JP2012212774A - Method for evaluating substrate displacement in charged particle beam lithography device, and charged particle beam lithography system - Google Patents
Method for evaluating substrate displacement in charged particle beam lithography device, and charged particle beam lithography system Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法および荷電粒子ビーム描画システムに関する。 The present invention relates to a substrate deviation evaluation method for a charged particle beam drawing apparatus and a charged particle beam drawing system.
半導体製品の回路パターン形成には、フォトマスクのパターンをウェハ上に転写する、いわゆるリソグラフィー技術が用いられる。フォトマスクの製造には、電子ビーム描画装置を用いてマスク基板に電子線を照射することでパターンを形成する。フォトマスクのパターンには、高い位置精度が要求される。しかし、描画の際に、描画されるパターンが所定の位置と異なる位置に描画されるパターンズレが問題となってきた。 A so-called lithography technique for transferring a photomask pattern onto a wafer is used to form a circuit pattern of a semiconductor product. In the manufacture of a photomask, a pattern is formed by irradiating an electron beam onto a mask substrate using an electron beam drawing apparatus. High positional accuracy is required for the photomask pattern. However, there has been a problem of pattern deviation in which a drawn pattern is drawn at a position different from a predetermined position during drawing.
パターンズレの要因としては、電子線のドリフト、マスク基板の熱膨張など、様々な要因が考えられる。特許文献1には、描画中に位置ズレ検出手段によりマスク基板の位置ズレを検出し、この検出された位置ズレ量に応じて描画位置を補正しながら描画する方法が記載されている。 Various factors such as drift of an electron beam and thermal expansion of a mask substrate can be considered as a cause of pattern deviation. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes a method of drawing while correcting a drawing position in accordance with the detected position deviation amount by detecting a position deviation of a mask substrate during the drawing.
パターンズレが生ずる要因の一つとして、ステージ上に載置されるマスク基板とステージが、描画中に相対的にずれる、いわゆる基板ズレが考えられる。そして、描画時にパターンズレが生じた場合の原因究明、または、パターンズレを生じさせないための装置メンテナンスのために、この基板ズレの評価手法が重要になる。 As one of the factors that cause the pattern deviation, a so-called substrate deviation in which the mask substrate placed on the stage and the stage are relatively displaced during drawing can be considered. An evaluation method for the substrate deviation is important for investigating the cause when pattern deviation occurs during drawing or for maintaining the apparatus so as not to cause pattern deviation.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、基板ズレの解析を容易にする荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法および荷電粒子ビーム描画システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a charged particle beam drawing system and a charged particle beam drawing system for a charged particle beam drawing apparatus that facilitate the analysis of the substrate deviation. It is in.
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法は、3軸加速度センサを備える評価用基板を準備し、評価用基板を互いに直交する水平なX方向およびY方向に移動自在なステージに載置し、ステージを移動させ、評価用基板に印加される加速度を3軸加速度センサを用いて測定し、ステージのX方向の位置およびY方向の位置をレーザ干渉計を用いて測定し、位置の測定結果からステージに印加される加速度を算出し、評価用基板に印加される加速度とステージに印加される加速度を解析して、基板ズレを評価することを特徴とする。 According to one aspect of the present invention, there is provided a substrate displacement evaluation method for a charged particle beam drawing apparatus, in which an evaluation substrate including a three-axis acceleration sensor is prepared and the evaluation substrate is movable in horizontal X and Y directions perpendicular to each other. , The stage is moved, the acceleration applied to the evaluation substrate is measured using a triaxial acceleration sensor, the X-direction position and the Y-direction position of the stage are measured using a laser interferometer, The acceleration applied to the stage is calculated from the measurement result of the position, and the substrate displacement is evaluated by analyzing the acceleration applied to the evaluation substrate and the acceleration applied to the stage.
上記態様の基板ズレ評価方法において、評価用基板が、3軸加速度センサで測定される加速度のデータを記憶する記憶部、3軸加速度センサおよび記憶部を制御するための制御部、3軸加速度センサ、記憶部および制御部の電源となる電池を備えることが望ましい。 In the substrate misalignment evaluation method of the above aspect, the evaluation substrate has a storage unit that stores data of acceleration measured by the triaxial acceleration sensor, a triaxial acceleration sensor, and a control unit that controls the storage unit, and a triaxial acceleration sensor It is desirable that a battery serving as a power source for the storage unit and the control unit is provided.
上記態様の基板ズレ評価方法において、ステージが収容されるチャンバを真空状態にして、3軸加速度センサを用いた測定、および、レーザ干渉計を用いた測定を行うことが望ましい。 In the substrate displacement evaluation method of the above aspect, it is desirable to perform measurement using a triaxial acceleration sensor and measurement using a laser interferometer while the chamber in which the stage is accommodated is in a vacuum state.
上記態様の基板ズレ評価方法において、ステージの傾斜をレーザ干渉計を用いて測定し、傾斜の測定結果からステージのヨーイング、ローリング、ピッチングを算出し、評価用基板に印加される加速度とステージに印加される加速度に加えて、ステージのヨーイング、ローリング、ピッチングも解析して、ステージと基板との相対位置のズレである基板ズレを評価することが望ましい。 In the substrate displacement evaluation method of the above aspect, the stage tilt is measured using a laser interferometer, the stage yawing, rolling, and pitching are calculated from the tilt measurement results, and the acceleration applied to the evaluation substrate and the stage applied In addition to the acceleration to be performed, it is desirable to analyze the yawing, rolling, and pitching of the stage to evaluate the substrate displacement, which is the displacement of the relative position between the stage and the substrate.
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画システムは、基板を載置可能で、互いに直交する水平なX方向およびY方向に移動自在なステージ、ステージのX方向およびY方向の位置を測定するレーザ干渉計、ステージ上の基板に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段を備える荷電粒子ビーム描画装置と、ステージに載置可能で、3軸加速度センサを備え、ステージと基板との相対位置のズレである基板ズレを評価する評価用基板と、を有することを特徴とする。 A charged particle beam drawing system of one embodiment of the present invention is a laser interference that measures a position of a stage on which a substrate can be placed and is movable in horizontal X and Y directions orthogonal to each other, and the stage in the X and Y directions. A charged particle beam drawing apparatus having a beam irradiation means for irradiating a substrate on the stage with a charged particle beam, and a stage, a three-axis acceleration sensor, and a displacement of the relative position between the stage and the substrate And an evaluation substrate for evaluating substrate misalignment.
本発明によれば、基板ズレの解析を容易にする荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法および荷電粒子ビーム描画システムが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the board | substrate deviation evaluation method and charged particle beam drawing system of the charged particle beam drawing apparatus which make the analysis of a board | substrate deviation easy are provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、本明細書中、「基板ズレ」とは、ステージと、ステージに載置されるマスク基板等の基板との相対位置がずれる現象を意味する。いったん相対位置がずれた後、元の位置に復元する振動現象も「基板ズレ」に含まれるものとする。 In the present specification, “substrate misalignment” means a phenomenon in which the relative position between the stage and a substrate such as a mask substrate placed on the stage shifts. It is assumed that the “substrate misalignment” includes a vibration phenomenon in which the relative position is once shifted and then restored to the original position.
実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法は、3軸加速度計を備える評価用基板を準備し、評価用基板を互いに直交する水平なX方向およびY方向に移動自在なステージに載置し、ステージを移動させる。そして、評価用基板に印加される加速度を3軸加速度計を用いて測定し、ステージのX方向の位置およびY方向の位置をレーザ干渉計を用いて測定し、位置の測定結果からステージに印加される加速度を算出する。さらに、評価用基板に印加される加速度とステージに印加される加速度を解析して、ステージと基板との相対位置のズレである基板ズレを評価する。 According to an embodiment of the present invention, there is provided an evaluation substrate including a triaxial accelerometer, and the evaluation substrate is mounted on a stage movable in horizontal X and Y directions perpendicular to each other. And move the stage. Then, the acceleration applied to the evaluation substrate is measured using a three-axis accelerometer, the X-direction position and the Y-direction position of the stage are measured using a laser interferometer, and the position measurement result is applied to the stage. Calculate the acceleration. Further, the acceleration applied to the evaluation substrate and the acceleration applied to the stage are analyzed, and the substrate displacement, which is the displacement of the relative position between the stage and the substrate, is evaluated.
上記構成を備えることにより、実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法によれば、容易に基板ズレの解析ができる。 With the above configuration, according to the substrate displacement evaluation method of the charged particle beam drawing apparatus of the embodiment, the substrate displacement can be easily analyzed.
図2は、実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置システムの構成図である。 FIG. 2 is a configuration diagram of the charged particle beam drawing apparatus system according to the embodiment.
実施の形態の荷電粒子ビーム描画システムは、基板を載置可能で、互いに直交する水平なX方向およびY方向に移動自在なステージ、ステージのX方向およびY方向の位置を測定するレーザ干渉計、ステージ上の基板に荷電粒子ビームを照射するビーム照射手段を備える荷電粒子ビーム描画装置を備える。加えて、ステージに載置可能で、3軸加速度計を備え、ステージと前記基板との相対位置のズレである基板ズレを評価する評価用基板と、を有する。ここでは、荷電粒子ビーム描画装置として電子ビーム描画装置を例に説明する。 A charged particle beam drawing system according to an embodiment includes a stage on which a substrate can be placed and is movable in horizontal X and Y directions orthogonal to each other, a laser interferometer that measures positions of the stage in the X and Y directions, A charged particle beam writing apparatus including beam irradiation means for irradiating a substrate on the stage with a charged particle beam is provided. In addition, the apparatus includes a three-axis accelerometer that can be placed on a stage, and an evaluation substrate that evaluates a substrate displacement that is a displacement of a relative position between the stage and the substrate. Here, an electron beam drawing apparatus will be described as an example of a charged particle beam drawing apparatus.
なお、荷電粒子ビーム描画システムは、レーザ干渉計の位置の測定結果からステージに印加される加速度を算出するステージ加速度演算部と、評価用基板の加速度測定結果を演算処理する評価用基板加速度演算部とを、さらに備えることが望ましい。 The charged particle beam drawing system includes a stage acceleration calculation unit that calculates acceleration applied to the stage from the measurement result of the position of the laser interferometer, and an evaluation substrate acceleration calculation unit that calculates and processes the acceleration measurement result of the evaluation substrate. It is desirable to further include
荷電粒子ビーム描画装置システムは、電子ビーム描画装置100と評価用基板200とで構成される。電子ビーム描画装置100は、描画部102と、この描画部102の描画動作を制御する制御部104から構成されている。電子ビーム描画装置100は、試料110に所定のパターンを描画する。
The charged particle beam drawing apparatus system includes an electron
描画部102の試料室(チャンバ)108内に試料110を載置するステージ112が収容されている。ステージ112は、制御部104によって、互いに直交する水平なX方向(紙面左右方向)、およびY方向(紙面表裏方向)に移動可能である。またZ方向(紙面上下方向)にも駆動される。試料(基板)110として、例えば、半導体装置が形成されるウェハにパターンを転写するためのマスク基板がある。また、このマスク基板には、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスも含まれる。
A
マスクブランクスは、例えば石英ガラス上に遮光膜となるクロムが塗布されている。電子ビーム描画装置のステージ112上に載置される際に、例えばレジストが塗布される。
In the mask blank, for example, chromium serving as a light shielding film is coated on quartz glass. When placed on the
なお、電子ビーム描画装置100は、ステージ112のX方向の位置を測定するためのX位置測定用レーザ干渉計(図示せず)と、Y方向の位置を測定するためのY位置測定用レーザ干渉計(図示せず)を備えている。
The electron
試料室108の上方には、ビーム照射手段として電子ビーム光学系114が設置されている。電子ビーム光学系114は、電子銃116、各種レンズ118、120、122、124、126、ブランキング用偏向器128、ビーム寸法可変用偏向器130、ビーム走査用の副偏向器132、ビーム走査用の主偏向器134、及び可変成形ビームで描画するための、ビーム成形用の第1のアパーチャ136、第2のアパーチャ138などから構成されている。
Above the sample chamber 108, an electron beam
制御部104は、レイアウトデータ記憶部106、データ処理部140、制御回路150を備える。
The
レイアウトデータ記憶部106は、描画するパターンの基データであるレイアウトデータが入力され、このレイアウトデータが記憶する機能を備える。レイアウトデータは描画領域内に複数の図形が定義される。レイアウトデータは例えば半導体集積回路の回路パターンである。レイアウトデータ記憶部106は、記憶媒体であれば良く、例えば、磁気ディスク等を用いることができる。
The layout
データ処理部140は、レイアウトデータを電子ビーム描画装置100に固有の内部制御フォーマットデータであるショットデータへと変換する機能を有する。
The
制御回路150は、データ処理部140で生成されたショットデータに基づき描画部102を制御する機能を備える。
The
描画部102は、ショットデータを用いて試料110上に順次電子ビームを照射することで描画を行う機能を備える。
The
データ処理部140、制御回路150の各機能の処理は、例えば、CPU等の演算処理デバイスや電気回路等のハードウェアを用いて実施される。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせを用いて実施させても構わない。
Processing of each function of the
図2では、実施の形態を説明する上で、必要な構成部分以外については記載を省略している。電子ビーム描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
In FIG. 2, description of the embodiment is omitted except for necessary components. Needless to say, the electron
図3は、実施の形態の評価用基板の模式図である。図3(a)が上面図、図3(b)が図3(a)のAA断面図である。 FIG. 3 is a schematic diagram of the evaluation substrate of the embodiment. 3A is a top view, and FIG. 3B is an AA cross-sectional view of FIG. 3A.
評価用基板200は、電子ビーム描画装置100のステージ112上に載置可能となるよう設計されている。いいかえれば、電子ビーム描画装置100に適用される試料110と同一の外形寸法を備えている。例えば、電子ビーム描画装置100が、6025マスクの描画用に設計されている場合、評価用基板200は6025マスクと同一の外形寸法を備える。なお、6025マスクとは外形寸法が6インチ(一辺)×6インチ(一辺)×0.25インチ(厚さ)の規格のマスクである。
The
さらに、評価用基板200は、電子ビーム描画装置100に適用される試料110と同一の重量であることが望ましい。基板ズレを評価する際に、より現実の描画時に近い状態で評価できるからである。同様の観点から、評価用基板200がステージ112に載置される試料の支持部と接触する部位は、試料100が支持部と接触する部位と同一の材料で形成されることが望ましい。
Further, the
評価用基板200は、石英ガラスの外枠202と、外枠202内に納められる回路部204で構成される。試料がマスク基板の場合、ステージ112の支持部と接触する部位は石英ガラスとなるため、評価用基板200においても、ステージ112の支持部と接触する外枠202は石英ガラスで形成することが望ましい。
The
回路部204には、回路基板206上に3軸加速度センサ208、記憶部210、制御部212、が実装される。また、評価用基板200には3軸加速度センサ208、記憶部210、制御部212の電源となる電池214a、214bが内蔵されている。
In the
3軸加速度センサ208は、評価用基板200に印加される加速度を測定する。3軸加速度センサ208には、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の静電容量型の加速度センサ、または、セラミックの圧電素子型の加速度センサなどが用いられる。3軸加速度センサ208を、評価用基板200に内蔵される電池214a、214bで駆動する観点から、消費電力の少ないMEMSの静電容量型の加速度センサを用いることが望ましい。
The
3軸加速度センサ208は、評価用基板200がステージ112上に載置された際に、ステージ移動のX方向、Y方向、Z方向それぞれの加速度をモニタできるよう回路基板206上に実装される。
The
記憶部210は、3軸加速度センサ208で測定される評価用基板200の加速度のデータ等を記憶する。記憶部210は、例えば、SRAMやフラッシュメモリ等の半導体メモリである。
The
制御部212は、3軸加速度センサ208および記憶部210等を制御する。制御部212は、例えば、MPU(Micro Processing Unit)である。
The
回路基板206の上部には、回路基板206と、回路基板206に実装される素子を保護する回路基板カバー216が設けられる。
On the
なお、真空状態での評価でも液漏れが生じないように、電池214a、214bは大気圧に保てるようOリング等でシールされたケースに別途収納することが望ましい。
Note that it is desirable to separately store the
実施の形態では、評価用基板200は、電子ビーム描画装置100に適用される試料110と同一の外形寸法、重量を備える。また、記憶部210や電源用の電池214a、214bを内蔵する。さらに、ステージ112の支持部と接触する部位も実際の描画用のマスク基板と同一の材料で形成される。したがって、実際の描画時と同一の環境で基板ズレを評価することが可能となり、評価が容易になるとともに評価および解析の精度が向上する。
In the embodiment, the
図1は、実施の形態の荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法のフロー図である。図4は、評価用基板をステージに載置した状態の模式図である。図4(a)は上面図、図4(b)は図4(a)の白矢印A方向の側面図、図4(c)は図4(a)の白矢印B方向の側面図である。以下、実施の形態の基板ズレ評価方法について、図1〜図4を参照しつつ説明する。 FIG. 1 is a flowchart of a substrate displacement evaluation method for a charged particle beam drawing apparatus according to an embodiment. FIG. 4 is a schematic view of a state in which the evaluation substrate is placed on the stage. 4 (a) is a top view, FIG. 4 (b) is a side view in the direction of white arrow A in FIG. 4 (a), and FIG. 4 (c) is a side view in the direction of white arrow B in FIG. 4 (a). . Hereinafter, the substrate displacement evaluation method of the embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、3軸加速度センサ208を備える評価用基板200を準備する(S10)。
First, the
次に、評価用基板200を互いに直交する水平なX方向およびY方向に移動自在なステージ112に載置する(S11)。図4に示すように、評価用基板200は、ステージ112上に設けられる3本の支持ピン302a、302b、302c上に載せられる。この時、3本の支持ピン302a、302b、302cは、評価用基板200の石英ガラスの外枠202に接触する。
Next, the
本実施の形態の電子ビーム描画装置100では、基板の支持部が点支持となっていることにより、支持部から基板にかかる応力が最小化され、基板の歪を効果的に抑制できる。
In the electron
本実施の形態の電子ビーム描画装置100の場合、基板ズレは、例えば、支持ピン302a、302b、302cと基板とが、支持ピン302a、302b、302cと基板との接触部分でズレることにより生ずる。
In the case of the electron
次に、ステージ112の移動を開始する(S12)。ステージ112の移動は、実際のマスク基板に描画すると同様の動作で行う。この際、実際のマスク描画時と同様、ステージ112が収容される試料室(チャンバ)108を真空状態にしておくことが望ましい。真空と大気圧とでは、例えば、雰囲気中の水分量等が異なる可能性がある。このため、真空状態にしておくことにより、支持ピン302a、302b、302cと評価用基板200との間の摩擦係数等を、実際の描画時と同様にすることができ、より精度の高い基板ズレ評価が可能となるからである。
Next, the movement of the
そして、ステージ112を移動させている状態で、評価用基板200に印加されるX方向、Y方向、Z方向それぞれの加速度を時間毎に、3軸加速度センサ208を用いて測定する(S13)。測定結果は、例えば、A/D変換されて、記憶部210に記憶される。
Then, with the
ここで、A/D変換された測定結果を、制御部212の演算機能により一定の時間分平均化する処理をした後、記憶部210に記憶してもかまわない。平均化することによりデータ量が減り、使用するメモリ容量を減らすことが可能となる。
Here, the A / D converted measurement result may be stored in the
また、A/D変換された測定結果を、制御部212の演算機能によりFFT(Fast Fourier Transform)処理して記憶部210に記憶してもかまわない。なお、測定結果に対するFFT処理等のデータ処理は、評価用基板200内で実行しても、測定終了後、別途、電子ビーム描画装置100の制御部104や装置外部のコンピュータ等で実行しても構わない。すなわち、評価用基板200の加速度測定結果を演算処理する評価用基板加速度演算部は、評価用基板200内に設けられても、別途、電子ビーム描画装置100の制御部104や装置外部のコンピュータ等であっても構わない。
The A / D converted measurement result may be subjected to FFT (Fast Fourier Transform) processing by the calculation function of the
そして、3軸加速度センサ208を用いた測定と同時に、ステージ112のX方向の位置およびY方向の位置を時間毎に、レーザ干渉計を用いて測定する(S14)。図4に示すように、電子ビーム描画装置100には、ステージ112のX方向の位置およびY方向の位置を測定する手段として、X位置測定用レーザ干渉計304、Y位置測定用レーザ干渉計306、X位置測定用ミラー308、Y位置測定用ミラー310を備えている。
Simultaneously with the measurement using the
ステージ112のX方向の位置は、X位置測定用レーザ干渉計304とX位置測定用ミラー308を用いて測定する。ステージ112のY方向の位置は、Y位置測定用レーザ干渉計306とY位置測定用ミラー310を用いて測定する。
The position of the
この際、図4(b)、図4(c)に示すように、X位置測定用レーザ干渉計304について、上部に1個、下部に2個、計3個のX位置測定用レーザ干渉計304a、304b、304cを使用(Y位置測定用レーザ干渉計306についても同様に、Y位置測定用レーザ干渉計306a、306b、306c(図示せず)を使用)することで、ステージ112の傾斜を時間毎に、測定することが望ましい。この測定結果から、ステージ112のヨーイング、ローリング、ピッチングを算出することが可能となる。この結果も考慮して、後のステップで基板ズレを評価することでより精度の高い評価および解析が可能となる。
At this time, as shown in FIGS. 4B and 4C, the X position measuring
なお、ヨーイングとはステージ112がXY平面内で回転する動き、すなわち、進行方向に対してステージ112がXY平面内で傾斜する動きである。また、ローリングとはステージ112がステージ112の進行方向を軸として回転する動き、すなわち、進行方向に垂直な方向に対してステージ112がXY平面に対して傾斜する動きである。また、ピッチングとはステージ112がステージ112の進行方向に垂直な方向を軸として回転する動き、すなわち、進行方向に対してステージ112がXY平面に対して傾斜する動きである。
Note that yawing is a movement in which the
例えば、ステージ112がY方向に移動している場合、ステージ112のヨーイングは、下部のX位置測定用レーザ干渉計304b、304cの測定結果を用いて算出することが可能である。また、例えば、ステージ112がY方向に移動している場合、ステージ112のローリングは、上部のY位置測定用レーザ干渉計306aと、下部のY位置測定用レーザ干渉計306b、306cの測定結果を用いて算出することが可能である。また、例えば、ステージ112がY方向に移動している場合、ステージ112のピッチングは、上部のX位置測定用レーザ干渉計304aと、下部のX位置測定用レーザ干渉計304b、304cの測定結果を用いて算出することが可能である。
For example, when the
そして、ステージ112の移動を終了する(S15)。
Then, the movement of the
そして、S14のステージ112の位置の測定結果からステージ112に印加される加速度を算出する(S16)。ステージ112に印加される加速度の算出は、例えば、測定されたステージ112の位置データを2階微分することで行われる。なお、この加速度の算出は、電子ビーム描画装置100の制御部104や装置外部のコンピュータ等で実行される。また、電子ビーム描画装置100の制御部104を用いて、ステージ移動と同時進行で行われてもかまわない。すなわち、レーザ干渉計304、306の位置の測定結果からステージ112に印加される加速度を算出するステージ加速度演算部は、評価用基板200内に設けられても、別途、電子ビーム描画装置100の制御部104や装置外部のコンピュータ等であっても構わない。
Then, the acceleration applied to the
次に、評価用基板200に印加される加速度とステージ112に印加される加速度を解析して、基板ズレを評価する(S17)。この際、上述のように、ステージ112の傾斜の測定結果からステージ112のヨーイング、ローリング、ピッチングを算出し、評価用基板200に印加される加速度とステージ112に印加される加速度に加えて、ステージ112のヨーイング、ローリング、ピッチングも解析して、基板ズレを評価することが望ましい。ステージ112のヨーイング、ローリング、ピッチングを加味することで、基板ズレの要因分析がより詳細に実行でき、評価および解析の精度が向上するからである。
Next, the acceleration applied to the
図5は、実施の形態の基板ズレ評価方法の説明図である。横軸は時間、縦軸は評価用基板のX方向(Xmask)、Y方向(Ymask)、Z方向(Zmask)それぞれの方向の加速度、および、ステージのX方向(Xstage)、Y方向(Ystage)それぞれの加速度である。 FIG. 5 is an explanatory diagram of a substrate deviation evaluation method according to the embodiment. The horizontal axis is time, the vertical axis is the acceleration in the X direction (Xmask), Y direction (Ymask), and Z direction (Zmask) of the evaluation substrate, and the X direction (Xstage) and Y direction (Ystage) of the stage. Each acceleration.
なお、図5は、ステージを等速運動で制御している場合の測定結果を示す図である。例えば、マスク基板に描画した際に、パターンズレが発生したものとする。そして、パターンズレの要因として、基板ズレが考えられることを想定する。 FIG. 5 is a diagram showing a measurement result when the stage is controlled by constant velocity motion. For example, it is assumed that pattern deviation occurs when drawing on a mask substrate. Then, it is assumed that substrate displacement is considered as a factor of pattern displacement.
そのような場合、図5のような測定結果が得られるとする。時間TaではXmask、Xstageに加速度の印加が認められる。このような場合、Xmask、Xstageに印加される加速度が、通常のステージ移動において、想定される加速度の範囲内であるかがまず確認される。想定される加速度の範囲外である場合には、時間Taで基板ズレが生じている恐れがある。 In such a case, it is assumed that a measurement result as shown in FIG. 5 is obtained. At time Ta, application of acceleration is recognized in Xmask and Xstage. In such a case, it is first confirmed whether the acceleration applied to Xmask and Xstage is within the range of the assumed acceleration in normal stage movement. If it is out of the range of the assumed acceleration, there is a possibility that the substrate is displaced at time Ta.
仮に、Xmask、Xstageに印加される加速度が、通常のステージ移動において、想定される加速度の範囲内である場合、Zmask、すわなち、評価用基板200のZ方向に印加される加速度に注目する。時間Taでは、Zmaskには加速度が印加されていない。このような場合、評価用基板200が支持ピン302a、302b、302cから浮き上がる方向の力が生じていないため、基板ズレが生ずる蓋然性が低いと推察される。
If the acceleration applied to Xmask and Xstage is within the expected acceleration range in normal stage movement, attention is paid to Zmask, that is, the acceleration applied in the Z direction of the
また、時間TcではYmask、Ystageに加速度の印加が認められる。そして、Zmask、すわなち、評価用基板のZ方向には加速度が印加されていない。したがって、この場合も、Ymask、Ystageに印加される加速度が、通常のステージ移動において、想定される加速度の範囲内である場合には、基板ズレが生ずる蓋然性が低いと推察される。 Further, at time Tc, acceleration is applied to Ymask and Ystage. Then, Zmask, that is, no acceleration is applied in the Z direction of the evaluation substrate. Therefore, also in this case, when the acceleration applied to Ymask and Ystage is within the range of the expected acceleration in the normal stage movement, it is presumed that the probability of occurrence of substrate displacement is low.
これに対し、時間Tbでは、Ymask、Ystageに加速度の印加が認められる。同時に、Zmask、すわなち、評価用基板のZ方向にも加速度が印加されている。したがって、評価用基板200が支持ピン302a、302b、302cに対し浮き上がる方向の力が働いたことになる。このような場合、Ymask、Ystageに印加される加速度が、通常のステージ移動において、想定される加速度の範囲内であったとしても、
評価用基板200と支持ピン302a、302b、302cの間の摩擦力が減じ、基板ズレが生じる可能性が高い。そして、生ずる基板ズレがステージのY方向(Ystage)の動きと関連することが推察される。
On the other hand, at time Tb, application of acceleration is recognized in Ymask and Ystage. At the same time, acceleration is also applied to the Zmask, that is, the Z direction of the evaluation substrate. Therefore, a force in the direction in which the
The frictional force between the
時間Ta、時間Tb、時間Tcのようなステージへの加速度の印加は、例えば、ステージのレール部の油溜まりによるステージ移動の不連続性により生ずることが一因として考えられる。 The application of acceleration to the stage such as time Ta, time Tb, and time Tc is considered to be caused by, for example, discontinuity of stage movement due to oil accumulation in the rail portion of the stage.
時間Tdでは、Xmask、Ymask、Xstage、Ystageに加速度の印加が認められない。しかし、Zmask、すわなち、評価用基板のZ方向にも加速度が印加されている。よって、基板ズレが生じる可能性が高いが、ここで生ずる基板ズレとステージ移動との関係が不明である。 At time Td, no acceleration is applied to Xmask, Ymask, Xstage, and Ystage. However, acceleration is also applied to Zmask, that is, the Z direction of the evaluation substrate. Therefore, although there is a high possibility that the substrate shift occurs, the relationship between the substrate shift generated here and the stage movement is unclear.
この場合、例えば、上述したステージ112のヨーイング、ローリング、ピッチングも解析して、基板ズレを評価することで、基板ズレの要因に対する評価をさらに進めることが可能である。すなわち、時間Tdでのヨーイング、ローリング、ピッチングに異常がないか確認することで、生ずる基板ズレの要因に対する評価および解析をさらに進めることができる。
In this case, for example, by analyzing the yawing, rolling, and pitching of the
以上のように、実施の形態によれば、Z方向を含めた評価用基板の加速度とステージの加速度とを測定して比較することにより、基板ズレの解析を容易にする荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法および荷電粒子ビーム描画システムが提供される。実施の形態の基板ズレ評価方法およびシステムを用いることで、描画時にパターンズレが生じた場合、基板ズレとの因果関係の解明が容易になる。また、基板ズレの要因の解析が容易になる。 As described above, according to the embodiment, the charged particle beam drawing apparatus that facilitates the analysis of the substrate displacement by measuring and comparing the acceleration of the evaluation substrate including the Z direction and the acceleration of the stage. A substrate deviation evaluation method and a charged particle beam writing system are provided. By using the substrate misalignment evaluation method and system of the embodiment, when a pattern misalignment occurs at the time of drawing, it becomes easy to clarify the causal relationship with the substrate misalignment. In addition, it becomes easy to analyze the cause of substrate displacement.
また、実施の形態の基板ズレ評価方法およびシステムを用いることで、例えば、荷電粒子ビーム描画装置の出荷検査の際に、基板ズレに対する仕様を満足しているかの確認を容易かつ精度よく実施することが可能となる。あるいは、荷電粒子ビーム描画装置の定期点検時に基板ズレに関する異常がないかを、容易かつ精度よく確認することが可能となる。 In addition, by using the substrate deviation evaluation method and system of the embodiment, for example, at the time of shipping inspection of a charged particle beam drawing apparatus, it is possible to easily and accurately check whether the specifications for the substrate deviation are satisfied. Is possible. Alternatively, it is possible to easily and accurately confirm whether there is an abnormality related to the substrate displacement during the periodic inspection of the charged particle beam drawing apparatus.
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.
例えば、荷電粒子ビーム描画装置について電子ビーム描画装置を例に説明したが、例えば、プロトンなどのイオンビーム描画装置についても、本発明は適用可能である。また、ここでは基板として、マスク基板を例に説明したが、例えば、ウェハに電子ビームでパターンを直接描画する電子ビーム描画装置にも、本発明は適用可能である。 For example, although an electron beam drawing apparatus has been described as an example of a charged particle beam drawing apparatus, the present invention can also be applied to an ion beam drawing apparatus such as a proton. Although the mask substrate has been described here as an example of the substrate, the present invention can be applied to, for example, an electron beam drawing apparatus that directly draws a pattern on a wafer with an electron beam.
また、評価用基板200として、記憶部、制御部、電池等を内蔵する評価用基板200を例に説明した。描画時と同一の環境で評価する観点からはこのような評価用基板200を用いることが望ましい。しかし、例えば、3軸加速度センサからチャンバ外部にケーブルを引き出し、データ転送、電源供給を行うことで評価することも可能である。
In addition, as the
また、チャンバを真空状態にして評価する場合を例に説明した。描画時と同一の環境で評価する観点からは、この形態が望ましい。しかし、例えば、チャンバを大気圧に開放した状態で評価することも可能である。 Further, the case where the evaluation is performed with the chamber in a vacuum state has been described as an example. This form is desirable from the viewpoint of evaluating in the same environment as when drawing. However, for example, the evaluation can be performed with the chamber opened to atmospheric pressure.
そして、実施の形態では、3本の支持ピンによる点支持で基板をステージ上に載置する場合を例に説明した。このように点支持の形態では、特に、マスクのZ方向の移動の自由度が大きいため、本発明の評価方法およびシステムが有用である。しかし、基板の支持方法はこの形態に限られず、例えば、クランプを使用した支持方法であってもかまわない。 In the embodiment, the case where the substrate is placed on the stage by point support with three support pins has been described as an example. Thus, in the point support mode, since the degree of freedom of movement of the mask in the Z direction is particularly large, the evaluation method and system of the present invention are useful. However, the substrate support method is not limited to this form, and for example, a support method using a clamp may be used.
以上、装置構成や評価手法等、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評価手法を適宜選択して用いることができる。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装置の基板ズレ評価方法および荷電粒子ビーム描画システムは、本発明の範囲に包含される。 As mentioned above, although description was abbreviate | omitted about the part etc. which are not directly required for description of this invention, such as an apparatus structure and an evaluation method, a required apparatus structure and an evaluation method can be selected suitably, and can be used. In addition, all the charged particle beam drawing apparatus evaluation methods and charged particle beam drawing systems of the charged particle beam drawing apparatus that include elements of the present invention and can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
100 電子ビーム描画装置
112 ステージ
200 評価用基板
208 3軸加速度センサ
210 記憶部
212 制御部
304 X位置測定用レーザ干渉計
306 Y位置測定用レーザ干渉計
100 Electron
200
Claims (5)
前記評価用基板を互いに直交する水平なX方向およびY方向に移動自在なステージに載置し、
前記ステージを移動させ、
前記評価用基板に印加される加速度を前記3軸加速度センサを用いて測定し、
前記ステージのX方向の位置およびY方向の位置をレーザ干渉計を用いて測定し、
前記位置の測定結果から前記ステージに印加される加速度を算出し、
前記評価用基板に印加される加速度と前記ステージに印加される加速度を解析して、前記ステージと基板との相対位置のズレである基板ズレを評価することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の基板ズレ評価方法。 Prepare an evaluation board equipped with a 3-axis acceleration sensor,
The evaluation substrate is placed on a stage that is movable in the horizontal X and Y directions perpendicular to each other,
Move the stage,
Measure acceleration applied to the evaluation substrate using the triaxial acceleration sensor;
Measure the position of the stage in the X direction and the Y direction using a laser interferometer,
Calculate the acceleration applied to the stage from the measurement result of the position,
A charged particle beam drawing apparatus characterized by analyzing an acceleration applied to the evaluation substrate and an acceleration applied to the stage to evaluate a substrate displacement, which is a displacement of a relative position between the stage and the substrate. Substrate misalignment evaluation method.
前記ステージに載置可能で、3軸加速度センサを備え、前記ステージと前記基板との相対位置のズレである基板ズレを評価する評価用基板と、
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画システム。 A stage on which a substrate can be placed and is movable in horizontal X and Y directions orthogonal to each other, a laser interferometer that measures the X and Y positions of the stage, and a charged particle beam on the substrate on the stage A charged particle beam drawing apparatus comprising beam irradiation means for irradiation;
An evaluation substrate that can be placed on the stage, includes a three-axis acceleration sensor, and evaluates a substrate displacement that is a displacement of a relative position between the stage and the substrate;
A charged particle beam drawing system comprising:
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