JP2008042173A - Charged-particle beam drawing method, charged-particle beam drawing device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子ビーム描画方法、荷電粒子ビーム描画装置及びプログラムに係り、例えば、電子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する描画装置における電子ビームの偏向位置の補正方法に関する。 The present invention relates to a charged particle beam drawing method, a charged particle beam drawing apparatus, and a program. For example, the present invention relates to a correction method of an electron beam deflection position in a drawing apparatus that draws a predetermined pattern on a sample using an electron beam.
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13は、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(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、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、開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向され、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、開口411と可変成形開口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。開口411と可変成形開口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. 13 is a conceptual diagram for explaining the operation of the variable shaped electron beam drawing apparatus.
A rectangular aperture, for example, a
ここで、電子ビーム描画装置では、外気圧が変動すると外気圧の変化に連動して描画室が変形してしまう。そして、この変形は、描画室上に配置される電子光学鏡筒と描画室内に配置される試料となるマスク面との相対的な距離に影響を及ぼす。よって、外気圧の変動によって相対的な距離がずれたままでは、描画されるパターンの位置、及び電子ビームの焦点にずれが生じてしまい、精度の高い描画を行なうことができなくなってしまう。特に、近年の回路線幅の微細化に伴って高い描画精度が求められる中、気圧変動による相対的な位置ずれ及び焦点ずれによって引き起こされる描画精度の劣化が無視できなくなってきた。 Here, in the electron beam drawing apparatus, when the outside air pressure fluctuates, the drawing chamber is deformed in conjunction with the change in the outside air pressure. This deformation affects the relative distance between the electron optical column arranged on the drawing chamber and the mask surface serving as a sample arranged in the drawing chamber. Therefore, if the relative distance is deviated due to fluctuations in the external air pressure, the position of the pattern to be drawn and the focus of the electron beam will be deviated, making it impossible to perform drawing with high accuracy. In particular, while high drawing accuracy is required with the recent miniaturization of the circuit line width, the deterioration of drawing accuracy caused by relative positional shift and defocus due to atmospheric pressure fluctuation cannot be ignored.
ここで、電子ビーム描画ではないが、マスク像をウェハに露光する紫外線露光装置で大気圧変動による像面湾曲量を求めて適切な位置にステージをZ方向に移動させるとする技術(例えば、特許文献1参照)が文献に開示されている。
上述したように、近年の回路線幅の微細化に伴って高い描画精度が求められる中、気圧変動による相対的な位置ずれ及び焦点ずれによって引き起こされる描画精度の劣化が無視できなくなってきた。また、試料面上での描画位置は、x,y方向の2次元で定義され、電子ビームを偏向させる偏向位置の補正も通常x,y方向の2次元で補正される。しかしながら、気圧変動による相対的な位置ずれは、x,y,z方向の3次元でそれぞれに生じるため、これらを加味した補正が望まれる。従来、気圧変動による偏向位置の補正を行なう手法は確立されていなかった。 As described above, while high drawing accuracy has been demanded with the recent miniaturization of circuit line width, deterioration of drawing accuracy caused by relative positional shift and defocus due to atmospheric pressure fluctuation has become ignorable. Further, the drawing position on the sample surface is defined in two dimensions in the x and y directions, and the correction of the deflection position for deflecting the electron beam is also normally corrected in two dimensions in the x and y directions. However, relative positional shifts due to atmospheric pressure fluctuations occur in three dimensions in the x, y, and z directions, respectively. Therefore, correction that takes these into consideration is desired. Conventionally, a method for correcting the deflection position due to atmospheric pressure variation has not been established.
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、気圧変動による描画位置の位置ずれ及び焦点ずれを補正する描画方法及び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 drawing method and apparatus that overcomes such problems and corrects a position shift and a focus shift of a drawing position due to a change in atmospheric pressure.
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
外気圧の値を測定する気圧測定部と、
測定された前記外気圧の値を用いて3次元座標値を補正する座標値補正部と、
補正後の3次元座標値を用いて荷電粒子ビームの偏向量を演算する偏向量演算部と、
荷電粒子ビームを照射する照射部と、
偏向量に基づいて荷電粒子ビームを偏向させる偏向部と、
を備えたことを特徴とする。
A charged particle beam drawing apparatus according to one embodiment of the present invention includes:
An atmospheric pressure measurement unit for measuring the value of the external atmospheric pressure;
A coordinate value correction unit that corrects a three-dimensional coordinate value using the measured value of the external pressure;
A deflection amount calculation unit that calculates the deflection amount of the charged particle beam using the corrected three-dimensional coordinate value;
An irradiation unit for irradiating a charged particle beam;
A deflecting unit for deflecting the charged particle beam based on the deflection amount;
It is provided with.
また、荷電粒子ビーム描画装置は、さらに、試料の描画面と平行する第1の方向の位置を示すx座標値を補正するx座標補正値と、描画面と平行し第1の方向と直行する第2の方向の位置を示すy座標値を補正するy座標補正値と、描画面と直交する第3の方向の位置を示すz座標値を補正するz座標補正値とを算出する座標補正値算出部を備え、
3次元座標値は、x座標値と、y座標値と、z座標値とで定義され、
座標値補正部は、x座標補正値を用いてx座標値を補正し、y座標補正値を用いてy座標値を補正し、z座標補正値を用いてz座標値を補正することを特徴とする。
Further, the charged particle beam drawing apparatus further performs an x-coordinate correction value for correcting an x-coordinate value indicating a position in a first direction parallel to the drawing surface of the sample, and an orthogonal to the first direction parallel to the drawing surface. A coordinate correction value for calculating a y coordinate correction value for correcting the y coordinate value indicating the position in the second direction and a z coordinate correction value for correcting the z coordinate value indicating the position in the third direction orthogonal to the drawing surface. With a calculator
The three-dimensional coordinate value is defined by an x-coordinate value, a y-coordinate value, and a z-coordinate value.
The coordinate value correction unit corrects the x coordinate value using the x coordinate correction value, corrects the y coordinate value using the y coordinate correction value, and corrects the z coordinate value using the z coordinate correction value. And
また、荷電粒子ビーム描画装置は、さらに、補正後のz座標値を用いて、xとyとを変数とする荷電粒子ビームの偏向量を演算するための所定の式の係数を変換する係数変換部を備え、
偏向量演算部は、係数が変換された所定のxy関数式に補正後のx座標値と補正後のy座標値とを変数として代入すると好適である。
Further, the charged particle beam drawing apparatus further uses a corrected z coordinate value to convert a coefficient of a predetermined expression for calculating a deflection amount of the charged particle beam with x and y as variables. Part
The deflection amount calculation unit preferably substitutes the corrected x-coordinate value and the corrected y-coordinate value as variables in a predetermined xy function equation whose coefficient has been converted.
また、偏向部は、荷電粒子ビームを静電偏向させて外気圧に基づくx座標値とy座標値との補正を行なう静電偏向器と荷電粒子ビームを電磁偏向させて外気圧に基づくx座標値とy座標値との補正を行なうアライメントコイルとの少なくとも一方を有すると好適である。 The deflecting unit electrostatically deflects the charged particle beam and corrects the x-coordinate value and the y-coordinate value based on the external pressure, and the x-coordinate based on the external pressure by electromagnetically deflecting the charged particle beam. It is preferable to have at least one of an alignment coil that corrects the value and the y-coordinate value.
或いは、偏向部は、荷電粒子ビームを静電偏向させて外気圧に基づくx座標値とy座標値との補正を行なうと共に、一定の電圧を重畳させて焦点位置を補正することにより外気圧に基づくz座標値の補正を行なう静電偏向器を備えると好適である。 Alternatively, the deflection unit electrostatically deflects the charged particle beam and corrects the x coordinate value and the y coordinate value based on the external atmospheric pressure, and corrects the focal position by superimposing a constant voltage to adjust the external pressure to the external atmospheric pressure. It is preferable to provide an electrostatic deflector that corrects the z coordinate value based thereon.
或いは、荷電粒子ビーム描画装置は、さらに、荷電粒子ビームの焦点位置を合わせると共に、励磁を変更することにより外気圧に基づくz座標値の補正を行なう対物レンズを備えても好適である。 Alternatively, the charged particle beam drawing apparatus may further include an objective lens that adjusts the focal position of the charged particle beam and corrects the z coordinate value based on the external air pressure by changing excitation.
或いは、荷電粒子ビーム描画装置は、さらに、一定の電圧を重畳させて焦点位置を補正することにより外気圧に基づくz座標値の補正を行なう第2の静電偏向器を備えても好適である。 Alternatively, the charged particle beam drawing apparatus may further include a second electrostatic deflector that corrects the z coordinate value based on the external air pressure by correcting a focal position by superimposing a constant voltage. .
また、座標補正部は、描画工程とビーム調整工程とは独立して動作し、サブフィールド動作単位毎に、描画工程とビーム調整工程との一方における3次元座標値にx座標補正値とy座標補正値とz座標補正値とを同期させて加算制御すると好適である。 The coordinate correction unit operates independently of the drawing process and the beam adjustment process. For each subfield operation unit, the x-coordinate correction value and the y coordinate are converted into a three-dimensional coordinate value in one of the drawing process and the beam adjustment process. It is preferable to perform addition control in synchronization with the correction value and the z coordinate correction value.
また、荷電粒子ビーム描画装置では、主副2段の偏向量が演算され、
座標補正部は、主偏向量を演算している間以外の待ち時間中に外部からx座標補正値とy座標補正値とz座標補正値とを入力すると好適である。
In the charged particle beam drawing apparatus, the main and sub two-stage deflection amounts are calculated,
The coordinate correction unit preferably inputs the x-coordinate correction value, the y-coordinate correction value, and the z-coordinate correction value from the outside during a waiting time other than during the calculation of the main deflection amount.
また、荷電粒子ビーム描画装置は、さらに、
試料の描画面のz座標値を測定する測定センサーと、
測定センサーを校正するための基準マークと、
を備え、
描画前に基準マークで校正された測定センサーを用いて描画中に測定されたz座標値に外気圧に基づいて得られるz座標補正値を加算した値に基づいて荷電粒子ビームの偏向量が演算されると好適である。
Moreover, the charged particle beam drawing apparatus further includes:
A measurement sensor for measuring the z-coordinate value of the drawing surface of the sample,
A reference mark for calibrating the measurement sensor;
With
The amount of deflection of the charged particle beam is calculated based on the value obtained by adding the z coordinate correction value obtained based on the external pressure to the z coordinate value measured during drawing using the measurement sensor calibrated with the reference mark before drawing. Is preferred.
また、本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
外気圧の値を測定し、
測定された外気圧の値を用いて3次元座標値を補正し、
補正後の3次元座標値を用いて荷電粒子ビームの偏向量を演算し、
偏向量に基づいて偏向された荷電粒子ビームを照射して、試料に所望するパターンを描画することを特徴とする。
The charged particle beam drawing method of one embodiment of the present invention includes:
Measure the outside air pressure value,
Correct the three-dimensional coordinate value using the measured external pressure value,
Calculate the deflection amount of the charged particle beam using the corrected three-dimensional coordinate value,
A desired pattern is drawn on a sample by irradiating a charged particle beam deflected based on a deflection amount.
また、荷電粒子ビーム描画方法は、さらに、試料の描画面と平行する第1の方向の位置を示すx座標値を補正するx座標補正値と、描画面と平行し第1の方向と直行する第2の方向の位置を示すy座標値を補正するy座標補正値と、描画面と直交する第3の方向の位置を示すz座標値を補正するz座標補正値とを算出し、
3次元座標値は、上述したx座標値と、y座標値と、z座標値とで定義され、
3次元座標値を補正する際に、x座標補正値を用いてx座標値を補正し、y座標補正値を用いてy座標値を補正し、z座標補正値を用いてz座標値を補正すると好適である。
The charged particle beam drawing method further includes an x-coordinate correction value for correcting the x-coordinate value indicating the position in the first direction parallel to the drawing surface of the sample, and the first direction parallel to the drawing surface. Calculating a y-coordinate correction value for correcting the y-coordinate value indicating the position in the second direction, and a z-coordinate correction value for correcting the z-coordinate value indicating the position in the third direction orthogonal to the drawing surface;
The three-dimensional coordinate value is defined by the above-described x coordinate value, y coordinate value, and z coordinate value,
When correcting the three-dimensional coordinate value, the x coordinate value is corrected using the x coordinate correction value, the y coordinate value is corrected using the y coordinate correction value, and the z coordinate value is corrected using the z coordinate correction value. It is preferable.
また、荷電粒子ビーム描画方法は、さらに、補正後のz座標値を用いて、荷電粒子ビームの偏向量を演算するために用いられるxとyとを変数とする所定の式の係数を変換し、
偏向量を演算する際に、係数が変換された所定のxy関数式に補正後のx座標値と補正後のy座標値とを変数として代入するとよい。
Further, the charged particle beam drawing method further uses the corrected z coordinate value to convert a coefficient of a predetermined equation using x and y used as variables to calculate the deflection amount of the charged particle beam. ,
When calculating the deflection amount, the corrected x-coordinate value and the corrected y-coordinate value may be substituted as variables into a predetermined xy function expression whose coefficient has been converted.
また、本発明の一態様の論理演算装置に実行させるためのプログラムは、
外気圧の値に基づいて第1と第2と第3の座標値を補正する第1と第2と第3の座標補正値が記憶された記憶装置から前記第1と第2と第3の座標補正値を読み出し、読み出された前記第1と第2と第3の座標補正値を用いて前記第1と第2と第3の座標値を補正し、記憶装置に記憶する座標値補正処理と、
前記記憶装置から前記第3の座標値を読み出し、読み出された前記第3の座標値を用いて荷電粒子ビームの偏向量を演算するための所定の式の係数を変換する変換処理と、
前記第1と第2の座標値と前記所定の式の係数とを用いて、荷電粒子ビームの偏向量を演算し、その結果を出力する偏向量演算処理と、
を備えればよい。
Further, a program for causing the logical operation device according to one aspect of the present invention to execute is as follows.
The first, second, and third coordinates are stored in the storage device that stores the first, second, and third coordinate correction values that correct the first, second, and third coordinate values based on the value of the external air pressure. Coordinate correction value is read out, and the first, second, and third coordinate values are corrected using the read first, second, and third coordinate correction values, and stored in a storage device. Processing,
A conversion process for reading the third coordinate value from the storage device and converting a coefficient of a predetermined formula for calculating the deflection amount of the charged particle beam using the read third coordinate value;
A deflection amount calculation process for calculating a deflection amount of the charged particle beam using the first and second coordinate values and the coefficient of the predetermined formula, and outputting the result;
Should be provided.
本発明によれば、気圧変動による描画位置の位置ずれを補正した偏向位置にビームを照射することができる。よって、気圧変動による位置ずれを補正した描画を行なうことができる。その結果、高精度な描画を行なうことができる。 According to the present invention, it is possible to irradiate a beam to a deflection position in which a positional deviation of a drawing position due to a change in atmospheric pressure is corrected. Therefore, it is possible to perform drawing in which the positional deviation due to the atmospheric pressure variation is corrected. As a result, highly accurate drawing can be performed.
実施の形態1.
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。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、荷電粒子ビーム描画装置、特に、可変成形型の電子ビーム描画装置について説明する。
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. As an example of the charged particle beam apparatus, a charged particle beam drawing apparatus, particularly, a variable shaping type electron beam drawing apparatus will be described.
図1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1において、描画装置100は、描画部150と制御部160を備えている。描画装置100は、電子ビーム装置の一例である。描画装置100は、パターンを試料101上に描画する。試料101には、半導体装置を製造するマスクが含まれる。描画部150は、描画室103と描画室103の上部に配置された電子鏡筒102を備えている。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、副偏向器212、主偏向器214を有している。そして、描画室103内には、XYステージ105が配置され、XYステージ105上に描画対象となる試料101が配置される。また、XYステージ105上には、ミラー192が配置されている。さらに、描画室103の上面側には、試料101のz方向(試料101の描画面と直交する方向)を検知する投光器532と受光器534を有するzセンサーが配置されている。投光器532として例えば投光素子を用いると好適である。また、受光器534として、位置検出素子(PSD:Position Sensitive Device)を用いると好適である。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a drawing apparatus according to the first embodiment.
In FIG. 1, the
他方、制御部160は、描画制御回路110、偏向制御回路140、電子鏡筒102の設置環境における外気圧を測定する気圧計170、デジタルアナログコンバータ(DAC)172、アンプ174、DAC182、アンプ184、DAC192、アンプ194、レーザ測長装置190を有している。描画制御回路110は、制御計算機(CPU)120、記憶装置130を有している。また、偏向制御回路140も制御計算機(CPU)142、記憶装置144を有している。描画制御回路110には、気圧計170、偏向制御回路140、受光器534、レーザ測長装置190が図示していないバスを介して接続されている。また、レーザ測長装置190の出力は、図示していないバスを介して偏向制御回路140にも接続されている。そして、偏向制御回路140からの副偏向用の出力信号(DAC値)は、DAC172でアナログ変換され、アンプ174で増幅されて副偏向器212に出力される。この出力値の電圧により電子ビーム200を副偏向面内で偏向させる。また、偏向制御回路140からの主偏向用の出力信号(DAC値)は、DAC182でアナログ変換され、アンプ184で増幅されて主偏向器214に出力される。この出力値の電圧により電子ビーム200を主偏向面内で偏向させる。そして、偏向制御回路140からの成形偏向用の出力信号(DAC値)は、DAC192でアナログ変換され、アンプ194で増幅されて偏向器205に出力される。この出力値の電圧により電子ビーム200を成形偏向させる。CPU120内では、外気圧測定部122、座標補正値演算部124といった各機能を有している。CPU120に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度記憶装置130に記憶される。CPU142内では、座標値補正部126、係数変換部128、偏向電圧演算部146、補正値確認部147、更新部148といった各機能を有している。CPU142に入力される情報或いは演算処理中及び処理後の各情報はその都度記憶装置144に記憶される。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。
On the other hand, the
また、図1では、コンピュータの一例となるCPU120で、外気圧測定部122、座標補正値演算部124といった各機能の処理を実行するように記載しているがこれに限るものではなく、電気的な回路によるハードウェアにより実施させても構わない。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。同様に、コンピュータの一例となるCPU142で、座標値補正部126、係数変換部128、偏向電圧演算部146、補正値確認部147、更新部148といった各機能の処理を実行するように記載しているがこれに限るものではなく、電気的な回路によるハードウェアにより実施させても構わない。或いは、電気的な回路によるハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、かかるハードウェアとファームウェアとの組合せでも構わない。
In FIG. 1, it is described that the
照射部の一例となる電子銃201から出た電子ビーム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、偏向部となる副偏向器212及び主偏向器214により偏向されて、移動可能に配置されたXYステージ105上の試料101の所望する位置に照射される。XYステージ105の試料面(描画面)と平行するxy方向の位置は、レーザ測長装置190からレーザをミラー192に照射し、ミラー192からの反射光を受光して測長される。図1では、ミラー192とレーザ測長装置190を1つずつしか図示していないが、x方向及びy方向の位置を測長できるように複数の組み合わせが配置されている。
An
図2は、実施の形態1における電子ビーム描画方法の工程の要部を示す図である。
図2では、外気圧変動による描画位置を補正するために必要な描画制御回路110内処理と偏向制御回路140内処理とを示している。描画制御回路110内処理として、外気圧測定工程(S102)、座標補正値算出工程(S104)という一連の工程を実施する。偏向制御回路140内処理では、気圧補正タスクと描画用タスクといった2つのタスクを同時に起動させるデュアルタスク方式としている。描画用タスクとしては、座標値補正工程(S302)、係数変換工程(S304)、偏向電圧演算工程(S306)、描画処理工程(S308)、セトリング工程(S310)、判定工程(S312)という一連の工程を実施する。気圧補正タスクとしては、補正値確認工程(S202)、更新工程(S204)という一連の工程を実施する。
FIG. 2 is a diagram showing a main part of the steps of the electron beam writing method according to the first embodiment.
FIG. 2 shows processing in the
図3は、XYステージ移動の様子を説明するための図である。
試料101に描画する場合には、XYステージ105を図示していない駆動部によりx方向に連続移動させながら、描画(露光)面を電子ビーム200が偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料101の1つのストライプ領域上を電子ビーム200が照射する。XYステージ105のx方向の移動と同時に電子ビーム200のショット位置もステージ移動に追従させる。そして連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。そして、1つのストライプ領域を描画し終わったら、XYステージ105をy方向にステップ送りしてx方向(今度は逆向き)に次のストライプ領域の描画動作を行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでXYステージ105の移動時間を短縮することができる。
FIG. 3 is a diagram for explaining how the XY stage moves.
When drawing on the
ここで、電子ビーム描画を行なう場合には、電子光学系を予め測定(キャリブレーション)しておく必要がある。この測定(キャリブレーション)は、図1中の描画部で示される電子光学系全てに対して行われる。この測定及び調整により、ビームの偏向感度調整及びビームの偏向に必要となる補正係数が算出される。これら測定及び調整は、ビーム調整工程とされており、試料に所望するパターンを描画する描画工程の前準備として、描画工程とは別途で行われる。 Here, when performing electron beam drawing, it is necessary to measure (calibrate) the electron optical system in advance. This measurement (calibration) is performed on all the electron optical systems shown by the drawing unit in FIG. By this measurement and adjustment, a correction coefficient necessary for adjusting the deflection sensitivity of the beam and deflecting the beam is calculated. These measurements and adjustments are a beam adjustment process, and are performed separately from the drawing process as a preparation for the drawing process for drawing a desired pattern on the sample.
ビーム調整工程によって、偏向器、例えば、主偏向器214の偏向感度を測定(キャリブレーション)しておき、かかる補正によって修正される例えば主偏向器214に設定される電圧値を決定するDAC182へ出力されるDAC値は、DAC値データとなるX値とY値を用いて定義される。このX値とY値は、一例として、以下に示す式(1)と式(2)で求めることができる。ここでは、この式(1)と式(2)をビームの偏向感度補正関数と呼ぶ。
The deflection sensitivity of the deflector, for example, the
これらの式を得るためには、まず、設計上の位置とレーザ測長装置190で測定される実際の位置との誤差を測定しておく必要がある。
In order to obtain these equations, first, it is necessary to measure an error between the designed position and the actual position measured by the laser
図4は、実施の形態1におけるマークの位置の測定方法を説明するための図であり、XYステージの上面概念図である。
図4に示すように、試料101が載置されるXYステージ105上には、電子ビーム200の偏向感度を測定するためのマーク152が設けられている。このマーク位置座標は、ステージの移動及び、電子ビームの偏向によって探索される。電子ビーム200がマーク152に照射された際の反射電子を計測し、それが最大の時の座標をマーク位置座標と決定する。このマーク位置座標は、電子ビーム200の偏向を利用して算出されるため、気圧値に依存した変動が見られる。気圧変動に対する補正係数は、この気圧値とマーク位置座標ずれとの相対性より導出することができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the mark position measuring method according to the first embodiment, and is a top conceptual view of the XY stage.
As shown in FIG. 4, a
ここで、主偏向器214が偏向する領域と副偏向器212が偏向する領域について説明しておく。
図5は、実施の形態1における主偏向領域と副偏向領域とを示す図である。
図5に示すように、描画装置100にて所定のパターンを描画する場合に、試料101となる例えばマスクの描画領域は、主偏向器214により偏向可能な幅で例えばy方向にストライプ状の複数の単位描画領域(ストライプ)に分割される。そして、各ストライプにおいて主偏向器214により偏向可能な領域が主偏向領域となる。また、主偏向領域をさらに細分化した領域が副偏向領域(またはサブフィールドと呼ぶ)となる。
Here, a region where the
FIG. 5 is a diagram showing a main deflection region and a sub deflection region in the first embodiment.
As shown in FIG. 5, when a predetermined pattern is drawn by the
副偏向器212は、ショット毎の電子ビーム200の位置を高速かつ高精度に制御するために用いられる。そのため、偏向範囲は図5に示すようにサブフィールドに限定され、その領域を超える描画は主偏向器214でサブフィールドの位置を移動させる。主偏向器214は、サブフィールドの位置を制御するために用いられるとともに、描画中はXYステージ105がx方向に連続的に移動しているため、主偏向器214でサブフィールドの描画原点を随時移動(トラッキング)させてXYステージ105の移動に追従させている。
The
図6は、実施の形態1におけるマークの位置の測定の仕方について説明するための図である。
図6に示すように、XYステージ105を移動させてマーク152を所望する主偏向領域10内の各位置に移動させる。そして、主偏向領域10内の各位置に電子ビーム200を偏向してマーク152位置を計測し、その残差を求める。ここでは、主偏向領域10内を5点×5点の合計25箇所で行なう。そして、得られた残差を上述した式(1)と式(2)のxyを変数とする3次関数式でフィッティングすることにより、xy関数式の各係数a0〜a9及びb0〜b9を求めることができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining how to measure the mark position in the first embodiment.
As shown in FIG. 6, the
そして、偏向制御回路140は、描画制御回路110から位置情報と共に図示していないショットデータを入力し、式(1)でDAC値データの1つとなるX値を式(2)でDAC値データの他の1つとなるY値を求める。そして、X値とY値をパラメータとするDAC値(偏向電圧)をDA変換して増幅させた値で電子ビーム200を偏向させることになる。例えば、主偏向器214に上方から見て右回りに電極(1)〜(8)を備えた8極の静電偏向器を用いる場合、以下のようにDAC値を設定すればよい。xy方向の所定の方向に偏向させるため、電極(1)には、Y、電極(2)には、(X+Y)/√2、電極(3)には、X、電極(4)には、(X−Y)/√2、電極(5)には、−Y、電極(6)には、(−X−Y)/√2、電極(7)には、−X、電極(8)には、(−X+Y)/√2といった値を設定する。そして、設定された各DAC値をDA変換して増幅させた各値を対応する各電極に印加すればよい。ここで、試料101のz方向の位置によっては、描画されるビームに歪みが生じ、或いはビーム焦点がずれてしまう、或いはその両方が生じてしまうので、zセンサで検知したz位置で式(1)と式(2)の係数を変換すると好適である。係数変換は、以下の式(3)で定義することができる。
Then, the
図6は、式(1)と式(2)における係数を算出する過程を説明するための図である。図6に示すように、XYステージ105を移動させることでマーク152を所望する主偏向領域内の各位置に移動させる。そして、基準となるマークを決定した後、主偏向領域内の各位置に電子ビーム200を偏向してマーク位置を計測し、レーザ座標の移動分と、偏向距離分との残差を求める。ここでは、主偏向領域内を5点×5点の合計25箇所で行なう。そして、得られた残差より、上述した式(1)と式(2)のx、yを変数とする3次関数式でフィッティングし、偏向感度補正関数(xy関数式)の各係数a0〜a9及びb0〜b9を算出する。
FIG. 6 is a diagram for explaining the process of calculating the coefficients in the equations (1) and (2). As shown in FIG. 6, by moving the
図7は、実施の形態1におけるマークの高さの測定の仕方について説明するための図である。
図8は、実施の形態1における試料面の高さに依存した電子ビームの焦点ずれにおける回転と倍率の誤差を説明するための図である。
図9は、実施の形態1における試料面の高さに依存した電子ビームの焦点ずれにおける回転と倍率の誤差を説明するための簡易グラフである。
以下、図7〜図9を用いて、試料面の高さに応じて電子ビームの焦点ずれと偏向感度ずれが生じることを説明する。図7に示すように、Z=0のマーク152を基準点とし、高低差のあるマーク152に電子ビーム200を照射した場合、図8に示すような電子ビーム200による偏向領域の回転及び、縮小または拡大が見られる。ビームの焦点がずれると偏向領域の倍率成分と回転成分ならびにシフト成分のずれが生じるため、試料面の高さに応じてビームの焦点を補正する場合には、偏向領域の倍率補正と回転補正ならびにシフト補正が必要になる。しかし、補正用のレンズの電流中心が調整されていればシフト補正の必要は無い。ここで、任意の高さ基準点を決定した際、その基準点からの回転及び倍率の誤差は、それぞれ図9に示すような高さ(Z)の一次関数で表現できる。そして、これらの倍率、回転、シフト補正は以下の式(3)で示した1次式で十分な補正精度が得られる。
FIG. 7 is a diagram for explaining how to measure the mark height in the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram for explaining rotation and magnification errors in defocusing of the electron beam depending on the height of the sample surface in the first embodiment.
FIG. 9 is a simplified graph for explaining an error in rotation and magnification in defocusing of the electron beam depending on the height of the sample surface in the first embodiment.
Hereinafter, it will be described with reference to FIGS. 7 to 9 that the electron beam defocusing and deflection sensitivity deviation occur according to the height of the sample surface. As shown in FIG. 7, when the
ここで、a0,b0は軸ずれ補正、a1,b2は倍率補正、a2,b1は回転補正を表しそれぞれ式(1)及び式(2)式に代入される。また、式(3)で示すzには、描画前にzセンサーによって測定された値が代入される。描画前に、試料面内をメッシュ状に分割し、そのそれぞれのメッシュのグリッドの高さをzセンサーによって測定することで、試料面内の高さ(z)をマッピングすることができる。その結果、任意の位置のz値を得ることができる。このz値を式(3)に代入することで、主偏向領域における試料面の高さに応じた焦点合わせが可能となる。 Here, a 0 and b 0 are axis deviation corrections, a 1 and b 2 are magnification corrections, and a 2 and b 1 are rotation corrections, which are substituted into equations (1) and (2), respectively. Also, the value measured by the z sensor before drawing is substituted for z shown in Equation (3). Prior to drawing, the sample surface is divided into meshes, and the height of the grid (z) in the sample surface can be mapped by measuring the height of each mesh grid with the z sensor. As a result, the z value at an arbitrary position can be obtained. By substituting this z value into equation (3), focusing according to the height of the sample surface in the main deflection region becomes possible.
このように、図9に示した関係から、各係数a0〜a2及びb0〜b2を求めることで、資料面の高さずれに応じて焦点補正を実施した場合においても、zに起因した偏向感度の回転、倍率、シフト補正等を補正することができる。 Thus, by obtaining the respective coefficients a 0 to a 2 and b 0 to b 2 from the relationship shown in FIG. 9, even when focus correction is performed according to the height deviation of the data surface, z is set. It is possible to correct the rotation, magnification, shift correction, and the like caused by the deflection sensitivity.
ここで、以上の説明では、外気圧が一定であることを前提にした場合に成り立つ。外気圧が変動することによって、さらに誤差が生じてしまう。
図10は、実施の形態1における外気圧が上昇した場合の描画装置の歪みの様子の一例を説明するための概念図である。
例えば、外気圧Pが上昇した場合、内部が図示していない真空ポンプ等で真空引きされた描画室103の上面側にある天井部分が外気圧Pによって押され、描画室103内に向かって変形する。例えば、nmオーダーでへこむ。その場合、描画室103上に設置されている電子鏡筒102の位置がずれてしまうので、電子鏡筒102内の光学系と試料101面との3次元(x,y,z)方向でそれぞれ相対位置がずれてしまう。例えば、z方向について値zから値z’にずれてしまう。そして、天井部分がへこむことで投光器532と受光器534の設置位置もずれるので、zセンサーの測定値自体に誤差が生じてしまう。そこで、実施の形態1では、図2に示した流れに沿ってこのずれを補正する。
Here, the above description holds when the external air pressure is assumed to be constant. Further errors occur due to fluctuations in the outside air pressure.
FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining an example of a distortion state of the drawing apparatus when the external air pressure increases in the first embodiment.
For example, when the external pressure P rises, the ceiling portion on the upper surface side of the
S102において、外気圧測定工程として、外気圧測定部122は、気圧計170から外気圧Pの値を入力し、外気圧の値を測定する。
In S102, as an external air pressure measurement step, the external air pressure measurement unit 122 inputs the value of the external air pressure P from the
S104において、座標補正値算出工程として、座標補正値演算部124は、測定された外気圧Pの値を用いて座標値(x,y,z)(第1と第2と第3の座標値)を補正する座標補正値(Δx,Δy,Δz)(第1と第2と第3の座標補正値)を算出し、記憶装置130に記憶する。座標値は、試料101の描画面と平行する第1の方向(x方向)の位置を示すx座標値と、描画面と平行しx方向と直行する第2の方向(y方向)の位置を示すy座標値と、描画面と直交する第3の方向(z方向)の描画面の位置(高さ)を示すz座標値とで定義される。そして、この座標補正値算出工程において、座標補正値として、x座標値を補正するx座標補正値Δxと、y座標値を補正するy座標補正値Δyと、z座標値を補正するz座標補正値Δzとを算出する。
In S104, as the coordinate correction value calculation step, the coordinate correction
まず、x座標補正値Δxは、x方向の比例係数c1(例えば、単位は[nm/hPa]をとる。)、外気圧Pのオフセット値P1(例えば、単位は[hPa]をとる。)を用いて、以下の式(4)で求めることができる。 First, the x-coordinate correction value Δx has a proportional coefficient c 1 in the x direction (for example, the unit is [nm / hPa]) and an offset value P 1 of the external air pressure P (for example, the unit is [hPa]). ) Can be obtained by the following equation (4).
そして、y座標補正値Δyは、y方向の比例係数c2(例えば、単位は[nm/hPa]をとる。)、上述した外気圧Pのオフセット値P1を用いて、以下の式(5)で求めることができる。 The y coordinate correction value Δy is expressed by the following equation (5) using the proportional coefficient c 2 in the y direction (for example, the unit is [nm / hPa]) and the offset value P 1 of the external air pressure P described above. ).
そして、z座標補正値Δzは、z方向の比例係数c3(例えば、単位は[nm/hPa]をとる。)、上述した外気圧Pのオフセット値P1を用いて、以下の式(6)で求めることができる。 The z coordinate correction value Δz is expressed by the following equation (6) using the proportional coefficient c 3 in the z direction (for example, the unit is [nm / hPa]) and the offset value P 1 of the external pressure P described above. ).
以上のようにして求めた座標補正値(Δx,Δy,Δz)は、記憶装置130に一時的に記憶される。そして、この一連の工程(S102〜S104)は、所定の間隔で繰り返し、座標補正値(Δx,Δy,Δz)を最新の値へと更新する。例えば、1分間隔で更新しておく。或いは、もっと短い周期でも構わない。或いは、リアルタイム性が劣ることになるがもっと長い周期でも構わない。また、この座標補正値算出工程は描画工程あるいはビーム調整工程とは独立したプロセスで構成され、これらの工程とは非同期に動作する。
The coordinate correction values (Δx, Δy, Δz) obtained as described above are temporarily stored in the
一方、偏向制御回路140内では、描画用タスクが起動されている。まず、記憶装置144には、後述するように更新プロセスによりその都度最新の座標補正値(Δx,Δy,Δz)が記憶されている。
On the other hand, a drawing task is activated in the
S302において、座標値補正工程として、座標値補正部126は、記憶装置144から座標補正値(Δx,Δy,Δz)を読み出し、読み出された座標補正値(Δx,Δy,Δz)を用いて座標値(x,y,z)を補正する。そして、座標値補正部126は、補正された補正後の座標値(x’,y’,z’)を演算し、算出する。座標値補正工程において、x座標補正値Δxを用いてx座標値を補正し、y座標補正値Δyを用いてy座標値を補正し、z座標補正値Δzを用いてz座標値を補正する。
In S302, as a coordinate value correction process, the coordinate
まず、補正後の座標値x’(第1の座標値の一例)は、x座標値にx座標補正値Δxを加算する以下の式(7)で求めることができる。 First, the corrected coordinate value x ′ (an example of the first coordinate value) can be obtained by the following equation (7) in which the x coordinate correction value Δx is added to the x coordinate value.
そして、補正後の座標値y’(第2の座標値の一例)は、y座標値にy座標補正値Δyを加算する以下の式(8)で求めることができる。 The corrected coordinate value y ′ (an example of the second coordinate value) can be obtained by the following equation (8) in which the y coordinate correction value Δy is added to the y coordinate value.
そして、補正後の座標値z’(第3の座標値の一例)は、z座標値にz座標補正値Δzを加算する以下の式(9)で求めることができる。 The corrected coordinate value z ′ (an example of the third coordinate value) can be obtained by the following equation (9) in which the z coordinate correction value Δz is added to the z coordinate value.
S304において、係数変換工程として、係数変換部128は、記憶装置144から補正後のz座標値z’(第3の座標値)を読み出し、読み出された補正後のz座標値z’を用いて上述した式(1)及び式(2)の係数を補正する。上述した式(1)及び式(2)の係数のうち、z値の影響を受ける式(3)で示した1次以下の各係数a0〜a2及びb0〜b2を算出する。具体的には、式(3)にて、各係数a0〜a2及びb0〜b2を求める際に、z値の代わりに補正後のz座標値z’を代入する。これにより、外気圧Pの変動を加味した1次以下の各係数a0〜a2及びb0〜b2を求めることができる。
In S304, as the coefficient conversion step, the
S306において、偏向電圧演算工程として、偏向電圧演算部146が前回の補正後の座標値を用いて電子ビーム200の偏向電圧を演算する。
In S306, as the deflection voltage calculation step, the deflection
そして、S308において、描画処理工程として、照射部の一例となる電子銃201から照射された電子ビーム200を偏向部の一例となる主偏向器214等で偏向させて、求まった偏向電圧を用いて偏向された電子ビーム200を照射して、試料101に所望するパターンを描画する。すなわち、主偏向器214で電子ビーム200を静電偏向させて外気圧に基づくx座標値とy座標値との補正を行なう。また、補正後のz座標値z’に基づいて対物レンズ207への励磁を変更することにより焦点位置を補正することで外気圧に基づくz座標値の補正も行なうことができる。
In S308, as a drawing processing step, the
そして、S310において、セトリング工程として、所定の描画単位の描画終了後に偏向器のDACへデータをセットし、その出力電圧が落ち着くまで待機する時間(セトリング時間)を設けている。例えば、1つのサブフィールド(SF)の描画が終了後、次のSFへと主偏向器214の偏向位置を変える場合に主偏向用のDAC182にデータをセットした後、セトリング時間だけ待ち状態を設けている。本実施の形態ではセトリング時間は20μs程度である。
In S310, as a settling process, a time (settling time) is set in which data is set in the DAC of the deflector after the drawing of a predetermined drawing unit is finished and the output voltage settles. For example, after the drawing of one subfield (SF) is completed, when the deflection position of the
他方、描画制御回路110内のCPU120から指令された偏向制御回路140内の気圧補正タスクでは、以下のような処理を実行する。
On the other hand, in the atmospheric pressure correction task in the
S202において、補正値確認工程として、偏向制御回路140内の補正値確認部147は、描画制御回路110内のCPU120からの指令を受け、描画用タスクがセトリング時間の時に外気圧変動による座標補正値(Δx,Δy,Δz)に変更がないかどうかを確認する。変更の有無は描画制御回路110内のCPU120から情報を得ればよい。
In S202, as a correction value confirmation step, the correction
S204において、更新工程として、偏向制御回路140内の更新部148は、上述した確認工程の処理の結果、変更があった場合に、偏向制御回路140内の記憶装置130から座標補正値(Δx,Δy,Δz)を読み出し、偏向制御回路140内の記憶装置144に記憶されている前回のデータに上書きして更新する。変更があった場合だけデータ入力することでデータ転送負荷を軽減することができる。
In S204, as an update process, the
以上のように、まず、偏向制御回路140内のCPU142で実行されるタスクは、気圧補正プロセスとなる描画制御回路110内のCPU120の実行プロセスから1分間隔のアクセスを受けることで、リアルタイムのデータ更新を図ることができる。ここで、気圧補正プロセスからの更新は、偏向制御回路140内で実行されている描画プロセスやビーム調整プロセスとのバッティングが考えられる。そこで、本実施の形態では、偏向制御回路140内で実行されるタスクを2つにするデュアルタスク構成としたため、上述したバッティングを回避することができる。すなわち、1タスクでは、描画プロセスからのコマンドを受け取り、動作している描画中に気圧補正プロセスとのアクセスを行なうためには、元来の描画用のタスクを一時停止処理し、気圧補正用のタスクを立ち上げねばならないといった問題が発生する。他方、デュアルタスクにすることにより、描画用タスクを一時停止処理することなく、並行して気圧補正用タスクを起動させることができる。
As described above, first, a task executed by the
また、描画用タスクにおいて、ショット密度の高いストライプの描画時間は、1分を越えることがある。気圧補正プロセスは上述したように予め設定された所定の間隔(例えば、1分間隔)で常に偏向制御回路140内にアクセスする。偏向制御回路140では、この気圧補正プロセスからの非同期なアクセスを監視せねばならないため、処理に多少の時間がかかる。そこで、描画用タスクの最中に気圧補正用タスクをコールすることで、セトリング時間内に更新を済ませることができ、例えば1分間隔のリアルタイム補正を可能にすることができる。また、描画処理タスクにおいて、DAC182とアンプ184を有する主偏向DACアンプのセトリング時間には20μs程度要する。故に、セトリング時間中のコアのアイドル時に、一旦気圧補正タスクに切り替えることで気圧補正プロセスとのリアルタイム通信を可能にすることができる。
In a drawing task, the drawing time of a stripe having a high shot density may exceed 1 minute. The atmospheric pressure correction process always accesses the
S312において、判定工程として、偏向制御回路140のCPU142は、描画終了かどうかを判定する。そして、描画終了であれば描画用タスクを終了し、まだ描画が終了していなければS301に戻る。
In S312, as a determination step, the
そして、描画用タスクでは、リアルタイム補正された座標補正値(Δx,Δy,Δz)を使ってS302にて座標値x’、y’,z’を演算する。そして、z’を使ってS304にて係数を変換する。そして、変換された係数や補正された座標値x’、y’を使って、S306にて次回の偏向電圧の元となるDAC値データを演算する。具体的には、偏向電圧演算工程において、係数がz’を用いて式(3)にて演算された各係数a0〜a2及びb0〜b2に偏向感度補正関数(xy関数式)である式(1)と式(2)に補正後のx’と補正後のy’とを変数として代入することで、DAC値データとなるX値とY値を求める。そして、X値とY値で偏向器214の各電極用のDAC値(偏向電圧)を演算する。そして、S308で外気圧変動に対して補正されたDAC値をDA変換及び増幅した値で描画を行なうことができる。
In the drawing task, the coordinate values x ′, y ′, z ′ are calculated in S302 using the coordinate correction values (Δx, Δy, Δz) corrected in real time. Then, the coefficient is converted in S304 using z ′. Then, using the converted coefficients and the corrected coordinate values x ′ and y ′, the DAC value data that is the source of the next deflection voltage is calculated in S306. Specifically, in the deflection voltage calculation step, the deflection sensitivity correction function (xy function formula) is applied to each coefficient a 0 to a 2 and b 0 to b 2 calculated in Formula (3) using z ′ as the coefficient. By substituting the corrected x ′ and the corrected y ′ as variables into the equations (1) and (2), the X value and the Y value as the DAC value data are obtained. Then, the DAC value (deflection voltage) for each electrode of the
以上のように、外気圧変動による座標位置誤差(Δx,Δy,Δz)を加味したビーム位置の補正と焦点補正を、偏向電圧を算出する偏向感度補正関数の各係数a0〜a2及びb0〜b2を求めて、補正後のx’と補正後のy’とを入力してDAC値データをリアルタイムで求めて、これらで補正しながら描画処理を行なうことで、より高精度な試料101の描画位置にパターンを形成することができる。
As described above, the correction of the beam position and the focus correction in consideration of the coordinate position error (Δx, Δy, Δz) due to the fluctuation of the external atmospheric pressure, the coefficients a 0 to a 2 and b of the deflection sensitivity correction function for calculating the deflection voltage. seeking 0 ~b 2, the DAC value data to input and 'y and the corrected' x corrected seeking in real time, by performing the drawing processing while correcting these, a more accurate sample A pattern can be formed at the
図11は、実施の形態1における描画動作と気圧補正動作のタイミングとを示す概念図である。
図11では、1ストライプ及び1サブフィールドにおける描画動作と、その動作に同期した気圧補正の動作を示している。1ストライプの描画動作は、任意数のサブフィールド描画動作の繰り返しによって行われる。また、1サブフィールドの描画動作は、主偏向座標値の読み取りから始まり、主偏向量の演算、そして、任意数のショットの繰り返しによって行われる。偏向制御回路140では、読み取った主偏向座標値(x,y)を偏向量演算部146内の偏向感度補正関数(式(1)、式(2))に代入することで主偏向量の演算を行う。ここで、気圧補正を行う場合、この過程において、座標値補正部126は、補正値演算部124で算出された補正量を加算する。そして、係数変換部128では、さらに、補正後のz’を使って係数変換を行なう。補正値演算部124は、描画動作やビーム調整工程とは非同期に動作しており、例えば1分間隔でx、y、及びzの3次元座標値の補正量Δx、Δy及びΔzを算出し、偏向制御回路140に受け渡す。偏向制御回路部140では補正値演算部124からの気圧補正量の読み取りを、主偏向量を演算している間以外の待ち時間中に行なう。ここでは、例えば、サブフィールド描画動作における主偏向セトリング時間中に行う。これにより、サブフィールド描画動作単位に気圧補正を同期させることができる。また、この動作原理により、リアルタイムの気圧補正が可能となる。このように、描画工程とビーム調整工程とは独立して動作し、サブフィールド動作単位毎に、描画工程とビーム調整工程との一方における3次元座標値にΔx、Δy及びΔzを同期させて加算制御する。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing the drawing operation and the pressure correction operation timing in the first embodiment.
FIG. 11 shows a drawing operation in one stripe and one subfield, and a pressure correction operation synchronized with the drawing operation. One stripe drawing operation is performed by repeating an arbitrary number of subfield drawing operations. The drawing operation for one subfield starts from reading of the main deflection coordinate value, is performed by calculating the main deflection amount, and repeating an arbitrary number of shots. The
ここで、描画工程とビーム調整工程を含めた運用方法について述べる。ビーム調整工程は、あらかじめ設定された処理メニュー及び調整期間毎に実行される。本実施の形態では、焦点合わせなどを例えば週に1回の割合で実行される場合について述べる。外気圧変動による焦点ずれが補正されていない場合、最適焦点の励磁電流は外気圧に依存して変化する。そのため、仮に低気圧時に焦点合わせを実行してしまった場合は、通常の天気では、ビームがぼけた状態でパターンが描画されることになる。また、ビームの偏向誤差を補正するビーム校正では、外気圧に応じて偏向の回転、倍率誤差が発生する。このため、低気圧時にビーム校正してしまうと通常の天気の時の描画工程において、偏向感度がずれた状態で描画されバッティング誤差が大きくなるという問題が生じる。 Here, an operation method including a drawing process and a beam adjustment process will be described. The beam adjustment process is executed for each processing menu and adjustment period set in advance. In the present embodiment, a case will be described in which focusing is performed at a rate of once a week, for example. When the focus shift due to fluctuations in the external air pressure is not corrected, the excitation current at the optimum focus changes depending on the external air pressure. For this reason, if focusing is performed at a low pressure, a pattern is drawn with the beam blurred in normal weather. In the beam calibration for correcting the deflection error of the beam, a deflection rotation and a magnification error are generated according to the atmospheric pressure. For this reason, if the beam is calibrated at low atmospheric pressure, there is a problem that in a drawing process in normal weather, drawing is performed with a deviation in deflection sensitivity and a batting error increases.
そこで、本実施の形態で説明したように、外気圧変動に依存する3次元(x、y、z)のビーム位置誤差を補正すると、常にビームの焦点は一定になり、かつビームの偏向誤差の変動も抑えることができる。そのため、気圧変動のタイミングに依存してビームの焦点ずれや偏向感度誤差が増大することなく高精度なパターン描画が可能になる。 Therefore, as described in the present embodiment, when a three-dimensional (x, y, z) beam position error that depends on fluctuations in external atmospheric pressure is corrected, the focal point of the beam is always constant, and the beam deflection error is reduced. Variations can also be suppressed. Therefore, it is possible to draw a pattern with high accuracy without increasing the beam defocus or deflection sensitivity error depending on the pressure fluctuation timing.
実施の形態2.
実施の形態1では、描画工程において、事前に試料面の高さ分布(zマップ)を測定しておく場合について説明した。この場合は上述したように、事前に測定したzマップのデータに外気圧変動に依存するΔz変動分を加算して新たに算出されたz’値を使って補正後に描画した。これは外気圧変動に依存して試料面の高さ(z)を測定するzセンサーの測定値がずれてしまうためである。しかしながら、このzセンサーは外気圧の変動を小さくした構造で製品化することも可能である。実施の形態2では、このような外気圧変動に強いzセンサーを使う。その他の構成は、実施の形態1と同様である。このような外気圧変動に強いzセンサーを使う場合は、zマップ方式ではなく、描画中にリアルタイムにz補正を実施するような構成にすると好適である。具体的には、サブフィールド毎に、zセンサーから高さ(z)データを読み出して、式(3)を計算して式(1)、式(2)の係数を求める。ここで得られた式(1)、式(2)の偏向感度補正関数に外気圧変動に応じて変動する位置誤差を補正した位置情報(x’、y’)を入力して描画すれば同様な効果が得られる。
In the first embodiment, the case where the height distribution (z map) of the sample surface is measured in advance in the drawing process has been described. In this case, as described above, drawing was performed after correction using the z ′ value newly calculated by adding the Δz fluctuation amount depending on the outside air pressure fluctuation to the z map data measured in advance. This is because the measured value of the z sensor for measuring the height (z) of the sample surface is shifted depending on the fluctuation of the external atmospheric pressure. However, this z sensor can also be commercialized with a structure in which fluctuations in external atmospheric pressure are reduced. In the second embodiment, a z sensor that is resistant to such an outside air pressure fluctuation is used. Other configurations are the same as those in the first embodiment. When using a z sensor that is resistant to such external pressure fluctuations, it is preferable to use a configuration that performs z correction in real time during drawing rather than the z map method. Specifically, for each subfield, the height (z) data is read from the z sensor, the equation (3) is calculated, and the coefficients of the equations (1) and (2) are obtained. The same applies if the position information (x ′, y ′) obtained by correcting the position error that fluctuates in accordance with the variation in the external air pressure is input to the deflection sensitivity correction functions of the expressions (1) and (2) obtained here and drawn. Effects can be obtained.
実施の形態3.
実施の形態1,2では、静電偏向器である主偏向器214を用いて静電偏向によりビームの位置を補正した。すなわち、主偏向器214で電子ビーム200を静電偏向させて外気圧に基づくx座標値とy座標値との補正を行なうと共に、対物レンズ207で外気圧に基づくz座標値の補正(焦点位置補正)を行なった。しかしながら、ビーム補正はこれに限るものではない。実施の形態3では、その他の構成でビームの偏向位置や焦点位置を補正する場合について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the position of the beam is corrected by electrostatic deflection using the
図12は、実施の形態3における描画装置の構成の一部を示す概念図である。
図12では、図1の構成に、アライメントコイル215,216,217、及び静電レンズ218を追加した点以外は図1と同様である。その他の構成も以下に説明する点以外は実施の形態1と同様である。対物レンズ207上部のアライメントコイル215,216,217では、励磁電流によって発生した磁界を利用してビーム偏向が行われる。このコイルを使ってビームの位置を補正しても良い。すなわち、主偏向器214の代わりに、アライメントコイル215,216,217の少なくともいずれかで電子ビーム200を電磁偏向させて外気圧に基づくx座標値とy座標値との補正を行なっても好適である。
FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a part of the configuration of the drawing apparatus according to the third embodiment.
12 is the same as FIG. 1 except that alignment coils 215, 216, 217 and an
外気圧に基づくz座標値の補正については、対物レンズでの補正の代わりに、主偏向器214、或いは独立に配置した静電レンズ218(第2の静電偏向器)で代用することもできる。例えば、主偏向器214に一定の電圧を重畳させて焦点位置を補正することにより外気圧に基づくz座標値の補正を行なうことができる。同様に、静電レンズ218に一定の電圧を重畳させて焦点位置を補正することにより外気圧に基づくz座標値の補正を行なうことができる。
For the correction of the z coordinate value based on the external atmospheric pressure, the
以上の説明において、「〜部」或いは「〜工程」と記載したものの処理内容或いは動作内容は、コンピュータ等の論理演算装置で動作可能なプログラムにより構成することができる。或いは、ソフトウェアとなるプログラムだけではなく、ハードウェアとソフトウェアとの組合せにより実施させても構わない。或いは、ファームウェアとの組合せでも構わない。また、プログラムにより構成される場合、プログラムは、図示していない磁気ディスク装置、磁気テープ装置、FD、或いはROM(リードオンリメモリ)等の読み取り可能な記録媒体に記録される。例えば、記憶装置130や記憶装置144に記憶される。
In the above description, the processing content or operation content described as “˜part” or “˜process” can be configured by a program that can be operated by a logical operation device such as a computer. Or you may make it implement by not only the program used as software but the combination of hardware and software. Alternatively, a combination with firmware may be used. When configured by a program, the program is recorded on a readable recording medium such as a magnetic disk device, a magnetic tape device, an FD, or a ROM (Read Only Memory) (not shown). For example, it is stored in the
また、図1において、コンピュータとなるCPU120及び/或いはCPU142は、さらに、図示していないバスを介して、記憶装置の一例となるRAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM、磁気ディスク(HD)装置、入力手段の一例となるキーボード(K/B)、マウス、出力手段の一例となるモニタ、プリンタ、或いは、入力出力手段の一例となる外部インターフェース(I/F)、FD、DVD、CD等に接続されていても構わない。
In FIG. 1, the
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。 The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
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描画方法、荷電粒子ビーム描画装置及びプログラムは、本発明の範囲に包含される。 In addition, all charged particle beam drawing methods, charged particle beam drawing apparatuses, and programs that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
10 主偏向領域
100 描画装置
101,340 試料
102 電子鏡筒
105 XYステージ
110 描画制御回路
120,142 CPU
122 外気圧測定部
124 座標補正値演算部
126 座標値補正部
128 係数変換部
146 偏向電圧演算部
147 補正値確認部
148 更新部
130,144 記憶装置
140 偏向制御回路
150 描画部
152 マーク
160 制御部
170 気圧計
172,182,192 DAC
174,184,194 アンプ
190 レーザ測長装置
192 ミラー
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203,410 第1のアパーチャ
204 投影レンズ
205 偏向器
206,420 第2のアパーチャ
207 対物レンズ
212 副偏向器
214 主偏向器
330 電子線
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
532 投光器
534 受光器
DESCRIPTION OF
122 External
174, 184, 194
Claims (10)
測定された前記外気圧の値を用いて3次元座標値を補正する座標値補正部と、
補正後の3次元座標値を用いて荷電粒子ビームの偏向量を演算する偏向量演算部と、
前記荷電粒子ビームを照射する照射部と、
前記偏向量に基づいて前記荷電粒子ビームを偏向させる偏向部と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。 An atmospheric pressure measurement unit for measuring the value of the external atmospheric pressure;
A coordinate value correction unit that corrects a three-dimensional coordinate value using the measured value of the external pressure;
A deflection amount calculation unit that calculates the deflection amount of the charged particle beam using the corrected three-dimensional coordinate value;
An irradiation unit for irradiating the charged particle beam;
A deflection unit for deflecting the charged particle beam based on the deflection amount;
A charged particle beam drawing apparatus comprising:
前記3次元座標値は、前記x座標値と、前記y座標値と、前記z座標値とで定義され、
前記座標値補正部は、前記x座標補正値を用いて前記x座標値を補正し、前記y座標補正値を用いて前記y座標値を補正し、前記z座標補正値を用いて前記z座標値を補正することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム描画装置。 The charged particle beam drawing apparatus further includes an x-coordinate correction value for correcting an x-coordinate value indicating a position in a first direction parallel to the drawing surface of the sample, and an orthogonal to the first direction parallel to the drawing surface. Coordinates for calculating a y-coordinate correction value for correcting the y-coordinate value indicating the position in the second direction and a z-coordinate correction value for correcting the z-coordinate value indicating the position in the third direction orthogonal to the drawing surface. With a correction value calculator,
The three-dimensional coordinate value is defined by the x coordinate value, the y coordinate value, and the z coordinate value,
The coordinate value correction unit corrects the x coordinate value using the x coordinate correction value, corrects the y coordinate value using the y coordinate correction value, and uses the z coordinate correction value to correct the z coordinate. The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the value is corrected.
前記偏向量演算部は、係数が変換された前記所定のxy関数式に補正後の前記x座標値と補正後の前記y座標値とを前記変数として代入することを特徴とする請求項2記載の荷電粒子ビーム描画装置。 The charged particle beam drawing apparatus further uses the corrected z coordinate value to convert a coefficient of a predetermined equation for calculating the deflection amount of the charged particle beam with x and y as variables. With a conversion unit,
3. The deflection amount calculation unit substitutes the corrected x-coordinate value and the corrected y-coordinate value as the variable into the predetermined xy function equation in which a coefficient is converted. Charged particle beam lithography system.
試料の描画面のz座標値を測定する測定センサーと、
前記測定センサーを校正するための基準マークと、
を備え、
描画前に前記基準マークで校正された前記測定センサーを用いて描画中に測定されたz座標値に前記外気圧に基づいて得られる前記z座標補正値を加算した値に基づいて前記荷電粒子ビームの偏向量が演算されることを特徴とする請求項3記載の荷電粒子ビーム描画装置。 The charged particle beam drawing apparatus further includes:
A measurement sensor for measuring the z-coordinate value of the drawing surface of the sample,
A reference mark for calibrating the measurement sensor;
With
The charged particle beam based on a value obtained by adding the z-coordinate correction value obtained based on the external pressure to the z-coordinate value measured during the drawing using the measurement sensor calibrated with the reference mark before the drawing. The charged particle beam drawing apparatus according to claim 3, wherein the deflection amount is calculated.
測定された前記外気圧の値を用いて3次元座標値を補正し、
補正後の3次元座標値を用いて荷電粒子ビームの偏向量を演算し、
前記偏向量に基づいて偏向された前記荷電粒子ビームを照射して、試料に所望するパターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。 Measure the outside air pressure value,
The three-dimensional coordinate value is corrected using the measured value of the external pressure,
Calculate the deflection amount of the charged particle beam using the corrected three-dimensional coordinate value,
A charged particle beam drawing method, wherein a desired pattern is drawn on a sample by irradiating the charged particle beam deflected based on the deflection amount.
前記記憶装置から前記第3の座標値を読み出し、読み出された前記第3の座標値を用いて荷電粒子ビームの偏向量を演算するための所定の式の係数を変換する変換処理と、
前記第1と第2の座標値と前記所定の式の係数とを用いて、荷電粒子ビームの偏向量を演算し、その結果を出力する偏向量演算処理と、
を論理演算装置に実行させるためのプログラム。 The first, second, and third coordinates are stored in the storage device that stores the first, second, and third coordinate correction values that correct the first, second, and third coordinate values based on the value of the external air pressure. Coordinate correction value is read out, and the first, second, and third coordinate values are corrected using the read first, second, and third coordinate correction values, and stored in a storage device. Processing,
A conversion process for reading the third coordinate value from the storage device and converting a coefficient of a predetermined formula for calculating the deflection amount of the charged particle beam using the read third coordinate value;
A deflection amount calculation process for calculating a deflection amount of the charged particle beam using the first and second coordinate values and the coefficient of the predetermined formula, and outputting the result;
A program for causing a logical operation unit to execute.
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