JP2988884B2 - 荷電ビーム描画装置におけるビーム調整方法 - Google Patents
荷電ビーム描画装置におけるビーム調整方法Info
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- JP2988884B2 JP2988884B2 JP9075826A JP7582697A JP2988884B2 JP 2988884 B2 JP2988884 B2 JP 2988884B2 JP 9075826 A JP9075826 A JP 9075826A JP 7582697 A JP7582697 A JP 7582697A JP 2988884 B2 JP2988884 B2 JP 2988884B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電ビームによる
パターン描画技術に係わり、特に可変成形ビーム方式の
荷電ビーム描画装置において成形ビームを高精度に調整
するためのビーム調整方法に関する。
パターン描画技術に係わり、特に可変成形ビーム方式の
荷電ビーム描画装置において成形ビームを高精度に調整
するためのビーム調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装
置では、試料面上で矩形などの基本単位図形を繋いでパ
ターンを描画していく。このとき、高精度なパターンを
描画するためには、成形ビームの寸法を高精度に定め、
成形された電子ビームのショット（基本図形）を高精度
に繋ぐ必要がある。
置では、試料面上で矩形などの基本単位図形を繋いでパ
ターンを描画していく。このとき、高精度なパターンを
描画するためには、成形ビームの寸法を高精度に定め、
成形された電子ビームのショット（基本図形）を高精度
に繋ぐ必要がある。
【０００３】可変成形ビーム方式の電子ビーム描画装置
では、所望のビーム寸法を得るために、電子ビーム寸法
を決定する成形感度調整や成形オフセット調整等を行っ
ている。しかし、電子ビームの位置や電流が時間と共に
変化するビームドリフトや、ステージ位置の測定誤差，
外乱ノイズ，ビームを成形するアパーチャの加工精度等
の様々な誤差要因のため、成形感度調整や成形オフセッ
ト調整を行っても高い調整精度が得られず、必ずビーム
寸法誤差が発生してしまう。そして、このビーム寸法誤
差は、電子ビームのショット繋ぎ精度を低下させ、描画
精度を低下させる大きな要因となる。
では、所望のビーム寸法を得るために、電子ビーム寸法
を決定する成形感度調整や成形オフセット調整等を行っ
ている。しかし、電子ビームの位置や電流が時間と共に
変化するビームドリフトや、ステージ位置の測定誤差，
外乱ノイズ，ビームを成形するアパーチャの加工精度等
の様々な誤差要因のため、成形感度調整や成形オフセッ
ト調整を行っても高い調整精度が得られず、必ずビーム
寸法誤差が発生してしまう。そして、このビーム寸法誤
差は、電子ビームのショット繋ぎ精度を低下させ、描画
精度を低下させる大きな要因となる。
【０００４】ここで、ビームの寸法誤差を高精度に求め
ることが可能であれば、その誤差を描画装置にフィード
バックすることにより寸法誤差を大幅に低減することが
可能である。しかし、従来から成形ビームの評価手段と
して用いられている光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡で
は、ショット繋ぎに要求されるナノメータレベルでビー
ム評価することは困難であった。
ることが可能であれば、その誤差を描画装置にフィード
バックすることにより寸法誤差を大幅に低減することが
可能である。しかし、従来から成形ビームの評価手段と
して用いられている光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡で
は、ショット繋ぎに要求されるナノメータレベルでビー
ム評価することは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、可変
成形ビーム方式の電子ビーム描画装置においては、成形
ビームの寸法をナノメータレベルで高精度に測定するこ
とはできず、このためナノメータレベルで高精度な描画
を行うのは困難であった。また、上記の問題は電子ビー
ム描画装置に限らず、イオンビーム描画装置についても
同様に言えることである。
成形ビーム方式の電子ビーム描画装置においては、成形
ビームの寸法をナノメータレベルで高精度に測定するこ
とはできず、このためナノメータレベルで高精度な描画
を行うのは困難であった。また、上記の問題は電子ビー
ム描画装置に限らず、イオンビーム描画装置についても
同様に言えることである。
【０００６】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、ナノメータレベルで
ビーム寸法を評価することができ、その結果をフィード
バックすることにより、ナノメータレベルで描画精度を
向上させることのできる荷電ビーム描画装置におけるビ
ーム調整方法を提供することにある。
もので、その目的とするところは、ナノメータレベルで
ビーム寸法を評価することができ、その結果をフィード
バックすることにより、ナノメータレベルで描画精度を
向上させることのできる荷電ビーム描画装置におけるビ
ーム調整方法を提供することにある。
【０００７】
（構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち本発明は、試料面上で所望
の荷電ビームショット形状・寸法を得るための少なくと
も成形オフセット調整機能及び成形感度調整機能を備え
た荷電ビーム成形手段と、この手段により成形された荷
電ビームを試料面上の所望の位置に偏向する偏向手段と
を具備し、荷電ビームのショットを繋いで試料面上に所
望のパターンを描画する荷電ビーム描画装置において、
成形ビームの寸法及びショット形状を調整するに際し、
予め成形オフセット調整と成形感度調整を行った後に、
基板上に塗布されたレジスト上に複数のビーム寸法設定
値及び複数の成形感度設定値でそれぞれ描画を行い、描
画したレジストを最適な現像時間より短い時間で現像
し、ショットとショットの繋ぎ部のレジスト上を走査型
プローブ顕微鏡により走査してレジストの高さを測定
し、測定したレジスト高さと前記ビーム寸法設定値及び
成形感度設定値に基づいて、成形感度誤差及び成形オフ
セット誤差を求め、これらを荷電ビーム調整手段及び偏
向手段にフィードバックすることを特徴とする。
な構成を採用している。即ち本発明は、試料面上で所望
の荷電ビームショット形状・寸法を得るための少なくと
も成形オフセット調整機能及び成形感度調整機能を備え
た荷電ビーム成形手段と、この手段により成形された荷
電ビームを試料面上の所望の位置に偏向する偏向手段と
を具備し、荷電ビームのショットを繋いで試料面上に所
望のパターンを描画する荷電ビーム描画装置において、
成形ビームの寸法及びショット形状を調整するに際し、
予め成形オフセット調整と成形感度調整を行った後に、
基板上に塗布されたレジスト上に複数のビーム寸法設定
値及び複数の成形感度設定値でそれぞれ描画を行い、描
画したレジストを最適な現像時間より短い時間で現像
し、ショットとショットの繋ぎ部のレジスト上を走査型
プローブ顕微鏡により走査してレジストの高さを測定
し、測定したレジスト高さと前記ビーム寸法設定値及び
成形感度設定値に基づいて、成形感度誤差及び成形オフ
セット誤差を求め、これらを荷電ビーム調整手段及び偏
向手段にフィードバックすることを特徴とする。
【０００８】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) レジストは、ポジ型レジストであること。 (2) 荷電ビームは、電子ビームであること。 (3) 走査型プローブ顕微鏡は、探針をレジスト表面と一
定の距離を保ってレジスト上を走査する原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）又は走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）である
こと。
は次のものがあげられる。 (1) レジストは、ポジ型レジストであること。 (2) 荷電ビームは、電子ビームであること。 (3) 走査型プローブ顕微鏡は、探針をレジスト表面と一
定の距離を保ってレジスト上を走査する原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）又は走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）である
こと。
【０００９】（作用）荷電ビームのショットを繋いでパ
ターンを描画したレジストを適性現像時間より短い時間
で現像すると、パターン部分にも現像時間に応じたレジ
スト残りが生じる。このレジスト残り（レジスト高さ）
は、ビーム寸法誤差がない場合にはショットの繋ぎ部分
及びそれ以外でも同じとなる。しかし、ビーム寸法誤差
があると、ショットの繋ぎ部分のレジスト高さは他の部
分と異なってくる。そして、ナノメータレベルの僅かな
ビーム寸法誤差であっても、上記高さの違いは走査型プ
ローブ顕微鏡で十分検出できる範囲となる。
ターンを描画したレジストを適性現像時間より短い時間
で現像すると、パターン部分にも現像時間に応じたレジ
スト残りが生じる。このレジスト残り（レジスト高さ）
は、ビーム寸法誤差がない場合にはショットの繋ぎ部分
及びそれ以外でも同じとなる。しかし、ビーム寸法誤差
があると、ショットの繋ぎ部分のレジスト高さは他の部
分と異なってくる。そして、ナノメータレベルの僅かな
ビーム寸法誤差であっても、上記高さの違いは走査型プ
ローブ顕微鏡で十分検出できる範囲となる。
【００１０】従って本発明によれば、荷電ビームのショ
ットを繋いでパターンを描画したレジストを適性現像時
間より短い時間で現像した後、ショットの繋ぎ部分のレ
ジスト高さを走査型プローブ顕微鏡により測定すること
により、ビーム寸法誤差をナノメータレベルで測定する
ことができる。さらに、複数のビームサイズ設定値及び
成形感度設定値でそれぞれ描画を行い、同様にレジスト
高さを測定することにより、成形感度誤差及び成形オフ
セット誤差を高精度に求めることができる。そして、こ
れらを荷電ビーム成形手段及び偏向手段にフィードバッ
クすることにより、ナノメータレベルで高精度の描画を
行うことが可能となる。
ットを繋いでパターンを描画したレジストを適性現像時
間より短い時間で現像した後、ショットの繋ぎ部分のレ
ジスト高さを走査型プローブ顕微鏡により測定すること
により、ビーム寸法誤差をナノメータレベルで測定する
ことができる。さらに、複数のビームサイズ設定値及び
成形感度設定値でそれぞれ描画を行い、同様にレジスト
高さを測定することにより、成形感度誤差及び成形オフ
セット誤差を高精度に求めることができる。そして、こ
れらを荷電ビーム成形手段及び偏向手段にフィードバッ
クすることにより、ナノメータレベルで高精度の描画を
行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。図１は、同実施形態に使用した
電子ビーム描画装置を示す概略構成図である。電子銃１
から出射された電子ビームのクロスオーバ像は、第１照
明レンズ２，第２照明レンズ３，第１投影レンズ４，第
２投影レンズ５，縮小レンズ６により５回結像されて、
最後は対物レンズ７の主面に結像される。また、第１成
形アパーチャ１２の像は第２成形アパーチャ１３上に結
像され、縮小レンズ６と対物レンズ７で試料面１５に成
形像が結像される。また、第１成形アパーチャ１２と第
２成形アパーチャ１３の間には成形偏向器９を設けてあ
り、予め行われた計算値に基づいた回転調整が成されて
電子光学鏡筒へ組み込まれている。
形態によって説明する。図１は、同実施形態に使用した
電子ビーム描画装置を示す概略構成図である。電子銃１
から出射された電子ビームのクロスオーバ像は、第１照
明レンズ２，第２照明レンズ３，第１投影レンズ４，第
２投影レンズ５，縮小レンズ６により５回結像されて、
最後は対物レンズ７の主面に結像される。また、第１成
形アパーチャ１２の像は第２成形アパーチャ１３上に結
像され、縮小レンズ６と対物レンズ７で試料面１５に成
形像が結像される。また、第１成形アパーチャ１２と第
２成形アパーチャ１３の間には成形偏向器９を設けてあ
り、予め行われた計算値に基づいた回転調整が成されて
電子光学鏡筒へ組み込まれている。
【００１２】なお、図中の８はブランキング偏向器、１
０は対物偏向器、１１はブランキングアパーチャを示し
ている。上記の電子ビーム描画装置を用いた可変成形ビ
ームの発生方法について、図２を基に説明する。図１の
照明系１，２，３によって図２（ａ）の矩形形状の開口
部を有する第１成形アパーチャ１２を照明し、第１成形
アパーチャ１２の像は投影レンズ４，５によって図２
（ｂ）に示す矢印形状の開口部を有する第２成形アパー
チャ１３上に投影される。この際、成形偏向器９により
第１成形アパーチャ像の第２成形アパーチャ上での位置
を変えることによって、図２（ｃ）に示すように、矩形
や直角２等辺三角形のビームを発生することができる。
成形偏向器９に印加する電圧を変えることにより、図２
（ｄ）に示すように、各形状のビームの寸法も変化させ
ることができる。
０は対物偏向器、１１はブランキングアパーチャを示し
ている。上記の電子ビーム描画装置を用いた可変成形ビ
ームの発生方法について、図２を基に説明する。図１の
照明系１，２，３によって図２（ａ）の矩形形状の開口
部を有する第１成形アパーチャ１２を照明し、第１成形
アパーチャ１２の像は投影レンズ４，５によって図２
（ｂ）に示す矢印形状の開口部を有する第２成形アパー
チャ１３上に投影される。この際、成形偏向器９により
第１成形アパーチャ像の第２成形アパーチャ上での位置
を変えることによって、図２（ｃ）に示すように、矩形
や直角２等辺三角形のビームを発生することができる。
成形偏向器９に印加する電圧を変えることにより、図２
（ｄ）に示すように、各形状のビームの寸法も変化させ
ることができる。
【００１３】第１及び第２の成形アパーチャにより成形
された電子ビームは縮小レンズ６及び対物レンズ７によ
り所定の縮小率で縮小され試料面１５上に結像される。
この際の結像位置は対物偏向器１０により所望の位置が
選択され、試料面１５上の所望位置に電子ビームを照射
する。成形偏向器９に印加する電圧はビーム寸法設定
値，成形感度設定値，及び成形オフセット設定値などに
より決定する。
された電子ビームは縮小レンズ６及び対物レンズ７によ
り所定の縮小率で縮小され試料面１５上に結像される。
この際の結像位置は対物偏向器１０により所望の位置が
選択され、試料面１５上の所望位置に電子ビームを照射
する。成形偏向器９に印加する電圧はビーム寸法設定
値，成形感度設定値，及び成形オフセット設定値などに
より決定する。
【００１４】上記の方法で発生する電子ビームの試料面
上での寸法には上限があり、集積回路の回路パターン等
の大規模なパターンを描画するには、発生させた電子ビ
ームの基本単位図形（以下ショットと呼ぶ）を試料面上
で接続して描画していかなくてはならない。この際に生
じる誤差が電子ビームの接続誤差である。
上での寸法には上限があり、集積回路の回路パターン等
の大規模なパターンを描画するには、発生させた電子ビ
ームの基本単位図形（以下ショットと呼ぶ）を試料面上
で接続して描画していかなくてはならない。この際に生
じる誤差が電子ビームの接続誤差である。
【００１５】図３に、接続誤差の生じる原因を示す。図
３（ａ）（ｂ）は、矩形形状の基本単位図形を接続して
描画する場合の模式図である。図３（ａ）は接続誤差の
無い場合、図３（ｂ）は接続誤差のある場合を示してい
る。図３（ｂ）の接続誤差はショットの寸法誤差が起因
するものである。ショットが重なり合っていることによ
り、この部分の照射量が多くなり、パターンの形状劣化
やパターン寸法誤差を発生させる。ショットの寸法が小
さく離れが生じている場合も同様である。
３（ａ）（ｂ）は、矩形形状の基本単位図形を接続して
描画する場合の模式図である。図３（ａ）は接続誤差の
無い場合、図３（ｂ）は接続誤差のある場合を示してい
る。図３（ｂ）の接続誤差はショットの寸法誤差が起因
するものである。ショットが重なり合っていることによ
り、この部分の照射量が多くなり、パターンの形状劣化
やパターン寸法誤差を発生させる。ショットの寸法が小
さく離れが生じている場合も同様である。
【００１６】図３（ｃ）（ｄ）は、三角形のショットを
接続した斜線パターンの模式図を示す。図３（ｃ）
（ｄ）は、図２のＴＹＰＥ２とＴＹＰＥ４の三角形ショ
ットを使用して描画した場合と、ＴＹＰＥ３とＴＹＰＥ
５の三角形ショットを使用して描画した場合である。図
３（ｃ）は接続誤差の無い場合、図３（ｄ）は接続誤差
のある場合である。図３（ｄ）は、それぞれビーム寸法
に誤差があるために接続誤差が発生しており、ショット
繋ぎ部で重なりが発生している。このような接続誤差の
ために、矩形の場合と同様にパターン形状の劣化やパタ
ーン寸法精度の劣化が生じる。
接続した斜線パターンの模式図を示す。図３（ｃ）
（ｄ）は、図２のＴＹＰＥ２とＴＹＰＥ４の三角形ショ
ットを使用して描画した場合と、ＴＹＰＥ３とＴＹＰＥ
５の三角形ショットを使用して描画した場合である。図
３（ｃ）は接続誤差の無い場合、図３（ｄ）は接続誤差
のある場合である。図３（ｄ）は、それぞれビーム寸法
に誤差があるために接続誤差が発生しており、ショット
繋ぎ部で重なりが発生している。このような接続誤差の
ために、矩形の場合と同様にパターン形状の劣化やパタ
ーン寸法精度の劣化が生じる。
【００１７】従来は、接続精度の評価には光学顕微鏡や
走査型電子顕微鏡を用いていた。この際、ショットの離
れや重なりによるレジストの露光量の違いで現像した際
のレジストの膜減り量が異なることによって生じる干渉
の違いから接続誤差の存在を色ムラとして観測してい
た。しかしこの方法では、数十ナノメータ以上のレベル
の評価精度に止まっており、描画装置へのフィードバッ
ク誤差が大きく、高精度描画のための調整にかなりの時
間を費やしていた。
走査型電子顕微鏡を用いていた。この際、ショットの離
れや重なりによるレジストの露光量の違いで現像した際
のレジストの膜減り量が異なることによって生じる干渉
の違いから接続誤差の存在を色ムラとして観測してい
た。しかしこの方法では、数十ナノメータ以上のレベル
の評価精度に止まっており、描画装置へのフィードバッ
ク誤差が大きく、高精度描画のための調整にかなりの時
間を費やしていた。
【００１８】本実施形態ではこのような問題を解決する
ため、電子ビーム描画、現像後のレジスト上を走査型プ
ローブ顕微鏡で測定してショットの接続誤差に起因する
高さ分布を得ることにより、高精度な評価・調整を可能
とする。以下でこれを説明する。
ため、電子ビーム描画、現像後のレジスト上を走査型プ
ローブ顕微鏡で測定してショットの接続誤差に起因する
高さ分布を得ることにより、高精度な評価・調整を可能
とする。以下でこれを説明する。
【００１９】最初に本実施形態で使用する走査型プロー
ブ顕微鏡の概念図を図１１に示す。本実施形態で使用し
た走査型プローブ顕微鏡は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
で、試料と探針（プローブ）の間に働く原子間力を検出
し、これが一定になるように試料面上を走査するもので
ある。
ブ顕微鏡の概念図を図１１に示す。本実施形態で使用し
た走査型プローブ顕微鏡は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）
で、試料と探針（プローブ）の間に働く原子間力を検出
し、これが一定になるように試料面上を走査するもので
ある。
【００２０】この方法は大きく分類すると３つあり、プ
ローブを試料に押しつけてプローブと試料間の斥力を検
出するもの、プローブを試料から５０ｎｍ程度離して引
力を検出するもの、試料とプローブを離しプローブが試
料に当たる程度までプローブを振動させてその際の振幅
の変化量を検出するものがある。いずれの方式でも測定
可能であるが、試料の表面状態に応じて最も適したもの
を選択すればよい。また、適宜、他の走査型トンネル顕
微鏡（試料が伝導性の場合）など、試料の特性に応じて
最も測定し易い方式の走査型顕微鏡を使用しても良い。
ローブを試料に押しつけてプローブと試料間の斥力を検
出するもの、プローブを試料から５０ｎｍ程度離して引
力を検出するもの、試料とプローブを離しプローブが試
料に当たる程度までプローブを振動させてその際の振幅
の変化量を検出するものがある。いずれの方式でも測定
可能であるが、試料の表面状態に応じて最も適したもの
を選択すればよい。また、適宜、他の走査型トンネル顕
微鏡（試料が伝導性の場合）など、試料の特性に応じて
最も測定し易い方式の走査型顕微鏡を使用しても良い。
【００２１】まず、図４にビーム寸法設定値ｓとビーム
実寸法Ｓの関係とを示す。図４中の（ａ）が理想的な場
合で、実ビーム寸法Ｓは理想的な成形感度ＡJ を用い
て、 Ｓ＝ＡJ ×ｓ で表せる。本来は、ビーム寸法設定値ｓに対してビーム
実寸法Ｓが一致するのでＡJ ＝１である。ところが、実
際の場合、 Ｓ＝Ａ×ｓ＋β ここでＡ＝ＡJ ＋α で表され、成形感度誤差α（成形感度調整値と理想的な
成形感度ＡJ との差）と成形オフセット誤差βを含む。
このため、ビーム寸法設定値とビーム実寸法は図４
（ｂ）の関係となる。
実寸法Ｓの関係とを示す。図４中の（ａ）が理想的な場
合で、実ビーム寸法Ｓは理想的な成形感度ＡJ を用い
て、 Ｓ＝ＡJ ×ｓ で表せる。本来は、ビーム寸法設定値ｓに対してビーム
実寸法Ｓが一致するのでＡJ ＝１である。ところが、実
際の場合、 Ｓ＝Ａ×ｓ＋β ここでＡ＝ＡJ ＋α で表され、成形感度誤差α（成形感度調整値と理想的な
成形感度ＡJ との差）と成形オフセット誤差βを含む。
このため、ビーム寸法設定値とビーム実寸法は図４
（ｂ）の関係となる。
【００２２】次に、ビーム寸法設定値と成形感度設定値
を変えた描画と走査型プローブ顕微鏡測定について説明
する。図５に成形感度がＡJ で、成形オフセット誤差が
ゼロの場合のショット繋ぎを示す。ａは単位ビーム寸法
設定値を表し、例としてビーム寸法設定値ａ，１．５
ａ，２ａの場合について、図５(a)(b)(c) にそれぞれ示
した。ビーム強度分布は簡単のため台形分布としてい
る。また、図５の(a)'(b)'(c)'は、それぞれ(a)(b)(c)
のビーム強度分布を合成したものであり、レジスト高さ
に相当する。
を変えた描画と走査型プローブ顕微鏡測定について説明
する。図５に成形感度がＡJ で、成形オフセット誤差が
ゼロの場合のショット繋ぎを示す。ａは単位ビーム寸法
設定値を表し、例としてビーム寸法設定値ａ，１．５
ａ，２ａの場合について、図５(a)(b)(c) にそれぞれ示
した。ビーム強度分布は簡単のため台形分布としてい
る。また、図５の(a)'(b)'(c)'は、それぞれ(a)(b)(c)
のビーム強度分布を合成したものであり、レジスト高さ
に相当する。
【００２３】成形感度ＡJ で、成形オフセット誤差がゼ
ロの場合、ショット繋ぎ部の照射量は周辺の照射量と一
致するのでレジストの膜減り量も一定となるため、走査
型プローブ顕微鏡で測定するレジスト高さｈも一定とな
る。成形感度誤差と成形オフセット誤差がゼロのため、
図６に示すように、ビーム寸法設定値を変えてもビーム
寸法誤差ΔＳはゼロとなる。
ロの場合、ショット繋ぎ部の照射量は周辺の照射量と一
致するのでレジストの膜減り量も一定となるため、走査
型プローブ顕微鏡で測定するレジスト高さｈも一定とな
る。成形感度誤差と成形オフセット誤差がゼロのため、
図６に示すように、ビーム寸法設定値を変えてもビーム
寸法誤差ΔＳはゼロとなる。
【００２４】ところが、実際の場合は成形感度誤差αと
成形オフセット誤差βが存在するので、図７（１）に示
すように、ショット繋ぎ部でレジスト高さｈは一定にな
らない。また、成形感度誤差のためビーム寸法設定値を
変えるとショット繋ぎ部のレジスト高さｈが変化する。
図７（２）（３）及び図８（４）（５）に、故意に成形
感度をそれぞれ−ΔＡ，ΔＡ，２ΔＡ，３ΔＡずらして
描画し、半現像したレジストを走査型プローブ顕微鏡で
測定したショット繋ぎ部のレジスト高さｈを示す。
成形オフセット誤差βが存在するので、図７（１）に示
すように、ショット繋ぎ部でレジスト高さｈは一定にな
らない。また、成形感度誤差のためビーム寸法設定値を
変えるとショット繋ぎ部のレジスト高さｈが変化する。
図７（２）（３）及び図８（４）（５）に、故意に成形
感度をそれぞれ−ΔＡ，ΔＡ，２ΔＡ，３ΔＡずらして
描画し、半現像したレジストを走査型プローブ顕微鏡で
測定したショット繋ぎ部のレジスト高さｈを示す。
【００２５】成形感度ずらし量が大きくなるほど、ショ
ットとショットの重なりが大きくなるためにショット繋
ぎ部のレジストの高さｈは小さくなる。これらのｈをプ
ロットしたグラフを図９に示す。各ビームサイズ設定値
に対してレジスト高さがゼロになる成形感度ずらし量を
ΔＡ0 とした。これは、成形感度の調整値Ａ（＝ＡJ＋
α）に対してΔＡ0 ずらした場合にビーム寸法が理想値
になったことを意味する。ビーム寸法理想値との差をビ
ーム寸法誤差ΔＳとすると、 ΔＳ＝ΔＡ0 ×ｓ で表される。ΔＳを各ビームサイズ設定値に対して求め
てプロットしたものが図１０である。また、ビーム寸法
誤差ΔＳは、成形感度誤差αと成形オフセット誤差βで
発生するため、 ΔＳ＝α×ｓ＋β で表現される。図１０をこの式で近似することにより、
傾きを成形偏向感度誤差α、切片を成形偏向オフセット
誤差βとして求めることができる。走査型プローブ顕微
鏡のレジスト高さｈの測定再現性はｎｍ以下であるた
め、α，βもｎｍレベルの誤差で求めることが可能であ
る。従って、αが求まれば、これを成形感度調整値Ａに
フィードバックし、Ａ−αを感度値とすることにより、
感度誤差ｎｍレベルの高精度描画が可能となる。また、
成形オフセット誤差に関しても、同様にβをフィードバ
ックすることにより、オフセット誤差ｎｍレベルの高精
度描画が可能となる。
ットとショットの重なりが大きくなるためにショット繋
ぎ部のレジストの高さｈは小さくなる。これらのｈをプ
ロットしたグラフを図９に示す。各ビームサイズ設定値
に対してレジスト高さがゼロになる成形感度ずらし量を
ΔＡ0 とした。これは、成形感度の調整値Ａ（＝ＡJ＋
α）に対してΔＡ0 ずらした場合にビーム寸法が理想値
になったことを意味する。ビーム寸法理想値との差をビ
ーム寸法誤差ΔＳとすると、 ΔＳ＝ΔＡ0 ×ｓ で表される。ΔＳを各ビームサイズ設定値に対して求め
てプロットしたものが図１０である。また、ビーム寸法
誤差ΔＳは、成形感度誤差αと成形オフセット誤差βで
発生するため、 ΔＳ＝α×ｓ＋β で表現される。図１０をこの式で近似することにより、
傾きを成形偏向感度誤差α、切片を成形偏向オフセット
誤差βとして求めることができる。走査型プローブ顕微
鏡のレジスト高さｈの測定再現性はｎｍ以下であるた
め、α，βもｎｍレベルの誤差で求めることが可能であ
る。従って、αが求まれば、これを成形感度調整値Ａに
フィードバックし、Ａ−αを感度値とすることにより、
感度誤差ｎｍレベルの高精度描画が可能となる。また、
成形オフセット誤差に関しても、同様にβをフィードバ
ックすることにより、オフセット誤差ｎｍレベルの高精
度描画が可能となる。
【００２６】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。実施形態では、ビーム強度分布を台
形型として説明したが、ガウシアン分布及びその他の分
布として実施することも可能である。さらに、ビーム寸
法設定値の変化率を１，１．５，２としたが、設定可能
な範囲であればこれに限らない。
れるものではない。実施形態では、ビーム強度分布を台
形型として説明したが、ガウシアン分布及びその他の分
布として実施することも可能である。さらに、ビーム寸
法設定値の変化率を１，１．５，２としたが、設定可能
な範囲であればこれに限らない。
【００２７】また、矩形ビームを例にして説明したが、
三角形ビームを使用した場合も同様の方法で成形感度設
定値、ビーム寸法設定値を変えて描画し、ショット繋ぎ
部を走査型プローブ顕微鏡で評価することにより、ｎｍ
レベルの成形感度誤差，成形オフセット誤差を求めるこ
とができ、その誤差を描画装置にフィードバックするこ
とにより高精度描画が可能となることは言うまでもな
い。
三角形ビームを使用した場合も同様の方法で成形感度設
定値、ビーム寸法設定値を変えて描画し、ショット繋ぎ
部を走査型プローブ顕微鏡で評価することにより、ｎｍ
レベルの成形感度誤差，成形オフセット誤差を求めるこ
とができ、その誤差を描画装置にフィードバックするこ
とにより高精度描画が可能となることは言うまでもな
い。
【００２８】また、実施形態では電子ビーム描画装置を
例に説明したが、これに限らずイオンビーム描画装置に
適用することもできる。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
例に説明したが、これに限らずイオンビーム描画装置に
適用することもできる。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、可
変成形ビーム方式の荷電ビーム描画装置において、荷電
ビームのショットを繋いでパターンを描画したレジスト
を適性現像時間より短い時間で現像した後、ショットの
繋ぎ部分のレジスト高さを走査型プローブ顕微鏡により
測定することにより、ビーム寸法誤差をナノメータレベ
ルで測定することができる。そして、評価結果を描画装
置にフィードバックすることによりなノメータレベルで
描画精度を向上させることができる。
変成形ビーム方式の荷電ビーム描画装置において、荷電
ビームのショットを繋いでパターンを描画したレジスト
を適性現像時間より短い時間で現像した後、ショットの
繋ぎ部分のレジスト高さを走査型プローブ顕微鏡により
測定することにより、ビーム寸法誤差をナノメータレベ
ルで測定することができる。そして、評価結果を描画装
置にフィードバックすることによりなノメータレベルで
描画精度を向上させることができる。
【図１】本発明の実施形態に使用した電子ビーム描画装
置を示す概略構成図。
置を示す概略構成図。
【図２】図１の装置におけるアパーチャ形状及び可変成
形ビーム発生原理を示す図。
形ビーム発生原理を示す図。
【図３】可変成形ビームのビーム接続誤差の生じる原因
を説明するための図。
を説明するための図。
【図４】可変成形ビームの設定ビーム寸法ｓと実際の寸
法Ｓとの関係を示す図。
法Ｓとの関係を示す図。
【図５】成形感度誤差，成形オフセット誤差が無い場合
のビーム強度分布及びレジスト高さを示す図。
のビーム強度分布及びレジスト高さを示す図。
【図６】成形感度誤差，成形オフセット誤差が無い場合
のビームサイズ設定値に対するビームサイズ誤差を示す
図。
のビームサイズ設定値に対するビームサイズ誤差を示す
図。
【図７】成形感度誤差，成形オフセット誤差がある場合
のビーム強度分布及びレジスト高さを示す図。
のビーム強度分布及びレジスト高さを示す図。
【図８】成形感度誤差，成形オフセット誤差がある場合
のビーム強度分布及びレジスト高さを示す図。
のビーム強度分布及びレジスト高さを示す図。
【図９】成形感度ずらし量とショット繋ぎ部のレジスト
高さとの関係を示す図。
高さとの関係を示す図。
【図１０】ビームサイズ設定値とビームサイズ誤差との
関係から成形感度誤差，成形オフセット誤差を求める方
法を説明するための図。
関係から成形感度誤差，成形オフセット誤差を求める方
法を説明するための図。
【図１１】本発明の実施形態で使用した走査型プローブ
顕微鏡を示す構成概略図。
顕微鏡を示す構成概略図。
１…電子銃 ２，３…照明レンズ ４，５…投影レンズ ６…縮小レンズ ７…対物レンズ ８…ブランキング偏向器 ９…成形偏向器 １０…対物偏向器 １１…ブランキングアパーチャ １２…第１成形アパーチャ １３…第２成形アパーチャ １５…試料面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−82603（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−63933（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−186070（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−251939（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20
Claims (1)
- 【請求項１】試料面上で所望の荷電ビームショット形状
・寸法を得るための少なくとも成形オフセット調整機能
及び成形感度調整機能を備えた荷電ビーム成形手段と、
この手段により成形された荷電ビームを試料面上の所望
の位置に偏向する偏向手段とを具備し、荷電ビームのシ
ョットを繋いで試料面上に所望のパターンを描画する荷
電ビーム描画装置において、 予め成形オフセット調整と成形感度調整を行った後に、
基板上に塗布されたレジスト上に複数のビーム寸法設定
値及び複数の成形感度設定値でそれぞれ描画を行い、描
画したレジストを最適な現像時間より短い時間で現像
し、ショットとショットの繋ぎ部のレジスト上を走査型
プローブ顕微鏡により走査してレジストの高さを測定
し、測定したレジスト高さと前記ビーム寸法設定値及び
成形感度設定値に基づいて、成形感度誤差及び成形オフ
セット誤差を求め、これらを荷電ビーム調整手段及び偏
向手段にフィードバックすることを特徴とする荷電ビー
ム描画装置におけるビーム調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9075826A JP2988884B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 荷電ビーム描画装置におけるビーム調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9075826A JP2988884B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 荷電ビーム描画装置におけるビーム調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270338A JPH10270338A (ja) | 1998-10-09 |
| JP2988884B2 true JP2988884B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=13587391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9075826A Expired - Lifetime JP2988884B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 荷電ビーム描画装置におけるビーム調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2988884B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5121524B2 (ja) * | 2008-03-25 | 2013-01-16 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | ビーム照射位置誤差の検出方法およびビーム照射位置誤差の補正方法 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP9075826A patent/JP2988884B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10270338A (ja) | 1998-10-09 |
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