JPH03195012A - 荷電ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、荷電ビーム描画方法に係わり、特に描画パタ
ーンの位置ずれを評価するための評価用パターンを描画
する荷電ビーム描画方法に関する。

（従来の技術） 近年、半導体技術の進歩と共にＬＳＩパターンの微細化
の必要性が高まり、益々高精度のパターンが要求される
ようになっている。電子ビームリソグラフィはこのよう
な微細デバイスを形成するための最も有力な方法として
注目されており、中でもスルーブツトの向上を目的とし
て可変成形ビーム（ＶＳＢ）を用いた方式が採用される
ようになっている。

可変成形ビームは１．これまで矩形のものが主流であっ
たが、最近は斜線を含むパターンを高速且つ高精度に描
画するために、三角形ビームが使用され始めている。こ
のような可変成形ビームを用いた描画装置においては、
一般に主偏向手段と副偏向手段とを組み合わせた２重偏
向方式が用いられている。即ち、ＬＳＩのチップパター
ンを主偏向幅で決まる領域であるフレームに分割し、さ
らにこのフレーム領域を複数の微小領域である副偏向領
域に分割して、主偏向手段により副偏向領域の位置を制
御し、副偏向手段により所望のパターンを成形ビームで
順次描画するという処理を繰り返し、所望領域全体のパ
ターンを描画する方式である。

また、２重偏向方式に限らず電子ビーム描画装置では一
般に、スルーブツトを向上させるため、試料を載置した
テーブルを所定の一方向（Ｙ方向）に連続的に移動しつ
つ、パターンを描画する方式をとっている。即ち、テー
ブルのＹ方向連続移動１回でチップ上のフレーム幅の領
域を描画し、続いてテーブルをフレーム幅分だけＸ方向
にステップ移動させた後、逆方向（−Ｙ方向）に連続移
動させながら隣接するフレームを描画する方式である。

このため、テーブルの移動に合わせてビーム位置を補正
するテーブル移動補正を行っている。

ところで、上記のような描画方式において、描画パター
ンの位置ずれ誤差としては、■　副偏向領域間のずれ ■　フレーム領域間のずれ の２つがある。特に、■は■とさらに、テーブル移動補
正誤差によるずれを含んでいるので■より大であり、パ
ターン精度は■で略決定される。このため、テーブル移
動補正を行うには、■を高精度でＩＪ定する技術が必要
とされている。

従来、このフレーム領域間のずれを測定する方法として
、隣接するフレーム領域との境界線（Ｙ方向の線）に接
して一方のフレーム領域に主尺を、他方のフレーム領域
に副尺を描画し、この２つのフレーム領域の境界でバー
ニヤパターンを形成し、バーニヤパターンのずれを測定
する方式が用いられていた。

しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、フレーム領域の境界が直線でバーニヤ
パターンがテーブル連続移動方向（Ｙ方向）の線に沿っ
て直線状に形成されるため、Ｙ方向のずれを測定するこ
とはできるが、それに直角なステップ移動方向（Ｘ方向
）のずれは測定することができない。また、このような
バーニヤパターンは矩形のみで形成されているため、矩
形ビームで描画したパターンの位置ずれは求められるが
、制御の一層複雑な三角形ビームに対しては評価するこ
とができなかった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の描画方法では、評価用パターンを描画
しても、テーブル連続移動方向のパターン位置ずれは測
定できるが、それに直角な方向のパターン位置ずれを測
定することは困難であり、描画パターンのずれ評価に限
界があった。また、上記の問題は電子ビーム描画に限ら
ず、イオンビーム描画においても同様に言えることであ
る。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、テーブル連続移動方向のパターン位
置ずれのみならず、それに直角な方向のパターン位置ず
れも同時に測定することができ、描画パターンのずれの
評価精度の向上をはかり得る荷電ビーム描画方法を提供
することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、フレーム領域間の境界パターンを改良
することにより、テーブル連続移動方向及びステップ移
動方向の双方における位置ずれ測定可能な評価用パター
ンを描画することにある。

即ち本発明は、試料を載置したテーブルを一方向に連続
移動しながら主偏向手段及び副偏向手段の組み合わせに
よりビームを位置決め制御して試料上に所望パターンを
描画する荷電ビーム描画方法において、主偏向手段によ
る偏向位置を固定した状態で副偏向手段により描画する
単位描画領域を副偏向領域とし、副偏向領域の集合であ
り１回のテーブル連続移動により描画する領域をフレー
ム領域とし、フレーム領域間の位置ずれを測定するため
の評価用パターンを描画する際に、隣接す′るフレーム
領域で、それぞれのフレーム領域の端部における副偏向
領域が交互に入り込むように、隣接するフレーム領域間
の境界を波型に設定し、且つ隣接する副偏向領域間の位
置ずれが測定可能な副偏向領域単位のパターンを各副偏
向領域にそれぞれ描画するようにした方法である。

（作用） 本発明では、フレーム領域の境界をそれぞれのフレーム
領域の端部における副偏向領域が交互に入り込むように
設定しているので、隣接する副偏向領域間の位置ずれが
測定可能な副偏向領域単位のパターンは、フレーム領域
の境界に沿ってテーブル連続移動方向とテーブルステッ
プ移動方向との双方で隣接することになる。従って、フ
レーム領域の境界に沿って隣接する副偏向領域のパター
ンから、テーブル連続移動方向とテーブルステップ移動
方向のパターン位置ずれを同時に測定することができる
。即ち、フレーム領域の境界に接し、テーブル連続移動
方向に隣接する副偏向領域のパターンからステップ移動
方向の位置ずれを測定することができる。

さらに、フレーム領域の境界に接し、ステップ移動方向
に隣接する副偏向領域のパターンから連続移動方向の位
置ずれを測定することができる。

また、副偏向領域の位置ずれが測定可能なパターンとし
て、矩形ビームのみを用いた矩形パターン群と三角形ビ
ームのみを用いた斜線パターン群とを、同じ副偏向領域
内に描画することにより、矩形ビームと三角形ビームで
描画したパターン位置ずれを同時に評価することが可能
となる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第８図は本発明の一実施例方法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。図中６０は試料室であ
り、この試料室６ｏ内には半導体ウェハ等の試料６１を
載置した試料台６２が収容されている。試料台６２は、
計算機７１からの指令を受けた試料台駆動回路７２によ
りＸ方向（紙面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）
に移動される。そして、試料台６２の位置はレーザ測長
系７３により測定され、その計算結果が計算機７１及び
偏向制御回路７６に送出されるものとなっている。

一方、試料室６０の上方には、電子銃８１．−各種レン
ズ８２ａ〜８２ｅ、各種偏向器８３〜８６゜第１及び第
２の成形アパーチャマスク８７．８８等からなる電子光
学鏡筒８０が設けられている。

ここで、偏向器８３はビームをｏｎ−ｏｆｆするための
ブランキング偏向板であり、この偏向板にはブランキン
グ制御回路７４からのブランキング信号が印加される。

偏向器８４は第１成形アパーチヤマスク８７のアパーチ
ャ像と第２成形アパーチヤマスク８８のアパーチャとの
光学的な重なりを利用してビームの寸法を可変制御する
ための偏向器であり、この偏向器には可変ビーム寸法制
御回路７５から偏向信号が印加される。また、主偏向器
８５及び副偏向器８６はビームを試料上６１で走査する
ビーム走査用偏向器であり、これらの偏向器８５．８６
には偏向制御回路７６から偏向信号が印加されるものと
なっている。

次に、上記装置を用いた矩形及び三角形ビームの発生方
法について説明する。

第９図は第１成形アパーチヤ像及び第２成形アパーチヤ
の形状を示す図である。矩形の第１成形アパーチヤ像９
１を偏向器８４で偏向し、大小の矩形パターンを組み合
わせた第２成形アパーチヤ９２に照射する。この照射す
る位置を変化させることによって矩形ビーム及び三角形
ビームを発生させている。さらに、第９図（ａ）の矢印
で示す方向へビームを移動させることにより、ビームの
寸法を変化させることが可能で、その際、点Ｐ。及び点
Ｐ１〜Ｐ４はそれぞれ矩形ビーム及び三角形ビーム発生
用の基準位置であり、同時にビームを移動させる場合に
おける基準点となっている。本実施例では、第９図（ｂ
）に示す如く、第１成形アパーチヤ像９１と第２成形ア
パーチヤ９２との位置関係により、矩形ビーム９３及び
４種の三角形ビーム９４〜９７を発生することができる
。

なお、このままビームを試料に照射すると、第１０図（
ａ）に示す如く、三角形ビーム及び矩形ビームはそれぞ
れずれた位置に照射されてしまう。そこで、副偏向器８
６で振り戻しを行い、第１０図（ｂ）に示す如く、４種
類の三角形ビーム９４〜９７の基準点Ｐ、〜Ｐ４が試料
６１上で矩形ビーム９３の基準点Ｐ。に一致するように
補正している。このように三角形ビームを発生させる場
合には、矩形ビームの場合に比べて振り戻しが必要でし
かも高精度で行う必要がある。

次に、本発明に係わる評価用パターンの形状及びその描
画方法について説明する。

第１図は本実施例方法で用いた評価用パターンを示す平
面図である。主尺１１及び副尺１２は、例えば線幅が０
．４μｍで２１本の目盛りをそれぞれ一列に配列してい
る。主尺１１のピッチ寸法は１μｍ１副尺１２のピッチ
寸法は１．０２１ｍで、フィールドＡ及びフィールドＢ
の境界１３で互いに隣接しており、バーニヤパターンを
形成している。なお、主尺１１及び副尺１２は矩形ビー
ム１４で描画する。このような構成のバニャパターンで
は、主尺１１と副尺１２の目盛りの一致したところを読
み取ることにより、０〜０．２μｍの相対位置ずれを０
．０２μｍの精度で求めることができる。

第２図に副偏向領域単位のパターンを示す。

副偏向領域１５は、例えば１辺が３０μｍの正方形で、
４辺のうち相対する２組の辺の一方に前記主尺１１を、
他方に副尺１２を配置している。

このような副偏向領域単位のパターンをフレーム内に隙
間無く描画することにより、副偏向領域間のずれをＸ方
向、Ｙ方向共、同時に測定することができ、また面内の
ずれの分布も求めることができる。

第３図に本実施例におけるフレーム境界の形状及び描画
方法を示す。図のように隣接するフレーム領域１６て、
それぞれのフレーム領域１６の端部における副偏向領域
１５が交互に入り込むように、隣接するフレーム領域間
の境界１７を波型に設定している。図はフレーム幅１２
０μｍの例である。なお、境界１７に接する副偏向領域
には、評価用のパターンと共に、フレーム間の境界が容
易に識別可能なようにマークを描画してもよい。第４図
にマークとして、（＋）マーク２１及び（−）マーク２
２を使用した例を示し、第５図にフレーム番号２３を描
画した例を示す。

本実施例における描画は、第３図の第１フレーム１６．
から始まり、テーブルがＹ方向に移動していくにつれて
、矢印で示す如く、順次副偏向領域１５を描画していく
。第１フレーム１６１の描画が終わると、テーブルがＸ
方向にステップ移動し、次いでテーブルが逆方向に連続
移動し始め、第２フレーム１６□の描画が始まる。この
ようにして、順次テーブルが正逆方向に繰り返し連続移
動しながら描画していく。

上記のようにして評価パターンを描画することにより、
境界１７で他のフレームの副偏向領域と接して構成され
るバーニヤパターンは、テーブル連続移動方向（Ｙ方向
）に平行なものと、テーブルステップ移動方向（Ｘ方向
）に平行なものとの双方が得られる。従って、第３図に
示す１８の部分のバーニヤパターンでテーブル連続移動
方向（Ｙ方向）のフレーム位置ずれを、１９のバーニヤ
パターンでテーブルステップ移動方向（Ｘ方向）のフレ
ーム位置ずれを同時に求めることができる。

かくして本実施例方法によれば、隣接するフレーム領域
１６の境界１７を第３図に示す如く波型に設定すること
により、テーブル連続移動方向（Ｙ方向）とそれに直角
なテーブルステップ移動方向（Ｘ方向）との２方向のフ
レーム位置ずれを同時に評価することが可能となる。ま
た、境界１７に接する副偏向領域１５の部分に任意のマ
ークを描画することにより、フレーム領域１６の境界１
７が一目で把握できるという利点がある。

次に、本発明の他の実施例として、三角形ビームを用い
た例について説明する。

第６図に三角形ビーム２４のみで描画した斜線のバーニ
ヤパターンの構成図を示す。第１図の矩形ビーム１４を
用いたバーニヤパターンと同様に主尺３１と副尺３２の
ピッチ寸法をずらすことにより、フィールドＡとフィー
ルドＢとの相対位置ずれを測定することができる。この
ようなパターンを、第２図に示すのと同様に副偏向領域
の各辺に配置することにより、三角形ビームを用いて描
画したパターンのずれを測定することが可能となる。

また、副偏向領域に描画するバーニヤパターンは矩形又
は三角形のいずれかに限るものではなく、両方を描画す
るようにしてもよい。第７図は、第１図で示した矩形ビ
ーム１４のみを用いたバーニヤパターンと、第６図で示
した三角形ビーム２４のみを用いた斜線のバーニヤパタ
ーンを同一副偏向領域に描いた例である。なお、第７図
（ａ）では、矩形ビームによるバーニヤパターンを辺の
中央部に、三角形ビームによるバニャパターンを辺の角
部に描画している。さらに、第７図（ｂ）では、矩形ビ
ームによるバーニヤパターンを辺の角部に、三角形ビー
ムによるバーニヤパターンを辺の中央部に描画している
。このように構成することにより、これまで測定できな
かった三角形ビームによるパターン位置ずれ測定ができ
ると共に、矩形ビームによるパターン位置ずれとの比較
が同時にできることになる。

従って、先の実施例と同様の効果が得られるのは勿論の
こと、矩形ビームのみを用いたバーニヤパターンと三角
形ビームのみを用いたバーニヤパターンとを同一副偏向
領域に描画することにより、矩形ビームと三角形ビーム
とのパターン位置ずれとの差異を評価することが可能と
なり、今後の電子ビーム描画装置の試験・評価に際して
極めて有望である。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。評価用のパターンはバーニヤパターンに限るもの
ではなく、隣接する副偏向領域間の位置ずれが測定可能
な副偏向領域単位のパターンであればよい。具体的には
、副偏向領域の境界に沿って一定ピッチで配列した図形
で、且つ隣接するもの同士で異なるピッチであればよい
。また、本発明に使用する装置は第８図に同等限定され
るものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。さ
らに、電子ビーム描画装置に限らず、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
。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、フレーム領域間の
境界を波型にし、隣接するフレーム領域で、それぞれの
フレーム領域の端部における副偏向領域が交互に入り込
むようにしているので、テーブル連続移動方向のパター
ン位置ずれのみならず、それに直角な方向のパターン位
置ずれも同時に測定することができ、描画パターンのず
れの評価精度の向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例方法を説明するた
めのもので、第１図は矩形ビームを用いたバーニヤパタ
ーンを示す図、第２図は副偏向領域内に配置したバーニ
ヤパターンを示す図、第３図はフレーム領域の境界及び
描画方法を示す図、第４図及び第５図はそれぞれ境界識
別用のマークを示す図、第６図及び第７図は他の実施例
方法を説明するためのもので、第６図は三角形ビームを
用いた斜線のバーニャパターンを示す図、第７図は副偏
向領域内に矩形ビームを用いたバーニヤパターンと三角
形ビームを用いたバーニヤパターンを配置した例を示す
図、第８図は荷電ビーム描画装置の概略構成図、第９図
は第１アパーチヤ像と第２アパーチヤとの位置関係を示
す図、第１０図は三角形ビームと矩形ビームとの基準点
補正を説明するための図である。 １１．３１・・・主尺、 １２．３２・・・副尺、 １３・・・フィールド境界、 １４・・・矩形ビーム、 １５・・・副偏向領域、 １６・・・フレーム領域、 １７・・・フレーム境界、 ２１．２２・・・マーク、 ２３・・・番号、 ２４・・・三角形ビーム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 試料を載置したテーブルを一方向に連続移動しながら主
   偏向手段及び副偏向手段の組み合わせによりビームを位
   置決め制御して試料上に所望パターンを描画する荷電ビ
   ーム描画方法において、 主偏向手段による偏向位置を固定した状態で副偏向手段
   により描画する単位描画領域を副偏向領域とし、副偏向
   領域の集合であり１回のテーブル連続移動により描画す
   る領域をフレーム領域とし、フレーム領域間の位置ずれ
   を測定するための評価用パターンを描画する際に、 隣接するフレーム領域で、それぞれのフレーム領域の端
   部における副偏向領域が交互に入り込むように、隣接す
   るフレーム領域間の境界を波型に設定し、且つ隣接する
   副偏向領域間の位置ずれが測定可能な副偏向領域単位の
   パターンを各副偏向領域にそれぞれ描画することを特徴
   とする荷電ビーム描画方法。