JP5905209B2

JP5905209B2 - 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法

Info

Publication number: JP5905209B2
Application number: JP2011111923A
Authority: JP
Inventors: 達也室伏; 貴仁中山
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: JP2012243921A

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関し、より詳しくは、アパーチャを用いて荷電粒子ビームを成形する可変成形型の荷電粒子ビーム描画装置と、この装置を用いた荷電粒子ビーム描画方法に関する。

近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン（マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。）を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。こうした微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。また、レーザビームを用いて描画するレーザビーム描画装置の開発も試みられている。尚、電子ビーム描画装置は、ウェハに直接回路パターンを描画する場合にも用いられる。

電子ビーム描画装置では、ウェハ上に転写する回路パターンが基本図形に分解され、複数の成形アパーチャによって、電子ビームが各基本図形と同じ大きさおよび形状に成形される。その後、成形された電子ビームがレジスト上に順次照射されていく。

電子ビームの成形方法の１つとして、可変成形ビーム方式（ＶａｒｉａｂｌｅＳｈａｐｅｄＢｅａｍ：ＶＳＢ方式）が挙げられる。これは、基本図形として、矩形、三角形および台形のパターンを入力し、２枚のアパーチャの重なり量を制御することによって、電子ビームを矩形や三角形に成形する方式である。

可変成形型の電子ビーム描画装置は、電子銃から出射した電子ビームを所定の形状に成形する２つのアパーチャと、これらのアパーチャ間に設けられてアパーチャ同士の光学的な重なりを所定の形状に成形する成形偏向器とを有する。また、アパーチャ間には、第１のアパーチャを物面として第２のアパーチャ上に像面を結像させる投影レンズと、２つのアパーチャで成形された電子ビームを試料上に結像させる縮小レンズおよび対物レンズとが配置されている。

ところで、電子ビーム描画装置においては、雰囲気中にある炭素などに起因したコンタミネーション汚染の問題がある。電子ビーム描画装置内の雰囲気中には、炭素などの本来は存在しないはずの成分がガスとなって混入している。電子ビーム描画装置の稼働時間が長くなると、こうした成分に起因する汚染物質がアパーチャに付着して、成形ビームの形状や寸法を変化させたり、ビームの照射位置を変動させたりする。

上記問題に対し、特許文献１には、アパーチャ表面への汚染物質の付着状況を膜厚測定器や元素分析器で測定し、所定量以上の汚染物質が付着すると、加熱ヒータで熱分解したり、酸素プラズマやイオンビームでエッチングしたりして汚染物質を除去する方法が記載されている。

特開平９−１３４８６１号公報

しかしながら、特許文献１における膜厚測定器や元素分析器、加熱ヒータ、酸素プラズマ発生器、イオンビーム発生器などは、描画処理において直接必要とされるものではなく、こうした装置を設けることは電子ビーム描画装置を複雑化することになる。また、電子ビームの通過経路に絶縁物があると、電子ビームがあたることによって絶縁物がチャージアップし、電子ビームの軌道を変化させる。さらに、こうした装置に起因して金属製のゴミが発生すると、これによっても描画精度が低下する。

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、膜厚測定器や加熱ヒータなどの装置を付加することなしに、アパーチャへの汚染物質の付着を抑制することのできる荷電粒子ビーム描画装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、アパーチャへの汚染物質の付着を簡便に抑制して、描画精度に優れた荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の第１の態様は、荷電粒子源と、
荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを所定形状にする第１のアパーチャと、
第１のアパーチャを透過した荷電粒子ビームを所望の形状と寸法のショットにする第２のアパーチャとを有する荷電粒子ビーム描画装置において、
実描画が行われていないときに、第２のアパーチャの開口部の周囲であって第２のアパーチャによって遮蔽される複数の位置に荷電粒子ビームを偏向し、各位置に所定の照射量の荷電粒子ビームが照射されるようにする偏向制御部を備えたことを特徴とするものである。

本発明の第１の態様は、荷電粒子ビームによる描画対象が載置されるステージと、
ステージの駆動を制御するステージ制御部と、
ステージの位置を測定するステージ位置測定部を有し、
偏向制御部は、ステージ制御部から情報を取得して実描画が行われているか否かを判断し、ステージ位置測定部からの情報を基に荷電粒子ビームの偏向位置を決定することが好ましい。

本発明の第１の態様において、所定の照射量は、第２のアパーチャの温度を３００℃以上とするのに必要な照射量であることが好ましい。

本発明の第２の態様は、荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを第１のアパーチャで所定形状にし、さらに第２のアパーチャで所望の形状と寸法のショットにして、ステージ上に載置された描画対象にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
実描画が行われていないときに、第２のアパーチャの開口部の周囲であって第２のアパーチャによって遮蔽される複数の位置に荷電粒子ビームを偏向し、各位置に所定の照射量の荷電粒子ビームを照射することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様は、ステージ上に描画対象が載置される前に、開口部の周囲を荷電粒子ビームで順に照射することが好ましい。

本発明の第２の態様において、描画対象の描画領域は、短冊状の複数のストライプに仮想分割されており、
描画対象が載置されたステージが、第１のストライプの長手方向に移動した後、第２のストライプの所定位置に移動するまでの間のみ、開口部の周囲にある１点に荷電粒子ビームを照射し、次いで、ステージが、第２のストライプの長手方向に移動した後、第３のストライプの所定位置に移動するまでの間のみ、開口部の周囲にある上記１点とは別の１点に荷電粒子ビームを照射することが好ましい。
この場合、第１のストライプ、第２のストライプ、第３のストライプの順に描画される。これらのストライプは、隣接していてもよく、隣接していなくてもよい。

本発明の第１の態様によれば、膜厚測定器や加熱ヒータなどの装置を付加することなしに、アパーチャへの汚染物質の付着を抑制することのできる荷電粒子ビーム描画装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、アパーチャへの汚染物質の付着が簡便に抑制され、描画精度に優れた荷電粒子ビーム描画方法が提供される。

本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。電子ビームによる描画方法の説明図である。本実施の形態におけるデータの流れを示す概念図である。第１のアパーチャの開口部の平面図である。第２のアパーチャの開口部の平面図である。本実施の形態におけるビーム成形の一例を示す図である。本実施の形態において、アパーチャ上での電子ビームの偏向位置を示す図である。アパーチャ上に電子ビームを偏向するタイミングを示すフローチャートである。図７に示す偏向位置を随時変える処理を示すフローチャートである。図９の処理と並行して行う処理のフローチャートである。本実施の形態において、１枚のマスク基板に対する描画処理に汚染物質付着防止ビーム照射処理を行う一例である。

図１は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。

図１において、電子ビーム描画装置の試料室１内には、描画対象としてのマスク基板２が設置されたステージ３が設けられている。ステージ３は、ステージ制御部としてのステージ駆動回路４によりＸ方向とＹ方向に駆動される。ステージ３の移動位置は、レーザ測長計などを用いた、ステージ位置測定部としての位置回路５により測定される。

試料室１の上方には、電子ビーム光学系１０が設置されている。電子ビーム光学系１０は、荷電粒子源としての電子銃６、各種レンズ７、８、９、１１、１２、ブランキング用偏向器１３、成形偏向器１４、ビーム走査用の主偏向器１５、ビーム走査用の副偏向器１６、ビーム成形用の第１のアパーチャ１７および第２のアパーチャ１８などから構成されている。

マスク基板２上の描画領域は、短冊状の複数のストライプによって仮想分割されている。ステージ３は、マスク基板２を載置した状態で、第１のストライプの長手方向に移動し、これと連動して電子ビーム５４による描画が行われる。第１のストライプの描画を終えると、ステージ３は、例えば、第１のストライプに隣接する第２のストライプの描画開始位置に移動する。そして、同様に、第２のストライプの長手方向にステージ３が移動しながら描画が行われる。第２のストライプの描画を終えると、ステージ３は、例えば、第２のストライプに隣接する第３のストライプの描画開始位置に移動する。そして、同様に、第３のストライプの長手方向にステージ３が移動しながら描画が行われる。以上の工程を繰り返して、マスク基板２の描画領域全体に所定のパターンが描画される。

図２は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、マスク基板２上に描画されるパターン５１は、短冊状のストライプ５２に分割されている。電子ビーム５４による描画は、ステージ３が一方向（例えば、Ｘ方向）に連続移動しながら、ストライプ５２毎に行われる。ストライプ５２は、さらに副偏向領域５３に分割されており、電子ビーム５４は、副偏向領域５３内の必要な部分のみを描画する。尚、ストライプ５２は、主偏向器１５の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域５３は、副偏向器１６の偏向幅で決まる単位描画領域である。

副偏向領域５３内での電子ビーム５４の位置決めは、副偏向器１６で行われる。副偏向領域５３の位置制御は、主偏向器１５によってなされる。すなわち、主偏向器１５によって、副偏向領域５３の位置決めがされ、副偏向器１６によって、副偏向領域５３内でのビーム位置が決められる。さらに、成形偏向器１４と２つのアパーチャ１７、１８によって、電子ビーム５４の形状と寸法が決められる。そして、ステージ３を一方向に連続移動させながら、副偏向領域５３内を描画し、１つの副偏向領域５３の描画が終了したら、次の副偏向領域５３を描画する。ストライプ５２内の全ての副偏向領域５３の描画が終了したら、ステージ３を連続移動させる方向と直交する方向（例えば、Ｙ方向）にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、ストライプ５２を順次描画して行く。

図３に示すように、設計者（ユーザ）が作成したＣＡＤデータ２０１は、ＯＡＳＩＳなどの階層化されたフォーマットの設計中間データ２０２に変換される。設計中間データ２０２には、レイヤ（層）毎に作成されて各マスクに形成されるパターンデータが格納される。ここで、一般に、描画装置３００は、ＯＡＳＩＳデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、描画装置３００の製造メーカー毎に、異なるフォーマットデータが用いられている。このため、ＯＡＳＩＳデータは、レイヤ毎に各描画装置に固有のフォーマットデータ２０３に変換された後に描画装置３００に入力される。

フォーマットデータ２０３は、図１の入力部２０に記録される。記録されたデータは制御計算機１９によって読み出され、ストライプ５２毎にパターンメモリ２１に一時的に格納される。パターンメモリ２１に格納されたストライプ５２毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データなどで構成されるフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ２２と描画データデコーダ２３に送られる。次いで、これらを介して、副偏向領域偏向量算出部２８、ブランキング回路２４、ビーム成形器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７に送られる。

パターンデータデコーダ２２からの情報は、ブランキング回路２４とビーム成形器ドライバ２５に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ２２で描画データに基づいてブランキングデータが作成され、ブランキング回路２４に送られる。また、描画データに基づいて所望とするビーム寸法データも作成されて、副偏向領域偏向量算出部２８とビーム成形器ドライバ２５に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ２５から、電子ビーム光学系１０の成形偏向器１４に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４の形状と寸法が制御される。

副偏向領域偏向量算出部２８は、パターンデータデコーダ２２で作成したビーム形状データから、副偏向領域５３における、１ショットごとの電子ビームの偏向量（移動距離）を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部２９に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。

セトリング時間決定部２９で決定されたセトリング時間は、偏向制御部３０へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部３０より、ブランキング回路２４、ビーム成形器ドライバ２５、主偏向器ドライバ２６、副偏向器ドライバ２７のいずれかに適宜送られる。

描画データデコーダ２３では、描画データに基づいて副偏向領域５３の位置決めデータが作成され、このデータは、主偏向器ドライバ２６と副偏向器ドライバ２７に送られる。そして、主偏向器ドライバ２６から、電子ビーム光学系１０の主偏向器１５に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム５４が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ２７から、副偏向器１６に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域５３内での描画が行われる。この描画は、具体的には、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム５４を繰り返し照射することによって行われる。

図４は、第１の成形アパーチャ１７の開口部の一例を示す概念図である。また、図５は、第２の成形アパーチャ１８の開口部の一例を示す概念図である。図４において、第１の成形アパーチャ１７には、矩形、例えば正方形または長方形の開口部１０１が形成されている。図５において、第２の成形アパーチャ１８には、長方形の１辺と６角形の１辺とを無くしてつなげた成形開口１０２が形成されている。成形開口１０２は、例えば、４５度の整数倍の角度を頂点とした図形に形成されている。

図６は、第１の成形アパーチャ１７と第２の成形アパーチャ１８を用いた電子ビーム描画装置におけるビーム成形の一例である。

図１の電子銃６から出射された電子ビーム５４は、レンズ８によって第１のアパーチャ１７を照明する。次いで、第１のアパーチャ１７の開口部１０１を透過した後、図１の成形偏向器１４によって偏向されて、第２のアパーチャ１８の開口部１０２を透過する。

図６の符号６１は、開口部１０１を透過して第２のアパーチャ１８上に照射された電子ビーム５４の照射像である。照射像６１の形状は、第１のアパーチャ１７の開口部１０１の形状を反映して矩形状である。照射像６１と第２のアパーチャ１８の開口部１０２とが重なる領域の形状も矩形状である。つまり、図６の例では、第２のアパーチャ１８の開口部１０２を透過した電子ビーム５４は矩形状に成形され、矩形ショット６２が形成される。尚、照射像６１と開口部１０２とが重なる位置を変えることで、電子ビーム５４を三角形に成形することも可能である。

電子ビーム描画装置において、各偏向器を駆動する際には、その負荷に応じた出力電圧のセトリング時間が必要になる。すなわち、目標とする偏向位置に電子ビームを整定するには、所定のセトリング時間を要する。このセトリング時間は、上記の通り、セトリング時間決定部２９で決定される。ここで、セトリング時間中にマスク基板へ電子ビームが照射されると描画結果に悪影響を及ぼす。そこで、ブランキング機構を作動させて、電子ビームが照射されないようにしている。しかし、偏向器の各偏向電極に印加される偏向電圧は、一定の目標偏向電圧に達するまで偏向電圧速度がばらつく。この偏向電圧速度のばらつきにより、電子ビームのブランキング点がふらつくように移動し、電子ビームが対物絞りの開口孔から漏れることがある。そこで、第１の成形アパーチャを透過した電子ビームの全体が第２の成形アパーチャで遮蔽されるようにして、電子ビームがこれより下流側に照射されるのを防止している。

具体的には、図１において、第１の成形アパーチャ１７を透過した電子ビーム５４を副偏向器１６で偏向して、電子ビーム５４が第２の成形アパーチャ１８で遮蔽されるようにしている。尚、この目的のために、第２の成形アパーチャ１８上で電子ビーム５４が偏向される位置は常に同じである。また、ブランキング機構が作動しない場合にも、下流側への電子ビーム５４の照射を防ぐために、同じ位置に電子ビーム５４を偏向することがあり、この場合には、この位置に電子ビーム５４が照射されることになる。以下では、主として電子ビーム５４が照射される場合を想定している。

本発明者の検討によれば、雰囲気中にある炭素などの成分に起因する汚染物質は、アパーチャの特定箇所に付着することが分かっている。具体的には、汚染物質は、第２の成形アパーチャ１８の特定箇所、すなわち、下流側への電子ビームの漏れを防ぐために、副偏向器１６で電子ビーム５４を偏向する位置から離れた箇所に付着する。つまり、第２の成形アパーチャ１８上で、電子ビームが偏向される位置やその近傍に汚染物質は付着しない。また、開口部１０１の全体に電子ビーム５４が照射される第１の成形アパーチャ１７にも汚染物質は付着しない。

上記理由としては、電子ビームが照射される箇所が高温（例えば、３００℃程度）になることが挙げられる。つまり、高温になることによって、この周辺における雰囲気中のガス濃度が低くなる。具体的には、分子の移動速度が速くなり、単位体積当たりの分子の存在確率が低くなる。このため、汚染物質が付着し難くなると考えられる。

そこで、本実施の形態では、電子ビームの下流側への漏れを防ぐために第２の成形アパーチャ１８上で電子ビームを偏向する箇所を１箇所に限定せず、開口部１０２の周辺に満遍なく偏向する。また、このとき、各偏向位置における温度が所定温度（汚染物質が付着しない温度）以上となるようにする。具体的には、第２の成形アパーチャ１８の温度が３００℃以上となるようにすることが好ましい。

偏向位置の温度は、電子ビームの照射時間によって決められる。以下に、電子ビームの照射時間とアパーチャの温度との関係について述べる。尚、アパーチャの加熱は、熱伝導、対流および輻射によって行われるが、アパーチャは真空中にあることから、下記では対流はほぼないとして考える。

第２の成形アパーチャ上において、電子ビームのサイズを１００×１０^−１２（ｍ）、電子ビームの電流密度を２００×１０^４（Ａ／ｍ^２）、所定位置への電子ビームの連続照射時間をｔ（ｓ）とすると、この所定位置へのドーズ量は、下記式で表される。

また、電荷Ｑに値する電子の数は、下記式で表される。

このうち、反射する電子が３０％であるとすると、第２の成形アパーチャに吸収される電子の数は、下記式で表される。

電子１個の質量は、９．１×１０^−３１（ｋｇ）であるので、第２の成形アパーチャに当たる電子の総重量は、下記式で表される。

これらの電子の総エネルギーは、下記式で表される。

また、１秒あたりの照射エネルギーは、下記式で表される。

電子ビームが照射された位置における熱抵抗をＲｔ（℃／Ｗ）、電子ビームが照射される部分の熱容量をＣｔ、電子ビームが照射された位置での温度上昇をＴ（Ｋ）とすると、
これらの関係は下記式で表される。

ここで、Ｔ＝６００Ｋとすると、

で表されるので、この式から電子ビームの照射時間ｔを算出することができる。尚、熱抵抗Ｒｔと熱容量Ｃｔは、いずれもアパーチャの材質や形状に依存する。また、温度Ｔは、汚染物質が付着しない温度に適宜設定される。

図７は、第２の成形アパーチャ１８上で電子ビームを偏向する箇所を１箇所に限定せず、開口部１０２の周辺に満遍なく偏向する様子を模式的に示した図である。符号５４^１〜５４^１８は、電子ビームの偏向位置を表しており、この例では、１８箇所の偏向位置について５４^１、５４^２、５４^３、・・・、５４^１８の順に偏向する。尚、偏向位置の数や偏向順序はこの例に限られるものではなく、適宜設定することができる。

図８は、第２の成形アパーチャ１８上に電子ビーム５４を偏向するタイミングを示すフローチャートである。

Ｓ１で電子ビーム描画装置の稼動が開始すると、Ｓ２で実描画中であるか否かの判定が行われる。描画処理が開始されていない場合や、空描画をしている場合、他のマスク基板が搬送中のため描画処理が中断している場合、他のマスク基板との交換中であるため描画処理が中断している場合などは、実描画が行われていないと判定され、Ｓ３に進む。Ｓ３では、図７に示すいずれかの偏向位置（５４^１〜５４^１８）に電子ビームが偏向される。

一方、Ｓ２で実描画中と判定された場合には、Ｓ４へ進み、ストライプを描画中であるか否かが判定される。

上記したように、マスク基板２上に描画されるパターン５１は、図２に示すように、主偏向で偏向可能なＹ方向幅の短冊状の複数のストライプ５２に分割され、さらに、各ストライプ５２は、行列状の多数の副偏向領域５３に分割される。描画に際しては、ステージをストライプ５２の幅方向に直交するＸ方向に連続移動させつつ、電子ビーム５４を主偏向により各副偏向領域５３に位置決めし、副偏向により副偏向領域５３の所定位置に電子ビーム５４をショットする。そして、１つのストライプ５２の描画を終了すると、ステージをＹ方向にステップ移動させてから次のストライプ５２の描画を行い、これを繰り返してマスク基板２の全体にパターン５１を描画する。

つまり、実描画中であっても、１つのストライプ５２の描画が終了し、次のストライプ５２の描画に移るときは、ステージの移動が終了するまで描画処理が中断される。そこで、この場合は、Ｓ４でストライプを描画中でないと判定し、Ｓ３へ進んで電子ビームを偏向する。一方、ストライプ５２を描画中であるとの判定がされた場合には、ストライプ５２の描画を終えるまで、Ｓ４の判定を繰り返し行う。

Ｓ３の処理は、実描画が開始または再開されるまで行われる。その後、Ｓ２〜Ｓ４を繰り返す。ここで、Ｓ３の処理を行い、Ｓ２またはＳ４を経て再びＳ３の処理を行う場合、第２の成形アパーチャ上での電子ビームの偏向位置は前回と異なる位置とする。例えば、前回の処理で図７の偏向位置５４^１に偏向した場合、次の処理では、偏向位置５４^２に電子ビームを偏向する。

図９は、図７に示す偏向位置を随時変える処理を示すフローチャートである。かかる処理は、図１の偏向制御部３０で行われる。

偏向制御部３０は、汚染物質付着防止ビーム制御部３０ａと、メモリ３０ｂとを有する。汚染物質付着防止ビーム制御部３０ａは、図９に示す処理を制御する。メモリ３０ｂは、ステージ駆動回路４からステージ移動のタイミング情報を取得する。また、メモリ３０ｂは、位置回路５から電子ビームの偏向位置に関する情報を取得する。汚染物質付着防止ビーム制御部３０ａは、メモリ３０ｂからの情報、具体的には、ステージ駆動回路４からの情報を基に実描画が行われているか否かを判断する。

図９において、Ｓ１１で第２の成形アパーチャへの偏向処理が開始されると、Ｓ１２で、図１の汚染物質付着防止ビーム制御部３０ａによって、メモリ３０ｂから前回の偏向位置（Ｎ）情報が読み出される。例えば、図７において、５４^１＝１、５４^２＝２、・・・、５４^１８＝１８とした場合、Ｎは１から１８までのいずれかの値に該当する。

Ｓ１３では、偏向位置（Ｎ＋１）に電子ビームが偏向される。例えば、前回、偏向位置５４^５に電子ビームを偏向した場合には、偏向位置５４^６に電子ビームを偏向する。また、Ｓ１４において、メモリ３０ｂに記録された前回の偏向位置情報を更新する。例えば、情報が偏向位置５４^５であった場合には、偏向位置５４^６に情報を更新する。

Ｓ１５では、Ｓ１３で決定された偏向位置（Ｎ＋１）に電子ビームを照射する。また、Ｓ１６で照射時間をリセットし、Ｓ１７で照射時間の測定を開始する。この照射時間は、上記した方法によって求められる。

次に、Ｓ１８で、必要な照射時間を超えたか否かが判定される。超えていない場合には、超えるまでこの判定が繰り返して行われる。必要な照射時間を超えると、Ｓ１９でＮ＝１８であるか否かが判定される。Ｎ＝１８でない場合には、Ｓ１２に戻って、前回の偏向位置情報（例えば、偏向位置５４^６）を読み出し、新たな偏向位置（例えば、偏向位置５４^７）に電子ビームを偏向する。

一方、Ｓ１９でＮ＝１８と判定された場合には、Ｓ２０で偏向位置をＮ＝１に戻したうえでＳ１２に戻る。

本実施の形態においては、図９の処理と並行して図１０の処理を行う。図１０の処理は、図１の汚染物質付着防止ビーム制御部３０ａにおいて、メモリ３０ｂから読み出した、ステージ駆動回路４からメモリ３０ｂへ送られたステージ移動のタイミング情報に基づいて行われる。

図１０に示すＳ２１は、本実施の形態において常時行われる。ストライプ描画開始指示がない場合には、図９の処理が行われる（Ｓ２２）。一方、ストライプ描画開始指示があると、Ｓ２３に進み、図９のＳ１５で電子ビームがＯＮであるか否かが判定される。電子ビームがＯＮと判定された場合には、Ｓ２４で電子ビームをＯＦＦにし、Ｓ２５で図９の処理を停止する。一方、Ｓ２３で電子ビームがＯＮでないと判定された場合には、そのままＳ２５へ進み、Ｓ２５で図９の処理を停止する。その後、Ｓ２６で、ストライプ描画を開始する。

Ｓ２６のストライプ描画を終えた後は、再び図９の処理を行うとともに、図１０の処理も並行して行う。

以上述べたように、本実施の形態によれば、第２の成形アパーチャ上で電子ビームを偏向する箇所を１箇所に限定せず、開口部の周辺に満遍なく偏向する。また、このとき、各偏向位置における温度が所定温度（汚染物質が付着しない温度）以上となるようにする。これにより、雰囲気中の分子の移動速度が速くなり、単位体積当たりの分子の存在確率が低くなるので、第２の成形アパーチャに汚染物質が付着するのを防ぐことができる。尚、第１の成形アパーチャへの汚染物質の付着は問題としなくてよいことが判明しているので、かかる偏向位置の変化は第２のアパーチャについてのみ行えばよい。

本実施の形態によれば、膜厚測定器や元素分析器、加熱ヒータ、酸素プラズマ発生器、イオンビーム発生器などの装置を付加する必要がない。したがって、こうした装置を設けることによる電子ビームの軌道の変化や、金属製のゴミに起因する描画精度の低下を考慮しなくて済む。また、汚染物質の付着を防止するための上記処理は、描画が行われていない時間を利用して行うので、ダウンタイムが発生することもない。さらに、本実施の形態によれば、アパーチャへの汚染物質の付着を抑制できるので、アパーチャの交換頻度を減らすことができる。したがって、アパーチャの交換によるダウンタイムを低減することもできる。

図１１は、１枚のマスク基板に対する描画処理に汚染物質付着防止ビーム照射処理を行う一例である。

描画処理工程では、最初に描画レイアウトの登録が行われる。これは、図３で説明した描画装置へのフォーマットデータの入力に対応する。この処理は、描画が行われる前段階であり、この処理が行われている期間Ａでは、図１の試料室１内にマスク基板２が載置されていない。そこで、まず、期間Ａにおいて、汚染物質付着防止ビーム照射処理を行う。これは、図８のＳ３に対応する。

期間Ａにおける照射処理では、例えば、図７の符号５４^１〜５４^１８の位置を順に電子ビームでスキャンする。但し、各位置における照射時間は、アパーチャの温度が汚染物質が付着しない温度となるのに必要な時間とする。具体的な照射位置と照射時間の決定は、図９に示すフローチャートにしたがって行われる。

描画レイアウトの登録を終えると、試料室１へのマスク基板２の搬送処理が行われる。この処理が行われている期間Ｂでは、実描画が行われていない。そこで、期間Ｂにおいても汚染物質付着防止ビーム照射処理を行うことができる。この処理も、図８のＳ３に対応しており、照射位置と照射時間の決定は、図９に示すフローチャートにしたがって行われる。

試料室１のステージ３上にマスク基板２が載置され、描画準備が整うと、実描画が開始される。実描画中においては、１つのストライプ描画が終了し、次のストライプ描画に移るとき、ステージ３の移動が終了するまでは描画が中断される。この中断期間は、図１１の期間Ｃに対応する。そこで、期間Ｃにおいても汚染物質付着防止ビーム照射処理を行うことができる。この処理は、図８でＳ４を経た後のＳ３に対応する。

期間Ｃは、期間Ａや期間Ｂに比較して短い。したがって、期間Ｃでは、例えば、最初に図７の符号５４^１に電子ビームを照射してから実描画処理に戻り、図８のＳ２とＳ４を繰り返した後、次の期間Ｃで図７の符号５４^２に電子ビームを照射する。次いで、再び実描画処理に戻り、図８のＳ２とＳ４を繰り返し、次の期間Ｃで図７の符号５４^３に電子ビームを照射する。この工程を実描画が終了するまで行う。尚、各期間Ｃに応じた電子ビームの照射位置と照射時間の決定は、図９に示すフローチャートにしたがって行われる。

図１１の例をまとめると、本実施の形態では、ステージ上にマスク基板が載置される前に、第２の成形アパーチャの開口部の周囲を電子ビームで順に照射する。これは、期間Ａと期間Ｂに対応する。尚、期間Ｂの一部には、ステージ上にマスク基板が載置された後、実描画が開始されるまでの時間も含まれるが、本実施の形態ではかかる時間も「ステージ上にマスク基板が載置される前」に含めることができる。

また、本実施の形態では、マスク基板が載置されたステージが、マスク基板の描画領域を仮想分割して得られる短冊状の第１のストライプの長手方向に移動した後、隣接する第２のストライプの描画開始位置に移動するまでの間のみ、第２の成形アパーチャの開口部の周囲にある１点に電子ビームを照射し、次いで、ステージが、第２のストライプの長手方向に移動した後、隣接する第３のストライプの描画開始位置に移動するまでの間のみ、上記開口部の周囲にある上記１点とは別の１点に電子ビームを照射する。「第２のストライプの描画開始位置に移動するまでの間」および「第３のストライプの描画開始位置に移動するまでの間」は、それぞれ期間Ｃに対応する。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。

また、上記各実施の形態では、装置構成や制御手法など、本発明の説明に直接必要としない部分についての記載を省略したが、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ことは言うまでもない。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。

１試料室
２マスク基板
３ステージ
４ステージ駆動回路
５位置回路
６電子銃
７、８、９、１１、１２各種レンズ
１０電子ビーム光学系
１３ブランキング用偏向器
１４成形偏向器
１５主偏向器
１６副偏向器
１７第１のアパーチャ
１８第２のアパーチャ
１０１、１０２開口部
１９制御計算機
２０入力部
２１パターンメモリ
２２パターンデータデコーダ
２３描画データデコーダ
２４ブランキング回路
２５ビーム成形器ドライバ
２６主偏向器ドライバ
２７副偏向器ドライバ
２８副偏向領域偏向量算出部
２９セトリング時間決定部
３０偏向制御部
３０ａ汚染物質付着防止ビーム制御部
３０ｂメモリ
５１描画されるパターン
５２ストライプ
５３副偏向領域
５４電子ビーム
６１照射像
６２ショット
２０１ＣＡＤデータ
２０２設計中間データ
２０３フォーマットデータ
３００描画装置

Claims

荷電粒子源と、
前記荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを所定形状にする第１のアパーチャと、前記第１のアパーチャを透過した荷電粒子ビームを所望の形状と寸法のショットにする第２のアパーチャとを有する荷電粒子ビーム描画装置において、
実描画中、描画処理が行われていないときに、前記第２のアパーチャの開口部の周囲であって前記第２のアパーチャによって遮蔽される複数の位置に前記荷電粒子ビームの全てを偏向し、各位置に所定の照射量の前記荷電粒子ビームが照射されるようにする偏向制御部を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
前記荷電粒子ビームによる描画対象が載置されるステージと、
前記ステージの駆動を制御するステージ制御部と、
前記ステージの位置を測定するステージ位置測定部と、
前記第２のアパーチャによって遮蔽される複数の位置それぞれについての偏向位置情報が格納されたメモリとを有し、
前記偏向制御部は、前記ステージ制御部から情報を取得して、前記第２のアパーチャによって遮蔽される複数の位置のいずれかに前記荷電粒子ビームの全てを偏向するか否かを判断し、前記複数の位置のいずれかに前記荷電粒子ビームの全てを偏向すると判断したときには、前記複数の位置のうちの所定の位置の偏向位置情報を前記メモリから取得して、該偏向位置情報にしたがって前記所定の位置に前記荷電粒子ビームの全てを偏向させることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
前記所定の照射量は、前記第２のアパーチャの温度を３００℃以上とするのに必要な照射量であることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
荷電粒子源から放出された荷電粒子ビームを第１のアパーチャで所定形状にし、さらに第２のアパーチャで所望の形状と寸法のショットにして、ステージ上に載置された描画対象にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
実描画中、描画処理が行われていないときに、前記第２のアパーチャの開口部の周囲であって前記第２のアパーチャによって遮蔽される複数の位置に前記荷電粒子ビームの全てを偏向し、各位置に所定の照射量の前記荷電粒子ビームを照射することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
前記ステージ上に前記描画対象が載置される前に、前記開口部の周囲を前記荷電粒子ビームで順に照射することを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
前記描画対象の描画領域は、短冊状の複数のストライプに仮想分割されており、
前記描画対象が載置された前記ステージが、第１のストライプの長手方向に移動した後、第２のストライプの所定位置に移動するまでの間のみ、前記開口部の周囲にある１点に前記荷電粒子ビームを照射し、次いで、前記ステージが、前記第２のストライプの長手方向に移動した後、第３のストライプの所定位置に移動するまでの間のみ、前記開口部の周囲にある前記１点とは別の１点に前記荷電粒子ビームを照射することを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子ビーム描画方法。