荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのアライメント方法
【目的】荷電粒子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整する装置を提供することを目的とする。
【構成】本発明の一態様の描画装置１００は、電子ビーム２００を放出する電子銃２０１と、試料１０１を載置するＸＹステージ１０５と、電子ビームを偏向して、試料上の所望の位置へと荷電粒子ビームを照射する偏向器２０８と、偏向器２０８に流れる電流値を測定する電流測定部１２２と、電流値を用いて、偏向器２０８内を通過する電子ビームの光軸をアライメントする第１と第２のアライメントコイル２１２，２１４と、を備えたことを特徴とする。
【構成】本発明の一態様の描画装置１００は、電子ビーム２００を放出する電子銃２０１と、試料１０１を載置するＸＹステージ１０５と、電子ビームを偏向して、試料上の所望の位置へと荷電粒子ビームを照射する偏向器２０８と、偏向器２０８に流れる電流値を測定する電流測定部１２２と、電流値を用いて、偏向器２０８内を通過する電子ビームの光軸をアライメントする第１と第２のアライメントコイル２１２，２１４と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのアライメント方法に係り、例えば、電子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する描画装置における電子ビームのアライメントを行なう手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
【０００３】
図６は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子ビーム３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子ビーム３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子ビーム３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される（例えば、特許文献１参照）。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。
【０００４】
ここで、描画を行なうにあたっては、まず、ビームの光軸調整（アライメント）が必要となる。従来、試料上に電子ビームを照射するための対物偏向器の前後に制限アパーチャと検出器を配置して、前後の制限アパーチャの中心を電子ビームが通過するようにアライメントコイルで光軸を調整していた。
【０００５】
図７は、電子ビームの光軸調整の一部分を示す概念図である。図７において、電子銃から放出された電子ビーム３３０は、アライメントコイル４１２でまず、対物偏向器４０８の前方であって、アライメントコイル４１２の後方に配置される制限アパーチャとなる第２のアパーチャ４２０の中心を光軸が通過するように調整される。調整は、制限アパーチャとなる第２のアパーチャ４２０で反射された２次電子等を第２のアパーチャ４２０上の検出器４２２で検出し、検出で得られた像を確認しながら第２のアパーチャ４２０の中心を通過するように行なっていた。
【０００６】
図８は、電子ビームの光軸調整の他の一部分を示す概念図である。図８において、第２のアパーチャ４２０の中心を通過した電子ビーム３３０は、対物偏向器４０８内へと進む。しかし、そのままでは、光軸調整が完了していないので、対物偏向器４０８内を通過する電子ビーム３３０の光軸をアライメントコイル４１４で調整する。調整は、対物偏向器４０８の後方に配置された制限アパーチャ４０９を通過して、試料３４０面で反射された２次電子等を制限アパーチャ４０９下の検出器４２４で検出し、検出で得られた像を確認しながら制限アパーチャ４０９の中心を光軸が通過するように行なっていた。
【０００７】
図９は、電子ビームの光軸調整が終了した状況を示す概念図である。図９に示すように、アライメント後のビームの光軸は、対物偏向器４０８の前後に配置される第２のアパーチャ４２０、制限アパーチャ４０９の中心を通過する。このような状態に調整された後に、試料に所望するパターンを描画することになる。
【０００８】
ここで、昨今のパターンの微細化、高精度に伴って、偏向器による偏向精度がさらに高い精度を求められている。かかる問題に対応すべく、電子ビームが通過する偏向器の内径を狭くすることでアンプから出力される印加電圧を小さくし、出力される印加電圧の解像度を向上させることが試みられている。しかし、ビームは偏向器中である広がりを持っているため、描画の際に偏向器でビームを偏向した場合、偏向器の内径を狭くすると、電子ビームが偏向器内を通過する際に、偏向器に接触してしまう場合が生じる。これを回避するためには、できるだけ電子ビームの光軸が偏向器内の中心付近を垂直に進むことが望ましい。
【０００９】
しかしながら、従来の電子ビームの光軸調整方法では、単に、対物偏向器４０８の前後に配置される検出器４２２，４２４で検出された像を用いて対物偏向器４０８の前後に配置される第２のアパーチャ４２０と制限アパーチャ４０９の中心を通過するようにアライメントされていただけであるので、対物偏向器４０８内を電子ビームがどのように進んでいるのか検出できない。また、寸法制約上、対物偏向器４０８内に検出器を設置することも困難である。そのため、電子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−０１９０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、従来の電子ビームの光軸調整方法では、電子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整することは困難であった。そのため、偏向位置の高精度化に対応すべく、電子ビームが通過する偏向器の内径を狭くすることが難しい。かかる問題は、電子ビームに限らず、イオンビーム等を含む荷電粒子ビームを使った装置全般に共通する問題である。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、荷電粒子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整する装置および荷電粒子ビームのアライメント方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
試料を載置するステージと、
荷電粒子ビームを偏向して、試料上の所望の位置へと荷電粒子ビームを照射する偏向器と、
偏向器に流れる電流値を測定する電流測定部と、
電流値を用いて、偏向器内を通過する荷電粒子ビームの光軸をアライメントする第１と第２のアライメントコイルと、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる構成により、測定される電流値がより小さくなる位置に、偏向器内を通過する荷電粒子ビームの光軸をアライメントできる。
【００１５】
また、偏向器に偏向電圧を印加するアンプユニットと、
偏向器に対して、アンプユニットと電流測定部との一方が接続されるように接続を切り替える切り替え部と、
をさらに備えると好適である。
【００１６】
また、偏向器は、複数の電極を有し、
電流測定部は、複数の電極のそれぞれ異なる１つに流れる電流値を測定する複数の電流測定器を有するように構成すると好適である。
【００１７】
或いは、偏向器は、複数の電極を有する場合に、
電流測定部は、複数の電極を互いに電気的に接続して得られる電流を測定するようにしても好適である。
【００１８】
また、本発明の一態様の荷電粒子ビームのアライメント方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
ステージ上に載置された試料上の所望の位置へと荷電粒子ビームを照射するために荷電粒子ビームを偏向する偏向器に流れる電流値を測定する工程と、
測定される電流値がより小さくなる位置に、偏向器内を通過する荷電粒子ビームの光軸をアライメントする工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、荷電粒子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整できる。よって、偏向器の内径をより狭くでき、解像度を向上できる。よって、より高精度な位置にビームを照射できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
【図２】図１における位置偏向用の偏向器と電流測定部の構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態１における電子ビームのアライメント方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図４】実施の形態１における電子ビームの光軸調整後の電子ビームの軌道を示す概念図である。
【図５】実施の形態２における位置偏向用の偏向器と電流測定部の構成を示す概念図である。
【図６】従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
【図７】電子ビームの光軸調整の一部分を示す概念図である。
【図８】電子ビームの光軸調整の他の一部分を示す概念図である。
【図９】電子ビームの光軸調整が終了した状況を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、制限アパーチャ２０９、アライメントコイル２１２，２１４、および検出器２２２，２２４が配置されている。アライメントコイル２１２の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に検出器２２２が配置される。検出器２２２の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に第２のアパーチャ２０６が配置される。第２のアパーチャ２０６は、光軸のアライメント時には制限アパーチャとしても機能する。そして、第２のアパーチャ２０６の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に偏向器２０８が配置される。また、偏向器２０８と同位置にアライメントコイル２１４が配置される。図１では、アライメントコイル２１４は、偏向器２０８の長手方向の上部に配置されているが、これに限るものではなく、中央部に配置されていてもよい。偏向器２０８の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に制限アパーチャ２０９が配置され、制限アパーチャ２０９の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に検出器２２４が配置される。
【００２３】
描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、例えば、半導体装置を製造する際の露光用マスクが含まれる。また、試料１０１には、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。
【００２４】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ或いは磁気ディスク装置等の記憶装置１１１、偏向制御回路１２０、電流測定部１２２、切り替え部１２４、アライメントコイル制御回路１２６、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）アンプユニット１３０、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有する。制御計算機１１０、記憶装置１１１、偏向制御回路１２０、電流測定部１２２、切り替え部１２４、アライメントコイル制御回路１２６、及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。制御計算機１１０に入出力される情報および演算中の情報は記憶装置１１１にその都度格納される。また、偏向制御回路１２０には、ＤＡＣアンプユニット１３０が接続される。
【００２５】
切り替え部１２４は、一方の端子が偏向器２０８に接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定部１２２が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット１３０が接続される。そして、光軸アライメントを行なう際には、偏向器２０８と電流測定部１２２とを接続し、描画動作時には偏向器２０８とＤＡＣアンプユニット１３０とを接続するように配線の接続を切り替える。切り替え部１２４は、例えば、リレー回路が用いられる。ここで、切り替え部１２４を用いずに、偏向器２０８に電流測定部１２２とＤＡＣアンプユニット１３０が接続されると、光軸アライメントを行なう際に電流測定部１２２で測定できる電流値が小さくなってしまう。これに対し、光軸アライメントを行なう際には、切り替え部１２４により、偏向器２０８と電流測定部１２２とを接続し、ＤＡＣアンプユニット１３０を切り離すことで微小な電流値も測定できる。また、偏向器２０８に電流測定部１２２とＤＡＣアンプユニット１３０が接続されると、描画動作時には電流測定部１２２が負荷になってしまう。これに対し、描画動作時に切り替え部１２４により、偏向器２０８とＤＡＣアンプユニット１３０とを接続し、電流測定部１２２を切り離すことで負荷を小さくして偏向器２０８に偏向電圧を印加できる。
【００２６】
記憶装置１４０には、レイアウトデータとなる描画データが装置外部から入力され、格納される。
【００２７】
ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、位置偏向用には、偏向器２０８を用いているが、主副２段の多段偏向器を用いても好適である。
【００２８】
図２は、図１における位置偏向用の偏向器と電流測定部の構成を示す概念図である。偏向器２０８は、複数の静電電極で構成される。図２では、例えば、４極の静電電極１０，１２，１４，１６で構成される場合を示している。但し、これに限るものではなく、例えば、８極の静電電極で構成されてもよいし、それ以上、或いはそれ以下であっても構わない。複数の静電電極１０，１２，１４，１６は、対となる電極同士が対向して配置される。電子ビーム２００は、４極の静電電極１０，１２，１４，１６で囲まれる偏向器２０８の内側（内径側）を通過することになる。そして、図２の例では、ｙ方向（図１の上下方向）を静電電極１０，１４で偏向し、ｘ方向（図１の左右方向）を静電電極１２，１６で偏向する。それぞれの静電電極には、対応する切り替えリレー回路と電流測定器が配置される。すなわち、切り替え部１２４は、静電電極の数に合わせた４つの切り替えリレー回路２０，２２，２４，２６を有している。また、電流測定部１２２は、静電電極の数に合わせた４つの電流測定器３０，３２，３４，３６を有している。静電電極の数が異なれば、対応する切り替えリレー回路と電流測定器の数もそれに対応した数になることは言うまでもない。また、ＤＡＣアンプユニット１３０も、静電電極の数に合わせた４つのＤＡＣアンプユニット４０，４２，４４，４６で構成される。静電電極の数が異なれば、対応するＤＡＣアンプユニットの数もそれに対応した数になることは言うまでもない。
【００２９】
図２の例では、静電電極１０には、切り替えリレー回路２０の一方の端子が電気的に動通するように接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定器３０が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット４０が接続される。光軸アライメントを行なう際には、静電電極１０と電流測定器３０とを接続し、描画動作時には静電電極１０とＤＡＣアンプユニット４０とを接続するように配線の接続を切り替える。静電電極１２には、切り替えリレー回路２２の一方の端子が電気的に動通するように接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定器３２が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット４２が接続される。光軸アライメントを行なう際には、静電電極１２と電流測定器３２とを接続し、描画動作時には静電電極１２とＤＡＣアンプユニット４２とを接続するように配線の接続を切り替える。静電電極１４には、切り替えリレー回路２４の一方の端子が電気的に動通するように接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定器３４が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット４４が接続される。光軸アライメントを行なう際には、静電電極１４と電流測定器３４とを接続し、描画動作時には静電電極１４とＤＡＣアンプユニット４４とを接続するように配線の接続を切り替える。静電電極１６には、切り替えリレー回路２６の一方の端子が電気的に動通するように接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定器３６が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット４６が接続される。光軸アライメントを行なう際には、静電電極１６と電流測定器３６とを接続し、描画動作時には静電電極１６とＤＡＣアンプユニット４６とを接続するように配線の接続を切り替える。そして、電流測定器３０，３２，３４，３６は、それぞれが制御計算機１１０に接続され、測定された電流値をそれぞれ制御計算機１１０に出力する。
【００３０】
制御計算機１１０内では、加算部１１２、アライメントコイル値設定部１１４、及び判定部１１６が配置される。加算部１１２、アライメントコイル値設定部１１４、及び判定部１１６は、それぞれの機能の全部或いは一部がプログラム等のソフトウェアにより実行されるように構成されてもよいし、電気的回路等のハードウェアにより構成されてもよい。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせにより構成されてもよい。
【００３１】
ここで、描画を行なう際には、制御計算機１１０が、記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行なって、描画装置１００用のフォーマットのショットデータを生成する。ショットデータは記憶装置１４２に格納される。そして、かかるショットデータを用いて描画が行なわれる。ショットデータは偏向制御回路１２０に出力され、各ショットに合わせた偏向量を示すデジタル信号がＤＡＣアンプユニット１３０に出力される。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０において、デジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して、印加電圧として偏向器２０８に印加される。また、描画部１５０は、具体的には以下のように動作する。
【００３２】
電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向制御回路１２０により制御された偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。かかる動作をショット毎に繰り返し、複数のショットのビームを試料１０１上に照射することにより、試料１０１上に所望するパターンが描画される。
【００３３】
かかる描画動作を行なうためには、上述したように、まず、電子ビーム２００の光軸調整（アライメント）を行なう。実施の形態１では、特に、偏向器２０８内を通過する電子ビームのアライメントを行なう手法について重点をおいて説明する。
【００３４】
図３は、実施の形態１における電子ビームのアライメント方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における電子ビームのアライメント方法は、ビーム放出工程（Ｓ１０２）、アライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）、アライメントコイル＃２設定工程（Ｓ１０６）、電流値測定工程（Ｓ１０８）、判定工程（Ｓ１１０）、及びコイル値設定工程（アライメント工程）（Ｓ１１２）という一連の工程を実施する。また、かかる電子ビームのアライメント方法が完了した後に、描画工程（Ｓ１１４）が実施される。
【００３５】
ビーム放出工程（Ｓ１０２）として、電子銃２０１は、上述したように、電子ビーム２００を放出する。電子ビーム２００は、第１のアパーチャ２０３、第２のアパーチャ２０６を介して、偏向器２０８内に導かれる。
【００３６】
アライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）として、アライメントコイル値設定部１１４は、アライメントコイル２１２のコイル値を設定し、コイル値を示す制御信号をアライメントコイル制御回路１２６に出力する。アライメントコイル制御回路１２６は、入力した制御信号に従ってアライメントコイル２１２に電流を流す。これにより、設定されたコイル値に従って、アライメントコイル２１２内を通過する電子ビーム２００がＸＹ方向に走査される。
【００３７】
アライメントコイル＃２設定工程（Ｓ１０６）として、アライメントコイル値設定部１１４は、アライメントコイル２１４のコイル値を設定し、コイル値を示す制御信号をアライメントコイル制御回路１２６に出力する。アライメントコイル制御回路１２６は、入力した制御信号に従ってアライメントコイル２１４に電流を流す。これにより、設定されたコイル値に従って、アライメントコイル２１４内を通過する電子ビーム２００がＸＹ方向に走査される。
【００３８】
電流値測定工程（Ｓ１０８）として、偏向器２０８に流れる電流値を電流測定部１２２で測定する。そして、記憶装置１１１にアライメントコイル２１２，２１４の各コイル値とかかるコイル値での電流値を相関させて格納する。偏向器２０８には、制限アパーチャ２０９や試料１０１面で反射した反射電子、２次電子、或いは散乱電子が衝突することで電流が流れる。電流値測定工程（Ｓ１０８）では、かかる電流値を測定する。
【００３９】
そして、アライメントコイル２１２のコイル値をそのままの状態にして、アライメントコイル＃２設定工程（Ｓ１０６）と電流値測定工程（Ｓ１０８）とを繰り返すことで、アライメントコイル２１４のコイル値を所定の範囲で可変にして、アライメントコイル２１２，２１４の各コイル値の組み合わせにおける電流値を測定する。そして、アライメントコイル２１４のコイル値を振り終わったら次にアライメントコイル２１２のコイル値を所定の範囲で可変にすべく、アライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）から電流値測定工程（Ｓ１０８）までを繰り返す。以上の工程により、アライメントコイル２１２，２１４の各コイル値を所定の範囲でそれぞれ可変にした各組み合わせでの電流値が測定できる。
【００４０】
判定工程（Ｓ１１０）として、まず、加算部１１２は、各電極で測定された電流値を加算して合計する。そして、判定部１１６は、加算値がより小さくなるアライメントコイル２１２，２１４の各コイル値の組み合わせを判定（選択）する。散乱電子が存在するため、完全に電流値が０にならない場合が多いため、加算された電流値がより小さくなる組み合わせを選択することが好適である。
【００４１】
図４は、実施の形態１における電子ビームの光軸調整後の電子ビームの軌道を示す概念図である。図４に示すように、実施の形態１では、第２のアパーチャ２０６の開口中心に電子ビーム２００の光軸を合わせるのではなく、電子ビーム２００の光軸が偏向器２０８内をできるだけ垂直に進むようにアライメントコイル２１２，２１４で電子ビーム２００の光軸を調整（アライメント）する。上述した加算された電流値がより小さくなるコイル値の組み合わせで電子ビーム２００の光軸を調整することで、偏向器２０８への反射電子等の衝突がより少ない軌道に電子ビーム２００の軌道を調整できる。偏向器２０８への反射電子等の衝突がより少ない軌道になるということは、電子ビーム２００の光軸が偏向器２０８内のより中心付近で垂直方向（偏向器２０８の長手方向）になるということである。よって、加算された電流値がより小さくなるコイル値の組み合わせで電子ビーム２００の光軸を調整することで、偏向器２０８内の中心付近で電子ビーム２００の光軸方向をより垂直方向に近づけることができる。
【００４２】
コイル値設定工程（アライメント工程）（Ｓ１１２）として、アライメントコイル値設定部１１４は、加算値がより小さくなる組み合わせとなる各コイル値をアライメントコイル２１２，２１４に設定する。これにより、電子ビームの光軸のアライメントを行なうことができる。ここで、アライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）とアライメントコイル＃２設定工程（Ｓ１０６）は順序が逆であっても構わない。
【００４３】
そして、かかる電子ビームのアライメント方法が完了した後に、描画工程（Ｓ１１４）として、上述した動作で描画が行なわれる。
【００４４】
以上のように、実施の形態１によれば、電子ビーム２００の光軸が偏向器２０８内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整できる。よって、偏向器２０８の内径をより狭くでき、解像度を向上できる。よって、より高精度な位置にビームを照射できる。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態１では、複数の静電電極のそれぞれに電流測定器を配置して、それぞれの電流値を個別に測定したがこれに限るものではない。実施の形態２では、複数の静電電極を互いに電気的に接続して得られる電流を測定する構成について説明する。描画装置１００の構成は、図１と同様である。また、アライメント方法の各工程は図３と同様である。以下、特に説明した点以外は、実施の形態１と同様である。
【００４６】
図５は、実施の形態２における位置偏向用の偏向器と電流測定部の構成を示す概念図である。実施の形態２では、図５に示すように、ＤＡＣアンプユニットに接続されない側の切り替えリレー回路２０，２２，２４，２６の端子を電気的に接続した上で１つの電流測定部１２２に接続する。よって、いずれかの静電電極１０，１２，１４，１６で電流が流れれば、電流測定部１２２で測定されることになる。また、制御計算機１１０内では、図２の加算部１１２が削除されている。その他の点は図２と同様である。
【００４７】
かかる構成で、図３に示したアライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）から電流値測定工程（Ｓ１０８）までを繰り返す。電流測定部１２２は、各組み合わせで測定された電流値を制御計算機１１０に出力する。そして、記憶装置１１１にアライメントコイル２１２，２１４の各コイル値とかかるコイル値での電流値を相関させて格納する。
【００４８】
そして、判定工程（Ｓ１１０）として、判定部１１６は、測定された電流値がより小さくなるアライメントコイル２１２，２１４の各コイル値の組み合わせを判定（選択）する。そして、実施の形態１と同様、コイル値設定工程（アライメント工程）（Ｓ１１２）を実施することで、電子ビームの光軸のアライメントを行なうことができる。
【００４９】
以上のように複数の静電電極を互いに電気的に接続して得られる電流を測定しても、実施の形態１と同様に光軸のアライメントを行なうことができる。
【００５０】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を発揮できる。さらに、実施の形態２では、電流測定器が１つで済むため、部品点数を減らすことができ、より好適である。
【００５１】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。上述した各実施の形態で説明したアライメントを行なう前に粗調整として、偏向器２０８の前後に配置された制限アパーチャとなる第２のアパーチャ２０６と制限アパーチャ２０９と検出器２２２，２２４を用いて、前後の制限アパーチャの中心を電子ビーム２００が通過するようにアライメントコイル２１２，２１４でまず光軸を調整してもよい。具体的には、電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、アライメントコイル２１２でまず、偏向器２０８の前方であって、アライメントコイル２１２の後方に配置される制限アパーチャとなる第２のアパーチャ２０６の中心を光軸が通過するように調整される。調整は、制限アパーチャ２０６で反射された２次電子等を第２のアパーチャ２０６上の検出器２２２で検出し、検出で得られた像を確認しながら第２のアパーチャ２０６の中心を通過するように行なう。第２のアパーチャ２０６の中心を通過した電子ビーム３３０は、偏向器２０８内へと進む。次に、偏向器２０８内を通過する電子ビーム２００の光軸をアライメントコイル２１４で調整する。調整は、偏向器２０８の後方に配置された制限アパーチャ２０９を通過して、試料１０１面で反射された２次電子等を制限アパーチャ２０９下の検出器２２４で検出し、検出で得られた像を確認しながら制限アパーチャ２０９の中心を光軸が通過するように行なう。以上のような仮のアライメントを行なった後に、微調整として、各実施の形態で説明したアライメントを行なうことで、各実施の形態で説明したアライメントの際のコイル値の振り幅を少なくできる。その結果、より短時間にアライメントができる。
【００５２】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００５３】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置、描画方法、及び荷電粒子ビームのアライメント方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５４】
１０，１２，１４，１６ 静電電極
２０，２２，２４，２６ 切り替えリレー回路
３０，３２，３４，３６ 電流測定器
４０，４２，４４，４６，１３０ ＤＡＣアンプユニット
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１１，１４０，１４２ 記憶装置
１１２ 加算部
１１４ アライメントコイル値設定部
１１６ 判定部
１２０ 偏向制御回路
１２２ 電流測定部
１２４ 切り替え部
１２６ アライメントコイル制御回路
１３０ ＤＡＣアンプユニット
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００，３３０ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０９，４０９ 制限アパーチャ
２１２，２１４，４１２，４１４ アライメントコイル
２２２，２２４，４２２，４２４ 検出器
４０８ 対物偏向器
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのアライメント方法に係り、例えば、電子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する描画装置における電子ビームのアライメントを行なう手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
【０００３】
図６は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子ビーム３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子ビーム３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子ビーム３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される（例えば、特許文献１参照）。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。
【０００４】
ここで、描画を行なうにあたっては、まず、ビームの光軸調整（アライメント）が必要となる。従来、試料上に電子ビームを照射するための対物偏向器の前後に制限アパーチャと検出器を配置して、前後の制限アパーチャの中心を電子ビームが通過するようにアライメントコイルで光軸を調整していた。
【０００５】
図７は、電子ビームの光軸調整の一部分を示す概念図である。図７において、電子銃から放出された電子ビーム３３０は、アライメントコイル４１２でまず、対物偏向器４０８の前方であって、アライメントコイル４１２の後方に配置される制限アパーチャとなる第２のアパーチャ４２０の中心を光軸が通過するように調整される。調整は、制限アパーチャとなる第２のアパーチャ４２０で反射された２次電子等を第２のアパーチャ４２０上の検出器４２２で検出し、検出で得られた像を確認しながら第２のアパーチャ４２０の中心を通過するように行なっていた。
【０００６】
図８は、電子ビームの光軸調整の他の一部分を示す概念図である。図８において、第２のアパーチャ４２０の中心を通過した電子ビーム３３０は、対物偏向器４０８内へと進む。しかし、そのままでは、光軸調整が完了していないので、対物偏向器４０８内を通過する電子ビーム３３０の光軸をアライメントコイル４１４で調整する。調整は、対物偏向器４０８の後方に配置された制限アパーチャ４０９を通過して、試料３４０面で反射された２次電子等を制限アパーチャ４０９下の検出器４２４で検出し、検出で得られた像を確認しながら制限アパーチャ４０９の中心を光軸が通過するように行なっていた。
【０００７】
図９は、電子ビームの光軸調整が終了した状況を示す概念図である。図９に示すように、アライメント後のビームの光軸は、対物偏向器４０８の前後に配置される第２のアパーチャ４２０、制限アパーチャ４０９の中心を通過する。このような状態に調整された後に、試料に所望するパターンを描画することになる。
【０００８】
ここで、昨今のパターンの微細化、高精度に伴って、偏向器による偏向精度がさらに高い精度を求められている。かかる問題に対応すべく、電子ビームが通過する偏向器の内径を狭くすることでアンプから出力される印加電圧を小さくし、出力される印加電圧の解像度を向上させることが試みられている。しかし、ビームは偏向器中である広がりを持っているため、描画の際に偏向器でビームを偏向した場合、偏向器の内径を狭くすると、電子ビームが偏向器内を通過する際に、偏向器に接触してしまう場合が生じる。これを回避するためには、できるだけ電子ビームの光軸が偏向器内の中心付近を垂直に進むことが望ましい。
【０００９】
しかしながら、従来の電子ビームの光軸調整方法では、単に、対物偏向器４０８の前後に配置される検出器４２２，４２４で検出された像を用いて対物偏向器４０８の前後に配置される第２のアパーチャ４２０と制限アパーチャ４０９の中心を通過するようにアライメントされていただけであるので、対物偏向器４０８内を電子ビームがどのように進んでいるのか検出できない。また、寸法制約上、対物偏向器４０８内に検出器を設置することも困難である。そのため、電子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−０１９０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、従来の電子ビームの光軸調整方法では、電子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整することは困難であった。そのため、偏向位置の高精度化に対応すべく、電子ビームが通過する偏向器の内径を狭くすることが難しい。かかる問題は、電子ビームに限らず、イオンビーム等を含む荷電粒子ビームを使った装置全般に共通する問題である。
【００１２】
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、荷電粒子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整する装置および荷電粒子ビームのアライメント方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
試料を載置するステージと、
荷電粒子ビームを偏向して、試料上の所望の位置へと荷電粒子ビームを照射する偏向器と、
偏向器に流れる電流値を測定する電流測定部と、
電流値を用いて、偏向器内を通過する荷電粒子ビームの光軸をアライメントする第１と第２のアライメントコイルと、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる構成により、測定される電流値がより小さくなる位置に、偏向器内を通過する荷電粒子ビームの光軸をアライメントできる。
【００１５】
また、偏向器に偏向電圧を印加するアンプユニットと、
偏向器に対して、アンプユニットと電流測定部との一方が接続されるように接続を切り替える切り替え部と、
をさらに備えると好適である。
【００１６】
また、偏向器は、複数の電極を有し、
電流測定部は、複数の電極のそれぞれ異なる１つに流れる電流値を測定する複数の電流測定器を有するように構成すると好適である。
【００１７】
或いは、偏向器は、複数の電極を有する場合に、
電流測定部は、複数の電極を互いに電気的に接続して得られる電流を測定するようにしても好適である。
【００１８】
また、本発明の一態様の荷電粒子ビームのアライメント方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
ステージ上に載置された試料上の所望の位置へと荷電粒子ビームを照射するために荷電粒子ビームを偏向する偏向器に流れる電流値を測定する工程と、
測定される電流値がより小さくなる位置に、偏向器内を通過する荷電粒子ビームの光軸をアライメントする工程と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、荷電粒子ビームの光軸が偏向器内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整できる。よって、偏向器の内径をより狭くでき、解像度を向上できる。よって、より高精度な位置にビームを照射できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
【図２】図１における位置偏向用の偏向器と電流測定部の構成を示す概念図である。
【図３】実施の形態１における電子ビームのアライメント方法の要部工程を示すフローチャート図である。
【図４】実施の形態１における電子ビームの光軸調整後の電子ビームの軌道を示す概念図である。
【図５】実施の形態２における位置偏向用の偏向器と電流測定部の構成を示す概念図である。
【図６】従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
【図７】電子ビームの光軸調整の一部分を示す概念図である。
【図８】電子ビームの光軸調整の他の一部分を示す概念図である。
【図９】電子ビームの光軸調整が終了した状況を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、制限アパーチャ２０９、アライメントコイル２１２，２１４、および検出器２２２，２２４が配置されている。アライメントコイル２１２の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に検出器２２２が配置される。検出器２２２の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に第２のアパーチャ２０６が配置される。第２のアパーチャ２０６は、光軸のアライメント時には制限アパーチャとしても機能する。そして、第２のアパーチャ２０６の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に偏向器２０８が配置される。また、偏向器２０８と同位置にアライメントコイル２１４が配置される。図１では、アライメントコイル２１４は、偏向器２０８の長手方向の上部に配置されているが、これに限るものではなく、中央部に配置されていてもよい。偏向器２０８の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に制限アパーチャ２０９が配置され、制限アパーチャ２０９の下側（ビームの進行上、後方（下流側））に検出器２２４が配置される。
【００２３】
描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象となるマスク等の試料１０１が配置される。試料１０１には、例えば、半導体装置を製造する際の露光用マスクが含まれる。また、試料１０１には、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。
【００２４】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ或いは磁気ディスク装置等の記憶装置１１１、偏向制御回路１２０、電流測定部１２２、切り替え部１２４、アライメントコイル制御回路１２６、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）アンプユニット１３０、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有する。制御計算機１１０、記憶装置１１１、偏向制御回路１２０、電流測定部１２２、切り替え部１２４、アライメントコイル制御回路１２６、及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。制御計算機１１０に入出力される情報および演算中の情報は記憶装置１１１にその都度格納される。また、偏向制御回路１２０には、ＤＡＣアンプユニット１３０が接続される。
【００２５】
切り替え部１２４は、一方の端子が偏向器２０８に接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定部１２２が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット１３０が接続される。そして、光軸アライメントを行なう際には、偏向器２０８と電流測定部１２２とを接続し、描画動作時には偏向器２０８とＤＡＣアンプユニット１３０とを接続するように配線の接続を切り替える。切り替え部１２４は、例えば、リレー回路が用いられる。ここで、切り替え部１２４を用いずに、偏向器２０８に電流測定部１２２とＤＡＣアンプユニット１３０が接続されると、光軸アライメントを行なう際に電流測定部１２２で測定できる電流値が小さくなってしまう。これに対し、光軸アライメントを行なう際には、切り替え部１２４により、偏向器２０８と電流測定部１２２とを接続し、ＤＡＣアンプユニット１３０を切り離すことで微小な電流値も測定できる。また、偏向器２０８に電流測定部１２２とＤＡＣアンプユニット１３０が接続されると、描画動作時には電流測定部１２２が負荷になってしまう。これに対し、描画動作時に切り替え部１２４により、偏向器２０８とＤＡＣアンプユニット１３０とを接続し、電流測定部１２２を切り離すことで負荷を小さくして偏向器２０８に偏向電圧を印加できる。
【００２６】
記憶装置１４０には、レイアウトデータとなる描画データが装置外部から入力され、格納される。
【００２７】
ここで、図１では、実施の形態１を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、位置偏向用には、偏向器２０８を用いているが、主副２段の多段偏向器を用いても好適である。
【００２８】
図２は、図１における位置偏向用の偏向器と電流測定部の構成を示す概念図である。偏向器２０８は、複数の静電電極で構成される。図２では、例えば、４極の静電電極１０，１２，１４，１６で構成される場合を示している。但し、これに限るものではなく、例えば、８極の静電電極で構成されてもよいし、それ以上、或いはそれ以下であっても構わない。複数の静電電極１０，１２，１４，１６は、対となる電極同士が対向して配置される。電子ビーム２００は、４極の静電電極１０，１２，１４，１６で囲まれる偏向器２０８の内側（内径側）を通過することになる。そして、図２の例では、ｙ方向（図１の上下方向）を静電電極１０，１４で偏向し、ｘ方向（図１の左右方向）を静電電極１２，１６で偏向する。それぞれの静電電極には、対応する切り替えリレー回路と電流測定器が配置される。すなわち、切り替え部１２４は、静電電極の数に合わせた４つの切り替えリレー回路２０，２２，２４，２６を有している。また、電流測定部１２２は、静電電極の数に合わせた４つの電流測定器３０，３２，３４，３６を有している。静電電極の数が異なれば、対応する切り替えリレー回路と電流測定器の数もそれに対応した数になることは言うまでもない。また、ＤＡＣアンプユニット１３０も、静電電極の数に合わせた４つのＤＡＣアンプユニット４０，４２，４４，４６で構成される。静電電極の数が異なれば、対応するＤＡＣアンプユニットの数もそれに対応した数になることは言うまでもない。
【００２９】
図２の例では、静電電極１０には、切り替えリレー回路２０の一方の端子が電気的に動通するように接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定器３０が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット４０が接続される。光軸アライメントを行なう際には、静電電極１０と電流測定器３０とを接続し、描画動作時には静電電極１０とＤＡＣアンプユニット４０とを接続するように配線の接続を切り替える。静電電極１２には、切り替えリレー回路２２の一方の端子が電気的に動通するように接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定器３２が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット４２が接続される。光軸アライメントを行なう際には、静電電極１２と電流測定器３２とを接続し、描画動作時には静電電極１２とＤＡＣアンプユニット４２とを接続するように配線の接続を切り替える。静電電極１４には、切り替えリレー回路２４の一方の端子が電気的に動通するように接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定器３４が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット４４が接続される。光軸アライメントを行なう際には、静電電極１４と電流測定器３４とを接続し、描画動作時には静電電極１４とＤＡＣアンプユニット４４とを接続するように配線の接続を切り替える。静電電極１６には、切り替えリレー回路２６の一方の端子が電気的に動通するように接続され、他方の２つの端子の１つに電流測定器３６が、残りの１つにＤＡＣアンプユニット４６が接続される。光軸アライメントを行なう際には、静電電極１６と電流測定器３６とを接続し、描画動作時には静電電極１６とＤＡＣアンプユニット４６とを接続するように配線の接続を切り替える。そして、電流測定器３０，３２，３４，３６は、それぞれが制御計算機１１０に接続され、測定された電流値をそれぞれ制御計算機１１０に出力する。
【００３０】
制御計算機１１０内では、加算部１１２、アライメントコイル値設定部１１４、及び判定部１１６が配置される。加算部１１２、アライメントコイル値設定部１１４、及び判定部１１６は、それぞれの機能の全部或いは一部がプログラム等のソフトウェアにより実行されるように構成されてもよいし、電気的回路等のハードウェアにより構成されてもよい。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせにより構成されてもよい。
【００３１】
ここで、描画を行なう際には、制御計算機１１０が、記憶装置１４０から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行なって、描画装置１００用のフォーマットのショットデータを生成する。ショットデータは記憶装置１４２に格納される。そして、かかるショットデータを用いて描画が行なわれる。ショットデータは偏向制御回路１２０に出力され、各ショットに合わせた偏向量を示すデジタル信号がＤＡＣアンプユニット１３０に出力される。そして、ＤＡＣアンプユニット１３０において、デジタル信号をアナログ信号に変換の上、増幅して、印加電圧として偏向器２０８に印加される。また、描画部１５０は、具体的には以下のように動作する。
【００３２】
電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向制御回路１２０により制御された偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。かかる動作をショット毎に繰り返し、複数のショットのビームを試料１０１上に照射することにより、試料１０１上に所望するパターンが描画される。
【００３３】
かかる描画動作を行なうためには、上述したように、まず、電子ビーム２００の光軸調整（アライメント）を行なう。実施の形態１では、特に、偏向器２０８内を通過する電子ビームのアライメントを行なう手法について重点をおいて説明する。
【００３４】
図３は、実施の形態１における電子ビームのアライメント方法の要部工程を示すフローチャート図である。図３において、実施の形態１における電子ビームのアライメント方法は、ビーム放出工程（Ｓ１０２）、アライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）、アライメントコイル＃２設定工程（Ｓ１０６）、電流値測定工程（Ｓ１０８）、判定工程（Ｓ１１０）、及びコイル値設定工程（アライメント工程）（Ｓ１１２）という一連の工程を実施する。また、かかる電子ビームのアライメント方法が完了した後に、描画工程（Ｓ１１４）が実施される。
【００３５】
ビーム放出工程（Ｓ１０２）として、電子銃２０１は、上述したように、電子ビーム２００を放出する。電子ビーム２００は、第１のアパーチャ２０３、第２のアパーチャ２０６を介して、偏向器２０８内に導かれる。
【００３６】
アライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）として、アライメントコイル値設定部１１４は、アライメントコイル２１２のコイル値を設定し、コイル値を示す制御信号をアライメントコイル制御回路１２６に出力する。アライメントコイル制御回路１２６は、入力した制御信号に従ってアライメントコイル２１２に電流を流す。これにより、設定されたコイル値に従って、アライメントコイル２１２内を通過する電子ビーム２００がＸＹ方向に走査される。
【００３７】
アライメントコイル＃２設定工程（Ｓ１０６）として、アライメントコイル値設定部１１４は、アライメントコイル２１４のコイル値を設定し、コイル値を示す制御信号をアライメントコイル制御回路１２６に出力する。アライメントコイル制御回路１２６は、入力した制御信号に従ってアライメントコイル２１４に電流を流す。これにより、設定されたコイル値に従って、アライメントコイル２１４内を通過する電子ビーム２００がＸＹ方向に走査される。
【００３８】
電流値測定工程（Ｓ１０８）として、偏向器２０８に流れる電流値を電流測定部１２２で測定する。そして、記憶装置１１１にアライメントコイル２１２，２１４の各コイル値とかかるコイル値での電流値を相関させて格納する。偏向器２０８には、制限アパーチャ２０９や試料１０１面で反射した反射電子、２次電子、或いは散乱電子が衝突することで電流が流れる。電流値測定工程（Ｓ１０８）では、かかる電流値を測定する。
【００３９】
そして、アライメントコイル２１２のコイル値をそのままの状態にして、アライメントコイル＃２設定工程（Ｓ１０６）と電流値測定工程（Ｓ１０８）とを繰り返すことで、アライメントコイル２１４のコイル値を所定の範囲で可変にして、アライメントコイル２１２，２１４の各コイル値の組み合わせにおける電流値を測定する。そして、アライメントコイル２１４のコイル値を振り終わったら次にアライメントコイル２１２のコイル値を所定の範囲で可変にすべく、アライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）から電流値測定工程（Ｓ１０８）までを繰り返す。以上の工程により、アライメントコイル２１２，２１４の各コイル値を所定の範囲でそれぞれ可変にした各組み合わせでの電流値が測定できる。
【００４０】
判定工程（Ｓ１１０）として、まず、加算部１１２は、各電極で測定された電流値を加算して合計する。そして、判定部１１６は、加算値がより小さくなるアライメントコイル２１２，２１４の各コイル値の組み合わせを判定（選択）する。散乱電子が存在するため、完全に電流値が０にならない場合が多いため、加算された電流値がより小さくなる組み合わせを選択することが好適である。
【００４１】
図４は、実施の形態１における電子ビームの光軸調整後の電子ビームの軌道を示す概念図である。図４に示すように、実施の形態１では、第２のアパーチャ２０６の開口中心に電子ビーム２００の光軸を合わせるのではなく、電子ビーム２００の光軸が偏向器２０８内をできるだけ垂直に進むようにアライメントコイル２１２，２１４で電子ビーム２００の光軸を調整（アライメント）する。上述した加算された電流値がより小さくなるコイル値の組み合わせで電子ビーム２００の光軸を調整することで、偏向器２０８への反射電子等の衝突がより少ない軌道に電子ビーム２００の軌道を調整できる。偏向器２０８への反射電子等の衝突がより少ない軌道になるということは、電子ビーム２００の光軸が偏向器２０８内のより中心付近で垂直方向（偏向器２０８の長手方向）になるということである。よって、加算された電流値がより小さくなるコイル値の組み合わせで電子ビーム２００の光軸を調整することで、偏向器２０８内の中心付近で電子ビーム２００の光軸方向をより垂直方向に近づけることができる。
【００４２】
コイル値設定工程（アライメント工程）（Ｓ１１２）として、アライメントコイル値設定部１１４は、加算値がより小さくなる組み合わせとなる各コイル値をアライメントコイル２１２，２１４に設定する。これにより、電子ビームの光軸のアライメントを行なうことができる。ここで、アライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）とアライメントコイル＃２設定工程（Ｓ１０６）は順序が逆であっても構わない。
【００４３】
そして、かかる電子ビームのアライメント方法が完了した後に、描画工程（Ｓ１１４）として、上述した動作で描画が行なわれる。
【００４４】
以上のように、実施の形態１によれば、電子ビーム２００の光軸が偏向器２０８内の中心付近をできるだけ垂直に進むように調整できる。よって、偏向器２０８の内径をより狭くでき、解像度を向上できる。よって、より高精度な位置にビームを照射できる。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態１では、複数の静電電極のそれぞれに電流測定器を配置して、それぞれの電流値を個別に測定したがこれに限るものではない。実施の形態２では、複数の静電電極を互いに電気的に接続して得られる電流を測定する構成について説明する。描画装置１００の構成は、図１と同様である。また、アライメント方法の各工程は図３と同様である。以下、特に説明した点以外は、実施の形態１と同様である。
【００４６】
図５は、実施の形態２における位置偏向用の偏向器と電流測定部の構成を示す概念図である。実施の形態２では、図５に示すように、ＤＡＣアンプユニットに接続されない側の切り替えリレー回路２０，２２，２４，２６の端子を電気的に接続した上で１つの電流測定部１２２に接続する。よって、いずれかの静電電極１０，１２，１４，１６で電流が流れれば、電流測定部１２２で測定されることになる。また、制御計算機１１０内では、図２の加算部１１２が削除されている。その他の点は図２と同様である。
【００４７】
かかる構成で、図３に示したアライメントコイル＃１設定工程（Ｓ１０４）から電流値測定工程（Ｓ１０８）までを繰り返す。電流測定部１２２は、各組み合わせで測定された電流値を制御計算機１１０に出力する。そして、記憶装置１１１にアライメントコイル２１２，２１４の各コイル値とかかるコイル値での電流値を相関させて格納する。
【００４８】
そして、判定工程（Ｓ１１０）として、判定部１１６は、測定された電流値がより小さくなるアライメントコイル２１２，２１４の各コイル値の組み合わせを判定（選択）する。そして、実施の形態１と同様、コイル値設定工程（アライメント工程）（Ｓ１１２）を実施することで、電子ビームの光軸のアライメントを行なうことができる。
【００４９】
以上のように複数の静電電極を互いに電気的に接続して得られる電流を測定しても、実施の形態１と同様に光軸のアライメントを行なうことができる。
【００５０】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を発揮できる。さらに、実施の形態２では、電流測定器が１つで済むため、部品点数を減らすことができ、より好適である。
【００５１】
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。上述した各実施の形態で説明したアライメントを行なう前に粗調整として、偏向器２０８の前後に配置された制限アパーチャとなる第２のアパーチャ２０６と制限アパーチャ２０９と検出器２２２，２２４を用いて、前後の制限アパーチャの中心を電子ビーム２００が通過するようにアライメントコイル２１２，２１４でまず光軸を調整してもよい。具体的には、電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、アライメントコイル２１２でまず、偏向器２０８の前方であって、アライメントコイル２１２の後方に配置される制限アパーチャとなる第２のアパーチャ２０６の中心を光軸が通過するように調整される。調整は、制限アパーチャ２０６で反射された２次電子等を第２のアパーチャ２０６上の検出器２２２で検出し、検出で得られた像を確認しながら第２のアパーチャ２０６の中心を通過するように行なう。第２のアパーチャ２０６の中心を通過した電子ビーム３３０は、偏向器２０８内へと進む。次に、偏向器２０８内を通過する電子ビーム２００の光軸をアライメントコイル２１４で調整する。調整は、偏向器２０８の後方に配置された制限アパーチャ２０９を通過して、試料１０１面で反射された２次電子等を制限アパーチャ２０９下の検出器２２４で検出し、検出で得られた像を確認しながら制限アパーチャ２０９の中心を光軸が通過するように行なう。以上のような仮のアライメントを行なった後に、微調整として、各実施の形態で説明したアライメントを行なうことで、各実施の形態で説明したアライメントの際のコイル値の振り幅を少なくできる。その結果、より短時間にアライメントができる。
【００５２】
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
【００５３】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置、描画方法、及び荷電粒子ビームのアライメント方法は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５４】
１０，１２，１４，１６ 静電電極
２０，２２，２４，２６ 切り替えリレー回路
３０，３２，３４，３６ 電流測定器
４０，４２，４４，４６，１３０ ＤＡＣアンプユニット
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１１，１４０，１４２ 記憶装置
１１２ 加算部
１１４ アライメントコイル値設定部
１１６ 判定部
１２０ 偏向制御回路
１２２ 電流測定部
１２４ 切り替え部
１２６ アライメントコイル制御回路
１３０ ＤＡＣアンプユニット
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００，３３０ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０９，４０９ 制限アパーチャ
２１２，２１４，４１２，４１４ アライメントコイル
２２２，２２４，４２２，４２４ 検出器
４０８ 対物偏向器
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
試料を載置するステージと、
前記荷電粒子ビームを偏向して、前記試料上の所望の位置へと前記荷電粒子ビームを照射する偏向器と、
前記偏向器に流れる電流値を測定する電流測定部と、
前記電流値を用いて、前記偏向器内を通過する前記荷電粒子ビームの光軸をアライメントする第１と第２のアライメントコイルと、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記偏向器に偏向電圧を印加するアンプユニットと、
前記偏向器に対して、前記アンプユニットと前記電流測定部との一方が接続されるように接続を切り替える切り替え部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記偏向器は、複数の電極を有し、
前記電流測定部は、前記複数の電極のそれぞれ異なる１つに流れる電流値を測定する複数の電流測定器を有することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記偏向器は、複数の電極を有し、
前記電流測定部は、前記複数の電極を互いに電気的に接続して得られる電流を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
荷電粒子ビームを放出する工程と、
ステージ上に載置された試料上の所望の位置へと前記荷電粒子ビームを照射するために前記荷電粒子ビームを偏向する偏向器に流れる電流値を測定する工程と、
測定される電流値がより小さくなる位置に、前記偏向器内を通過する前記荷電粒子ビームの光軸をアライメントする工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビームのアライメント方法。
【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
試料を載置するステージと、
前記荷電粒子ビームを偏向して、前記試料上の所望の位置へと前記荷電粒子ビームを照射する偏向器と、
前記偏向器に流れる電流値を測定する電流測定部と、
前記電流値を用いて、前記偏向器内を通過する前記荷電粒子ビームの光軸をアライメントする第１と第２のアライメントコイルと、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記偏向器に偏向電圧を印加するアンプユニットと、
前記偏向器に対して、前記アンプユニットと前記電流測定部との一方が接続されるように接続を切り替える切り替え部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
前記偏向器は、複数の電極を有し、
前記電流測定部は、前記複数の電極のそれぞれ異なる１つに流れる電流値を測定する複数の電流測定器を有することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
前記偏向器は、複数の電極を有し、
前記電流測定部は、前記複数の電極を互いに電気的に接続して得られる電流を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項５】
荷電粒子ビームを放出する工程と、
ステージ上に載置された試料上の所望の位置へと前記荷電粒子ビームを照射するために前記荷電粒子ビームを偏向する偏向器に流れる電流値を測定する工程と、
測定される電流値がより小さくなる位置に、前記偏向器内を通過する前記荷電粒子ビームの光軸をアライメントする工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビームのアライメント方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−７７１８０（Ｐ２０１１−７７１８０Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２５２３５（Ｐ２００９−２２５２３５）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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