JP2007234263A - Beam intensity distribution measurement method of charged particle beam, and charged particle beam device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子ビームのビーム強度分布測定方法及び荷電粒子ビーム装置に係り、例えば、電子ビームを可変成形させながら試料に電子ビームを照射する荷電粒子ビーム描画装置における電子ビームのビーム強度分布測定方法、かかる方法から得られるビーム分解能測定方法、及びかかる方法等を具現する装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam beam intensity distribution measuring method and a charged particle beam apparatus, for example, measurement of electron beam beam intensity distribution in a charged particle beam drawing apparatus that irradiates a sample with an electron beam while variably shaping the electron beam. The present invention relates to a method, a beam resolution measuring method obtained from the method, and an apparatus embodying the method.
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、LSIの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン(レチクル或いはマスクともいう。)が必要となる。ここで、電子線(電子ビーム)描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。 Lithography technology, which is responsible for the progress of miniaturization of semiconductor devices, is an extremely important process for generating a pattern among semiconductor manufacturing processes. In recent years, with the high integration of LSI, circuit line widths required for semiconductor devices have been reduced year by year. In order to form a desired circuit pattern on these semiconductor devices, a highly accurate original pattern (also referred to as a reticle or a mask) is required. Here, the electron beam (electron beam) drawing technique has an essentially excellent resolution, and is used for producing a high-precision original pattern.
図11は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線描画装置(EB(Electron beam)描画装置)における第1のアパーチャ410には、電子線330を成形するための矩形例えば長方形の開口411が形成されている。また、第2のアパーチャ420には、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口421が形成されている。荷電粒子ソース430から照射され、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向され、第2のアパーチャ420の可変成形開口421の一部を通過して、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340に照射される。すなわち、第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過できる矩形形状が、X方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340の描画領域に描画される。第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the operation of a conventional variable shaping type electron beam drawing apparatus.
In a first aperture 410 in a variable shaping type electron beam drawing apparatus (EB (Electron beam) drawing apparatus), a rectangular, for example, rectangular opening 411 for forming the electron beam 330 is formed. Further, the
上述した電子ビーム描画装置を使用して形成されたパターンの精度や最小解像寸法はビーム分解能と密接な関係にある。一方、基板を描画する場合に基板上に塗布されたレジストのレジストコントラストや化学増幅型レジストの酸拡散などといったプロセスによる実効的に分解能を劣化させる要因が存在する(プロセス分解能)。近年の描画装置では、描画装置自身のビーム分解能が向上して(小さくなり)、計算上ではプロセス分解能と同等、或いはより小さい値にまでなってきた。 The accuracy and the minimum resolution size of the pattern formed using the above-described electron beam drawing apparatus are closely related to the beam resolution. On the other hand, when drawing a substrate, there are factors that effectively degrade resolution due to processes such as resist contrast of resist applied on the substrate and acid diffusion of chemically amplified resist (process resolution). In recent drawing apparatuses, the beam resolution of the drawing apparatus itself has been improved (becomes smaller), and has reached a value that is equal to or smaller than the process resolution in calculation.
ここで、試料340に照射される電子線330のビーム強度分布の測定は、一般的には以下のように行われる。すなわち、電子線330を走査して、ナイフエッジをスキャンする。そして、その信号をナイフエッジの後方に位置するファラデーカップ等で受けて測定する。(例えば、特許文献1参照)。また、試料340に照射される電子線330のビーム強度分布は、電子線330を走査して、電子線330のビームサイズに比べ十分小さな金属マーク(ドットパターン)に電子線330を照射する。そして、金属マークからの反射電子を計測することで測定する手法がある(例えば、特許文献2参照)。そして、これらによって得られた電子線330のビーム強度分布から電子線330のビーム分解能を得ることができる。
上述したように、ビーム分解能は、装置の性能が向上して、計算上ではプロセス分解能と同等、或いはより小さい値にまでなってきた。よって、最終的に仕上がったパターンの精度、最終解像寸法を評価するにあたり、それらが装置のビーム分解能に起因するのか、或いはプロセス分解能に起因するのかを知ることが装置設計や実際のパターン形成の方向性を決めるのに重要となってきた。 As described above, the beam resolution has been improved to a value equivalent to or smaller than the process resolution in terms of calculation as the performance of the apparatus has been improved. Therefore, when evaluating the accuracy and final resolution of the final pattern, it is necessary to know whether they are due to the beam resolution of the device or the process resolution. It has become important to determine the direction.
図12は、従来のビームの強度分布の一例を示す図である。
図12において、ビームの強度分布は、従来の金属マーク(ドットパターン)上に電子ビームを走査して、金属マークからの反射電子を計測することで測定した結果を示している。ここで、ビームの強度分布は、理想的には誤差関数b(x)で定義される。しかしながら、従来の金属マーク上に電子ビームを走査させても、その結果得られたビームの強度分布は、誤差関数の波形とはかなりずれてしまっていた。これは、従来の金属マークからの散乱による分布が合成されてしまうためである。このような従来の金属マークからの散乱による影響が含まれてしまうため、得られたビーム分解能が本来のビーム分解能に比べ大きな値となってしまうといった問題があった。その結果、測定結果が頭打ちとなり測定できる範囲にも限界が生じてしまう。そのため、上述したパターンの精度、最終解像寸法が装置のビーム分解能に起因するのか、或いはプロセス分解能に起因するのかを知ろうとしても、そもそもこれらの判断ができる程度の小さな分解能を測定することができなかった。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a conventional beam intensity distribution.
In FIG. 12, the intensity distribution of the beam shows the result of measurement by scanning the electron beam on a conventional metal mark (dot pattern) and measuring the reflected electrons from the metal mark. Here, the intensity distribution of the beam is ideally defined by an error function b (x). However, even when an electron beam is scanned on a conventional metal mark, the intensity distribution of the beam obtained as a result is considerably deviated from the waveform of the error function. This is because the distribution due to scattering from the conventional metal mark is synthesized. Since the influence of such scattering from the conventional metal mark is included, there is a problem that the obtained beam resolution becomes a larger value than the original beam resolution. As a result, the measurement result reaches a peak, and the range that can be measured is limited. Therefore, even if it is attempted to know whether the above-mentioned pattern accuracy and final resolution dimension are caused by the beam resolution of the apparatus or the process resolution, it is possible to measure a resolution that is small enough to make these determinations in the first place. could not.
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、測定可能なビーム分解能の精度を向上させるビームの強度分布方法、および方法を具現化する描画装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a beam intensity distribution method that overcomes the above-described problems and improves the accuracy of measurable beam resolution, and a drawing apparatus that embodies the method.
本発明の一態様の荷電粒子ビームのビーム強度分布測定方法は、
上面から下面に向かって所定の角度θで細くなる金属マーク上に荷電粒子ビームを走査させて、荷電粒子ビームのビーム強度分布を測定する荷電粒子ビームのビーム強度分布測定方法であって、
上述した金属マークとして、金属マークの厚さtと所定の角度θとの積が、所望する荷電粒子ビームの分解能σ以下となるように形成された金属マークを用いることを特徴とする。
The charged particle beam beam intensity distribution measuring method of one embodiment of the present invention includes:
A charged particle beam beam intensity distribution measuring method for measuring a beam intensity distribution of a charged particle beam by scanning a charged particle beam on a metal mark that becomes thinner at a predetermined angle θ from the upper surface to the lower surface,
As the above-described metal mark, a metal mark formed so that the product of the thickness t of the metal mark and the predetermined angle θ is equal to or less than a desired charged particle beam resolution σ is used.
このような金属マークを用いることで、金属マークからの散乱の影響を低減させることができる。 By using such a metal mark, the influence of scattering from the metal mark can be reduced.
そして、上述した金属マークは、所定の角度θが1.5度以下となるように形成されると好適である。 The metal mark described above is preferably formed so that the predetermined angle θ is 1.5 degrees or less.
また、上述した金属マークは、前記金属マークの厚さtが200nm以下となるように形成されると好適である。 Moreover, it is preferable that the metal mark described above is formed so that the thickness t of the metal mark is 200 nm or less.
さらに、金属マークは、所定の角度θが1.5度以下で、金属マークの厚さtが200nm以下となるように形成されるとなお好適である。 Further, it is more preferable that the metal mark is formed such that the predetermined angle θ is 1.5 degrees or less and the thickness t of the metal mark is 200 nm or less.
上述した方法を具現化させる本発明の一態様の荷電粒子ビーム装置は、
荷電粒子ビームを照射する照射部と、
上面から下面に向かって所定の角度θで細くなり、上面から下面までの厚さtと所定の角度θとの積が、所望する荷電粒子ビームの分解能σ以下となるように形成された金属マークを配置するステージと、
上述した金属マーク上に荷電粒子ビームを走査させることに基づいて、荷電粒子ビームの強度分布を測定する測定部と、
を備えたことを特徴とする。
A charged particle beam device according to one aspect of the present invention that embodies the above-described method is provided.
An irradiation unit for irradiating a charged particle beam;
A metal mark formed so as to become thinner at a predetermined angle θ from the upper surface to the lower surface, and the product of the thickness t from the upper surface to the lower surface and the predetermined angle θ is equal to or less than the desired charged particle beam resolution σ. And stage to place
A measuring unit for measuring the intensity distribution of the charged particle beam based on scanning the charged particle beam on the metal mark described above;
It is provided with.
本発明によれば、金属マークからの散乱の影響を低減させることができるので、より誤差関数に近づけることができる。よって、測定可能なビーム分解能の精度を向上させることがきる。その結果、上述したパターンの精度、最終解像寸法が装置のビーム分解能に起因するのか、或いはプロセス分解能に起因するのかを判断することができる。 According to the present invention, since the influence of scattering from the metal mark can be reduced, it can be made closer to an error function. Therefore, the accuracy of measurable beam resolution can be improved. As a result, it can be determined whether the above-described pattern accuracy and final resolution dimension are caused by the beam resolution of the apparatus or the process resolution.
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。 Hereinafter, in the embodiment, a configuration using an electron beam will be described as an example of a charged particle beam. However, the charged particle beam is not limited to an electron beam, and a beam using charged particles such as an ion beam may be used.
また、ビーム分解能は、定義次第であるが、強度分布誤差関数で近似し、そのパラメータσをもって、分解能と定義する場合もある。又は、最大ビーム強度の10%となる位置から90%となる位置までの幅(長さ)、或いは最大ビーム強度の20%となる位置から80%となる位置までの幅(長さ)等で定義される場合もある。以下、実施の形態では、強度分布誤差関数で近似し、そのパラメータσをもって、ビーム分解能と定義する。 In addition, although the beam resolution depends on the definition, it may be defined as the resolution with the parameter σ approximated by an intensity distribution error function. Or, the width (length) from a position that becomes 10% of the maximum beam intensity to the position that becomes 90%, or the width (length) from a position that becomes 20% of the maximum beam intensity to a position that becomes 80%. Sometimes defined. Hereinafter, in the embodiment, approximation is performed using an intensity distribution error function, and the parameter σ is defined as beam resolution.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における電子ビームのビーム分解能測定方法の要部工程の一例を示すフローチャート図である。
図1において、電子ビームのビーム強度分布測定方法は、照射工程(S102)、反射電子計測工程(S104)、ビーム強度分布演算工程(S106)という一連の工程を実施する。そして、電子ビームのビーム分解能測定方法は、ビーム強度分布測定方法の各工程に加えて、ビーム分解能演算工程(S108)という一連の工程を実施する。
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a main process of the electron beam beam resolution measuring method according to the first embodiment.
In FIG. 1, the electron beam intensity distribution measuring method performs a series of steps of an irradiation step (S102), a reflected electron measurement step (S104), and a beam intensity distribution calculation step (S106). The electron beam beam resolution measurement method performs a series of steps called a beam resolution calculation step (S108) in addition to the steps of the beam intensity distribution measurement method.
図2は、実施の形態1における描画装置の構成を示す概念図である。
図2において、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる描画装置100は、描画部150を構成する電子鏡筒102、XYステージ105、電子銃201(照射部)、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、偏向器208、検出器218(測定部)を備え、制御部160として、制御コンピュータ(CPU)310、インターフェース回路320、メモリ312、増幅器326、A/D変換器328を備えている。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration of the drawing apparatus according to the first embodiment.
In FIG. 2, a
そして、電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、偏向器208、検出器218が配置されている。図1では、本実施の形態1を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
In the
電子銃201から出た荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム200は、照明レンズ202により矩形例えば長方形の穴を持つ第1のアパーチャ203全体を照明する。ここで、電子ビーム200をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第1のアパーチャ203を通過した第1のアパーチャ像の電子ビーム200は、投影レンズ204により第2のアパーチャ206上に投影される。かかる第2のアパーチャ206上での第1のアパーチャ像の位置は、偏向器205によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第2のアパーチャ206を通過した第2のアパーチャ像の電子ビーム200は、対物レンズ207により焦点を合わせ、偏向器208により偏向され、移動可能に配置されたXYステージ105上のシリコン(Si)基板20上の金属マークとなるドットマーク10上を走査するように照射される。偏向器208は、インターフェース回路320を介して制御コンピュータ310によって制御される。制御コンピュータ310により演算された結果等の出入力データは、メモリ312に格納される。
An
かかる描画装置100を用いて、描画装置100で照射される電子ビームのビーム強度分布ならびにビーム分解能を測定する。以下、ビーム強度分布ならびにビーム分解能を測定する手法について説明する。また、以下の各工程における各動作及び演算処理は、制御コンピュータ310によって制御される。
Using the
まず、試料の一例となるドットマーク10が表面に形成されたSi基板20をXYステージ105上に配置する。そして、電子ビーム200がSi基板20を照射するようにXYステージ105を移動させて調整しておく。Si基板20は、装置外部からXYステージ105上に搬送されても構わないし、予め、XYステージ105上に固定されていてもよい。予め、XYステージ105上に固定しておく場合には、本来の描画されるマスクブランクス等の配置の邪魔にならない位置に固定して配置されるとよい。
First, the
S(ステップ)102において、照射工程として、Si基板20上に形成されたドットパターンの一例となる例えば四角形のドットマーク10を用いて、ドットマーク10の幅寸法より小さいビームサイズの電子ビーム200を走査してドットマーク10の手前からドットマーク10上へと移動するように照射する。
In S (step) 102, an
図3は、実施の形態1における電子ビームの走査の仕方を説明するための概念図である。
Si基板20には、金属マークの一例となる例えば四角形のドットマーク10が形成されている。そして、ドットマーク10の外周のあるエッジと直交する方向から成形された電子ビーム200をドットマーク10に向かって走査する。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a method of scanning an electron beam in the first embodiment.
For example, a
ドットマーク10は、Si基板20の材料として使用されるSiよりも反射率の大きい材料を用いる。例えば、タングステン(W)、タンタル(Ta)等の高融点金属や、金(Au)、白金(Pt)等の重金属を用いると好適である。ドットマーク10は、半導体製造プロセスにて製造することができるので、機械加工するナイフエッジ部品に比べ、パターン形状を精度よく形成することができる。その結果、エッジの直線性とラフネス等を機械加工するナイフエッジ部品に比べ向上させることができる。そして、半導体製造プロセスにて製造することができるので、ナイフエッジに比べ大量に安く生産することができる。ここでは、ドットマーク10は、成形された電子ビーム200に対して十分大きなマークを用いると好適である。
The
図4は、実施の形態1における反射電子を計測する様子を説明するための概念図である。
図4に示すように、ドットマーク10は、上面から下面に向かってマーク側壁角度(所定の角度)θで細くなるように形成され、ドットマーク10の厚さtと所定の角度θとの積が、所望する電子ビーム200のビーム分解能σ以下となるように形成されている。特に、マーク側壁角度θが1.5度以下となるように形成されると好適である。また、ドットマーク10の厚さtが200nm以下に形成されると好適である。従来、かかるドットマーク10の厚さtとマーク側壁角度θとの関係が考慮されていなかったため、ドットマーク10上に電子ビーム200を走査した場合にドットマーク10からの散乱の影響を排除することができなかった。本実施の形態では、ドットマーク10の厚さtとマーク側壁角度θとの関係を考慮することで、ドットマーク10からの散乱の影響を低減、或いは排除することができる。また、Si基板20は、例えば、625μmの厚さの基板を用いる。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining how the reflected electrons are measured in the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the
S104において、反射電子計測工程として、電子ビーム200の照射によりドットマーク10から反射した反射電子を計測する。
図3に示すような例えば四角形に成形された電子ビーム200をドットマーク10に向かって走査していき、図4に示すように、電子ビーム200がドットマーク10に当たると電子ビーム200の照射によりドットマーク10から反射電子12が飛び出す。そして、飛び出した反射電子12を検出器218で検出する。検出器218で検出された信号は、増幅器326で増幅され、A/D変換器328でデジタル情報に変換され、制御コンピュータ310に送られる。
In S104, as the reflected electron measurement step, the reflected electrons reflected from the
For example, as shown in FIG. 4, an
S106において、ビーム強度分布演算工程として、A/D変換器328での検出結果から電子ビーム200のビーム強度Iを演算する。
図5は、実施の形態1における反射電子の検出結果の一例を示す図である。
図5では、縦軸をビーム強度Iに変換している。そして、横軸は、ビーム位置を示している。1つの電子ビームの端がドットマーク10に当たるとその強度に比例した反射電子12が検出される。そして、電子ビーム200の移動に伴い、ビーム強度が上昇していく。図5では、ビームプロファイルの立ち上り区間を「α」、ビーム強度が100%のトップ位置(ビームが平らな部分)に達している間の区間を「β」、ビームプロファイルの立ち下がり区間を「γ」として示している。
In S106, as the beam intensity distribution calculation step, the beam intensity I of the
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the detection result of reflected electrons in the first embodiment.
In FIG. 5, the vertical axis is converted into the beam intensity I. The horizontal axis indicates the beam position. When the end of one electron beam hits the
図6は、実施の形態1におけるビーム強度分布の一例を示す図である。
図5で示したビーム強度Iを微分演算し、その絶対値をとることで、図6に示すビーム強度分布を得ることができる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the beam intensity distribution in the first embodiment.
The beam intensity distribution shown in FIG. 6 can be obtained by differentiating the beam intensity I shown in FIG. 5 and taking the absolute value thereof.
ここで、ドットマーク10からの散乱の影響が十分に低減されていれば、ビーム強度分布を示すビームプロファイルは、以下の式(式1)で示す誤差関数b(x)で近似することができる。
Here, if the influence of scattering from the
ここで、Aは、ビーム強度を示す係数を示し、最大ビーム強度は2×Aとなる。そして、x0とx1は、ビーム強度がA、すなわち最大ビーム強度の1/2となる位置を示す。そして、ビームサイズは、ビーム強度が最大ビーム強度の1/2、言い換えればAの範囲と定義する。よって、ここでのビームプロファイルが誤差関数b(x)の場合、x1−x0がビームサイズとなる。 Here, A indicates a coefficient indicating the beam intensity, and the maximum beam intensity is 2 × A. X 0 and x 1 indicate positions where the beam intensity is A, that is, ½ of the maximum beam intensity. The beam size is defined as a range in which the beam intensity is ½ of the maximum beam intensity, in other words, A. Therefore, when the beam profile here is the error function b (x), x 1 −x 0 is the beam size.
S108において、ビーム分解能演算工程として、電子ビーム200のビーム強度分布から上述した式1に基づいてビーム分解能を演算する。
図6に示すようなビーム強度分布が得られると、最大ビーム強度の1/2(50%)となるAと最大ビーム強度の1/2(50%)となる位置x0とx1が得られる。よって、式1に基づいて、ビーム分解能となる誤差関数のパラメータである値σを得ることができる。
In S108, as the beam resolution calculation step, the beam resolution is calculated from the beam intensity distribution of the
When the beam intensity distribution is obtained as shown in FIG. 6, the maximum beam intensity of 1/2 (50%) and a A and 1/2 (50%) of the maximum beam intensity a position x 0 and x 1 is obtained It is done. Therefore, based on
図7は、実施の形態1における測定可能分解能とマーク厚さとマーク側壁角度との関係を示す図である。
図7に示すように、ドットマーク10の厚さtを薄くしていくと、下地のSiとの間でのコントラストが劣化し、S/N比がとれなくなる。また、例えば、所望するビーム分解能σが10nm以下の場合、10nm以上となるマーク側壁角度θとマーク厚さtとの組み合わせでは、分解能不足となってしまう。また、マーク側壁角度θについてもマーク厚さtが大きくなるに従って精度よく加工できる範囲に限界がある。よって、図7に示すこれらの条件を全て満たす領域がドットマーク10の使用可能領域となる。ここで、図7では、マーク厚みとマーク側壁角度については、任意単位[a.u.]で示しているが、上述したドットマーク10の材料では、いずれを用いた場合でもマーク側壁角度θが1.5度以下、ドットマーク10の厚さtが200nm以下に形成されると好適である。マーク側壁角度θが1.5度以下、ドットマーク10の厚さtが200nm以下に形成されることにより、10nm以下のビーム分解能σを得ることができる。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship among measurable resolution, mark thickness, and mark sidewall angle in the first embodiment.
As shown in FIG. 7, when the thickness t of the
ここで、マーク側壁角度θが1.5度以下、ドットマーク10の厚さtが200nm以下の場合、ドットマーク10の厚さtと所定の角度θとの積が、0.8程度となるが、実際にはドットマーク10からの散乱を完全には排除できないので、所望する電子ビーム200のビーム分解能σが10nm以下の場合には、マーク側壁角度θが1.5度以下、ドットマーク10の厚さtが200nm以下に形成されると好適である。S/N比がとれる厚さtでマーク側壁角度θが値0度(すなわち、ドットマーク10の側壁が上面に対して直角)により近づくほど高いビーム分解能σを得ることができる。
Here, when the mark sidewall angle θ is 1.5 degrees or less and the thickness t of the
図8は、実施の形態1におけるビームの強度分布の一例を示す図である。
上述したようなドットマーク10を用いて、ドットマーク10上に電子ビームを走査することで、図8に示すようなビームの強度分布を得ることができる。図8に示すように、ビームの強度分布は、誤差関数b(x)にほぼ一致させることができる。よって、測定可能なビーム分解能の精度を向上させることがきる。その結果、上述したパターンの精度、最終解像寸法が装置のビーム分解能に起因するのか、或いはプロセス分解能に起因するのかを判断することができる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of a beam intensity distribution in the first embodiment.
By using the
実施の形態2.
実施の形態1では、電子ビーム200をドットマーク10に向かって走査していき、図4に示すように、電子ビーム200がドットマーク10に当たって飛び出した反射電子12を検出器218で検出していたが、測定方法はこれに限るものではない。実施の形態2では、電子ビーム200をドットマーク10に向かって走査していき、電子ビーム200がドットマーク10に当たらずに透過した電子を検出器で検出してもよい。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the
図9は、実施の形態2における描画装置の構成を示す概念図である。
図9において、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる描画装置100は、描画部150を構成する電子鏡筒102、XYステージ105、電子銃201(照射部)、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、偏向器208を備え、制御部160として、制御コンピュータ(CPU)310、インターフェース回路320、メモリ312、増幅器326、A/D変換器328を備えている。
FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a drawing apparatus according to the second embodiment.
In FIG. 9, a
そして、電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、偏向器208が配置されている。そして、XYステージ105には、検出器214(測定部)が組み込まれ、配置されている。図9では、本実施の形態2を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
In the
図9では、検出器218がXYステージ105に組み込まれた検出器214に代わった点、Si基板20がSi基板22に代わった点以外は、図1と同様である。よって、実施の形態1と同様である部分については説明を省略する。
9 is the same as FIG. 1 except that the
まず、試料の一例となるドットマーク10が表面に形成されたSi基板22をXYステージ105上の特に検出器214上に配置する。そして、電子ビーム200がSi基板22を照射するようにXYステージ105を移動させて調整しておく。Si基板22は、装置外部からXYステージ105上に搬送されても構わないし、予め、XYステージ105上に固定されていてもよい。Si基板22を予め、XYステージ105上に固定しておく場合には、検出器214を本来の描画されるマスクブランクス等の配置の邪魔にならない位置に固定して配置し、その上部に配置されるとよい。
First, the Si substrate 22 on which the
実施の形態2では、透過型の検出手法であるため、ドットマーク10の下地となるSi基板22のSiの厚さは、1μm以下になるようにすると好適である。また、Si基板22は、薄膜が残ったメンブレン型でも、ドットマーク10との境界部分が貫通したステンシル型でも構わない。
In the second embodiment, since it is a transmission type detection method, it is preferable that the Si thickness of the Si substrate 22 which is the base of the
そして、図3に示したような例えば四角形に成形された電子ビーム200をドットマーク10に向かって走査していき、電子ビーム200がドットマーク10に当たる直前まで透過した電子ビーム200を検出器214で検出する。検出器214で検出された信号は、増幅器326で増幅され、A/D変換器328でデジタル情報に変換され、制御コンピュータ310に送られる。実施の形態2では、ドットマーク10に当たっている間は、電子ビーム200を検出器214で検出できないので、実施の形態1と信号検出の有無を逆にして以降演算すればよい。
Then, the
実施の形態3.
図10は、実施の形態3における電子顕微鏡の構成を示す概念図である。
図10において、荷電粒子ビーム装置の一例となる電子顕微鏡(SEM)500は、光学系550を構成する電子鏡筒522、XYステージ525、電子銃501(照射部)、照明レンズ502、投影レンズ504、偏向器505、対物レンズ507、検出器518を備え、制御部160として、制御コンピュータ(CPU)510、メモリ512、増幅器526、A/D変換器528、モニタ524を備えている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 10 is a conceptual diagram showing the configuration of the electron microscope in the third embodiment.
In FIG. 10, an electron microscope (SEM) 500, which is an example of a charged particle beam apparatus, includes an electron column 522, an
そして、電子鏡筒522内には、電子銃501、照明レンズ502、投影レンズ504、偏向器505、対物レンズ507、検出器518が配置されている。そして、XYステージ525上には、実施の形態1と同様、ドットマーク10が配置されたSi基板20を載置している。図10では、本実施の形態3を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。電子顕微鏡500にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
In the electron column 522, an electron gun 501, an illumination lens 502, a projection lens 504, a deflector 505, an objective lens 507, and a detector 518 are arranged. On the
電子銃501から出た荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム200は、照明レンズ502や投影レンズ204により下流側に投影される。そして、偏向器205によって位置が制御され、対物レンズ207により焦点を合わせ、移動可能に配置されたXYステージ525上のSi基板20上の金属マークとなるドットマーク10上を走査するように照射される。制御コンピュータ510により演算された結果等の出入力データは、メモリ512に格納される。
An
電子ビーム200がドットマーク10に当たると電子ビーム200の照射によりドットマーク10から反射電子が飛び出す。そして、飛び出した反射電子を検出器518で検出する。検出器518で検出された信号は、増幅器526で増幅され、A/D変換器528でデジタル情報に変換され、制御コンピュータ510に送られる。そして、かかる信号は画像として、モニタ524に表示される。ここでは、A/D変換器528での検出結果から上述した実施の形態と同様、電子ビーム200のビーム強度Iを演算することで、電子ビームのビーム強度分布やかかるビーム強度分布からビーム分解能を得ることができる。
When the
以上のように、上述した実施の形態のような描画装置に限らず、本実施の形態のような電子顕微鏡においても、同様に、本手法を取り入れることができる。 As described above, the present technique can be similarly applied not only to the drawing apparatus as in the above-described embodiment but also to an electron microscope as in this embodiment.
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、ビーム分解能を誤差関数のパラメータである値σと定義しているが、ビーム分解能を最大ビーム強度の10%となる位置xaから90%となる位置xbまでの幅(長さ)で定義する場合、ビーム分解能(xb−xa)は、1.8σと表すこともできる。よって、誤差関数のパラメータである値σ以外でビーム分解能を定義する場合には、値σに適当な係数を乗じて見積もることができる。従って、ドットマーク10の厚さtとマーク側壁角度θとの関係を考慮する場合に、定義したビーム分解能から誤差関数のパラメータである値σを求めておけばよい。
The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, in the embodiment described above, the beam resolution is defined as the parameter a is a value σ of the error function, to the position x b to be 90% from the position x a which is 10% of the maximum beam intensity of the beam resolution In this case, the beam resolution (x b −x a ) can be expressed as 1.8σ. Therefore, when the beam resolution is defined by a value other than the value σ that is a parameter of the error function, it can be estimated by multiplying the value σ by an appropriate coefficient. Therefore, when considering the relationship between the thickness t of the
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置100を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
In addition, although descriptions are omitted for parts and the like that are not directly required for the description of the present invention, such as a device configuration and a control method, a required device configuration and a control method can be appropriately selected and used. For example, although the description of the control unit configuration for controlling the
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビームのビーム強度分布測定方法及び荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法及び荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置や電子顕微鏡を含む荷電粒子ビーム装置は、本発明の範囲に包含される。 In addition, a beam intensity distribution measurement method, a charged particle beam beam resolution measurement method, a charged particle beam drawing method, and a charged particle beam drawing apparatus that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art. And charged particle beam devices including electron microscopes are included within the scope of the present invention.
10 ドットマーク
12 反射電子
20,22 Si基板
100 描画装置
102,522 電子鏡筒
105,525 XYステージ
150 描画部
160,560 制御部
200 電子ビーム
201,501 電子銃
202,502 照明レンズ
203,410 第1のアパーチャ
204,504 投影レンズ
205,208,505 偏向器
206,420 第2のアパーチャ
207,507 対物レンズ
214,218,518 検出器
310,510 制御コンピュータ
312,512 メモリ
320 インターフェース回路
326,526 増幅器
328,528 A/D変換器
330 電子線
340 試料
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
500 電子顕微鏡
524 モニタ
550 光学系
10 Dot mark 12 Reflected
Claims (5)
前記金属マークとして、前記金属マークの厚さtと前記所定の角度θとの積が、所望する荷電粒子ビームの分解能σ以下となるように形成された金属マークを用いることを特徴とする荷電粒子ビームのビーム強度分布測定方法。 A charged particle beam beam intensity distribution measuring method for measuring a beam intensity distribution of the charged particle beam by scanning a charged particle beam on a metal mark that becomes thinner at a predetermined angle θ from the upper surface to the lower surface,
As the metal mark, a charged particle characterized by using a metal mark formed so that a product of the thickness t of the metal mark and the predetermined angle θ is equal to or less than a desired charged particle beam resolution σ. Beam intensity distribution measurement method for beams.
上面から下面に向かって所定の角度θで細くなり、上面から下面までの厚さtと前記所定の角度θとの積が、所望する荷電粒子ビームの分解能σ以下となるように形成された金属マークを配置するステージと、
前記金属マーク上に前記荷電粒子ビームを走査させることに基づいて、前記荷電粒子ビームの強度分布を測定する測定部と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 An irradiation unit for irradiating a charged particle beam;
A metal that is thinned from the upper surface to the lower surface at a predetermined angle θ, and the product of the thickness t from the upper surface to the lower surface and the predetermined angle θ is equal to or less than the desired charged particle beam resolution σ. A stage to place the mark,
A measurement unit for measuring the intensity distribution of the charged particle beam based on scanning the charged particle beam on the metal mark;
A charged particle beam apparatus comprising:
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