スポットビーム型電子ビーム露光装置及び電子ビーム位置変動抑制方法
【課題】スポットビーム型電子ビーム露光装置及び電子ビーム位置変動抑制方法に関し、各種の外乱に起因する電子ビームの位置変動をリアルタイムに抑制する。
【解決手段】電子源１から放出された広い断面積の電子ビームを一つの描画用電子ビーム３とそれを取り囲む四つの検出用電子ビーム４とに分ける五つの孔を配置したビーム制限絞り２と、四つの検出用電子ビーム４を四極子のレンズと双極子の偏向との重畳電場内に通過させる電場発生機構５と、描画用と検出用の双方電子ビームに作用するコンデンサレンズ６と、描画用電子ビーム３を照射面に集束させる対物レンズ８の主面付近の上下に検出エッジ及び検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構９をｘ，ｙ方向に計四つ配置し、一方の方向から二つの検出信号を処理する検出信号処理回路１１を各々の方向に備え、各検出信号処理回路１１からの出力により描画用電子ビーム３を偏向させる偏向器７を備える。
【解決手段】電子源１から放出された広い断面積の電子ビームを一つの描画用電子ビーム３とそれを取り囲む四つの検出用電子ビーム４とに分ける五つの孔を配置したビーム制限絞り２と、四つの検出用電子ビーム４を四極子のレンズと双極子の偏向との重畳電場内に通過させる電場発生機構５と、描画用と検出用の双方電子ビームに作用するコンデンサレンズ６と、描画用電子ビーム３を照射面に集束させる対物レンズ８の主面付近の上下に検出エッジ及び検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構９をｘ，ｙ方向に計四つ配置し、一方の方向から二つの検出信号を処理する検出信号処理回路１１を各々の方向に備え、各検出信号処理回路１１からの出力により描画用電子ビーム３を偏向させる偏向器７を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスポットビーム型電子ビーム露光装置及び電子ビーム位置変動抑制方法に関するものであり、特に、電子ビームが照射する試料上の位置の変動をリアルタイムに補正し抑制するための構成に特徴のあるスポットビーム型電子ビーム露光装置及び電子ビーム位置変動抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マスクを用いることなく、元となるパターンデータに応じて細く絞った電子ビームを電気的に直接操作するスポットビーム型の電子ビーム直接描画技術は、他の方法ではできないような細かいパターンを作成できるほとんど唯一と言ってよい技術であり、主導してきた先端的な半導体集積回路の研究開発にとどまらず、量子デバイスやＭＥＭＳなど微細なパターンを必要とする多様なデバイスの研究開発や少量試作に使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年、従来は細く絞ったレーザービームによって記録パターンが生成されてきた光ディスクの原盤作成においても、より高記録密度で微細な記録パターンが要求される次世代、次々世代の記録方式に対しては、電子ビームの使用が検討されるようになってきた。
【０００４】
さらに、磁気ディスクにおいても、垂直記録方式を超える高記録密度を実現する方法として、記録領域自体を個々の微小な領域に分離した媒体が研究されており、その微小領域を形成するための原盤作成にやはり電子ビームの使用が考えられている。
【０００５】
このような細く絞った電子ビームを対象に照射する装置では、種々の原因で種々の経路を通って侵入してくる外乱により、電子ビームの位置変動が生じる。
【０００６】
外乱に同期した電子ビームの走査と取得した信号の画像処理によりある程度の対応が可能な走査型電子顕微鏡などとは異なり、スポットビーム型電子ビーム描画装置では位置変動がそのまま描画パターンに現れてしまうために、位置変動そのものを問題がないレベルにまで小さく抑えなければならない。
【０００７】
このような外乱に対処するために、従来においては、空間中の浮遊磁場や電極電圧の変動、励磁電流の変動といった、電子ビームの位置変動を引き起こす多数の原因候補の量を計測し、それに重みをかけて重ね合わせた結果をもとに電子ビームを偏向させることで位置変動の抑制を図っていた。
【０００８】
なお、配列電子源を用いる特殊な構成の電子ビーム露光装置において、描画用とは異なる電子ビームによりウェハ上の基準マークを走査して照射原点を補正することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
しかし、この場合にはリアルタイムで照射原点補正を行おうとしても、基準マークからの二次電子／反射電子による検出信号が、描画している照射面から発生する大量の二次電子／反射電子に埋もれてしまい、基準マークからの二次電子／反射電子による検出信号が検出できず、したがって、リアルタイムの補正ができないという問題がある。
【００１０】
また、可変成形ビーム型電子ビーム露光装置においては、投影レンズ近傍と対物レンズ近傍に金属電極を配置して、描画に使用しない電子ビームの周辺部を検出してクロスオーバー位置と放射強度分布の変動を補正することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
しかし、この場合、特許文献３で暗示されているように、描画試料面での電子ビーム位置変動を検出する変動検出位置は投影レンズ近傍の方であり、対物レンズ近傍の方ではないので、より寄与の大きな投影レンズ以降の経路における外乱の影響による位置変動を補正することができないという問題がある。
【００１２】
さらに、可変成形ビーム型電子ビーム露光装置において、第２成形アパチャに描画に使用しない電子ビームを透過させる開孔を設け、その直下で透過してくる電子ビームをリアルタイムに検出して偏向器にフィードバックして位置補正を行うことも提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１３】
しかし、この場合も、補正できる位置変動は電子源から第２成形アパチャまでの経路で受けた外乱の影響に限られ、この場合の位置変動量は以降の電子レンズ群の倍率で縮小されて描画試料面での位置変動に占める割合が小さくなり、実際に大きく影響する第２成形アパチャ以降の経路における外乱による位置変動を補正することができないという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−０９７３３０号公報
【特許文献２】特開平１０−１０６９３１号公報
【特許文献３】特開昭５５−０３８０５７号公報
【特許文献４】特開２００１−０２３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、電子ビームの位置変動を引き起こす多数の原因候補の量を計測し、それに重みをかけて重ね合わせた結果をもとに電子ビームを偏向させる従来の外乱の抑制方法では、位置変動と相関が強い物理量を見つけ出すことが難しく、抑制効果が不十分であるという問題がある。
【００１５】
なお、外乱のうち、商用電源周波数とその高調波に同期した外乱の振幅と位相は安定しているため、このような性質がある位置変動に対しては最初にその量を計測して記憶し、それを打ち消す様に電子ビームを偏向させ続ける学習補正が有効であり、例えば、本発明者の実験装置では振幅をおおむね１／１０以下に抑制できている。
【００１６】
しかし、描画時間が数時間以上に長くなると、その間に商用電源周波数が変動したり位相がずれたりする機会が増え、最初に得られていたほどの抑制効果が描画中には失われてしまうという事態が生ずるという問題がある。
【００１７】
また、外乱が振幅と位相が短時間で変動するような不安定な場合には、従来の学習補正では外乱による位置変動に対する抑制効果が得られないという問題がある。
【００１８】
したがって、本発明は、各種の外乱に起因する電子ビームの位置変動をリアルタイムに精度良く抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、スポットビーム型電子ビーム露光装置において、一つの電子源１から放出された広い断面積の電子ビームを一つの描画用電子ビーム３とその周辺を取り囲む四つの検出用電子ビーム４とに分けるための五つの孔を配置したビーム制限絞り２と、切り出した四つの検出用電子ビーム４だけを四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場内に通過させるところの電場発生機構５と、描画用電子ビーム３と検出用電子ビーム４の双方に作用するコンデンサレンズ６と、描画用電子ビーム３を照射面に集束させる対物レンズ８の主面付近の上下に電子ビームの検出エッジ及び検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構９をｘ，ｙ各方向に対して各々一つ計四つ配置し、一方の方向の上下の検出器から得られる二つの検出信号を処理する検出信号処理回路１１を各々の方向に備えるとともに、各検出信号処理回路１１からの出力により描画用電子ビーム３を各々の方向に偏向させる偏向器７を備えていることを特徴とする。
【００２０】
このように、通常は軸上の孔しかないビーム制限しぼりの周辺部に四つの孔を設けて、通常ならばビーム制限絞り２で遮られてしまう電子ビームの一部を、検出用電子ビーム４として利用してその位置変動量をカラム内で常時検出するようにしているので、検出工程が描画用電子ビーム３に影響を与えることなく、リアルタイムでの位置変動の打ち消しが可能になる。
【００２１】
特に、検出用電子ビーム４に対する外乱の影響と描画用電子ビーム３に対する外乱の影響は互いに強い相関があるので、このように双方の相関が強い物理量を利用することによって、充分な位置変動の抑制効果が得られる。
【００２２】
また、上述のスポットビーム型電子ビーム露光装置を用いて電子ビーム位置変動を抑制する場合には、ビーム制限絞り２で切り出した検出用電子ビーム４を、電子ビームが通過した四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場の働きによって、描画用電子ビーム３がクロスオーバーを結ぶコンデンサレンズ焦点面よりも遠方である対物レンズ主面付近の上下に配置した検出用エッジ上によって検出エッジと直交する方向に一方向集束させ、検出エッジで遮られた検出用電子ビーム４の割合をその直下の検出器で検出し、その割合の変化を含んだ検出信号を検出信号処理回路１１で処理することで検出エッジ上での検出用電子ビーム４の位置変動量を知り、ｘ，ｙ各方向ごとにそれぞれ上下に設けた検出エッジ上での検出用電子ビーム４の位置変動量から、描画用電子ビーム３の描画試料面１０上での位置変動量を検出信号処理回路１１内で推定し、その位置変動量を打ち消すように描画用電子ビーム３を偏向させる情報を偏向器７に対して検出信号処理回路１１から出力して、描画用電子ビーム３を偏向補正して描画用電子ビーム３の振動をリアルタイムに抑制する。
【００２３】
この場合、切り出した検出用電子ビーム４だけを四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場内に通して、ｘ，ｙ方向の一方向に付き対物レンズ主面付近の上下に配置した二つの検出エッジ上に、エッジ直交方向には一方向集束しエッジ平行方向には発散させることにより、エッジに直交する方向には１μｍ程度以下に集束させることが可能になり、それによって、０．１ｎｍ程度の位置変動によって生じる検出エッジで遮られた電子ビームの割合の変化は、検出エッジの下に配置した検出器で検出することができる。
【００２４】
なお、四極子のレンズ電場による一方向集束を行わないと、検出エッジの位置での電子ビームの直径は数十〜数百μｍと太いままであるために、０．１ｎｍ程度の位置変動を検出することは事実上不可能となる。
【００２５】
また、このように検出されるｘ，ｙ方向の一方向に付き二カ所での検出用電子ビーム４の位置変動量に、所定の重みをつけて差を取ることで、描画試料面１０上での描画用電子ビーム３の位置変動量を推定することができ、推定した位置変動量を打ち消すように偏向器７によって描画用電子ビーム３に偏向補正をかけることによって、リアルタイムでの位置変動の打ち消しが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、描画を行う電子ビームとほぼ等しい影響を受けてくる検出用電子ビームの位置変動量を計測するという、双方の相関が強い物理量を利用しているので、充分な精度の位置変動の抑制効果が得られる。
【００２７】
さらに、リアルタイムに位置変動量を計測できることで、振幅と位相が短時間に変動する、不安定な位置変動に対しても充分な抑制効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、まず、一つの電子源１から放出された広い断面積の電子ビームを一つの描画用電子ビームとその周辺を取り囲む四つの検出用電子ビームとに分けるための五つの孔を配置したビーム制限絞りにより四つの検出用電子ビームを切り出す。
【００２９】
次いで、切り出した四つの検出用電子ビームだけを電場発生機構を構成する四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場内を通過させ、重畳電場の働きによって、描画用電子ビームをクロスオーバーを結ぶコンデンサレンズ焦点面よりも遠方である対物レンズ主面付近の上下に配置した検出用エッジ上において検出エッジと直交する方向には一方向集束し検出エッジと平行な方向には発散させる。
【００３０】
次いで、描画用電子ビームを照射面に集束させる対物レンズの主面付近の上下にｘ，ｙ各方向に対して各々１つ計４つ設けた電子ビームの検出エッジ及び検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構により、検出エッジで遮られた検出用電子ビームの割合をその直下の検出器で検出する。
【００３１】
次いで、検出した割合の変化を含んだ検出信号を検出信号処理回路で処理することで検出エッジ上での検出用電子ビームの位置変動量を知り、ｘ，ｙ各方向ごとにそれぞれ上下に設けた検出エッジ上での検出用電子ビームの位置変動量から、描画用電子ビームの描画試料面上での位置変動量を検出信号処理回路内で推定し、その位置変動量を打ち消すように描画用電子ビームを偏向させる情報を偏向器に対して検出信号処理回路から出力して、描画用電子ビームを偏向補正して描画用電子ビームの振動をリアルタイムに抑制する。
【実施例１】
【００３２】
ここで、図２乃至図６を参照して、本発明の実施例１のスポットビーム型電子ビーム露光装置における電子ビーム位置変動抑制方法を説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施例１に使用するスポットビーム型電子ビーム露光装置の概念的構成図であり、電子源２１、電子ビーム制限絞り兼電場発生機構３０、コンデンサレンズ２２、偏向器２３、対物レンズ２４、及び、電子ビームの検出エッジ２６及び検出器２７の組み合わせからなる電子ビーム検出機構２５を対物レンズ２４の主面付近の上下にｘ，ｙ各方向に対して各々１つ計４つ設けている。
【００３３】
また、一方の方向の検出用電子ビーム５２に対して設けた上下の電子ビーム検出機構２５の検出出力は検出信号処理回路２８へ出力されて、検出信号処理回路２８を介して偏向器２３にフィードバックされる。
なお、他の方向に対しても同様に、検出信号処理回路が設けられており、検出信号処理回路を介して他の方向の検出用電子ビーム５２を偏向する。
【００３４】
ここで描画試料面１０と共役の関係にあるのは電子源２１の面とコンデンサレンズ焦点面であり、それ以外の場所での電子ビームの位置と、描画試料面１０での電子ビームの位置とは１：１に対応しない。
【００３５】
それ以外の場所では、電子ビームの位置と同時にその進行方向がわかってはじめて、描画試料面１０での電子ビームの位置がわかるのであるが、電子ビームの進行方向を知るには、異なる二ケ所での電子ビームの位置がわかれば良い。
これが、上下二ケ所に電子ビーム検出機構２５を設ける理由であり、各々からの検出信号により描画電子ビームの進行方向、ひいては、描画試料面１０での位置を推定するのである。
【００３６】
この場合の電子源２１は、一例としてサイズが１００ｎｍ程度のヴァーチャルソースであり、加速電圧を例えば、１００ｋＶとする。
また、コンデンサレンズ２２の焦点面２８はコンデンサレンズ２２の下端から１００ｍｍの位置に設定するとともに、検出用電子ビーム５２のコンデンサレンズ２２による焦点位置をｙ（ｘ）方向の一方、ｙ2 方向については、対物レンズ２４の上面側とし、他方のｙ1 方向については、対物レンズ２４の下面側とする。
【００３７】
この場合、検出用電子ビーム５２y1の中心軸からの乖離は、以降で詳述するように、経験した双極子の偏向電場の強さが異なる分、検出用電子ビーム５２y2の中心軸からの乖離より大きくなる。
なお、ｘ方向についても同様に設定する。
【００３８】
図３乃至図４参照
図３は、電子ビーム制限絞り兼電場発生機構３０の概略的斜視図であり、また、図４の上図は電場発生機構を示す概略的平面図、下図は概略的側面図であり、電子ビーム制限絞り兼電場発生機構３０の上端面を構成する電子ビーム制限絞り３１の中央には直径が例えば、０．５ｍｍの描画用電子ビーム５１を透過させる開孔３２とその周囲に例えば、５．６２ｍｍのピッチで直径が例えば、０．５ｍｍの検出用電子ビーム５２を透過させる４つの開孔３３が設けられている。
【００３９】
また、電子ビーム制限絞り兼電場発生機構３０の下端面を構成する電子ビーム透過板３４にも、上記開孔３２，３３と投影的に重なるとともに、直径が例えば、３ｍｍの開孔３５，３６が設けられいる。
【００４０】
また、電場発生機構は四極子兼双極子を構成する直径６ｍｍの９つの電極から構成されている。
まず、中央の電極３７には電子ビームを透過させる貫通孔が設けられているとともに、その上下端が電子ビーム制限絞り３１と電子ビーム透過板３４とに電気的にも機械的にも接続されて、接地電位になっている。
【００４１】
また中央の電極３７と電子透過部を介して例えば５．６２ｍｍのピッチで対向するように負電圧を印加する４つの電極３８〜４１が設けられており、また、４つの電極３８〜４１の各２つの電極の中間部には正電圧を印加するための２つの電極４２，４３と２つの分割型電極４４，４５が設けられており、分割型電極４４，４５は絶縁シート４６を介して一体化された２つの半円柱状導電部材４７，４８で構成されている。
この９つの電極のうち、中央の電極３７と、電子ビーム透過部を囲む他の三つの電極によって、４組の四極子兼双極子が構成される。
【００４２】
図５参照
図５は、四極子兼双極子の概略的斜視図であり、ここでは、１組の四極子兼双極子を説明する。
図に示すように、中央の電極３７と、電子ビーム透過部を囲む他の三つの電極３８，４２及び分割型電極４４によって四極子兼双極子を構成し、電極３８に負電圧を、また、電極４２と分割型電極４４を構成する半円柱状導電部材４７に負電圧の１／２の正電圧を印加する。
【００４３】
また、図示は省略するが、この電極３７，３８，４２及び分割型電極４４の組に電極３７を介して反対位置にある電極３７，４０，４３及び分割型電極４５によって構成される四極子兼双極子にも同じ電圧を印加し、例えば、負電圧を−１６８６Ｖとすると、正電圧を８４３Ｖとする。
【００４４】
一方、これらの四極子兼双極子と直交する方向に配置される２つの四極子兼双極子、即ち、電極３７，３８，３９及び分割型電極４５によって構成される四極子兼双極子と電極３７，４１，４３及び分割型電極４４によって構成される四極子兼双極子には、例えば、−１５２０Ｖの負電圧と７６０Ｖの正電圧を印加する。
【００４５】
この四極子兼双極子の四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場の働きによって、検出用電子ビーム５２の焦点位置が、対物レンズ２４の主面付近の上下になるようにし、その位置に配置した検出用エッジ上において検出用電子ビーム５２を検出エッジと直交する方向に一方向集束させ、平行な方向には発散させる。
例えば、検出用電子ビーム５２y2の検出エッジと直交する方向のビームサイズはおよそ８２ｎｍとなり、検出用電子ビーム５２y1の検出エッジと直交する方向のビームサイズはおよそ８５ｎｍとなる。
【００４６】
図６図照
図６は、電子ビーム検出機構の概念的構成図であり、検出エッジ２６と検出器２７によって構成されており、検出エッジ２６によって、検出エッジ２６と直交する方向に集束された検出用電子ビーム５２の一部を遮蔽して、遮蔽されなかった検出用電子ビーム５２を検出器２７によって検出する。
【００４７】
このようにして検出器２７によって検出する遮蔽されなかった検出用電子ビーム５２の検出量の変動によって、位置変動量を評価する。
ここでは、検出エッジ２６に直交する方向には１μｍ以下、具体的にはおよそ８２ｎｍとおよそ８５ｎｍに集束させているので、０．１ｎｍ程度の位置変動の検出が可能になる。
【００４８】
図７参照
図７は、描画試料面での描画用電子ビームの位置変動量の推定方法の説明図であり、ここで、対物レンズ主面と描画試料面２９の間隔をＬ、対物レンズ主面と検出用電子ビーム５２y2に対する検出エッジまでの間隔をΔ2 、対物レンズ主面と検出用電子ビーム５２y1に対する検出エッジまでの間隔をΔ1 、描画用電子ビーム５１のｙ方向の位置変動量をδy 、描画試料面２９における描画用電子ビーム５１の照射位置から対物レンズ２４の中心点への臨み角をαy 、検出用電子ビーム５２y2の位置変動量をＹ2 、検出用電子ビーム５２y1の位置変動量をＹ1 、対物レンズ２４の焦点距離と角度倍率をそれぞれｆ，ｍとする。
【００４９】
このような関係から、描画用電子ビーム５１の位置変動量をδy は、
δy ≒Ｌ×αy ・・・（１）
で表されることになるが、この場合の角度αy は、位置変動量をＹ1 ，Ｙ2 に重み付けして、
αy ≒ｗ1 ×Ｙ1 −ｗ2 ×Ｙ2 ・・・（２）
として描画用電子ビーム５１の位置変動量δy を検出信号処理回路２８において推定し、この位置変動量δy を相殺するように偏向器２３にフィードバックをかける。
【００５０】
なお、この場合の重み係数ｗ1 ，ｗ2 はそれぞれ、
ｗ1 ＝〔１−Δ2 ／ｆ（１＋ｍ）〕／〔Δ1 ＋Δ2 −（Δ1 ×Δ2 ）／ｆ〕 ・・・（３）
ｗ2 ＝〔１−（ｍ×Δ1 ）／ｆ（１＋ｍ）〕／〔Δ1 ＋Δ2 −（Δ1 ×Δ2 ）／ｆ〕 ・・・（４）
で定義する。
このような、関係をｘ方向についても行って、ｘ方向における位置変動量δx を相殺するように偏向器にフィードバックをかける。
【００５１】
このように、本発明の実施例１においては、四極子兼双極子からなる電場発生機構を利用して検出用電子ビーム５２の焦点位置が、対物レンズ２４の主面付近の上下になるようにして、その位置において検出用電子ビーム５２の位置変動量を測定しているので、コンデンサレンズ２２より後段の位置における外乱の影響による位置変動量をリアルタイムで測定することができ、それによって、外乱が小さい場合にも描画用電子ビーム５１の位置変動を精度良く抑制することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の実施例においてはコンデンサレンズと対物レンズを通過する電子ビームが回転しない静電型のレンズとしているが、静電型のレンズに限られるものではなく、通常使用されることが多い電磁型のレンズを用いても良いものである。
【００５３】
但し、電磁型レンズを用いる場合には、上下の検出エッジと検出器の組からなる電子ビーム検出機構では、対物レンズ磁界通過中に受ける回転角度分だけ下方の電子ビーム検出機構の検出エッジと検出器の配置及びエッジの向きともどもに回転させておく必要がある。
【００５４】
また、上記の実施例においては、説明を簡単にするために偏向器を平行平板型の静電偏向器として説明しており、したがって、ｘ方向用偏向器とｙ方向用偏向器の一対の偏向器を用いることを前提としているが、八極子偏向器等の多極子偏向器を用いても良いものであり、その場合には、一つの八極子偏向器等の多極子偏向器に印加する電圧値にｘ方向位置変動量とｙ方向位置変動量を同時にフィードバックすることになる。
【００５５】
また、上記の実施例で例示した、間隔、サイズ、電圧等の数値は単なる一例であり、装置構成・規模に応じて適宜変更されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の活用例としては、スポットビーム型電子ビーム露光装置が典型的なものであるが、走査型電子顕微鏡等のスポットビームを直接照射するタイプの荷電粒子照射装置にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１に使用するスポットビーム型電子ビーム露光装置の概念的構成図である。
【図３】電子ビーム制限絞り兼電場発生機構の概略的斜視図である。
【図４】電子ビーム制限絞り兼電場発生機構の配置説明図である。
【図５】四極子兼双極子の概略的斜視図である。
【図６】電子ビーム検出機構の概念的構成図である。
【図７】描画試料面での描画用電子ビームの位置変動量の推定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電子源
２ ビーム制限絞り
３ 描画用電子ビーム
４ 検出用電子ビーム
５ 電場発生機構
６ コンデンサレンズ
７ 偏向器
８ 対物レンズ
９ 電子ビーム検出機構
１０ 描画試料面
１１ 検出信号処理回路
２１ 電子源
２２ コンデンサレンズ
２３ 偏向器
２４ 対物レンズ
２５ 電子ビーム検出機構
２６ 検出エッジ
２７ 検出器
２８ 検出信号処理回路
２９ 描画試料面
３０ 電子ビーム制限絞り兼電場発生機構
３１ 電子ビーム制限絞り
３２ 開孔
３３ 開孔
３４ 電子ビーム透過板
３５ 開孔
３６ 開孔
３７〜４１ 電極
４２，４３ 電極
４４，４５ 分割型電極
４６ 絶縁シート
４７，４８ 半円柱状導電部材
５１ 描画用電子ビーム
５２ 検出用電子ビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明はスポットビーム型電子ビーム露光装置及び電子ビーム位置変動抑制方法に関するものであり、特に、電子ビームが照射する試料上の位置の変動をリアルタイムに補正し抑制するための構成に特徴のあるスポットビーム型電子ビーム露光装置及び電子ビーム位置変動抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マスクを用いることなく、元となるパターンデータに応じて細く絞った電子ビームを電気的に直接操作するスポットビーム型の電子ビーム直接描画技術は、他の方法ではできないような細かいパターンを作成できるほとんど唯一と言ってよい技術であり、主導してきた先端的な半導体集積回路の研究開発にとどまらず、量子デバイスやＭＥＭＳなど微細なパターンを必要とする多様なデバイスの研究開発や少量試作に使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、近年、従来は細く絞ったレーザービームによって記録パターンが生成されてきた光ディスクの原盤作成においても、より高記録密度で微細な記録パターンが要求される次世代、次々世代の記録方式に対しては、電子ビームの使用が検討されるようになってきた。
【０００４】
さらに、磁気ディスクにおいても、垂直記録方式を超える高記録密度を実現する方法として、記録領域自体を個々の微小な領域に分離した媒体が研究されており、その微小領域を形成するための原盤作成にやはり電子ビームの使用が考えられている。
【０００５】
このような細く絞った電子ビームを対象に照射する装置では、種々の原因で種々の経路を通って侵入してくる外乱により、電子ビームの位置変動が生じる。
【０００６】
外乱に同期した電子ビームの走査と取得した信号の画像処理によりある程度の対応が可能な走査型電子顕微鏡などとは異なり、スポットビーム型電子ビーム描画装置では位置変動がそのまま描画パターンに現れてしまうために、位置変動そのものを問題がないレベルにまで小さく抑えなければならない。
【０００７】
このような外乱に対処するために、従来においては、空間中の浮遊磁場や電極電圧の変動、励磁電流の変動といった、電子ビームの位置変動を引き起こす多数の原因候補の量を計測し、それに重みをかけて重ね合わせた結果をもとに電子ビームを偏向させることで位置変動の抑制を図っていた。
【０００８】
なお、配列電子源を用いる特殊な構成の電子ビーム露光装置において、描画用とは異なる電子ビームによりウェハ上の基準マークを走査して照射原点を補正することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
しかし、この場合にはリアルタイムで照射原点補正を行おうとしても、基準マークからの二次電子／反射電子による検出信号が、描画している照射面から発生する大量の二次電子／反射電子に埋もれてしまい、基準マークからの二次電子／反射電子による検出信号が検出できず、したがって、リアルタイムの補正ができないという問題がある。
【００１０】
また、可変成形ビーム型電子ビーム露光装置においては、投影レンズ近傍と対物レンズ近傍に金属電極を配置して、描画に使用しない電子ビームの周辺部を検出してクロスオーバー位置と放射強度分布の変動を補正することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
しかし、この場合、特許文献３で暗示されているように、描画試料面での電子ビーム位置変動を検出する変動検出位置は投影レンズ近傍の方であり、対物レンズ近傍の方ではないので、より寄与の大きな投影レンズ以降の経路における外乱の影響による位置変動を補正することができないという問題がある。
【００１２】
さらに、可変成形ビーム型電子ビーム露光装置において、第２成形アパチャに描画に使用しない電子ビームを透過させる開孔を設け、その直下で透過してくる電子ビームをリアルタイムに検出して偏向器にフィードバックして位置補正を行うことも提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１３】
しかし、この場合も、補正できる位置変動は電子源から第２成形アパチャまでの経路で受けた外乱の影響に限られ、この場合の位置変動量は以降の電子レンズ群の倍率で縮小されて描画試料面での位置変動に占める割合が小さくなり、実際に大きく影響する第２成形アパチャ以降の経路における外乱による位置変動を補正することができないという問題がある。
【特許文献１】特開平１１−０９７３３０号公報
【特許文献２】特開平１０−１０６９３１号公報
【特許文献３】特開昭５５−０３８０５７号公報
【特許文献４】特開２００１−０２３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、電子ビームの位置変動を引き起こす多数の原因候補の量を計測し、それに重みをかけて重ね合わせた結果をもとに電子ビームを偏向させる従来の外乱の抑制方法では、位置変動と相関が強い物理量を見つけ出すことが難しく、抑制効果が不十分であるという問題がある。
【００１５】
なお、外乱のうち、商用電源周波数とその高調波に同期した外乱の振幅と位相は安定しているため、このような性質がある位置変動に対しては最初にその量を計測して記憶し、それを打ち消す様に電子ビームを偏向させ続ける学習補正が有効であり、例えば、本発明者の実験装置では振幅をおおむね１／１０以下に抑制できている。
【００１６】
しかし、描画時間が数時間以上に長くなると、その間に商用電源周波数が変動したり位相がずれたりする機会が増え、最初に得られていたほどの抑制効果が描画中には失われてしまうという事態が生ずるという問題がある。
【００１７】
また、外乱が振幅と位相が短時間で変動するような不安定な場合には、従来の学習補正では外乱による位置変動に対する抑制効果が得られないという問題がある。
【００１８】
したがって、本発明は、各種の外乱に起因する電子ビームの位置変動をリアルタイムに精度良く抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、スポットビーム型電子ビーム露光装置において、一つの電子源１から放出された広い断面積の電子ビームを一つの描画用電子ビーム３とその周辺を取り囲む四つの検出用電子ビーム４とに分けるための五つの孔を配置したビーム制限絞り２と、切り出した四つの検出用電子ビーム４だけを四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場内に通過させるところの電場発生機構５と、描画用電子ビーム３と検出用電子ビーム４の双方に作用するコンデンサレンズ６と、描画用電子ビーム３を照射面に集束させる対物レンズ８の主面付近の上下に電子ビームの検出エッジ及び検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構９をｘ，ｙ各方向に対して各々一つ計四つ配置し、一方の方向の上下の検出器から得られる二つの検出信号を処理する検出信号処理回路１１を各々の方向に備えるとともに、各検出信号処理回路１１からの出力により描画用電子ビーム３を各々の方向に偏向させる偏向器７を備えていることを特徴とする。
【００２０】
このように、通常は軸上の孔しかないビーム制限しぼりの周辺部に四つの孔を設けて、通常ならばビーム制限絞り２で遮られてしまう電子ビームの一部を、検出用電子ビーム４として利用してその位置変動量をカラム内で常時検出するようにしているので、検出工程が描画用電子ビーム３に影響を与えることなく、リアルタイムでの位置変動の打ち消しが可能になる。
【００２１】
特に、検出用電子ビーム４に対する外乱の影響と描画用電子ビーム３に対する外乱の影響は互いに強い相関があるので、このように双方の相関が強い物理量を利用することによって、充分な位置変動の抑制効果が得られる。
【００２２】
また、上述のスポットビーム型電子ビーム露光装置を用いて電子ビーム位置変動を抑制する場合には、ビーム制限絞り２で切り出した検出用電子ビーム４を、電子ビームが通過した四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場の働きによって、描画用電子ビーム３がクロスオーバーを結ぶコンデンサレンズ焦点面よりも遠方である対物レンズ主面付近の上下に配置した検出用エッジ上によって検出エッジと直交する方向に一方向集束させ、検出エッジで遮られた検出用電子ビーム４の割合をその直下の検出器で検出し、その割合の変化を含んだ検出信号を検出信号処理回路１１で処理することで検出エッジ上での検出用電子ビーム４の位置変動量を知り、ｘ，ｙ各方向ごとにそれぞれ上下に設けた検出エッジ上での検出用電子ビーム４の位置変動量から、描画用電子ビーム３の描画試料面１０上での位置変動量を検出信号処理回路１１内で推定し、その位置変動量を打ち消すように描画用電子ビーム３を偏向させる情報を偏向器７に対して検出信号処理回路１１から出力して、描画用電子ビーム３を偏向補正して描画用電子ビーム３の振動をリアルタイムに抑制する。
【００２３】
この場合、切り出した検出用電子ビーム４だけを四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場内に通して、ｘ，ｙ方向の一方向に付き対物レンズ主面付近の上下に配置した二つの検出エッジ上に、エッジ直交方向には一方向集束しエッジ平行方向には発散させることにより、エッジに直交する方向には１μｍ程度以下に集束させることが可能になり、それによって、０．１ｎｍ程度の位置変動によって生じる検出エッジで遮られた電子ビームの割合の変化は、検出エッジの下に配置した検出器で検出することができる。
【００２４】
なお、四極子のレンズ電場による一方向集束を行わないと、検出エッジの位置での電子ビームの直径は数十〜数百μｍと太いままであるために、０．１ｎｍ程度の位置変動を検出することは事実上不可能となる。
【００２５】
また、このように検出されるｘ，ｙ方向の一方向に付き二カ所での検出用電子ビーム４の位置変動量に、所定の重みをつけて差を取ることで、描画試料面１０上での描画用電子ビーム３の位置変動量を推定することができ、推定した位置変動量を打ち消すように偏向器７によって描画用電子ビーム３に偏向補正をかけることによって、リアルタイムでの位置変動の打ち消しが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、描画を行う電子ビームとほぼ等しい影響を受けてくる検出用電子ビームの位置変動量を計測するという、双方の相関が強い物理量を利用しているので、充分な精度の位置変動の抑制効果が得られる。
【００２７】
さらに、リアルタイムに位置変動量を計測できることで、振幅と位相が短時間に変動する、不安定な位置変動に対しても充分な抑制効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明は、まず、一つの電子源１から放出された広い断面積の電子ビームを一つの描画用電子ビームとその周辺を取り囲む四つの検出用電子ビームとに分けるための五つの孔を配置したビーム制限絞りにより四つの検出用電子ビームを切り出す。
【００２９】
次いで、切り出した四つの検出用電子ビームだけを電場発生機構を構成する四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場内を通過させ、重畳電場の働きによって、描画用電子ビームをクロスオーバーを結ぶコンデンサレンズ焦点面よりも遠方である対物レンズ主面付近の上下に配置した検出用エッジ上において検出エッジと直交する方向には一方向集束し検出エッジと平行な方向には発散させる。
【００３０】
次いで、描画用電子ビームを照射面に集束させる対物レンズの主面付近の上下にｘ，ｙ各方向に対して各々１つ計４つ設けた電子ビームの検出エッジ及び検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構により、検出エッジで遮られた検出用電子ビームの割合をその直下の検出器で検出する。
【００３１】
次いで、検出した割合の変化を含んだ検出信号を検出信号処理回路で処理することで検出エッジ上での検出用電子ビームの位置変動量を知り、ｘ，ｙ各方向ごとにそれぞれ上下に設けた検出エッジ上での検出用電子ビームの位置変動量から、描画用電子ビームの描画試料面上での位置変動量を検出信号処理回路内で推定し、その位置変動量を打ち消すように描画用電子ビームを偏向させる情報を偏向器に対して検出信号処理回路から出力して、描画用電子ビームを偏向補正して描画用電子ビームの振動をリアルタイムに抑制する。
【実施例１】
【００３２】
ここで、図２乃至図６を参照して、本発明の実施例１のスポットビーム型電子ビーム露光装置における電子ビーム位置変動抑制方法を説明する。
図２参照
図２は、本発明の実施例１に使用するスポットビーム型電子ビーム露光装置の概念的構成図であり、電子源２１、電子ビーム制限絞り兼電場発生機構３０、コンデンサレンズ２２、偏向器２３、対物レンズ２４、及び、電子ビームの検出エッジ２６及び検出器２７の組み合わせからなる電子ビーム検出機構２５を対物レンズ２４の主面付近の上下にｘ，ｙ各方向に対して各々１つ計４つ設けている。
【００３３】
また、一方の方向の検出用電子ビーム５２に対して設けた上下の電子ビーム検出機構２５の検出出力は検出信号処理回路２８へ出力されて、検出信号処理回路２８を介して偏向器２３にフィードバックされる。
なお、他の方向に対しても同様に、検出信号処理回路が設けられており、検出信号処理回路を介して他の方向の検出用電子ビーム５２を偏向する。
【００３４】
ここで描画試料面１０と共役の関係にあるのは電子源２１の面とコンデンサレンズ焦点面であり、それ以外の場所での電子ビームの位置と、描画試料面１０での電子ビームの位置とは１：１に対応しない。
【００３５】
それ以外の場所では、電子ビームの位置と同時にその進行方向がわかってはじめて、描画試料面１０での電子ビームの位置がわかるのであるが、電子ビームの進行方向を知るには、異なる二ケ所での電子ビームの位置がわかれば良い。
これが、上下二ケ所に電子ビーム検出機構２５を設ける理由であり、各々からの検出信号により描画電子ビームの進行方向、ひいては、描画試料面１０での位置を推定するのである。
【００３６】
この場合の電子源２１は、一例としてサイズが１００ｎｍ程度のヴァーチャルソースであり、加速電圧を例えば、１００ｋＶとする。
また、コンデンサレンズ２２の焦点面２８はコンデンサレンズ２２の下端から１００ｍｍの位置に設定するとともに、検出用電子ビーム５２のコンデンサレンズ２２による焦点位置をｙ（ｘ）方向の一方、ｙ2 方向については、対物レンズ２４の上面側とし、他方のｙ1 方向については、対物レンズ２４の下面側とする。
【００３７】
この場合、検出用電子ビーム５２y1の中心軸からの乖離は、以降で詳述するように、経験した双極子の偏向電場の強さが異なる分、検出用電子ビーム５２y2の中心軸からの乖離より大きくなる。
なお、ｘ方向についても同様に設定する。
【００３８】
図３乃至図４参照
図３は、電子ビーム制限絞り兼電場発生機構３０の概略的斜視図であり、また、図４の上図は電場発生機構を示す概略的平面図、下図は概略的側面図であり、電子ビーム制限絞り兼電場発生機構３０の上端面を構成する電子ビーム制限絞り３１の中央には直径が例えば、０．５ｍｍの描画用電子ビーム５１を透過させる開孔３２とその周囲に例えば、５．６２ｍｍのピッチで直径が例えば、０．５ｍｍの検出用電子ビーム５２を透過させる４つの開孔３３が設けられている。
【００３９】
また、電子ビーム制限絞り兼電場発生機構３０の下端面を構成する電子ビーム透過板３４にも、上記開孔３２，３３と投影的に重なるとともに、直径が例えば、３ｍｍの開孔３５，３６が設けられいる。
【００４０】
また、電場発生機構は四極子兼双極子を構成する直径６ｍｍの９つの電極から構成されている。
まず、中央の電極３７には電子ビームを透過させる貫通孔が設けられているとともに、その上下端が電子ビーム制限絞り３１と電子ビーム透過板３４とに電気的にも機械的にも接続されて、接地電位になっている。
【００４１】
また中央の電極３７と電子透過部を介して例えば５．６２ｍｍのピッチで対向するように負電圧を印加する４つの電極３８〜４１が設けられており、また、４つの電極３８〜４１の各２つの電極の中間部には正電圧を印加するための２つの電極４２，４３と２つの分割型電極４４，４５が設けられており、分割型電極４４，４５は絶縁シート４６を介して一体化された２つの半円柱状導電部材４７，４８で構成されている。
この９つの電極のうち、中央の電極３７と、電子ビーム透過部を囲む他の三つの電極によって、４組の四極子兼双極子が構成される。
【００４２】
図５参照
図５は、四極子兼双極子の概略的斜視図であり、ここでは、１組の四極子兼双極子を説明する。
図に示すように、中央の電極３７と、電子ビーム透過部を囲む他の三つの電極３８，４２及び分割型電極４４によって四極子兼双極子を構成し、電極３８に負電圧を、また、電極４２と分割型電極４４を構成する半円柱状導電部材４７に負電圧の１／２の正電圧を印加する。
【００４３】
また、図示は省略するが、この電極３７，３８，４２及び分割型電極４４の組に電極３７を介して反対位置にある電極３７，４０，４３及び分割型電極４５によって構成される四極子兼双極子にも同じ電圧を印加し、例えば、負電圧を−１６８６Ｖとすると、正電圧を８４３Ｖとする。
【００４４】
一方、これらの四極子兼双極子と直交する方向に配置される２つの四極子兼双極子、即ち、電極３７，３８，３９及び分割型電極４５によって構成される四極子兼双極子と電極３７，４１，４３及び分割型電極４４によって構成される四極子兼双極子には、例えば、−１５２０Ｖの負電圧と７６０Ｖの正電圧を印加する。
【００４５】
この四極子兼双極子の四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場の働きによって、検出用電子ビーム５２の焦点位置が、対物レンズ２４の主面付近の上下になるようにし、その位置に配置した検出用エッジ上において検出用電子ビーム５２を検出エッジと直交する方向に一方向集束させ、平行な方向には発散させる。
例えば、検出用電子ビーム５２y2の検出エッジと直交する方向のビームサイズはおよそ８２ｎｍとなり、検出用電子ビーム５２y1の検出エッジと直交する方向のビームサイズはおよそ８５ｎｍとなる。
【００４６】
図６図照
図６は、電子ビーム検出機構の概念的構成図であり、検出エッジ２６と検出器２７によって構成されており、検出エッジ２６によって、検出エッジ２６と直交する方向に集束された検出用電子ビーム５２の一部を遮蔽して、遮蔽されなかった検出用電子ビーム５２を検出器２７によって検出する。
【００４７】
このようにして検出器２７によって検出する遮蔽されなかった検出用電子ビーム５２の検出量の変動によって、位置変動量を評価する。
ここでは、検出エッジ２６に直交する方向には１μｍ以下、具体的にはおよそ８２ｎｍとおよそ８５ｎｍに集束させているので、０．１ｎｍ程度の位置変動の検出が可能になる。
【００４８】
図７参照
図７は、描画試料面での描画用電子ビームの位置変動量の推定方法の説明図であり、ここで、対物レンズ主面と描画試料面２９の間隔をＬ、対物レンズ主面と検出用電子ビーム５２y2に対する検出エッジまでの間隔をΔ2 、対物レンズ主面と検出用電子ビーム５２y1に対する検出エッジまでの間隔をΔ1 、描画用電子ビーム５１のｙ方向の位置変動量をδy 、描画試料面２９における描画用電子ビーム５１の照射位置から対物レンズ２４の中心点への臨み角をαy 、検出用電子ビーム５２y2の位置変動量をＹ2 、検出用電子ビーム５２y1の位置変動量をＹ1 、対物レンズ２４の焦点距離と角度倍率をそれぞれｆ，ｍとする。
【００４９】
このような関係から、描画用電子ビーム５１の位置変動量をδy は、
δy ≒Ｌ×αy ・・・（１）
で表されることになるが、この場合の角度αy は、位置変動量をＹ1 ，Ｙ2 に重み付けして、
αy ≒ｗ1 ×Ｙ1 −ｗ2 ×Ｙ2 ・・・（２）
として描画用電子ビーム５１の位置変動量δy を検出信号処理回路２８において推定し、この位置変動量δy を相殺するように偏向器２３にフィードバックをかける。
【００５０】
なお、この場合の重み係数ｗ1 ，ｗ2 はそれぞれ、
ｗ1 ＝〔１−Δ2 ／ｆ（１＋ｍ）〕／〔Δ1 ＋Δ2 −（Δ1 ×Δ2 ）／ｆ〕 ・・・（３）
ｗ2 ＝〔１−（ｍ×Δ1 ）／ｆ（１＋ｍ）〕／〔Δ1 ＋Δ2 −（Δ1 ×Δ2 ）／ｆ〕 ・・・（４）
で定義する。
このような、関係をｘ方向についても行って、ｘ方向における位置変動量δx を相殺するように偏向器にフィードバックをかける。
【００５１】
このように、本発明の実施例１においては、四極子兼双極子からなる電場発生機構を利用して検出用電子ビーム５２の焦点位置が、対物レンズ２４の主面付近の上下になるようにして、その位置において検出用電子ビーム５２の位置変動量を測定しているので、コンデンサレンズ２２より後段の位置における外乱の影響による位置変動量をリアルタイムで測定することができ、それによって、外乱が小さい場合にも描画用電子ビーム５１の位置変動を精度良く抑制することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の実施例においてはコンデンサレンズと対物レンズを通過する電子ビームが回転しない静電型のレンズとしているが、静電型のレンズに限られるものではなく、通常使用されることが多い電磁型のレンズを用いても良いものである。
【００５３】
但し、電磁型レンズを用いる場合には、上下の検出エッジと検出器の組からなる電子ビーム検出機構では、対物レンズ磁界通過中に受ける回転角度分だけ下方の電子ビーム検出機構の検出エッジと検出器の配置及びエッジの向きともどもに回転させておく必要がある。
【００５４】
また、上記の実施例においては、説明を簡単にするために偏向器を平行平板型の静電偏向器として説明しており、したがって、ｘ方向用偏向器とｙ方向用偏向器の一対の偏向器を用いることを前提としているが、八極子偏向器等の多極子偏向器を用いても良いものであり、その場合には、一つの八極子偏向器等の多極子偏向器に印加する電圧値にｘ方向位置変動量とｙ方向位置変動量を同時にフィードバックすることになる。
【００５５】
また、上記の実施例で例示した、間隔、サイズ、電圧等の数値は単なる一例であり、装置構成・規模に応じて適宜変更されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の活用例としては、スポットビーム型電子ビーム露光装置が典型的なものであるが、走査型電子顕微鏡等のスポットビームを直接照射するタイプの荷電粒子照射装置にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１に使用するスポットビーム型電子ビーム露光装置の概念的構成図である。
【図３】電子ビーム制限絞り兼電場発生機構の概略的斜視図である。
【図４】電子ビーム制限絞り兼電場発生機構の配置説明図である。
【図５】四極子兼双極子の概略的斜視図である。
【図６】電子ビーム検出機構の概念的構成図である。
【図７】描画試料面での描画用電子ビームの位置変動量の推定方法の説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 電子源
２ ビーム制限絞り
３ 描画用電子ビーム
４ 検出用電子ビーム
５ 電場発生機構
６ コンデンサレンズ
７ 偏向器
８ 対物レンズ
９ 電子ビーム検出機構
１０ 描画試料面
１１ 検出信号処理回路
２１ 電子源
２２ コンデンサレンズ
２３ 偏向器
２４ 対物レンズ
２５ 電子ビーム検出機構
２６ 検出エッジ
２７ 検出器
２８ 検出信号処理回路
２９ 描画試料面
３０ 電子ビーム制限絞り兼電場発生機構
３１ 電子ビーム制限絞り
３２ 開孔
３３ 開孔
３４ 電子ビーム透過板
３５ 開孔
３６ 開孔
３７〜４１ 電極
４２，４３ 電極
４４，４５ 分割型電極
４６ 絶縁シート
４７，４８ 半円柱状導電部材
５１ 描画用電子ビーム
５２ 検出用電子ビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの電子源から放出された広い断面積の電子ビームを一つの描画用電子ビームとその周辺を取り囲む四つの検出用電子ビームとに分けるための五つの孔を配置したビーム制限絞りと、前記切り出した四つの検出用電子ビームだけを四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場内に通過させるところの電場発生機構と、前記描画用電子ビームと前記検出用電子ビームの双方に作用するコンデンサレンズと、前記描画用電子ビームを照射面に集束させる対物レンズの主面付近の上下に電子ビームの検出エッジ及び検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構をｘ，ｙ各方向に対して各々一つ計四つ配置し、前記一方の方向の上下の検出器から得られる二つの検出信号を処理する検出信号処理回路を各々の方向に備えるとともに、前記各検出信号処理回路からの出力により描画用電子ビームを各々の方向に偏向させる偏向器を備えていることを特徴とするスポットビーム型電子ビーム露光装置。
【請求項２】
請求項１記載のスポットビーム型電子ビーム露光装置における電子ビーム位置変動抑制方法であって、上記ビーム制限絞りで切り出した検出用電子ビームを、電子ビームが通過した四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場の働きによって、上記描画用電子ビームがクロスオーバーを結ぶコンデンサレンズ焦点面よりも遠方である対物レンズ主面付近の上下に配置した上記検出用エッジ上において前記検出エッジと直交する方向に一方向集束させ、前記検出エッジで遮られた検出用電子ビームの割合をその直下の検出器で検出し、その割合の変化を含んだ検出信号を上記検出信号処理回路で処理することで前記検出エッジ上での検出用電子ビームの位置変動量を知り、ｘ，ｙ各方向ごとにそれぞれ上下にある前記検出エッジ上での検出用電子ビームの位置変動量から、前記描画用電子ビームの描画試料面上での位置変動量を前記検出信号処理回路内で推定し、その位置変動量を打ち消すように描画用電子ビームを偏向させる情報を上記偏向器に対して検出信号処理回路から出力して、描画用電子ビームを偏向補正して前記描画用電子ビームの振動をリアルタイムに抑制することを特徴とする電子ビーム位置変動抑制方法。
【請求項１】
一つの電子源から放出された広い断面積の電子ビームを一つの描画用電子ビームとその周辺を取り囲む四つの検出用電子ビームとに分けるための五つの孔を配置したビーム制限絞りと、前記切り出した四つの検出用電子ビームだけを四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場内に通過させるところの電場発生機構と、前記描画用電子ビームと前記検出用電子ビームの双方に作用するコンデンサレンズと、前記描画用電子ビームを照射面に集束させる対物レンズの主面付近の上下に電子ビームの検出エッジ及び検出器の組み合わせからなる電子ビーム検出機構をｘ，ｙ各方向に対して各々一つ計四つ配置し、前記一方の方向の上下の検出器から得られる二つの検出信号を処理する検出信号処理回路を各々の方向に備えるとともに、前記各検出信号処理回路からの出力により描画用電子ビームを各々の方向に偏向させる偏向器を備えていることを特徴とするスポットビーム型電子ビーム露光装置。
【請求項２】
請求項１記載のスポットビーム型電子ビーム露光装置における電子ビーム位置変動抑制方法であって、上記ビーム制限絞りで切り出した検出用電子ビームを、電子ビームが通過した四極子のレンズ電場と双極子の偏向電場との重畳電場の働きによって、上記描画用電子ビームがクロスオーバーを結ぶコンデンサレンズ焦点面よりも遠方である対物レンズ主面付近の上下に配置した上記検出用エッジ上において前記検出エッジと直交する方向に一方向集束させ、前記検出エッジで遮られた検出用電子ビームの割合をその直下の検出器で検出し、その割合の変化を含んだ検出信号を上記検出信号処理回路で処理することで前記検出エッジ上での検出用電子ビームの位置変動量を知り、ｘ，ｙ各方向ごとにそれぞれ上下にある前記検出エッジ上での検出用電子ビームの位置変動量から、前記描画用電子ビームの描画試料面上での位置変動量を前記検出信号処理回路内で推定し、その位置変動量を打ち消すように描画用電子ビームを偏向させる情報を上記偏向器に対して検出信号処理回路から出力して、描画用電子ビームを偏向補正して前記描画用電子ビームの振動をリアルタイムに抑制することを特徴とする電子ビーム位置変動抑制方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２７３７１７（Ｐ２００７−２７３７１７Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９７４２０（Ｐ２００６−９７４２０）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構、「大容量光ストレージ技術の開発」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構、「大容量光ストレージ技術の開発」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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