JP2007287895A - Electron-beam drawing apparatus, electron beam tester, and electron beam microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速かつ高精度のビーム偏向が可能である電子ビーム応用装置、具体的には、電子ビーム描画装置、電子ビーム検査装置、電子ビーム顕微鏡等に関する。 The present invention relates to an electron beam application apparatus capable of high-speed and high-accuracy beam deflection, specifically, an electron beam drawing apparatus, an electron beam inspection apparatus, an electron beam microscope, and the like.
電子ビーム応用装置には、半導体リソグラフィにおける電子ビーム描画装置や、電子ビーム半導体検査装置、電子ビーム顕微鏡などがある。特に、半導体の製造・検査工程においては、スループット向上のために、電子ビームの偏向速度の向上が求められている。このため、偏向器には高周波の電気信号を伝送させることが必要となる。ここで、偏向器とは、電子ビームの位置を変化させるための静電偏向器、電子ビームをON/OFFするために用いられるブランキング偏向器などである。高周波を伝送させるためには、伝送させる全系を通して、インピーダンスを整合する必要がある。しかし、偏向器の金属の電極(以下、偏向電極と称す)を電子ビームに対して剥き出しにする必要があるため、偏向電極ではインピーダンスがほぼ無限大の開放端となり、同軸ケーブルなどの伝送手段と偏向電極のインピーダンス整合を実現させることは、困難であった。 Examples of the electron beam application apparatus include an electron beam drawing apparatus in semiconductor lithography, an electron beam semiconductor inspection apparatus, and an electron beam microscope. In particular, in the semiconductor manufacturing / inspection process, it is required to improve the deflection speed of the electron beam in order to improve the throughput. For this reason, it is necessary for the deflector to transmit a high-frequency electrical signal. Here, the deflector is an electrostatic deflector for changing the position of the electron beam, a blanking deflector used for turning on / off the electron beam, or the like. In order to transmit a high frequency, it is necessary to match the impedance through the entire transmission system. However, since it is necessary to expose the metal electrode of the deflector (hereinafter referred to as the deflection electrode) with respect to the electron beam, the deflection electrode has an open end with an almost infinite impedance. It has been difficult to achieve impedance matching of the deflection electrode.
これに対して、USP4445041では電子ビーム高速ブランキングを実現する装置として、偏向電極が平行線型の伝送手段の構造となる装置が開示されている。これは上下2段の偏向電極の接続により、上下の電極で逆平行電流流れを作ることで渦電流作用を除去し、電極部での反射を防ぐものである。さらに、特許第3057042号公報では、偏向電極とその対向電極を同軸構造として、インピーダンス整合を行うとともに、周囲の金属筐体で発生する渦電流作用も除去している。 On the other hand, USP 4445041 discloses a device in which a deflection electrode has a structure of a parallel line type transmission means as a device for realizing high-speed electron beam blanking. By connecting the upper and lower deflection electrodes, this creates an antiparallel current flow between the upper and lower electrodes, thereby eliminating the eddy current action and preventing reflection at the electrode portion. Furthermore, in Japanese Patent No. 3057042, the deflecting electrode and its counter electrode have a coaxial structure, impedance matching is performed, and eddy current action generated in the surrounding metal casing is also removed.
前述のように電子ビーム応用装置では、前記伝送手段と偏向電極のインピーダンス整合をとることは困難である。図2は、高周波のブランキング信号を偏向電極に印加した場合に、偏向電極で観測される信号波形を示したものである。入力ブランキング偏向信号波形200に対して、偏向電極のインピーダンス整合が取れていない場合、たとえば図2の偏向信号波形201のような波形歪み202が起こり、数ns程度の応答遅れが発生する。1GHz以上の高周波信号を伝送させる場合、波形ひずみ202で見られるような応答遅れは偏向時の電子ビームの位置精度に重大な欠陥を与える。
As described above, in the electron beam application apparatus, it is difficult to achieve impedance matching between the transmission means and the deflection electrode. FIG. 2 shows a signal waveform observed at the deflection electrode when a high-frequency blanking signal is applied to the deflection electrode. When the impedance matching of the deflection electrode is not achieved with respect to the input blanking
さらに、インピーダンスの整合を行ったとしても、複雑な隣り合う電極までの空間距離が小さい多段偏向器においては、2段の偏向電極の上下一体構造や、偏向電極と対抗電極とが一体となるような複雑な構造の偏向器を製造することは困難である。
これらより、インピーダンス整合が取れ、かつ構造が簡易な偏向器を実現する必要がある。
Furthermore, even if impedance matching is performed, in a multistage deflector having a small spatial distance to a complicated adjacent electrode, the upper and lower integrated structure of the two-stage deflection electrodes or the deflection electrode and the counter electrode are integrated. It is difficult to manufacture a deflector having a complicated structure.
Therefore, it is necessary to realize a deflector having impedance matching and a simple structure.
本発明では、電子ビーム応用装置に備えられる電子光学系が、偏向信号が印加される電極を備えた偏向器を有し、該偏向信号を電極に対して供給する信号伝送手段と偏向信号源と前記電極との間のインピーダンス整合手段が、信号伝送手段の終端部に配置された抵抗器により構成される構造とすることにより課題を解決する。この場合、信号発生器は、真空筐体の外部に配置し、真空筐体の壁を介して電極へ偏向信号を供給する。また、伝送手段終端部に配置された抵抗は、真空筐体内に配置される。 In the present invention, the electron optical system provided in the electron beam application apparatus has a deflector including an electrode to which a deflection signal is applied, and a signal transmission means and a deflection signal source for supplying the deflection signal to the electrode, The problem is solved by adopting a structure in which the impedance matching means between the electrodes is constituted by a resistor disposed at the terminal end of the signal transmission means. In this case, the signal generator is disposed outside the vacuum casing and supplies a deflection signal to the electrodes via the wall of the vacuum casing. The resistor arranged at the transmission means terminal is arranged in the vacuum casing.
インピーダンス整合を行う機構の終端部が真空筐体内にあるため、真空筐体外に配線を引き回す必要が無くなる。従って、従来技術に比べて構造が簡略化され、製造・組み立てが容易となる。このためには、終端部を抵抗器を用いて構成すると良い。また、抵抗器でインピーダンス整合を行うことにより、該偏向信号源からの信号を正確に偏向器電極に伝送させることが可能となる。前記のインピーダンス整合手段は、前記伝送手段を中心として該伝送手段の終端部の周囲に配置された一対の抵抗器、もしくは複数配置されていてもよい。あるいは円筒状の抵抗器であってもよい。 Since the terminal portion of the mechanism for performing impedance matching is in the vacuum casing, it is not necessary to route wiring outside the vacuum casing. Therefore, the structure is simplified as compared with the prior art, and manufacture and assembly are facilitated. For this purpose, it is preferable to configure the terminal portion using a resistor. Further, by performing impedance matching with a resistor, it is possible to accurately transmit a signal from the deflection signal source to the deflector electrode. The impedance matching means may be a pair of resistors or a plurality of resistors arranged around the terminal portion of the transmission means with the transmission means as the center. Alternatively, a cylindrical resistor may be used.
インピーダンス整合手段としては、抵抗の代わりに伝送手段の終端と電極との間に配置されたシールド電極を用いることもできる。この場合、シールド電極と偏向器の電極との間隔を調整する手段を備えることにより、インピーダンスを可変にして、信号伝送手段、偏向信号源、電極間のインピーダンス整合をとる。理論的には、この間隔を調整することで、抵抗器のインダクタンス成分を打ち消すようなコンデンサ成分を与え、周波数ごとに最適な偏向器を提供する。 As the impedance matching means, a shield electrode disposed between the terminal of the transmission means and the electrode can be used instead of the resistor. In this case, by providing a means for adjusting the distance between the shield electrode and the electrode of the deflector, the impedance is made variable to achieve impedance matching between the signal transmission means, the deflection signal source, and the electrode. Theoretically, by adjusting this interval, a capacitor component that cancels the inductance component of the resistor is given, and an optimum deflector is provided for each frequency.
以上説明したインピーダンス整合手段に対しては、信号伝送手段、インピーダンス整合手段、偏向器各部品の温度制御手段を備えていても良い。 The impedance matching means described above may include signal transmission means, impedance matching means, and temperature control means for each component of the deflector.
上記の偏向器により、構造・製造が簡易で、かつ偏向器電極と信号伝送手段と偏向信号源とのインピーダンス整合を行うことが可能となり、電子ビームの偏向位置を高速かつ高精度に制御できる。また、電子ビーム描画装置においては、ブランキング時間を高分解に制御できるため、ドーズ量の正確な制御することで、寸法精度の高精度化が実現できる。 With the above deflector, the structure and manufacture are simple, and impedance matching among the deflector electrode, the signal transmission means, and the deflection signal source can be performed, and the deflection position of the electron beam can be controlled at high speed and with high accuracy. Further, in the electron beam drawing apparatus, since the blanking time can be controlled with high resolution, the dimensional accuracy can be improved by controlling the dose amount accurately.
本発明により、構造が容易で、伝送手段とのインピーダンスを整合させた電子ビーム偏向電極を用いて、高速かつ高精度な偏向が可能となる電子ビーム描画装置および電子ビーム検査装置および電子ビーム顕微鏡を提供できる。 According to the present invention, there is provided an electron beam drawing apparatus, an electron beam inspection apparatus, and an electron beam microscope that can be deflected at high speed and with high accuracy by using an electron beam deflection electrode that has an easy structure and is matched in impedance with a transmission means. Can be provided.
以上説明した発明の具体的な実施形態を以下に説明する。
(実施例1)
図1に、本発明の電子ビーム描画装置の一実施例を示す。電子ビーム描画装置は、真空ポンプ110により内部を真空排気した真空筐体101の内部に、電子ビーム102を発生する電子銃103、電子ビームを収束させるレンズ104a、104b、電子ビーム102をオン/オフするための偏向器であるブランキング偏向器105、ブランキング絞り106、電子ビームの位置を制御するための偏向器である静電偏向器112を備える。ブランキング偏向器105や静電偏向器112は、電子ビームを中心としてn対の対向する電極によって構成される。ここで、nは自然数である。また、これらを駆動するために、レンズ信号発生器107、ブランキング信号発生器108、走査信号発生器109などを有する。電子ビームをブランキングする際は、ブランキング信号発生器108から発生されたブランキング偏向信号が信号伝送手段であるブランキング信号伝送ケーブル118を介して、ブランキング偏向器105に印加される。この偏向信号により、電子ビーム102は偏向された電子ビーム116aとなる。偏向された電子ビーム116aはブランキング絞り106に遮断され、ブランキング絞り106より下には通過しないことになる。また、電子ビームを走査する場合、走査信号発生器109から発生された偏向信号が信号伝送手段である走査信号伝送ケーブル120を介して、静電偏向器112に印加される。この偏向信号により、偏向された電子ビーム116bとなり、ウェハやマスクなどの試料113、電子ビーム検出器115を搭載する試料ステージ116に到達し、試料上に任意のパターンを描画することが可能となる。ステージ制御部121は、試料ステージ116を制御する。真空ポンプ110、レンズ信号発生器107、ブランキング信号発生器108、走査信号発生器109、ステージ制御部121を統括・制御するのが、CPU122である。
Specific embodiments of the invention described above will be described below.
(Example 1)
FIG. 1 shows an embodiment of an electron beam drawing apparatus of the present invention. The electron beam drawing apparatus turns on / off the
ブランキング信号発生器108、走査信号発生器109は高周波の信号を発生する。このため、ブランキング信号発生器108とブランキング信号伝送ケーブル118、走査信号発生器109と走査信号伝送ケーブル120のそれぞれにおいて、インピーダンスを整合させる必要がある。ここでは信号伝送手段であるブランキング信号伝送ケーブル118や走査信号伝送ケーブル120は、高周波用の同軸ケーブルを用いている。同軸ケーブルは同軸構造をなし、高周波の信号を伝送させる内部導体の周囲を絶縁物が囲み、その外側に外部導体がある。同軸ケーブルの特性インピーダンスは、絶縁物の誘電率と厚さにより決まる。特に、真空筐体101内部の伝送ケーブルには、電子ビームによるチャージアップを防ぐために外部導体がむき出しで、かつ絶縁物を完全に覆い隠すように金属で囲まれているセミリジットケーブルなどの同軸ケーブルを用いている。また、ブランキング偏向器105および静電偏向器112の電極についてもインピーダンス整合させるため、伝送手段の同軸構造の外部導体とそれぞれの電極を終端抵抗器117および119で終端接続した。
The
図2は、ブランキング信号発生器108で発生されたブランキング偏向信号を、ブランキング信号伝送ケーブル118を介してブランキング偏向器105に印加した場合に、ブランキング偏向器105で観測される信号波形を示したものである。入力ブランキング偏向信号波形200に対して、偏向電極のインピーダンス整合が取れていない場合、たとえば図2の偏向信号波形201のような波形歪み202が起こり、数ns程度の応答遅れが発生する。1GHz以上の高周波信号を伝送させる場合、波形ひずみ202で見られるような応答遅れは偏向時の電子ビームの位置精度に重大な欠陥を与える。これに対して、終端抵抗器117を接続した場合、終端時の偏向信号波形203となり、1 ns程度で波形が安定する。ただし、図2の信号波形は終端抵抗器の有無で出力値が一定になるように規格化した波形である。
FIG. 2 shows a signal observed by the
同軸ケーブルの内部導体と外部導体を終端抵抗で接続した場合の終端箇所のインピーダンスは等価回路モデルを仮定でき、
となる。ここで、Zを終端箇所のインピーダンス、Rは終端抵抗値、Lは終端抵抗におけるインダクタンス、Cは電極および終端抵抗箇所におけるコンダクタンス成分である。終端抵抗値Rに対して、終端箇所のコンダクタンスCおよびインダクタンスLが十分小さく、無視できる場合、終端箇所のインピーダンスZは終端抵抗値Rのみで決まる。しかし、実際は終端抵抗の配線などに存在するインダクタンス成分により、終端抵抗器を接続しても204a、204bのような波形リンギングが発生する。高精度な偏向を可能にするためには、このリンギングを抑える必要がある。
The impedance of the termination point when the inner conductor and outer conductor of the coaxial cable are connected with a termination resistor can assume an equivalent circuit model,
It becomes. Here, Z is the impedance at the termination point, R is the termination resistance value, L is the inductance at the termination resistor, and C is the conductance component at the electrode and the termination resistance point. When the conductance C and inductance L at the termination point are sufficiently small with respect to the termination resistance value R and can be ignored, the impedance Z at the termination point is determined only by the termination resistance value R. However, in practice, due to an inductance component present in the wiring of the termination resistor, waveform ringing like 204a and 204b occurs even if the termination resistor is connected. In order to enable high-precision deflection, it is necessary to suppress this ringing.
図3は本発明の電子ビーム描画装置のブランキング箇所における要部を示す一実施例である。図1と共通しているものは符号を用いている。内部が真空排気されている真空筐体101において、電子ビーム102は、ブランキング電極306、312間に印加される電圧により偏向された電子ビーム116aとなる。ブランキング電極306、312をあわせて、ブランキング偏向器となる。偏向された電子ビーム116aはブランキング絞り106により遮断される。ブランキング信号発生装置108によりブランキング偏向信号を発生し、伝送手段であるブランキング信号伝送ケーブル118を介して、ブランキング信号をブランキング電極306に印加する。ブランキング信号伝送ケーブル118は、大気側同軸ケーブル302、真空導入用ハーメチックシール303、真空内同軸ケーブル304で構成され、それぞれがBNC、SMA端子などに代表される高周波用コネクタ311により接続されている。ここでは、SMA端子を用いた例を示す。電子ビームによるチャージアップを防ぐために、真空内同軸ケーブル304は外部導体がむき出しで、かつ絶縁物を完全に覆い隠すように金属で囲まれているセミリジットケーブルなどの同軸ケーブルを用いている。この真空内同軸ケーブル304の内部導体はブランキング電極306と接続され、真空内同軸ケーブル304の外部導体とブランキング電極306は終端抵抗器307a、307bにより並列接続されている。一対の終端抵抗器307a、307bは前記真空内同軸ケーブル304を中心として、その終端部の周囲に配置されている。
FIG. 3 shows an embodiment showing the main part of the blanking portion of the electron beam drawing apparatus of the present invention. What is common to FIG. 1 uses reference numerals. In the
図4は、図3において真空内同軸ケーブル304とブランキング電極306の接続部を拡大したものである。共通する箇所の符号は統一している。真空内同軸ケーブル304の内部導体404aは、ブランキング電極306に接続される。真空内同軸ケーブル304の外部導体404cを挟み込むように、シールドブロック403がある。シールドブロック403は絶縁物402を挟んで、ブランキング電極306にシールドブロック固定ねじ401で固定されている。シールドブロック403により、真空内同軸ケーブル304の外部導体404cがブランキング電極306に直接接触しないようにしている。外部導体404cとブランキング電極306は2個の終端抵抗器307a,307bにより半田付け箇所408で並列接続されている。ブランキング偏向信号が真空内同軸ケーブル304の内部導体404aを介してブランキング電極306に印加されると、終端抵抗器307a,307bには帰還電流407a,407bがそれぞれ流れる。終端抵抗器のインダクタンス成分が大きい場合、この帰還電流407a,407bが信号印加に対して瞬時に流れなくなり、波形リンギングを発生させる。また、この帰還電流407a,407b自体がその周囲に磁場を発生させ、真空内同軸ケーブル304の内部導体404aに渦電流を発生させ、波形リンギングが発生する。インダクタンス成分を抑えるためには、終端抵抗器の配線長を短くすることが有効である。
FIG. 4 is an enlarged view of the connection between the vacuum
複数の終端抵抗の終端抵抗値に関しては、以下の関係が成立していることが望ましい。ブランキング信号発生装置108の出力インピーダンス、大気側同軸ケーブル302、真空内同軸ケーブル304の特性インピーダンスをZ0とすると、複数の終端抵抗器の抵抗値R1、R2、…Rnはそれぞれ、
1/Z0 ≒ 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn (式2)
かつ、
R1 ≒ R2 ≒ … ≒Rn (式3)
を満たし(≒の誤差は5%以内)、これらの終端抵抗を(360/n)度ずつ等間隔に配置することが望ましい。
Regarding the termination resistance values of the plurality of termination resistors, it is desirable that the following relationship holds. When the output impedance of the blanking
1 / Z0 ≒ 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / Rn (Formula 2)
And,
R1 ≒ R2 ≒ ... ≒ Rn (Formula 3)
(The error of ≈ is within 5%), and it is desirable to arrange these terminal resistors at equal intervals of (360 / n) degrees.
図5は、n=4としたときのブランキング電極側から終端抵抗器の内部を示した断面図である。伝送手段の同軸ケーブル内部導体404a、絶縁物404b、外部導体404cは図4と同じ符号を用いた。4つの終端抵抗器501、502、503、504を、内部導体404aを中心に90度(360/4 度)ごとに配置した構成である。偏向信号が内部導体404aに伝送され、ブランキング電極に印加されると、帰還電流I1505、I2506、I3507、I4508が発生する。このとき、それぞれの電流に対して磁束H1509、H2510、H3511、H4512が発生する。終端抵抗器501、502、503、504の抵抗値が(式3)を満たす場合、
(式4)
I1 ≒ I2 ≒ I3 ≒ I4 ≒ I0/4
(式5)
H1 ≒ H2 ≒ H3 ≒ H4 ≒ H0/4
となる。I0、H0はそれぞれひとつの抵抗器で接続した場合に発生する電流と誘導磁場である。図5において、それぞれの終端抵抗に流れる電流I1505、I2506、I3507、I4508の電流量は、ひとつの抵抗器の場合の電流量I0の1/4であり、内部導体104cを貫く磁束も1/4となる。さらに、図5において磁束H1505、H2506、H3507、H4508は、内部導体404aにおいては対向する磁場により互いに打ち消しあい、内部導体404aを貫く磁束はほぼゼロとなる。nが大きいほど、磁場の打ち消しあう効果は大きく、nが無限大、つまり円筒上の抵抗器を用いる場合が最も理想的である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the inside of the terminating resistor from the blanking electrode side when n = 4. The same reference numerals as in FIG. 4 are used for the coaxial cable
(Formula 4)
I 1 ≒ I 2 ≒ I 3 ≒ I 4 ≒ I 0/4
(Formula 5)
H 1 ≒ H 2 ≒ H 3 ≒ H 4 ≒
It becomes. I 0 and H 0 are a current and an induced magnetic field generated when they are connected by one resistor, respectively. In FIG. 5, the current amounts I 1 505, I 2 506, I 3 507, and I 4 508 flowing through the terminal resistors are 1/4 of the current amount I 0 in the case of one resistor. The magnetic flux penetrating the conductor 104c is also ¼. Further, in FIG. 5,
図6に1つの終端抵抗を用いた際のブランキング偏向器における出力波形203に対して、4つの終端抵抗を用いた際のブランキング偏向器における出力波形601を示す。図2と共通する箇所の符号は統一している。波形601は、波形リンギングが解消されている。
FIG. 6 shows an
図7は、本発明の電子ビーム描画装置の静電偏向箇所における要部を示す一実施例である。図1と共通する箇所の符号は統一している。内部が真空排気されている真空筐体101において、偏向器に入射した電子ビーム700は、静電偏向電極705、701間に印加される電圧により偏向された電子ビーム116bとなる。静電偏向電極705、701をあわせて、静電偏向器とする。走査信号発生装置109により走査偏向信号を発生し、伝送手段である走査信号伝送ケーブル120を介して、走査偏向信号を静電偏向電極705に印加する。走査信号伝送ケーブル120は、大気側同軸ケーブル702、真空導入用ハーメチックシール703、真空内同軸ケーブル704で構成されている。この真空内同軸ケーブル704の内部導体は静電偏向電極705と接続され、真空内同軸ケーブル704の外部導体と静電偏向電極705は終端抵抗器119により接続されている。真空内同軸ケーブル704の外部導体は、シールド電極706と接続されている。このシールド電極706はマイクロメータヘッド712により静電偏向電極705に対する位置を変更することが可能である。静電偏向電極705とシールド電極706の間のコンダクタンスCは、両電極の空間距離に依存する。(式1)における終端箇所でのインピーダンスZに寄与する項には、終端抵抗器119におけるインダクタンスLが存在するため、マイクロメータヘッド712により両極間の空間距離を変化させることでコンダクタンスCを調整し、インダクタンスLを打ち消すことで、インピーダンスZに与える周波数に依存する項を実効的に打ち消すことが可能となる。
FIG. 7 is an example showing a main part in an electrostatic deflection portion of the electron beam drawing apparatus of the present invention. The reference numerals common to those in FIG. 1 are unified. In the
本発明により、構造が簡易で、偏向信号源からの信号を正確に偏向器電極に伝送させることが可能となる。これにより、製造が容易で、電子ビームの偏向位置を高速かつ高精度に制御でき、かつブランキング時間を高分解に制御できるため、電子ビーム描画時の位置および寸法制御の高精度化が実現される。
(実施例2)
図8に本発明における温度制御部を有した静電偏向器の一実施例を示す。図1と共通する箇所の符号は同じ符号を用いている。走査信号発生装置109により走査偏向信号を発生し、伝送手段である走査信号伝送ケーブル120を介して、走査偏向信号を静電偏向電極705に印加する。ここで走査信号伝送ケーブル120は、大気側同軸ケーブル702、真空導入用ハーメチックシール802、高周波用コネクタ811、真空内同軸ケーブル704で構成されている。偏向信号が真空内同軸ケーブル704の内部導体を介して偏向信号電極705に印加されると、終端抵抗器119には帰還電流808が流れる。帰還電流808によって終端抵抗器119は発熱する。この熱により終端抵抗値が変化すると、それに伴い偏向信号の出力電圧が変化する。偏向信号の出力電圧の変化は、電子ビームの偏向感度を変化させ、電子ビームの位置精度に重大な欠陥を与える。終端抵抗器119に発生する熱による温度変化を低減するため、温度制御ユニット804から温度制御媒体805を大気側高周波同軸ケーブル104の周囲を囲んでいる温度制御部801に通し、その後温度制御媒体805は温度制御ユニット804に戻り、循環させる。本実施例は冷却構造の場合であり、温度制御媒体805には冷却水を用いた。真空筐体101の内部への熱伝導媒体として大気側同軸ケーブル702、高周波用コネクタ811、真空内同軸ケーブル704の外部導体を用いた。真空ハーメチックシール802は、熱が拡散し、真空筐体101を介して、他の制御系に影響を与えることを防ぐために熱伝導度の低い絶縁物803を有する。真空内同軸ケーブル704の外部導体により、終端抵抗器119で発生した熱を効率的に外部に伝達する。
According to the present invention, the structure is simple, and the signal from the deflection signal source can be accurately transmitted to the deflector electrode. As a result, manufacturing is easy, the deflection position of the electron beam can be controlled with high speed and high accuracy, and the blanking time can be controlled with high resolution, so that high accuracy of position and dimension control during electron beam writing is realized. The
(Example 2)
FIG. 8 shows an embodiment of an electrostatic deflector having a temperature controller in the present invention. The same reference numerals are used for reference numerals common to FIG. A scanning deflection signal is generated by the
図9に、伝送手段である同軸ケーブルの外部導体の周囲を金属で囲んだ場合の断面図を示す。同軸ケーブルは内部導体903、絶縁物904、外部導体905で構成される。外部導体905の周囲を金属906で囲み、外部導体の熱伝導効率を増大した。熱伝導度の高い金属として本実施例では銅を用いたが、熱伝導度が高い物質であれば、他の物質でも有効である。これらにより終端抵抗の発熱を効率的に抑え、高速かつ高精度な電子ビームの偏向制御が可能となる。
(実施例3)
図10に、本発明の電子ビーム検査装置の一実施例を示す。本実施例の電子ビーム検査装置は、真空ポンプ1010により内部を真空排気した真空筐体1001の内部に形成された電子光学系、当該電子光学系を制御する電子光学系制御ユニット、電子光学系から出力される出力信号を処理して試料の検査を行う情報処理ユニットなどにより構成される。
FIG. 9 shows a cross-sectional view in the case where the periphery of the outer conductor of the coaxial cable as the transmission means is surrounded by metal. The coaxial cable includes an
(Example 3)
FIG. 10 shows an embodiment of the electron beam inspection apparatus of the present invention. The electron beam inspection apparatus according to the present embodiment includes an electron optical system formed inside a
電子光学系は、電子ビーム1002を発生する電子銃1003、電子ビームを収束させるレンズ1004a、1004b、電子ビーム1002をオン/オフするための偏向器であるブランキング偏向器1005、ブランキング絞り1006、電子ビームの位置を制御するための偏向器である静電偏向器1012、試料からの2次電子軌道を偏向するE×B偏向器1021、試料から発生する2次電子を制御する帯電制御電極1011等を備える。
The electron optical system includes an
電子ビーム1002は、ウェハやマスクなどの試料1013に入射する直前で、試料ステージ1016に印加されたリターディング電圧により減速され、試料に1013に入射する。この際、試料中で2次電子が発生され、発生した2次電子の一部は帯電制御電極1011の帯電制御電圧により試料に再入射される。また、発生した2次電子の大部分は、試料ステージ1016に印加されたリターディング電圧により加速され、E×B偏向器1021により偏向され、2次電子軌道1022に従って2次電子検出器1023に導かれる。試料上の2次電子発生効率と帯電状態に従って2次電子検出器1023に導かれる2次電子量に大小が生まれ、試料の状態を反映した2次電子像を得ることができる。
The
これらを駆動するための電子光学系制御ユニットは、レンズ信号発生器1007、ブランキング信号発生器1008、走査信号発生器1009、E×B偏向信号発生器1015、帯電制御電圧発生器1026などを有する。電子ビームのブランキングおよび走査偏向信号の伝送手段は、ブランキング信号伝送ケーブル1018と走査信号伝送ケーブル1020である。電子ビームのブランキングおよび走査手段は、電子ビーム描画装置と同様である。
The electron optical system control unit for driving these includes a lens signal generator 1007, a blanking
ステージ制御部1025は、試料ステージ1016を制御し、リターディング電圧を印加する。真空ポンプ1010、レンズ信号発生器1007、ブランキング信号発生器1008、走査信号発生器1009、E×B偏向信号発生器1015、ステージ制御部1025、帯電制御電圧発生器1026を統括・制御するのが、情報処理ユニット1022である。同時に、情報処理ユニット1024は、入力された二次電子画像の画素信号を処理・演算して、電子ビームの照射領域の検査を行う。このため、情報処理ユニットは、画素信号の演算用CPUと、演算用のソフトウェアが格納される記憶手段を備える。なお、情報処理ユニット1022は、二次電子画像に含まれる画素演算を行うことにより、電子ビーム照射領域の任意の二点間の距離を測長する機能を備えることも可能である。この場合、上記の記憶手段には、測長用のソフトウェアが格納されることになる。
The
この際、電子ビーム描画装置と同様にブランキング信号発生器1008、走査信号発生器1009は高速な偏向信号を発生する。このため、ブランキング信号発生器1008とブランキング信号伝送ケーブル1018、走査信号発生器1009と走査信号伝送ケーブル1020のそれぞれにおいて、インピーダンスを整合させる必要がある。信号伝送手段であるブランキング信号伝送ケーブル1018や走査信号伝送ケーブル1020は、高周波用のセミリジットケーブルなどの同軸ケーブルを用いている。また、ブランキング偏向器1005および静電偏向器1012の電極についてもインピーダンス整合させるため、伝送手段の同軸構造の外部導体とそれぞれの電極を終端抵抗器1017および1019で終端接続している。終端抵抗器1017および1019により、インピーダンス整合をはかり、高速かつ高精度な電子ビームのブランキングおよび走査を実現する。これにより、取得される2次電子画像の画質が向上し、検査性能が向上する。
(実施例4)
特に図示はしないが、図1、図10とも複数本のビームを照射するマルチビーム電子光学系であっても、本発明は有効である。
At this time, the blanking
Example 4
Although not shown in particular, the present invention is effective even in a multi-beam electron optical system that irradiates a plurality of beams in both FIG. 1 and FIG.
101:真空筐体、102:電子ビーム、103:電子銃、104a、104b:レンズ、105:ブランキング偏向器、106:ブランキング絞り、107a、107b:レンズ信号発生器、108:ブランキング信号発生器、109:走査信号発生器、110:真空ポンプ、112:静電偏向器、113:試料、114:試料ステージ、115:電子ビーム検出器、116a,116b:偏向された電子ビーム、117:ブランキング用終端抵抗器、118:ブランキング信号伝送ケーブル、119:静電偏向器用終端抵抗器、120:走査信号伝送ケーブル、121:ステージ制御部、122:CPU、200:入力ブランキング偏向信号波形、201:終端抵抗器のない場合の偏向出力波形、202:波形歪み、203:一箇所終端での偏向出力波形、204a、204b:波形リンギング、302:大気側同軸ケーブル、303:真空ハーメチック、304:真空内同軸ケーブル、306:ブランキング電極、307a、307b:終端抵抗器、311:高周波用コネクタ、312:対向電極、401:シールドブロック固定ねじ、402:絶縁物、403:シールドブロック、404a:内部導体、404b:絶縁体、404c:外部導体、407a、407b:帰還電流、408:半田付け箇所、501:終端抵抗器1、502:終端抵抗器2、503:終端抵抗器3、504:終端抵抗器4、505:終端抵抗器1に流れる帰還電流、506:終端抵抗器2に流れる帰還電流、507:終端抵抗器3に流れる帰還電流、508:終端抵抗器4に流れる帰還電流、509:終端抵抗器1での誘導磁場、510:終端抵抗器2での誘導磁場、511:終端抵抗器3での誘導磁場、512:終端抵抗器4での誘導磁場、601:四箇所終端での偏向出力波形、700:電子ビーム、701:対向電極、702:大気側同軸ケーブル、703:真空ハーメチック、704:真空内同軸ケーブル、705:静電偏向電極、706:シールド電極、711:高周波用コネクタ、712:マイクロメータヘッド、801:温度制御媒体伝送経路、802:断熱絶縁物入り真空ハーメチック、803:断熱絶縁物、804:温度制御ユニット、805:温度制御媒体、808:帰還電流、903:内部導体、904:絶縁物、905:外部導体、906:熱伝導用金属、1001:真空筐体、1002:電子ビーム、1003:電子銃、1004a、1004b:レンズ、1005:ブランキング電極、1006:ブランキング絞り、1007a、1007b:レンズ信号発生器、1008:ブランキング信号発生器、1009:偏向信号発生器、1010:真空ポンプ、1011:帯電制御電極、1012:静電偏向器、1013:試料、1014:試料ステージ、1015:E×B偏向信号発生器、1017:ブランキング偏向器用終端抵抗器、1018:ブランキング信号伝送ケーブル、1019:静電偏向器用終端抵抗器、1020:偏向信号伝送ケーブル、1021:E×B偏向器、1022:2次電子軌道、1023:2次電子検出器、1024:情報処理ユニット、1025:ステージ制御部、1026:帯電制御電圧発生器。
101: Vacuum housing, 102: Electron beam, 103: Electron gun, 104a, 104b: Lens, 105: Blanking deflector, 106: Blanking diaphragm, 107a, 107b: Lens signal generator, 108: Blanking signal generation 109: scanning signal generator 110: vacuum pump 112: electrostatic deflector 113: sample 114: sample stage 115: electron beam detector 116a, 116b: deflected electron beam 117: beam Ranking termination resistor, 118: Blanking signal transmission cable, 119: Electrostatic deflector termination resistor, 120: Scanning signal transmission cable, 121: Stage controller, 122: CPU, 200: Input blanking deflection signal waveform, 201: deflection output waveform without termination resistor, 202: waveform distortion, 203: one-point termination Deflection output waveform, 204a, 204b: waveform ringing, 302: atmospheric side coaxial cable, 303: vacuum hermetic, 304: vacuum coaxial cable, 306: blanking electrode, 307a, 307b: termination resistor, 311: high frequency connector 312: Counter electrode, 401: Shield block fixing screw, 402: Insulator, 403: Shield block, 404a: Inner conductor, 404b: Insulator, 404c: Outer conductor, 407a, 407b: Feedback current, 408: Soldering location 501: Terminating resistor 1, 502: Terminating resistor 2, 503: Terminating resistor 3, 504: Terminating resistor 4, 505: Feedback current flowing through the terminating resistor 1, 506: Feedback current flowing through the terminating resistor 2 507: feedback current flowing through the termination resistor 3, 508: feedback current flowing through the termination resistor 4, 5 9: induction magnetic field in termination resistor 1, 510: induction magnetic field in termination resistor 2, 511: induction magnetic field in termination resistor 3, 512: induction magnetic field in termination resistor 4, 601: four-point termination 700: Electron beam, 701: Counter electrode, 702: Atmospheric side coaxial cable, 703: Vacuum hermetic, 704: In-vacuum coaxial cable, 705: Electrostatic deflection electrode, 706: Shield electrode, 711: For high frequency Connector, 712: Micrometer head, 801: Temperature control medium transmission path, 802: Vacuum hermetic with heat insulation, 803: Heat insulation, 804: Temperature control unit, 805: Temperature control medium, 808: Feedback current, 903: Inside Conductor, 904: insulator, 905: outer conductor, 906: metal for heat conduction, 1001: vacuum casing, 1002: electron beam, 100 3: electron gun, 1004a, 1004b: lens, 1005: blanking electrode, 1006: blanking stop, 1007a, 1007b: lens signal generator, 1008: blanking signal generator, 1009: deflection signal generator, 1010: vacuum Pump, 1011: Charge control electrode, 1012: Electrostatic deflector, 1013: Sample, 1014: Sample stage, 1015: E × B deflection signal generator, 1017: Terminating resistor for blanking deflector, 1018: Blanking signal transmission Cable, 1019: Terminating resistor for electrostatic deflector, 1020: Deflection signal transmission cable, 1021: E × B deflector, 1022: Secondary electron trajectory, 1023: Secondary electron detector, 1024: Information processing unit, 1025: Stage control unit, 1026: charging control voltage generator.
Claims (8)
前記電子光学系は、前記電子ビームに対して偏向信号を印加するための電極を備えた偏向器を有し、
前記真空筐体の外部に配置された前記偏向信号を発生する信号発生器と、
前記電極に対して、前記真空筐体を介して前記偏向信号を供給する信号伝送手段と、
前記信号発生器と前記伝送手段のインピーダンスに対して、前記電極のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合手段とを備え、
当該インピーダンス整合手段が、該信号伝送手段の終端部に配置された抵抗器を含むことを特徴とする電子ビーム描画装置。 A sample stage on which a sample is placed, an electron optical system that draws an arbitrary pattern on the sample by irradiating the sample with an electron beam, and a vacuum housing that stores the electron optical system In an electron beam lithography system,
The electron optical system includes a deflector including an electrode for applying a deflection signal to the electron beam,
A signal generator for generating the deflection signal disposed outside the vacuum housing;
Signal transmission means for supplying the deflection signal to the electrode via the vacuum casing;
Impedance matching means for matching the impedance of the electrode with respect to the impedance of the signal generator and the transmission means,
The electron beam drawing apparatus, wherein the impedance matching means includes a resistor disposed at a terminal portion of the signal transmission means.
前記電子光学系は、前記電子ビームに対して偏向信号を印加するための電極を備えた偏向器を有し、
前記真空筐体の外部に配置された前記偏向信号を発生する信号発生器と、
前記電極に対して、前記真空筐体を介して前記偏向信号を供給する信号伝送手段と、
前記信号発生器と前記伝送手段のインピーダンスに対して、前記電極のインピーダンスを整合させるインピーダンス整合手段とを備え、
当該インピーダンス整合手段が、該信号伝送手段の終端部に配置された抵抗器を含むことを特徴とする電子ビーム計測装置。 A sample stage on which a sample on which a pattern is formed is placed; an electron optical system that scans an electron beam on the sample, detects secondary electrons generated by the scanning of the electron beam, and outputs a secondary electron signal; In an electron beam measurement apparatus comprising: a vacuum housing for storing the electron optical system; and an information processing apparatus that processes the secondary electron signal and measures a distance between the specimen or a specific position.
The electron optical system includes a deflector including an electrode for applying a deflection signal to the electron beam,
A signal generator for generating the deflection signal disposed outside the vacuum housing;
Signal transmission means for supplying the deflection signal to the electrode via the vacuum casing;
Impedance matching means for matching the impedance of the electrode with respect to the impedance of the signal generator and the transmission means,
The electron beam measuring device, wherein the impedance matching means includes a resistor disposed at a terminal portion of the signal transmission means.
前記インピーダンス整合手段が、前記伝送手段を中心として該伝送手段の終端部の周囲に配置された一対の抵抗器であることを特徴とする電電子ビーム計測装置。 The electron beam measurement apparatus according to claim 2,
2. The electron beam measuring apparatus according to claim 1, wherein the impedance matching means is a pair of resistors arranged around a terminal portion of the transmission means with the transmission means as a center.
前記インピーダンス整合手段が、前記伝送手段の終端と前記電極との間に配置されたシールド電極であることを特徴とする電子ビーム計測装置。 The electron beam measurement apparatus according to claim 2,
The electron beam measuring apparatus according to claim 1, wherein the impedance matching means is a shield electrode disposed between a terminal of the transmission means and the electrode.
前記シールド電極と前記偏向器の電極との間隔を調整する手段を備えたことを特徴とする電子ビーム計測装置。 The electron beam measurement apparatus according to claim 4,
An electron beam measuring apparatus comprising means for adjusting a distance between the shield electrode and the electrode of the deflector.
前記抵抗器が、前記伝送手段を中心として複数配置されているか、もしくは円筒状の抵抗器であることを特徴とする電子ビーム計測装置。 The electron beam measurement apparatus according to claim 2,
An electron beam measuring apparatus, wherein a plurality of the resistors are arranged around the transmission means or are cylindrical resistors.
前記伝送手段、前記インピーダンス整合手段および前記偏向器に対する温度制御手段を有することを特徴とした電子ビーム計測装置。 The electron beam measurement apparatus according to claim 2,
An electron beam measurement apparatus comprising temperature control means for the transmission means, the impedance matching means, and the deflector.
前記伝送手段は、内部導体と、該内部導体とは絶縁体により絶縁された外部導体とを有し、
前記温度制御手段は、熱伝達手段として当該外部導体を用いることを特徴とした電子ビーム計測装置。
The electron beam measurement apparatus according to claim 7, wherein
The transmission means has an inner conductor and an outer conductor insulated from the inner conductor by an insulator,
The temperature control means uses the outer conductor as a heat transfer means.
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