JP2005149806A - Electron beam irradiation device and electron beam irradiation method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure an electron beam spot with an electron beam spot detector in a fixed state. <P>SOLUTION: The electron beam irradiation device has an electron beam axis controlling unit 34 which comprises an electron (EB) gun 1; an intermediate lens system 9; an aperture 16 for blanking made of a thin material; an electrostatic deflection electrode 14 for blanking rejecting the electron beam from the position excluding the hole by blanking the position of the electron beam passing through the hole by moving it in a lateral direction and changing its passage by a physical action; a CCD 12 detecting physical reaction when blanking and irradiating the electron beam on the aperture 16 for blanking; and a two-dimensional display device 30 making the detected signal measurable by two-dimensionally visualizing the signal. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子ビーム加速器を搭載し照射される電子ビームにより露光描画または観察・測定する装置などにおいて、電子ビームの中心位置、照射強度(強度分布、大きさを含む)などを検出する電子ビームの検出器および検出方法に関する。   The present invention provides an electron beam that detects an electron beam center position, irradiation intensity (including intensity distribution and size), and the like in an apparatus that carries an electron beam accelerator and that performs exposure drawing or observation / measurement using the irradiated electron beam. The present invention relates to a detector and a detection method.

近年、例えば半導体素子或いは10Gbyteを超える大容量記録メディア等に代表される製品の高密度化の波は、電子ビームを使用した描画装置または測定装置の需要を益々高めている。それら電子ビーム装置の使用において、高精度露光、或いは正確な測定を実施するためには、先行して光軸調整(ビーム・アライメント)の作業が必要となる。   2. Description of the Related Art In recent years, for example, a wave of higher density of products represented by semiconductor elements or large capacity recording media exceeding 10 Gbytes has increased the demand for drawing apparatuses or measuring apparatuses using electron beams. In using these electron beam apparatuses, in order to perform high-precision exposure or accurate measurement, an optical axis adjustment (beam alignment) work is required in advance.

従来この電子ビームの光軸調整作業はレーザビームの光軸調整作業と異なり、光軸系の途中でのビームの位置、ビーム径などといった情報のモニタが非常に難しく、それらの情報を光軸調整にフィードバック出来ない。故に電子ビームの光軸調整作業手順は、ジャストな光軸(以後、光軸中心と呼ぶ)に対して徐々に近づけるように光学系(以後、レンズ系と呼ぶ)を調整、即ちレンズ系の上段から下段に向けて調整する行為を繰り返すという手法をとることになる。よって電子ビームの光軸調整は一般的に時間がかかるものであり、短時間で効率良く行う光軸調整手順が望まれてきた。   Conventionally, the optical axis adjustment work of the electron beam is different from the optical axis adjustment work of the laser beam, and it is very difficult to monitor information such as the position of the beam and the beam diameter in the middle of the optical axis system. I can't give feedback. Therefore, the procedure for adjusting the optical axis of the electron beam is to adjust the optical system (hereinafter referred to as the lens system) so as to gradually approach the just optical axis (hereinafter referred to as the optical axis center). It will take the technique of repeating the act of adjusting from the bottom to the bottom. Therefore, the optical axis adjustment of the electron beam is generally time consuming, and an optical axis adjustment procedure that can be efficiently performed in a short time has been desired.

電子ビームの光軸調整の効率化は図るための1つ手段として、電子ビームの光軸途中にあるビームスポットの位置、形状などを検出、測定し、その値をそのビームスポット位置に至るまでのレンズ系の調整にフィードバックすることが上げられる。即ち、例えばレーザビームの光軸調整で行われるようにレンズ系の前段、後段にある程度分割する形の閉じたレンズ系の中でパラメータを決定することができれば、電子ビームの場合においても効率の良い光軸調整が実現可能となる。以上の理由により電子ビームの光軸途中でのビームスポットの検出手段が必要となる。   As one means for improving the efficiency of the optical axis adjustment of the electron beam, the position and shape of the beam spot in the middle of the optical axis of the electron beam are detected and measured, and the value is obtained until reaching the beam spot position. Feedback to the adjustment of the lens system is raised. That is, for example, if the parameters can be determined in a closed lens system that is divided to some extent at the front and rear stages of the lens system as is done by adjusting the optical axis of the laser beam, it is efficient even in the case of an electron beam. Optical axis adjustment can be realized. For these reasons, a means for detecting a beam spot in the middle of the optical axis of the electron beam is required.

特許文献1には、最良状態で電子ビーム照射を行うことができるように、電子ビーム発生装置と、電子ビーム照射部と、光学系と、光検出部とを有し、その電子ビーム照射部を、電子ビーム励起によって発光する材料を含有する構成とし、光検出部に、電子ビーム照射によって発生した光を、光学系を通じて導入し、電子ビームの照射状態を検出するようにして、この検出情報によって電子ビーム照射を最適状態で照射するように制御する電子ビーム照射方法が開示されている。
特開2002−222748号公報
Patent Document 1 includes an electron beam generator, an electron beam irradiation unit, an optical system, and a light detection unit so that the electron beam irradiation can be performed in the best state. In this configuration, a material containing a material that emits light by electron beam excitation is introduced. Light generated by electron beam irradiation is introduced into the light detection unit through an optical system, and the irradiation state of the electron beam is detected. An electron beam irradiation method for controlling the electron beam irradiation so as to be irradiated in an optimum state is disclosed.
JP 2002-222748 A

ところで、電子ビームの光軸系の途中にあるビームスポットの検出を行う場合、検出する手段としては公知のもので、例えばアルミナなどのセラミック板に電子ビームを当てその発光の状態をCCD(chaerge coupled device)で観測する方法、あるいは分割した電子検出センサに電子ビームを当て直接ながれる電流値を測定する方法等が挙げられる。   By the way, when a beam spot in the middle of the optical axis system of an electron beam is detected, it is a well-known means for detecting, for example, an electron beam is applied to a ceramic plate such as alumina, and the light emission state is determined by a CCD (charge coupled). device) or a method of measuring a current value that is directly applied to a divided electron detection sensor.

しかし、これらの方法を実現するためには電子ビームの光軸上に上述のセラミック板、或いはセンサを取付けた治具を挿入するなどの行為が必要である。このような物理的移動動作を含む行為の場合、その再現性が重要となり、微妙に位置、角度などが変化してしまうことで正確な測定が実施できないという問題が発生する。
よって電子ビームの検出器具は出来るだけ固定されていることが望ましい。
However, in order to realize these methods, an action such as inserting the above-mentioned ceramic plate or a jig with a sensor attached on the optical axis of the electron beam is necessary. In the case of an action including such a physical movement operation, the reproducibility is important, and a problem arises that accurate measurement cannot be performed due to a slight change in position, angle, and the like.
Therefore, it is desirable that the electron beam detector is fixed as much as possible.

また、特許文献1は、光検出部に、電子ビーム照射部によって反射した光を、光学系を通じて導入し、電子ビームの照射状態を検出するようにして、この検出情報によって電子ビーム照射を最適状態で照射するように制御するものであり、本発明のように、電子ビーム露光装置において電子ビームのブランキング装置に、ビーム検出手段を設けることにより、直接照射される電子ビームの中心位置や照射強度を検出し、正確なビームアライメントを図るものとは異なる。   Further, Patent Document 1 introduces light reflected by an electron beam irradiation unit into an optical detection unit through an optical system, and detects the irradiation state of the electron beam. As in the present invention, the electron beam blanking device in the electron beam exposure apparatus is provided with a beam detection means, so that the center position and irradiation intensity of the directly irradiated electron beam are provided. This is different from that for detecting an accurate beam alignment.

本発明はこのような点に鑑みて考案されたもので、その目的は、電子ビームスポットの検出器具を固定した状態で、その電子ビームスポットの状態を測定することが可能な検出方法/検出器ならびに電子ビーム装置を実現することにある。   The present invention has been devised in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a detection method / detector capable of measuring the state of an electron beam spot in a state where an electron beam spot detection device is fixed. And to realize an electron beam apparatus.

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明は、電子ビームを発生させる電子ビーム発生手段と、電子ビームのビーム径を絞り込む電子ビーム絞り手段と、電子ビーム絞り込み手段で絞り込まれたビーム径の電子ビームスポットを通過させるごく微小な孔が開いており且つ電子ビームの照射により物理的に反応する材質の薄い板状開孔手段と、板状開孔手段の孔を通過する電子ビームスポットの位置を物理的作用により板状開孔手段に対し水平方向に移動させ通過経路を変えることでブランキングさせて孔以外の位置から電子ビームスポットをはじくようにするブランキング手段と、ブランキング手段を駆動させるための信号を発生する信号発生手段と、板状開孔手段に電子ビームをブランキングさせて照射させたときの物理的反応を検出する検出手段と、検出した物理的反応による信号を2次元に視覚化し測定可能とする測定手段と、を電子ビーム発生手段に対する電子ビームの光軸調整機構に備え、電子ビームをブランキングさせて板状開孔手段に照射されるビームスポットの物理的反応状態を検出することにより、電子ビームの位置、スポット径および強度を測定する電子ビーム照射装置である。   In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the present invention is narrowed down by an electron beam generating means for generating an electron beam, an electron beam narrowing means for narrowing the beam diameter of the electron beam, and an electron beam narrowing means. A thin plate-shaped opening means made of a material that has a very small hole through which an electron beam spot with a different beam diameter passes and that physically reacts upon irradiation of the electron beam, and an electron that passes through the hole of the plate-shaped opening means Blanking means for causing the electron beam spot to be repelled from a position other than the hole by moving the position of the beam spot in a horizontal direction with respect to the plate-like hole opening means by a physical action and changing the passage path so as to blank. Signal generating means for generating a signal for driving the ranking means, and physical when the plate-shaped aperture means is irradiated with an electron beam blanking The electron beam optical axis adjusting mechanism with respect to the electron beam generating means includes a detecting means for detecting a response and a measuring means for visualizing and measuring a signal based on the detected physical reaction in two dimensions, and blanking the electron beam. The electron beam irradiation apparatus measures the position, spot diameter and intensity of the electron beam by detecting the physical reaction state of the beam spot irradiated to the plate-shaped aperture means.

また、本発明は、電子ビーム発生手段により電子ビームを発生させる電子ビーム発生ステップと、電子ビーム絞り手段により電子ビームのビーム径を絞り込む電子ビーム絞りステップと、電子ビーム絞り込み手段で絞り込まれたビーム径の電子ビームスポットを通過させるごく微小な孔が開いており且つ電子ビームの照射により物理的に反応する材質の薄い板状開孔手段を用いて、信号発生手段からの駆動信号に基づいてブランキング手段により板状開孔手段の孔を通過する電子ビームスポットの位置を物理的作用により板状開孔手段に対し水平方向に移動させ通過経路を変えることでブランキングさせて孔以外の位置から電子ビームスポットをはじくようにするブランキングステップと、検出手段により板状開孔手段に電子ビームをブランキングさせて照射させたときの物理的反応を検出する検出ステップと、測定手段により検出した物理的反応による信号を2次元に視覚化し測定可能とする測定ステップと、を電子ビーム発生手段に対する電子ビームの光軸調整機構に備え、電子ビームをブランキングさせて板状開孔手段に照射されるビームスポットの物理的反応状態を検出することにより、電子ビームの位置、スポット径および強度を測定する電子ビーム照射装置における電子ビーム照射方法である。   The present invention also provides an electron beam generating step for generating an electron beam by the electron beam generating means, an electron beam narrowing step for narrowing the beam diameter of the electron beam by the electron beam narrowing means, and a beam diameter narrowed by the electron beam narrowing means. Blanking based on the drive signal from the signal generating means using a thin plate-like opening means made of a material that has a very small hole that allows the electron beam spot to pass through and that physically reacts when irradiated with the electron beam. The position of the electron beam spot passing through the hole of the plate-like opening means is moved by the physical action in the horizontal direction with respect to the plate-like opening means and the passage route is changed so that the electron is emitted from a position other than the hole. A blanking step for repelling the beam spot, and a blanking step for detecting the electron beam on the plate-like aperture means. An electron beam for the electron beam generating means, a detection step for detecting a physical reaction when the irradiation is performed, and a measurement step for visualizing and measuring a signal due to the physical reaction detected by the measurement means in two dimensions. An electron that measures the position, spot diameter, and intensity of the electron beam by detecting the physical reaction state of the beam spot irradiated to the plate-shaped aperture means by blanking the electron beam. This is an electron beam irradiation method in a beam irradiation apparatus.

本発明によれば、電子ビームのビーム径を絞り込み、上記ビーム径の絞り込みで絞り込まれた電子ビームスポットを通過させるごく微小な孔が開いており且つ電子ビームの照射により発光する材質で出来ている薄い板状開孔手段の孔を通過する電子ビームスポットの位置を駆動信号に基づいて水平方向に移動させ通過経路を変えることで孔の位置からビームスポットをはじくことにより、電子ビームをブランキングさせて照射させたときの発光を検出し、検出した発光の信号を2次元に視覚化し測定可能とする。これにより、電子ビームをブランキングさせて板状開孔手段に照射されるビームスポットの発光状態を検出することにより、電子ビームの位置、スポット径、強度等を測定することができ、これらの機能を用いてより効率の良い光軸調整機構を実現することができる。   According to the present invention, the diameter of the electron beam is narrowed down, and a very small hole through which the electron beam spot narrowed down by the narrowing down of the beam diameter is opened, and is made of a material that emits light when irradiated with the electron beam. The position of the electron beam spot that passes through the hole of the thin plate-shaped aperture means is moved horizontally based on the drive signal and the passing path is changed to repel the beam spot from the hole position, thereby blanking the electron beam. The detected light emission is detected in two dimensions and can be measured. Thereby, the position, spot diameter, intensity, etc. of the electron beam can be measured by blanking the electron beam and detecting the light emission state of the beam spot irradiated to the plate-shaped aperture means. A more efficient optical axis adjustment mechanism can be realized by using.

また本発明によれば、従来、例えば電子ビーム露光装置では困難とされていた、露光中における電子ビームの照射位置の検出・測定をも、可能にすることができる。   Further, according to the present invention, it is possible to detect and measure the irradiation position of the electron beam during the exposure, which has been conventionally difficult with an electron beam exposure apparatus, for example.

以上説明したように、本発明によれば電子ビームの光軸途中でのビーム位置、ビーム径、ビーム強度を物理的に光軸を遮ること無く検出可能とし、従来困難で時間がかかると懸念されている電子ビーム装置の光軸調整を、より簡単で効率の良い方法で実施することが出来る。また、従来電子ビーム装置の動作中では検出が難しいとされている、光軸系の途中におけるビーム位置、ビーム径の変動の検出が可能なシステムの構築が出来る。   As described above, according to the present invention, it is possible to detect the beam position, beam diameter, and beam intensity in the middle of the optical axis of the electron beam without physically blocking the optical axis, and there is a concern that it will be difficult and time consuming in the past. The optical axis adjustment of the existing electron beam apparatus can be performed by a simpler and more efficient method. In addition, it is possible to construct a system capable of detecting variations in the beam position and beam diameter in the middle of the optical axis system, which is conventionally difficult to detect during operation of the electron beam apparatus.

以下、本発明を実施するための系の構成を、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の一実施の形態による電子ビーム照射装置の構成を示している。
電子(EB)銃1から出射された電子ビームは、先ずEB銃1の傾き調整と軸合わせコイルを調整することで、EB銃1から照射された電子ビームのうち電流密度の高い部分を、Ext絞り35により絞り込み、下位のレンズ系に対して出来るだけ垂直に通過させる。Ext絞り35より通過した電子ビームは、コンデンサレンズ系3で照射電流量を調整され、中間レンズ系9で絞り等を調整され、ブランキング機構系13を通過させる。その後電子ビームは対物レンズ系17に入り、露光又は観測対象である基体22に対し調整が行われる。基体22に照射された電子ビームにより発生する2次電子、或いは反射電子は、表示処理系23の上部電子検出器(Upper-SED)31もしくは反射電子検出器(PNJ)24,25で検出され、プリアンプ回路24、中間アンプ回路17およびメインアンプ回路28で信号増幅され、2次元視覚化処理部29で2次元視覚化処理が行われた後に2次元表示装置30にて視覚化されフォーカス調整用画像などとして扱われる。
Hereinafter, the configuration of a system for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an electron beam irradiation apparatus according to an embodiment of the present invention.
The electron beam emitted from the electron (EB) gun 1 is adjusted by first adjusting the tilt of the EB gun 1 and adjusting the alignment coil so that a portion of the electron beam irradiated from the EB gun 1 having a high current density is ext. The aperture is narrowed down by the aperture 35 and passed as vertically as possible to the lower lens system. The electron beam that has passed through the Ext stop 35 is adjusted in the amount of irradiation current by the condenser lens system 3, adjusted in the stop and the like by the intermediate lens system 9, and passed through the blanking mechanism system 13. Thereafter, the electron beam enters the objective lens system 17 and adjustment is performed on the substrate 22 to be exposed or observed. Secondary electrons or reflected electrons generated by the electron beam applied to the substrate 22 are detected by the upper electron detector (Upper-SED) 31 or the reflected electron detectors (PNJ) 24, 25 of the display processing system 23, The signal is amplified by the preamplifier circuit 24, the intermediate amplifier circuit 17 and the main amplifier circuit 28, subjected to the two-dimensional visualization processing by the two-dimensional visualization processing unit 29, and then visualized by the two-dimensional display device 30 and the focus adjustment image. And so on.

図2は図1のブランキング機構系におけるブランキング機構の例を部分的に拡大したものである。
上記の中間レンズ系9で調整された電子ビームは、ブランキング用静電偏向電極14への入力信号(以下、ブランキング信号と呼ぶ)が印加されていない状態(ブランキングOFF)時は、ブランキング用アパチャー16を図に示すように電子ビームが通過する。なお、この例で示しているように、特にブランキング用静電偏向電極14がペア電極である必要は無い。ブランキング信号発生器44よりブランキング信号がブランキング用静電偏向電極14に入力されると、静電偏向方向43で示すように、電子ビームの光路が変化し、ブランキング用アパチャー16の孔から電子ビームが外れブランキング用アパチャー自身に電子ビームが照射される。電子ビームが照射されたブランキング用アパチャー16は電子ビーム発光体で構成されているため41で示すように発光し、その発光したビーム・スポットの状態を上部に備え付けたCCD12にてモニタすることが出来る。CCD12によりモニタされた信号はアンプ回路に入り信号増幅処理された後、2次元視覚化処理部29に入力される。2次元視覚化部29に入力された信号はビデオ信号等の信号を生成し、2次元表示装置30にて視覚化される。
FIG. 2 is a partially enlarged example of the blanking mechanism in the blanking mechanism system of FIG.
The electron beam adjusted by the intermediate lens system 9 is blanked when an input signal to the blanking electrostatic deflection electrode 14 (hereinafter referred to as a blanking signal) is not applied (blanking OFF). The electron beam passes through the ranking aperture 16 as shown in the figure. As shown in this example, the blanking electrostatic deflection electrode 14 does not have to be a pair electrode. When a blanking signal is input from the blanking signal generator 44 to the blanking electrostatic deflection electrode 14, the optical path of the electron beam changes as indicated by the electrostatic deflection direction 43, and the hole of the blanking aperture 16 is changed. Therefore, the blanking aperture itself is irradiated with the electron beam. Since the blanking aperture 16 irradiated with the electron beam is composed of an electron beam emitter, the blanking aperture 16 emits light as indicated by 41, and the state of the emitted beam spot can be monitored by the CCD 12 provided at the top. I can do it. The signal monitored by the CCD 12 enters the amplifier circuit, is subjected to signal amplification processing, and is then input to the two-dimensional visualization processing unit 29. The signal input to the two-dimensional visualization unit 29 generates a signal such as a video signal and is visualized by the two-dimensional display device 30.

本発明の最終目的は、効率の良い電子ビームの光軸調整を行うために、電子ビーム光軸途中の電子ビームのスポット状態(ビーム位置、スポット径、強度等)をモニタ出来る様にし、モニタ位置より上位にあるレンズ系の調整パラメータにフィードバックすることにある。本発明は、電子ビーム装置で使用されるブランキング機構を使い、上述にある電子ビーム光軸途中の電子ビームの状態をモニタする機構を有することを特徴とする。以下、本発明を達成するための原理を、図面の例を使いながら具体的に説明する。   The final object of the present invention is to enable monitoring of the electron beam spot state (beam position, spot diameter, intensity, etc.) in the middle of the electron beam optical axis in order to perform efficient electron beam optical axis adjustment. This is to feed back to the adjustment parameters of the lens system at a higher level. The present invention is characterized in that a blanking mechanism used in an electron beam apparatus is used and a mechanism for monitoring the state of the electron beam in the middle of the above-described electron beam optical axis is provided. Hereinafter, the principle for achieving the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

電子ビーム露光装置などで使用されるブランキング機構は、電子ビームを露光したくない部分に電子ビームを照射しないための機能である。ブランキング用アパチャーとはブランキングOFF(ビーム露光)時には電子ビームを100%通過させ、ブランキングON(ビーム非露光)時には100%電子ビームを高速で遮断する機構が望ましい。そこで図2に示すようにブランキング機構とは、レンズ系によって絞られた電子ビームのクロスポイント42でブランキング用アパチャー16の孔を通過させ、ブランキング用アパチャーの孔径を出来るだけ小さくし、高速電極で電子ビーム軸を移動させる手段を必要とする。今回の発明は上述のブランキング機構の特性を利用している。   The blanking mechanism used in an electron beam exposure apparatus or the like is a function for not irradiating an electron beam to a portion where the electron beam is not desired to be exposed. The blanking aperture is preferably a mechanism that allows 100% of the electron beam to pass when blanking is OFF (beam exposure), and blocks 100% of the electron beam at high speed when blanking is ON (beam non-exposure). Therefore, as shown in FIG. 2, the blanking mechanism is such that the hole of the blanking aperture 16 is made to pass through the crossing point 42 of the electron beam focused by the lens system, and the hole diameter of the blanking aperture is made as small as possible. A means for moving the electron beam axis by the electrode is required. The present invention utilizes the characteristics of the blanking mechanism described above.

先ずブランキングはブランキング用静電偏向電極14などによって高速にON/OFFされるが、これは電気信号によって行われ、一定電圧の偏向に対し極めて精度良くビームが偏向される。ブランキング用アパチャー16が固定であれば、同じ位置に電子ビームのスポットが偏向される。この特性を利用しブランキング用アパチャーをアルミナなどの電子ビームにより発光する材料で製作し、ブランキングしたときにブランキング用アパチャーの発光を上部に装備したCCD12でモニタすれば、位置検出器として作用する。例えばブランキング機構はブランキング用アパチャーの孔径が10〜50μm、ブランキング量は30〜100μmなどとごく小さな値で設計されるので、CCD12は電子ビームの通過孔付近1mm径が見渡せれば十分であり、電子ビームの通過する光軸の部分さえ遮ることがない位置である孔のほぼ真上に設置し、41で示す発光方向に対向するようにほんの数度傾けるだけでモニタが可能である。また、例えば電気処理にて視野を大小する事でマクロ/ミクロの位置決めが可能となる。   First, blanking is turned on / off at a high speed by the blanking electrostatic deflection electrode 14 or the like. This is performed by an electric signal, and the beam is deflected with extremely high accuracy with respect to deflection of a constant voltage. If the blanking aperture 16 is fixed, the electron beam spot is deflected to the same position. Using this characteristic, if the blanking aperture is made of a material that emits light using an electron beam such as alumina, and the blanking aperture is monitored by the CCD 12 equipped on the top when blanking, it acts as a position detector. To do. For example, the blanking mechanism is designed with very small values such as a blanking aperture diameter of 10 to 50 μm and a blanking amount of 30 to 100 μm. Therefore, it is sufficient for the CCD 12 to have a 1 mm diameter near the electron beam passage hole. It is possible to monitor only by tilting it only a few degrees so as to be opposed to the light emitting direction indicated by 41, which is installed almost directly above the hole where even the optical axis portion through which the electron beam passes is not blocked. In addition, for example, macro / micro positioning can be performed by changing the field of view by electrical processing.

また、電子ビームはブランキング用アパチャーの孔を通過するとき、そのクロス・ポイント42がブランキング用アパチャー16の高さ方向(電子ビームの軸に水平方向)の真ん中を通ることが理想である。図2に示すようにブランキング動作は高さ方向の軸移動はなく、横方向(電子ビームの軸に垂直方向)のみ発生する。この特性を利用すると、ブランキングした時のビーム・スポット径が最も小さく集光出来た場合がブランキング用アパチャー16に対してジャスト調整ポイントとみなすことが出来る。即ちCCD12で検出したブランキング用アパチャー16の発光点の径が最も小さくなるように調整すればよい。   Ideally, when the electron beam passes through the hole of the blanking aperture, the cross point 42 passes through the middle of the blanking aperture 16 in the height direction (horizontal to the axis of the electron beam). As shown in FIG. 2, the blanking operation does not move in the height direction and occurs only in the horizontal direction (direction perpendicular to the electron beam axis). If this characteristic is used, the case where the beam spot diameter at the time of blanking is the smallest and the light can be condensed can be regarded as a just adjustment point for the blanking aperture 16. In other words, the light emitting point diameter of the blanking aperture 16 detected by the CCD 12 may be adjusted to be the smallest.

上述のようにクロス・ポイント42を高さ方向に上下どちらかに外してブランキングをONすることで、ブランキング用アパチャー16に広がったビーム・スポットの発光をCCD12にて検出する。この時の発光強度(ビーム強度)を分布処理することでビームの偏りを測定する。この分布が上下、左右方向に対称なガウシアン分布となるように調整することで、収差の少ない光軸とすることが可能となる。   As described above, the cross point 42 is removed either vertically or vertically to turn on blanking, whereby the light emission of the beam spot spread on the blanking aperture 16 is detected by the CCD 12. The distribution of the light emission intensity (beam intensity) at this time is measured to measure the beam bias. By adjusting this distribution to be a Gaussian distribution that is symmetrical in the vertical and horizontal directions, an optical axis with less aberration can be obtained.

ブランキング用アパチャー16より上位のCCD12の検出信号を光軸調整機構34を介して軸合わせコイル2にフィードバックしながら、閉じた系のパラメータを作って調整可能にすることで、調整が簡単になり短い時間での光軸調整が出来る。   Adjustment is simplified by making the parameters of the closed system adjustable while feeding back the detection signal of the CCD 12 above the blanking aperture 16 to the axis alignment coil 2 via the optical axis adjustment mechanism 34. The optical axis can be adjusted in a short time.

例えば図3以降の考察にあるように、上述のブランキング機構を用いた手段を使えば電子ビーム露光中であっても、ブランキング信号発生器44からのブランキング信号によりCCD12から検出信号(データ)を取り出すタイミングをつくり情報を処理すれば、露光動作中においても、光軸の位置ズレ、径の変化の情報を入手でき、ブランキング用アパチャー16より上位にある光軸調整系の変動を知ることが可能であり、その調整が可能となる。   For example, as described in FIG. 3 and subsequent figures, if a means using the above-described blanking mechanism is used, a detection signal (data) is output from the CCD 12 by a blanking signal from the blanking signal generator 44 even during electron beam exposure. ) Is taken out and information is processed, information on the optical axis position shift and diameter change can be obtained even during the exposure operation, and the fluctuation of the optical axis adjustment system above the blanking aperture 16 is known. Can be adjusted.

図3で示すように、6μmの通過ビーム径51に対して、10μm,30μmと2種類のブランキング用アパチャー16が用意されている。図3に示すように、ブランキング用アパチャー16を通過するビーム径51を6μmとし、ブランキング“OFF”(ビーム“ON”)時には電子ビームはブランキング用アパチャー16の中心を通っているものとする。 As shown in FIG. 3, two types of blanking apertures 16 of 10 μm and 30 μm are prepared for a passing beam diameter 51 of 6 μm. As shown in FIG. 3, the beam diameter 51 passing through the blanking aperture 16 is 6 μm, and when blanking is “OFF” (beam “ON”), the electron beam passes through the center of the blanking aperture 16. To do.

ブランキング信号発生器44に入力された信号は、5〜10nsecの立ち上がり・下がり特性を持ったブランキング入力信号と例えば図4のような20nsec周期の50MHzのブランキング入力信号をブランキング信号発生器44に入れたとすると、ブランキング信号発生器44から出力されるブランキング信号は図5に示すように立ち上がり・下がり特性を5nsecとした波形のようになる。   The blanking signal generator 44 is supplied with a blanking input signal having a rising / falling characteristic of 5 to 10 nsec and a blanking input signal of 50 MHz with a cycle of 20 nsec as shown in FIG. 44, the blanking signal output from the blanking signal generator 44 has a waveform with a rising / falling characteristic of 5 nsec as shown in FIG.

ブランキング“ON”時、ブランキング用アパチャー16上で電子ビームは約30μmの距離ブランキングされていることが確認されている。ブランキング“ON”の状態からブランキング“OFF”の状態にする時、通過ビーム径の最外周がブランキング用アパチャー16のエッジにかかるまでの距離は、ブランキング用アパチャーの径が10μmの場合22μmなので、ブランキング信号が立ち上がってから実際に電子ビームがブランキング用アパチャー16上に照射され始める(照射ビーム立ち上がり開始)迄の時間は以下の数1式に示すようになる。   When blanking is “ON”, it is confirmed that the electron beam is blanked on the blanking aperture 16 by a distance of about 30 μm. When the blanking “ON” state is changed to the blanking “OFF” state, the distance from the outermost circumference of the passing beam diameter to the edge of the blanking aperture 16 is when the diameter of the blanking aperture is 10 μm. Since it is 22 μm, the time from when the blanking signal rises to when the electron beam actually starts to be radiated onto the blanking aperture 16 (irradiation beam rise start) is expressed by the following equation (1).

(数1)
22μm×(5nsec/30μm)=3.67nsec
(Equation 1)
22 μm × (5 nsec / 30 μm) = 3.67 nsec

また通過ビーム最外周がブランキング用アパチャー16のエッジにかかってから、ビームが完全にアパチャ−内に現われる(照射ビーム立ち上がり)時間は、以下の数2式に示すようになる。   Further, after the outermost periphery of the passing beam reaches the edge of the blanking aperture 16, the time for the beam to completely appear in the aperture (irradiation beam rising) is expressed by the following equation (2).

(数2)
6μm×(5nsec/30μm)=1nsec
(Equation 2)
6μm × (5nsec / 30μm) = 1nsec

これらの時間を考慮すると照射される電子ビームの信号波形は、図6のようになる。照射ビームに関して信号のデューティ(Duty)を評価(信号レベル中心をSlashして考察)すると、ブランキング用アパチャー16が10μmから30μmにした場合、理論通リであればビーム“ON”時間は、以下の数3式に示す差になる。   Considering these times, the signal waveform of the irradiated electron beam is as shown in FIG. When the duty (duty) of the signal is evaluated with respect to the irradiation beam (consideration by considering the signal level center as a “Slash”), if the blanking aperture 16 is changed from 10 μm to 30 μm, the beam “ON” time is This is the difference shown in equation (3).

(数3)
10nsec−6.16nsec=3.84nsec
また、ブランキング用アパチャー16が30μmの場合の電子ビームの信号波形は、図7のようになる。
(Equation 3)
10nsec-6.16nsec = 3.84nsec
The signal waveform of the electron beam when the blanking aperture 16 is 30 μm is as shown in FIG.

本発明は、電子ビーム露光装置において使用されるブランキング機構を使い、電子ビーム光軸途中の電子ビームの状態をモニタする機構に利用可能である。   The present invention can be used for a mechanism for monitoring the state of an electron beam in the middle of an electron beam optical axis by using a blanking mechanism used in an electron beam exposure apparatus.

本発明の実施の形態による電子ビーム照射装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electron beam irradiation apparatus by embodiment of this invention. ブランキング機構の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a blanking mechanism. ブランキング用アパチャーを通過するビーム径を示す図である。It is a figure which shows the beam diameter which passes the aperture for blanking. ブランキング信号発生器44に入力される50MHzのブランキング入力信号波形を示す図である。It is a figure which shows the blanking input signal waveform of 50 MHz input into the blanking signal generator 44. ブランキング信号発生器44から出力されるブランキング信号波形を示す図である。It is a figure which shows the blanking signal waveform output from the blanking signal generator 44. ブランキング用アパチャー16が10μmのときの照射される電子ビームの信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform of the electron beam irradiated when the aperture 16 for blanking is 10 micrometers. ブランキング用アパチャー16が30μmのときの照射される電子ビームの信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform of the electron beam irradiated when the aperture 16 for blanking is 30 micrometers.

符号の説明Explanation of symbols

1…電子(EB)銃、2…軸合わせコイル、3…コンデンサレンズ系、9…中間レンズ系、12…CCD、13…ブランキング機構系、14…ブランキング用静電偏向電極、16…ブランキング用アパチャー、17…対物レンズ系、23…表示処理系、30…2次元表示装置、34…光軸調整機構、41…発光、42…クロスポイント、43…静電偏向方向、44…ブランキング信号発生器、45…画像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron (EB) gun, 2 ... Axis alignment coil, 3 ... Condenser lens system, 9 ... Intermediate lens system, 12 ... CCD, 13 ... Blanking mechanism system, 14 ... Electrostatic deflection electrode for blanking, 16 ... Blank Aperture for ranking, 17 ... objective lens system, 23 ... display processing system, 30 ... two-dimensional display device, 34 ... optical axis adjusting mechanism, 41 ... light emission, 42 ... cross point, 43 ... electrostatic deflection direction, 44 ... blanking Signal generator, 45 ... Image

Claims (8)

電子ビームを発生させる電子ビーム発生手段と、
上記電子ビームのビーム径を絞り込む電子ビーム絞り手段と、
上記電子ビーム絞り込み手段で絞り込まれた上記ビーム径の電子ビームスポットを通過させるごく微小な孔が開いており且つ電子ビームの照射により物理的に反応する材質の薄い板状開孔手段と、
上記板状開孔手段の孔を通過する電子ビームスポットの位置を物理的作用により上記板状開孔手段に対し水平方向に移動させ通過経路を変えることでブランキングさせて孔以外の位置から電子ビームスポットをはじくようにするブランキング手段と、
上記ブランキング手段を駆動させるための信号を発生する信号発生手段と、
上記板状開孔手段に電子ビームをブランキングさせて照射させたときの物理的反応を検出する検出手段と、
上記検出した物理的反応による信号を2次元に視覚化し測定可能とする測定手段と、
を上記電子ビーム発生手段に対する電子ビームの光軸調整機構に備え、電子ビームをブランキングさせて上記板状開孔手段に照射されるビームスポットの物理的反応状態を検出することにより、電子ビームの位置、スポット径および強度を測定する電子ビーム照射装置。
An electron beam generating means for generating an electron beam;
An electron beam stop means for reducing the beam diameter of the electron beam;
A thin plate-shaped aperture means made of a material that has very small holes that allow the electron beam spot with the beam diameter narrowed down by the electron beam narrowing means to pass therethrough and that physically reacts when irradiated with the electron beam,
The position of the electron beam spot passing through the hole of the plate-like opening means is moved horizontally with respect to the plate-like opening means by a physical action, and the passage is changed so that the electron beam is blanked by changing the passage route. Blanking means to repel the beam spot;
Signal generating means for generating a signal for driving the blanking means;
Detecting means for detecting a physical reaction when the plate-shaped opening means is irradiated with an electron beam blanking; and
A measuring means for visualizing and measuring a signal due to the detected physical reaction in two dimensions;
Is provided in the electron beam optical axis adjusting mechanism for the electron beam generating means, and the electron beam is blanked to detect the physical reaction state of the beam spot irradiated to the plate-like aperture means, thereby Electron beam irradiation device that measures position, spot diameter and intensity.
請求項1記載の電子ビーム照射装置において、
上記板状開孔手段は、電子ビームが照射されることで発光する材料で構成されることを特徴とする電子ビーム照射装置。
The electron beam irradiation apparatus according to claim 1,
The plate-shaped aperture means is composed of a material that emits light when irradiated with an electron beam.
請求項1記載の電子ビーム照射装置において、
上記電子ビーム・スポットの情報を上記光軸調整機構にフィードバックすることで、電子ビームにおける光軸調整を可能とすることを特徴とする電子ビーム照射装置。
The electron beam irradiation apparatus according to claim 1,
An electron beam irradiation apparatus characterized in that optical axis adjustment in an electron beam is enabled by feeding back information on the electron beam spot to the optical axis adjustment mechanism.
請求項1記載の電子ビーム照射装置において、
上記電子ビーム発生手段による被照射体に対する電子ビーム照射中或いは被測定体に対する測定中に、電子ビームの測定する電子ビーム照射装置。
The electron beam irradiation apparatus according to claim 1,
An electron beam irradiation apparatus for measuring an electron beam during irradiation of an electron beam to the irradiated object by the electron beam generating means or during measurement of the measured object.
電子ビーム発生手段により電子ビームを発生させる電子ビーム発生ステップと、
電子ビーム絞り手段により上記電子ビームのビーム径を絞り込む電子ビーム絞りステップと、
上記電子ビーム絞り込み手段で絞り込まれた上記ビーム径の電子ビームスポットを通過させるごく微小な孔が開いており且つ電子ビームの照射により物理的に反応する材質の薄い板状開孔手段を用いて、信号発生手段からの駆動信号に基づいてブランキング手段により上記板状開孔手段の孔を通過する電子ビームスポットの位置を物理的作用により上記板状開孔手段に対し水平方向に移動させ通過経路を変えることでブランキングさせて孔以外の位置から電子ビームスポットをはじくようにするブランキングステップと、
検出手段により上記板状開孔手段に電子ビームをブランキングさせて照射させたときの物理的反応を検出する検出ステップと、
測定手段により上記検出した物理的反応による信号を2次元に視覚化し測定可能とする測定ステップと、
を上記電子ビーム発生手段に対する電子ビームの光軸調整機構に備え、電子ビームをブランキングさせて上記板状開孔手段に照射されるビームスポットの物理的反応状態を検出することにより、電子ビームの位置、スポット径および強度を測定する電子ビーム照射装置における電子ビーム照射方法。
An electron beam generating step of generating an electron beam by an electron beam generating means;
An electron beam stop step for narrowing the beam diameter of the electron beam by an electron beam stop means;
Using a thin plate-shaped aperture means made of a material that has a very small hole through which the electron beam spot with the beam diameter narrowed down by the electron beam narrowing means passes and that physically reacts by irradiation of the electron beam, Based on the driving signal from the signal generating means, the position of the electron beam spot passing through the hole of the plate-like aperture means is moved by the physical action in the horizontal direction with respect to the plate-like aperture means by the blanking means. A blanking step that causes blanking by changing and repels the electron beam spot from a position other than the hole,
A detection step of detecting a physical reaction when the plate-shaped aperture means is blanked and irradiated with an electron beam by the detection means;
A measurement step for visualizing and measuring a signal based on the physical reaction detected by the measurement means in two dimensions;
Is provided in the electron beam optical axis adjusting mechanism for the electron beam generating means, and the electron beam is blanked to detect the physical reaction state of the beam spot irradiated to the plate-like aperture means, thereby An electron beam irradiation method in an electron beam irradiation apparatus for measuring position, spot diameter and intensity.
請求項5記載の電子ビーム照射方法において、
上記板状開孔手段は、電子ビームが照射されることで発光する材料で構成されることを特徴とする電子ビーム照射方法。
The electron beam irradiation method according to claim 5.
The electron beam irradiation method, wherein the plate-like opening means is made of a material that emits light when irradiated with an electron beam.
請求項5記載の電子ビーム照射方法において、
上記電子ビーム・スポットの情報を上記光軸調整機構にフィードバックすることで、電子ビームにおける光軸調整を可能とする光軸調整ステップを設けることを特徴とする電子ビーム照射方法。
The electron beam irradiation method according to claim 5.
An electron beam irradiation method comprising: an optical axis adjustment step that enables optical axis adjustment in an electron beam by feeding back information on the electron beam spot to the optical axis adjustment mechanism.
請求項5記載の電子ビーム照射方法において、
上記測定ステップは、上記電子ビーム発生手段による被照射体に対する電子ビーム照射中或いは被測定体に対する測定中に、電子ビームの測定する電子ビーム照射方法。
The electron beam irradiation method according to claim 5.
The measuring step is an electron beam irradiation method in which an electron beam is measured during the electron beam irradiation to the irradiated object by the electron beam generating means or during the measurement of the measured object.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007324174A (en) * 2006-05-30 2007-12-13 Nuflare Technology Inc Beam axis adjusting method by alignment coil and charged particle beam drawing method
JP2008210897A (en) * 2007-02-23 2008-09-11 Canon Inc Exposure apparatus and method for manufacturing device
CN104267426A (en) * 2014-09-04 2015-01-07 北京大学 Electronic beam spot measuring method and device

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