JP2007019246A - Electronic beam device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置に関し、特に、描画中に発生する電子ビーム位置異常や電子ビーム照射量等、電子ビーム特性の異常を即座に検知できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an electron beam apparatus that irradiates a sample with an electron beam, and in particular, an electron beam apparatus that can immediately detect an abnormality in electron beam characteristics such as an electron beam position abnormality and an electron beam irradiation amount that occur during writing, and the electron The present invention relates to a device manufacturing method using a beam apparatus.
一般に、電子ビームの照射中に装置に何等かの異常が発生すると、照射ビームにもその影響が発生する。特に電子ビーム描画装置を用いてマスクブランクや半導体ウエハにパターンを描画している最中にそうした異常が発生すると、パターン描画不良の原因になる。電子ビーム描画装置の場合に異常が生じる原因には次のようなことが考えられる。1つは描画システムに起因するもので、具体的には、サブシステム相互間のタイミングのずれ、雑音の混入等である。これらの原因によって、例えばブランキング制御システムに異常が発生すると、ショットの位置ズレやドーズ量の異常等、描画不良が発生する。もう1つは電子ビームへの物理的外乱によるもので、例えばカラム内各部のチャージアップによるビーム軌道の乱れやマイクロ放電による装置内電場の急激な変動によって、いわゆるケラレが発生しドーズ量不足やパターン抜けなどの描画不良を引き起こす。
このような異常を描画中に検出することは困難で、実際に描画したパターン又はウエハ上に形成された半導体装置を回路として検査していた。そのため異常が判明するのはパターン描画の後工程であり、従って異常が発生しているにもかかわらず、それを検知できないが故に描画を続けなければならず、さらに少なからず時間を要する検査を経なければ良否判定ができないという問題がある。
異常の発生が即座に判明すればその後の描画時間及び検査時間を省略することができる。このために従来は、描画システムの偏向データのエラーをチェックするという方法や、ブランキングアパーチャに流入する電流量を計測して偏向データと比較を行う方法、試料からの反射電子や2次電子の量を計測して偏向データと比較を行うという方法がとられている。
例えば、特開平2−215033号公報(特許文献1)では、簡単な構成で、ビーム電流の測定等を行うことができる電子ビーム装置が提案され、アパーチャの下方に設けられる導電性の筒状体等に入射する電子ビームを検出して電子ビーム軸の調整を行っていた。
Such an abnormality is difficult to detect during drawing, and an actually drawn pattern or a semiconductor device formed on a wafer is inspected as a circuit. For this reason, abnormalities are found in the post-pattern drawing process. Therefore, even though abnormalities have occurred, they cannot be detected, so drawing must be continued, and more time-consuming inspections are required. Otherwise, there is a problem that the pass / fail judgment cannot be made.
If the occurrence of abnormality is immediately found, the subsequent drawing time and inspection time can be omitted. For this reason, conventionally, a method of checking the deflection data error of the drawing system, a method of measuring the amount of current flowing into the blanking aperture and comparing it with the deflection data, a reflection electron or secondary electron from the sample, etc. A method is used in which the amount is measured and compared with the deflection data.
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-215033 (Patent Document 1) proposes an electron beam apparatus capable of measuring a beam current and the like with a simple configuration, and a conductive cylindrical body provided below the aperture. The electron beam axis was adjusted by detecting the electron beam incident on the light source.
しかし、描画システムの偏向データのエラーをチェックするという方法では、実際にビームが試料に照射されたかどうかを検知することはできないという問題がある。
ブランキングアパーチャに流れる電流量を計測する方法や反射電子や2次電子の量を計測する方法では、電子ビームの電流量が小さいため、正確な計測が困難であるという問題がある。また、ブランキングを高速で行う場合には、高速での計測が求められる。
そこで、本発明は、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる電子ビーム装置及びその電子ビーム装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
However, the method of checking the deflection data error of the drawing system has a problem that it is impossible to detect whether the beam is actually irradiated on the sample.
In the method of measuring the amount of current flowing through the blanking aperture and the method of measuring the amount of reflected electrons and secondary electrons, there is a problem that accurate measurement is difficult because the amount of electron beam current is small. Moreover, when performing blanking at high speed, measurement at high speed is required.
Accordingly, the present invention provides an electron beam apparatus that can immediately detect the occurrence of abnormalities in characteristics such as electron beam position abnormality and electron beam irradiation amount generated during drawing of a sample, and a device manufacturing method using the electron beam apparatus. The purpose is to do.
上記の目的を達成するため、本発明の電子ビーム装置は、電子源からの電子ビームを試料上に照射する電子ビーム装置において、
ブランキングデータに基づいて、前記電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、
前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された前記電子ビームを通過させる開口部、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された前記電子ビームを遮蔽する遮蔽部、および、前記遮蔽部の下面に発光物質を有する発光体を有するアパーチャ手段と、
前記電子ビームが前記開口部を通過し前記試料に照射され反射された反射電子および2次電子の少なくとも一方により前記発光体から発生する光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記アパーチャ手段において、前記発光体の代わりに第2の開口部を有して前記アパーチャ手段の下方に設けられ、下面に発光物質を有する第2の発光体を有し、
前記電子ビームが前記開口部および前記第2の開口部を通過し前記試料に照射され反射された前記反射電子および2次電子の少なくとも一方を受けて前記第2の発光体から発生する光を前記検出手段は検出する。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記発光体は、前記遮蔽部の下面に発光物質が塗布され、あるいは、発光物質から成る。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記第2の発光体は、下面に発光物質が塗布され、あるいは、発光物質から成る。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、求められた前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較する手段をさらに備えることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも一方には、導電性物質が設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うことを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めることを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正することを特徴とする。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、描画装置であり、前記試料上での照射状態を求める手段は、前記電子ビームが照射される前記試料上に既に描画されたパターンに基づいて前記電子ビームの照射特性データを補正する。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備える。
In order to achieve the above object, an electron beam apparatus of the present invention is an electron beam apparatus that irradiates a sample with an electron beam from an electron source.
Deflection control means for controlling deflection of the electron beam based on blanking data;
An opening for passing the electron beam whose deflection is controlled to be irradiated onto the sample by the deflection control means, and the electron beam whose deflection is controlled so as not to be irradiated on the sample by the deflection control means. An aperture means having a shielding part, and a light emitter having a luminescent material on the lower surface of the shielding part;
Detecting means for detecting light generated from the light emitter by at least one of reflected electrons and secondary electrons that are reflected by the electron beam passing through the opening and reflected by the sample;
Means for obtaining an irradiation state on the sample based on a detection result of the detection means.
Furthermore, the electron beam apparatus of the present invention is the second light emitter having a second opening instead of the light emitter and provided below the aperture means in the aperture means, and having a light emitting material on the lower surface. Have
The electron beam passes through the opening and the second opening, receives at least one of the reflected electrons and the secondary electrons reflected and reflected from the sample, and generates light generated from the second light emitter. The detection means detects.
Furthermore, in the electron beam apparatus according to the present invention, the light emitter is formed by applying a light emitting material to the lower surface of the shielding portion, or made of a light emitting material.
Furthermore, in the electron beam apparatus according to the present invention, the second light emitter is formed by applying a light emitting material on the lower surface, or made of a light emitting material.
Furthermore, the electron beam apparatus of the present invention further includes means for comparing the obtained irradiation state on the sample with the blanking data.
Furthermore, the electron beam apparatus of the present invention is characterized in that a conductive material is provided on at least one of the front surface and the back surface of the shielding portion.
Furthermore, the electron beam apparatus of the present invention is characterized in that the irradiation error of the electron beam is determined based on a result of comparing the irradiation state on the sample and the blanking data.
Furthermore, the electron beam apparatus of the present invention is characterized in that an irradiation amount of the electron beam is obtained based on an irradiation state on the sample.
Furthermore, the electron beam apparatus of the present invention is characterized in that the blanking data is corrected based on an irradiation state on the sample.
Further, the electron beam apparatus of the present invention is a drawing apparatus, and the means for determining the irradiation state on the sample is based on a pattern already drawn on the sample irradiated with the electron beam. Correct the irradiation characteristic data.
Furthermore, the device manufacturing method of the present invention includes a step of exposing a sample using the electron beam apparatus, and a step of developing the exposed sample.
本発明の電子ビーム装置によれば、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された前記電子ビームを通過させる開口部、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された前記電子ビームを遮蔽する遮蔽部、および、前記遮蔽部の下面に発光物質を有する発光体を有するアパーチャ手段と、前記電子ビームが前記開口部を通過し前記試料に照射され反射された反射電子および2次電子の少なくとも一方により前記発光体から発生する光を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えるため、試料に照射された電子ビームの特性を導出でき、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記アパーチャ手段の前記発光体の代わりに、第2の開口部を有して前記アパーチャ手段の下方に設けられ、下面に発光物質を有する第2の発光体を有し、前記電子ビームが前記開口部および前記第2の開口部を通過し前記試料に照射され反射された前記反射電子および2次電子の少なくとも一方を受けて前記第2の発光体から発生する光を前記検出手段は検出するため、試料に照射された電子ビームの特性を導出でき、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記遮蔽部の表面及び裏面のうち少なくとも一方には、導電性物質が設けられるため、電子ビームがブランキングアパーチャに照射されることによって起きる帯電を効果的に防止して、電子ビームの照射位置のドリフトを少なくする。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態と前記ブランキングデータを比較した結果に基づいて、前記電子ビームの照射エラーの判定を行うため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態に基づいて、前記電子ビームの照射量を求めるため、試料の描画中に発生する電子ビーム照射量の異常の発生を即座に検出できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置によれば、前記試料上での照射状態に基づいて、前記ブランキングデータを補正するため、試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出し、さらに、電子ビームの試料への照射状態を制御できる。
さらに、本発明の電子ビーム装置は、描画装置であり、前記試料上での照射状態を求める手段は、前記電子ビームが照射される前記試料上に既に描画されたパターンに基づいて前記電子ビームの照射特性データを補正するため、より精度の高いデータを得ることができ、特に、電子ビーム描画装置にあっては、下地の影響をキャンセルして的確な照射特性データを得ることができ、これに基く電子ビームの照射状態の制御精度を向上させることができる。
さらに、本発明のデバイス製造方法によれば、前記電子ビーム装置を用いて試料を露光する工程と、露光された前記試料を現像する工程と、を備えるため、半導体デバイスの製造中に前記電子ビーム装置による試料の描画中に発生する電子ビームの位置異常、電子ビーム照射量等の特性の異常の発生を即座に検出できる。
According to the electron beam apparatus of the present invention, an opening through which the electron beam whose deflection is controlled so as to be irradiated onto the sample by the deflection control means, and the sample so as not to be irradiated by the deflection control means. A shielding unit that shields the deflection-controlled electron beam, aperture means having a light emitter having a luminescent material on the lower surface of the shielding unit, and the electron beam passes through the opening and is reflected by the sample. Detecting means for detecting light generated from the light emitter by at least one of reflected electrons and secondary electrons, and means for obtaining an irradiation state on the sample based on a detection result of the detecting means. The characteristics of the electron beam irradiated to the sample can be derived, and the occurrence of abnormalities in the characteristics of the electron beam, such as the position of the electron beam and the amount of electron beam irradiation, generated during the drawing of the sample It can be detected in the seat.
Further, according to the electron beam apparatus of the present invention, in place of the light emitter of the aperture means, a second opening is provided below the aperture means, and a second light emitting material is provided on the lower surface. A light emitter, and the electron beam passes through the opening and the second opening and receives and reflects at least one of the reflected electrons and the secondary electrons irradiated and reflected on the sample. Since the detection means detects the light generated from the sample, the characteristics of the electron beam irradiated to the sample can be derived, and abnormalities in the characteristics of the electron beam, such as the electron beam position and electron beam irradiation, generated during the drawing of the sample Can be detected immediately.
Furthermore, according to the electron beam apparatus of the present invention, since at least one of the front surface and the back surface of the shielding portion is provided with a conductive material, charging caused by irradiation of the electron beam to the blanking aperture is effective. Therefore, the drift of the irradiation position of the electron beam is reduced.
Furthermore, according to the electron beam apparatus of the present invention, the electron beam irradiation error is determined based on the result of comparing the irradiation state on the sample and the blanking data, and thus occurs during the drawing of the sample. The occurrence of an abnormal position of the electron beam can be detected immediately.
Furthermore, according to the electron beam apparatus of the present invention, since the electron beam irradiation amount is obtained based on the irradiation state on the sample, an abnormality in the electron beam irradiation amount that occurs during the drawing of the sample is immediately detected. Can be detected.
Furthermore, according to the electron beam apparatus of the present invention, since the blanking data is corrected based on the irradiation state on the sample, an abnormal position of the electron beam generated during the drawing of the sample, the electron beam irradiation amount, etc. It is possible to immediately detect the occurrence of an abnormality in the characteristics of the electron beam and to control the irradiation state of the electron beam to the sample.
Further, the electron beam apparatus of the present invention is a drawing apparatus, and the means for determining the irradiation state on the sample is based on a pattern already drawn on the sample irradiated with the electron beam. Since the irradiation characteristic data is corrected, more accurate data can be obtained. Particularly, in the electron beam drawing apparatus, the influence of the background can be canceled to obtain accurate irradiation characteristic data. The control accuracy of the irradiation state of the base electron beam can be improved.
Furthermore, according to the device manufacturing method of the present invention, the method includes: exposing the sample using the electron beam apparatus; and developing the exposed sample. It is possible to immediately detect the occurrence of abnormalities in the characteristics of the electron beam, such as the electron beam position and electron beam irradiation amount, which occur during the drawing of the sample by the apparatus.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1の概略構成図、図2および図3を参照して本発明の実施例1の電子ビーム装置を説明する。
電子銃1は、電子ビーム2を照射する装置である。電子ビーム2はブランカー3の二つのビームブランキング電極4、5の電圧によって、オン状態の電子ビーム6とオフ状態の偏向電子ビーム7が作られる。オン状態の電子ビーム6は、ブランキングアパーチャ8に設けられた電子ビーム開口9を通過する。電子ビーム開口9を通過した電子ビーム6は発光板16の光軸付近に設けられた開口17を通過して試料12に到達する。電子ビーム6が試料12に入射すると試料12の表面付近から反射電子18や2次電子が発生する。これらの反射電子18や2次電子が発光板16の裏面に到達すると、発光板16の裏面に塗布されている発光物質から発光19を生じる。検出器11は発光19を検出する装置で、発光板16近傍の試料12側に設けられる。
ここで、発光板16を設けずにブランキングアパーチャ8自体の裏面に発光物質を塗布するか、あるいは、発光物質を含有する構成でもよい。
一方、電子ビーム装置のブランカー3は、それらを制御する制御部13に接続され、検出器11は、計測回路14に接続される。制御部13の出力信号と、計測回路14の計測結果は、比較部15に入力され、制御部13に比較結果が出力される。
発光板16は、電子ビームが照射されることによって発光する性質を持つ、例えばY2SiO5:Tbといった蛍光材料を含有するかまたは表面にコーティングされている。このほかにも、ブラウン管の蛍光材料として用いられているようなZnS:Ag、ZnS:Cu,Al、Y2O2S:Euをはじめとする種々の蛍光材料を使用することが可能である。このような材料は多くが絶縁材料であるため、電子ビームの照射によって帯電することが知られている。その対策として、発光板16上の蛍光材料を、例えばアルミニウムのような導電性材料でコーティングして帯電を効果的に予防して、電子ビームの照射位置のドリフト等を少なくすることができる。
ここで、検出器11は発光板16上の蛍光材料表面の発光強度を感知するものか、あるいは発光板16上の蛍光材料表面の発光状態を観察するカメラやCCDといったものでもよい。
本実施例1においては、検出器11の形状を図1に示すような板状としたが、集光効率や実装上の制約などを考慮した上で形状を任意に選択すればよい。本実施例のように電子ビームをある程度絞った状態で使用する装置では、オン状態の電子ビーム6と干渉しない形状であればよく、例えば電子ビーム6の光軸上に開口を持つリング形状のものであってもよい。
First, an electron beam apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG. 1 and FIGS. 2 and 3.
The electron gun 1 is a device that irradiates an
Here, a light emitting material may be applied to the back surface of the blanking
On the other hand, the blanker 3 of the electron beam apparatus is connected to a
The
Here, the detector 11 may be one that senses the light emission intensity on the surface of the fluorescent material on the
In the first embodiment, the shape of the detector 11 is a plate shape as shown in FIG. 1, but the shape may be arbitrarily selected in consideration of light collection efficiency and restrictions on mounting. In an apparatus that uses an electron beam that has been narrowed to some extent as in the present embodiment, it may have any shape that does not interfere with the on-
図2は、図1の電子ビーム装置におけるブランカー3に接続された制御部13、検出器11に接続された計測回路14および比較部15の詳細を表す図である。
データ処理部25はビームのオンオフ信号パターンを生成し所望の照射時間と照射タイミングを総合的に制御するための構成要素、バンクメモリ26は多値化されたビットマップで構成された照射データを格納する構成要素、バッファメモリ27はバンクメモリ26から出力された照射データを一時的に蓄積する構成要素、パルス幅変調回路28はバッファメモリ27から出力された照射データをパルス幅に変換する構成要素、ドライバ29は前記パルス幅変調回路28から出力されたデータをブランカー3に駆動信号として送出する構成要素である。増幅器30は検出器11で検出された信号を増幅するための構成要素、AD変換器31は増幅器30で増幅された信号をディジタル値に変換するための構成要素、導出部32はAD変換器31の出力から試料に照射された電子ビームの特性を導出する構成要素である。データ信号33はバッファメモリ27がパルス幅変調回路28に出力する信号、信号34は検出器11からの信号を計測回路14で処理した信号である。これらの信号33、34は比較部15で比較される。データ処理部25はビームのオンオフ信号パターンから多値化されたビットマップデータを生成し、バンクメモリ26に格納する。バンクメモリ26に格納されたビットマップデータはデータ処理部25の指令する所望のタイミングでバッファメモリ27に転送され、逐次更新される。バッファメモリ27からから出力されたビットマップデータはパルス幅変調回路28で各データの大きさに見合ったパルス幅を持つブランキング信号に加工され、ドライバ29に出力されてブランキング電極4、5を駆動する。ここで、パルス幅変調回路28はデータの出力周期で決まる時間間隔の中央にパルス幅の中心が重なるように変調を行う。データ処理部25は、バンクメモリ26とバッファメモリ27がデータを出力するタイミング以外にも、パルス幅変調回路28の動作タイミング、さらに計測回路14の動作タイミング等をコントロールしている。
FIG. 2 is a diagram showing details of the
The
図3は、比較部15が行う比較動作の説明図で、試料12に照射される電子ビーム6の量に関する比較動作について説明する。
照射信号40はパルス幅変調回路28が出力する構成要素、出力41は増幅器30の出力である。パルス幅変調回路28の出力は、0と1の2値で、0がビームオフ、1がビームオンに対応する。電子ビーム2のオン時間、オフ時間はパルスの幅によって決定される。
一方、試料12に照射された電子ビーム6の照射量とその際に発生する反射電子や2次電子の量と相関がある。従って、発光板16による発光19を検出することによって得られる出力は試料12に照射された電子ビーム6の量を反映していることになる。よって検出器11の出力から種々の演算を経て試料12に到達した電子ビーム6の照射量を導出することができる。
次に、照射信号40と出力41を比較することによって、ブランカー3に送られた信号と試料に照射された電子ビーム量の比較を行うことができる。本実施例1では、この比較結果によって照射エラーを検出する。
実際に比較器15に入力される信号は信号33、34である。信号33はパルス幅に変調がされる前のデータであり、信号34はディジタル変換されたデータであるが、信号33と信号34を比較することは、照射信号40と出力41とを比較することと等価である。
比較の方法としては、例えば、パルス幅変調回路のサンプリング周波数に従いパルスの中心部分で信号34を計測し、その結果と信号33のデータからパルスの有無のみを比較する方法や、信号34を高速にサンプリングして実際の波形データを得、その結果と信号33のデータで決定される論理上の波形との比較を行う方法などがある。これらの方法以外にも得られた実際の波形と論理的な波形の相関等を診るといった統計的な処理方法によっても、信号33と信号34の比較判定を行うことができる。
上述のような方法で得られた比較結果35はデータ処理部25に出力され、装置シーケンス、表示といった種々の用途に供される。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the comparison operation performed by the
The
On the other hand, there is a correlation between the irradiation amount of the
Next, by comparing the
The signals actually input to the
As a comparison method, for example, the
The
図4を参照して本発明の実施例2である電子銃から放出される電子ビームを複数本に分割してマトリックス状に並べ、各々のビームで同時にパターンを描画するマルチビーム方式の電子線描画装置を説明する。
この種の装置は複数の電子ビームでより広い視野に同時にパターンを描画するので、スループットを向上させることができると考えられている。
電子銃50は、描画装置の光源である。この光源から放射された電子ビーム51はコンデンサーレンズ52によって略平行の電子ビーム51aとなる。この略平行の電子ビーム51aは複数の要素電子光学系54が配列された、マルチビームモジュール53に入射する。ブランキング電極を有する要素電子光学系54は複数の光源の中間像55、56を散乱等による不要なビームを遮蔽するアパーチャ57の開口付近に形成すると同時に、複数のブランキング電極を各々個別に作動させ、後述する投影系の瞳位置にあるブランキングアパーチャ61で複数の電子ビームを遮蔽する構成になっている。
次に、磁界レンズ59と磁界レンズ60は磁気対称ダブレットで投影系を構成する。ここで、磁界レンズ59と磁界レンズ60との距離は各々のレンズの焦点距離の和に等しく、前記光源の中間像55、56は磁界レンズ59の焦点位置付近にあって、それらの像は磁界レンズ60の焦点位置付近に形成される。63は磁界偏向器、64は電界によって偏向を行う静電偏向器で、これら二つの偏向器を用いて複数の中間像55、56からの電子ビームを偏向させて、複数の中間像の像を試料62の上で平面的に移動させるようになっている。ここで磁界偏向器63と静電偏向器64は、光源像の移動距離によって使い分けている。65は偏向器を作動させた際に発生する偏向収差によるフォーカス位置のずれを補正するためのダイナミックフォーカスコイル、58は同様な過程で発生する非点収差を補正するダイナミックスティグコイルである。また、66は試料62をX,Y,Z方向に移動するためのXYZステージである。描画の際には、パターンデータに基づいて、複数の中間像の像を投影系によって試料62上に投影し、複数の要素電子光学系のブランキング電極を作動させて複数の電子ビームをオン・オフさせながら、磁界偏向器63と静電偏向器64及びXYZステージ66を用いて試料62の全面を走査し所望の露光パターンを得ている。
Referring to FIG. 4, a multi-beam electron beam drawing in which an electron beam emitted from an electron gun according to
Since this type of apparatus simultaneously draws a pattern in a wider field of view with a plurality of electron beams, it is considered that the throughput can be improved.
The electron gun 50 is a light source of the drawing apparatus. The
Next, the
次に、図5を参照して、本発明の実施例2の電子線描画装置におけるマルチビームモジュール53に載置された要素電子光学系54のブランキング電極とそれらを駆動するドライバ及び駆動信号を伝送する伝送路を説明する。
描画データを各ビームのオンオフ信号パターンに変換し所望の露光時間を与えるデータ処理系67からドライバ68に駆動信号を出力する。この出力は駆動信号ケーブル69を介して中継基板71のインターフェースコネクタ70に接続され、配線パターンによって電子光学鏡筒78を通過し駆動信号の終端回路であるターミネータ72に入力する。ターミネータ72を通過した駆動信号は真空シール79を通過しコンタクトユニット73を経由してブランキングモジュール74に接続される。さらに、ブランキングモジュール74の上には各ブランキング開口77に一対ずつ設けられたブランキング電極76があり、コンタクトユニット73から配線パターン75を通して駆動信号がそれらブランキング電極76に接続される。
Next, referring to FIG. 5, the blanking electrodes of the element electron
A drawing signal is converted into an on / off signal pattern for each beam, and a drive signal is output from a
次に、図6を参照して、図4及び図5で説明した装置において電子ビームの特性を検出する方法を説明する。
電子ビーム90は分割された電子ビーム、ブランキングモジュール74は中継基板71に載置された構成要素、レンズ群91、92は分割された電子ビーム90を縮小投影する投影光学系を構成するレンズ群、ブランキングアパーチャ61は前述の構成要素である。
ここで、データ処理系67には、パターンデータをビームのオンオフ信号パターンに変換し所望の照射時間と照射タイミングを提供するデータ処理部102、多値化されたビットマップで構成された照射データを格納しているバンクメモリ95a、95b、バンクメモリから出力された照射データを一時的に蓄積するバッファメモリ94a、94b、バッファメモリから出力された照射データをパルス幅に変換するパルス幅変調回路93a、93b、バッファメモリの出力を時系列上で加算し照射プロファイルを出力する演算部96、検出信号の不要な高周波成分を除去するローパスフィルタ99、検出信号をディジタル化するAD変換器100、照射プロファイルとAD変換器100の出力を分析、比較、判定、等の処理を行う信号処理部101、信号処理部101の出力からデータ処理部102の判定処理によって生成される判定出力103が構成されている。さらに、68a、68bはパルス幅変調回路93a、93b、から出力された信号をブランキングモジュール74に載置されたブランカーに駆動信号として送出するドライバ、検出器97は後述する発光板105上に具備された蛍光体の発光107を検出するための検出器、増幅器98は検出器97で検出された信号を増幅するための増幅器である。
データ処理部102は描画するべきパターンデータから多値化されたビットマップデータを生成しバンクメモリ95に格納する、バンクメモリは分割された電子ビームをブランキングするブランカーの数に対応して複数用意されており、またこれに続く後段の各処理部分も同数用意されている。バンクメモリに格納されたビットマップデータは所望のタイミングでバッファメモリ94に転送される。本例においてはバッファメモリは所謂FIFOでデータ処理部102の指令によって逐次更新されていく。バッファメモリから出力されたビットマップデータはパルス幅変調回路93に入力し各データの大きさに見合ったパルス幅を持つブランキング信号に加工されドライバ68へ出力され、ドライバ68はブランキングモジュール74に配列されたブランキング電極を駆動する。ここで、パルス幅変調回路93は、データ出力周期で決まる時間間隔の中央にパルス幅の中心が重なるように変調をかけるようになっている。
Next, a method for detecting the characteristics of an electron beam in the apparatus described with reference to FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG.
The electron beam 90 is a divided electron beam, the blanking
Here, the
The
分割された電子ビーム90はブランキングモジュール74のブランキング電極に印加されたパルス幅変調信号によって偏向を受けながら、投影光学系の一部91を通りブランキングアパーチャ61付近に到達する。ブランキングアパーチャ61は投影光学系の光軸付近に開口を持ち、ブランキングモジュール74で偏向を受けた電子ビームを遮蔽し、受けないものは開口を通過し、さらに投影光学系の一部92を通過し所定の縮小率を得た後、発光板105に設けられた中心開口を通過しさらに下部にある試料62に照射される。電子ビームが試料62に照射されると試料表面付近から反射電子106や2次電子が発生する。これらの反射電子や2次電子は試料からみて電子源側に載置された発光板105の下面に照射される。尚、発光板105は図4に於いて図示していないが、同図磁界レンズ60の下部に設置されている。
ここで発光板105は試料62に向かって凸形状をした円錐台様で、電子ビームの光軸付近を中心とする開口が設けられている。さらに発光板105の試料面側(本実施例2では下面)には発光物質が塗布されていて、反射電子や2次電子からなる電子ビームが入射すると発光107を発生する。発光板105の形状は反射電子や2次電子を効率良く収集すること、検出器97で受光する際の光量を十分確保すること、さらに検出器97の実装スペースを考慮すること、などを考慮して設計してある。
また本実施例2では発光物質として蛍光材料を用いており、本発明の実施例1と同様な敷設形態、材料を選択している。
発光107を検出する検出器97は例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ、PIN、フォトマル等、種々のものを使用することができる。選定に際しては、用いる蛍光体の発光波長に合わせて最適なもの使用する。本実施例2では所謂PINダイオードを用いている。PINダイオードの出力に高速応答性を持たせるために負荷抵抗を小さく抑え、後段の増幅器98で100倍程度のゲインを得るようにしてある。増幅器の出力はローパスフィルタ99を通り不要な高周波を除去しAD変換器100でディジタル化される。
信号処理部101は演算部96の出力とAD変換器100の出力、さらに下地パターン特性データメモリ104から既に試料上の形成されているパターンの反射率、2次電子発生率等からなる特性データを取り込み、其々のデータから波形トレース、積分、微分、2階微分、重心計算、等の手法を用いて波形解析を行う。この際下地パターン補正を行うモードに設定されている場合には、AD変換器100の出力は下地パターン特性データメモリ104に予め格納されているデータから得られる下地パターンの反射率、2次電子発生率、等の値を用いて補正される。この補正の主要なモードは電子ビームの照射量の評価における反射率補正で、下地パターンの形状と材質さらにレジストの特性を考慮した反射率を各描画ショット単位で下地パターン特性データメモリ104に格納しておいて、AD変換器100の出力に同期して反射率データを読み出し、その部位の反射率の逆数をAD変換器100の出力に乗じる。この操作によって試料に入射した電子ビームの照射量を下地の影響を廃しながら算出するようになっている。
以上の補正の後、演算部96の出力とAD変換器100の出力の同一性、相似性、相関、等の比較、統計的処理を行うと同時に、波形解析や比較、統計的処理で得られた情報を用いて異常性判定も行っている。これらの波形データや特性データ、比較、統計情報、判定結果はデータ処理部102に送出され、データ処理部がそれらの情報をもとに、照射パラメータの補正を行うと同時に照射状況の評価を行い判定出力103を得ている。
The divided electron beam 90 passes through a
Here, the light-emitting
In the second embodiment, a fluorescent material is used as the luminescent material, and the same laying form and material as in the first embodiment of the present invention are selected.
For example, various detectors such as a photodiode, a phototransistor, a PIN, and a photomultiplier can be used as the
The
After the above correction, comparison and statistical processing of the identity, similarity, correlation, etc. of the output of the
図7を参照して、本実施例2のドーズ量の処理において、下地パターン補正を実施しないモードについて説明する。
図7はパルス幅変調回路の出力と演算部の出力イメージ、及び増幅器の出力を時間経過に従ってグラフ化したものである。
信号Pa、Pb、はパルス幅変調回路93a、93bの出力である。ここでは分割された電子ビームが4本、即ちブランカーも4個という想定で説明するために信号Pc、Pdを追加してある。このため、信号Pa、Pb、Pc、Pd,4つの信号が各ドライバに出力され、ドライバに接続された4つのブランカーが駆動される。
尚、実際には1024系統の信号を同時処理が必要である。ここで、縦軸の破線は各パルスの時間中心位置で、この位置がパルスの中央になるように変調されている。この破線の間隔はパルスの送出周期を表していることになり、本例では送出周期が100MHzである。従ってパルスの間隔は10nsecであり、このインターバル毎に全てのビームのオンオフ制御が行われている。信号Psは信号Pa、Pb、Pc、Pdの時系列上の和である。実際にはパルス幅変調回路の出力ではなく、前段のバッファ94a、94b、の出力を演算部96でディジタル的に時系列加算している。
一方、信号Dsは検出器97で得られた信号に増幅器98でゲインをかけ、LPFを通過した信号である。図7からわかるように、信号Psの波形と信号Dsが相似であり、正常な描画ができていることがわかる。ドーズ量を処理する場合いくつかの手法があるが、本実施例では積分法、と2階微分法とを用いている。積分法は信号Ps、Ds其々をパルス毎の積分ウィンドウ内で積分しその結果の差分をパラメータとして判定に用いる方法である。2階微分法は信号Ps、Dsの波形に注目し、各々の波形の増減を2回の微分操作による傾きの符号変化としてデータ化し、各々の波形から得られたデータの一致度を評価して判定に用いる方法である。
本実施例2がドーズ量を比較するときに異なる二つの方法を同時に用いるのは、判定精度を上げたいからである。さらに実施の形態では、それらを補完する中心値判定も併用している。中心値判定は文字通り中心値、即ちパルスの中心位置のデータに着目する方法で、図7における信号Ps、Dsと各破線との交点のデータから、ある閾値をもとにパルスの有無を判別する。この方法は判別が簡単にでき信号処理部を構成する回路への負担が軽いのでラフチェックの目的で常時モニタに使用している。尚、前述したように信号DsはAD変換機100によってディジタル化した後に信号処理を実行している。
さて、こうして得られたドーズ量の評価結果はデータ処理部へ出力され、リアルタイム補正とスタティック補正の両方にフィードバックされている。リアルタイム部分は基本ドーズ量であり、描画条件によって決まる量でありその変動分を補正する意味合いがある。スタティック部分は所謂オフセットであり、適正なインターバルで補正される量である。
図5に戻って、さらにこうして得られた情報からデータ処理部102は総合的に判断を下し、判定出力103を出力する。この出力は、不図示の上位コントローラや表示装置等で利用される。たとえば、装置シーケンスの変更や停止、エラー表示、アラート出力、エラーログへの登録、エラー回復、リトライシーケンスの起動、等の動作の起動に利用される。
本実施例2では検出器97の形状設計について特段の配慮をしなかったが、検出感度やSN比の向上などを目的に本発明の実施例1と同様、種々の形態や構成が考えられる。
With reference to FIG. 7, a description will be given of a mode in which background pattern correction is not performed in the dose processing of the second embodiment.
FIG. 7 is a graph of the output of the pulse width modulation circuit, the output image of the arithmetic unit, and the output of the amplifier over time.
Signals Pa and Pb are outputs of pulse
Actually, it is necessary to simultaneously process 1024 signals. Here, the broken line on the vertical axis represents the time center position of each pulse, and the position is modulated so that this position is the center of the pulse. The interval between the broken lines represents the pulse transmission cycle, and in this example, the transmission cycle is 100 MHz. Therefore, the pulse interval is 10 nsec, and on / off control of all the beams is performed at each interval. The signal Ps is a time series sum of the signals Pa, Pb, Pc, and Pd. Actually, not the output of the pulse width modulation circuit but the output of the
On the other hand, the signal Ds is a signal obtained by multiplying the signal obtained by the
The reason why the two different methods are used at the same time when the dose amount is compared in the second embodiment is to improve the determination accuracy. Further, in the embodiment, center value determination for complementing them is also used. The center value determination is literally a method of paying attention to the center value, that is, the data of the center position of the pulse, and the presence / absence of the pulse is determined from the data of the intersection of the signals Ps and Ds and each broken line in FIG. . Since this method can be easily discriminated and the burden on the circuit constituting the signal processing unit is light, it is always used for monitoring for the purpose of rough check. As described above, the signal Ds is digitized by the
The dose evaluation results obtained in this way are output to the data processing unit and fed back to both real-time correction and static correction. The real-time portion is the basic dose amount, which is determined by the drawing conditions, and has the meaning of correcting the variation. The static portion is a so-called offset, and is an amount that is corrected at an appropriate interval.
Returning to FIG. 5, the
In the second embodiment, no particular consideration was given to the shape design of the
次に、図8を参照して、本発明の実施例1の電子ビーム装置を用いて半導体デバイスを製造する本発明の実施例3のデバイス製造方法を説明する。
図8は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示す。
ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2(露光制御データ作成)では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
Next, with reference to FIG. 8, a device manufacturing method according to a third embodiment of the present invention in which a semiconductor device is manufactured using the electron beam apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 shows the flow of manufacturing a microdevice (semiconductor chip such as IC or LSI, liquid crystal panel, CCD, thin film magnetic head, micromachine, etc.).
In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (exposure control data creation), exposure control data for the exposure apparatus is created based on the designed circuit pattern. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the wafer and the exposure apparatus to which the prepared exposure control data is input. The next step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
1 電子銃 2 電子ビーム 3 ブランカー
4 ブランキング電極 5 ブランキング電極
6 オン状態の電子ビーム 7 オフ状態の電子ビーム
8 ブランキングアパーチャ9 電子ビーム開口
11 検出器 12 試料 13 制御部
14 計測回路 15 比較部 16 発光板
17 開口 18 反射電子及び2次電子
19 発光 25 データ処理部
26 バンクメモリ 27 バッファメモリ
28 パルス幅変調回路 29 ドライバ
30 増幅器 31 AD変換器 32 導出部
33、34 信号 35 比較結果 40 照射信号
41 出力 50 電子銃 51 電子ビーム
52 コンデンサーレンズ 53 マルチビームモジュール
54 要素光学系 55、56 中間像
57 アパーチャ 58 ダイナミックスティグコイル
59、60 磁界レンズ 61 ブランキングアパーチャ
62 試料 63 磁界偏向器 64 静電偏向器
65 ダイナミックフォーカスコイル 66 XYZステージ
67 データ処理系 68 ドライバ 69 駆動信号ケーブル
70 インターフェースコネクタ 71 中継基板 72 ターミネータ
73 コンタクトユニット 74 ブランキングモジュール
75 配線パターン 76 ブランキング電極 77 ブランキング開口
78 電子光学鏡筒 79 真空シール 90 電子ビーム
91、92 投影光学系 93a、93b パルス幅変調回路
94a、94b バッファメモリ 95a、95b バンクメモリ
96 演算部 97 検出器 98 増幅器
99 ローパスフィルタ 101 AD変換器 101 信号処理部
102 データ処理部 103 判定出力
104 下地パターン特性データメモリ 105 発光板
106 反射電子及び2次電子 107 発光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
91, 92 Projection
104 Ground pattern
Claims (11)
ブランキングデータに基づいて、前記電子ビームを偏向制御する偏向制御手段と、
前記偏向制御手段により前記試料上に照射されるように偏向制御された前記電子ビームを通過させる開口部、前記偏向制御手段により前記試料上に照射されないように偏向制御された前記電子ビームを遮蔽する遮蔽部、および、前記遮蔽部の下面に発光物質を有する発光体を有するアパーチャ手段と、
前記電子ビームが前記開口部を通過し前記試料に照射され反射された反射電子および2次電子の少なくとも一方により前記発光体から発生する光を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記試料上での照射状態を求める手段と、を備えることを特徴とする電子ビーム装置。 In an electron beam apparatus that irradiates a sample with an electron beam from an electron source,
Deflection control means for controlling deflection of the electron beam based on blanking data;
An opening for passing the electron beam whose deflection is controlled to be irradiated onto the sample by the deflection control means, and the electron beam whose deflection is controlled so as not to be irradiated on the sample by the deflection control means. An aperture means having a shielding part, and a light emitter having a luminescent material on the lower surface of the shielding part;
Detecting means for detecting light generated from the light emitter by at least one of reflected electrons and secondary electrons that are reflected by the electron beam passing through the opening and reflected by the sample;
An electron beam apparatus comprising: means for obtaining an irradiation state on the sample based on a detection result of the detection means.
前記電子ビームが前記開口部および前記第2の開口部を通過し前記試料に照射され反射された前記反射電子および2次電子の少なくとも一方を受けて前記第2の発光体から発生する光を前記検出手段は検出する請求項1記載の電子ビーム装置。 In the aperture means, a second light emitter having a second opening instead of the light emitter and provided below the aperture means, and having a light emitting material on the lower surface,
The electron beam passes through the opening and the second opening, receives at least one of the reflected electrons and the secondary electrons reflected and reflected from the sample, and generates light generated from the second light emitter. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the detection means detects.
前記試料上での照射状態を求める手段は、前記電子ビームが照射される前記試料上に既に描画されたパターンに基づいて前記電子ビームの照射特性データを補正する請求項1から9のいずれかに記載の電子ビーム装置。 The electron beam device is a drawing device;
The means for obtaining an irradiation state on the sample corrects irradiation characteristic data of the electron beam based on a pattern already drawn on the sample irradiated with the electron beam. The electron beam apparatus as described.
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