JP2007049023A - Electron beam writing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子ビーム描画方法に係わり、特に電子レンズの駆動条件の変更方法の改良をはかった電子ビーム描画方法に関する。 The present invention relates to an electron beam drawing method, and more particularly to an electron beam drawing method in which a method for changing a driving condition of an electron lens is improved.
近年、LSIなどの微細パターン形成するものとして、各種の電子ビーム描画装置が用いられている。この装置の光学系は、電子銃、各種電磁レンズ、各種アパーチャマスク,各種偏向器などから構成され、電子銃から放出された電子をレンズにより集束し、アパーチャにより成形し、更に偏向器により試料上の所望位置に照射するようになっている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, various electron beam drawing apparatuses have been used for forming fine patterns such as LSIs. The optical system of this device is composed of an electron gun, various electromagnetic lenses, various aperture masks, various deflectors, etc., and the electrons emitted from the electron gun are focused by the lens, shaped by the aperture, and further on the sample by the deflector. The desired position is irradiated (see, for example, Patent Document 1).
試料上に照射される電子ビームの電流密度を変える手段として、2段の電磁レンズを使用してアパーチャ上での電流密度を調整するシステムがある。具体的には、電子銃側から順に第1のレンズ、第2のレンズ、第1アパーチャ(ビーム制限アパーチャ)、第2アパーチャ(ビーム成形アパーチャ)を配置し、第1及び第2のレンズにより第1アパーチャ上にクロスオーバを結像させる。 As a means for changing the current density of the electron beam irradiated on the sample, there is a system for adjusting the current density on the aperture using a two-stage electromagnetic lens. Specifically, a first lens, a second lens, a first aperture (beam limiting aperture), and a second aperture (beam shaping aperture) are arranged in this order from the electron gun side, and the first and second lenses are used. A crossover is imaged on one aperture.
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題があった。即ち、第1及び第2のレンズの励磁条件を変更するとクロスオーバ位置が上下に移動する。第1アパーチャ上にクロスオーバを結像する場合であっても、変更過程で一時的に第2アパーチャ上にクロスオーバが結像されてしまう場合がある。第2アパーチャにクロスオーバが結像されると、第2アパーチャの上に強いビームが照射されることになる。第2アパーチャは一般に寸法精度を保つために加工性の良い材料で形成され、耐熱性はさほど考慮されていない。このため、第2アパーチャが溶けてしまう問題が生じる。
このように従来の電子ビーム描画方法においては、電子ビームの電流密度を変更するためにレンズの駆動条件を変更する際に、ビーム成形用アパーチャ等の第2のアパーチャマスク上にクロスオーバが結像されてしまい、第2のアパーチャマスクの溶解や変形を招く問題があった。 As described above, in the conventional electron beam drawing method, when the lens driving condition is changed in order to change the current density of the electron beam, a crossover is imaged on the second aperture mask such as a beam shaping aperture. As a result, there is a problem that the second aperture mask is dissolved and deformed.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、複数のレンズの駆動条件を変更する際に、結像させたくない位置にクロスオーバが結像されるのを未然に防止することができ、装置信頼性の向上に寄与し得る電子ビーム描画方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances. The purpose of the present invention is to form a crossover at a position where it is not desired to form an image when changing the driving conditions of a plurality of lenses. An object of the present invention is to provide an electron beam writing method that can be prevented in advance and can contribute to the improvement of device reliability.
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。 In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
即ち、本発明の一態様は、電子銃から放出された電子ビームを複数の電子レンズ及びアパーチャマスクにより成形し、成形されたビームを試料上に照射する電子ビーム描画方法であって、結像させたい第1の位置にクロスオーバを結像させるための第1の電子レンズの駆動条件と第2の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第1の特性曲線を求め、結像させたくない第2の位置にクロスオーバを結像させるための第1の電子レンズの駆動条件と第2の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第2の特性曲線を求め、第1及び第2の電子レンズの駆動条件を第1の特性曲線の所定の点から異なる位置に移動するためにそれぞれの駆動条件を変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第2の特性曲線に接触しないように、第1及び第2の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択することを特徴とする。 In other words, one aspect of the present invention is an electron beam drawing method in which an electron beam emitted from an electron gun is shaped by a plurality of electron lenses and an aperture mask, and the shaped beam is irradiated onto a sample. The first characteristic curve determined by the relationship between the driving condition of the first electron lens and the driving condition of the second electron lens for imaging the crossover at the first position is obtained, and the first characteristic curve that is not desired to be imaged is obtained. A second characteristic curve determined by the relationship between the driving condition of the first electron lens and the driving condition of the second electron lens for forming an image of the crossover at the position 2 is obtained, and the first and second electron lenses are obtained. When changing each driving condition in order to move the driving condition from a predetermined point of the first characteristic curve to a different position, each driving condition in the changing process does not touch the second characteristic curve. First and second electrons And selecting a sequence for changing the lens driving conditions.
また、本発明の別の一態様は、電子銃から放出された電子を第1及び第2の電子レンズにより第1のアパーチャマスク上に結像し、第1のアパーチャマスクを通過したビームを第2のアパーチャマスク上に照射し、第2のアパーチャマスクで成形されたビームを試料上に照射する電子ビーム描画方法であって、第1のアパーチャマスク上にクロスオーバを結像させるための第1の電子レンズの駆動条件と第2の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第1の特性曲線を求め、第2のアパーチャマスク上にクロスオーバを結像させるための第1の電子レンズの駆動条件と第2の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第2の特性曲線を求め、試料上に照射されるビームの電流密度を変更するために、第1及び第2の電子レンズの駆動条件を第1の特性曲線の所定の点から異なる点に変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第2の特性曲線に接触しないように、第1及び第2の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, electrons emitted from the electron gun are imaged on the first aperture mask by the first and second electron lenses, and the beam that has passed through the first aperture mask is reflected on the first aperture mask. An electron beam writing method for irradiating on a second aperture mask and irradiating a sample with a beam formed by the second aperture mask, the first for imaging a crossover on the first aperture mask Driving the first electron lens to obtain a first characteristic curve determined by the relationship between the driving condition of the second electron lens and the driving condition of the second electron lens, and to image the crossover on the second aperture mask In order to obtain a second characteristic curve determined by the relationship between the conditions and the driving conditions of the second electron lens, and to change the current density of the beam irradiated on the sample, the driving conditions of the first and second electron lenses The first When changing from a predetermined point of the characteristic curve to a different point, the order of changing the driving conditions of the first and second electron lenses is selected so that each driving condition in the changing process does not touch the second characteristic curve It is characterized by doing.
本発明によれば、第1の位置にクロスオーバが結像する条件である第1の特性曲線と第2の位置にクロスオーバが結像する条件である第2の特性曲線を求めておき、第1及び第2の電子レンズの駆動条件を変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第2の特性曲線に接触しないように駆動条件を変える順序を選択することにより、結像させたくない第2の位置にクロスオーバが結像されるのを防止することができる。従って、ビーム成形アパーチャマスクなどにクロスオーバが結像されて該アパーチャマスクの溶融や変形が生じるのを防止でき、装置信頼性の向上に寄与することが可能となる。 According to the present invention, a first characteristic curve that is a condition for forming an image of a crossover at a first position and a second characteristic curve that is a condition for forming an image of a crossover at a second position are obtained, When changing the driving conditions of the first and second electron lenses, it is desired to form an image by selecting the order of changing the driving conditions so that each driving condition in the changing process does not touch the second characteristic curve. It is possible to prevent the crossover from being imaged at the second position that is not present. Therefore, it is possible to prevent a crossover from being imaged on a beam shaping aperture mask or the like, thereby causing the aperture mask to be melted or deformed, thereby contributing to improvement in device reliability.
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。 The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態方法に使用した電子ビーム描画装置の光学系の主要部構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a main part configuration of an optical system of an electron beam lithography apparatus used in the method of the first embodiment of the present invention.
図中の11は電子銃であり、この電子銃11から放出された電子は1段目レンズ(第1の電子レンズ)21及び2段目レンズ(第2の電子レンズ)22により集束され、ビーム制限用アパーチャマスク(第1のアパーチャマスク)31上にクロスオーバが結像される。レンズ21,22は電磁レンズであり、励磁電流によってフォーカス位置が変えられるようになっている。ビーム制限用アパーチャマスク31は、ビームに対する耐性の強い白金で形成されている。
In the figure,
ビーム制限用アパーチャマスク31に結像されたクロスオーバは、ビーム成形用アパーチャマスク(第2のアパーチャマスク)32に照射される。ビーム成形用アパーチャマスク32は、例えば矩形状の開口を有し、この開口を通過したビームが試料面(図示せず)に照射されるようになっている。また、ビーム成形用アパーチャマスク32は、開口寸法の高い精度が要求されることから、例えばシリコンで形成されている。
The crossover imaged on the beam limiting
なお、ビーム成形用アパーチャマスク32の材質は、必ずしもシリコンに限るものではないが、十分な寸法精度を確保するために加工性の容易なものが望ましい。さらに、ビーム成形用アパーチャマスク32をビーム制限用アパーチャマスク31と同様に白金で形成する場合、開口寸法の高い精度を保持するためにその板厚を十分に薄くすればよい。
Note that the material of the beam
上記構成では、レンズ21,22のそれぞれの励磁条件によってクロスオーバの結像位置が変化する。図2は、クロスオーバが所定位置、例えばビーム制限用アパーチャ31上に結像される、1段目レンズ21の励磁電流と2段目レンズ22の励磁電流との関係を示す図である。
In the above configuration, the crossover imaging position changes depending on the excitation conditions of the
いま、レンズ21,22の励磁電流が図1に示す関係を満足するように設定され、クロスオーバの結像関係は図1中に実線に示すようになっているものとする。この状態から、1段目レンズ21の励磁を弱くすると実線で表される結像関係は一点鎖線のようになり、クロスオーバが下方向にずれる。これを修正するように2段目レンズ22の励磁を強くし、図1中の破線に示すように、ビーム制限用アパーチャマスク31上にクロスオーバを結ぶようにする。すると、図示されるようにビーム成形用アパーチャマスク32上での照射面積は小さくなり、その結果として試料に照射されるビームの電流密度が上昇する。
Now, it is assumed that the excitation currents of the
図3は、所定の位置にクロスオーバが結像されるための、レンズ21,22のそれぞれの励磁電流の関係を示す図である。図中の実線は、結像させたい位置、即ちビーム制限用アパーチャマスク31上にクロスオーバが結像されるための、レンズ21,22の励磁電流の関係をプロットしたもの(第1の特性曲線)である。図中の破線は、結像させたくない位置、即ちビーム成形用アパーチャマスク32上にクロスオーバが結像されるための、レンズ21,22の励磁電流の関係をプロットしたもの(第2の特性曲線)である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the excitation currents of the
本実施形態では、基本的には、ビーム制限用アパーチャマスク31上にクロスオーバが結像する条件で使用するが、試料上でのビーム電流密度を変えるために、レンズ21,22の各々の励磁条件を変えて、ビーム成形用アパーチャマスク32上でのビームの面積を変える必要がある。このとき、レンズ21,22の励磁電流を同時に制御するとシステムが煩雑になり、不要なコスト上昇を招くため、一方のレンズの励磁電流を変えた後に、他方のレンズの励磁電流を変えるのが一般的である。
In the present embodiment, basically, it is used under the condition that a crossover is imaged on the beam limiting
そこで、例えばA点にある1段目レンズ21の励磁電流をB点に変えた後に、2段目レンズ22の励磁電流をA点からB点に変えるものとする。この場合、1段目レンズ21の励磁電流をB点にする過程で、励磁電流値が第2の特性曲線を横切り、クロスオーバがビーム成形用アパーチャマスク32上に一時的に結像されることになる。ビーム成形用アパーチャマスク32はビームに対する耐性が弱いため、この部分にクロスオーバが結像されると、アパーチャマスク32の溶解や変形を招く。
Therefore, for example, after the excitation current of the first-
一方、上記とは逆にA点にある2段目レンズ22の励磁電流をB点に変えた後に、1段目レンズ21の励磁電流をA点からB点に変えるものとする。この場合、2段目レンズ22の励磁電流をB点にする過程で、クロスオーバがビーム成形用アパーチャマスク32上に結像されることはない。従って、ビーム成形用アパーチャマスク32にクロスオーバが結像されてアパーチャマスク32の溶解や変形を招くなどの不都合を未然に防止することができる。
On the other hand, the excitation current of the second-
また、B点からA点に設定を変える場合は、先に1段目レンズの設定を変えた後に2段目レンズの設定を変更すると、アパーチャマスク32の溶解や変形を招くことはない。
When changing the setting from point B to point A, if the setting of the second stage lens is changed after the setting of the first stage lens is changed first, the
このように、第1の特性曲線のA点からB点に励磁電流を変更する場合、2段目レンズ22の励磁電流を先に変更するようにすれば、ビーム成形用アパーチャマスク32上にクロスオーバが結像されるのを未然に防止でき、アパーチャマスク32の溶解や変形を防止することができる。また、B点からA点に励磁電流を変更する場合、1段目レンズ21の励磁電流を先に変更するようにすれば、ビーム成形用アパーチャマスク32上にクロスオーバが結像されるのを未然に防止できる。即ち、レンズ21,22の励磁条件を変更する際に第1及び第2の特性曲線に基づいて変更の順序を選択することにより、ビーム成形用アパーチャマスク32の溶解や変形を防止することができ、これによって装置信頼性の向上をはかることが可能となる。
As described above, when the excitation current is changed from the point A to the point B of the first characteristic curve, if the excitation current of the second-
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態方法に使用した電子ビーム描画装置の光学系の主要部構成を示す断面図である。装置構成は基本的に図1の装置と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the optical system of the electron beam drawing apparatus used in the method of the second embodiment of the present invention. The apparatus configuration is basically the same as the apparatus shown in FIG.
第1の実施形態では、1段目レンズ21と2段目レンズ22との間にクロスオーバを結像したが、本実施形態では、これらのレンズ21,22間にクロスオーバを結像させることなく、ビーム制限用アパーチャマスク31上にクロスオーバを結像させるようになっている。
In the first embodiment, a crossover is formed between the first-
いま、レンズ21,22の励磁電流が図4に示す関係を満足するように設定され、クロスオーバの結像関係は図4中に実線に示すようになっているものとする。この状態から、1段目レンズ21の励磁を弱くすると、実線で表される結像関係は一点鎖線のように外側に移動する。このままではクロスオーバはビーム制限用アパーチャマスク31よりビーム成形用アパーチャマスク32の方へ移動するため、2段目レンズ22の励磁を強めてビーム制限用アパーチャマスク31上にクロスオーバを結ぶようにする。すると、図中の破線に示すようにビーム成形用アパーチャマスク32上での照射面積は大きくなり、電流密度が低下する。
Now, it is assumed that the excitation currents of the
図5は、所定の位置にクロスオーバが結像されるための、レンズ21,22のそれぞれの励磁電流の関係を示す図である。図中の実線は、結像させたい位置、即ちビーム制限用アパーチャマスク31上にクロスオーバが結像されるための、レンズ21,22の励磁電流の関係をプロットしたものである。図中の破線は、結像させたくない位置、即ちビーム成形用アパーチャマスク32上にクロスオーバが結像されるための、レンズ21,22の励磁電流の関係をプロットしたものである。
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the excitation currents of the
本実施形態の場合も第1の実施形態と同様に、A点にある1段目レンズ21の励磁電流をB点に変えた後に、2段目レンズ22の励磁電流をA点からB点に変える場合、1段目レンズ21の励磁電流をB点にする過程で、クロスオーバがビーム成形用アパーチャマスク32上に一時的に結像されることになる。これとは逆に、A点にある2段目レンズ22の励磁電流をB点に変えた後に、1段目レンズ21の励磁電流をA点からB点に変える場合、2段目レンズ22の励磁電流をB点にする過程で、クロスオーバがビーム成形用アパーチャマスク32上に結像されることはない。
In the case of the present embodiment as well, as in the first embodiment, after changing the excitation current of the first-
このように、本実施形態においても、レンズ21,22の励磁条件を変更する際に第1及び第2の特性曲線に基づいて変更の順序を選択、例えばA点からB点の場合は2段目レンズ22の励磁電流を先に変更することにより、ビーム成形用アパーチャマスク32の溶解や変形を招くなどの不都合を未然に防止することができる。従って、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
As described above, also in this embodiment, when changing the excitation conditions of the
(変形例)
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、2段のレンズの励磁電流の変更順序を変えるようにしたが、励磁電流の変更過程でビーム成形用アパーチャマスク上にクロスオーバが結像されないようにすればよいことから、2段のレンズの励磁電流を段階的に変えるようにしても良い。
(Modification)
In addition, this invention is not limited to each embodiment mentioned above. In the embodiment, the order of changing the excitation currents of the two-stage lenses is changed. However, it is only necessary to prevent the crossover from being imaged on the beam shaping aperture mask in the process of changing the excitation current. The exciting current of the lens may be changed stepwise.
また、第1及び第2の特性曲線が図6に示すように特殊な形状を有する場合、A点からD点に変更する場合、単に励磁電流の変更順序を選択するのみでは、第2の特性曲線に接することを避けられない。このような場合、図中にA→B→C→Dに示すように、励磁電流を段階的に変更すると共に、変更する順序を適宜変えるようにしても良い。要は、結像させたい第1の位置にクロスオーバを結像させるための1段目及び2段目のレンズの励磁条件で決まる第1の特性曲線と、結像させたくない第2の位置にクロスオーバを結像させるための第1及び第2のレンズの励磁条件で決まる第2の特性曲線が存在する場合、変更過程の各々の励磁条件が第2の特性曲線に接触しないように、1段目及び2段目のレンズの励磁条件を変える順序を設定すればよい。 Further, when the first and second characteristic curves have special shapes as shown in FIG. 6, when the point A is changed to the point D, the second characteristic is simply selected by selecting the change order of the excitation current. It is inevitable to touch the curve. In such a case, as indicated by A → B → C → D in the figure, the excitation current may be changed stepwise and the order of change may be changed as appropriate. The point is that the first characteristic curve determined by the excitation conditions of the first and second stage lenses for imaging the crossover at the first position to be imaged and the second position not to be imaged. If there is a second characteristic curve determined by the excitation conditions of the first and second lenses for imaging the crossover, the excitation conditions in the changing process do not touch the second characteristic curve. What is necessary is just to set the order which changes the excitation conditions of the 1st step | paragraph and the 2nd step | paragraph lens.
また、クロスオーバを結像させたくない位置としては必ずしもビーム成形用アパーチャマスク上に限るものではなく、収束された電流密度の高いビームの照射を避けたい位置であればよい。 Further, the position where the crossover is not desired to be imaged is not necessarily limited to the position on the beam shaping aperture mask, but may be a position where it is desired to avoid irradiation of a focused beam having a high current density.
また、実施形態では、電子レンズとして電磁レンズを用いたが、静電レンズを用いることも可能である。この場合、励磁電流の代わりに印加電圧を変えるようにすればよい。さらに、駆動条件を変更すべき電子レンズは必ずしも2段に限るものではなく、3段以上であっても良い。 In the embodiment, an electromagnetic lens is used as the electronic lens, but an electrostatic lens can also be used. In this case, the applied voltage may be changed instead of the excitation current. Further, the electron lens whose driving conditions are to be changed is not necessarily limited to two stages, and may be three or more stages.
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。 In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
11…電子銃
21…1段目レンズ(第1の電子レンズ)
22…2段目レンズ(第2の電子レンズ)
31…ビーム制限用アパーチャマスク(第1のアパーチャマスク)
32…ビーム成形用アパーチャマスク(第2のアパーチャマスク)
11 ...
22 ... Second stage lens (second electron lens)
31 ... Aperture mask for beam limiting (first aperture mask)
32 ... Aperture mask for beam shaping (second aperture mask)
Claims (5)
結像させたい第1の位置にクロスオーバを結像させるための第1の電子レンズの駆動条件と第2の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第1の特性曲線を求め、
結像させたくない第2の位置にクロスオーバを結像させるための第1の電子レンズの駆動条件と第2の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第2の特性曲線を求め、
第1及び第2の電子レンズの駆動条件を第1の特性曲線の所定の点から異なる位置に移動するためにそれぞれの駆動条件を変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第2の特性曲線に接触しないように、第1及び第2の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択することを特徴とする電子ビーム描画方法。 An electron beam writing method in which an electron beam emitted from an electron gun is shaped by a plurality of electron lenses and an aperture mask, and the shaped beam is irradiated onto a sample,
Obtaining a first characteristic curve determined by the relationship between the driving condition of the first electron lens and the driving condition of the second electron lens for imaging the crossover at the first position to be imaged;
Obtaining a second characteristic curve determined by the relationship between the driving condition of the first electron lens and the driving condition of the second electron lens for forming an image of the crossover at the second position where the image is not desired to be imaged;
When the driving conditions of the first and second electron lenses are changed in order to move the driving conditions from a predetermined point of the first characteristic curve to different positions, the driving conditions of the changing process are the second driving conditions. An electron beam writing method comprising: selecting an order of changing driving conditions of the first and second electron lenses so as not to contact the characteristic curve.
第1のアパーチャマスク上にクロスオーバを結像させるための第1の電子レンズの駆動条件と第2の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第1の特性曲線を求め、
第2のアパーチャマスク上にクロスオーバを結像させるための第1の電子レンズの駆動条件と第2の電子レンズの駆動条件との関係で決まる第2の特性曲線を求め、
試料上に照射されるビームの電流密度を変更するために、第1及び第2の電子レンズの駆動条件を第1の特性曲線の所定の点から異なる点に変更する際に、変更過程の各々の駆動条件が第2の特性曲線に接触しないように、第1及び第2の電子レンズの駆動条件を変える順序を選択することを特徴とする電子ビーム描画方法。 The electrons emitted from the electron gun are imaged on the first aperture mask by the first and second electron lenses, the beam that has passed through the first aperture mask is irradiated onto the second aperture mask, and the second An electron beam writing method for irradiating a sample with a beam formed with an aperture mask of
Determining a first characteristic curve determined by a relationship between a driving condition of the first electron lens and a driving condition of the second electron lens for forming an image of the crossover on the first aperture mask;
Obtaining a second characteristic curve determined by the relationship between the driving condition of the first electron lens and the driving condition of the second electron lens for imaging the crossover on the second aperture mask;
When changing the driving conditions of the first and second electron lenses from a predetermined point of the first characteristic curve to a different point in order to change the current density of the beam irradiated onto the sample, each of the changing processes An electron beam drawing method, wherein the order of changing the driving conditions of the first and second electron lenses is selected so that the driving conditions do not contact the second characteristic curve.
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