JP2016178231A - Charged particle beam lithography apparatus, and beam resolution measuring method for charged particle beam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法に関する。 The present invention relates to a charged particle beam drawing apparatus and a beam resolution measuring method of a charged particle beam.
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。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、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン(マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。)をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。 As LSIs are highly integrated, circuit line widths required for semiconductor devices have been reduced year by year. In order to form a desired circuit pattern on a semiconductor device, a reduction projection type exposure apparatus is used to form a high-precision original pattern pattern formed on quartz (a mask, or a pattern used particularly in a stepper or scanner is also called a reticle). )) Is reduced and transferred onto the wafer. A high-precision original pattern is drawn by an electron beam drawing apparatus, and so-called electron beam lithography technology is used.
電子ビーム描画装置では、貫通孔やマークが形成されたマーク基板(較正用基板)に対して電子ビームを走査し、貫通孔を通過した電子ビームの電流値又はマークからの反射電子を検出することで、ビーム分解能を測定していた。マーク基板が載置されるステージの移動方向と電子ビームの走査方向とが合わされているため、ビーム分解能の測定精度は、マーク基板の取り付け精度に依存する。例えば、ライン状のマークと電子ビームの走査方向とが直交していない場合、正確なビーム分解能を測定できなかった。 In an electron beam lithography system, an electron beam is scanned on a mark substrate (calibration substrate) on which a through hole or mark is formed, and a current value of the electron beam that has passed through the through hole or a reflected electron from the mark is detected. And the beam resolution was measured. Since the moving direction of the stage on which the mark substrate is placed is aligned with the scanning direction of the electron beam, the measurement accuracy of the beam resolution depends on the mounting accuracy of the mark substrate. For example, when the line-shaped mark and the scanning direction of the electron beam are not orthogonal, accurate beam resolution cannot be measured.
そのため、例えば特許文献1では、回転機構でマーク基板を少しずつ回転させながら電子ビームを走査してビーム分解能を測定し、ビーム分解能が最小となるようにマーク基板を回転させていた。 For this reason, for example, in Patent Document 1, the electron beam is scanned while rotating the mark substrate little by little by a rotating mechanism to measure the beam resolution, and the mark substrate is rotated so that the beam resolution is minimized.
しかし、マーク基板を回転させる回転機構の設置スペースを描画装置内のステージ上に設けることは困難であった。また、磁場の発生源となるような金属を使用せずに回転機構を作製することは困難であった。 However, it is difficult to provide an installation space for a rotation mechanism for rotating the mark substrate on the stage in the drawing apparatus. In addition, it has been difficult to produce a rotating mechanism without using a metal that is a source of magnetic field.
また、特許文献1のように、マーク基板の回転と電子ビームの走査とを繰り返す方法では、ビーム分解能が最小となるマーク基板の回転角を検出するのに時間がかかるという問題があった。また、ビーム分解能が最小となるマーク基板の回転角を検出しても、回転機構の再現性によっては、検出した回転角に合わせることが困難であり、実際にビーム分解能が最小となっているか確認する手段がなかった。 Further, as in Patent Document 1, the method of repeating the rotation of the mark substrate and the scanning of the electron beam has a problem that it takes time to detect the rotation angle of the mark substrate that minimizes the beam resolution. Also, even if the rotation angle of the mark substrate that minimizes the beam resolution is detected, it is difficult to match the detected rotation angle depending on the reproducibility of the rotation mechanism, and it is confirmed whether the beam resolution is actually minimized. There was no way to do it.
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、マーク基板を回転させる回転機構をステージ上に設置する必要がなく、正確なビーム分解能を速やかに測定できる荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and there is no need to install a rotating mechanism for rotating the mark substrate on the stage, and a charged particle beam drawing apparatus and a charged particle beam measuring apparatus capable of quickly measuring accurate beam resolution. It is an object of the present invention to provide a beam resolution measuring method of a particle beam.
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、ステージ上の試料に荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、前記ステージ上に設けられ、回転角の異なるマークパターンが複数形成されたマーク基板と、前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出する検出器と、を備えるものである。 A charged particle beam drawing apparatus according to an aspect of the present invention is a charged particle beam drawing apparatus that draws a pattern by irradiating a sample on a stage with a charged particle beam, and is provided on the stage and has different rotation angles. A mark substrate on which a plurality of patterns are formed, and a detector that detects charged particles reflected from the mark substrate.
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置において、前記複数のマークパターンはそれぞれ矩形部を有し、各マークパターンの矩形部の辺は非平行であることを特徴とする。 In the charged particle beam drawing apparatus according to an aspect of the present invention, each of the plurality of mark patterns has a rectangular portion, and the sides of the rectangular portion of each mark pattern are non-parallel.
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、前記検出器の検出結果を用いて、各マークパターンの矩形部を荷電粒子ビームでスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する算出部と、前記波形幅が最小となるマークパターンを選択する選択部と、をさらに備えることを特徴とする。 A charged particle beam drawing apparatus according to an aspect of the present invention uses a detection result of the detector to calculate a waveform width of a scan waveform when a rectangular portion of each mark pattern is scanned with a charged particle beam; and And a selection unit that selects a mark pattern having the minimum waveform width.
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、前記検出器の検出結果を用いて、いずれか1つのマークパターンの矩形部を荷電粒子ビームで方向を変えながらスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する算出部と、スキャン方向毎の波形幅と、スキャンしたマークパターンの回転角とに基づいてマークパターンを選択する選択部と、をさらに備えることを特徴とする。 The charged particle beam drawing apparatus according to one aspect of the present invention uses the detection result of the detector to scan the rectangular part of any one of the mark patterns while changing the direction with the charged particle beam, and the waveform width of the scan waveform And a selection unit that selects a mark pattern based on a waveform width for each scanning direction and a rotation angle of the scanned mark pattern.
本発明の一態様による荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法は、マーク基板に形成された回転角の異なる複数のマークパターンを荷電粒子ビームでスキャンする工程と、前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出器で検出する工程と、前記検出器の検出結果を用いて、各マークパターンを荷電粒子ビームでスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する工程と、算出した波形幅が最小となるマークパターンを選択する工程と、実描画中に前記選択したマークパターンを荷電粒子ビームでスキャンし、スキャン波形の波形幅からビーム分解能を求める工程と、を備えるものである。 According to one aspect of the present invention, there is provided a charged particle beam beam resolution measuring method comprising: scanning a plurality of mark patterns formed on a mark substrate with different rotation angles with a charged particle beam; and charged particles reflected from the mark substrate. A step of detecting with a detector, a step of calculating a waveform width of a scan waveform when each mark pattern is scanned with a charged particle beam, using the detection result of the detector, and a mark with a minimum calculated waveform width A step of selecting a pattern, and a step of scanning the selected mark pattern with a charged particle beam during actual drawing and obtaining a beam resolution from the waveform width of the scan waveform.
本発明によれば、マーク基板を回転させる回転機構をステージ上に設置せずに、正確なビーム分解能を速やかに測定できる。 According to the present invention, accurate beam resolution can be quickly measured without installing a rotating mechanism for rotating the mark substrate on the stage.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では、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が、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, 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. It doesn't matter.
[第1の実施形態]
図1は本発明の第1の実施形態における描画装置の概略構成図である。図1に示すように、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、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画部150は、電子鏡筒102と描画室103を備えている。電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、アパーチャ部材203、ブランキングプレート204、縮小レンズ205、制限アパーチャ部材206、対物レンズ207、偏向器208、及び検出器209が配置されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a drawing apparatus according to the first embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 1, the
描画室103内には、XYステージ105が配置される。XYステージ105上には、マーク基板10、及びパターンが描画される基板(図示せず)が載置される。パターン描画対象となる基板(試料)としては、半導体装置が製造されるウェーハや、ウェーハにパターンを転写する露光用マスクが含まれる。また、このマスクは、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を含む。XYステージ105上には、さらに、XYステージ105の位置測定用のミラー210が配置される。
An
制御部160は、制御計算機110、メモリ112、偏向制御回路130、ステージ位置検出器139、及び磁気ディスク装置等の記憶装置140を有している。制御計算機110、メモリ112、偏向制御回路130、ステージ位置検出器139及び記憶装置140は、図示しないバスを介して互いに接続されている。記憶装置140(記憶部)には、描画データが外部から入力され、格納されている。
The
制御計算機110は、描画データ処理部50、描画制御部52、波形幅算出部60、及びマークパターン選択部62を有する。制御計算機110の各部は、ハードウェアで構成されてもよいし、ソフトウェアで構成されてもよい。メモリ112は、制御計算機110に入出力されるデータや演算中のデータを格納する。
The
図2は、アパーチャ部材203の概略構成図である。図2に示すように、アパーチャ部材203には、縦(y方向)m列×横(x方向)n列(m,n≧2)の穴(開口部)203aが所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。図2では、例えば、縦横(x,y方向)に512×512列の穴203aが形成される。各穴203aは、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。各穴203aは、同じ外径の円形であっても構わない。これらの複数の穴203aを電子ビーム200の一部がそれぞれ通過することで、マルチビーム200a〜200eが形成される。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
アパーチャ部材203に形成される孔203aは、縦横(x,y方向)の一方が複数列で、他方は1列だけでもよい。また、穴203aの配列の仕方は、図2のように、縦横が格子状に配置されるものに限定されず、例えば、縦方向(y方向)k段目(k≧1)の列と、k+1段目の列の穴同士が、横方向(x方向)にずれて配置されてもよい。
The
ブランキングプレート204には、図2に示したアパーチャ部材203の各穴203aに対応する位置にマルチビームの各ビームが通過する通過孔(開口部)が開口される。そして、各通過孔の近傍位置に該当する通過孔を挟んでブランキング偏向用の2つの電極の組(ブランカ:ブランキング偏向器)が配置される。また、各通過孔の近傍には、各通過孔用のブランカの一方の電極に偏向電圧を印加する制御回路が配置される。ブランカの2つの電極の他方は、接地される。
In the
各通過孔を通過する電子ビームは、ブランカの電極に印加される電圧によって、それぞれ独立に偏向される。この偏向によってブランキング制御される。このように、複数のブランカが、アパーチャ部材203の複数の穴203a(開口部)を通過したマルチビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う。1回のショットでは、、最大で穴203aと同数の複数のショットパターンが一度に形成される。
The electron beam passing through each through hole is deflected independently by a voltage applied to the electrode of the blanker. Blanking is controlled by this deflection. In this way, the plurality of blankers perform blanking deflection of the corresponding beams among the multi-beams that have passed through the plurality of
制御計算機110の描画データ処理部50は、記憶装置140から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を実施して、ショットデータを生成する。ショットデータは、画素毎に生成され、各ビームの描画時間(照射時間)が演算される。
The drawing data processing unit 50 of the
描画部150は、各ビームのショット毎に、該当する照射時間の描画を実施する。電子銃201(放出部)から放出された電子ビーム200は、照明レンズ202によりほぼ垂直にアパーチャ部材203全体を照明する。電子ビーム200は、アパーチャ部材203のすべての穴203aが含まれる領域を照明する。電子ビーム200が、穴203aを通過することによって、例えば矩形の複数の電子ビーム(マルチビーム)200a〜200eが形成される。マルチビーム200a〜200eは、ブランキングプレート204のそれぞれ対応するブランカ内を通過する。ブランカは、それぞれ、個別に通過する電子ビームを偏向する(ブランキング偏向を行う)。
The
ブランキングプレート204を通過したマルチビーム200a〜200eは、縮小レンズ205によって縮小され、制限アパーチャ部材206の中心に形成された穴に向かって進む。ここで、ブランキングプレート204のブランカによって偏向された電子ビームは、制限アパーチャ部材206(ブランキングアパーチャ部材)の中心の穴から位置がはずれ、制限アパーチャ部材206によって遮蔽される。一方、ブランキングプレート204のブランカによって偏向されなかった電子ビームは、制限アパーチャ部材206の中心の穴を通過する。個別ブランキング機構のON/OFFによって、ブランキング制御が行われ、ビームのON/OFFが制御される。
The multi-beams 200 a to 200 e that have passed through the
このように、制限アパーチャ部材206は、個別ブランキング機構によってビームOFFの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームONになってからビームOFFになるまでに形成された、制限アパーチャ部材206を通過したビームにより、1回分のショットのビームが形成される。
As described above, the limiting
制限アパーチャ部材206を通過したマルチビームは、対物レンズ207により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器208によって、制限アパーチャ部材206を通過した各ビーム(マルチビーム全体)が同方向にまとめて偏向され、試料に照射される。また、例えばXYステージ105が連続移動している時、ビームの照射位置がXYステージ105の移動に追従するように偏向器208によって制御される。
The multi-beams that have passed through the limiting
XYステージ105の位置は、ステージ位置検出器139からレーザをXYステージ105上のミラー210に向けて照射し、その反射光を用いて測定される。測定されたXYステージ105の位置は、制御計算機110に出力される。制御計算機110の描画制御部52がXYステージ105の位置情報を偏向制御回路130に出力する。偏向制御回路130は、XYステージ105の移動に合わせて、XYステージ105の移動に追従するようにビーム偏向するための偏向量データを演算し、偏向電圧を偏向器208に印加する。
The position of the
一度に照射されるマルチビームは、理想的にはアパーチャ部材203の複数の穴の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置100は、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームONに制御される。
The multi-beams irradiated at a time are ideally arranged at a pitch obtained by multiplying the arrangement pitch of the plurality of holes of the
描画装置100では、ビーム位置やビームサイズ等を確認してビーム評価を行うために、定期的にステージ上に載置されたマーク基板10にビームをスキャンする。図3(a)はマーク基板10の縦断面を示す概念図であり、図3(b)はマーク基板10の斜視図である。図4(a)〜(e)はマーク基板10に設けられたマークパターンの例を示す図である。
The
マーク基板10は、シリコン基板12と、シリコン基板12上に設けられた金属膜14とを備える。金属膜14は、タンタルやタングステン等の重金属の薄膜である。金属膜14は、マークパターン20を構成する。
The
マーク基板10には、直交する2本の直線部からなる十字形状のマークパターン20が形成されている。マークパターン20には、マーク基板10のX軸、Y軸に対して回転角が異なるものが複数含まれている。例えば、図4(a)〜(e)に示すように、マーク基板10には、互いに回転角の異なるマークパターングループが複数形成される。各マークパターングループ(a)〜(e)が有するマークパターン20a〜20eはそれぞれ回転角が異なるため、直線部は互いに平行とはならない(非平行である)。
On the
マークパターングループの各々にそれぞれ同じ回転角を有するマークパターンが複数形成されるのは、電子ビームの照射によりマークパターン20a〜20eが劣化し、ビーム位置の測定再現性や分解能測定の精度が低下するためである。マークパターン20a〜20eが劣化した場合は、電子ビーム未照射の劣化していないマークパターン20a〜20eが選択されて使用される。
A plurality of mark patterns having the same rotation angle are formed in each of the mark pattern groups because the
マーク基板10を電子ビームでスキャンすると、マーク基板10で反射した反射電子が検出器209によって検出される。検出器209は、検出した反射電子の強度(量)を示す反射電子信号を制御計算機110へ出力する。波形幅算出部60は、反射電子信号からスキャン波形の幅を算出する。
When the
例えば、図5(a)に示すように、マークパターン20が直交する直線部21、22からなり、直線部21に対し、y軸方向に並ぶマルチビームBをx軸方向にスキャンした場合、検出器209から出力される反射電子信号は図5(b)に示すような波形となる。波形幅算出部60は、反射電子信号から、マークパターン20(直線部21)からの反射電子に相当する波形幅Wを算出する。
For example, as shown in FIG. 5A, when the
波形幅Wは、直線部21の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とがなす角度によって変動する。直線部21の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とが直交する場合に、波形幅Wは最小となり、波形幅Wから、電子ビームのサイズ等について正確な情報を取得することができる。
The waveform width W varies depending on the angle formed by the longitudinal direction of the
電子ビームのスキャン方向と、XYステージ105の移動方向に合わせてある。XYステージ105へのマーク基板10の取付精度の影響により、マーク基板10のX、Y軸と、電子ビームのスキャンのx、y方向とを合わせることは困難である。すなわち、回転角が同一のマークパターン20しかマーク基板10に形成されていない場合、直線部21又は22の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とを直交させることは困難である。
The scanning direction of the electron beam and the moving direction of the
そこで、本実施形態では、マーク基板10に回転角の異なる複数のマークパターン20を設け、実描画前に各マークパターン20に電子ビームをスキャンし、波形幅Wを算出する。波形幅Wが最も小さくなるマークパターン20を、直線部21又は22の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とが最も直交(ほぼ直交)する関係にあるとみなし、その波形幅Wから、電子ビームのサイズ等について情報を取得する。
Therefore, in the present embodiment, a plurality of
例えば、図6(a)〜(e)に示すように、マークパターン20a〜20eに対し、y方向に並ぶマルチビームBをx方向にスキャンした場合、検出器209から出力される反射電子信号は図7(a)〜(e)に示すような波形となる。波形幅算出部60は、各マークパターン20a〜20eのスキャン波形の波形幅Wa〜Weを算出する。マークパターン選択部62は、最も波形幅が小さくなるマークパターンを選択する。
For example, as shown in FIGS. 6A to 6E, when the multi-beams B arranged in the y direction are scanned in the x direction with respect to the
例えば、図7(a)〜(e)の例では、波形幅Wbが最も小さく、マークパターンWbの直線部の長手方向と、電子ビームのスキャン方向とが最も直交(ほぼ直交)の関係にあるとみなし、マークパターン選択部62は、マークパターンWbを選択する。マークパターンWbをスキャンすることで、電子ビームの分解能等について高精度な情報を取得することができ、取得した情報に基づいて、ビームのサイズや照射位置を高精度に補正することができる。補正後の電子ビームで試料に描画を行うことで、パターンを高精度に描画できる。
For example, in the examples of FIGS. 7A to 7E, the waveform width Wb is the smallest, and the longitudinal direction of the straight line portion of the mark pattern Wb and the scanning direction of the electron beam are most orthogonal (substantially orthogonal). The mark
図8は、複数のマークパターン20から、電子ビームのスキャン方向に対して最適な回転角となっている(直線部がスキャン方向と直交する)マークパターン20を選択する方法を説明するフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart for explaining a method of selecting a
複数のマークパターン20のうち、スキャンを行っていないマークパターン20の直線部21又は22を電子ビームでスキャンし、反射電子信号(スキャン波形)を取得する(ステップS101、S102)。取得したスキャン波形から波形幅Wを算出する(ステップS103)。
Of the plurality of
スキャンを行っていないマークパターン20がある場合(ステップS104_No)、ステップS101に戻る。全ての回転角のマークパターン20をスキャンした場合(ステップS104_Yes)、算出した波形幅Wのうち、最も小さい波形幅Wとなるマークパターン20を選択する(ステップS105)。
If there is a
このようにして、電子ビームのスキャン方向に対して最適な回転角となっているマークパターン20を選択することができる。その後の実描画中においては、選択されたマークパターン20を用いることで、電子ビームの分解能、サイズ、ボケ、ゆれ、照射位置等を高精度に検出することができる。
In this way, it is possible to select the
このように、本実施形態によれば、マーク基板10に回転角の異なる複数のマークパターン20を設け、各マークパターン20のスキャン波形の波形幅Wから、電子ビームのスキャン方向に対して最適な回転角となっているマークパターン20を選択することができる。マーク基板10自体を回転する必要がないため、XYステージ105上にマーク基板10を回転させる回転機構を設ける必要がない。また、電子ビームのスキャンとマーク基板の回転とを繰り返し行う方法と比較して、正確なビーム分解能を速やかに測定することができる。
Thus, according to the present embodiment, a plurality of
図8に示すフローチャートでは、全ての回転角のマークパターン20をスキャンする例について説明したが、未スキャンのマークパターン20の回転角から、これらのマークパターン20をスキャンしても、スキャン波形の波形幅が、算出済の波形幅の最小値より小さくならないことが経験上明らかな場合は、未スキャンのマークパターン20が残っていても、ステップS105へ進んでよい。
In the flowchart shown in FIG. 8, the example in which the
上記実施形態では、マークパターン20の直線部21に対し、y方向に並ぶマルチビームBをx方向にスキャンする例を示したが、直線部22に対し、x方向に並ぶマルチビームをy方向にスキャンしてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the multi-beams B aligned in the y direction are scanned in the x direction with respect to the
[第2の実施形態]
上記第1の実施形態では、回転角の異なる複数のマークパターン20をスキャンしていたが、1つのマークパターン20の直線部21又は22を、スキャン方向(角度)を変えて複数回スキャンし、波形幅Wが最小となるスキャン方向を求めてもよい。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, a plurality of
例えば、図9に示すように、1つのマークパターン20の直線部21に対し、スキャン方向をD1〜D5に切り替えてマルチビームBをスキャンする。波形幅算出部60は、スキャン方向D1〜D5毎のスキャン波形の波形幅W1〜W5を算出する。
For example, as shown in FIG. 9, the multi-beam B is scanned by switching the scanning direction from D1 to D5 with respect to the
マークパターン選択部62は、図10に示すように、算出した波形幅W1〜W5をプロットし、カーブフィッティングを行い、波形幅が極小となるスキャン方向D0を求める。そして、マークパターン選択部62は、スキャンしたマークパターン20の回転角と、求めたスキャン方向D0とから、最適な回転角のマークパターン20、すなわち電子ビームをx方向又はy方向にスキャンした場合に、直線部21又は22の長手方向がスキャン方向と(ほぼ)直交するマークパターン20を選択する。
As shown in FIG. 10, the mark
マークパターン選択部62が選択したマークパターン20をスキャンすることで、電子ビームを正確に評価することができる。
By scanning the
図11は、本実施形態における最適マークパターン選択方法を説明するフローチャートである。マーク基板10に設けられた複数のマークパターン20のうちのいずれか1つをスキャン対象とする。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the optimum mark pattern selection method in the present embodiment. Any one of a plurality of
マークパターン20の直線部21又は22を電子ビームでスキャンし、反射電子信号(スキャン波形)を取得する(ステップS201、S202)。取得したスキャン波形から波形幅Wを算出する(ステップS203)。
The
未実施のスキャン方向がある場合は(ステップS204_No)、スキャン方向を変更し(ステップS205)、ステップS201に戻る。全てのスキャン方向について電子ビームのスキャンを行った場合は(ステップS204_Yes)、算出した波形幅Wをスキャン方向(角度)の順にプロットし、カーブフィッティングを行う(ステップS206)。 If there is an unexecuted scan direction (step S204_No), the scan direction is changed (step S205), and the process returns to step S201. When the scanning of the electron beam is performed for all scanning directions (step S204_Yes), the calculated waveform width W is plotted in the order of the scanning direction (angle), and curve fitting is performed (step S206).
そして、波形幅Wが極小となるスキャン方向(角度)を求め、ステップS201でスキャンしたマークパターン20の回転角と、求めたスキャン方向とから、マーク基板10上の複数のマークパターン20のうち、最適な回転角のマークパターン20を選択する(ステップS207)。
Then, the scan direction (angle) at which the waveform width W is minimized is obtained, and from the rotation angle of the
このように、本実施形態によれば、1つのマークパターン20を複数のスキャン方向でスキャンし、スキャンしたマークパターン20の回転角と、スキャン波形の波形幅が極小となるスキャン方向とから、最適な回転角となっているマークパターン20を速やかに選択することができる。選択したマークパターン20を用いることで、実描画中に正確なビーム評価を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, one
上記第2の実施形態では、算出した複数の波形幅をプロットしてカーブフィッティングし、波形幅が極小となるスキャン方向を求めていたが、カーブフィッティングは行わず、算出した複数の波形幅のうち最小の波形幅のスキャン方向と、スキャンしたマークパターン20の回転角とから、最適な回転角となっているマークパターン20を選択してもよい。
In the second embodiment, a plurality of calculated waveform widths are plotted and curve fitting is performed, and a scan direction in which the waveform width is minimized is obtained. However, curve fitting is not performed, and among the calculated plurality of waveform widths, The
上記第1及び第2の実施形態において、各マークパターン20の回転角や、何種類の回転角を用意しておくかは、マーク基板10の取付精度やアパーチャサイズに応じて決定されることが好ましい。例えば、ビーム群全体のサイズが10μmであり、1つのビームのサイズが10nmであった場合、ビーム1列を一度にマークの端に乗せるには、スキャン方向に対するマークの回転角が0.057°以内である必要がある。マーク基板の取付精度が±0.5°として、11種類のマークパターンを設置するとしたら、マークパターンの回転角は0.1°刻みとなる。これにより、測定された角度と、最適と判定されたマークパターンの回転角のずれは0.05°以内に収まるので、目的を達成できる。
In the first and second embodiments, the rotation angle of each
マークパターン20の直線部21又は22の一端から、直線部21及び22の交点(十字型中心)までの長さは、スキャンする電子ビームの数及び間隔から決定することが好ましい。
The length from one end of the
また、スキャンするマルチビームの全てが直線部21又は22に同時に位置するように、直線部21、22の長さや幅、各マークパターン20の回転角を決定することが好ましい。
Further, it is preferable to determine the length and width of the
上記実施形態では、細長い長方形形状の直線部21及び22が直交する十字形状のマークパターン20を示したが、直線部21と直線部22とが直角をなせばよく、T字形状やL字形状としてもよい。直線部21と直線部22とが接続されず、別々に設けられていてもよい。マークパターン20は直線部21及び22の一方のみからなるものでもよい。回転角の異なるマークパターン20の矩形部の辺は互いに非平行となる。
In the above-described embodiment, the
上記実施形態ではマルチビーム描画装置を示したが、シングルビームの描画装置であってもよい。この場合、マークパターン20をスキャンするビームの数は1つであるため、マークパターン20は直線部21、22のような細長い長方形形状である必要はなく、例えば正方形形状としてもよい。
Although the multi-beam drawing apparatus is shown in the above embodiment, a single-beam drawing apparatus may be used. In this case, since the number of beams for scanning the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10 マーク基板
12 シリコン基板
14 金属膜
20 マークパターン
60 波形幅算出部
62 マークパターン選択部
100 描画装置
110 制御計算機
150 描画部
160 制御部
200 電子ビーム
209 検出器
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ステージ上に設けられ、回転角の異なるマークパターンが複数形成されたマーク基板と、
前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出する検出器と、
を備える荷電粒子ビーム描画装置。 A charged particle beam drawing apparatus for drawing a pattern by irradiating a sample on a stage with a charged particle beam,
A mark substrate provided on the stage and formed with a plurality of mark patterns having different rotation angles;
A detector for detecting charged particles reflected from the mark substrate;
A charged particle beam drawing apparatus comprising:
各マークパターンの矩形部の辺は非平行であることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム描画装置。 Each of the plurality of mark patterns has a rectangular portion;
The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the sides of the rectangular portion of each mark pattern are non-parallel.
前記波形幅が最小となるマークパターンを選択する選択部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子ビーム描画装置。 Using the detection result of the detector, a calculation unit that calculates the waveform width of the scan waveform when the rectangular part of each mark pattern is scanned with a charged particle beam;
A selection unit for selecting a mark pattern that minimizes the waveform width;
The charged particle beam drawing apparatus according to claim 2, further comprising:
スキャン方向毎の波形幅と、スキャンしたマークパターンの回転角とに基づいてマークパターンを選択する選択部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の荷電粒子ビーム描画装置。 Using the detection result of the detector, a calculation unit that calculates the waveform width of the scan waveform when the rectangular part of any one of the mark patterns is scanned while changing the direction with a charged particle beam;
A selection unit for selecting a mark pattern based on the waveform width for each scan direction and the rotation angle of the scanned mark pattern;
The charged particle beam drawing apparatus according to claim 2, further comprising:
前記マーク基板から反射された荷電粒子を検出器で検出する工程と、
前記検出器の検出結果を用いて、各マークパターンを荷電粒子ビームでスキャンした際のスキャン波形の波形幅を算出する工程と、
算出した波形幅が最小となるマークパターンを選択する工程と、
実描画中に前記選択したマークパターンを荷電粒子ビームでスキャンし、スキャン波形の波形幅からビーム分解能を求める工程と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビームのビーム分解能測定方法。 Scanning a plurality of mark patterns with different rotation angles formed on a mark substrate with a charged particle beam; and
Detecting charged particles reflected from the mark substrate with a detector;
Using the detection result of the detector, calculating a waveform width of a scan waveform when each mark pattern is scanned with a charged particle beam;
Selecting a mark pattern that minimizes the calculated waveform width;
Scanning the selected mark pattern with a charged particle beam during actual drawing, and obtaining beam resolution from the waveform width of the scan waveform; and
A method for measuring a beam resolution of a charged particle beam.
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