JP4870392B2 - 電子ビーム描画装置、電子ビームの焦点ずれ補正方法及び電子ビームの焦点ずれ測定方法 - Google Patents
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可変成形型電子線描画装置(EB(Electron beam)描画装置)における第1のアパーチャ410には、電子線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を通過した電子線330を所望の矩形形状に成形するための可変成形用開口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を通過した電子線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。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という(例えば、特許文献1参照)。
主・副2段の対物偏向器と、前記対物偏向器内の荷電ビームの位置を平行移動させるコイルを具備した荷電ビーム描画装置において、
前記副偏向器によるビーム偏向の際に、前記コイルにより試料の副偏向面内の焦点分布が最小となるように前記荷電ビームを移動させると共に、
前記主偏向器による前記副偏向面へのビーム偏向の際に、試料面に対する焦点ずれが最小となるように前記荷電ビームの焦点を補正することを特徴とする。
主・副2段の対物偏向器と、前記対物偏向器内の荷電ビームの位置を平行移動させるコイルを具備した荷電ビーム描画装置を用い、
前記副偏向器によるビーム偏向の際に、前記コイルにより試料の副偏向面内の焦点分布が最小となるように前記荷電ビームを移動させると共に、
前記主偏向器による前記副偏向面へのビーム偏向の際に、試料面に対する焦点ずれが最小となるように前記荷電ビームの焦点を補正する荷電ビーム描画装置における荷電ビームの焦点ずれ補正方法であって、
前記副偏向面内の焦点ずれをXとY方向の焦点ずれに分離して、前記副偏向面内の焦点傾きの一次係数を求め、これらの係数と2次元のコイル励磁値とを関数化して、これらの係数の絶対値が最小となるコイルの励磁値を求める工程を備えたことを特徴とする。
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、荷電ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置となる描画装置100は、描画部の一例となる電子鏡筒102、描画室103と、XYステージ105、駆動部106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、アライメントコイル210、副偏向器212、主偏向器214を有している。そして、描画装置100は、制御部の一部としてレンズ・アライメント制御電源230、レンズ・アライメント制御回路240、偏向制御回路250、副偏向アンプ222、主偏向アンプ224を備えている。図1では、本実施の形態1を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
試料101に描画する場合には、XYステージ105を駆動部106によりX方向に連続移動させながら、描画(露光)面を電子ビーム200が偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料101の1つのストライプ領域上を電子ビーム200が照射する。XYステージ105のX方向の移動は、連続移動とし、同時に電子ビーム200のショット位置もステージ移動に追従させる。連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。そして、1つのストライプ領域を描画し終わったら、XYステージ105を駆動部106によりY方向にステップ送りしてX方向(今度は逆向き)に次のストライプ領域の描画動作を行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでXYステージ105の移動時間を短縮することができる。
第2のアパーチャ206で成形された電子ビーム200は、2つの偏向器(主偏向器214及び副偏向器212)によって偏向され、連続的に移動するステージに追従しながら照射位置が決められる。ここでは、例えば、8極静電偏向器を用いる。8極の静電偏向器を用いることで電子ビーム200を高速かつ高精度に制御することができる。
図3に示すように、試料となるマスクの描画領域は、主偏向器214により偏向可能な幅で例えばY方向にストライプ状の複数の描画領域(ストライプ)に分割され、各ストライプにおいてX方向にもストライプのY方向の幅と同じ幅で区切られた領域が、主偏向器214により偏向可能な主偏向領域となる。また、主偏向領域をさらに細分化した領域が副偏向領域(またはサブフィールドと呼ぶ)となる。
副偏向器212は、各ショットごとの電子ビーム200の位置を高速かつ高精度に制御するために用いられる。そのため、偏向範囲は図3に示すように狭く、マスクブランク上で、サブフィールドに限定され、その領域を超える偏向は主偏向器214でサブフィールドの位置を移動することによって行なう。一方、主偏向器214は、サブフィールドの位置を制御するために用いられ、複数のサブフィールドが含まれる範囲(主偏向領域と呼ばれます)内で移動する。また、描画中はXYステージ105がX方向に連続的に移動しているため、主偏向器214でサブフィールドの描画原点を随時移動(トラッキング)することでXYステージ105の移動に追従させることができる。
図4に示すように、電子ビーム200の焦点ずれ測定補正方法は、ビーム平行移動工程(S402)と焦点ずれ測定工程(S404)という一連の工程を実施する。
S404において、焦点ずれ測定工程として、副偏向器212内のビームの軌道が平行移動された状態で、副偏向器212でビームを偏向して、副偏向面内の焦点ずれを測定して、面内焦点傾きを算出する。
偏向器の機械的な製作精度に依存して、領域の小さな副偏向領域においても焦点位置分布にある傾きが生じる。副偏向器212の偏向量に応じて焦点位置にある傾きが生じ、XおよびY方向それぞれに焦点ずれが生じるため、偏向非点として現れる。ある領域について見ると、図5(a)に示すようにかかる領域内に位置する複数の副偏向領域は、どれもある一定の方向に焦点位置がずれる、すなわち、焦点位置分布にある傾き(フォーカス傾き)が生じる傾向がある。そこで、レンズ・アライメント制御回路240により制御されたレンズ・アライメント制御電源230からアライメントコイル210に所定の電流を流すことで、電子ビーム200のビーム軸方向(Z軸方向)と直交するXY方向に電子ビーム200を平行移動させる。直交するXY方向に電子ビーム200を平行移動させることで、図5(b)に示すようにフォーカス傾きを低減させることができる。アライメントコイル210に流す電流量は、試料面のうち副偏向領域面での副偏向器212により偏向させられる前記電子ビーム200の焦点ずれが小さくなるように制御する。具体的には、前記副偏向面内の焦点ずれをXとY方向の焦点ずれに分離して、前記副偏向面内の焦点傾きの一次係数を求める。そして、これらの係数と2次元のコイル励磁値とを関数化して、これらの係数の絶対値が最小となるアライメントコイル210の励磁値を求める。そして、求めた励磁値をアライメントコイル210に流す。これにより、副偏向面内の焦点ずれを最小とすることができる。
図7は、補正された副偏向領域面のX方向の焦点分布の一例を示す図である。
図8は、補正された副偏向領域面のY方向の焦点分布の一例を示す図である。
図7では、ある領域内に位置する複数の副偏向領域面について、図6に示す各副偏向領域面のX方向に延びる辺(Xエッジ)のフォーカス傾きを示している。図8では、同様に、ある領域内に位置する複数の副偏向領域面について、図6に示す各副偏向領域面のY方向に延びる辺(Yエッジ)のフォーカス傾きを示している。アライメントコイル210によりXY方向に電子ビーム200を平行移動させることで、図7及び図8に示すようにフォーカス傾きを低減し、より平面に近づけることができる。言い換えれば、焦点位置の分布を平坦に近づけることができる。すなわち、焦点ずれを低減することができる。
副偏向領域面の焦点ずれ補正をした後、副偏向領域面の焦点ずれ補正によってずれた分も含めて補正するように、偏向制御回路250により制御された主偏向アンプ224から所定のバイアス電圧を主偏向器214に印加して、像面湾曲により試料101面上に像を結ばない焦点Pの位置をZ方向に移動させる。これにより試料101面上P’の位置に像を結ぶように補正することができる。
ここでは、上述したように8極の静電偏向器を用いる。図10に示すように、例えば、XY方向の所定の方向に偏向させるため、電極(1)には、y、電極(2)には、(x+y)/√2、電極(3)には、x、電極(4)には、(x−y)/√2、電極(5)には、−y、電極(6)には、(−x−y)/√2、電極(7)には、−x、電極(8)には、(−x+y)/√2といった電圧を印加する。ここで、さらに、全ての電極に同じV1のバイアス電圧を印加することで、ビーム軸(Z軸)方向に焦点位置を移動させることができる。すなわち、偏向電圧と焦点補正用のバイアス電圧を重畳した電圧を前記主偏向器に印可する。ここでは、焦点位置PをA’とXY方向に平行なP’に移動させるように制御されたV1のバイアス電圧を印加することにより、主偏向領域面の焦点ずれを補正することができる。
図11では、ある領域内に位置する複数の主偏向領域面について、各主偏向領域面のフォーカス傾きを示している。図11に示すように、各主偏向領域面の焦点位置は大きく傾いていることが示されている。
主偏向器214が、副偏向領域を含む主偏向領域の方向に前記電子ビーム200を偏向させると共に、主偏向領域面において主偏向器214により偏向させられる前記電子ビーム200の焦点ずれが小さくなるように全極共通のバイアス電圧を印加して前記電子ビーム200の焦点位置をZ方向に移動させることにより、図12に示すようにフォーカス傾きを補正し、より平面に近づけることができる。言い換えれば、焦点位置の分布を平坦に近づけることができる。すなわち、焦点ずれを補正することができる。例えば、ここでは、補正前の図11における焦点分布の振れ幅は約2μmであるのに対し、補正後の図12における焦点分布の振れ幅は約1μmに抑えることができる。
101,340 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
106 駆動部
200 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 偏向器
206 第2のアパーチャ
207 対物レンズ
210 アライメントコイル
212 副偏向器
214 主偏向器
222 副偏向アンプ
224 主偏向アンプ
230 レンズ・アライメント制御電源
240 レンズ・アライメント制御回路
250 偏向制御回路
330 電子線
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
Claims (3)
- 主・副2段の対物偏向器と、前記対物偏向器内の荷電ビームの位置を平行移動させるコイルを具備した荷電ビーム描画装置において、
前記副偏向器によるビーム偏向の際に、前記コイルにより試料の副偏向面内の焦点分布が最小となるように前記荷電ビームを移動させると共に、
前記主偏向器による前記副偏向面へのビーム偏向の際に、試料面に対する焦点ずれが最小となるように前記荷電ビームの焦点を補正し、
前記副偏向面内の焦点分布を最小とする手段において、前記副偏向面内の焦点ずれをXとY方向の焦点ずれに分離して、前記副偏向面内の焦点傾きの一次係数を求め、これらの係数と2次元のコイル励磁値とを関数化して、これらの係数の絶対値が最小となるコイルの励磁値を求めることを特徴とする荷電ビーム描画装置。 - 前記主偏向面内の焦点ずれ補正は、偏向電圧と焦点補正用のバイアス電圧を重畳した電圧を前記主偏向器に印加することを特徴とする請求項1記載の荷電ビーム描画装置。
- 主・副2段の対物偏向器と、前記対物偏向器内の荷電ビームの位置を平行移動させるコイルを具備した荷電ビーム描画装置を用い、
前記副偏向器によるビーム偏向の際に、前記コイルにより試料の副偏向面内の焦点分布が最小となるように前記荷電ビームを移動させると共に、
前記主偏向器による前記副偏向面へのビーム偏向の際に、試料面に対する焦点ずれが最小となるように前記荷電ビームの焦点を補正する荷電ビーム描画装置における荷電ビームの焦点ずれ補正方法であって、
前記副偏向面内の焦点ずれをXとY方向の焦点ずれに分離して、前記副偏向面内の焦点傾きの一次係数を求め、これらの係数と2次元のコイル励磁値とを関数化して、これらの係数の絶対値が最小となるコイルの励磁値を求める工程を備えたことを特徴とする荷電ビーム描画装置における荷電ビームの焦点ずれ補正方法。
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