JP2002175977A - Method and equipment for electron beam writing - Google Patents

Method and equipment for electron beam writing

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JP2002175977A
JP2002175977A JP2000379767A JP2000379767A JP2002175977A JP 2002175977 A JP2002175977 A JP 2002175977A JP 2000379767 A JP2000379767 A JP 2000379767A JP 2000379767 A JP2000379767 A JP 2000379767A JP 2002175977 A JP2002175977 A JP 2002175977A
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Japan
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electron beam
mask
image
sample
photoelectron
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JP2000379767A
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Japanese (ja)
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Yasunari Hayata
康成 早田
Hiroya Ota
洋也 太田
Akiyoshi Tanimoto
明佳 谷本
Taku Oshima
卓 大嶋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron beam writing equipment, which can reduce the influence by manufacturing errors of a mask, making the writing with reduced chromatic aberration and high resolution possible, to eliminate such a problem found in the conventional rectangular beam decomposition or collective figure irradiation method that these methods exclusively use a thermoelectron gun, from which a large current can be obtained, however, the thermoelectron gun generates a wide range of energies and thereby chromatic aberrations are increased, which turns into a cause for restrictions on the resolution. SOLUTION: As a source of electrons, an electron beam from a source of photoelectrons is used. The electron beam from the source of photoelectrons is once enlarged to be irradiated on a mask, and then an image on the mask is reduced to be projected on a sample.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子ビーム描画装置
に係わり、特に高速高精度な電子ビーム描画方法および
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam writing apparatus, and more particularly to a high-speed and high-accuracy electron beam writing method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電子ビーム描画装置は、パターン
をポイントビームに分解するかあるいは矩形ビームに分
解して描画してきた。比較的新しい方式として、ジャー
ナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノ
ロジー、B9巻6号2940頁から2943頁に記載さ
れているように、複雑な形状の電子ビームを形成するこ
とによりスループットを向上させる一括図形照射法と呼
ばれる試みも行われている。これらの可変成形や一括図
形照射法では、専ら大電流が得られる熱電子銃が用いら
れている。
2. Description of the Related Art In a conventional electron beam drawing apparatus, a pattern is decomposed into a point beam or a rectangular beam for drawing. A relatively new approach is to increase throughput by forming complex shaped electron beams, as described in Journal of Vacuum Science and Technology, B9, Vol. 6, pp. 2940-2943. Attempts have also been made to call the collective figure irradiation method. In these variable shaping and collective figure irradiation methods, a thermoelectron gun that can exclusively obtain a large current is used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱電子
銃ではエネルギ幅が大きくなる問題があり、色収差が増
大し、解像性の制約要因となっている。また、エミッタ
ンスも余り大きくなく、マスクを均一に照射できる電流
量に制限があった。
However, the thermionic gun has a problem that the energy width becomes large, the chromatic aberration increases, and this is a limiting factor of the resolution. In addition, the emittance is not so large, and the amount of current that can uniformly irradiate the mask is limited.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、電子源として
光電子源からの電子ビームを用い、マスクに照射する際
に光電子源を一旦拡大することを特徴とする。そして実
際の描画にはマスクの像を用いる。光電子源の特徴の一
つは、エネルギ幅が小さいことにある。熱電子銃では2
〜3eVのエネルギ幅があるのに対して、光電子源では
エネルギ幅が1eV以下のビームが得られる。これだけ
でも色収差を大きく低減することが可能である。
The present invention is characterized in that an electron beam from a photoelectron source is used as an electron source, and the photoelectron source is temporarily enlarged when irradiating a mask. The mask image is used for actual drawing. One of the features of the photoelectron source is that the energy width is small. 2 for thermal electron gun
While there is an energy width of 33 eV, a beam with an energy width of 1 eV or less is obtained with the photoelectron source. This alone can greatly reduce chromatic aberration.

【0005】また、光電子源の別の特徴としては、励起
光の大きさを大きくすればエミッタンスを拡大すること
ができる点があげられる。ただし、光電子は一点から放
射される電子の角度分布の均一性がよくないので、電子
源面積の拡大によるエミッタンスの拡大を有効に利用す
るには、光電子源像の近傍にマスクを置く光学系での照
射が望ましい。また、逆に光電子源表面や励起光源の不
均一性を緩和するために光電子源像位置から少し前後に
マスク位置をずらすことも有効である。別の手段として
は、光電子源とマスクの間に偏向器を設け、マスク上で
電子ビームを走査して平均化しながら描画する方法もあ
る。
[0005] Another feature of the photoelectron source is that the emittance can be increased by increasing the size of the excitation light. However, photoelectrons do not have good uniformity in the angular distribution of electrons emitted from one point, so to effectively use the increase in emittance due to the increase in the area of the electron source, use an optical system that places a mask near the photoelectron source image. Irradiation is desirable. Conversely, it is also effective to shift the mask position slightly back and forth from the photoelectron source image position in order to reduce the non-uniformity of the photoelectron source surface and the excitation light source. As another means, there is a method in which a deflector is provided between the photoelectron source and the mask, and the electron beam is scanned and averaged on the mask for writing.

【0006】光電子は比較的前方に集中して放出され
る。50kVに加速した際の半開口角は約1mradで
ある。対物レンズでの収差を考えると試料面上での半開
口角は4mrad程度と考えられる。従って電子源像は
1/4程度に縮小されることに換算される。しかしなが
ら、実際はマスクの転写像を形成するために1/4では
マスクへの加工精度の要求が非常に厳しくなる。従っ
て、光電子を一旦拡大して(2倍以上が必要となる)マ
スクに照射し、後段でマスク像を大きく縮小して描画す
れば、高精度なマスク転写が可能となる。また、光電子
源サイズをマスクサイズより小さくすることにより光電
子源からの全電流量を低減できる。
[0006] Photoelectrons are emitted relatively concentrated in the front. The half aperture angle when accelerating to 50 kV is about 1 mrad. Considering the aberration in the objective lens, the half aperture angle on the sample surface is considered to be about 4 mrad. Therefore, the electron source image is reduced to about 1/4. However, in practice, in order to form a transferred image of the mask, the requirement of processing accuracy for the mask becomes extremely strict in 1/4. Therefore, high-precision mask transfer can be achieved by irradiating the mask with the photoelectrons once (which requires twice or more times) and irradiating the mask image with a large reduction in the subsequent stage. Further, by making the photoelectron source size smaller than the mask size, the total amount of current from the photoelectron source can be reduced.

【0007】通常の熱電子源では、100μA以上の全
電流にたいしてマスク開口部照射電流(描画に使う最大
電流)は10μA以下であり、その比は1/10以下で
ある。熱電子源ではウエネルト電極により低速領域にク
ロスオーバを形成しているため、この大きな全電流はク
ーロン効果によるエネルギ幅の増大をひき起こしてい
る。光電子源を用いることによりこの比を小さくするこ
とが可能であり、全電流に対するマスク開口部照射電流
の比を1/5以上、全電流で30μA以下にすることが
高解像描画には有効である。
In a typical thermoelectron source, the mask opening irradiation current (maximum current used for writing) is 10 μA or less for a total current of 100 μA or more, and the ratio is 1/10 or less. In a thermionic source, a crossover is formed in a low-speed region by a Wehnelt electrode, so that this large total current causes an increase in the energy width due to the Coulomb effect. It is possible to reduce this ratio by using a photoelectron source, and it is effective for high-resolution drawing to set the ratio of the mask opening irradiation current to the total current to 1/5 or more and 30 μA or less for the total current. is there.

【0008】光電子のもう一つの特徴は、複数の励起光
源を用いれば電子源の大きさを高速で制御することがで
きることにある。この特徴を生かすためには照射するマ
スクの開口部の大きさに従って、電子放出面積を変化さ
せればよい。これにより一括図形照射法における一括図
形の大きさが異なる場合に、マスク照射面積を変えるこ
とにより、一括図形を密に配置できる。また、光電子面
の状態や引き出し加速電場の不均一性により同じ励起光
強度ではマスク上で均一な電流分布が得られない可能性
がある。従って、強度を個々に制御可能な複数の励起光
源と、光電子源とそれを拡大する光学系と光電子を照射
されるマスクの像を試料上に結像する光学系と、マスク
像の電流密度分布を計測する手段と励起光の強度にフィ
ードバックする手段を有することにより、励起光強度の
制御で均一な照射電流分布を得ることができる。
Another feature of photoelectrons is that the size of the electron source can be controlled at high speed by using a plurality of excitation light sources. To take advantage of this feature, the electron emission area may be changed according to the size of the opening of the mask to be irradiated. Thus, when the sizes of the collective figures in the collective figure irradiation method are different, the collective figures can be densely arranged by changing the mask irradiation area. Further, there is a possibility that a uniform current distribution cannot be obtained on the mask at the same excitation light intensity due to the state of the photoelectron surface and the non-uniformity of the extraction acceleration electric field. Therefore, a plurality of excitation light sources whose intensity can be individually controlled, a photoelectron source, an optical system for enlarging the same, an optical system for forming an image of a mask irradiated with photoelectrons on a sample, and a current density distribution of the mask image. And a means for feeding back the intensity of the excitation light, a uniform irradiation current distribution can be obtained by controlling the intensity of the excitation light.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】(実施例1)図1に本発明の一実
施例になる装置構成を示す。励起光100により光電子
面101から電子を放出させる。励起光にはGaAsレ
ーザからの光を光ファイバーにより伝達し、光電子面上
に集光する。光電子面にはGaAlAs薄膜にCsを真
空中で蒸着したものを用いた。別の方法としてはエキシ
マレーザとAuの組合せも考えられる。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an apparatus configuration according to an embodiment of the present invention. Electrons are emitted from the photoelectron surface 101 by the excitation light 100. Light from a GaAs laser is transmitted as an excitation light through an optical fiber and condensed on a photoelectron surface. For the photoelectron surface, a GaAlAs thin film obtained by evaporating Cs in a vacuum was used. As another method, a combination of an excimer laser and Au can be considered.

【0010】放出された電子ビームは50kVに加速さ
れ、さらに2つのレンズ103、104により拡大され
て第1マスク106に投影される。倍率は6.25倍で
ある。マスクへの投影に電子源像を用いるのは、照射の
均一性を得るためである。光電子は一点から放射される
電子の角度分布の均一性はよくないので角度分布の一部
しか用いることができず、効率が悪い。電子源像を用い
れば電子源の大きさを大きくすることにより、均一照射
領域を大きくすることができる。ただし、この場合は電
子放出面の均一性が問題となるので、本実施例では焦点
を10mmずらして平均化を図った。
The emitted electron beam is accelerated to 50 kV, expanded by two lenses 103 and 104, and projected on a first mask 106. The magnification is 6.25 times. The reason why the electron source image is used for projection onto the mask is to obtain uniform irradiation. Photoelectrons have poor uniformity in the angular distribution of electrons emitted from one point, so that only a part of the angular distribution can be used, resulting in poor efficiency. If the electron source image is used, the uniform irradiation area can be enlarged by increasing the size of the electron source. However, in this case, the uniformity of the electron emission surface becomes a problem. Therefore, in the present embodiment, the focal point is shifted by 10 mm and the averaging is performed.

【0011】第1マスク106には、5μm厚のシリコ
ンに150μm角の矩形開口を形成したものを用いた。
50kVの電子は散乱されてマスク106を透過するの
で、後段に散乱絞りを設ければ試料116上には到達し
ない。ステージ117上の試料は本実施例ではLSI用
のシリコン基板であるが、通信素子用のGaAs基板や
レチクル用の基板でも同じである。第1マスク106の
開口像は2つの転写レンズ107、108により第2マ
スク109上に投影される。第2マスク109上の開口
を通過した電子は第1縮小レンズ114により縮小さ
れ、対物レンズ115で試料上に結像される。第1、第
2マスクから試料上への縮小率は25である。
As the first mask 106, a mask having a rectangular opening of 150 μm square formed in silicon having a thickness of 5 μm was used.
Since the 50 kV electrons are scattered and pass through the mask 106, they do not reach the sample 116 if a scattering stop is provided at the subsequent stage. Although the sample on the stage 117 is a silicon substrate for LSI in this embodiment, the same applies to a GaAs substrate for a communication element and a reticle substrate. The aperture image of the first mask 106 is projected onto the second mask 109 by the two transfer lenses 107 and 108. The electrons that have passed through the opening on the second mask 109 are reduced by the first reduction lens 114 and imaged on the sample by the objective lens 115. The reduction ratio from the first and second masks onto the sample is 25.

【0012】図2に第2マスク109の開口配置図を示
す。太い実線で囲まれたそれぞれの領域が一括図形開口
領域204であり、150μm角である。これと同程度
の大きさの第1マスク開口像205が第2マスク109
上に形成される。第1マスク開口像205の位置は、第
1偏向器110によって変えることが可能で、第2マス
ク109上の種々の一括図形202を選択できる。中央
には可変成形用の125μm角の矩形開口201があ
る。描画に用いる開口の大きさは電子源より大きい。可
変成形用の偏向器は図示していないが、第1、第2転写
レンズ間にさらに設けることも可能である。
FIG. 2 shows an arrangement of openings in the second mask 109. Each area surrounded by a thick solid line is a collective figure opening area 204, which is 150 μm square. A first mask opening image 205 of the same size as the second mask 109 is formed.
Formed on top. The position of the first mask opening image 205 can be changed by the first deflector 110, and various collective figures 202 on the second mask 109 can be selected. In the center is a 125 μm square opening 201 for variable molding. The size of the opening used for drawing is larger than the electron source. Although a deflector for variable shaping is not shown, it can be further provided between the first and second transfer lenses.

【0013】光電子源から50kVの加速電圧で引き出
した電子の半開口角は1mrad程度である。一方、対
物レンズの収差を抑えるには対物レンズでの半開口角を
4mrad程度とする必要があり、電子をできるだけ有
効に使用するためには光電子源からの電子源像は1/4
程度になる。一方、マスク製作の観点から考えると、マ
スクからの縮小率は大きい程よい。マスクの加工精度を
50nm程度とすると、縮小率は10で5nmであり、
最低限この程度の縮小率が必要である。
The half aperture angle of electrons extracted from the photoelectron source at an acceleration voltage of 50 kV is about 1 mrad. On the other hand, in order to suppress the aberration of the objective lens, it is necessary to set the half-opening angle of the objective lens to about 4 mrad, and to use electrons as effectively as possible, the electron source image from the photoelectron source is reduced to 1/4.
About. On the other hand, from the viewpoint of manufacturing a mask, the smaller the reduction ratio from the mask, the better. Assuming that the processing accuracy of the mask is about 50 nm, the reduction ratio is 10 and 5 nm, and
At a minimum, this level of reduction is required.

【0014】本実施例では縮小率は25とした。電子源
の拡大率はそれぞれ、縮小率10で2.5、縮小率25
で6.25である。このように、電子源の特性とマスク
の加工精度からマスクへの照射は電子源の拡大系を用い
て行うことが望ましいことが分かる。
In this embodiment, the reduction ratio is 25. The enlargement rate of the electron source is 2.5 at the reduction rate of 10, and 25 at the reduction rate, respectively.
Is 6.25. Thus, it can be seen from the characteristics of the electron source and the processing accuracy of the mask that it is desirable to irradiate the mask with the electron source enlargement system.

【0015】本実施例での電子放出面の大きさは30μ
m角であり、放出電流は15μA、放出角度は1mra
dであった。従って輝度は5.3×105A/cm2st
rである。従って、描画に用いる最大電流は6.7μA
で、全放出電流に対して約0.45である。全放出電流
が30μA以下、全電流に対するマスク開口部照射電流
の比が1/5以上であれば、クーロン効果は十分小さく
抑えることができる。また、熱電子源と異なり、ウエネ
ルト電極による放出領域の制限を必要としないために、
十分に電子を加速してからクロスオーバを形成すること
ができる。実施上は10kV以上に加速してからクロス
オーバを形成することが望ましい。これらの作用でエネ
ルギ幅は1eV以下であった。これによりレンズ、偏向
器の色収差が低減する。
In this embodiment, the size of the electron emission surface is 30 μm.
m angle, emission current is 15 μA, emission angle is 1 mra
d. Therefore, the brightness is 5.3 × 10 5 A / cm 2 st.
r. Therefore, the maximum current used for writing is 6.7 μA
Is about 0.45 for the total emission current. If the total emission current is 30 μA or less and the ratio of the mask opening irradiation current to the total current is 1/5 or more, the Coulomb effect can be sufficiently suppressed. Also, unlike a thermionic electron source, there is no need to restrict the emission area by the Wehnelt electrode,
The crossover can be formed after the electrons are sufficiently accelerated. In practice, it is desirable to form a crossover after accelerating to 10 kV or more. Due to these effects, the energy width was 1 eV or less. Thereby, the chromatic aberration of the lens and the deflector is reduced.

【0016】シリコンを下地としたLSI基板上にレジ
ストを塗布してパターン形成を行った結果、可変成形法
と一括図形照射法ともに50nmの解像度が得られた。
従来の熱電子銃で描画した結果は80nmの解像度にと
どまっており、大きな解像性の向上が得られた。この後
にレジストの下層の材料を加工することにより、LSI
に必要な回路パターンを得ることができた。本実施例で
は試料上での最大照射サイズは5μm角としたが、励起
光の照射面積を大きくすることにより、サイズを大きく
することが可能であり、これも本発明の大きな利点であ
る。
As a result of applying a resist on an LSI substrate with silicon as a base and forming a pattern, a resolution of 50 nm was obtained in both the variable molding method and the collective figure irradiation method.
The result of drawing with a conventional thermoelectron gun was only a resolution of 80 nm, and a large improvement in resolution was obtained. Thereafter, by processing the material of the lower layer of the resist, the LSI
The required circuit pattern was obtained. Although the maximum irradiation size on the sample is 5 μm square in this embodiment, the size can be increased by increasing the irradiation area of the excitation light, which is also a great advantage of the present invention.

【0017】(実施例2)図3に本発明の第2の実施例
になる電子ビーム描画装置の構成を示す。本実施例で
は、複数の励起光300により光電子面101から電子
を放出させる。励起光はGaAsレーザからの光を光フ
ァイバーにより伝達し、光電子面上に集光する。光電子
面101には、実施例1と同様にGaAlAs薄膜にC
sを真空中で蒸着したものを用いた。ここで、励起光3
00は30μm角内に30×30のアレイ状に配置さ
れ、一つの光源の大きさは2μm角であり、光源を重ね
ることと電子源像をデフォーカスしてマスクに照射する
ことで局所的な均一性を実現している。
(Embodiment 2) FIG. 3 shows the configuration of an electron beam writing apparatus according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, electrons are emitted from the photoelectron surface 101 by a plurality of excitation lights 300. The excitation light transmits light from a GaAs laser through an optical fiber and condenses it on a photoelectron surface. On the photoelectron surface 101, a GaAlAs thin film
s was deposited in a vacuum. Here, the excitation light 3
00 is arranged in a 30 × 30 array within a 30 μm square, and the size of one light source is 2 μm square. Uniformity is achieved.

【0018】また、マスク上での電子を走査するための
静電の偏向器305を設けており、均一性の要求がより
厳しい場合はこの偏向器を走査しながら描画する。この
偏向器はクロスオーバ位置506を偏向中心としてい
る。他の光学系は実施例1と基本的には同じであるが、
本実施例ではさらに偏向制御ユニット302と光電制御
ユニット301が信号線304により図形情報格納ユニ
ット303と結合されている。
Further, an electrostatic deflector 305 for scanning electrons on the mask is provided. When the demand for uniformity is more severe, drawing is performed while scanning this deflector. This deflector has a crossover position 506 as the center of deflection. Other optical systems are basically the same as those in the first embodiment,
In this embodiment, the deflection control unit 302 and the photoelectric control unit 301 are further connected to the graphic information storage unit 303 by a signal line 304.

【0019】これらの制御系のメリットを図4により説
明する。図4は実施例2の第2マスク109の開口配置
図である。実施例1と同様に、中央部に可変成形用の1
25μm角の矩形開口401があるが、周辺の一括図形
開口領域404は開口402の大きさに応じてその大き
さが可変となっている。このことを可能とするのは一括
図形の大きさに応じて光電子源の大きさを変えることが
可能であるからである。すなわち、本実施例では開口照
射に不必要な光源をオフにすることにより、マスクへの
照射面積を低減させることができる。電子源は試料上
0.25μmピッチで配置されているので、光源が重な
り合っている部分を考慮に入れても1μm単位以下で制
御することができる。
The advantages of these control systems will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an opening arrangement diagram of the second mask 109 according to the second embodiment. As in the case of the first embodiment, a variable molding
Although there is a rectangular opening 401 of 25 μm square, the size of the peripheral collective figure opening area 404 is variable according to the size of the opening 402. This is possible because the size of the photoelectron source can be changed according to the size of the collective figure. That is, in this embodiment, by turning off a light source unnecessary for aperture irradiation, the irradiation area on the mask can be reduced. Since the electron sources are arranged at a pitch of 0.25 μm on the sample, it can be controlled in units of 1 μm or less even when the portions where the light sources overlap are taken into account.

【0020】この制御性を向上させるためには、光源の
アレイ数をさらに増加させることで可能である。図4の
ように一括図形を密に配置できることは、第1偏向器に
よる第2マスク109上での偏向範囲に限界があること
を考えると、一括図形数を増加させる効果がある。これ
はスループットの向上に寄与する。70nmゲートの論
理LSIを描画した結果、8インチウェハで3枚/時の
スループットを得ることができた。これに対して従来の
一括図形法では一括図形の数が少なく2枚/時のスルー
プットにとどまっていた。
In order to improve the controllability, it is possible to further increase the number of light source arrays. The fact that the collective figures can be densely arranged as shown in FIG. 4 has the effect of increasing the number of collective figures, considering that there is a limit to the deflection range on the second mask 109 by the first deflector. This contributes to an improvement in throughput. As a result of drawing a logic LSI having a gate of 70 nm, a throughput of 3 wafers / hour can be obtained with an 8-inch wafer. On the other hand, in the conventional collective figure method, the number of collective figures is small and the throughput is only 2 pieces / hour.

【0021】(実施例3)図5に本発明のもう一つの実
施例を説明する装置構成を示す。実施例2と同様である
が、第1転写レンズを用いずに引き出しとアノード電極
のみの静電レンズで第1のクロスオーバ像506を形成
した。第1マスクの照射までの光学系には種々の方式が
考えられ、マスクへの垂直入射を絶対条件としなければ
静電レンズを強くすることでの照射も可能である。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows an apparatus configuration for explaining another embodiment of the present invention. The first crossover image 506 was formed in the same manner as in Example 2 except that the first transfer lens was not used and the extraction and the electrostatic lens having only the anode electrode were used. Various methods are conceivable for the optical system up to the irradiation of the first mask, and irradiation by strengthening the electrostatic lens is also possible unless vertical incidence on the mask is an absolute condition.

【0022】マスク像の電流密度分布を測定するための
ファラデーカップ501と電流計502を備え付けてあ
る。ファラデーカップ上を対物偏向器503でマスク像
を走査し電流密度を計測する。これらは電流密度分布計
測ユニット504で制御される。電流密度分布は反射電
子検出器と重金属マークの組合せ等の他の方法でも代用
できる。電流密度分布計測ユニットに得られたデータか
ら電流密度分布をできるだけ均一にするために30×3
0の励起光の強度を調整する。
A Faraday cup 501 and an ammeter 502 for measuring the current density distribution of the mask image are provided. The mask image is scanned on the Faraday cup by the objective deflector 503 to measure the current density. These are controlled by the current density distribution measurement unit 504. The current density distribution can be substituted by another method such as a combination of a backscattered electron detector and a heavy metal mark. 30 × 3 to make the current density distribution as uniform as possible from the data obtained by the current density distribution measurement unit
The intensity of the 0 excitation light is adjusted.

【0023】図6にその結果を示す。これは電流密度分
布を等高線で表したものである。調整前は使用エリア5
μm角内で96%までの等高線が見られたが、周辺部の
励起光の強度をあげることにより調整後は99%の等高
線のみが見られるようになった。さらに局所的な不均一
性が存在する場合は、前に述べたように電子源像をデフ
ォーカスすることにより解消できる。
FIG. 6 shows the result. This is a current density distribution represented by contour lines. Use area 5 before adjustment
Up to 96% of the contour lines were observed within the μm square, but only 99% of the contour lines became visible after adjustment by increasing the intensity of the excitation light in the peripheral portion. Further, if local non-uniformity exists, it can be eliminated by defocusing the electron source image as described above.

【0024】電子源の表面状態は徐々に変化することも
予想されるのでこれらの調整を定期的に行うことが望ま
しい。本実施例ではロット描画の直前に毎回調整を行っ
た。これにより電流分布の不均一性による寸法精度の劣
化を低減することが可能となった。70nmゲートの論
理LSIを描画した結果、8インチウェハでの寸法均一
性を±15nmから±7nmと低減することが可能とな
った。
Since it is expected that the surface condition of the electron source will gradually change, it is desirable to make these adjustments periodically. In this embodiment, the adjustment is performed every time immediately before the lot drawing. This makes it possible to reduce deterioration in dimensional accuracy due to non-uniformity of current distribution. As a result of drawing a 70-nm gate logic LSI, it has become possible to reduce the dimensional uniformity on an 8-inch wafer from ± 15 nm to ± 7 nm.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上の様に本発明によればエネルギ分散
の小さい光電子源のマスク転写描画装置への適用を可能
とし、高解像で高速な描画装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a photoelectron source having small energy dispersion can be applied to a mask transfer drawing apparatus, and a high-resolution and high-speed drawing apparatus can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1の装置構成を示す模式的断面
図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a device configuration according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の第2マスクの平面図。FIG. 2 is a plan view of a second mask according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2の装置構成を示す模式的断面
図。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a device configuration according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2の第2マスクの平面図。FIG. 4 is a plan view of a second mask according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例3の装置構成を示す模式的断面
図。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a device configuration according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例3の電流密度分布を示す測定
図。
FIG. 6 is a measurement diagram showing a current density distribution of Example 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…励起光、101…光電子面、102…引き出し
電極、103…第1転写レンズ、104…第2転写レン
ズ、105…転写アライナー、106…第1マスク、1
07…第1転写レンズ、108…第2転写レンズ、10
9…第2マスク、110…第1偏向器、111…第2偏
向器、112…第3転写レンズ、113…第4転写レン
ズ、115…第1対物レンズ、116…試料、117…
ステージ、119…電子源像レイトレース、120…ク
ロスオーバ像レイトレース、201…可変成形用矩形開
口、202…一括図形開口(図形状開口)、203…ビ
ーム調整用開口、204…一括図形開口領域、205…
第1マスク像、300…複数励起光、301…光源制御
ユニット、302…偏向器制御ユニット、303…図形
情報格納ユニット、304…信号線、305…マスク上
走査用偏向器、401…可変成形用矩形開口、402…
一括図形開口、404…一括図形開口領域、405…第
1マスク開口像および/あるいは電子源像、501…フ
ァラデーカップ、502…電流計、503…対物偏向
器、504…電流分布計測ユニット、505…アノード
電極、506…第1クロスオーバ像。
Reference numeral 100: excitation light, 101: photoelectric surface, 102: extraction electrode, 103: first transfer lens, 104: second transfer lens, 105: transfer aligner, 106: first mask, 1
07: first transfer lens, 108: second transfer lens, 10
9 second mask, 110 first deflector, 111 second deflector, 112 third transfer lens, 113 fourth transfer lens, 115 first objective lens, 116 sample, 117
Stage 119: ray trace of electron source image, 120: ray trace of crossover image, 201: rectangular opening for variable shaping, 202: collective figure opening (figure shape opening), 203: aperture for beam adjustment, 204: collective figure opening area , 205 ...
First mask image, 300: multiple excitation lights, 301: light source control unit, 302: deflector control unit, 303: graphic information storage unit, 304: signal line, 305: mask deflector for scanning, 401: variable shaping Rectangular opening, 402 ...
Collective figure opening, 404: Collective figure opening area, 405: First mask opening image and / or electron source image, 501: Faraday cup, 502: Ammeter, 503: Object deflector, 504: Current distribution measurement unit, 505 ... Anode electrode, 506: First crossover image.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷本 明佳 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 大嶋 卓 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 2H097 BB01 CA16 LA10 5C030 CC01 CC07 CC10 5C034 BB01 BB02 BB05 5F056 AA04 AA06 FA02 FA03 FA07 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Akika Tanimoto 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji City, Tokyo Inside the Central Research Laboratory of Hitachi, Ltd. F-term in the Central Research Laboratory (Reference) 2H097 BB01 CA16 LA10 5C030 CC01 CC07 CC10 5C034 BB01 BB02 BB05 5F056 AA04 AA06 FA02 FA03 FA07

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】可変成形法あるいは一括図形照射法が可能
な電子ビーム描画装置において、描画に用いるマスクの
最大開口より大きさの小さい光電子源からの電子ビーム
をマスクに照射し、マスクの像を試料上に投影する際
に、光電子源を一旦拡大することを特徴とする電子ビー
ム描画方法。
In an electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, an electron beam from a photoelectron source having a size smaller than the maximum aperture of a mask used for writing is irradiated on the mask, and an image of the mask is formed. An electron beam writing method, wherein a photoelectron source is temporarily enlarged when projecting onto a sample.
【請求項2】可変成形法あるいは一括図形照射法が可能
な電子ビーム描画装置において、光電子源からの電子ビ
ームをマスクに照射し、マスクの像を試料上に投影する
際に、光電子源を一旦2倍以上に拡大することを特徴と
する電子ビーム描画方法。
2. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch pattern irradiation method, irradiates an electron beam from a photoelectron source onto a mask, and once the image of the mask is projected onto a sample, the photoelectron source is once turned on. An electron beam lithography method characterized in that the magnification is twice or more.
【請求項3】可変成形法あるいは一括図形照射法が可能
な電子ビーム描画装置において、光電子源からの電子ビ
ームをマスクに照射し、マスクの像を試料上に投影する
際に、光電子源からの放出電流量と描画に使う最大電流
の比を1/5以上あるいは光電子源からの放出電流量が
30μA以下であることを特徴とする電子ビーム描画方
法。
3. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, irradiating an electron beam from a photoelectron source onto a mask and projecting an image of the mask onto a sample. An electron beam writing method, wherein the ratio of the amount of emission current to the maximum current used for writing is 1/5 or more, or the amount of emission current from the photoelectron source is 30 μA or less.
【請求項4】可変成形法あるいは一括図形照射法が可能
な電子ビーム描画装置において、光電子源からの電子ビ
ームをマスクに照射し、マスクの像を試料上に投影する
際に、複数の光電子源の励起光を用いることを特徴とす
る電子ビーム描画方法。
4. An electron beam lithography system capable of performing a variable shaping method or a collective pattern irradiation method, irradiates an electron beam from a photoelectron source onto a mask and projects a plurality of photoelectron sources when projecting an image of the mask onto a sample. An electron beam writing method characterized by using the excitation light of (1).
【請求項5】可変成形法あるいは一括図形照射法が可能
な電子ビーム描画装置において、光電子源からの電子ビ
ームをマスクに照射し、マスクの像を試料上に投影する
際に、照射するマスクをクロスオーバ像より電子源像の
近くに設置することを特徴とする電子ビーム描画方法。
5. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, irradiating an electron beam from a photoelectron source onto a mask and projecting the mask image onto a sample. An electron beam writing method, wherein the electron beam writing method is provided closer to an electron source image than a crossover image.
【請求項6】請求項1から5のいずれか記載の電子ビー
ム描画方法において、光電子源からの電子ビームをマス
クに照射し、マスクの像を試料上に投影する際に、照射
するマスク上で光電子を走査しながら描画することを特
徴とする電子ビーム描画方法。
6. An electron beam writing method according to claim 1, wherein the mask is irradiated with an electron beam from a photoelectron source and an image of the mask is projected onto a sample to be irradiated. An electron beam drawing method characterized by drawing while scanning photoelectrons.
【請求項7】請求項1から5のいずれか記載の電子ビー
ム描画方法において、照射するマスクの開口部の大きさ
に従って、電子放出面積を変化させることを特徴とする
電子ビーム描画方法。
7. An electron beam writing method according to claim 1, wherein an electron emission area is changed according to a size of an opening of a mask to be irradiated.
【請求項8】可変成形法あるいは一括図形照射法が可能
な電子ビーム描画装置において、光電子源からの電子ビ
ームをマスクに照射し、マスクの像を試料上に投影する
際に、光電子源での励起光強度分布を不均一にすること
でマスク上の電流密度の均一化を図ることを特徴とする
電子ビーム描画方法。
8. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, irradiating an electron beam from a photoelectron source onto a mask and projecting an image of the mask onto a sample. An electron beam writing method, characterized in that the current density on a mask is made uniform by making the excitation light intensity distribution non-uniform.
【請求項9】可変成形法あるいは一括図形照射法が可能
な電子ビーム描画装置において、描画に用いるマスクの
最大開口より大きさの小さな光電子源とそれを拡大する
光学系と光電子を照射されるマスクの像を試料上に結像
する光学系を有する電子線描画装置。
9. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, a photoelectron source having a size smaller than the maximum aperture of a mask used for writing, an optical system for enlarging the same, and a mask irradiated with photoelectrons. An electron beam lithography apparatus having an optical system for forming an image of a sample on a sample.
【請求項10】可変成形法あるいは一括図形照射法が可
能な電子ビーム描画装置において、光電子源とそれを2
倍以上に拡大する光学系と光電子を照射されるマスクの
像を試料上に結像する光学系を有する電子線描画装置。
10. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, comprising:
An electron beam lithography apparatus having an optical system that magnifies the image by a factor of two or more and an optical system that forms an image of a mask irradiated with photoelectrons on a sample.
【請求項11】可変成形法あるいは一括図形照射法が可
能な電子ビーム描画装置において、複数の励起光源と、
光電子源とそれを拡大する光学系と光電子を照射される
マスクの像を試料上に結像する光学系を有する電子線描
画装置。
11. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, comprising: a plurality of excitation light sources;
An electron beam lithography system comprising a photoelectron source, an optical system for enlarging the photoelectron, and an optical system for forming an image of a mask irradiated with photoelectrons on a sample.
【請求項12】可変成形法あるいは一括図形照射法が可
能な電子ビーム描画装置において、強度を個々に制御可
能な複数の励起光源と、光電子源とそれを拡大する光学
系と光電子を照射されるマスクの像を試料上に結像する
光学系と、マスク像の電流密度分布を計測する手段と励
起光の強度にフィードバックする手段を有する電子線描
画装置。
12. An electron beam lithography system capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, wherein a plurality of excitation light sources whose intensity can be individually controlled, a photoelectron source, an optical system for enlarging the same, and photoelectrons are irradiated. An electron beam lithography apparatus having an optical system for forming an image of a mask on a sample, a unit for measuring a current density distribution of the mask image, and a unit for feeding back the intensity of excitation light.
【請求項13】可変成形法あるいは一括図形照射法が可
能な電子ビーム描画装置において、複数の励起光源と、
光電子源とそれを拡大する光学系と光電子を照射される
マスクの像を試料上に結像する光学系を有する電子線描
画装置。
13. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, comprising: a plurality of excitation light sources;
An electron beam lithography system comprising a photoelectron source, an optical system for enlarging the photoelectron, and an optical system for forming an image of a mask irradiated with photoelectrons on a sample.
【請求項14】可変成形法あるいは一括図形照射法が可
能な電子ビーム描画装置において、光電子源とそれを拡
大する光学系と、光電子源とマスクの間のラスター走査
用の偏向器と、光電子を照射されるマスクの像を試料上
に結像する光学系を有する電子線描画装置。
14. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, comprising: a photoelectron source, an optical system for enlarging the photoelectron source, a deflector for raster scanning between the photoelectron source and the mask, and a photoelectron. An electron beam lithography apparatus having an optical system for forming an image of an irradiated mask on a sample.
【請求項15】可変成形法あるいは一括図形照射法が可
能な電子ビーム描画装置において、複数の励起光源と、
光電子源とそれを拡大する光学系と光電子を照射される
マスクの像を試料上に結像する光学系を有する電子線描
画装置において照射するマスクの図形に関する情報を図
形選択の偏向器制御部および電子源制御部に送る信号線
を有することを特徴とする電子ビーム描画装置。
15. An electron beam writing apparatus capable of performing a variable shaping method or a batch figure irradiation method, comprising: a plurality of excitation light sources;
A deflector control unit for selecting information on a figure of a mask to be irradiated in an electron beam lithography apparatus having a photoelectron source, an optical system for enlarging the same, and an optical system for forming an image of a mask irradiated with photoelectrons on a sample; An electron beam writing apparatus having a signal line to be sent to an electron source control unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020202081A (en) * 2019-06-10 2020-12-17 株式会社Photo electron Soul Electron gun, electron beam application device, and electron gun control method

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