法以外の寸法のビームを決める場
合、 （ビーム寸法）／（電圧変化）＝ゲインＧ を与える信号Ｐとオフセツト値を与える信号Ｑと
で他のビーム寸法も調整する。その場合、フアラ
デーカツプ２１を鏡筒の真下に移動させ、ビーム
寸法を変化させた場合のビーム電流を測定し、そ
の測定値を用いてビーム寸法を調整する。

第３図に実線Ａで示すのはビーム寸法の指定値
とビーム電流との関係である。ビーム寸法指定値
とビーム電流とが比例関係になれば、これらは略
正しく調整されていると言える。ところが、この
条件で種々のビーム寸法で形成したパターンの寸
法を測定した結果を第４図に曲線Ｄで示す。この
図から、ある線幅がどのようなビームで分割され
ているかによつて寸法が異なることが判り、これ
が高精度描画を妨げる要因となる。なお、この例
では、第５図に示す如く0.8［μm］のパターンを
１〜８本のビームでそれぞれ描画した場合の抜き
寸法を示している。

この寸法変動の原因を調べるため、第３図の実
線Ａのデータを各ビーム寸法で割算することによ
り電流密度分布を算出した。その結果を第３図に
破線Ｂで示す。ＢとＤを比較すれば明らかなよう
に、電流密度の大きい寸法で描画したパターンは
パターン寸法が大きく、電流密度の小さいビーム
で描画したパターンは寸法が小さくなることが判
明した。

以上の実験事実を考慮し、ドーズが全てのビー
ム寸法で１［％］以内の精度になるようにビーム
寸法決定のソフトウエアを変更した。その方法
は、先に述べた方法と略同様で、集束条件とし
て、各寸法でのドーズ偏差が最小になる条件とし
た。この方法でビーム寸法を調整した結果を第３
図に一点鎖線Ｃで示す。これから、ドーズ偏差が
１［％］以内にあることが判る。また、この条件
で描画したパターンの寸法を測定した結果を第４
図に曲線Ｅで示す。Ｄ，Ｅを比較して明らかなよ
うに、従来方法では大きなパターン寸法誤差（特
に小さい径のビームを用いた場合）が生じていた
のに対し、本実施例方法ではバラツキの範囲内で
全てのビーム寸法で描画したパターン寸法は等し
くなつているのが判る。

このように本実施例方法によれば、ビーム電流
−ビーム寸法の比例関係から、電流密度一定の関
係に評価関数を代えることにより、図形パターン
ぱどのような寸法のビームに分割されていても、
同じ寸法のパターンに描画できるようになる。こ
れは、レジストに与えられるドーズが一定になる
からと考えられる。従つて、可変成形ビームを用
いた場合に問題となるビーム寸法の違いによるパ
ターン寸法誤差を小さくすることができ、描画精
度の向上をはかり得る。

なお、本発明は上述した実施例方法に限定され
るものではない。例えば、前記ビーム寸法はｘ方
向のみならず、ｙ方向にもビーム寸法を可変する
ものであつてもよい。この場合、ビーム電流を除
算するためのビーム寸法指定値の代りに、（ｘ方
向のビーム寸法指定値）×（ｙ方向のビーム寸法指
定値）、即ちデータ上のビーム面積を用いればよ
い。また、実施例ではドーズ一定とするために全
てのビーム寸法で （ビーム電流）／（ビーム面積） の値が許容範囲内となるように制御したが、必ず
しも全てのビーム寸法でこの制御を行う必要はな
く、一般には（大，中，小）の少なくとも３条件
のビーム寸法で行えば十分である。

また、小さいビーム面積でのビーム電流の精度
を必要以上に高精度で制御する必要を避けるため
に、 （ビーム電流）／（ビーム面積）ⁿ ０＜ｎ＜１ を評価関数としてもよい。この場合、自動プログ
ラムを短時間で収束させることが可能となる。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、可変成形
ビームのビーム寸法を制御する際に、 （ビーム電流）／（ビーム面積）を全てのビー
ム寸法の組合わせで一定とすることによつて、描
画されたパターンのレジストへのドーズを一定と
することができる。従つて、パターンがどのよう
なビーム寸法の組合わせで描画されたとしても同
じ寸法に現像されるので、高精度のパターン形成
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子
ビーム描画装置を示す概略構成図、第２図は上記
装置の要部構成を示す模式図、第３図はビーム寸
法とビーム電流及びドーズ偏差との関係を示す特
性図、第４図はビーム寸法とパターン抜き寸法と
の関係を示す特性図、第５図は描画すべきパター
ンの分割例を示す模式図である。 １１……電子銃、１２，１４，１６……電子レ
ンズ、１３，１５……ビーム成形用アパーチヤマ
スク、１７……試料面、１８……ビーム寸法可変
用偏向器、１９……ビーム走査用偏向器、２０…
…CPU、２１……フアラデーカツプ、２８……
微粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可変成形ビームを用いて所望パターンを描画
   する電子ビーム描画方法において、前記ビーム寸
   法を制御する際に、予め少なくとも３条件のビー
   ム寸法の指定値でビーム電流をそれぞれ測定し、
   該ビーム電流を上記ビーム寸法指定値から決まる
   データ上のビーム面積で除算した （ビーム電流）／（ビーム面積）ⁿ ０＜ｎ≦１ の値が許容範囲内となるよう、ビーム寸法制御の
   パラメータを制御しておくことを特徴とする電子
   ビーム描画方法。 ２ 前記可変成形ビームは、ｘ方向及びｙ方向の
   少なくとも一方にその寸法を可変されることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ビーム
   描画方法。 ３ 前記可変成形ビームの寸法がｘ，ｙ方向の一
   方のみ可変される時、前記測定されたビーム電流
   を上記可変される方のビーム寸法指定値で除算し
   た （ビーム電流）／（ビーム寸法指定値） の値が許容範囲内となるよう、ビーム寸法制御の
   パラメータを制御しておくことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の電子ビーム描画方法。