JP4473798B2 - 電子ビーム描画装置の描画方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子ビーム描画装置の描画方法に関する。

電子ビーム描画装置は、フォトマスク形成用のマスクブランクス等の描画対象に微細なパターンを描画するために広く利用されている。

電子ビーム描画装置では、描画対象を載置する載置台（可動ステージ）の上方に対物レンズが設けられており、この対物レンズによって描画対象の表面に電子ビーム像が結像される。この対物レンズには通常、静磁場を用いた電磁レンズが用いられている。そのため、載置台の表面に導電領域が設けられていると、載置台が移動したときに、対物レンズの磁場によって導電領域に渦電流が誘起される。この渦電流によって発生する磁場によって電子ビームの軌道が曲げられ、その結果、電子ビームの照射位置が所望位置（ターゲット位置）からずれるという問題が生じる。このような問題は、描画パターンが微細化されるにしたがって、大きな問題となる。

上述した問題に対して、特許文献１には、対物偏向器が発生する電場或いは磁場を制御することによって電子ビームの照射位置を補正する、という方法が開示されている。しかしながら、この方法では、載置台の位置及び移動速度に応じて実時間で制御を行う必要があり、制御システムが複雑になるという問題がある。

また、載置台の移動速度を十分に下げることにより、渦電流の影響を抑えるという方法も考えられる。しかしながら、このような方法では、描画時間が非常に長くなってしまい、処理効率が低下するという問題がある。

このように、電子ビーム描画装置では、対物レンズの磁場によって誘起される渦電流に起因して、電子ビームの照射位置が所望位置からずれるという問題があり、このような問題の効果的な解決策が望まれている。しかしながら、従来の解決策では、ビーム照射位置を補正するための制御が複雑になるといった問題や、描画時間が長く処理効率が低下するといった問題がある。そのため、従来は、電子ビームの照射位置が所望位置からずれるという問題を効果的な方法で解決することができなかった。
特公平６−２８２３２号公報

本発明は、電子ビームの照射位置が所望位置からずれるという問題を効果的に防止することが可能な電子ビーム描画装置の描画方法を提供することを目的としている。

本発明の一視点に係る電子ビーム描画装置の描画方法は、描画対象が載置される載置台上の電子ビーム照射位置に応じて前記載置台の最大移動速度を規定する工程と、前記電子ビーム照射位置に応じて規定された最大移動速度を越えない速度で載置台を移動させながら、前記載置台に載置された描画対象に電子ビームを照射して描画を行う工程と、を備え、前記載置台の表面の一部には導電領域が設けられており、前記最大移動速度は、前記載置台に誘起される渦電流に基づく電子ビームの偏向量が許容偏向量よりも小さくなるように規定される。

本発明によれば、電子ビームの照射位置が所望位置からずれるという問題を効果的に防止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成例を模式的に示した図である。

本電子ビーム描画装置の基本的な構成は、通常の電子ビーム描画装置と同様であり、電子源１１、コンデンサレンズ１２、ブランキング電極１３、第１成形アパーチャ１４、成形偏向器１５、投影レンズ１６、第２成形アパーチャ１７、ブランキングアパーチャ１８、縮小レンズ１９、対物レンズ２０、対物偏向器２１、及び描画対象が載置される載置台（可動ステージ）３０を備えている。本実施形態では、描画対象として、フォトマスク形成用のマスクブランクスを用いる。また、載置台３０には、載置台の移動等を制御するための制御部４０が接続されている。

図２は、載置台３０の構成を模式的に示した平面図である。載置台３０は、通常の載置台と同様に、載置台３０の外周に沿って枠状に設けられた導電部（導電領域）３１と、導電部３１の内側の非導電部（非導電領域）３２とを有している。導電部３１は、電子ビームの電荷を載置台３０の表面から逃がすために設けられている。非導電部３２は、絶縁物で形成されているか、或いは穴が開いた状態となっている。

図３は、載置台３０に描画対象（本実施形態ではマスクブランクス）５０を載置した状態を示した平面図である。描画対象５０は、載置台３０の非導電部３２上に配置される。したがって、描画対象５０は、載置台３０の導電部３１に囲まれた状態となる。

「背景技術」の項でも述べたように、対物レンズ２０には、静磁場を用いた電磁レンズが用いられている。そのため、図２及び図３に示すように、載置台３０の表面に導電部３１が設けられていると、導電部３１に渦電流が誘起される。すなわち、図４に示すように、載置台３０の移動に伴い、対物レンズ２０の磁場によって導電部３１に渦電流が誘起される。この渦電流によって発生する磁場により、載置台３０の移動方向に対して垂直な方向に電子ビームの軌道が曲げられる（電子ビームが偏向する）。このように電子ビームが偏向することにより、電子ビームの照射位置が所望位置（ターゲット位置）からずれてしまう。

上述した渦電流に起因する電子ビームの偏向について、以下のようなシミュレーションを行った。図５は、シミュレーションに用いた載置台の平面構成を示した図である。載置台の載置領域（描画対象の載置領域）のサイズは１５０ｍｍ×１５０ｍｍとし、載置台の導電領域（導電部）を載置領域の上側及び右側に設定し、各導電領域のサイズは１５０ｍｍ×３０ｍｍとした。対物レンズの磁場分布はガウス分布を想定した。また、載置台は、４０ｍｍ／秒の速度でｘ方向（図５では、−ｘ方向）に移動しているものとした。したがって、電子ビームは、ｙ方向に偏向することとなる。また、ｘｙ座標の原点（ｘ＝０、ｙ＝０）は、載置領域の右上角としている。

図６は、シミュレーションによって得られた電子ビームの偏向量（載置領域表面での偏向量）を示したものである。図６の左欄は、電子ビームの照射位置（ｘ位置又はｙ位置）を示している。すなわち、図５のＡ線上のビーム照射位置又はＢ線上のビーム照射位置を示している。図６の中央欄は、電子ビームのＡ線上におけるｙ方向の偏向量ｄｙを示している。また、図６の右欄は、電子ビームのＢ線上におけるｙ方向の偏向量ｄｙを示している。

図６に示すように、例えばｘ＝０ｍｍ、すなわち載置領域と導電領域との境界では、偏向量ｄｙは５８．３ｎｍであり、偏向量ｄｙは大きな値となっている。ｘ＝−５ｍｍの位置でも、偏向量ｄｙは３０．１ｎｍと大きな値となっている。ビーム照射位置がｘ座標原点（ｘ＝０）から遠ざかるにしたがって偏向量ｄｙは減少し、ｘ＝−２０ｍｍの位置では、偏向量ｄｙは１ｎｍ以下となっている。同様に、ｙ＝０では、偏向量ｄｙは１６．８ｎｍと大きな値となっており、ビーム照射位置がｙ座標原点（ｙ＝０）から遠ざかるにしたがって偏向量ｄｙは減少し、ｙ＝−１５ｍｍの位置では、偏向量ｄｙは１ｎｍ以下となっている。したがって、Ａ線上及びＢ線上いずれにおいても、載置領域と導電領域との境界近傍では偏向量ｄｙが大きく、境界からある程度以上離れると偏向量ｄｙは大幅に減少することになる。

以上のことからもわかるように、電子ビームの偏向量は電子ビームの照射位置に応じて変化し、導電領域に近い領域では渦電流の影響が大きいために偏向量は大きく、導電領域から離れた領域では渦電流の影響が小さいために偏向量は小さくなる。一方、渦電流は載置台の移動速度に依存し、載置台の移動速度が速くなるほど渦電流の値は大きくなり、そのため電子ビームの偏向量も大きくなる。したがって、電子ビームの照射位置が導電領域に近い場合には載置台の移動速度を遅くし、電子ビームの照射位置が導電領域から遠い場合には載置台の移動速度を速くするような制御を行えば、電子ビームの照射位置によらず電子ビームの偏向量を一定値以下にすることができ、しかも描画時間の増加を抑えることが可能である。

そこで、本実施形態では、載置台に載置される描画対象の電子ビーム照射位置に対応する載置台上の位置に応じて載置台の最大移動速度を予め規定しておき、載置台に載置された描画対象に電子ビームを照射して描画を行う際には、前記規定された最大移動速度を越えないように載置台の移動速度を制限する。

図７は上述したような制御を行うための動作を示したフローチャート、図８は制御部（図１の制御部４０に対応）の構成を示したブロック図である。以下、これらのフローチャート及びブロック図を参照して説明する。

まず、電子ビーム照射位置に応じた載置台３０の最大移動速度を決めるために、必要なデータを取得する（Ｓ１）。データ取得はシミュレーションによって行ってもよいが、実際に用いる電子ビーム描画装置を用いて予備測定を行い、その測定結果からデータを取得するようにしてもよい。例えば、複数の移動速度でテスト描画を行い、各移動速度について描画領域内のビーム偏向量の分布を求め、そのようにして得られた測定結果を最大移動速度の設定に反映させる、といった方法が考えられる。

次に、取得したデータに基づき、電子ビームの照射位置に応じた載置台３０の最大移動速度を規定する（Ｓ２）。電子ビームの偏向量（電子ビームの所望照射位置（ターゲット位置）からのずれ量）の許容値（許容偏向量）は、製造するデバイスの寸法精度によって決まっているため、そのような許容偏向量よりもビーム偏向量が小さくなるように最大移動速度を規定する。例えば、図９に示すように、描画領域を複数のサブ領域Ａ１〜Ａ３に分割し、各サブ領域について載置台３０の最大移動速度を規定する。図９の例では、領域Ａ３が載置台３０の導電領域３１に最も近く、領域Ａ１が導電領域３１から最も離れている（図２及び図３参照）。したがって、サブ領域Ａ１、Ａ２及びＡ３に関する最大移動速度をそれぞれＭ１、Ｍ２及びＭ３とすると、「Ｍ１＞Ｍ２＞Ｍ３」となる。すなわち、最大移動速度は、電子ビーム照射位置が導電領域３１に近い場合ほど小さくなるように規定される。なお、図９は分割方法の一例であり、分割方法や分割数は適宜変更可能である。このようにして得られた載置台の最大移動速度に関する情報は、図８に示した最大移動速度規定部４１に記憶される。

以上のようにして、電子ビームの照射位置に応じた載置台３０の最大移動速度を規定した後、図３に示すようにして、載置台３０に描画対象（本実施形態では、レジスト付きマスクブランクス）５０を載置する（Ｓ３）。

次に、電子ビーム照射位置に応じて規定された最大移動速度を越えない速度で載置台３０を移動させながら、載置台３０に載置された描画対象５０に電子ビームを照射して描画を行う（Ｓ４）。すなわち、図９に示したサブ領域Ａ１に対しては、最大移動速度Ｍ１を越えない速度で載置台３０を移動させながら描画を行う。同様に、サブ領域Ａ２に対しては、最大移動速度Ｍ２を越えない速度で載置台３０を移動させながら描画を行い、サブ領域Ａ３に対しては、最大移動速度Ｍ３を越えない速度で載置台３０を移動させながら描画を行う。本例では、描画位置情報は図８に示した描画位置情報取得部４２によって把握されている。したがって、この描画位置情報と、最大移動速度規定部４１に記憶されている各サブ領域の最大移動速度情報とに基づいて、移動速度制御部４３によって載置台３０の移動速度が制御される。なお、最大移動速度は、描画中すなわち電子ビーム照射中の最大速度を規定したものであり、描画位置を移動するために描画は行わずに単に載置台３０を移動している場合には、最大移動速度よりも大きい速度で載置台３０を移動させてもよい。また、最大移動速度よりも小さい速度であれば、描画パターン等に応じて移動速度を変化させながら載置台３０を移動させるようにしてもよい。

以上のように、本実施形態では、電子ビーム照射位置に対応する載置台上の位置に応じて載置台３０の最大移動速度を規定しておく。そのため、渦電流の影響が大きい導電領域３１に近い領域に対しては最大移動速度を相対的に小さく設定し、渦電流の影響が小さい導電領域３１から遠い領域に対しては最大移動速度を相対的に大きく設定しておくことができる。したがって、そのように設定された最大移動速度を越えない速度で載置台を移動させながら描画を行うことで、電子ビームの照射位置によらず電子ビームの偏向量を許容値以下にすることができ、且つ描画時間の増加を抑えることができる。よって、本実施形態によれば、電子ビームの照射位置が所望位置からずれるという問題を効果的に解決することが可能となる。

なお、上述した実施形態では、載置台３０の導電部３１の形状については特に言及しなかったが、図１０に示すように、導電部３１にスリット３３を設け、導電部３１を複数の部分に分割するようにしてもよい。このように導電部３１を複数の部分に分割することにより、渦電流が複数の小さい渦に分割されるため、渦電流の影響を低減することが可能である。特に、載置台３２の移動方向に対して垂直な方向に延伸した導電部３１に対し、載置台３２の移動方向に対して垂直な方向に導電部３１を分割する（載置台３２の移動方向とスリット３３の延伸方向とが平行になるようにする）ことで、渦電流の影響をより低減することが可能である。

上述した分割の効果を実証するため、シミュレーションを行った。シミュレーションの基本的な条件は、図５及び図６を用いて説明したシミュレーションの条件と同様である。図５に示した載置領域の右側の導電領域を３分割した場合及び５分割した場合について、ｘ＝０の位置での渦電流の影響を計算した。その結果、渦電流の影響は、分割を行わなかった場合に比べて、３分割した場合した場合には２４％減、５分割した場合した場合には１／２以下であった。

また、図１１（図１０のＡ−Ａ線に沿った断面図）に示すように、スリット３３は、載置台の表面（導電部３１の表面）に対して斜め方向に形成されていることが望ましい。このように斜めにスリットを形成すると、載置台の表面に対して垂直な方向から見た場合、すなわち電子ビームの照射方向から見た場合に、隣接する分割部分の端部が互いにオーバーラップすることになる。例えば導電部３１の下側に絶縁部が設けられている場合、仮に垂直なスリットが形成されているとすると、電子ビームが絶縁部に直接到達することになるため、電子ビームの電荷が絶縁部に蓄積されてしまう。図１１に示すように斜めにスリットを形成することで、電子ビームを効果的に遮蔽することができ、電子ビームの電荷が絶縁部に蓄積することを抑制することが可能である。

なお、上述した実施形態では、描画対象としてフォトマスク形成用のマスクブランクスを例に説明したが、半導体基板上に回路パターンやデバイスパターンを直接描画するような場合にも、上述した実施形態の方法と同様の方法を適用することが可能である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。

本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の構成例を模式的に示した図である。 本発明の実施形態に係り、載置台の構成を模式的に示した平面図である。 本発明の実施形態に係り、載置台に描画対象を載置した状態を示した平面図である。 本発明の実施形態に係り、導電領域に誘起される渦電流について示した説明図である。 本発明の実施形態に係り、シミュレーションに用いた構成を示した図である。 本発明の実施形態に係り、シミュレーションの結果を示した図である。 本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の制御動作を示したフローチャートである、 本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の制御部の構成を示したブロック図である。 本発明の実施形態に係り、描画領域のサブ領域について示した図である。 本発明の実施形態に係り、載置台の導電部の変更例を示した平面図である。 本発明の実施形態に係り、載置台の導電部の変更例を示した断面図である。

符号の説明

１１…電子源 １２…コンデンサレンズ
１３…ブランキング電極 １４…第１成形アパーチャ
１５…成形偏向器 １６…投影レンズ
１７…第２成形アパーチャ １８…ブランキングアパーチャ
１９…縮小レンズ ２０…対物レンズ ２１…対物偏向器
３０…載置台 ３１…導電領域
３２…非導電領域 ３３…スリット
４０…制御部 ４１…最大移動速度規定部
４２…描画位置情報取得部 ４３…移動速度制御部
５０…描画対象

Claims (4)

1. 描画対象が載置される載置台上の電子ビーム照射位置に応じて前記載置台の最大移動速度を規定する工程と、
   前記電子ビーム照射位置に応じて規定された最大移動速度を越えない速度で載置台を移動させながら、前記載置台に載置された描画対象に電子ビームを照射して描画を行う工程と、
   を備え、
   前記載置台の表面の一部には導電領域が設けられており、
   前記最大移動速度は、前記載置台に誘起される渦電流に基づく電子ビームの偏向量が許容偏向量よりも小さくなるように規定される
   ことを特徴とする電子ビーム描画装置の描画方法。
2. 前記最大移動速度は、前記電子ビーム照射位置が前記導電領域に近いほど小さくなるように規定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム描画装置の描画方法。
3. 前記導電領域は、前記載置台の外周に沿って枠状に設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム描画装置の描画方法。
4. 前記導電領域は複数の部分に分割されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム描画装置の描画方法。

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