JP2020027866A - Charged particle beam lithography apparatus and charged particle beam drawing method - Google Patents

Charged particle beam lithography apparatus and charged particle beam drawing method Download PDF

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Abstract

To reduce deviation of a drawing position of a beam.SOLUTION: A charged particle beam lithography apparatus comprises: a stage on which a substrate of a drawing object is mounted and which can be moved; a drawing part that draws a pattern on a surface of a substrate mounted onto the stage moving by using a charged particle beam; a measurement part that measures a height distribution of the substrate mounted on the stage in rest; a correction part that adds a height fluctuation of the substrate on the basis of a moving speed of the stage to a substrate surface height of a drawing position calculated by the height distribution of the substrate to correct the substrate surface height at the drawing position; and a control part that adjusts a focal position of the charged particle beam on the basis of the substrate surface height at the drawing position.SELECTED DRAWING: Figure 1

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描画方法に関する。   The present invention relates to a charged particle beam writing apparatus and a charged particle beam writing method.

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。   With high integration of LSIs, circuit line width required for semiconductor devices has been miniaturized year by year. In order to form a desired circuit pattern on a semiconductor device, a high-precision original pattern formed on quartz using a reduction projection type exposure apparatus (a mask or, particularly, a pattern used in a stepper or a scanner is also called a reticle). ) Is reduced and transferred onto a wafer. A high-accuracy original pattern is drawn by an electron beam drawing apparatus, and a so-called electron beam lithography technique is used.

電子ビーム描画装置では、ステージ位置を測定しながら、移動するステージ上に載置された基板にパターンを描画する。電子ビーム描画装置を用いて基板上にパターンを描画する場合、描画位置のずれや電子ビームの焦点ずれなどを避けるために、基板表面の正確な高さを測定し、測定された高さに応じてレンズを調整し、電子ビームを基板表面に収束させていた。例えば、電子ビーム描画装置の高さ測定部を用いて、描画前に、基板表面に光を照射して反射光を検出し、基板表面の高さ分布を測定していた。   In an electron beam drawing apparatus, a pattern is drawn on a substrate mounted on a moving stage while measuring a stage position. When drawing a pattern on a substrate using an electron beam lithography system, measure the exact height of the substrate surface to avoid misalignment of the drawing position and defocus of the electron beam. The lens was adjusted to focus the electron beam on the substrate surface. For example, using a height measuring unit of an electron beam drawing apparatus, before drawing, the substrate surface is irradiated with light to detect reflected light, and the height distribution of the substrate surface is measured.

しかし、描画前に測定した高さ分布を用いて電子ビームの焦点位置を調整しても、電子ビームの位置ずれを十分に抑えることができなかった。   However, even if the focal position of the electron beam is adjusted using the height distribution measured before writing, the displacement of the electron beam cannot be sufficiently suppressed.

特開2008−277373号公報JP 2008-277373 A 特開2010−123694号公報JP 2010-123694 A 特開2011−151111号公報JP 2011-151111 A 特開2009−147254号公報JP 2009-147254 A 特開2010−117507号公報JP 2010-117507 A

本発明は、ビームの描画位置のずれを低減する荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a charged particle beam writing apparatus and a charged particle beam writing method that reduce a deviation of a writing position of a beam.

本発明者等が上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ステージ速度に応じて、ステージ上に載置されている基板の表面高さが変化しており、ステージ速度を考慮して基板表面高さを算出し、焦点位置を調整することにより、上記課題を解決し得ることを見出した。即ち、本発明の要旨は以下の通りである。   As a result of intensive studies by the present inventors to solve the above problems, the surface height of the substrate mounted on the stage changes according to the stage speed. It has been found that the above problem can be solved by calculating the height and adjusting the focal position. That is, the gist of the present invention is as follows.

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、描画対象の基板が載置される移動可能なステージと、荷電粒子ビームを用いて、移動している前記ステージ上に載置される基板の表面にパターンを描画する描画部と、静止している前記ステージ上に載置された基板の高さ分布を測定する測定部と、前記基板の高さ分布から求まる描画位置の基板表面高さに、前記ステージの移動速度に基づく基板の高さ変動を加算して、描画位置における基板表面高さを補正する補正部と、前記描画位置における補正された基板表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する制御部と、を備えるものである。   A charged particle beam writing apparatus according to one embodiment of the present invention includes a movable stage on which a substrate to be written is mounted, and a surface of the substrate mounted on the moving stage using a charged particle beam. A drawing unit for drawing a pattern, a measuring unit for measuring a height distribution of a substrate placed on the stationary stage, and a substrate surface height at a drawing position determined from the height distribution of the substrate, A correction unit that adds a height variation of the substrate based on the moving speed of the stage to correct the substrate surface height at the writing position, and the charged particle beam based on the corrected substrate surface height at the writing position. And a control unit that adjusts the focal position.

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、前記補正部は、前記基板の高さ分布から求まる描画位置の基板表面高さに、前記ステージの移動速度及び加速度に基づく基板の高さ変動を加算して、描画位置における基板表面高さを補正する。   In the charged particle beam writing apparatus according to an aspect of the present invention, the correction unit may change a substrate height variation based on a moving speed and an acceleration of the stage to a substrate surface height at a writing position determined from a height distribution of the substrate. The addition is performed to correct the substrate surface height at the drawing position.

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、前記ステージは、前記基板に描画するパターンの密度に応じて移動速度が変わる。   In the charged particle beam writing apparatus according to one aspect of the present invention, the moving speed of the stage changes according to the density of a pattern written on the substrate.

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビームを用いて、移動しているステージ上に載置される基板の表面にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、前記ステージを停止している状態で、前記ステージ上に載置された基板の高さ分布を測定する工程と、前記基板の高さ分布から求まる描画位置の基板表面高さに、前記ステージの移動速度に基づく基板の高さ変動を加算して、描画位置における基板表面高さを補正する工程と、前記描画位置における補正された基板表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する工程と、を備えるものである。   A charged particle beam writing method according to one embodiment of the present invention is a charged particle beam writing method for writing a pattern on a surface of a substrate placed on a moving stage using a charged particle beam, Measuring the height distribution of the substrate placed on the stage in a state where the stage is stopped, and to the substrate surface height at the drawing position determined from the height distribution of the substrate, to the moving speed of the stage Correcting the substrate surface height at the writing position by adding the substrate height variation based on the correction, and adjusting the focal position of the charged particle beam based on the corrected substrate surface height at the writing position. And

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法において、前記基板の高さ分布から求まる描画位置の基板表面高さに、前記ステージの移動速度及び加速度に基づく基板の高さ変動を加算して、描画位置の基板表面高さを補正する。   In the charged particle beam writing method according to one aspect of the present invention, the height of the substrate based on the moving speed and the acceleration of the stage is added to the substrate surface height at the writing position determined from the height distribution of the substrate to perform writing. Correct the substrate surface height at the position.

本発明によれば、ビームの描画位置のずれを低減できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the shift of the drawing position of a beam can be reduced.

本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a charged particle beam drawing apparatus according to an embodiment of the present invention. ステージ移動の例を示す図である。It is a figure showing an example of stage movement. 主偏向領域の形状変化の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a change in the shape of a main deflection area. 同実施形態に係る描画方法を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a drawing method according to the embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、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, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present 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, but may be a beam using charged particles such as an ion beam.

図1に示す描画装置は、マスクやウェーハ等の対象物に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部100と、描画部100による描画動作を制御する制御部200とを備える。描画部100は、電子ビーム鏡筒102及び描画室104を有している。   The drawing apparatus shown in FIG. 1 includes a drawing unit 100 that irradiates an object such as a mask or a wafer with an electron beam to draw a desired pattern, and a control unit 200 that controls a drawing operation performed by the drawing unit 100. The drawing unit 100 has an electron beam column 102 and a drawing chamber 104.

電子ビーム鏡筒102内には、電子銃101、照明レンズ112、投影レンズ114、対物レンズ116、ブランキングアパーチャ120、第1アパーチャ122、第2アパーチャ124、ブランキング偏向器130、成形偏向器132、主偏向器134及び副偏向器136が配置されている。   In the electron beam column 102, an electron gun 101, an illumination lens 112, a projection lens 114, an objective lens 116, a blanking aperture 120, a first aperture 122, a second aperture 124, a blanking deflector 130, and a shaping deflector 132 , A main deflector 134 and a sub deflector 136.

描画室104内には、移動可能に配置されたXYステージ140が配置されている。XYステージ140上には、描画対象となる基板150が載置されている。なお、基板として、例えば、ウェーハや、ウェーハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、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が含まれる。   In the drawing room 104, an XY stage 140 movably arranged is arranged. On the XY stage 140, a substrate 150 to be drawn is placed. The substrate includes, for example, a wafer and an exposure mask for transferring a pattern to the wafer. The mask includes, for example, a mask blank on which no pattern is formed yet.

描画室104には、基板150の上方から基板150の表面に向かって斜めにレーザ光を照射する照射部、及び基板150の表面で反射したレーザ光を受光する受光部を有するZセンサ160(高さ測定部)が設けられている。   In the drawing chamber 104, a Z sensor 160 (high) having an irradiation unit that irradiates laser light obliquely from above the substrate 150 toward the surface of the substrate 150 and a light receiving unit that receives laser light reflected by the surface of the substrate 150 Measurement unit).

制御部200は、記憶装置202、204、206、制御計算機210、偏向制御部220、及びステージ制御部230を備えている。記憶装置202、204、206は、例えば磁気ディスク装置である。記憶装置202には描画データが格納されている。この描画データには、図形パターンの形状及び位置が定義されている。   The control unit 200 includes storage devices 202, 204, 206, a control computer 210, a deflection control unit 220, and a stage control unit 230. The storage devices 202, 204, and 206 are, for example, magnetic disk devices. The storage device 202 stores drawing data. The shape and position of the graphic pattern are defined in the drawing data.

制御計算機210は、Zマップ作成部212、ショットデータ生成部214、描画制御部216、関数生成部217、及び補正部218を備える。Zマップ作成部212、ショットデータ生成部214、描画制御部216、関数生成部217及び補正部218の各機能は、ソフトウェアで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。   The control computer 210 includes a Z map creation unit 212, a shot data creation unit 214, a drawing control unit 216, a function creation unit 217, and a correction unit 218. Each function of the Z map creation unit 212, the shot data creation unit 214, the drawing control unit 216, the function creation unit 217, and the correction unit 218 may be configured by software or hardware.

電子銃101から放出された電子ビーム103は、照明レンズ112により矩形の穴を持つ第1アパーチャ122全体を照明する。ここで、電子ビーム103は矩形に成形される。そして、第1アパーチャ122を通過した第1アパーチャ像の電子ビーム103は、投影レンズ114により第2アパーチャ124上に投影される。第2アパーチャ124上での第1アパーチャ像の位置は、成形偏向器132によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。第2アパーチャ124を通過した第2アパーチャ像の電子ビーム103は、対物レンズ116により焦点を合わせ、主偏向器134及び副偏向器136により偏向されて、連続移動するXYステージ140上の基板150の所望の位置に照射される。   The electron beam 103 emitted from the electron gun 101 illuminates the entire first aperture 122 having a rectangular hole by the illumination lens 112. Here, the electron beam 103 is shaped into a rectangle. Then, the electron beam 103 of the first aperture image that has passed through the first aperture 122 is projected onto the second aperture 124 by the projection lens 114. The position of the first aperture image on the second aperture 124 is deflection controlled by the shaping deflector 132 to change the beam shape and size. The electron beam 103 of the second aperture image that has passed through the second aperture 124 is focused by the objective lens 116, is deflected by the main deflector 134 and the sub deflector 136, and is deflected by the substrate 150 on the continuously moving XY stage 140. A desired position is irradiated.

電子銃101から放出された電子ビーム103は、ブランキング偏向器130によって、ビームオンの状態では、ブランキングアパーチャ120を通過するように制御され、ビームオフの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ120で遮蔽されるように偏向される。ビームオフの状態からビームオンとなり、その後ビームオフになるまでにブランキングアパーチャ120を通過した電子ビームが1回の電子ビームのショットとなる。各ショットの照射時間により、基板150に照射される電子ビームのショットあたりの照射量が調整されることになる。   The electron beam 103 emitted from the electron gun 101 is controlled by a blanking deflector 130 so as to pass through a blanking aperture 120 when the beam is on, and the entire beam is shielded by the blanking aperture 120 when the beam is off. To be deflected. The electron beam that has passed through the blanking aperture 120 from the beam-off state to the beam-on state until the beam-off state becomes one shot of the electron beam. The irradiation amount of the electron beam applied to the substrate 150 per shot is adjusted according to the irradiation time of each shot.

図2は、パターン描画時のステージ移動の一例を示す図である。基板150に描画する場合には、XYステージ140を例えばx方向に連続移動させながら、描画領域10を電子ビーム103が偏向可能な幅の短冊状の複数のストライプ(フレーム)20に仮想分割し、基板150の1つのストライプ20上に電子ビーム103を照射する。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20を描画し終わったら、XYステージ140をy方向にステップ送りし、x方向(逆向き)に次のストライプ20の描画動作を行う。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of stage movement during pattern drawing. In the case of drawing on the substrate 150, the drawing area 10 is virtually divided into a plurality of strip-shaped stripes (frames) 20 having a width capable of deflecting the electron beam 103 while continuously moving the XY stage 140 in the x direction, for example. The electron beam 103 is irradiated on one stripe 20 of the substrate 150. The continuous movement can reduce the drawing time. When the writing of one stripe 20 is completed, the XY stage 140 is stepped in the y direction, and the writing operation of the next stripe 20 is performed in the x direction (reverse direction).

XYステージ140の移動速度は可変であり、例えば、描画パターンのパターン密度によって変わる。例えば、密なパターンを描画する際はステージ速度を遅くし、疎なパターンを描画する際はステージ速度を速くする。   The moving speed of the XY stage 140 is variable and changes depending on, for example, the pattern density of the drawing pattern. For example, the stage speed is reduced when writing a dense pattern, and the stage speed is increased when writing a sparse pattern.

ストライプ20の幅は、主偏向器134により偏向可能な幅である。そして、各ストライプ20においてy方向にもストライプのx方向の幅と同じ幅で区切られる。この区切られた領域が、主偏向器134により偏向可能な主偏向領域となる。この主偏向領域をさらに細分化した領域が副偏向領域となる。   The width of the stripe 20 is a width that can be deflected by the main deflector 134. Each stripe 20 is also divided in the y direction by the same width as the width of the stripe in the x direction. The divided area is a main deflection area that can be deflected by the main deflector 134. An area obtained by further subdividing the main deflection area becomes a sub deflection area.

副偏向器136は、ショット毎の電子ビーム103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、偏向範囲は副偏向領域に限定され、その領域を超える偏向は主偏向器134で副偏向領域の位置を移動することによって行う。一方、主偏向器134は、副偏向領域の位置を制御するために用いられ、複数の副偏向領域が含まれる範囲(主偏向領域)内で移動する。また、描画中はXYステージ140がx方向に連続的に移動しているため、主偏向器134で副偏向領域の描画原点を随時移動(トラッキング)することでXYステージ140の移動に追従させることができる。   The sub deflector 136 is used to control the position of the electron beam 103 for each shot at high speed and with high accuracy. Therefore, the deflection range is limited to the sub-deflection area, and deflection beyond that area is performed by moving the position of the sub-deflection area by the main deflector 134. On the other hand, the main deflector 134 is used to control the position of the sub deflection area, and moves within a range (main deflection area) including a plurality of sub deflection areas. Also, since the XY stage 140 is continuously moving in the x direction during drawing, the drawing origin of the sub-deflection area is moved (tracked) as needed by the main deflector 134 to follow the movement of the XY stage 140. Can be.

電子ビーム描画装置では、焦点高さ位置(Z=0)が基板150の表面と合うように、レンズ系の調整が行われる。基板150の高さが焦点高さ位置からずれると、図3に示すように、基板表面における主偏向領域の形状が回転したり伸縮したりする。図3に示す例では、基板の表面高さが負の方向(レンズ系から遠くになる方向)にずれるにしたがって、主偏向領域は、徐々に、左回りに回転していき、領域サイズが伸びていく。逆に、基板の表面高さが正の方向(レンズ系に近づく方向)にずれるにしたがって、主偏向領域は、徐々に、右回りに回転していき、領域サイズが縮小していく。   In the electron beam writing apparatus, the lens system is adjusted so that the focal height position (Z = 0) matches the surface of the substrate 150. When the height of the substrate 150 deviates from the focal height position, as shown in FIG. 3, the shape of the main deflection area on the substrate surface rotates or expands and contracts. In the example shown in FIG. 3, as the surface height of the substrate shifts in a negative direction (a direction away from the lens system), the main deflection area gradually rotates counterclockwise, and the area size increases. To go. Conversely, as the surface height of the substrate shifts in the positive direction (the direction approaching the lens system), the main deflection area gradually rotates clockwise, and the area size decreases.

本実施形態では、基板150の表面高さの分布を事前に測定しておき、描画位置の高さに応じた光学系の補正(焦点合わせ、主偏向領域の形状の伸縮・回転補正)を行う。さらに、本実施形態では、XYステージ140の移動速度に応じて基板150の高さが変わることに着目し、ステージ移動速度(及び加速度)に基づいて基板150の表面高さを補正し、補正後の高さに基づいて光学系の補正を行う。   In the present embodiment, the distribution of the surface height of the substrate 150 is measured in advance, and correction of the optical system (focusing, expansion / contraction / rotation correction of the shape of the main deflection area) according to the height of the drawing position is performed. . Furthermore, in the present embodiment, focusing on the fact that the height of the substrate 150 changes according to the moving speed of the XY stage 140, the surface height of the substrate 150 is corrected based on the stage moving speed (and acceleration), and the corrected Optical system is corrected based on the height of the optical system.

図4に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る描画方法を説明する。図4のフローチャートにおいて、ステップS101〜S105、S111〜S115は描画開始前の前処理である。   The drawing method according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the flowchart of FIG. 4, steps S101 to S105 and S111 to S115 are pre-processes before starting drawing.

まず、XYステージ140に評価基板を載置し、Zセンサ160を用いて、評価基板面の高さ位置(Z値)を測定する(ステップS101)。測定は、XYステージ140を停止させた状態で行う。Zセンサ160の出力は制御計算機210へ出力される。Z値を測定する位置は細分化した方がより精度が向上するが、例えば、8×8ヶ所程度の位置のZ値を測定する。   First, the evaluation substrate is placed on the XY stage 140, and the height position (Z value) of the evaluation substrate surface is measured using the Z sensor 160 (step S101). The measurement is performed with the XY stage 140 stopped. The output of the Z sensor 160 is output to the control computer 210. The accuracy of the position where the Z value is measured is more improved when it is subdivided. For example, the Z value is measured at approximately 8 × 8 positions.

Zマップ作成部212が、得られたZ値をフィッティングして、高さ方向分布(Zマップ)を作成する(ステップS102)。   The Z map creation unit 212 creates a height distribution (Z map) by fitting the obtained Z values (step S102).

評価基板に評価パターンを描画する(ステップS103)。ショットデータ生成部212が記憶装置202から評価パターンの描画データを読み出し、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、ショット毎に、例えば、各ショット図形の図形種を示す図形コード、図形サイズ、ショット位置、照射時間等が含まれる。ショットデータはメモリ(図示略)に一時的に格納される。描画制御部216はショットデータを偏向制御部220へ出力する。   An evaluation pattern is drawn on the evaluation board (step S103). The shot data generation unit 212 reads out the drawing data of the evaluation pattern from the storage device 202 and performs a plurality of stages of data conversion processing to generate shot data unique to the device. The shot data includes, for each shot, a figure code indicating the figure type of each shot figure, figure size, shot position, irradiation time, and the like. The shot data is temporarily stored in a memory (not shown). The drawing control unit 216 outputs the shot data to the deflection control unit 220.

偏向制御部220は、ショットデータに基づいて、偏向器130、132、134、136を制御する偏向信号を生成する。偏向信号は、図示しないDACアンプによりD/A変換された後に増幅され、偏向器130、132、134、136の電極に印加される。これにより、所望の形状の電子ビームを、評価基板の所望の位置に、所望の照射時間(照射量)で、照射することができる。なお、評価パターンは、評価基板を停止した状態で描画される。評価パターンは、ラインパターンでもよく、ホールパターンでもよい。   The deflection control unit 220 generates a deflection signal for controlling the deflectors 130, 132, 134, 136 based on the shot data. The deflection signal is D / A converted by a DAC amplifier (not shown), amplified, and applied to the electrodes of the deflectors 130, 132, 134, 136. Thereby, a desired position of the evaluation substrate can be irradiated with an electron beam having a desired shape for a desired irradiation time (irradiation amount). The evaluation pattern is drawn with the evaluation board stopped. The evaluation pattern may be a line pattern or a hole pattern.

描画された評価パターンの位置を測定し、主偏向領域の回転量と伸縮量とを測定する(ステップS104)。例えば、描画された評価パターンの測定位置を、x,yの2変数の1次関数でフィッティングすることで各位置での主偏向領域の回転量と伸縮量を演算できる。   The position of the drawn evaluation pattern is measured, and the rotation amount and the expansion / contraction amount of the main deflection area are measured (step S104). For example, the amount of rotation and the amount of expansion and contraction of the main deflection area at each position can be calculated by fitting the measurement position of the drawn evaluation pattern with a linear function of two variables x and y.

ステップS102で作成したZマップと、ステップS104で算出した各位置での主偏向領域の回転量及び伸縮量とから、基板面高さが変わることで主偏向領域の形状がどの程度回転及び伸縮するかを示すZ依存位置ずれ係数b1、b2を算出する(ステップS105)。算出された係数b1、b2は、後述の補正式で利用されるものであり、記憶装置206に格納される。   Based on the Z map created in step S102 and the amount of rotation and expansion / contraction of the main deflection area at each position calculated in step S104, how much the shape of the main deflection area rotates and expands by changing the substrate surface height Then, the Z-dependent position shift coefficients b1 and b2 are calculated (step S105). The calculated coefficients b1 and b2 are used in a correction formula described later, and are stored in the storage device 206.

また、描画位置に応じた主偏向領域の歪みを補正する補正係数a0、a1、a2等を算出し、記憶装置206に格納しておく。例えば、XYステージ140を移動させてステージ上のマーク(図示略)を所望する主偏向領域の各位置に移動させる。そして、主偏向領域内の各位置に電子ビームを偏向してマーク位置を計測し、その残差を求める。そして、得られた残差を、x、yを変数とする関数式でフィッティングすることにより、係数a0、a1、a2等が算出される。係数a0、a1、a2等も後述の補正式で利用されるものである。   Further, correction coefficients a0, a1, a2, and the like for correcting distortion of the main deflection area according to the drawing position are calculated and stored in the storage device 206. For example, the XY stage 140 is moved to move a mark (not shown) on the stage to each position of a desired main deflection area. Then, the electron beam is deflected to each position in the main deflection area, the mark position is measured, and the residual is obtained. Then, the coefficients a0, a1, a2, and the like are calculated by fitting the obtained residual with a functional expression using x and y as variables. The coefficients a0, a1, a2, etc. are also used in the correction formula described later.

マークの高さをzとしたときの係数a1、a2、マークの高さをz´としたときの係数a1´、a2´を求め、Z依存位置ずれ係数b1をb1=(a1-a1´)/(a2−a2´)という式から算出してもよい。   The coefficients a1 and a2 when the height of the mark is z and the coefficients a1 'and a2' when the height of the mark is z 'are obtained, and the Z-dependent displacement coefficient b1 is calculated as b1 = (a1-a1'). / (A2-a2 ') may be calculated.

XYステージ140に評価基板を載置し、XYステージ140を移動させた状態で、Zセンサ160を用いて、評価基板面の高さ位置(Z値)を測定する(ステップS111)。測定は、XYステージ140の速度v、加速度aを変えながら、複数の速度、加速度でのZ値を測定する(ステップS113,S114)。関数生成部217は、測定結果から、ステージ速度v、加速度aによる基板面の高さの変動量を表す関数fを算出する(ステップS115)。関数fは、記憶装置206に格納される。   The evaluation substrate is placed on the XY stage 140, and the height position (Z value) of the evaluation substrate surface is measured using the Z sensor 160 while the XY stage 140 is moved (Step S111). In the measurement, the Z value at a plurality of speeds and accelerations is measured while changing the speed v and the acceleration a of the XY stage 140 (steps S113 and S114). The function generation unit 217 calculates a function f representing the amount of change in the height of the substrate surface due to the stage speed v and the acceleration a from the measurement results (step S115). The function f is stored in the storage device 206.

係数a0、a1、a2、b1、b2、関数fを求めた後、描画対象の基板150に対して実描画を行う。基板150に対して描画するパターンの描画データは、記憶装置202に外部から入力され、格納される。   After obtaining the coefficients a0, a1, a2, b1, b2 and the function f, the actual drawing is performed on the substrate 150 to be drawn. Drawing data of a pattern to be drawn on the substrate 150 is externally input to the storage device 202 and stored.

Zセンサ160を用いて、基板150の高さ方向分布を測定する(ステップS121)。Zマップ作成部212が、各位置で測定された高さ位置(Z値)を用いて、高さ方向分布(Zマップ)を作成する(ステップS122)。Zマップは記憶装置204に格納される。   The height distribution of the substrate 150 is measured using the Z sensor 160 (step S121). The Z map creating unit 212 creates a height direction distribution (Z map) using the height position (Z value) measured at each position (step S122). The Z map is stored in the storage device 204.

描画処理を開始する(ステップS123)。例えば、ショットデータ生成部214が記憶装置202から描画データを読み出し、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。描画装置で図形パターンを描画するためには、1回のビームのショットで照射できるサイズに描画データに定義された各図形パターンを分割する必要がある。そこで、ショットデータ生成部214は、描画データが示す図形パターンを1回のビームのショットで照射できるサイズに分割してショット図形を生成する。そして、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、照射位置、及び照射量が定義される。生成されたショットデータはメモリ(図示略)に順次一時的に格納される。   The drawing process is started (step S123). For example, the shot data generation unit 214 reads out the drawing data from the storage device 202 and performs a plurality of stages of data conversion processing to generate device-specific shot data. In order to draw a figure pattern by the drawing apparatus, it is necessary to divide each figure pattern defined in the drawing data into a size that can be irradiated with one beam shot. Thus, the shot data generation unit 214 generates a shot figure by dividing the figure pattern indicated by the drawing data into a size that can be irradiated by one beam shot. Then, shot data is generated for each shot figure. In the shot data, for example, a figure type, a figure size, an irradiation position, and an irradiation amount are defined. The generated shot data is temporarily and sequentially stored in a memory (not shown).

描画制御部216が、ショットデータを偏向制御部220へ出力する。偏向制御部220は、ショットデータに基づいて、各偏向器を制御する偏向信号を生成する。   The drawing control unit 216 outputs the shot data to the deflection control unit 220. The deflection control unit 220 generates a deflection signal for controlling each deflector based on the shot data.

描画制御部218は、描画パターンの密度に応じたステージ速度になるように、速度指令信号をステージ制御部230へ出力する。ステージ制御部230は、速度指令信号に基づいて、XYステージ140の速度(加速度)を制御する。   The drawing control unit 218 outputs a speed command signal to the stage control unit 230 so that the stage speed corresponds to the drawing pattern density. The stage control section 230 controls the speed (acceleration) of the XY stage 140 based on the speed command signal.

補正部218が、速度指令信号から、XYステージ140の速度v、加速度aの情報を取得する(ステップS124)。速度v、加速度aは、XYステージ140の位置を測定するレーザ測長計から得た変位データを微分することで、リアルタイムに取得するようにしてもよい。   The correction unit 218 acquires information on the speed v and the acceleration a of the XY stage 140 from the speed command signal (Step S124). The velocity v and the acceleration a may be obtained in real time by differentiating displacement data obtained from a laser length meter that measures the position of the XY stage 140.

補正部218が、偏向制御部220へ出力されるショットデータから、描画位置(ビーム照射位置)x、yを取得する(ステップS125)。   The correction unit 218 acquires the drawing positions (beam irradiation positions) x and y from the shot data output to the deflection control unit 220 (Step S125).

補正部218が、XYステージ140の速度v、加速度aによる基板表面の高さの変動量f(v、a)を算出し、Zマップから求まる描画位置x、yにおける基板表面高さZmap(x、y)を補正する(ステップS126)。描画位置における補正後の基板表面高さz(x、y、v、a)は以下の式で表される。
z(x、y、v、a)=Zmap(x、y)+f(v、a)
The correction unit 218 calculates the variation amount f (v, a) of the substrate surface height due to the speed v and the acceleration a of the XY stage 140, and calculates the substrate surface height Zmap (x , Y) are corrected (step S126). The corrected substrate surface height z (x, y, v, a) at the drawing position is represented by the following equation.
z (x, y, v, a) = Zmap (x, y) + f (v, a)

ショットデータから、主偏向器134による電子ビームの偏向位置mx、my(主偏向位置。副偏向領域の描画原点。)を取得する(ステップS127)。   From the shot data, the deflection positions mx and my of the electron beam by the main deflector 134 (main deflection position; drawing origin of the sub deflection area) are obtained (step S127).

以下の補正式を用いて、DAC値(主偏向器134に設定される電圧値を決定するDAC(図示略)へ出力される値)を求め、主偏向領域の形状を補正する(ステップS128)。
DAC値X=(a0+b0*z)+(a1+b1*z)mx+(a2+b2*z)my
DAC値Yも同様に算出できる。補正式は1次でなくてもよく、例えば3次式でもよい。
Using the following correction formula, a DAC value (a value output to a DAC (not shown) that determines a voltage value set in the main deflector 134) is obtained, and the shape of the main deflection area is corrected (step S128). .
DAC value X = (a0 + b0 * z) + (a1 + b1 * z) mx + (a2 + b2 * z) my
The DAC value Y can be calculated similarly. The correction formula does not have to be linear, and may be, for example, a cubic formula.

描画制御部216は、算出された主偏向領域の形状補正量に基づいて、対物レンズ116を制御して、焦点位置を調整し、主偏向領域の回転・伸縮を補正し、描画処理を行う。   The drawing control unit 216 controls the objective lens 116 based on the calculated shape correction amount of the main deflection region, adjusts the focal position, corrects rotation / contraction of the main deflection region, and performs a drawing process.

このように、本実施形態によれば、ステージ速度(加速度)による基板面高さの変動を考慮して、事前に測定した基板面高さを補正し、基板面高さを高精度に算出できる。そのため、焦点位置の調整等を精度良く行い、ビームの描画位置のずれを低減できる。   As described above, according to the present embodiment, the substrate surface height measured in advance can be corrected in consideration of the fluctuation of the substrate surface height due to the stage speed (acceleration), and the substrate surface height can be calculated with high accuracy. . Therefore, adjustment of the focal position and the like can be performed with high accuracy, and deviation of the beam drawing position can be reduced.

上記実施形態では、ステージの速度及び加速度の変化に伴う基板面高さの変動について説明したが、速度/加速度を基板面高さの変動量に変換する関数fは、さらに位置を変数に含むものであってもよい。   In the above embodiment, the description has been given of the fluctuation of the substrate surface height due to the change of the stage speed and the acceleration. However, the function f for converting the speed / acceleration into the fluctuation amount of the substrate surface height further includes the position as a variable. It may be.

上記実施形態では、ステージの速度及び加速度の変化に伴う基板面高さの変動を考慮する例について説明したが、加速度は省略し、ステージの速度変化に伴う基板面高さの変動のみを考慮してもよい。   In the above embodiment, the example in which the change in the board surface height due to the change in the speed and the acceleration of the stage is considered is described. However, the acceleration is omitted, and only the change in the board surface height due to the change in the stage speed is considered. You may.

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 constituent elements in an implementation stage without departing from the scope of the invention. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.

100 描画部
101 電子銃
102 電子ビーム鏡筒
103 電子ビーム
104 描画室
112 照明レンズ
114 投影レンズ
116 対物レンズ
120 ブランキングアパーチャ
122 第1アパーチャ
124 第2アパーチャ
130、132、134、136 偏向器
140 XYステージ
160 Zセンサ
200 制御部
202、204、206 記憶装置
210 制御計算機
214 ショットデータ生成部
216 描画制御部
220 偏向制御部
230 ステージ制御部
Reference Signs List 100 drawing unit 101 electron gun 102 electron beam column 103 electron beam 104 drawing room 112 illumination lens 114 projection lens 116 objective lens 120 blanking aperture 122 first aperture 124 second aperture 130, 132, 134, 136 deflector 140 XY stage 160 Z sensor 200 Control units 202, 204, 206 Storage device 210 Control computer 214 Shot data generation unit 216 Drawing control unit 220 Deflection control unit 230 Stage control unit

Claims (5)

描画対象の基板が載置される移動可能なステージと、
荷電粒子ビームを用いて、移動している前記ステージ上に載置される基板の表面にパターンを描画する描画部と、
静止している前記ステージ上に載置された基板の高さ分布を測定する測定部と、
前記基板の高さ分布から求まる描画位置の基板表面高さに、前記ステージの移動速度に基づく基板の高さ変動を加算して、描画位置における基板表面高さを補正する補正部と、
前記描画位置における補正された基板表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する制御部と、
を備える荷電粒子ビーム描画装置。
A movable stage on which a substrate to be drawn is placed;
Using a charged particle beam, a drawing unit that draws a pattern on the surface of a substrate placed on the moving stage,
A measuring unit for measuring the height distribution of the substrate placed on the stationary stage,
A correction unit that adds the substrate height variation based on the moving speed of the stage to the substrate surface height at the drawing position determined from the substrate height distribution, and corrects the substrate surface height at the drawing position.
A control unit that adjusts a focal position of the charged particle beam based on the corrected substrate surface height at the drawing position,
Charged particle beam writing apparatus comprising:
前記補正部は、前記基板の高さ分布から求まる描画位置の基板表面高さに、前記ステージの移動速度及び加速度に基づく基板の高さ変動を加算して、描画位置における基板表面高さを補正す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。   The correction unit corrects the substrate surface height at the drawing position by adding the substrate height variation based on the moving speed and acceleration of the stage to the substrate surface height at the drawing position obtained from the substrate height distribution. The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein 前記ステージは、前記基板に描画するパターンの密度に応じて移動速度が変わることを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電粒子ビーム描画装置。   3. The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein a moving speed of the stage changes according to a density of a pattern drawn on the substrate. 4. 荷電粒子ビームを用いて、移動しているステージ上に載置される基板の表面にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
前記ステージを停止している状態で、前記ステージ上に載置された基板の高さ分布を測定する工程と、
前記基板の高さ分布から求まる描画位置の基板表面高さに、前記ステージの移動速度に基づく基板の高さ変動を加算して、描画位置における基板表面高さを補正する工程と、
前記描画位置における補正された基板表面高さに基づいて、前記荷電粒子ビームの焦点位置を調整する工程と、
を備える荷電粒子ビーム描画方法。
Using a charged particle beam, a charged particle beam drawing method for drawing a pattern on the surface of a substrate placed on a moving stage,
While the stage is stopped, a step of measuring the height distribution of the substrate placed on the stage,
Adding a substrate height variation based on the moving speed of the stage to the substrate surface height at the drawing position determined from the substrate height distribution, and correcting the substrate surface height at the drawing position;
Based on the corrected substrate surface height at the drawing position, adjusting the focal position of the charged particle beam,
Charged particle beam drawing method comprising:
前記基板の高さ分布から求まる描画位置の基板表面高さに、前記ステージの移動速度及び加速度に基づく基板の高さ変動を加算して、描画位置の基板表面高さを補正することを特徴とする請求項4に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
It is characterized by adding a substrate height variation based on the moving speed and acceleration of the stage to a substrate surface height at a drawing position obtained from the substrate height distribution, and correcting the substrate surface height at the drawing position. The charged particle beam writing method according to claim 4.
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