電子ビーム電流計測方法、電子ビーム描画方法および装置
【課題】露光／非露光部にて電子ビームを高速にＯＮ／ＯＦＦして描画する電子ビーム描画装置において、ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の非直線性により、試料上に形成される描画パターンの寸法精度が悪化するという課題がある。
【解決手段】露光／非露光部にて電子ビームを高速にＯＮ／ＯＦＦして描画する電子ビーム描画装置において、ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の特性を予め計測し、ビームＯＮ時間の補正データを作成しておき、描画時には前記補正データに基づいて、所望のビーム照射量が得られるようにビームＯＮ時間を補正する。
【解決手段】露光／非露光部にて電子ビームを高速にＯＮ／ＯＦＦして描画する電子ビーム描画装置において、ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の特性を予め計測し、ビームＯＮ時間の補正データを作成しておき、描画時には前記補正データに基づいて、所望のビーム照射量が得られるようにビームＯＮ時間を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを使用してパターン描画を行う電子ビーム描画方法、描画装置およびビーム電流計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路製造に用いられる電子ビーム描画装置においては、近年、半導体集積回路内の素子の微細化、回路パターンの複雑化、パターンデータの大容量化が進み、描画精度の向上と共に、描画スループットの向上が要求されている。このため、従来から採用されている可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置に加え、電子ビームを成形するアパーチャ上に繰返しパターンを形成して一度に露光を行う一括露光方式の電子ビーム描画装置が開発されてきた。
【０００３】
しかしながら半導体リソグラフィ装置に対する要求精度の向上は著しく、パターンの微細化、ウェハの大口径化に伴い、更なる高精度、高速化を要求されている。それらの要求に応えるべく、次世代のリソグラフィ装置としてＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）に代表される電子ビーム投影リソグラフィや複数本の電子ビームを一斉に偏向し、ウェハの露光／非露光部にて電子ビームをＯＮ／ＯＦＦして描画するマルチビーム方式の電子ビーム描画装置の開発が近年盛んに進められている。
【０００４】
これらの次世代電子ビーム描画装置は、従来の描画装置に比べ、その描画方式が大きく異なり、新たな技術課題が発生してきている。
【０００５】
描画時の電子ビーム照射量を決定する基準となるビーム電流計測は、例えば特許文献１に記載のように、ファラデーカップに電流計を接続し、電子ビームを照射することにより、電流値あるいはそれに基づく電流密度を求める方法をとっている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３０８２６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特にマルチビーム方式の電子ビーム描画装置は、微弱な電流の電子ビームを高速にＯＮ／ＯＦＦさせてビーム照射量を制御する描画方式である。照射量を決定、制御を行うためには、高精度なビーム計測技術が必須である。しかしながら、微弱電流かつ高速なパルス状のビーム電流を通常のファラデーカップおよび電流計で精度良く計測することは、信号／雑音比の観点から困難である。これに対して、電子ビーム検知手段の出力を積分回路によりビーム電流を積分する方法は有効である。ここで、ビーム電流をｉ、照射時間をｔとすると、ビーム照射量Ｑは数式１と定義される。
【０００８】
【数１】
【０００９】
このとき、ビーム照射量Ｑと積分回路の出力電圧Ｖｏｕｔとの関係式は下記のように求めることができる。
【００１０】
【数２】
【００１１】
ここで、Ｃは積分回路の容量、Ｎはパルス数である。ビーム電流ｉは電子ビームがＯＮ状態のときは一定とすると、ビーム照射量Ｑはビーム電流と露光時間ｔの積で表すことができるので、図２（ａ）のように直線となる。しかし、実際に計測を行うと例えば図２（ｂ）のように非直線となる。
【００１２】
この原因の一つを図３により説明する。図３（ａ）はビームＯＮ状態およびＯＦＦ状態での電子ビーム１０２とブランキングアパーチャ開口部３０１との位置関係の例を示している。図３（ａ）の上図は電子ビームＯＦＦの状態を示す。ブランキング電極１０５ｂを接地しておき、ブランキング電極１０５ａに電圧を印加することにより、電子ビーム１０２の軌道が変わり、ブランキングアパーチャ開口部３０１を通過できない状態を示す。
【００１３】
一方、図３（ａ）の下図は、ブランキング電極１０５ａに電圧を印加しない（零ボルト）場合を示し、このとき電子ビームがＯＮ状態となる。また、図３（ｂ）は図３（ａ）の状態でのブランキング電圧とブランキングアパーチャを通過したビーム電流の関係を示した概略図である。図３（ｂ）のようにブランキング電圧が立ち上る（立ち下る）までには一定の時間を要するため、ビーム電流にも一定の立ち上り（立ち下り）時間が生じる。そのため、図３（ｂ）の実線で示される波形からビームＯＮ時間を短くしていくと、図３（ｂ）の破線で示されるように、電子ビームがブランキングアパーチャを完全に通過する前にビームＯＦＦの状態へ移行することになり、ビーム電流の絶対値が減少する。
【００１４】
この結果、図２（ｂ）のように実測したビーム照射量が理想値（図２（ａ）上の値）よりも減少する。この他にもビームＯＮ時間に対するビーム照射量の非直線性に影響を与える要因として、ビームのボケ、ビーム形状、ビーム軸のずれ等が挙げられる。
【００１５】
このように、様々な原因により引き起こされるビームＯＮ時間に対するビーム照射量の非直線性は、試料に与えるビーム照射量の不足や過多を招き、この結果、試料上に形成される描画パターンの寸法精度が悪化するという課題がある。
【００１６】
本発明はかかる点に鑑み、寸法精度の高い描画パターンを試料上に形成できる電子ビーム描画方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、複数の電子ビームを用いて描画を行うマルチ電子ビーム描画装置において、各電子ビームのビーム電流、ブランキング特性等の特性は各電子ビームで異なるため、各電子ビームに対して同じビームＯＮ時間を設定しても、電子源の放射角分布の不均一、アパーチャやレンズ、投影光学系の機械的製作誤差等によりビーム照射量がそれぞれの電子ビームで異なってしまい、その結果、試料上に形成される描画パターンの寸法精度が悪化するという課題がある。
【００１８】
本発明はかかる点に鑑み、寸法精度の高い描画パターンを試料上に形成できるマルチ電子ビーム描画方法およびその装置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】
【００１９】
本発明は、電子ビームを高速にＯＮ／ＯＦＦして描画する電子ビーム描画装置において、ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の特性を予め計測し、前記特性からビームＯＮ時間の補正データを作成して、所望のビーム照射量が得られるように、前記補正データに基づきビームＯＮ時間の補正を行う、というものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、寸法精度の高いパターンを試料上に形成することが可能な電子ビーム描画方法および電子ビーム描画装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態に係る実施例を実施例１から順に説明する。
（実施例１）
以下、図１を参照して、本発明の一実施例につき、本発明を電子ビーム描画装置に適用した場合を例にして説明する。
【００２２】
電子光学系１００は、内部が真空のカラム１０１と、電子ビーム１０２を発生させる電子銃１０３と、試料１０４に対して照射する電子ビーム１０２のＯＮ／ＯＦＦを行うためのブランキング電極１０５と、ブランキングされた電子ビーム１０２を試料１０４に照射されるのを防ぐブランキングアパーチャ１０６と、電子ビーム１０２を検知するための電子ビーム検知手段１０７と、試料１０４および電子ビーム検知手段１０７を搭載するステージ１０８で構成される。
【００２３】
また、図中、制御系１１０は制御系全体を統括する制御用計算機１１１、種々のデータ処理を行うデータ制御系１１２、ブランキング制御部１１５および信号処理部１１６から成る。
【００２４】
本実施例の電子ビーム描画装置は、データ制御系１１２に新たに補正演算部１１３を設けたことに特徴がある。この補正演算部１１３は信号処理部１１６から送られる各ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の計測データを元に、ビームＯＮ時間の補正データを作成する機能をもち、さらにメモリ１１４の各アドレスにその補正データを記憶している。
【００２５】
また、描画時は描画パターンデータ中のビームＯＮ時間を記述したデータに対し、予め作成した補正データをメモリ１１４から読み出し、ビームＯＮ時間を補正する機能を有する。ビーム照射時間を補正演算する補正演算手段を備えているのである。
【００２６】
なお、本発明ではデータ制御系１１２における補正演算部１１３以外のユニットが行うデータ処理の説明は省略する。
【００２７】
ブランキング制御部１１５は、データ制御系１１２から送られるパルス幅、パルス数、波高値等のデータに応じて、ブランキング電極１０５に印加するパルス状のブランキング電圧を発生している。信号処理部１１６は、電子ビーム検知手段１０７の出力信号を積分する積分回路１１７と、前記積分回路の出力電圧をサンプリングするサンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ）１２１と、サンプリングされたアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１２２（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有する。
【００２８】
ここで、本実施例におけるビーム照射量の計測方法は、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す電子ビームの照射量を直接計測するのは困難なため、一般的な方法であるパルス状のビーム電流をＮパルスだけ積分し、そのＮパルスの積分値から１パルス当りの電子ビームの照射量を求める方式である。積分にはオペアンプ１１８に帰還容量（積分コンデンサ１１９）を接続した積分回路１１７を用いている。
【００２９】
以下、ビーム照射量を計測する手順、ビームＯＮ時間を計測する手順、描画時の補正演算部１１３の動作、の順に説明する
ビーム照射量を計測する手順を図４により詳細に説明する。ただし、手順以外の名称は図１を用いる。計測を開始するまでは積分コンデンサ１１９と並列に接続されているスイッチ１２０はＯＮ状態（積分コンデンサ１１９をリセット）である。
【００３０】
ステップ４０１は、制御計算機１１１から起動が掛かり、ビーム照射量計測用の描画パターンデータをデータ制御系に転送する動作を示す。
【００３１】
ステップ４０２は、データ制御系で描画パターンデータがビームＯＮ時間、パルス数に変換されたデータがブランキング制御部１１５に転送され、前記ブランキング制御部は、そのデータに対応したパルス電圧を出力し、それをブランキング電極１０５に印加することでパルスビームが生成される動作を示す。
【００３２】
ステップ４０３は、生成されたパルスビームは電子ビーム検知手段１０７に照射され、前記電子ビーム検知手段１０７は入射するビーム電流量に比例した電流を出力する動作を示す。
【００３３】
ステップ４０４は、パルスビームの発生と同時に、スイッチ１２０がＯＦＦ状態になり、積分回路１１７がビーム電流の積分を開始する動作を示す。
【００３４】
ステップ４０５は、ブランキング制御部１１５が一定数のパルスだけパルス電圧を出力した後、積分回路１１７の後段のサンプル／ホールド回路１２１が積分出力電圧をサンプリングする動作を示す。
【００３５】
ステップ４０６は、サンプル／ホールド回路１２１の後段のＡ／Ｄ変換器１２２でサンプリングした積分出力電圧をアナログ量からディジタル量に変換する動作を示す。
【００３６】
ステップ４０７は、ディジタル量に変換された計測値をメモリ１１４に記憶する動作を示す。
【００３７】
ステップ４０８は、ステップ４０２からステップ４０６を必要回数だけ繰り返したかを判断する動作を示す。必要回数はあらかじめ決定しておいた、必要な計測精度を満たす回数を設定する。
【００３８】
ステップ４０９は、補正演算部１１３が繰返し計測した値の平均値を計算する動作を示す。
【００３９】
ステップ４１０は、ステップ４０９で計算した平均値をメモリ１１４に記憶する動作を示す。
【００４０】
図４では雑音等による計測値のバラツキを低減するために計測動作を複数回繰り返しているが、所望の計測精度を満足すれば１回の計測でも良い。
【００４１】
次に、実際に補正データを作成する手順を図５により詳細に説明する。ただし、手順以外の名称は図１を用いる。
【００４２】
ステップ５０１は、制御計算機１１１から、ビーム照射量計測用の計測パラメータをデータ制御系１１２に設定する動作を示す。パラメータには、パルス数、複数のパルス幅（ビームＯＮ時間）などである。
【００４３】
ステップ５０２は、ビームＯＦＦの状態で、図４に示す手順で計測動作を行うことを示す。これは、ビームＯＦＦの状態で計測を行った場合でも、計測値は零でなく、ある値（オフセット）を持つためである。
【００４４】
ステップ５０３は、ステップ５０１で設定した計測パラメータに従い、１つのビームＯＮ時間を設定する動作を示す。
【００４５】
ステップ５０４は、ステップ５０３で設定したビームＯＮ時間に対応したパルス電圧をブランキング制御部が出力し、それをブランキング電極１０５に印加することでパルスビームが生成される動作を示す。
【００４６】
ステップ５０５は、図４に示す手順でビーム電流の積分値（ビーム照射量）を計測する動作を示す。
【００４７】
ステップ５０６は、ステップ５０１で設定した計測パラメータに従って、複数のビームＯＮ時間について全てのビーム照射量の計測が完了したかを判断する動作を示す。
【００４８】
ステップ５０７は、補正演算部１１３がメモリ１１４から計測値を読み出し、各ビームＯＮ時間での計測値からオフセット値をソフトウェア的に差引く動作を示す。
【００４９】
ステップ５０８は、補正演算部で計測値からビーム照射量への換算を行い、図２に示すようなビームＯＮ時間−ビーム照射量特性を求める動作を示す。積分回路の出力電圧とビーム照射量の関係は数式２に示す通りである。
【００５０】
ステップ５０９は、さらに、この特性から所望のビーム照射量に対するビームＯＮ時間の補正量を求める。例えば、図２（ｂ）のような特性が得られたとすると、ビーム照射量Ｑ１の場合、図２（ａ）のビームＯＮ時間の理想値ｔ１と図２（ｂ）の計測値ｔ２の差分Δｔ、若しくは補正定数α（ｔ２／ｔ１）を演算する工程である。この演算は図１の補正演算部１１３で実行され、補正演算部内のメモリ１１４に記憶する。
【００５１】
次に図１を用いて、描画動作時の補正演算部１１３の動作について説明する。
【００５２】
先ず、描画パターンデータが補正演算部１１３に送られると、描画パターンデータ中のビームＯＮ時間データに対して、前記補正演算部内のメモリ１１４に記憶されている補正量Δｔを加えるか、若しくは補正定数αを乗じて補正を行う。その後、ブランキング制御部１１５に補正したデータを転送し、そのデータに応じたビームＯＮ時間のパルスを発生させることで、高精度な描画パターンが形成可能となった。
（実施例２）
図９に本発明の他の実施例を示す。この図は、信号処理系１１６ａ、ファラデーカップ９００、フォトダイオード９０１、以外は図１と同一であり、説明を省略する。
【００５３】
ビーム電流が微弱である場合、計測値の計測精度を向上させるには信号処理系１１６ａに入力する信号の信号／雑音比を向上させる必要がある。検知回路をカラム１０１内に設置して、雑音を低減する方法が考えられるが、電子回路部品を真空内で扱うのは困難である。そこで、電子ビーム検知手段に増幅機能を備えたものを使用し、信号を増幅して信号処理系１１６ａに入力する信号の信号／雑音比を改善するのが有効な手段である。
【００５４】
電子ビーム検知手段にはフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、シンチレータと光電子増倍管の組合せ、電子増倍管、マイクロチャンネルプレート等があるが、本実施例ではフォトダイオード９０１を使用した。
【００５５】
フォトダイオード９０１は一般的に光の検知手段として用いられており、電子ビームに対する利得（入射するビーム電流に対する出力電流の割合）は素子の特性や電子ビームのエネルギーによって変化すると考えられる。電子ビームに対する利得を求めるには、フォトダイオード９０１に入射する電子ビーム１０２のビーム電流を計測する必要がある。そのため、フォトダイオード９０１によりビーム電流を計測する回路に加えて、ファラデーカップ９００によりビーム電流を計測する回路を設けた。
【００５６】
まず、ファラデーカップ９００に任意の時間だけ電子ビーム１０２を照射し、図４に示す動作フローチャートに従い計測を行い、ビーム電流を求める。なお、図４の動作フローチャートの詳細は前述した通りである。
【００５７】
次に、ステージ１０８により電子ビーム１０２を照射可能な位置にフォトダイオード９０１を移動させて、同様に計測する。ファラデーカップ９００での計測値は、フォトダイオード９０１に入射するビーム電流に相当すると考えられるので、フォトダイオード９０１の利得は、フォトダイオード９０１により計測した値を、ファラデーカップ９００により計測した値で割ることで算出できる。
【００５８】
このようにすれば、フォトダイオード等の電子ビームに対する利得を求めることができ、ビーム電流計測が可能となった。本実施例では積分回路を使った場合を示したが、その代わりに電流／電圧変換回路を用いて、定常的に電子ビームを照射してビーム電流を計測し、利得を求めても良い。
（実施例３）
本発明の他の実施例を図８に示す。本図は電子ビーム検知手段１０７ａおよび１０７ｂ以外は図９と同一であり、説明を省略する。
【００５９】
先の（実施例１）では、図５のステップ５０２で、オフセットを予め計測して、ステップ５０７でパルスビーム電流を計測した結果から後でソフトウェア的に差引く方式を用いた。図８に示す実施例ではハードウェアでオフセットを差引く点が異なる。
【００６０】
ここでは、電子ビーム検知手段１０７ａ、電子ビーム検知手段１０７ｂ，積分回路１１７、サンプル／ホールド回路１２１およびＡ／Ｄ変換器１２２を２組設けた。一方の電子ビーム検知手段１０７ｂは金属製の囲いを設けるか、もしくは電子ビームが入射しない位置に設置しておき、他方の電子ビーム検知手段１０７ａに電子ビームを入射させてビーム電流計測を行う。２組の計測系で計測した値を減算回路等によりハードウェア的に差引き、その値を補正演算部内のメモリ１１４に格納する。このとき、予め２つの計測系の校正を行い、計測系自体の特性を合せる必要がある。
（実施例４）
本発明をマルチ電子ビーム描画装置に適用した例を図６を用いて説明する。電子銃６０１から発した電子ビーム６０２は、コンデンサーレンズ６０３、アパーチャアレイ６０４、レンズアレイ６０５により複数の電子ビーム６０６が形成される。この複数の電子ビーム６０６は、ブランキング電極アレイ６０７、ブランキング絞り６０８によりそれぞれが独立にＯＮ／ＯＦＦされ、第１投影レンズ６０９および第２投影レンズ６１１により、試料６１３上に投影される。このとき、複数の電子ビーム６０６の試料６１３上での位置は、主偏向器６１０、副偏向器６１２を用いて一斉に走査される。走査と複数の電子ビーム６０６のＯＮ／ＯＦＦを同期させ、かつ、試料ステージ６１５により試料６１３を移動させることで試料全面を描画する。
【００６１】
フォーカス制御回路６２０はレンズアレイ６０５を、照射量制御回路６２１はブランキング電極アレイ６０７を、レンズ制御回路６２２は第１投影レンズ６０９と第２投影レンズ６１１を、偏向制御回路６２３は主偏向器６１０と副偏向器６１２を、ステージ制御回路６２５は試料ステージ６１５をそれぞれ制御している。
信号処理回路６２４は電子ビーム検知手段６１４からの信号を検知し、信号処理を行っている。全てのユニットを統括しているのがＣＰＵ６２６である。
【００６２】
ここで、照射量制御回路６２１には、ビームＯＮ時間の補正データ作成および補正演算を行う補正演算部が含まれ、これは図１の補正演算部１１３と同一の構成である。また、信号処理回路６２４には、積分回路、サンプル／ホールド回路、Ａ／Ｄ変換器が含まれ、これは図１の積分回路１１７、サンプル／ホールド回路１２１、Ａ／Ｄ変換器１２２と同一の構成である。
【００６３】
マルチ電子ビーム描画装置では、電子銃６０１からの放射電流密度分布、電子光学系を構成する要素の機械的な誤差などで、各電子ビームの特性が異なることがある。そのため、同一のビームＯＮ時間を設定しても、それぞれの電子ビームでビーム照射量が異なるため、描画パターンの寸法が均一にならない。このため、描画に先立ち全ての複数の電子ビーム６０６に対して、図４および図５に示す動作フローチャートに従い、任意のビームＯＮ時間でのビーム照射量を計測し、その結果からビームＯＮ時間の補正データを求めた。実際の描画時にはビームＯＮ時間の補正データに基づいて補正演算することにより、それぞれの電子ビームで最適なビーム照射量が得られ、寸法精度の高い描画パターンが形成できた。
（実施例５）
次に、図６に示したマルチ電子ビーム描画装置の電子ビーム検知手段６１４の例を図７を用いて説明する。図７（ａ）は電子ビーム検知手段として単一の受光面７０１を持つフォトダイオード７００を用いた例である。この場合、複数の電子ビームのうち単一の電子ビーム７０２だけを選択して照射し、計測を行う。その後、他の電子ビームについても順次選択、照射して、同様の動作を繰り返す。
【００６４】
図７（ｂ）は複数の受光面７０４をもつフォトダイオード７０３を用いた例を示している。複数の受光面７０４を持つアレイ化されたフォトダイオード７０３と、後段の複数の検知回路を用いれば、一度に複数の電子ビーム７０５についてビーム電流計測が可能となり、計測時間の短縮を図ることができる。
（実施例６）
図６に示すマルチ電子ビーム描画装置において、各電子ビームの特性が大きく異なる場合がある。このため、計測、補正後のビームＯＮ時間にある閾値を設定し、その値を超えた場合はＣＰＵ６２６に異常を知らせ、表示画面に警告メッセージを表示して、装置を停止させる。または、閾値を超えたビームが少数であれば、そのビームは使用せずに描画を行い、その電子ビームが担当する領域を後から他の電子ビームで描画することもできる。
【００６５】
以上説明したように、本発明に係る実施の形態によれば、ビームＯＮ時間の補正データを予め作成しておき、その後、作成した補正データに基づき補正演算することで、ブランキング電圧の立ち上りの遅れ、ビームのぼけ、ビーム形状、ビームの軸ずれ等によって引き起こされるビーム照射量の不足や過多を防止できる。これを、例えば、半導体集積回路の製造工程に使用する場合には、寸法精度の高い半導体集積回路を製造することができる。
【００６６】
これにより、寸法精度の高いパターンを試料上に形成することが可能な電子ビーム描画方法および電子ビーム描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施例を示す図。
【図２】電子ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の特性の例。
【図３】電子ビームＯＮ／ＯＦＦ状態での電子ビームとブランキングアパーチャ開口部の位置関係、およびブランキング電圧とビーム電流波形の概略図。
【図４】ビーム照射量の計測手順を示すフローチャート。
【図５】ビームＯＮ時間の補正データ作成手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の他の実施例に係わるもので、マルチ式の電子ビーム描画装置の概略図。
【図７】単一およびマルチ化した電子ビーム検知手段の概略図。
【図８】本発明の他の実施例に係わるもので、オフセット計測用の計測系を設けた電子ビーム描画装置の概略図。
【図９】本発明の他の実施例に係わるもので、増幅機能を持つ電子ビーム検知手段の利得計測時に基準となる計測系を設けた電子ビーム描画装置の概略図。
【符号の説明】
【００６８】
１００…電子光学系、１０１…カラム、１０２…電子ビーム、
１０３…電子銃、１０４…試料、１０５…ブランキング電極、１０６…ブランキングアパーチャ、１０７…電子ビーム検知手段、１０８…ステージ、１１０…制御系、１１１…制御用計算機、１１２…データ制御系、１１３…補正演算部、１１４…メモリ、１１５…ブランキング制御部、１１６…信号処理部、１１７…積分回路、１１８…オペアンプ、１１９…積分コンデンサ、１２０…スイッチ、１２１…サンプル／ホールド回路、１２２…Ａ／Ｄ変換器、３０１…ブランキングアパーチャ開口部、６０１…電子銃、６０３…コンデンサーレンズ、６０４…アパーチャアレイ、６０５…レンズアレイ、６０６…複数の電子ビーム、６０７…ブランキング電極アレイ、６０８…ブランキング絞り、６０９…第１投影レンズ、６１０…主偏向器、６１１…第２投影レンズ、６１２…副偏向器、６１３…試料、６１４…電子ビーム検知手段、６１５…試料ステージ、６２０…フォーカス制御回路、６２１…照射量制御回路、６２２…レンズ制御回路、６２３…偏向制御回路、６２４…信号処理回路、６２５…ステージ制御回路、６２６…ＣＰＵ、７００…フォトダイオード、７０１…単一の受光面、７０２…単一の電子ビーム、７０３…アレイ化されたフォトダイオード、７０４…複数の受光面、７０５…複数の電子ビーム、９００…ファラデーカップ、９０１…フォトダイオード、１１６ａ…信号処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームを使用してパターン描画を行う電子ビーム描画方法、描画装置およびビーム電流計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路製造に用いられる電子ビーム描画装置においては、近年、半導体集積回路内の素子の微細化、回路パターンの複雑化、パターンデータの大容量化が進み、描画精度の向上と共に、描画スループットの向上が要求されている。このため、従来から採用されている可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置に加え、電子ビームを成形するアパーチャ上に繰返しパターンを形成して一度に露光を行う一括露光方式の電子ビーム描画装置が開発されてきた。
【０００３】
しかしながら半導体リソグラフィ装置に対する要求精度の向上は著しく、パターンの微細化、ウェハの大口径化に伴い、更なる高精度、高速化を要求されている。それらの要求に応えるべく、次世代のリソグラフィ装置としてＥＰＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）に代表される電子ビーム投影リソグラフィや複数本の電子ビームを一斉に偏向し、ウェハの露光／非露光部にて電子ビームをＯＮ／ＯＦＦして描画するマルチビーム方式の電子ビーム描画装置の開発が近年盛んに進められている。
【０００４】
これらの次世代電子ビーム描画装置は、従来の描画装置に比べ、その描画方式が大きく異なり、新たな技術課題が発生してきている。
【０００５】
描画時の電子ビーム照射量を決定する基準となるビーム電流計測は、例えば特許文献１に記載のように、ファラデーカップに電流計を接続し、電子ビームを照射することにより、電流値あるいはそれに基づく電流密度を求める方法をとっている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３０８２６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特にマルチビーム方式の電子ビーム描画装置は、微弱な電流の電子ビームを高速にＯＮ／ＯＦＦさせてビーム照射量を制御する描画方式である。照射量を決定、制御を行うためには、高精度なビーム計測技術が必須である。しかしながら、微弱電流かつ高速なパルス状のビーム電流を通常のファラデーカップおよび電流計で精度良く計測することは、信号／雑音比の観点から困難である。これに対して、電子ビーム検知手段の出力を積分回路によりビーム電流を積分する方法は有効である。ここで、ビーム電流をｉ、照射時間をｔとすると、ビーム照射量Ｑは数式１と定義される。
【０００８】
【数１】
【０００９】
このとき、ビーム照射量Ｑと積分回路の出力電圧Ｖｏｕｔとの関係式は下記のように求めることができる。
【００１０】
【数２】
【００１１】
ここで、Ｃは積分回路の容量、Ｎはパルス数である。ビーム電流ｉは電子ビームがＯＮ状態のときは一定とすると、ビーム照射量Ｑはビーム電流と露光時間ｔの積で表すことができるので、図２（ａ）のように直線となる。しかし、実際に計測を行うと例えば図２（ｂ）のように非直線となる。
【００１２】
この原因の一つを図３により説明する。図３（ａ）はビームＯＮ状態およびＯＦＦ状態での電子ビーム１０２とブランキングアパーチャ開口部３０１との位置関係の例を示している。図３（ａ）の上図は電子ビームＯＦＦの状態を示す。ブランキング電極１０５ｂを接地しておき、ブランキング電極１０５ａに電圧を印加することにより、電子ビーム１０２の軌道が変わり、ブランキングアパーチャ開口部３０１を通過できない状態を示す。
【００１３】
一方、図３（ａ）の下図は、ブランキング電極１０５ａに電圧を印加しない（零ボルト）場合を示し、このとき電子ビームがＯＮ状態となる。また、図３（ｂ）は図３（ａ）の状態でのブランキング電圧とブランキングアパーチャを通過したビーム電流の関係を示した概略図である。図３（ｂ）のようにブランキング電圧が立ち上る（立ち下る）までには一定の時間を要するため、ビーム電流にも一定の立ち上り（立ち下り）時間が生じる。そのため、図３（ｂ）の実線で示される波形からビームＯＮ時間を短くしていくと、図３（ｂ）の破線で示されるように、電子ビームがブランキングアパーチャを完全に通過する前にビームＯＦＦの状態へ移行することになり、ビーム電流の絶対値が減少する。
【００１４】
この結果、図２（ｂ）のように実測したビーム照射量が理想値（図２（ａ）上の値）よりも減少する。この他にもビームＯＮ時間に対するビーム照射量の非直線性に影響を与える要因として、ビームのボケ、ビーム形状、ビーム軸のずれ等が挙げられる。
【００１５】
このように、様々な原因により引き起こされるビームＯＮ時間に対するビーム照射量の非直線性は、試料に与えるビーム照射量の不足や過多を招き、この結果、試料上に形成される描画パターンの寸法精度が悪化するという課題がある。
【００１６】
本発明はかかる点に鑑み、寸法精度の高い描画パターンを試料上に形成できる電子ビーム描画方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、複数の電子ビームを用いて描画を行うマルチ電子ビーム描画装置において、各電子ビームのビーム電流、ブランキング特性等の特性は各電子ビームで異なるため、各電子ビームに対して同じビームＯＮ時間を設定しても、電子源の放射角分布の不均一、アパーチャやレンズ、投影光学系の機械的製作誤差等によりビーム照射量がそれぞれの電子ビームで異なってしまい、その結果、試料上に形成される描画パターンの寸法精度が悪化するという課題がある。
【００１８】
本発明はかかる点に鑑み、寸法精度の高い描画パターンを試料上に形成できるマルチ電子ビーム描画方法およびその装置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】
【００１９】
本発明は、電子ビームを高速にＯＮ／ＯＦＦして描画する電子ビーム描画装置において、ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の特性を予め計測し、前記特性からビームＯＮ時間の補正データを作成して、所望のビーム照射量が得られるように、前記補正データに基づきビームＯＮ時間の補正を行う、というものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、寸法精度の高いパターンを試料上に形成することが可能な電子ビーム描画方法および電子ビーム描画装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態に係る実施例を実施例１から順に説明する。
（実施例１）
以下、図１を参照して、本発明の一実施例につき、本発明を電子ビーム描画装置に適用した場合を例にして説明する。
【００２２】
電子光学系１００は、内部が真空のカラム１０１と、電子ビーム１０２を発生させる電子銃１０３と、試料１０４に対して照射する電子ビーム１０２のＯＮ／ＯＦＦを行うためのブランキング電極１０５と、ブランキングされた電子ビーム１０２を試料１０４に照射されるのを防ぐブランキングアパーチャ１０６と、電子ビーム１０２を検知するための電子ビーム検知手段１０７と、試料１０４および電子ビーム検知手段１０７を搭載するステージ１０８で構成される。
【００２３】
また、図中、制御系１１０は制御系全体を統括する制御用計算機１１１、種々のデータ処理を行うデータ制御系１１２、ブランキング制御部１１５および信号処理部１１６から成る。
【００２４】
本実施例の電子ビーム描画装置は、データ制御系１１２に新たに補正演算部１１３を設けたことに特徴がある。この補正演算部１１３は信号処理部１１６から送られる各ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の計測データを元に、ビームＯＮ時間の補正データを作成する機能をもち、さらにメモリ１１４の各アドレスにその補正データを記憶している。
【００２５】
また、描画時は描画パターンデータ中のビームＯＮ時間を記述したデータに対し、予め作成した補正データをメモリ１１４から読み出し、ビームＯＮ時間を補正する機能を有する。ビーム照射時間を補正演算する補正演算手段を備えているのである。
【００２６】
なお、本発明ではデータ制御系１１２における補正演算部１１３以外のユニットが行うデータ処理の説明は省略する。
【００２７】
ブランキング制御部１１５は、データ制御系１１２から送られるパルス幅、パルス数、波高値等のデータに応じて、ブランキング電極１０５に印加するパルス状のブランキング電圧を発生している。信号処理部１１６は、電子ビーム検知手段１０７の出力信号を積分する積分回路１１７と、前記積分回路の出力電圧をサンプリングするサンプル／ホールド回路（Ｓ／Ｈ）１２１と、サンプリングされたアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１２２（ＡＤＣ：Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を有する。
【００２８】
ここで、本実施例におけるビーム照射量の計測方法は、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す電子ビームの照射量を直接計測するのは困難なため、一般的な方法であるパルス状のビーム電流をＮパルスだけ積分し、そのＮパルスの積分値から１パルス当りの電子ビームの照射量を求める方式である。積分にはオペアンプ１１８に帰還容量（積分コンデンサ１１９）を接続した積分回路１１７を用いている。
【００２９】
以下、ビーム照射量を計測する手順、ビームＯＮ時間を計測する手順、描画時の補正演算部１１３の動作、の順に説明する
ビーム照射量を計測する手順を図４により詳細に説明する。ただし、手順以外の名称は図１を用いる。計測を開始するまでは積分コンデンサ１１９と並列に接続されているスイッチ１２０はＯＮ状態（積分コンデンサ１１９をリセット）である。
【００３０】
ステップ４０１は、制御計算機１１１から起動が掛かり、ビーム照射量計測用の描画パターンデータをデータ制御系に転送する動作を示す。
【００３１】
ステップ４０２は、データ制御系で描画パターンデータがビームＯＮ時間、パルス数に変換されたデータがブランキング制御部１１５に転送され、前記ブランキング制御部は、そのデータに対応したパルス電圧を出力し、それをブランキング電極１０５に印加することでパルスビームが生成される動作を示す。
【００３２】
ステップ４０３は、生成されたパルスビームは電子ビーム検知手段１０７に照射され、前記電子ビーム検知手段１０７は入射するビーム電流量に比例した電流を出力する動作を示す。
【００３３】
ステップ４０４は、パルスビームの発生と同時に、スイッチ１２０がＯＦＦ状態になり、積分回路１１７がビーム電流の積分を開始する動作を示す。
【００３４】
ステップ４０５は、ブランキング制御部１１５が一定数のパルスだけパルス電圧を出力した後、積分回路１１７の後段のサンプル／ホールド回路１２１が積分出力電圧をサンプリングする動作を示す。
【００３５】
ステップ４０６は、サンプル／ホールド回路１２１の後段のＡ／Ｄ変換器１２２でサンプリングした積分出力電圧をアナログ量からディジタル量に変換する動作を示す。
【００３６】
ステップ４０７は、ディジタル量に変換された計測値をメモリ１１４に記憶する動作を示す。
【００３７】
ステップ４０８は、ステップ４０２からステップ４０６を必要回数だけ繰り返したかを判断する動作を示す。必要回数はあらかじめ決定しておいた、必要な計測精度を満たす回数を設定する。
【００３８】
ステップ４０９は、補正演算部１１３が繰返し計測した値の平均値を計算する動作を示す。
【００３９】
ステップ４１０は、ステップ４０９で計算した平均値をメモリ１１４に記憶する動作を示す。
【００４０】
図４では雑音等による計測値のバラツキを低減するために計測動作を複数回繰り返しているが、所望の計測精度を満足すれば１回の計測でも良い。
【００４１】
次に、実際に補正データを作成する手順を図５により詳細に説明する。ただし、手順以外の名称は図１を用いる。
【００４２】
ステップ５０１は、制御計算機１１１から、ビーム照射量計測用の計測パラメータをデータ制御系１１２に設定する動作を示す。パラメータには、パルス数、複数のパルス幅（ビームＯＮ時間）などである。
【００４３】
ステップ５０２は、ビームＯＦＦの状態で、図４に示す手順で計測動作を行うことを示す。これは、ビームＯＦＦの状態で計測を行った場合でも、計測値は零でなく、ある値（オフセット）を持つためである。
【００４４】
ステップ５０３は、ステップ５０１で設定した計測パラメータに従い、１つのビームＯＮ時間を設定する動作を示す。
【００４５】
ステップ５０４は、ステップ５０３で設定したビームＯＮ時間に対応したパルス電圧をブランキング制御部が出力し、それをブランキング電極１０５に印加することでパルスビームが生成される動作を示す。
【００４６】
ステップ５０５は、図４に示す手順でビーム電流の積分値（ビーム照射量）を計測する動作を示す。
【００４７】
ステップ５０６は、ステップ５０１で設定した計測パラメータに従って、複数のビームＯＮ時間について全てのビーム照射量の計測が完了したかを判断する動作を示す。
【００４８】
ステップ５０７は、補正演算部１１３がメモリ１１４から計測値を読み出し、各ビームＯＮ時間での計測値からオフセット値をソフトウェア的に差引く動作を示す。
【００４９】
ステップ５０８は、補正演算部で計測値からビーム照射量への換算を行い、図２に示すようなビームＯＮ時間−ビーム照射量特性を求める動作を示す。積分回路の出力電圧とビーム照射量の関係は数式２に示す通りである。
【００５０】
ステップ５０９は、さらに、この特性から所望のビーム照射量に対するビームＯＮ時間の補正量を求める。例えば、図２（ｂ）のような特性が得られたとすると、ビーム照射量Ｑ１の場合、図２（ａ）のビームＯＮ時間の理想値ｔ１と図２（ｂ）の計測値ｔ２の差分Δｔ、若しくは補正定数α（ｔ２／ｔ１）を演算する工程である。この演算は図１の補正演算部１１３で実行され、補正演算部内のメモリ１１４に記憶する。
【００５１】
次に図１を用いて、描画動作時の補正演算部１１３の動作について説明する。
【００５２】
先ず、描画パターンデータが補正演算部１１３に送られると、描画パターンデータ中のビームＯＮ時間データに対して、前記補正演算部内のメモリ１１４に記憶されている補正量Δｔを加えるか、若しくは補正定数αを乗じて補正を行う。その後、ブランキング制御部１１５に補正したデータを転送し、そのデータに応じたビームＯＮ時間のパルスを発生させることで、高精度な描画パターンが形成可能となった。
（実施例２）
図９に本発明の他の実施例を示す。この図は、信号処理系１１６ａ、ファラデーカップ９００、フォトダイオード９０１、以外は図１と同一であり、説明を省略する。
【００５３】
ビーム電流が微弱である場合、計測値の計測精度を向上させるには信号処理系１１６ａに入力する信号の信号／雑音比を向上させる必要がある。検知回路をカラム１０１内に設置して、雑音を低減する方法が考えられるが、電子回路部品を真空内で扱うのは困難である。そこで、電子ビーム検知手段に増幅機能を備えたものを使用し、信号を増幅して信号処理系１１６ａに入力する信号の信号／雑音比を改善するのが有効な手段である。
【００５４】
電子ビーム検知手段にはフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、シンチレータと光電子増倍管の組合せ、電子増倍管、マイクロチャンネルプレート等があるが、本実施例ではフォトダイオード９０１を使用した。
【００５５】
フォトダイオード９０１は一般的に光の検知手段として用いられており、電子ビームに対する利得（入射するビーム電流に対する出力電流の割合）は素子の特性や電子ビームのエネルギーによって変化すると考えられる。電子ビームに対する利得を求めるには、フォトダイオード９０１に入射する電子ビーム１０２のビーム電流を計測する必要がある。そのため、フォトダイオード９０１によりビーム電流を計測する回路に加えて、ファラデーカップ９００によりビーム電流を計測する回路を設けた。
【００５６】
まず、ファラデーカップ９００に任意の時間だけ電子ビーム１０２を照射し、図４に示す動作フローチャートに従い計測を行い、ビーム電流を求める。なお、図４の動作フローチャートの詳細は前述した通りである。
【００５７】
次に、ステージ１０８により電子ビーム１０２を照射可能な位置にフォトダイオード９０１を移動させて、同様に計測する。ファラデーカップ９００での計測値は、フォトダイオード９０１に入射するビーム電流に相当すると考えられるので、フォトダイオード９０１の利得は、フォトダイオード９０１により計測した値を、ファラデーカップ９００により計測した値で割ることで算出できる。
【００５８】
このようにすれば、フォトダイオード等の電子ビームに対する利得を求めることができ、ビーム電流計測が可能となった。本実施例では積分回路を使った場合を示したが、その代わりに電流／電圧変換回路を用いて、定常的に電子ビームを照射してビーム電流を計測し、利得を求めても良い。
（実施例３）
本発明の他の実施例を図８に示す。本図は電子ビーム検知手段１０７ａおよび１０７ｂ以外は図９と同一であり、説明を省略する。
【００５９】
先の（実施例１）では、図５のステップ５０２で、オフセットを予め計測して、ステップ５０７でパルスビーム電流を計測した結果から後でソフトウェア的に差引く方式を用いた。図８に示す実施例ではハードウェアでオフセットを差引く点が異なる。
【００６０】
ここでは、電子ビーム検知手段１０７ａ、電子ビーム検知手段１０７ｂ，積分回路１１７、サンプル／ホールド回路１２１およびＡ／Ｄ変換器１２２を２組設けた。一方の電子ビーム検知手段１０７ｂは金属製の囲いを設けるか、もしくは電子ビームが入射しない位置に設置しておき、他方の電子ビーム検知手段１０７ａに電子ビームを入射させてビーム電流計測を行う。２組の計測系で計測した値を減算回路等によりハードウェア的に差引き、その値を補正演算部内のメモリ１１４に格納する。このとき、予め２つの計測系の校正を行い、計測系自体の特性を合せる必要がある。
（実施例４）
本発明をマルチ電子ビーム描画装置に適用した例を図６を用いて説明する。電子銃６０１から発した電子ビーム６０２は、コンデンサーレンズ６０３、アパーチャアレイ６０４、レンズアレイ６０５により複数の電子ビーム６０６が形成される。この複数の電子ビーム６０６は、ブランキング電極アレイ６０７、ブランキング絞り６０８によりそれぞれが独立にＯＮ／ＯＦＦされ、第１投影レンズ６０９および第２投影レンズ６１１により、試料６１３上に投影される。このとき、複数の電子ビーム６０６の試料６１３上での位置は、主偏向器６１０、副偏向器６１２を用いて一斉に走査される。走査と複数の電子ビーム６０６のＯＮ／ＯＦＦを同期させ、かつ、試料ステージ６１５により試料６１３を移動させることで試料全面を描画する。
【００６１】
フォーカス制御回路６２０はレンズアレイ６０５を、照射量制御回路６２１はブランキング電極アレイ６０７を、レンズ制御回路６２２は第１投影レンズ６０９と第２投影レンズ６１１を、偏向制御回路６２３は主偏向器６１０と副偏向器６１２を、ステージ制御回路６２５は試料ステージ６１５をそれぞれ制御している。
信号処理回路６２４は電子ビーム検知手段６１４からの信号を検知し、信号処理を行っている。全てのユニットを統括しているのがＣＰＵ６２６である。
【００６２】
ここで、照射量制御回路６２１には、ビームＯＮ時間の補正データ作成および補正演算を行う補正演算部が含まれ、これは図１の補正演算部１１３と同一の構成である。また、信号処理回路６２４には、積分回路、サンプル／ホールド回路、Ａ／Ｄ変換器が含まれ、これは図１の積分回路１１７、サンプル／ホールド回路１２１、Ａ／Ｄ変換器１２２と同一の構成である。
【００６３】
マルチ電子ビーム描画装置では、電子銃６０１からの放射電流密度分布、電子光学系を構成する要素の機械的な誤差などで、各電子ビームの特性が異なることがある。そのため、同一のビームＯＮ時間を設定しても、それぞれの電子ビームでビーム照射量が異なるため、描画パターンの寸法が均一にならない。このため、描画に先立ち全ての複数の電子ビーム６０６に対して、図４および図５に示す動作フローチャートに従い、任意のビームＯＮ時間でのビーム照射量を計測し、その結果からビームＯＮ時間の補正データを求めた。実際の描画時にはビームＯＮ時間の補正データに基づいて補正演算することにより、それぞれの電子ビームで最適なビーム照射量が得られ、寸法精度の高い描画パターンが形成できた。
（実施例５）
次に、図６に示したマルチ電子ビーム描画装置の電子ビーム検知手段６１４の例を図７を用いて説明する。図７（ａ）は電子ビーム検知手段として単一の受光面７０１を持つフォトダイオード７００を用いた例である。この場合、複数の電子ビームのうち単一の電子ビーム７０２だけを選択して照射し、計測を行う。その後、他の電子ビームについても順次選択、照射して、同様の動作を繰り返す。
【００６４】
図７（ｂ）は複数の受光面７０４をもつフォトダイオード７０３を用いた例を示している。複数の受光面７０４を持つアレイ化されたフォトダイオード７０３と、後段の複数の検知回路を用いれば、一度に複数の電子ビーム７０５についてビーム電流計測が可能となり、計測時間の短縮を図ることができる。
（実施例６）
図６に示すマルチ電子ビーム描画装置において、各電子ビームの特性が大きく異なる場合がある。このため、計測、補正後のビームＯＮ時間にある閾値を設定し、その値を超えた場合はＣＰＵ６２６に異常を知らせ、表示画面に警告メッセージを表示して、装置を停止させる。または、閾値を超えたビームが少数であれば、そのビームは使用せずに描画を行い、その電子ビームが担当する領域を後から他の電子ビームで描画することもできる。
【００６５】
以上説明したように、本発明に係る実施の形態によれば、ビームＯＮ時間の補正データを予め作成しておき、その後、作成した補正データに基づき補正演算することで、ブランキング電圧の立ち上りの遅れ、ビームのぼけ、ビーム形状、ビームの軸ずれ等によって引き起こされるビーム照射量の不足や過多を防止できる。これを、例えば、半導体集積回路の製造工程に使用する場合には、寸法精度の高い半導体集積回路を製造することができる。
【００６６】
これにより、寸法精度の高いパターンを試料上に形成することが可能な電子ビーム描画方法および電子ビーム描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施例を示す図。
【図２】電子ビームＯＮ時間に対するビーム照射量の特性の例。
【図３】電子ビームＯＮ／ＯＦＦ状態での電子ビームとブランキングアパーチャ開口部の位置関係、およびブランキング電圧とビーム電流波形の概略図。
【図４】ビーム照射量の計測手順を示すフローチャート。
【図５】ビームＯＮ時間の補正データ作成手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の他の実施例に係わるもので、マルチ式の電子ビーム描画装置の概略図。
【図７】単一およびマルチ化した電子ビーム検知手段の概略図。
【図８】本発明の他の実施例に係わるもので、オフセット計測用の計測系を設けた電子ビーム描画装置の概略図。
【図９】本発明の他の実施例に係わるもので、増幅機能を持つ電子ビーム検知手段の利得計測時に基準となる計測系を設けた電子ビーム描画装置の概略図。
【符号の説明】
【００６８】
１００…電子光学系、１０１…カラム、１０２…電子ビーム、
１０３…電子銃、１０４…試料、１０５…ブランキング電極、１０６…ブランキングアパーチャ、１０７…電子ビーム検知手段、１０８…ステージ、１１０…制御系、１１１…制御用計算機、１１２…データ制御系、１１３…補正演算部、１１４…メモリ、１１５…ブランキング制御部、１１６…信号処理部、１１７…積分回路、１１８…オペアンプ、１１９…積分コンデンサ、１２０…スイッチ、１２１…サンプル／ホールド回路、１２２…Ａ／Ｄ変換器、３０１…ブランキングアパーチャ開口部、６０１…電子銃、６０３…コンデンサーレンズ、６０４…アパーチャアレイ、６０５…レンズアレイ、６０６…複数の電子ビーム、６０７…ブランキング電極アレイ、６０８…ブランキング絞り、６０９…第１投影レンズ、６１０…主偏向器、６１１…第２投影レンズ、６１２…副偏向器、６１３…試料、６１４…電子ビーム検知手段、６１５…試料ステージ、６２０…フォーカス制御回路、６２１…照射量制御回路、６２２…レンズ制御回路、６２３…偏向制御回路、６２４…信号処理回路、６２５…ステージ制御回路、６２６…ＣＰＵ、７００…フォトダイオード、７０１…単一の受光面、７０２…単一の電子ビーム、７０３…アレイ化されたフォトダイオード、７０４…複数の受光面、７０５…複数の電子ビーム、９００…ファラデーカップ、９０１…フォトダイオード、１１６ａ…信号処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、前記電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記電子ビームを任意の時間でＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段とを有し、前記電子ビームを試料に照射して電子ビーム描画を行う電子ビーム描画方法において、
前記電子ビーム検知手段が検知する検知出力を積分し、積分された積分値に基づいて、ビーム照射量データを作成し、電子ビームの照射量または電子ビームのＯＮ時間を決めることを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項２】
電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、前記電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記電子ビームをＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段と、前記電子ビームを試料上に収束させるレンズと、前記電子ビームの試料上での位置を決める偏向器と、前記試料を搭載して移動するステージと、それらの機器等を制御する制御用計算機とを有する電子ビーム描画装置において、
前記電子ビーム検知手段の出力電流を積分する積分手段と、積分した値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した積分値に基づいてビーム照射量データを作成するデータ作成手段と、前記ビーム照射量データに基づいてビーム照射量またはビーム照射時間を補正演算する補正演算手段とを具備したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３】
複数の電子ビームを生成する電子ビーム生成手段と、前記複数の電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記複数の電子ビームを任意の時間で個別にＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段とを有し、前記複数の電子ビームを試料に照射して電子ビーム描画を行う電子ビーム描画方法において、
前記電子ビーム検知手段が検知する検知出力を積分し、積分された積分値に基づいて、ビーム照射量データを作成し、電子ビームの照射量または電子ビームのＯＮ時間を個々の電子ビーム毎に決めることを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項４】
複数の電子ビームを生成する電子ビーム生成手段と、前記複数の電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記複数の電子ビームを任意の時間で個別にＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段と、前記複数の電子ビームを試料上に収束させるレンズと、前記複数の電子ビームの試料上での位置を決める偏向器と、試料を搭載して移動するステージと、それらの機器等を制御する制御用計算機とを有する電子ビーム描画装置において、
前記電子ビーム検知手段の出力電流を積分する積分手段と、積分した積分値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した積分値に基づいてビーム照射量データを作成するデータ作成手段と、前記ビーム照射量データに基づいてビーム照射量またはビーム照射時間を補正演算する補正演算手段とを有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項５】
電子ビームを検知する手段を用いて行うビーム電流計測方法において、
少なくとも二つ以上の異なる電子ビーム検知手段を備え、
少なくとも一つの電子ビーム検知手段が検知した計測値を基準値として、他の電子ビーム検知手段が検知した計測値の校正を行うことを特徴とする電子ビーム電流計測方法。
【請求項６】
請求項５記載の電子ビーム電流計測方法において、
少なくとも一つの前記電子ビームを検知手段は、増幅機能を有することを特徴とする電子ビーム電流計測方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の電子ビーム電流計測方法において、
前記基準値の電子ビーム検知手段がファラデーカップの検知方式であることを特徴とする電子ビーム電流計測方法。
【請求項８】
請求項５のビーム電流計測方法において、
少なくとも一つの電子ビーム検知手段は、検知出力を積分して積分値を求める検知方式であることを特徴とするビーム電流計測方法。
【請求項９】
電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、前記電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記電子ビームをＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段とを有し、前記電子ビームを試料に照射して電子ビーム描画を行う電子ビーム描画装置において、
少なくとも二つ以上の異なる電子ビーム検知手段を備え、
少なくとも一つの電子ビーム検知手段が検知した計測値を基準値として、他の電子ビーム検知手段が検知した計測値の校正を行う校正手段を有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電子ビーム描画装置において、
少なくとも１つの電子ビーム検知手段が増幅機能を備えた電子ビーム検知手段であることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項１１】
請求項９の電子ビーム描画装置において、
少なくとも１つの電子ビーム検知手段は、検知出力を積分して積分値を求める機能を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項１】
電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、前記電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記電子ビームを任意の時間でＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段とを有し、前記電子ビームを試料に照射して電子ビーム描画を行う電子ビーム描画方法において、
前記電子ビーム検知手段が検知する検知出力を積分し、積分された積分値に基づいて、ビーム照射量データを作成し、電子ビームの照射量または電子ビームのＯＮ時間を決めることを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項２】
電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、前記電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記電子ビームをＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段と、前記電子ビームを試料上に収束させるレンズと、前記電子ビームの試料上での位置を決める偏向器と、前記試料を搭載して移動するステージと、それらの機器等を制御する制御用計算機とを有する電子ビーム描画装置において、
前記電子ビーム検知手段の出力電流を積分する積分手段と、積分した値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した積分値に基づいてビーム照射量データを作成するデータ作成手段と、前記ビーム照射量データに基づいてビーム照射量またはビーム照射時間を補正演算する補正演算手段とを具備したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項３】
複数の電子ビームを生成する電子ビーム生成手段と、前記複数の電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記複数の電子ビームを任意の時間で個別にＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段とを有し、前記複数の電子ビームを試料に照射して電子ビーム描画を行う電子ビーム描画方法において、
前記電子ビーム検知手段が検知する検知出力を積分し、積分された積分値に基づいて、ビーム照射量データを作成し、電子ビームの照射量または電子ビームのＯＮ時間を個々の電子ビーム毎に決めることを特徴とする電子ビーム描画方法。
【請求項４】
複数の電子ビームを生成する電子ビーム生成手段と、前記複数の電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記複数の電子ビームを任意の時間で個別にＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段と、前記複数の電子ビームを試料上に収束させるレンズと、前記複数の電子ビームの試料上での位置を決める偏向器と、試料を搭載して移動するステージと、それらの機器等を制御する制御用計算機とを有する電子ビーム描画装置において、
前記電子ビーム検知手段の出力電流を積分する積分手段と、積分した積分値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶した積分値に基づいてビーム照射量データを作成するデータ作成手段と、前記ビーム照射量データに基づいてビーム照射量またはビーム照射時間を補正演算する補正演算手段とを有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項５】
電子ビームを検知する手段を用いて行うビーム電流計測方法において、
少なくとも二つ以上の異なる電子ビーム検知手段を備え、
少なくとも一つの電子ビーム検知手段が検知した計測値を基準値として、他の電子ビーム検知手段が検知した計測値の校正を行うことを特徴とする電子ビーム電流計測方法。
【請求項６】
請求項５記載の電子ビーム電流計測方法において、
少なくとも一つの前記電子ビームを検知手段は、増幅機能を有することを特徴とする電子ビーム電流計測方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載の電子ビーム電流計測方法において、
前記基準値の電子ビーム検知手段がファラデーカップの検知方式であることを特徴とする電子ビーム電流計測方法。
【請求項８】
請求項５のビーム電流計測方法において、
少なくとも一つの電子ビーム検知手段は、検知出力を積分して積分値を求める検知方式であることを特徴とするビーム電流計測方法。
【請求項９】
電子ビームを発生する電子ビーム発生手段と、前記電子ビームを検知する電子ビーム検知手段と、前記電子ビームをＯＮ／ＯＦＦするブランキング手段とを有し、前記電子ビームを試料に照射して電子ビーム描画を行う電子ビーム描画装置において、
少なくとも二つ以上の異なる電子ビーム検知手段を備え、
少なくとも一つの電子ビーム検知手段が検知した計測値を基準値として、他の電子ビーム検知手段が検知した計測値の校正を行う校正手段を有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項１０】
請求項９記載の電子ビーム描画装置において、
少なくとも１つの電子ビーム検知手段が増幅機能を備えた電子ビーム検知手段であることを特徴とする電子ビーム描画装置。
【請求項１１】
請求項９の電子ビーム描画装置において、
少なくとも１つの電子ビーム検知手段は、検知出力を積分して積分値を求める機能を具備することを特徴とする電子ビーム描画装置。
【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２００６−３２６１３（Ｐ２００６−３２６１３Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０８６７１（Ｐ２００４−２０８６７１）
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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