JP2019212680A - Multi-charged particle beam lithography apparatus and adjustment method therefor - Google Patents

Multi-charged particle beam lithography apparatus and adjustment method therefor Download PDF

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Abstract

To enlarge a reduction magnification and suppress imaging distortion of an aperture image.SOLUTION: A multi-charged particle beam lithography apparatus according to the embodiment comprises: a molding aperture array substrate including a plurality of first apertures through which a charged particle beam passes to form and mold a multi-beam; a blanking aperture array mechanism including a plurality of second apertures at each of which a blanker for performing blanking deflection on the beam is provided; a limit aperture substrate on which a third aperture through which the multi-beam is to pass is provided, the limit aperture substrate screening the beam deflected to be in a beam OFF state by the blanker; an illumination lens that refracts the charged particle beam to illuminate the molding aperture array substrate with the charged particle beam; an objective lens disposed on the upstream side of the limit aperture substrate in a beam travel direction; and a distortion adjustment lens that is provided between the blanking aperture array mechanism and the objective lens to correct imaging distortion of an aperture image.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びその調整方法に関する。   The present invention relates to a multi-charged particle beam drawing apparatus and an adjustment method thereof.

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 technique is employed in which a high-precision original pattern formed on quartz is reduced and transferred onto a wafer using a reduction projection type exposure apparatus. A high-precision original pattern is drawn by an electron beam drawing apparatus, and so-called electron beam lithography technology is used.

例えば、マルチビームを使った描画装置がある。1本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度に多くのビームを照射できるのでスループットを大幅に向上させることができる。マルチビーム方式の描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の開口を持ったアパーチャアレイに通してマルチビームを形成し、各々、ブランキング制御され、遮蔽されなかった各ビームが光学系で縮小され、偏向器で偏向され試料上の所望の位置へと照射される。   For example, there is a drawing apparatus using a multi-beam. Compared with the case of drawing with one electron beam, the use of multi-beams enables irradiation with many beams at a time, so that the throughput can be significantly improved. In a multi-beam type drawing apparatus, for example, an electron beam emitted from an electron gun is passed through an aperture array having a plurality of apertures to form a multi-beam, and each of the unshielded beams is blanked. The image is reduced by an optical system, deflected by a deflector, and irradiated to a desired position on the sample.

マルチビーム描画では、スループットを向上させるために多数本のビームが必要となる。しかし、マルチビームを形成したり、ブランキング制御を行ったりする機構について、ビーム間ピッチの縮小化には限界がある。ビーム本数が多くなると、マルチビーム全体の像のサイズが大きくなるため、高い縮小倍率の電子光学系が必要となる。また、遮蔽された各ビームは、クロスオーバ位置に設けられるブランキングアパーチャで遮蔽されるが、照明系のクロスオーバ収差を適正化するために、クロスオーバまでの距離を大きくする必要がある。そのため、描画装置の電子ビームカラムを高くし、光学系を長くする必要がある。   In multi-beam writing, a large number of beams are required to improve throughput. However, there is a limit to reducing the inter-beam pitch for a mechanism that forms a multi-beam or performs blanking control. As the number of beams increases, the image size of the entire multi-beam increases, so an electron optical system with a high reduction magnification is required. Each shielded beam is shielded by a blanking aperture provided at the crossover position. In order to optimize the crossover aberration of the illumination system, it is necessary to increase the distance to the crossover. Therefore, it is necessary to increase the electron beam column of the drawing apparatus and lengthen the optical system.

しかし、光学系を長くすることにより、クーロン効果によるビームぼけが大きくなる。また、描画装置を設置するクリーンルーム等の大きさにより、電子ビームカラムの高さ寸法に制限がある。そのため、従来、複数段の対物レンズを配置することで、縮小倍率を大きくしていた。しかし、縮小倍率を大きくすると、試料面に結像される、マルチビームを成形したアパーチャ像の結像歪みが大きくなるという問題があった。   However, increasing the length of the optical system increases beam blur due to the Coulomb effect. Further, the height dimension of the electron beam column is limited depending on the size of the clean room or the like in which the drawing apparatus is installed. Therefore, conventionally, the reduction magnification has been increased by arranging a plurality of objective lenses. However, when the reduction magnification is increased, there is a problem that the imaging distortion of the aperture image formed on the sample surface and formed with the multi-beam is increased.

特開2017−199758号公報JP 2017-199758 A 特開2002−343295号公報JP 2002-343295 A 特開2002−353122号公報JP 2002-353122 A 特開2002−184336号公報JP 2002-184336 A 特開2001−332473号公報JP 2001-332473 A 特開平11−67642号公報JP 11-67642 A

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、クロスオーバ収差を適正化すると共に、アパーチャ像の結像歪みを抑えるマルチ荷電粒子ビーム描画装置及びその調整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 problems, and it is an object of the present invention to provide a multi-charged particle beam drawing apparatus that optimizes crossover aberration and suppresses image distortion of an aperture image and an adjustment method thereof. And

本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを放出する放出部と、複数の第1開口部が形成され、前記複数の第1開口部を含む領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記荷電粒子ビームが前記複数の第1開口部を通過することによりマルチビームを形成すると共にマルチビームを成形する成形アパーチャアレイ基板と、前記複数の第1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が通過する複数の第2開口部が形成され、各第2開口部にビームのブランキング偏向を行うブランカが設けられたブランキングアパーチャアレイ機構と、前記マルチビームが通過する第3開口部が設けられ、前記ブランカによってビームOFFの状態になるように偏向されたビームを遮蔽する制限アパーチャ基板と、前記荷電粒子ビームを屈折させ、前記成形アパーチャアレイ基板に該荷電粒子ビームを照明する照明レンズと、前記制限アパーチャ基板よりもビーム進行方向の上流側に配置された複数段のレンズを有し、前記マルチビームのアパーチャ像を描画対象基板の表面に結像する対物レンズと、前記ブランキングアパーチャアレイ機構と前記対物レンズとの間に設けられ、前記アパーチャ像の結像歪みを補正する歪調整レンズと、を備えるものである。   According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-charged particle beam drawing apparatus, wherein an emission unit that emits a charged particle beam and a plurality of first openings are formed, and the charged particle beam is emitted in a region including the plurality of first openings Irradiated, the charged particle beam passes through the plurality of first openings to form a multi-beam and forms a multi-beam, and the multi-beam that has passed through the plurality of first openings Among them, a plurality of second openings through which the corresponding beams pass are formed, and a blanking aperture array mechanism in which a blanker for deflecting the blanking of the beam is provided in each second opening, and the multi-beams pass therethrough. A limiting aperture base that shields the beam deflected to be in a beam OFF state by the blanker. And an illumination lens that refracts the charged particle beam and illuminates the charged particle beam on the shaped aperture array substrate, and a plurality of lenses disposed upstream of the limiting aperture substrate in the beam traveling direction. An objective lens that forms the multi-beam aperture image on the surface of the drawing target substrate; and a distortion adjustment that is provided between the blanking aperture array mechanism and the objective lens, and corrects the imaging distortion of the aperture image. And a lens.

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、前記照明レンズの励磁を制御し、前記マルチビームのクロスオーバ位置を調整して、前記アパーチャ像の結像歪みを補正する。   In the charged particle beam drawing apparatus according to an aspect of the present invention, the excitation of the illumination lens is controlled, and the crossover position of the multi-beam is adjusted to correct the imaging distortion of the aperture image.

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、前記歪調整レンズは前記照明レンズの磁場内に配置されている。   In the charged particle beam drawing apparatus according to one aspect of the present invention, the distortion adjustment lens is disposed in a magnetic field of the illumination lens.

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、前記歪調整レンズは複数設けられる。   In the charged particle beam drawing apparatus according to one aspect of the present invention, a plurality of the distortion adjustment lenses are provided.

本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置の調整方法は、本発明のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の調整方法であって、前記歪調整レンズを用いて前記アパーチャ像の結像歪み量を調整する工程と、前記照明レンズを用いて前記マルチビームがクロスオーバを形成する位置を制御して前記アパーチャ像の結像歪み量を調整する工程と、を前記結像歪み量が所定値以下になるまで交互に繰り返し行うものである。   An adjustment method for a multi-charged particle beam drawing apparatus according to an aspect of the present invention is an adjustment method for a multi-charged particle beam drawing apparatus according to the present invention, wherein the image distortion amount of the aperture image is adjusted using the distortion adjustment lens. And adjusting the image distortion amount of the aperture image by controlling the position at which the multi-beam forms a crossover using the illumination lens, and the image distortion amount becomes a predetermined value or less. This is repeated alternately.

本発明によれば、縮小倍率を大きくし、かつアパーチャ像の結像歪みを抑えることができる。   According to the present invention, it is possible to increase the reduction magnification and suppress the image distortion of the aperture image.

本発明の実施形態に係る描画装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the drawing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 成形アパーチャアレイ基板の平面図である。It is a top view of a shaping | molding aperture array board | substrate. 同実施形態に係る描画装置の調整方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the adjustment method of the drawing apparatus which concerns on the same embodiment. ONビームの切り替え例を示す図である。It is a figure which shows the example of switching of ON beam. (a)(b)は歪んだアパーチャ像の例を示す図である。(A) (b) is a figure which shows the example of the distorted aperture image. 歪調整レンズの励磁とアパーチャ像の結像歪み量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the excitation of a distortion adjustment lens, and the image formation distortion amount of an aperture image. 歪み量を所定値以下にしたアパーチャ像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the aperture image which made distortion amount below predetermined value. レンズ磁場の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a lens magnetic field. クロスオーバ位置と歪み量との関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between a crossover position and distortion amount. レンズ磁場の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a lens magnetic field.

以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。   Hereinafter, in the embodiment, a configuration using an electron beam will be described as an example of a charged particle beam. However, the charged particle beam is not limited to an electron beam, and a beam using charged particles such as an ion beam may be used.

図1は、本発明の実施形態に係るマルチビーム描画装置の概略構成図である。図1に示すように、マルチビーム描画装置は、描画部Wと制御部Cを備えている。描画部W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、成形アパーチャアレイ基板203、ブランキングアパーチャアレイ機構204、歪調整レンズ205、制限アパーチャ基板206、偏向器208、及び対物レンズ210が配置されている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a multi-beam drawing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the multi-beam drawing apparatus includes a drawing unit W and a control unit C. The drawing unit W includes an electron column 102 and a drawing chamber 103. In the electron column 102, an electron gun 201, an illumination lens 202, a molded aperture array substrate 203, a blanking aperture array mechanism 204, a distortion adjustment lens 205, a limiting aperture substrate 206, a deflector 208, and an objective lens 210 are arranged. ing.

対物レンズ210は複数段の電磁レンズからなり、図1に示す例では電磁レンズ212,214,216を有する。電磁レンズ212,214は、制限アパーチャ基板206よりも上方(ビーム進行方向の上流側)に設けられ、電磁レンズ216は制限アパーチャ基板206よりも下方(ビーム進行方向の下流側)に設けられている。   The objective lens 210 is composed of a plurality of stages of electromagnetic lenses, and in the example shown in FIG. The electromagnetic lenses 212 and 214 are provided above the limiting aperture substrate 206 (upstream in the beam traveling direction), and the electromagnetic lens 216 is provided below (downstream in the beam traveling direction) the limiting aperture substrate 206. .

描画室103内には、XYステージ105及び検出器220が配置される。XYステージ105上には、描画対象の基板10が配置される。基板10には、半導体装置を製造する際の露光用マスクや、半導体装置が製造される半導体基板(シリコンウェハ)等が含まれる。また、基板10には、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。XYステージ105上には、さらに、マーク20が設けられている。マーク20は、例えば十字形状の金属製マークである。検出器220は、マーク20をビームスキャンした際の反射電子(又は二次電子)を検出する。   In the drawing chamber 103, an XY stage 105 and a detector 220 are arranged. On the XY stage 105, the substrate 10 to be drawn is arranged. The substrate 10 includes an exposure mask for manufacturing a semiconductor device, a semiconductor substrate (silicon wafer) on which the semiconductor device is manufactured, and the like. Further, the substrate 10 includes mask blanks to which a resist is applied and nothing is drawn yet. A mark 20 is further provided on the XY stage 105. The mark 20 is, for example, a cross-shaped metal mark. The detector 220 detects reflected electrons (or secondary electrons) when the mark 20 is scanned with a beam.

制御部Cは、制御計算機110、偏向制御回路130、レンズ制御回路132、及び記憶装置140を有している。記憶装置140(記憶部)は、例えば磁気ディスク装置であり、外部から入力された描画データを格納している。レンズ制御回路132は、照明レンズ202、歪調整レンズ205、対物レンズ210の励磁を制御する。偏向制御回路130には、ブランキングアパーチャアレイ機構204が接続される。また、偏向制御回路130には、図示しないDACアンプユニットを介して偏向器208が接続される。   The control unit C includes a control computer 110, a deflection control circuit 130, a lens control circuit 132, and a storage device 140. The storage device 140 (storage unit) is, for example, a magnetic disk device, and stores drawing data input from the outside. The lens control circuit 132 controls excitation of the illumination lens 202, the distortion adjustment lens 205, and the objective lens 210. A blanking aperture array mechanism 204 is connected to the deflection control circuit 130. The deflector 208 is connected to the deflection control circuit 130 via a DAC amplifier unit (not shown).

図1では、実施の形態を説明する上で必要な構成を示しており、その他の構成の図示は省略している。   In FIG. 1, a configuration necessary for describing the embodiment is shown, and illustration of other configurations is omitted.

図2は成形アパーチャアレイ基板203の構成を示す概念図である。図2において、成形アパーチャアレイ基板203には、縦(y方向)p列×横(x方向)q列(p,q≧2)の開口(第1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。各開口203aは、共に同じ寸法形状の矩形で形成される。開口203aは円形であっても構わない。これらの複数の開口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MBが形成される。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of the molded aperture array substrate 203. In FIG. 2, a shaped aperture array substrate 203 has a matrix of openings (first openings) 203a of vertical (y direction) p rows × horizontal (x direction) q rows (p, q ≧ 2) at a predetermined arrangement pitch. It is formed in a shape. Each opening 203a is formed of a rectangle having the same size and shape. The opening 203a may be circular. A part of the electron beam 200 passes through each of the plurality of openings 203a, thereby forming a multi-beam MB.

ブランキングアパーチャアレイ機構204は、成形アパーチャアレイ基板203の下方に設けられ、成形アパーチャアレイ基板203の各開口203aの配置位置に合わせて通過孔(第2開口部)が形成されている。各通過孔には、対となる2つの電極の組からなるブランカが配置される。ブランカの一方の電極はグラウンド電位で固定されており、他方の電極をグラウンド電位と別の電位とに切り替える。各通過孔を通過する電子ビームは、ブランカに印加される電圧によってそれぞれ独立に偏向される。このように、複数のブランカが、成形アパーチャアレイ基板203の複数の開口203aを通過したマルチビームMB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。   The blanking aperture array mechanism 204 is provided below the shaping aperture array substrate 203, and through holes (second openings) are formed in accordance with the positions of the openings 203a of the shaping aperture array substrate 203. In each passage hole, a blanker made up of a pair of two electrodes is arranged. One electrode of the blanker is fixed at the ground potential, and the other electrode is switched between the ground potential and another potential. The electron beam passing through each through hole is deflected independently by a voltage applied to the blanker. In this way, the plurality of blankers perform blanking deflection of the corresponding beams among the multi-beams MB that have passed through the plurality of openings 203a of the shaping aperture array substrate 203.

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により屈折させられ、成形アパーチャアレイ基板203全体を照明する。成形アパーチャアレイ基板203には、矩形の複数の開口203aが形成され、電子ビーム200は、すべての複数の開口203aが含まれる領域を照明する。電子ビーム200の一部が、成形アパーチャアレイ基板203の複数の開口203aを通過することによって、複数の電子ビーム(マルチビームMB)が形成される。マルチビームMBは、ブランキングアパーチャアレイ機構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、通過するビームを、設定された描画時間(照射時間)ビームがON状態になるようにブランキング制御する。   The electron beam 200 emitted from the electron gun 201 (emission part) is refracted by the illumination lens 202 and illuminates the entire shaped aperture array substrate 203. A plurality of rectangular openings 203a are formed in the shaped aperture array substrate 203, and the electron beam 200 illuminates a region including all of the plurality of openings 203a. A part of the electron beam 200 passes through the plurality of openings 203 a of the shaped aperture array substrate 203, thereby forming a plurality of electron beams (multi-beam MB). The multi-beam MB passes through the corresponding blanker of the blanking aperture array mechanism 204. Each blanker performs blanking control for the beam passing therethrough so that the set drawing time (irradiation time) beam is turned on.

ブランキングアパーチャアレイ機構204を通過したマルチビームMBは、照明レンズ202による屈折により、制限アパーチャ基板206の中心に形成された開口部(第3開口部)に向かって進む。そして、マルチビームMBは、制限アパーチャ基板206の開口部の高さ位置でクロスオーバを形成する。   The multi-beam MB that has passed through the blanking aperture array mechanism 204 proceeds toward an opening (third opening) formed at the center of the limiting aperture substrate 206 due to refraction by the illumination lens 202. The multi-beam MB forms a crossover at the height position of the opening of the limiting aperture substrate 206.

ここで、ブランキングアパーチャアレイ機構204のブランカによって偏向されたビームは、制限アパーチャ基板206の開口部から位置がはずれ、制限アパーチャ基板206によって遮蔽される。一方、ブランキングアパーチャアレイ機構204のブランカによって偏向されなかったビームは、制限アパーチャ基板206の開口部を通過する。このように、制限アパーチャ基板206は、各ブランカによってビームOFFの状態になるように偏向されたビームを遮蔽する。   Here, the beam deflected by the blanker of the blanking aperture array mechanism 204 is displaced from the opening of the limiting aperture substrate 206 and is blocked by the limiting aperture substrate 206. On the other hand, the beam that has not been deflected by the blanker of the blanking aperture array mechanism 204 passes through the opening of the limiting aperture substrate 206. In this manner, the limiting aperture substrate 206 shields the beam deflected so as to be in a beam OFF state by each blanker.

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、制限アパーチャ基板206を通過したビームにより、1回分のショットの各ビームが形成される。制限アパーチャ基板206を通過したマルチビームMBの各ビームは、レンズ制御回路132によって励磁された対物レンズ210(電磁レンズ212,214,216)により、成形アパーチャアレイ基板203の開口203aの所望の縮小倍率のアパーチャ像となり、基板10上に焦点調整される。そして、偏向器208によって、制限アパーチャ基板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、各ビームの基板10上のそれぞれの照射位置に照射される。   Each beam of one shot is formed by the beam that has passed through the limiting aperture substrate 206 formed from when the beam is turned on to when the beam is turned off. Each beam of the multi-beam MB that has passed through the limiting aperture substrate 206 is desired to be reduced by the objective lens 210 (electromagnetic lenses 212, 214, and 216) excited by the lens control circuit 132 at the opening 203a of the shaped aperture array substrate 203. And the focus is adjusted on the substrate 10. Then, each beam (entire multi-beam) that has passed through the limiting aperture substrate 206 is deflected together in the same direction by the deflector 208 and is irradiated to each irradiation position on the substrate 10 of each beam.

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。一度に照射されるマルチビームMBは、理想的には成形アパーチャアレイ基板203の複数の開口203a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、不要なビームはブランキング制御によりビームオフに制御される。   For example, when the XY stage 105 is continuously moving, the beam irradiation position is controlled by the deflector 208 so as to follow the movement of the XY stage 105. The multi-beams MB irradiated at a time are ideally arranged at a pitch obtained by multiplying the arrangement pitch of the plurality of openings 203a of the shaped aperture array substrate 203 by the desired reduction ratio. The drawing apparatus performs a drawing operation by a raster scan method in which a shot beam is continuously irradiated in order, and when drawing a desired pattern, an unnecessary beam is controlled to be turned off by blanking control.

マルチビームMBを高い縮小倍率で縮小するために、複数段の電磁レンズからなる対物レンズ210が設けられている。縮小倍率を大きくすると、基板10の表面におけるマルチビームのアパーチャ像(成形アパーチャ像)の結像歪みが大きくなる。本実施形態では、この結像歪みを抑えるために、照明レンズ202の励磁を制御して、クロスオーバの位置を調整する。また、制限アパーチャ基板206の上方に設けられた対物レンズ210(電磁レンズ212,214)とブランキングアパーチャアレイ機構204との間に歪調整レンズ205を設け、歪調整レンズ205によるレンズ磁場を調整して、結像歪みを低減する。クロスオーバ位置の調整と、歪調整レンズによるレンズ磁場の調整とを交互に繰り返し行うことで、結像歪みを所定の許容値以下に抑える。   In order to reduce the multi-beam MB at a high reduction magnification, an objective lens 210 including a plurality of stages of electromagnetic lenses is provided. When the reduction magnification is increased, the imaging distortion of the multi-beam aperture image (shaped aperture image) on the surface of the substrate 10 increases. In this embodiment, in order to suppress this imaging distortion, the excitation of the illumination lens 202 is controlled to adjust the crossover position. In addition, a distortion adjustment lens 205 is provided between the objective lens 210 (electromagnetic lenses 212 and 214) provided above the limiting aperture substrate 206 and the blanking aperture array mechanism 204, and the lens magnetic field by the distortion adjustment lens 205 is adjusted. Reducing imaging distortion. By alternately repeating the adjustment of the crossover position and the adjustment of the lens magnetic field by the distortion adjustment lens, the imaging distortion is suppressed to a predetermined allowable value or less.

図8に、照明レンズ202、歪調整レンズ205、対物レンズ210によるレンズ磁場MF1、MF2、MF3の例を示す。照明レンズ202は、磁極202a及び電磁コイル202bを有する。図中、破線L1はマルチビームの中心ビームのアパーチャ像の結像軌道を示し、一点鎖線L2は光軸を示す。電磁コイル202bに電流を流すことで磁束が作られ、磁極202a(ヨーク)の隙間から磁束漏れを起こして、電磁レンズとなる。   FIG. 8 shows examples of lens magnetic fields MF1, MF2, and MF3 by the illumination lens 202, the distortion adjustment lens 205, and the objective lens 210. The illumination lens 202 has a magnetic pole 202a and an electromagnetic coil 202b. In the figure, the broken line L1 indicates the imaging trajectory of the aperture image of the central beam of the multi-beam, and the alternate long and short dash line L2 indicates the optical axis. A magnetic flux is generated by passing an electric current through the electromagnetic coil 202b, and magnetic flux leaks from a gap between the magnetic poles 202a (yoke) to form an electromagnetic lens.

描画装置の調整方法を図3に示すフローチャートに沿って説明する。   A method for adjusting the drawing apparatus will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

照明レンズ202の励磁を変えて、ビーム進行方向におけるクロスオーバの位置を変える。クロスオーバの位置毎にマルチビームMBのアパーチャ像の歪み量を測定し、歪み量が最小になるクロスオーバの位置を求める(ステップS1)。   By changing the excitation of the illumination lens 202, the position of the crossover in the beam traveling direction is changed. The distortion amount of the aperture image of the multi-beam MB is measured for each crossover position, and the crossover position where the distortion amount is minimized is obtained (step S1).

アパーチャ像の歪み量を測定する際は、ビームでマーク20をスキャンする。例えば、図4に示すように、ONビームを順に切り替え、各ビームでマーク20をスキャンし、検出器220で反射電子(2次電子)を検出する。検出回路134が、検出器220の検出値を増幅し、デジタルデータに変換して制御計算機110へ送信する。制御計算機110は、検出器220による検出結果から、各ビームの位置を測定し、アパーチャ像を得る。歪みのあるアパーチャ像は、例えば図5(a)や図5(b)のような形状となる。例えば制御計算機110は、歪み量ΔrをΔr=r1+r2+r3+r4から算出する。   When the distortion amount of the aperture image is measured, the mark 20 is scanned with a beam. For example, as shown in FIG. 4, the ON beams are sequentially switched, the mark 20 is scanned with each beam, and the reflected electrons (secondary electrons) are detected by the detector 220. The detection circuit 134 amplifies the detection value of the detector 220, converts it into digital data, and transmits it to the control computer 110. The control computer 110 measures the position of each beam from the detection result of the detector 220 and obtains an aperture image. An aperture image with distortion has a shape as shown in FIGS. 5A and 5B, for example. For example, the control computer 110 calculates the distortion amount Δr from Δr = r1 + r2 + r3 + r4.

図9は、クロスオーバ位置と歪み量Δrとの関係の一例を示すグラフである。クロスオーバ位置を変えることで、歪み量Δrが変化する。   FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between the crossover position and the distortion amount Δr. By changing the crossover position, the distortion amount Δr changes.

クロスオーバの位置を調整して得られる歪み量Δr(最小化した歪み量)が所定の許容値より大きい場合(ステップS2_No)、歪調整レンズ205の励磁を調整し、歪み量Δrを最小化する励磁を算出する(ステップS3)。所定の許容値は、多重描画で補正可能な値であり、例えば5nm以下、より好ましくは1nm以下である。   When the distortion amount Δr (minimized distortion amount) obtained by adjusting the position of the crossover is larger than a predetermined allowable value (step S2_No), the excitation of the distortion adjustment lens 205 is adjusted to minimize the distortion amount Δr. Excitation is calculated (step S3). The predetermined allowable value is a value that can be corrected by multiple drawing, for example, 5 nm or less, and more preferably 1 nm or less.

歪調整レンズ205の励磁を変更し、励磁毎の歪み量Δrを測定する。これにより、例えば図6に示すような、歪調整レンズ205の励磁と歪み量Δrとの関係が得られ、歪み量Δrを最小化する(例えばΔrをゼロにする)励磁を算出する。   The excitation of the distortion adjustment lens 205 is changed, and the distortion amount Δr for each excitation is measured. Thereby, for example, the relationship between the excitation of the distortion adjusting lens 205 and the distortion amount Δr as shown in FIG. 6 is obtained, and excitation that minimizes the distortion amount Δr (for example, Δr is made zero) is calculated.

算出した励磁を歪調整レンズ205に設定し(ステップS4)、再度、ステップS1,S2を実行する。歪み量Δrが所定の許容値以下となるまで、クロスオーバ位置の調整と、歪調整レンズ205の励磁の調整とを繰り返し行う(ステップS1〜S4)。歪み量Δrが所定の許容値以下となる場合(ステップS2_Yes)、対物レンズ210(電磁レンズ212,214,216)の励磁を調整して、縮小倍率が所望の範囲内になるようにすると共に、アパーチャ像の回転を調整する(ステップS5)。   The calculated excitation is set in the distortion adjustment lens 205 (step S4), and steps S1 and S2 are executed again. The adjustment of the crossover position and the adjustment of the excitation of the distortion adjustment lens 205 are repeated until the distortion amount Δr becomes equal to or less than a predetermined allowable value (steps S1 to S4). When the distortion amount Δr is equal to or less than a predetermined allowable value (step S2_Yes), the excitation of the objective lens 210 (electromagnetic lenses 212, 214, 216) is adjusted so that the reduction magnification is within a desired range, and The rotation of the aperture image is adjusted (step S5).

対物レンズ210の励磁の調整後、アパーチャ像の歪み量Δrを測定する(ステップS6)。対物レンズ210の励磁を調整したことで歪み量Δrが所定の許容値を超えた場合は(ステップS7_No)、歪調整レンズ205の励磁の調整、クロスオーバ位置の調整を再度行う(ステップS1〜S4)。   After adjusting the excitation of the objective lens 210, the distortion amount Δr of the aperture image is measured (step S6). If the distortion amount Δr exceeds a predetermined allowable value due to adjustment of excitation of the objective lens 210 (step S7_No), adjustment of excitation of the distortion adjustment lens 205 and adjustment of the crossover position are performed again (steps S1 to S4). ).

アパーチャ像の歪み量Δrが所定の許容値以下になるまで上記の処理を繰り返す。これにより、図7に示すような、歪みが極めて小さく高い縮小倍率のアパーチャ像が得られる。   The above process is repeated until the distortion amount Δr of the aperture image becomes equal to or less than a predetermined allowable value. As a result, an aperture image with a very small distortion and a high reduction magnification can be obtained as shown in FIG.

照明レンズ202、歪調整レンズ205及び対物レンズ210の励磁を設定した描画装置を用いて、基板10にパターンを描画する。まず、制御計算機110が、記憶装置140から描画データを読み出し、描画データに対し複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。ショットデータには、各ショットの照射量及び照射位置座標等が定義される。   A pattern is drawn on the substrate 10 using a drawing apparatus in which excitation of the illumination lens 202, the distortion adjustment lens 205, and the objective lens 210 is set. First, the control computer 110 reads the drawing data from the storage device 140 and performs a plurality of stages of data conversion processing on the drawing data to generate device-specific shot data. In the shot data, the irradiation amount and irradiation position coordinates of each shot are defined.

制御計算機110は、ショットデータに基づき各ショットの照射量を偏向制御回路130に出力する。偏向制御回路130は、入力された照射量を電流密度で割って照射時間tを求める。そして、偏向制御回路130は、対応するショットを行う際、照射時間tだけビームONするように、対応するブランカに印加する偏向電圧を制御する。   The control computer 110 outputs the irradiation amount of each shot to the deflection control circuit 130 based on the shot data. The deflection control circuit 130 calculates the irradiation time t by dividing the input irradiation amount by the current density. The deflection control circuit 130 controls the deflection voltage applied to the corresponding blanker so that the beam is turned on for the irradiation time t when performing the corresponding shot.

制御計算機110は、ショットデータが示す位置(座標)に各ビームが偏向されるように、偏向位置データを偏向制御回路130に出力する。偏向制御回路130は、偏向量を演算し、偏向器208に偏向電圧を印加する。これにより、その回にショットされるマルチビームがまとめて偏向される。   The control computer 110 outputs the deflection position data to the deflection control circuit 130 so that each beam is deflected to the position (coordinates) indicated by the shot data. The deflection control circuit 130 calculates a deflection amount and applies a deflection voltage to the deflector 208. Thereby, the multi-beams shot at that time are deflected together.

以上のように、本実施形態によれば、クロスオーバ位置の調整と、歪調整レンズ205の励磁調整とを繰り返すことにより、アパーチャ像の歪み量を極めて小さくできる。   As described above, according to this embodiment, the distortion amount of the aperture image can be extremely reduced by repeating the adjustment of the crossover position and the excitation adjustment of the distortion adjustment lens 205.

図10に示すように、照明レンズ202の磁極202aのビーム進行方向下流側開口のボア径Dを大きくし、照明レンズ202による磁場が、ブランキングアパーチャアレイ機構204の下流までのびる(持続する)ようにすることが好ましい。例えば、歪調整レンズ205の位置まで照明レンズ202の磁場MF1をのばす。このように、照明レンズ202の磁場MF1内に歪調整レンズ205を配置することで、歪調整レンズ205による磁場を小さいものにできる。   As shown in FIG. 10, the bore diameter D of the opening on the downstream side in the beam traveling direction of the magnetic pole 202a of the illumination lens 202 is increased so that the magnetic field by the illumination lens 202 extends (maintains) downstream of the blanking aperture array mechanism 204. It is preferable to make it. For example, the magnetic field MF1 of the illumination lens 202 is extended to the position of the distortion adjustment lens 205. As described above, by disposing the distortion adjustment lens 205 in the magnetic field MF1 of the illumination lens 202, the magnetic field generated by the distortion adjustment lens 205 can be reduced.

例えば、照明レンズ202の磁場強度のピークをH、成形アパーチャアレイ基板203(又はブランキングアパーチャアレイ機構204)の位置での歪調整レンズ205による磁場強度をhとした場合、h/H≧0.05程度とすることが好ましい。また、歪調整レンズ205による磁場の影響で、ブランキングアパーチャアレイ機構204を通過するビームがブランキングアパーチャアレイ機構204の通過孔の側壁に衝突しないように、歪調整レンズ205の磁場強度を設定する。   For example, when the peak of the magnetic field strength of the illumination lens 202 is H and the magnetic field strength by the distortion adjustment lens 205 at the position of the shaping aperture array substrate 203 (or the blanking aperture array mechanism 204) is h, h / H ≧ 0. It is preferably about 05. Further, the magnetic field strength of the strain adjustment lens 205 is set so that the beam passing through the blanking aperture array mechanism 204 does not collide with the side wall of the passage hole of the blanking aperture array mechanism 204 due to the influence of the magnetic field by the strain adjustment lens 205. .

アパーチャ像の縮小倍率の変化を小さくするために、歪調整レンズ205は、成形アパーチャアレイ基板203にできるだけ近い方が好ましく、ブランキングアパーチャアレイ機構204の近傍(直下)に配置することが好ましい。   In order to reduce the change in the reduction magnification of the aperture image, the distortion adjustment lens 205 is preferably as close as possible to the molded aperture array substrate 203, and is preferably disposed near (directly below) the blanking aperture array mechanism 204.

歪調整レンズ205は複数段のレンズで構成されていてもよい。   The distortion adjustment lens 205 may be composed of a plurality of stages of lenses.

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 components 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 基板
20 マーク
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
110 制御計算機
130 偏向制御回路
140 記憶装置
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203 成形アパーチャアレイ基板
204 ブランキングアパーチャアレイ機構
205 歪調整レンズ
206 制限アパーチャ基板
208 偏向器
210 対物レンズ
10 substrate 20 mark 102 electron column 103 drawing chamber 105 XY stage 110 control computer 130 deflection control circuit 140 storage device 200 electron beam 201 electron gun 202 illumination lens 203 molding aperture array substrate 204 blanking aperture array mechanism 205 distortion adjustment lens 206 limitation Aperture substrate 208 Deflector 210 Objective lens

Claims (5)

荷電粒子ビームを放出する放出部と、
複数の第1開口部が形成され、前記複数の第1開口部を含む領域に前記荷電粒子ビームの照射を受け、前記荷電粒子ビームが前記複数の第1開口部を通過することによりマルチビームを形成すると共にマルチビームを成形する成形アパーチャアレイ基板と、
前記複数の第1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が通過する複数の第2開口部が形成され、各第2開口部にビームのブランキング偏向を行うブランカが設けられたブランキングアパーチャアレイ機構と、
前記マルチビームが通過する第3開口部が設けられ、前記ブランカによってビームOFFの状態になるように偏向されたビームを遮蔽する制限アパーチャ基板と、
前記荷電粒子ビームを屈折させ、前記成形アパーチャアレイ基板に該荷電粒子ビームを照明する照明レンズと、
前記制限アパーチャ基板よりもビーム進行方向の上流側に配置された複数段のレンズを有し、前記マルチビームのアパーチャ像を描画対象基板の表面に結像する対物レンズと、
前記ブランキングアパーチャアレイ機構と前記対物レンズとの間に設けられ、前記アパーチャ像の結像歪みを補正する歪調整レンズと、
を備えるマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
An emission part for emitting a charged particle beam;
A plurality of first openings are formed, a region including the plurality of first openings is irradiated with the charged particle beam, and the charged particle beam passes through the plurality of first openings to generate a multi-beam. Forming aperture array substrate for forming and forming a multi-beam; and
Among the multi-beams that have passed through the plurality of first openings, a plurality of second openings through which the corresponding beams pass are formed, and blankers that perform blanking deflection of the beams are provided in the respective second openings. Blanking aperture array mechanism,
A limiting aperture substrate that is provided with a third opening through which the multi-beam passes and shields the beam deflected to be in a beam OFF state by the blanker;
An illumination lens that refracts the charged particle beam and illuminates the charged particle beam onto the shaped aperture array substrate;
An objective lens that has a plurality of stages of lenses arranged upstream of the limiting aperture substrate in the beam traveling direction, and forms the multi-beam aperture image on the surface of the drawing target substrate;
A distortion adjusting lens that is provided between the blanking aperture array mechanism and the objective lens, and corrects the imaging distortion of the aperture image;
A multi-charged particle beam drawing apparatus.
前記照明レンズの励磁を制御し、前記マルチビームのクロスオーバ位置を調整して、前記アパーチャ像の結像歪みを補正することを特徴とする請求項1に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。   2. The multi-charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the excitation distortion of the illumination lens is controlled to adjust the cross-over position of the multi-beam to correct image distortion of the aperture image. 3. 前記歪調整レンズは前記照明レンズの磁場内に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。   The multi-charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the distortion adjusting lens is disposed in a magnetic field of the illumination lens. 前記歪調整レンズは複数設けられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置。   The multi-charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the distortion adjustment lenses are provided. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載のマルチ荷電粒子ビーム描画装置の調整方法であって、
前記歪調整レンズを用いて前記アパーチャ像の結像歪み量を調整する工程と、前記照明レンズを用いて前記マルチビームがクロスオーバを形成する位置を制御して前記アパーチャ像の結像歪み量を調整する工程と、を前記結像歪み量が所定値以下になるまで交互に繰り返し行うことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム描画装置の調整方法。
It is the adjustment method of the multi charged particle beam drawing apparatus of any one of Claims 1 thru | or 4, Comprising:
Adjusting the image distortion amount of the aperture image using the distortion adjustment lens, and controlling the position where the multi-beam forms a crossover using the illumination lens to reduce the image distortion amount of the aperture image. A method of adjusting the multi-charged particle beam drawing apparatus, wherein the adjusting step is alternately repeated until the imaging distortion amount becomes a predetermined value or less.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005203464A (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle beam exposure device
JP2006080303A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Hitachi High-Technologies Corp Electron beam drawing apparatus
JP2012243802A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Canon Inc Lithography apparatus and method of manufacturing article
JP2017199758A (en) * 2016-04-26 2017-11-02 株式会社ニューフレアテクノロジー Multiple charged particle beam irradiation device, multiple charged particle beam irradiation method, and method for adjusting multiple charged particle beam

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005203464A (en) * 2004-01-14 2005-07-28 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle beam exposure device
JP2006080303A (en) * 2004-09-09 2006-03-23 Hitachi High-Technologies Corp Electron beam drawing apparatus
JP2012243802A (en) * 2011-05-16 2012-12-10 Canon Inc Lithography apparatus and method of manufacturing article
JP2017199758A (en) * 2016-04-26 2017-11-02 株式会社ニューフレアテクノロジー Multiple charged particle beam irradiation device, multiple charged particle beam irradiation method, and method for adjusting multiple charged particle beam

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