JPH0837141A - ビームドリフト測定方法及びその装置並びにこれを適用した荷電ビーム描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ビーム成形した荷電ビームのビーム
ドリフトを電流量の変化として検出すること。 【構成】荷電ビームをビーム成形した場合、このビーム
成形された荷電ビームの電流量の時間変化を測定し、こ
のビーム電流量に変化があれば、ビームドリフトとして
検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷電ビームをビーム成
形したときのビームドリフトを測定するビームドリフト
測定方法及びその装置、さらにはビームドリフト発生し
たときに補正を行う機能を備えた荷電ビーム描画装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる荷電ビーム描画装置は、電子銃か
ら出射された荷電ビームを複数の成形アパーチャや成形
偏向器によりビーム成形して試料に照射しているが、こ
のような装置では、成形偏向器により荷電ビームを成形
した場合、新たな電界や磁界によって、又はアパーチャ
における散乱電子の影響により、アパーチャらら成る成
形部以外でビームドリフトが発生することがある。この
ために荷電ビームのドリフトを測定することが必要であ
る。

【０００３】このビームドリフト測定は、例えば特公昭
５８−５８７７８号公報に記載されているように、試料
面上に電流検出器を配置し、荷電ビームをナイフエッジ
上で偏向させ、この荷電ビームがナイフエッジにかかっ
たときの試料面上における電流量を検出してその電流量
が変化するときのタイミングを検出することによってビ
ームドリフトの速度と方向とを測定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなビームドリフト測定では、ビームドリフトの速度及
び方向のみの測定のために、成形した荷電ビームの寸法
やビーム電流量が変化すると、ビームドリフトを検出す
ることが困難となる。

【０００５】又、成形した荷電ビームの寸法やビーム電
流量が変化すると、そのときのビームドリフトにより試
料に対する描画精度が劣化してしまので、荷電ビームの
寸法やビーム電流量が変化したときに、そのビームドリ
フトを検出し、補正することが必要である。そして、こ
のビームドリフトを補正してビームドリフトを低減する
ためには、荷電ビーム描画装置内におけるビームドリフ
トの発生箇所（以下、ビームドリフト範囲と称する）を
特定することが必要となる。

【０００６】そこで本発明は、ビーム成形した荷電ビー
ムのビームドリフトを電流量の変化として検出できるビ
ームドリフト測定方法及びその装置を提供することを目
的とする。

【０００７】又、本発明は、ビーム成形した荷電ビーム
のビームドリフトを電流量の変化として検出できるとと
もにビームドリフト発生範囲を特定できるビームドリフ
ト測定方法及びその装置を提供することを目的とする。

【０００８】又、本発明は、ビーム成形した荷電ビーム
のビームドリフトを電流量の変化として検出できるとと
もにビームドリフト発生範囲を特定できる荷電ビーム描
画装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、荷電
ビームを少なくとも偏向器を用いてビーム成形するとき
のビームドリフト測定方法において、ビーム成形された
荷電ビームの電流量の時間変化を測定することによりビ
ームドリフトを検出して上記目的を達成しようとするビ
ームドリフト測定方法である。

【００１０】請求項２によれば、荷電ビームを少なくと
も偏向器を用いてビーム成形するときのビームドリフト
測定方法において、ビーム成形された荷電ビームの電流
量の時間変化を測定することによりビームドリフトを検
出するステップと、各成形アパーチャにおける荷電粒子
量の変化を測定してビームドリフトの範囲を特定するス
テップと、を有して上記目的を達成しようとするビーム
ドリフト測定方法である。

【００１１】請求項３によれば、各成形アパーチャから
の反射粒子量又は散乱粒子量の変化を測定してビームド
リフトの範囲を特定する。請求項４によれば、荷電ビー
ムを少なくとも偏向器を用いてビーム成形するときのビ
ームドリフト測定装置において、ビーム成形された荷電
ビームの照射位置に配置されたビーム電流検出器と、こ
のビーム電流検出器により検出されたビーム電流量の時
間変化を測定することによりビームドリフトを検出する
ドリフト検出手段と、を備えて上記目的を達成しようと
するビームドリフト測定装置である。

【００１２】請求項５によれば、荷電ビームを少なくと
も偏向器を用いてビーム成形するときのビームドリフト
測定装置において、ビーム成形された荷電ビームの照射
位置に配置されたビーム電流検出器と、このビーム電流
検出器により検出されたビーム電流量の時間変化を測定
することによりビームドリフトを検出するドリフト検出
手段と、各成形アパーチャ近傍に配置され、これら成形
アパーチャからの荷電粒子を検出する複数の荷電粒子検
出器と、これら荷電粒子検出器により検出された荷電粒
子量の変化を測定してビームドリフト範囲を特定するド
リフト範囲検出手段と、を備えて上記目的を達成しよう
とするビームドリフト測定装置である。

【００１３】請求項６によれば、複数の電子検出器は、
それぞれ各形成アパーチャの上流側又は下流側に配置さ
れ、これら形成アパーチャからの反射粒子又は散乱粒子
を検出する反射電子検出器又は散乱電子検出器である。

【００１４】請求項７によれば、荷電ビームを少なくと
も偏向器を用いてビーム成形し、この荷電ビームを試料
に照射して描画する荷電ビーム描画装置において、ビー
ム成形された荷電ビームの照射位置に配置されたビーム
電流検出器と、このビーム電流検出器により検出された
ビーム電流量の時間変化を測定することによりビームド
リフトを検出するドリフト検出手段と、各成形アパーチ
ャ近傍に配置され、これら成形アパーチャからの荷電粒
子を検出する複数の荷電粒子検出器と、これら荷電粒子
検出器により検出された荷電粒子量の変化を測定してビ
ームドリフト範囲を特定するドリフト範囲検出手段と、
各成形アパーチャ間に配置された複数の偏向コイルと、
ドリフト範囲検出手段により特定されたビームドリフト
範囲に配置された少なくとも偏向コイルを動作制御する
ドリフト補正手段と、を備えて上記目的を達成しようと
するビームドリフト測定装置である。

【００１５】

【作用】請求項１によれば、荷電ビームを少なくとも偏
向器を用いてビーム成形した場合、このビーム成形され
た荷電ビームの電流量の時間変化を測定し、このときに
電流量に変化があればビームドリフトとして検出する。

【００１６】請求項２によれば、荷電ビームを少なくと
も偏向器を用いてビーム成形した場合、このビーム成形
された荷電ビームの電流量の時間変化を測定して電流量
に変化があればビームドリフトとして検出し、さらに各
成形アパーチャにおける荷電粒子量の変化を測定して変
化があれば、その変化した成形アパーチャに対応すると
ころをビームドリフト範囲として特定する。

【００１７】請求項３によれば、各成形アパーチャから
の反射粒子量又は散乱粒子量の変化し、これら反射粒子
量又は散乱粒子量の変化したところをビームドリフトの
範囲を特定する。

【００１８】請求項４によれば、荷電ビームを少なくと
も偏向器を用いてビーム成形した場合、このビーム成形
された荷電ビームの電流をビーム電流検出器により検出
し、この電流量の時間変化をドリフト検出手段により測
定して電流量に変化があればビームドリフトとして検出
する。

【００１９】請求項５によれば、荷電ビームを少なくと
も偏向器を用いてビーム成形した場合、このビーム成形
された荷電ビームの電流をビーム電流検出器により検出
し、この電流量の時間変化をドリフト検出手段により測
定して電流量に変化があればビームドリフトとして検出
し、さらに各成形アパーチャにおける荷電粒子を各荷電
粒子検出器により検出してドリフト範囲検出手段により
荷電粒子量の変化を測定し、この荷電粒子量に変化があ
れば、その変化した成形アパーチャに対応するところを
ビームドリフト範囲として特定する。

【００２０】請求項６によれば、複数の電子検出器は、
それぞれ形成アパーチャからの反射粒子又は散乱粒子を
検出する。請求項７によれば、荷電ビームを少なくとも
偏向器を用いてビーム成形した場合、このビーム成形さ
れた荷電ビームの電流をビーム電流検出器により検出
し、この電流量の時間変化をドリフト検出手段により測
定して電流量に変化があればビームドリフトとして検出
し、さらに各成形アパーチャにおける荷電粒子を各荷電
粒子検出器により検出してドリフト範囲検出手段により
荷電粒子量の変化を測定し、この荷電粒子量に変化があ
れば、その変化した成形アパーチャに対応するところを
ビームドリフト範囲として特定し、この特定されたビー
ムドリフト範囲に配置された少なくとも偏向コイルをド
リフト補正手段により動作制御してビームドリフトした
荷電ビームを補正する。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１は荷電ビーム描画装置の構成図であ
る。電子銃１から出射される荷電ビームの軌道上には、
照明レンズ２、投影レンズ３、対物レンズ４が配置さ
れ、かつブランキング偏向器５、静電型成形偏向器６、
対物偏向器７が配置されている。

【００２２】これら偏向器５〜７は、静電偏向器制御器
８に接続されて動作制御されるものとなっている。又、
荷電ビームの軌道上におけるブランキング偏向器５と静
電型成形偏向器６との間には、円形アパーチャ９及び第
１成形アパーチャ１０が配置され、かつ静電型成形偏向
器６と対物偏向器７との間には、第２成形アパーチャ１
１及び円形アパーチャ１２が配置されている。

【００２３】これらアパーチャ９〜１２のうち各円形ア
パーチャ９、１２は図２(a)(d)に示すようにそれぞれ円
形孔９ａ、１２ａが形成されたものであり、第１及び第
２成形アパーチャ１０、１１は同図(b)(c)に示すように
それぞれ大きさの異なる矩形孔１０ａ、１１ａが形成さ
れている。

【００２４】一方、荷電ビームの照射位置である試料上
には、ビーム電流検出器２０が配置されている。このビ
ーム電流検出器２０は、試料上に照射される電荷ビーム
を入射してこの電荷ビームにおけるビーム電流に対応し
た電気信号を出力する機能を有している。

【００２５】このビーム電流検出器２０には、電流計２
１が接続されており、ビーム電流検出器２０から出力さ
れた電気信号が電流信号として変換出力されるものとな
っている。

【００２６】上記各アパーチャ８〜１２における荷電ビ
ーム伝播の上流側には、それぞれ反射電子検出器２２〜
２５が配置されるとともに、アパーチャ１２の下流側に
は反射電子検出器２６が配置されている。

【００２７】これら反射電子検出器２２〜２６は、各ア
パーチャ９〜１２からの反射電子を検出してその電気信
号を出力する機能を有している。これら反射電子検出器
２２〜２６には、それぞれ各電流計２７〜３１が接続さ
れており、各反射電子検出器２２〜２６から出力された
各電気信号が各電流信号として変換出力されるものとな
っている。

【００２８】又、荷電ビームの軌道に沿って各偏向コイ
ル４０〜４４が配置されている。このうち偏向コイル４
０は円形アパーチャ９の上流側、偏向コイル４１は円形
アパーチャ９と第１成形アパーチャ１０との間、偏向コ
イル４２は第１成形アパーチャ１０と第２成形アパーチ
ャ１１との間、偏向コイル４３は第２成形アパーチャ１
１と円形アパーチャ１２との間、偏向コイル４４は円形
アパーチャ１２の下流側に配置されている。

【００２９】これら偏向コイル４０〜４４は、偏向コイ
ル制御器４５に接続されて動作制御されるものとなって
いる。主制御器４６は、ビーム電流検出器から電流計２
１を通して電流信号を入力し、この電流信号からビーム
電流量の時間変化を測定してビームドリフトを検出する
ドリフト検出手段としての機能、各反射電子検出器２２
〜２６から各電流計２７〜３１を通して各電流信号を入
力し、これら電流信号から反射粒子量の変化を測定して
ビームドリフト範囲を特定するドリフト範囲検出手段と
しての機能、このドリフト範囲検出手段により特定され
たビームドリフト範囲に配置された偏向コイル４０〜４
４を動作制御してビームドリフトした荷電ビームを補正
するドリフト補正手段としての機能を有している。

【００３０】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。 (1) ビームドリフトの測定方法 先ず、電子銃１から荷電ビームが出射されている状態
に、各アパーチャ９〜１２の光軸調整が行われる。円形
アパーチャ９は円形孔９ａの中心に荷電ビームのクロス
オーバが位置するように調整され、第１成形アパーチャ
１０は矩形孔１０ａの中心が荷電ビームの中心と一致す
るように調整され、第２成形アパーチャ１１は第１成形
アパーチャ１０の像が矩形孔１１ａの中心を完全に通過
するように調整され、円形アパーチャ１２は円形孔１２
ａの中心に荷電ビームのクロスオーバが位置するように
調整される。

【００３１】次に、ビーム電流検出器２０は、試料上に
照射される電荷ビームを検出し、この電荷ビームのビー
ム電流に対応した電気信号を出力する。この電気信号
は、電流計２１により電流信号に変換されて主制御器４
６に送られる。

【００３２】この主制御器４６は、この電流信号を入力
してビーム電流量の時間変化を測定し、このときビーム
電流量が図３に示すように変化しないことを確認する。
次に、静電偏向器制御器８は、静電型成形偏向器６を動
作制御するとともに、偏向コイル制御器４５は偏向コイ
ル４２を動作制御する。これら偏向動作により荷電ビー
ムの形状は、任意の大きさに成形される。なお、図４は
このときの第１成形アパーチャ像の第２成形アパーチャ
１１上への偏向例を示している。

【００３３】次に、円形アパーチャ１２が、円形孔１２
ａの中心に荷電ビームのクロスオーバが位置するように
調整される。次に、再びビーム電流検出器２０は、試料
上に照射される電荷ビームを検出し、この電荷ビームの
ビーム電流に対応した電気信号を出力する。そして、主
制御器４６は、この電流信号を入力してビーム電流量の
時間変化を測定する。このときのビーム電流量は、例え
ば図５に示すように増加方向に変化する。

【００３４】ところで、荷電ビームを静電型成形偏向器
６又は偏向コイル４２によりビーム成形すると、新たな
電界や磁界によって、又は第２成形アパーチャ１１にお
ける散乱電子の影響により、第１及び第２のアパーチャ
１０、１１から成る成形部以外でビームドリフトが発生
することがある。

【００３５】従って、主制御器４６は、ビーム電流量の
時間変化を測定し、このビーム電流量が図５に示すよう
に所定量だけ変化すると、ビームドリフトとして検出す
る。 (2) ビームドリフト範囲の特定 上記の如くビームドリフトが検出されると、ビームドリ
フト範囲が特定される。

【００３６】ビーム電流量の時間変化の測定とともに、
各反射電子検出器２２〜２６は、流入する反射粒子量に
応じた各電気信号を出力する。これら電気信号は、それ
ぞれ各電流計２７〜３１により電流信号に変換されて主
制御器４６に送られる。

【００３７】この主制御器４６は、図６に示すドリフト
範囲特定のアリゴリズムに従って反射粒子量の変化を測
定してビームドリフト範囲を特定する。すなわち、ビー
ムドリフトが検出されると、主制御器４６は、ステップ
＃１において電流計２７からの電流信号を入力してビー
ム電流量に変動がないかを判断し、このビーム電流量に
変動があれば、ステップ＃２において円形アパーチャ９
の上流側がビームドリフト範囲であると特定する。

【００３８】次に主制御器４６は、電流計２７からの電
流信号を入力してビーム電流量に変動がないと判断する
と、ステップ＃３に移って電流計２８からの電流信号を
入力し、ビーム電流量に変動がないかを判断し、このビ
ーム電流量に変動があれば、ステップ＃４において円形
アパーチャ９と第１アパーチャ１０との間がビームドリ
フト範囲であると特定する。

【００３９】以下、同様にステップ＃５において電流計
２９からの電流信号を入力し、このビーム電流量に変動
があれば、ステップ＃６において第１アパーチャ１０と
第２アパーチャ１１との間がビームドリフト範囲である
と特定する。

【００４０】又、ステップ＃７において電流計３０から
の電流信号を入力し、このビーム電流量に変動があれ
ば、ステップ＃８において第２アパーチャ１１と円形ア
パーチャ１２との間がビームドリフト範囲であると特定
する。

【００４１】さらに、ステップ＃９において電流計３１
からの電流信号を入力し、このビーム電流量に変動があ
れば、ステップ＃１０において第２アパーチャ１１とビ
ーム電流検出器２０との間がビームドリフト範囲である
と特定する。この場合、荷電ビームは、ビーム電流検出
器２０から外れていることになる。 (3) ビームドラフトの補正 上記の如くビームドラフトの発生が検出され、そのビー
ムドラフト範囲が特定されると、ビームドラフトの補正
が行われる。

【００４２】例えば、ビームドラフト範囲が、第１と第
２成形アパーチャ１１、１２との間と特性された場合、
主制御器４６は偏向コイル制御器４５を通して偏向コイ
ル４３を動作制御してビームドラフトを補正する。

【００４３】この場合、偏向コイル４３は、電流計３０
からの電流信号の値が最小値を示すように、又は電流計
２１からの電流信号の値が最大を示すように動作制御さ
れる。

【００４４】これにより、円形アパーチャ１２の円形孔
１２ａの中心に荷電ビームが通過するようになり、ビー
ムドリフトが補正される。なお、他の範囲においてビー
ムドリフトが発生した場合は、その特定されたビームド
リフト範囲に配置された各偏向コイル４０〜４４を動作
制御することによってビームドリフトが補正される。

【００４５】このビームドリフト補正は、試料に対する
描画中、又は描画準備中等の任意時に行う。このように
上記一実施例においては、荷電ビームをビーム成形した
場合、このビーム成形された荷電ビームの電流量の時間
変化を測定して電流量に変化があればビームドリフトと
して検出するようにしたので、第１成形アパーチャ１０
と第２成形アパーチャ１１との間でビームドリフトが発
生するとビーム寸法が変化してビーム電流量が変化する
ことから、このときビームドリフトを確実に検出でき
る。

【００４６】又、各アパーチャ９〜１２における反射粒
子量の変化を測定するので、この反射粒子量に変化があ
れば、その変化したところをビームドリフト範囲として
特定できる。

【００４７】さらに、ビームドラフト範囲が特定されれ
ば、そのビームドラフト範囲に配置された偏向コイル４
３を動作制御するので、ビームドラフトを補正できる。
従って、ビームドラフトを補正することによってビーム
ドリフトの影響が少ない高精度な描画ができる。

【００４８】なお、本発明は、上記一実施例に限定され
るものでなく次の通りに変形してもよい。例えば、照明
レンズ２、投影レンズ３及び対物レンズ４は、１段のレ
ンズ系として説明したが、これらレンズ系はそれぞれ複
数段の構成であってもよい。

【００４９】又、４個のアパーチャ９〜１２及び５個の
反射電子検出器２２〜２６に限らず、ｎ個のアパーチャ
及びｍ（＞ｎ）個の反射電子検出器を配置ようにしても
よい。

【００５０】ビーム成形を行う静電型成形偏向器６及び
各偏向コイル４２は、各１個として説明したが、これら
はそれぞれ複数個配置してもよい。反射電子検出器２２
〜２６を各アパーチャ９〜１２の近傍に配置したが、こ
れら検出器を前方散乱電子、又は後方散乱電子を検出す
るものに代えてもよい。各アパーチャ９〜１２の形状
は、任意の形状のものを用いてもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、ビ
ーム成形した荷電ビームのビームドリフトを電流量の変
化として検出できるビームドリフト測定方法及びその装
置を提供できる。

【００５２】又、本発明は、ビーム成形した荷電ビーム
のビームドリフトを電流量の変化として検出できるとと
もにビームドリフト発生範囲を特定できるビームドリフ
ト測定方法及びその装置を提供できる。

【００５３】又、本発明は、ビーム成形した荷電ビーム
のビームドリフトを電流量の変化として検出できるとと
もにビームドリフト発生範囲を特定できる荷電ビーム描
画装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる荷電ビーム描画装置の一実施例
を示す構成図。

【図２】各アパーチャの孔形状を示す図。

【図３】ビーム電流量の時間変化を示す図。

【図４】第１成形アパーチャ像の第２成形アパーチャ上
への偏向例を示す図。

【図５】ビームドリフト発生時のビーム電流量の時間変
化を示す図。

【図６】ビームドリフト範囲特定のアルゴリズムを示す
図。

【符号の説明】

１…電子銃、２…照明レンズ、３…投影レンズ、４…対
物レンズ、５…ブランキング偏向器、６…静電型成形偏
向器、７…対物偏向器、８…静電偏向器制御器、９…円
形アパーチャ、１０…第１成形アパーチャ、１１…第２
成形アパーチャ、１２…円形アパーチャ、２０…ビーム
電流検出器、２１…電流計、２２〜２６…反射電子検出
器、２７〜３１…電流計、４０〜４４…偏向コイル、４
５…偏向コイル制御器、４６…主制御器。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電ビームを少なくとも偏向器を用いて
   ビーム成形するときのビームドリフト測定方法におい
   て、 ビーム成形された前記荷電ビームの電流量の時間変化を
   測定することによりビームドリフトを検出することを特
   徴とするビームドリフト測定方法。
2. 【請求項２】 荷電ビームを少なくとも偏向器を用いて
   ビーム成形するときのビームドリフト測定方法におい
   て、 ビーム成形された前記荷電ビームの電流量の時間変化を
   測定することによりビームドリフトを検出するステップ
   と、 前記各成形アパーチャにおける荷電粒子量の変化を測定
   してビームドリフトの範囲を特定するステップと、を有
   することを特徴とするビームドリフト測定方法。
3. 【請求項３】 成形アパーチャからの反射粒子量又は散
   乱粒子量の変化を測定してビームドリフトの範囲を特定
   することを特徴とする請求項２記載のビームドリフト測
   定方法。
4. 【請求項４】 荷電ビームを少なくとも偏向器を用いて
   ビーム成形するときのビームドリフト測定装置におい
   て、 ビーム成形された前記荷電ビームの照射位置に配置され
   たビーム電流検出器と、 このビーム電流検出器により検出されたビーム電流量の
   時間変化を測定することによりビームドリフトを検出す
   るドリフト検出手段と、を具備したことを特徴とするビ
   ームドリフト測定装置。
5. 【請求項５】 荷電ビームを少なくとも偏向器を用いて
   ビーム成形するときのビームドリフト測定装置におい
   て、 ビーム成形された前記荷電ビームの照射位置に配置され
   たビーム電流検出器と、 このビーム電流検出器により検出されたビーム電流量の
   時間変化を測定することによりビームドリフトを検出す
   るドリフト検出手段と、 前記各成形アパーチャ近傍に配置され、これら成形アパ
   ーチャからの荷電粒子を検出する複数の荷電粒子検出器
   と、 これら荷電粒子検出器により検出された荷電粒子量の変
   化を測定してビームドリフト範囲を特定するドリフト範
   囲検出手段と、を具備したことを特徴とするビームドリ
   フト測定装置。
6. 【請求項６】 複数の電子検出器は、それぞれ各形成ア
   パーチャの上流側又は下流側に配置され、これら形成ア
   パーチャからの反射粒子又は散乱粒子を検出する反射電
   子検出器又は散乱電子検出器であることを特徴とする請
   求項５記載のビームドリフト測定装置。
7. 【請求項７】 荷電ビームを少なくとも偏向器を用いて
   ビーム成形し、この荷電ビームを試料に照射して描画す
   る荷電ビーム描画装置において、 ビーム成形された前記荷電ビームの照射位置に配置され
   たビーム電流検出器と、 このビーム電流検出器により検出されたビーム電流量の
   時間変化を測定することによりビームドリフトを検出す
   るドリフト検出手段と、 前記各成形アパーチャ近傍に配置され、これら成形アパ
   ーチャからの荷電粒子を検出する複数の荷電粒子検出器
   と、 これら荷電粒子検出器により検出された荷電粒子量の変
   化を測定してビームドリフト範囲を特定するドリフト範
   囲検出手段と、 前記各成形アパーチャ間に配置された複数の偏向コイル
   と、 前記ドリフト範囲検出手段により特定されたビームドリ
   フト範囲に配置された少なくとも前記偏向コイルを動作
   制御するドリフト補正手段と、を具備したことを特徴と
   する荷電ビーム描画装置。