JP2007019246A - Electronic beam device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Takasumi Yui
敬清 由井
Machiko Mizushima
真知子 水島
Hiroya Ota
洋也 太田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic beam device capable of immediately detecting the occurrence of an abnormality in characteristics such as a positional abnormality, and an irradiating amount of an electronic beam or the like which is generated during the drawing of a test piece, and to provide a device manufacturing method employing the electronic beam device. <P>SOLUTION: The electronic beam device has an opening 9 for passing an electronic beam 2 deflected to be irradiate on a test piece by a deflection control means; a shielding unit for shielding the electronic beam controlled so as to be deflected so that the beam is not irradiated on the test piece by the deflection control means; an aperture means having a light emitting substance on the lower surface of the shielding unit; a detecting means 11 for detecting light generated from the light emitting body by at least one of reflected electrons reflected by irradiating the electron beam on the test piece after passing through the opening, and a secondary electron 18; and a means 15 for obtaining an irradiating state on the test piece based on the detecting result 14 of the detecting means. Accordingly, the characteristics can be derived in the electron beam irradiated on the test piece. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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。
特開平2−215033号公報
In general, if any abnormality occurs in the apparatus during the electron beam irradiation, the irradiation beam is also affected. In particular, when such an abnormality occurs during drawing of a pattern on a mask blank or a semiconductor wafer using an electron beam drawing apparatus, it causes a pattern drawing failure. The following are possible causes of the abnormality in the electron beam drawing apparatus. One is due to the drawing system. Specifically, it is a timing shift between subsystems, noise mixing, and the like. For example, if an abnormality occurs in the blanking control system due to these causes, a drawing defect such as a shot position shift or an abnormal dose amount occurs. The other is due to physical disturbance to the electron beam. For example, the beam trajectory is disturbed due to charge-up of each part in the column, or the electric field in the apparatus is suddenly changed due to micro discharge, so-called vignetting occurs and the dose is insufficient. It causes drawing defects such as omission.
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.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-215033

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YSiO: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、YS: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 electron beam 2. In the electron beam 2, an on-state electron beam 6 and an off-state deflected electron beam 7 are produced by the voltages of the two beam blanking electrodes 4 and 5 of the blanker 3. The on-state electron beam 6 passes through an electron beam aperture 9 provided in the blanking aperture 8. The electron beam 6 that has passed through the electron beam aperture 9 passes through an aperture 17 provided in the vicinity of the optical axis of the light-emitting plate 16 and reaches the sample 12. When the electron beam 6 enters the sample 12, reflected electrons 18 and secondary electrons are generated from the vicinity of the surface of the sample 12. When these reflected electrons 18 and secondary electrons reach the back surface of the light emitting plate 16, light emission 19 is generated from the light emitting material applied to the back surface of the light emitting plate 16. The detector 11 is a device that detects the light emission 19 and is provided on the sample 12 side in the vicinity of the light emitting plate 16.
Here, a light emitting material may be applied to the back surface of the blanking aperture 8 itself without providing the light emitting plate 16, or the light emitting material may be included.
On the other hand, the blanker 3 of the electron beam apparatus is connected to a control unit 13 that controls them, and the detector 11 is connected to a measurement circuit 14. The output signal of the control unit 13 and the measurement result of the measurement circuit 14 are input to the comparison unit 15, and the comparison result is output to the control unit 13.
The light emitting plate 16 contains a fluorescent material such as Y 2 SiO 5 : Tb having a property of emitting light when irradiated with an electron beam, or is coated on the surface. In addition, various fluorescent materials such as ZnS: Ag, ZnS: Cu, Al, Y 2 O 2 S: Eu, which are used as fluorescent materials for cathode ray tubes, can be used. Since many of these materials are insulating materials, it is known that they are charged by electron beam irradiation. As a countermeasure, the fluorescent material on the light-emitting plate 16 can be coated with a conductive material such as aluminum to effectively prevent charging, and the drift of the irradiation position of the electron beam can be reduced.
Here, the detector 11 may be one that senses the light emission intensity on the surface of the fluorescent material on the light emitting plate 16, or may be a camera or a CCD that observes the light emission state on the surface of the fluorescent material on the light emitting plate 16.
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-state electron beam 6. It may be.

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 control unit 13 connected to the blanker 3, the measurement circuit 14 connected to the detector 11, and the comparison unit 15 in the electron beam apparatus of FIG. 1.
The data processing unit 25 generates a beam on / off signal pattern and comprehensively controls a desired irradiation time and irradiation timing, and the bank memory 26 stores irradiation data composed of multi-valued bitmaps. A component for buffering the irradiation data output from the bank memory 26; a pulse width modulation circuit 28 for converting the irradiation data output from the buffer memory 27 into a pulse width; The driver 29 is a component that sends the data output from the pulse width modulation circuit 28 to the blanker 3 as a drive signal. The amplifier 30 is a component for amplifying the signal detected by the detector 11, the AD converter 31 is a component for converting the signal amplified by the amplifier 30 into a digital value, and the derivation unit 32 is an AD converter 31. This is a constituent element for deriving the characteristics of the electron beam irradiated on the sample from the output of. The data signal 33 is a signal output from the buffer memory 27 to the pulse width modulation circuit 28, and the signal 34 is a signal obtained by processing the signal from the detector 11 by the measurement circuit 14. These signals 33 and 34 are compared by the comparison unit 15. The data processing unit 25 generates multi-valued bitmap data from the beam on / off signal pattern and stores it in the bank memory 26. The bitmap data stored in the bank memory 26 is transferred to the buffer memory 27 at a desired timing instructed by the data processing unit 25 and sequentially updated. The bit map data output from the buffer memory 27 is processed into a blanking signal having a pulse width corresponding to the size of each data by the pulse width modulation circuit 28 and output to the driver 29 to connect the blanking electrodes 4 and 5. To drive. Here, the pulse width modulation circuit 28 performs modulation so that the center of the pulse width overlaps the center of the time interval determined by the data output period. The data processing unit 25 controls the operation timing of the pulse width modulation circuit 28 and the operation timing of the measurement circuit 14 in addition to the timing at which the bank memory 26 and the buffer memory 27 output data.

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 comparison unit 15, and the comparison operation regarding the amount of the electron beam 6 irradiated on the sample 12 will be described.
The irradiation signal 40 is a component output by the pulse width modulation circuit 28, and the output 41 is an output of the amplifier 30. The output of the pulse width modulation circuit 28 is a binary value of 0 and 1, with 0 corresponding to beam off and 1 corresponding to beam on. The on time and off time of the electron beam 2 are determined by the width of the pulse.
On the other hand, there is a correlation between the irradiation amount of the electron beam 6 irradiated to the sample 12 and the amount of reflected electrons and secondary electrons generated at that time. Therefore, the output obtained by detecting the light emission 19 by the light emitting plate 16 reflects the amount of the electron beam 6 irradiated on the sample 12. Therefore, the irradiation amount of the electron beam 6 that reaches the sample 12 can be derived from the output of the detector 11 through various calculations.
Next, by comparing the irradiation signal 40 with the output 41, the signal sent to the blanker 3 can be compared with the amount of electron beam irradiated on the sample. In the first embodiment, an irradiation error is detected based on the comparison result.
The signals actually input to the comparator 15 are signals 33 and 34. The signal 33 is data before being modulated to the pulse width, and the signal 34 is digitally converted data, but comparing the signal 33 with the signal 34 is comparing the irradiation signal 40 with the output 41. Is equivalent to
As a comparison method, for example, the signal 34 is measured at the center of the pulse according to the sampling frequency of the pulse width modulation circuit, and only the presence or absence of the pulse is compared from the result and the data of the signal 33. There is a method of obtaining actual waveform data by sampling and comparing the result with a logical waveform determined by the data of the signal 33. In addition to these methods, the signal 33 and the signal 34 can be compared and determined by a statistical processing method such as examining the correlation between an actual waveform obtained and a logical waveform.
The comparison result 35 obtained by the method as described above is output to the data processing unit 25 and used for various purposes such as device sequence and display.

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 Embodiment 2 of the present invention is divided into a plurality of beams and arranged in a matrix, and a pattern is simultaneously drawn with each beam. The apparatus will be described.
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 electron beam 51 emitted from this light source is converted into a substantially parallel electron beam 51 a by the condenser lens 52. The substantially parallel electron beam 51a enters a multi-beam module 53 in which a plurality of element electron optical systems 54 are arranged. The element electron optical system 54 having a blanking electrode forms intermediate images 55 and 56 of a plurality of light sources in the vicinity of an aperture 57 of an aperture 57 that shields unnecessary beams due to scattering, etc., and simultaneously operates a plurality of blanking electrodes individually. Thus, a plurality of electron beams are shielded by a blanking aperture 61 located at the pupil position of the projection system described later.
Next, the magnetic lens 59 and the magnetic lens 60 constitute a projection system with a magnetic symmetric doublet. Here, the distance between the magnetic lens 59 and the magnetic lens 60 is equal to the sum of the focal lengths of the respective lenses, and the intermediate images 55 and 56 of the light source are in the vicinity of the focal position of the magnetic lens 59, and these images are magnetic fields. It is formed near the focal position of the lens 60. 63 is a magnetic field deflector, and 64 is an electrostatic deflector that deflects by an electric field. By using these two deflectors, the electron beams from the plurality of intermediate images 55 and 56 are deflected to form a plurality of intermediate image images. The sample 62 is moved in a plane. Here, the magnetic deflector 63 and the electrostatic deflector 64 are selectively used depending on the moving distance of the light source image. 65 is a dynamic focus coil for correcting a shift of the focus position due to deflection aberration generated when the deflector is operated, and 58 is a dynamic stig coil for correcting astigmatism generated in the same process. Reference numeral 66 denotes an XYZ stage for moving the sample 62 in the X, Y, and Z directions. At the time of drawing, based on the pattern data, a plurality of intermediate images are projected onto the sample 62 by the projection system, and the blanking electrodes of the plurality of element electron optical systems are operated to turn on the plurality of electron beams. While being turned off, the entire surface of the sample 62 is scanned using the magnetic deflector 63, the electrostatic deflector 64, and the XYZ stage 66 to obtain a desired exposure pattern.

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 optical system 54 mounted on the multi-beam module 53 in the electron beam drawing apparatus according to the second embodiment of the present invention, the driver for driving them, and the drive signal are shown. A transmission path for transmission will be described.
A drawing signal is converted into an on / off signal pattern for each beam, and a drive signal is output from a data processing system 67 that gives a desired exposure time to a driver 68. This output is connected to the interface connector 70 of the relay board 71 via the drive signal cable 69, passes through the electron optical column 78 by a wiring pattern, and is input to the terminator 72 which is a drive signal termination circuit. The drive signal that has passed through the terminator 72 passes through the vacuum seal 79 and is connected to the blanking module 74 via the contact unit 73. Further, on the blanking module 74, a pair of blanking electrodes 76 are provided in each blanking opening 77, and a drive signal is connected to the blanking electrodes 76 from the contact unit 73 through the wiring pattern 75.

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 module 74 is a component mounted on the relay substrate 71, and the lens groups 91 and 92 are lens groups that constitute a projection optical system that projects the divided electron beam 90 in a reduced scale. The blanking aperture 61 is the aforementioned component.
Here, the data processing system 67 converts the pattern data into a beam on / off signal pattern and provides a desired irradiation time and irradiation timing, and irradiation data composed of a multi-valued bitmap. Stored bank memories 95a, 95b, buffer memories 94a, 94b for temporarily storing irradiation data output from the bank memory, a pulse width modulation circuit 93a for converting irradiation data output from the buffer memory into a pulse width, 93b, a calculation unit 96 that adds the outputs of the buffer memory in time series and outputs an irradiation profile, a low-pass filter 99 that removes unnecessary high-frequency components of the detection signal, an AD converter 100 that digitizes the detection signal, an irradiation profile, A signal processing unit that performs processing such as analysis, comparison, and determination on the output of the AD converter 100 01, decision output 103 generated by the determination process of the data processing unit 102 from the output of the signal processing unit 101 is configured. Furthermore, 68a and 68b are drivers that send signals output from the pulse width modulation circuits 93a and 93b as drive signals to a blanker mounted on the blanking module 74, and a detector 97 is provided on a light emitting plate 105 to be described later. A detector / amplifier 98 for detecting the emitted light 107 of the phosphor is an amplifier for amplifying the signal detected by the detector 97.
The data processing unit 102 generates multi-valued bitmap data from pattern data to be drawn and stores it in the bank memory 95. A plurality of bank memories are prepared corresponding to the number of blankers for blanking the divided electron beams. In addition, the same number of subsequent processing parts are prepared. The bitmap data stored in the bank memory is transferred to the buffer memory 94 at a desired timing. In this example, the buffer memory is sequentially updated by a so-called FIFO according to a command from the data processing unit 102. The bitmap data output from the buffer memory is input to the pulse width modulation circuit 93, processed into a blanking signal having a pulse width corresponding to the size of each data, and output to the driver 68. The driver 68 is supplied to the blanking module 74. The arranged blanking electrodes are driven. Here, the pulse width modulation circuit 93 performs modulation so that the center of the pulse width overlaps the center of the time interval determined by the data output period.

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 part 91 of the projection optical system and reaches the vicinity of the blanking aperture 61 while being deflected by the pulse width modulation signal applied to the blanking electrode of the blanking module 74. The blanking aperture 61 has an opening in the vicinity of the optical axis of the projection optical system, shields the electron beam deflected by the blanking module 74, and passes through the opening when the electron beam is not received, and further passes a part 92 of the projection optical system. After passing through and obtaining a predetermined reduction ratio, it passes through a central opening provided in the light-emitting plate 105 and is further irradiated to the sample 62 below. When the sample 62 is irradiated with the electron beam, reflected electrons 106 and secondary electrons are generated from the vicinity of the sample surface. These reflected electrons and secondary electrons are irradiated to the lower surface of the light-emitting plate 105 placed on the electron source side as viewed from the sample. Although not shown in FIG. 4, the light emitting plate 105 is installed below the magnetic lens 60.
Here, the light-emitting plate 105 has a truncated cone shape convex toward the sample 62, and is provided with an opening centered around the optical axis of the electron beam. Further, a light emitting material is applied to the sample surface side (the lower surface in the second embodiment) of the light emitting plate 105, and light emission 107 is generated when an electron beam composed of reflected electrons and secondary electrons is incident. The shape of the light-emitting plate 105 takes into account the efficient collection of reflected electrons and secondary electrons, ensuring a sufficient amount of light when receiving light by the detector 97, and considering the mounting space of the detector 97. Designed.
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 detector 97 that detects the light emission 107. When selecting, use the optimum one according to the emission wavelength of the phosphor to be used. In the second embodiment, a so-called PIN diode is used. In order to give high speed response to the output of the PIN diode, the load resistance is kept small, and a gain of about 100 times is obtained by the amplifier 98 in the subsequent stage. The output of the amplifier passes through the low-pass filter 99, removes unnecessary high frequencies, and is digitized by the AD converter 100.
The signal processing unit 101 outputs characteristic data including the output of the arithmetic unit 96, the output of the AD converter 100, the reflectance of the pattern already formed on the sample from the base pattern characteristic data memory 104, the secondary electron generation rate, and the like. Waveform analysis is performed using methods such as waveform trace, integration, differentiation, second-order differentiation, centroid calculation, etc. In this case, when the mode for performing the base pattern correction is set, the output of the AD converter 100 is the reflectivity of the base pattern obtained from the data stored in advance in the base pattern characteristic data memory 104, and the generation of secondary electrons. Correction is made using values such as rate. The main mode of this correction is reflectivity correction in the evaluation of the electron beam dose. The reflectivity considering the shape and material of the base pattern and the resist characteristics is stored in the base pattern characteristic data memory 104 for each drawing shot. The reflectance data is read in synchronization with the output of the AD converter 100, and the output of the AD converter 100 is multiplied by the reciprocal of the reflectance at that portion. By this operation, the irradiation amount of the electron beam incident on the sample is calculated while eliminating the influence of the base.
After the above correction, comparison and statistical processing of the identity, similarity, correlation, etc. of the output of the arithmetic unit 96 and the AD converter 100 are performed, and at the same time, obtained by waveform analysis, comparison, and statistical processing. The abnormalities are also judged using the information. These waveform data, characteristic data, comparison, statistical information, and determination results are sent to the data processing unit 102, and the data processing unit corrects irradiation parameters based on the information and simultaneously evaluates the irradiation state. A determination output 103 is obtained.

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 width modulation circuits 93a and 93b. Here, signals Pc and Pd are added in order to explain on the assumption that there are four divided electron beams, that is, four blankers. For this reason, signals Pa, Pb, Pc, Pd, and four signals are output to each driver, and the four blankers connected to the driver are driven.
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 buffers 94a and 94b in the previous stage is digitally added in time series by the arithmetic unit 96.
On the other hand, the signal Ds is a signal obtained by multiplying the signal obtained by the detector 97 by the amplifier 98 and passing through the LPF. As can be seen from FIG. 7, the waveform of the signal Ps and the signal Ds are similar, and it can be seen that normal drawing has been performed. There are several methods for processing the dose. In this embodiment, the integration method and the second-order differentiation method are used. The integration method is a method in which the signals Ps and Ds are integrated within an integration window for each pulse, and the difference between the results is used as a parameter for determination. The second-order differentiation method focuses on the waveforms of the signals Ps and Ds, converts each waveform increase / decrease as a sign change of the slope by two differential operations, and evaluates the degree of coincidence of the data obtained from each waveform. This is a method used for determination.
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 AD converter 100 and then subjected to signal processing.
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 data processing unit 102 makes a comprehensive judgment from the information thus obtained and outputs a judgment output 103. This output is used by a host controller (not shown) or a display device. For example, it is used for starting operations such as device sequence change or stop, error display, alert output, error log registration, error recovery, retry sequence startup, and the like.
In the second embodiment, no particular consideration was given to the shape design of the detector 97, but various forms and configurations are conceivable as in the first embodiment of the present invention for the purpose of improving detection sensitivity and SN ratio.

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).

本発明の実施例1の説明図である。It is explanatory drawing of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1を構成する制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the control apparatus which comprises Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の信号波形の説明図である。It is explanatory drawing of the signal waveform of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の説明図である。It is explanatory drawing of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2のブランキングモジュールの説明図である。It is explanatory drawing of the blanking module of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2のブランキングモジュールとその周辺回路の説明図である。It is explanatory drawing of the blanking module of Example 2 of this invention, and its peripheral circuit. 本発明の実施例2の信号波形の説明図である。It is explanatory drawing of the signal waveform of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3のデバイス製造方法のフローの説明図である。It is explanatory drawing of the flow of the device manufacturing method of Example 3 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 Electron gun 2 Electron beam 3 Blanker 4 Blanking electrode 5 Blanking electrode 6 Electron beam of ON state 7 Electron beam of OFF state 8 Blanking aperture 9 Electron beam aperture 11 Detector 12 Sample 13 Control unit 14 Measurement circuit 15 Comparison unit 16 Light Emitting Plate 17 Aperture 18 Reflected Electron and Secondary Electron 19 Light Emission 25 Data Processing Unit 26 Bank Memory 27 Buffer Memory 28 Pulse Width Modulation Circuit 29 Driver 30 Amplifier 31 AD Converter 32 Deriving Unit 33, 34 Signal 35 Comparison Result 40 Irradiation Signal 41 output 50 electron gun 51 electron beam 52 condenser lens 53 multi-beam module 54 element optical system 55, 56 intermediate image 57 aperture 58 dynamic stig coil 59, 60 magnetic lens 61 blanking aperture 62 sample 63 magnetic field Direction device 64 Electrostatic deflector 65 Dynamic focus coil 66 XYZ stage 67 Data processing system 68 Driver 69 Drive signal cable 70 Interface connector 71 Relay board 72 Terminator 73 Contact unit 74 Blanking module 75 Wiring pattern 76 Blanking electrode 77 Blanking opening 78 Electro-optical column 79 Vacuum seal 90 Electron beam
91, 92 Projection optical system 93a, 93b Pulse width modulation circuit 94a, 94b Buffer memory 95a, 95b Bank memory 96 Operation unit 97 Detector 98 Amplifier 99 Low pass filter 101 AD converter 101 Signal processing unit 102 Data processing unit 103 Determination output
104 Ground pattern characteristic data memory 105 Light emitting plate 106 Reflected electrons and secondary electrons 107 Light emission

Claims (11)

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、発光物質から成る請求項1記載の電子ビーム装置。   The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the illuminant is formed by applying a luminescent material on a lower surface of the shielding portion, or made of a luminescent material. 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、発光物質から成る請求項2記載の電子ビーム装置。   3. The electron beam apparatus according to claim 2, wherein the second illuminant has a lower surface coated with a luminescent material or is made of a luminescent material. 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請求項1から4のいずれかに記載の電子ビーム装置。   5. The electron beam apparatus according to claim 1, further comprising means for comparing the obtained irradiation state on the sample with the blanking data. 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請求項1または3記載の電子ビーム装置。   The electron beam apparatus according to claim 1, wherein a conductive material is provided on at least one of the front surface and the back surface of the shielding portion. 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請求項1から6のいずれかに記載の電子ビーム装置。   The electron beam apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein an irradiation error of the electron beam is determined based on a result of comparing the irradiation state on the sample and the blanking data. 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請求項1から7のいずれか1つに記載の電子ビーム装置。   The electron beam apparatus according to claim 1, wherein an irradiation amount of the electron beam is obtained based on an irradiation state on the sample. 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請求項1から8のいずれか1つに記載の電子ビーム装置。   9. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the blanking data is corrected based on an irradiation state on the sample. 前記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.
請求項1から10のいずれか1つに記載の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、を備えるデバイス製造方法。   A device manufacturing method comprising: exposing a sample using the electron beam apparatus according to any one of claims 1 to 10; and developing the exposed sample.
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