JP2022153968A - Charged particle beam writing method and charged particle beam writing apparatus - Google Patents

Charged particle beam writing method and charged particle beam writing apparatus Download PDF

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Abstract

To improve the drawing accuracy of a pattern by performing drift correction with high accuracy.SOLUTION: A charged particle beam writing method includes the steps of dividing a drawing area into a plurality of sections, obtaining a drawing irradiation amount for each of the plurality of sections, setting a position measurement irradiation amount during beam position measurement so as to generate the same amount of charged particles as the reflected charged particle amount generated during drawing with the drawing irradiation amount on the basis of the relationship between the drawing irradiation amount and the reflected charged particle amount obtained in advance for each of the plurality of sections, irradiating a mark provided on a stage for each of the plurality of sections with a charged particle beam, detecting reflected charged particles, continuously measuring a beam irradiation position corresponding to each of the plurality of sections with a set position measurement irradiation amount, calculating the drift amount for each of the sections, and drawing a pattern on the substrate using the drawing data while correcting the irradiation position of the charged particle beam for each of the plurality of sections on the basis of the drift amount.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam writing method and a charged particle beam writing apparatus.

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。 2. Description of the Related Art As LSIs become highly integrated, circuit line widths required for semiconductor devices are becoming finer 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 highly accurate original image pattern (a mask, or a reticle for those used particularly in steppers and scanners) formed on quartz. ) is reduced and transferred onto the wafer. A high-precision original image pattern is drawn by an electron beam drawing apparatus using a so-called electron beam lithography technique.

電子ビーム描画装置では、様々な要因により、描画中に電子ビームの照射位置が時間経過と共にシフトするビームドリフトと呼ばれる現象が発生し得る。例えば、描画装置の偏向電極等の照射系にコンタミネーションが付着し、描画対象基板からの散乱電子によりコンタミネーションが帯電することで、ビームドリフトが発生する。このビームドリフトをキャンセルするため、ドリフト補正が行われる。 In an electron beam writing apparatus, a phenomenon called beam drift, in which the irradiation position of the electron beam shifts with time during writing, can occur due to various factors. For example, beam drift occurs when contamination adheres to an irradiation system such as a deflecting electrode of a drawing apparatus, and the contamination is charged by scattered electrons from the drawing target substrate. Drift correction is performed to cancel this beam drift.

従来のドリフト補正では、描画処理を一時停止し、ステージ上に配置された測定用マークを電子ビームで走査して電子ビームの照射位置の測定を行い、前回測定値からの差分をドリフト補正量とし、描画処理を再開していた。描画処理の再開後は、このドリフト補正量を用いてビーム照射位置を補正していた。 In the conventional drift correction, the writing process is temporarily stopped, the measurement mark placed on the stage is scanned with the electron beam, the irradiation position of the electron beam is measured, and the difference from the previous measurement value is used as the drift correction amount. , resumed the drawing process. After restarting the writing process, the beam irradiation position was corrected using this drift correction amount.

特開平8-274002号公報JP-A-8-274002 特開平3-053440号公報JP-A-3-053440 特開昭63-177516号公報JP-A-63-177516

しかし、従来のドリフト測定では、ビーム照射位置の測定結果が、描画で発生するビームドリフトと、測定による(二次電子を含む)反射電子の影響で発生するビームドリフトとが重畳したものとなり、測定誤差が発生し、ドリフト補正の精度向上の妨げとなっていた。 However, in the conventional drift measurement, the measurement result of the beam irradiation position is a combination of the beam drift generated by writing and the beam drift generated by the influence of reflected electrons (including secondary electrons) due to measurement. An error occurred, which hindered improvement in accuracy of drift correction.

本発明は、ドリフト補正を高精度に行い、パターンの描画精度を向上させることができる荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a charged particle beam writing method and a charged particle beam writing apparatus capable of performing drift correction with high accuracy and improving pattern writing accuracy.

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、ステージ上に載置された描画対象の基板に対し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方法であって、前記基板の描画領域の描画データに基づき、前記描画領域を複数の区画に分割する工程と、前記描画データから、前記複数の区画毎に描画照射量を求める工程と、前記複数の区画毎に、予め求められた前記描画照射量と反射荷電粒子量との関係に基づき、前記描画照射量により描画中に発生する反射荷電粒子量と同じ荷電粒子量が発生するように、ビーム位置測定時の位置測定照射量を設定する工程と、前記複数の区画毎に前記ステージ上に設けられたマークに荷電粒子ビームを照射して反射荷電粒子を検出し、設定された位置測定照射量で前記複数の区画の各々に対応するビーム照射位置を連続して測定して、前記区画毎にドリフト量を算出する工程と、前記ドリフト量に基づいて前記複数の区画毎に前記荷電粒子ビームの照射位置を補正しながら、前記描画データを用いて前記基板にパターンを描画する工程と、を備えるものである。 A charged particle beam writing method according to an aspect of the present invention is a charged particle beam writing method for writing a pattern by irradiating a charged particle beam onto a substrate to be written, which is placed on a stage. dividing the drawing region into a plurality of sections based on the drawing data of the region; determining a drawing irradiation dose for each of the plurality of sections from the drawing data; Based on the relationship between the writing dose and the reflected charged particle amount, the position measurement dose during beam position measurement is adjusted so that the writing dose generates the same amount of charged particles as the amount of reflected charged particles generated during writing. irradiating marks provided on the stage for each of the plurality of sections with a charged particle beam to detect the reflected charged particles, and corresponding to each of the plurality of sections with the set position measurement dose. a step of continuously measuring the beam irradiation position to calculate the drift amount for each section; and correcting the irradiation position of the charged particle beam for each of the plurality of sections based on the drift amount, and drawing a pattern on the substrate using the data.

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、ステージ上に載置された基板の描画領域の描画データを読み込み、前記描画データに基づき前記描画領域を複数の区画に分割し、前記描画データから、前記複数の区画毎に描画照射量を求め、前記複数の区画毎に、予め求められた前記描画照射量と反射荷電粒子量との関係に基づき、描画中に発生する反射荷電粒子量と同じ荷電粒子量が発生するように、ビーム照射位置測定時の位置測定照射量を設定する測定条件設定部と、前記複数の区画毎に前記ステージ上に設けられたマークに荷電粒子ビームを照射して反射荷電粒子を検出し、設定された位置測定照射量で前記複数の区画の各々に対応するビーム照射位置を連続して測定して、前記ビーム位置変動データに基づいて前記荷電粒子ビームのドリフト量を算出するドリフト補正部と、前記ドリフト量に基づいて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正しながら、前記描画データを用いて前記基板にパターンを描画する描画部と、を備えるものである。 A charged particle beam writing apparatus according to an aspect of the present invention reads writing data of a writing area of a substrate placed on a stage, divides the writing area into a plurality of sections based on the writing data, and divides the writing area into a plurality of sections based on the writing data. , the drawing irradiation dose is obtained for each of the plurality of sections, and based on the relationship between the drawing irradiation dose and the reflected charged particle amount obtained in advance for each of the plurality of sections, the amount of reflected charged particles generated during writing is the same. a measurement condition setting unit for setting a position measurement irradiation dose during beam irradiation position measurement so that a charged particle amount is generated; The reflected charged particles are detected, the beam irradiation position corresponding to each of the plurality of sections is continuously measured with the set position measurement dose, and the amount of drift of the charged particle beam is determined based on the beam position fluctuation data. and a writing unit for writing a pattern on the substrate using the writing data while correcting the irradiation position of the charged particle beam based on the drift amount.

本発明によれば、ドリフト補正を高精度に行い、パターンの描画精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to perform drift correction with high accuracy and improve pattern drawing accuracy.

本発明の実施形態による電子ビーム描画装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an electron beam writing apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 電子ビームの可変成形を説明する図である。It is a figure explaining the variable shaping of an electron beam. ビーム照射位置の変動を推測する方法を説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a method of estimating a change in beam irradiation position; ビーム位置測定条件の例を示す図である。It is a figure which shows the example of beam position measurement conditions. マークスキャンの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of mark scanning; ビーム照射位置の測定結果の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the measurement result of a beam irradiation position. 描画方法を説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a drawing method; ビーム照射位置の補間例を示す図である。It is a figure which shows the interpolation example of a beam irradiation position.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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なく、イオンビーム等でもよい。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment, a configuration using an electron beam as an example of a charged particle beam will be described. However, the charged particle beam is not limited to the electron beam, and may be an ion beam or the like.

図1は本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。図1に示す描画装置1は、描画対象の基板56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30と、描画部30の動作を制御する制御部10とを備えた可変成形型の描画装置である。 FIG. 1 is a schematic diagram of an electron beam drawing apparatus according to an embodiment of the present invention. A drawing apparatus 1 shown in FIG. is a drawing device.

描画部30は、電子鏡筒32及び描画室34を有している。電子鏡筒32内には、電子銃40、ブランキングアパーチャ基板41、第1成形アパーチャ基板42、第2成形アパーチャ基板43、ブランキング偏向器44、成形偏向器45、対物偏向器46、照明レンズ47、投影レンズ48、及び対物レンズ49が配置されている。 The drawing unit 30 has an electronic barrel 32 and a drawing chamber 34 . Inside the electron lens barrel 32 are an electron gun 40, a blanking aperture substrate 41, a first shaping aperture substrate 42, a second shaping aperture substrate 43, a blanking deflector 44, a shaping deflector 45, an objective deflector 46, and an illumination lens. 47, a projection lens 48 and an objective lens 49 are arranged.

描画室34内には、移動可能に配置されたステージ50が配置される。ステージ50は、水平面内で互いに直交するX方向及びY方向に移動する。ステージ50上には、基板56が載置される。基板56は、例えば、半導体装置を製造する際の露光用マスク、マスクブランクス、半導体装置が製造される半導体基板(シリコンウェハ)等である。 A movably arranged stage 50 is arranged in the writing chamber 34 . The stage 50 moves in the X and Y directions perpendicular to each other in the horizontal plane. A substrate 56 is placed on the stage 50 . The substrate 56 is, for example, an exposure mask for manufacturing a semiconductor device, mask blanks, a semiconductor substrate (silicon wafer) for manufacturing a semiconductor device, or the like.

ステージ50上には、水平面内でのステージ50の位置を測定するためのミラー51が設けられている。また、ステージ50上には、電子ビームBのドリフト量を測定する際に使用されるマークMが設けられている。例えば、マークMはシリコン基板上に形成され、タンタルやタングステン等の重金属で構成されたマークである。マークの形状は特に限定されないが、例えば、図5に示すような十字マークJが形成される。 A mirror 51 is provided on the stage 50 for measuring the position of the stage 50 in the horizontal plane. A mark M used when measuring the amount of drift of the electron beam B is provided on the stage 50 . For example, the mark M is a mark formed on a silicon substrate and made of heavy metal such as tantalum or tungsten. Although the shape of the mark is not particularly limited, for example, a cross mark J as shown in FIG. 5 is formed.

ステージ50の上方には、マークMを電子ビームBで照射した際に、マークにより反射された反射電子を電流値として検出する検出器52が設けられている。ここで、反射電子は反射荷電粒子の一例であり、二次電子を含むものである。検出された電流値は、後述する制御計算機11に送信される。 A detector 52 is provided above the stage 50 for detecting reflected electrons reflected by the mark when the mark M is irradiated with the electron beam B as a current value. Here, reflected electrons are an example of reflected charged particles and include secondary electrons. The detected current value is transmitted to the control computer 11, which will be described later.

制御部10は、制御計算機11、ステージ位置測定部18、記憶装置20,22,24等を有している。制御計算機11は、ショットデータ生成部12、描画制御部13、測定条件設定部14、照射位置検出部15及びドリフト補正部16を有する。制御計算機11の各部の入出力データや演算中のデータはメモリ(図示略)に適宜格納される。 The control unit 10 has a control computer 11, a stage position measuring unit 18, storage devices 20, 22, 24, and the like. The control computer 11 has a shot data generation unit 12 , a drawing control unit 13 , a measurement condition setting unit 14 , an irradiation position detection unit 15 and a drift correction unit 16 . The input/output data of each part of the control computer 11 and the data being operated are appropriately stored in a memory (not shown).

制御計算機11の各部は、ハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、少なくとも一部の機能を実現するプログラムをCD-ROM等の記録媒体に収納し、電気回路を有するコンピュータに読み込ませて実行させてもよい。 Each unit of the control computer 11 may be configured with hardware or software. When configured by software, a program that implements at least part of the functions may be stored in a recording medium such as a CD-ROM, and read and executed by a computer having an electric circuit.

ステージ位置測定部18は、ステージ50上に固定されたミラー51にレーザ光を入反射させてステージ50の位置を測定するレーザ測長器を含む。ステージ位置測定部18は、測定したステージ位置を制御計算機11に通知する。 The stage position measuring unit 18 includes a laser length measuring device that measures the position of the stage 50 by reflecting a laser beam on a mirror 51 fixed on the stage 50 . The stage position measurement unit 18 notifies the control computer 11 of the measured stage position.

記憶装置20は、設計上の図形パターンが配置されたレイアウトデータを描画装置1に入力可能なフォーマットに変換した描画データを格納する。描画データは、基板56の描画領域に描画される図形パターンが定義されたものである。 The storage device 20 stores drawing data obtained by converting layout data in which designed figure patterns are arranged into a format that can be input to the drawing device 1 . The drawing data defines a graphic pattern to be drawn in the drawing area of the substrate 56 .

ショットデータ生成部12が記憶装置20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。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、照射位置、照射時間等が定義される。描画制御部13は、ショットデータに基づき、描画部30を制御して描画処理を行う。 The shot data generation unit 12 reads the drawing data from the storage device 20 and performs multiple stages of data conversion processing to generate device-specific shot data. The shot data defines, for example, figure type, figure size, irradiation position, irradiation time, and the like. The drawing control unit 13 performs drawing processing by controlling the drawing unit 30 based on the shot data.

照射位置検出部15は、検出器52で検出された電流値に基づくビームプロファイルと、ステージ位置測定部18が測定したステージ位置(マーク位置)とを用いて、ビーム照射位置を検出する。 The irradiation position detection unit 15 detects the beam irradiation position using the beam profile based on the current value detected by the detector 52 and the stage position (mark position) measured by the stage position measurement unit 18 .

ドリフト補正部16は、照射位置検出部15が検出したビーム照射位置と基準照射位置との差分からドリフト量を算出し、ドリフト量をキャンセルするドリフト補正量を求める。ドリフト量の算出方法は後述する。ドリフト補正部16は、ドリフト補正量に基づいて、電子ビームBの偏向量(ビーム照射位置)の補正情報を生成し、描画制御部13に与える。描画制御部13は、この補正情報を用いて描画部30を制御し、ビーム照射位置を補正する。 The drift correction unit 16 calculates a drift amount from the difference between the beam irradiation position detected by the irradiation position detection unit 15 and the reference irradiation position, and obtains a drift correction amount that cancels the drift amount. A method of calculating the drift amount will be described later. The drift correction unit 16 generates correction information for the deflection amount (beam irradiation position) of the electron beam B based on the drift correction amount, and supplies the correction information to the drawing control unit 13 . The drawing control unit 13 uses this correction information to control the drawing unit 30 to correct the beam irradiation position.

図1では、実施の形態を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置1は、その他の構成を備えていても構わない。 FIG. 1 shows the configuration necessary for explaining the embodiment. The drawing apparatus 1 may have other configurations.

電子鏡筒32内に設けられた電子銃40から放出された電子ビームBは、ブランキング偏向器44内を通過する際に、ブランキング偏向器44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基板41を通過し、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基板41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基板41を通過した電子ビームBが1回の電子ビームのショットとなる。 The electron beam B emitted from the electron gun 40 provided in the electron lens barrel 32 is deflected by the blanking deflector 44 as it passes through the blanking deflector 44 in the beam-on state. In the passing and beam-off state, the entire beam is deflected so that it is blocked by the blanking aperture substrate 41 . The electron beam B that has passed through the blanking aperture substrate 41 from the beam-off state to the beam-on state and then to the beam-off state constitutes one electron beam shot.

ブランキング偏向器44とブランキングアパーチャ基板41を通過することによって生成された各ショットの電子ビームBは、照明レンズ47により、矩形の開口42a(図2参照)を有する第1成形アパーチャ基板42に照射される。第1成形アパーチャ基板42の開口42aを通過することで、電子ビームBは矩形に成形される。 The electron beam B of each shot generated by passing through the blanking deflector 44 and the blanking aperture substrate 41 is directed by the illumination lens 47 to the first shaping aperture substrate 42 having a rectangular opening 42a (see FIG. 2). be irradiated. By passing through the opening 42a of the first shaping aperture substrate 42, the electron beam B is shaped into a rectangle.

第1成形アパーチャ基板42を通過した第1アパーチャ像の電子ビームは、投影レンズ48により第2成形アパーチャ基板43上に投影される。第2成形アパーチャ基板43上での第1アパーチャ像の位置は、成形偏向器45によって制御される。これにより、第2成形アパーチャ基板43の開口43aを通過する電子ビームの形状と寸法を変化させる(可変成形を行う)ことができる。 The electron beam of the first aperture image that has passed through the first shaping aperture substrate 42 is projected onto the second shaping aperture substrate 43 by the projection lens 48 . A shaping deflector 45 controls the position of the first aperture image on the second shaping aperture substrate 43 . Thereby, the shape and size of the electron beam passing through the opening 43a of the second shaping aperture substrate 43 can be changed (variable shaping).

第2成形アパーチャ基板43を通過した電子ビームは、対物レンズ49により焦点が合わされ、対物偏向器46により偏向されて、XYステージ50上に載置された描画対象の基板56の所望する位置に照射される。このとき、第2成形アパーチャ基板43の開口43aを通過する電子ビームの寸法を変化させることで、基板56(又はマークM)に照射される電子ビームのビーム電流量を変えることができる。また、電子銃40のエミッション電流や照明レンズ47の設定を変動させることにより、ビーム電流密度を変えて、ビーム電流量を変えてもよい。 The electron beam that has passed through the second shaping aperture substrate 43 is focused by the objective lens 49, deflected by the objective deflector 46, and irradiated onto the desired position of the substrate 56 to be drawn placed on the XY stage 50. be done. At this time, by changing the dimension of the electron beam passing through the opening 43a of the second shaping aperture substrate 43, the amount of beam current of the electron beam irradiated to the substrate 56 (or the mark M) can be changed. Also, by varying the emission current of the electron gun 40 and the setting of the illumination lens 47, the beam current density may be changed to change the beam current amount.

描画装置1では、対物偏向器46等の電極に付着したコンタミネーションの帯電等によりビームドリフトが発生するため、ドリフト補正を行う必要がある。ドリフト補正では、マークMを電子ビームBで走査してビーム照射位置を検出し、基準位置からのずれ量をドリフト量として算出する。 In the drawing apparatus 1, beam drift occurs due to electrification of contamination adhering to the electrodes of the objective deflector 46 and the like, and therefore drift correction must be performed. In the drift correction, the mark M is scanned with the electron beam B to detect the beam irradiation position, and the deviation amount from the reference position is calculated as the drift amount.

算出されるドリフト量は、描画時のドリフト成分と、マークからの反射電子(二次電子含む)に起因するビーム照射位置検出時のドリフト成分とを含むため、測定誤差が発生する。そこで、本実施形態では、描画処理(実描画)前に、実描画中に発生する反射電子量を模擬した条件でビーム位置測定を連続して行い、実描画中のビームドリフト(ビーム照射位置の変動)を推測する。そして、実描画中は、所定の時間間隔でビーム照射位置を測定し、ビーム照射位置を測定してから、次回の測定までの間は、事前に推測したビーム照射位置変動を参照してドリフト量を求める。 Since the calculated drift amount includes a drift component during writing and a drift component during beam irradiation position detection due to reflected electrons (including secondary electrons) from the mark, measurement errors occur. Therefore, in the present embodiment, before the writing process (actual drawing), the beam position is continuously measured under conditions simulating the amount of backscattered electrons generated during the actual drawing. variation). Then, during actual writing, the beam irradiation position is measured at predetermined time intervals, and the amount of drift between the measurement of the beam irradiation position and the next measurement is determined by referring to the previously estimated beam irradiation position fluctuation. Ask for

実描画中のビーム照射位置の変動を推測する方法を、図3に示すフローチャートに沿って説明する。 A method for estimating the variation of the beam irradiation position during actual writing will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

記憶装置20から描画データを読み出し、描画対象の基板56の描画領域を、対物偏向器46で偏向可能な幅で、x方向に延びる短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割する(ステップS1)。そして、描画データに定義された図形パターンを各ストライプ領域に割り当てる。ストライプ分割及び図形パターンの割り当ては、ショットデータ生成部12が行ってもよいし、測定条件設定部14が行ってもよい。 Drawing data is read out from the storage device 20, and the drawing area of the substrate 56 to be written is virtually divided into a plurality of strip-shaped stripe areas extending in the x direction with a width that can be deflected by the objective deflector 46 (step S1). A figure pattern defined in the drawing data is assigned to each stripe area. The division into stripes and the assignment of figure patterns may be performed by the shot data generating section 12 or may be performed by the measurement condition setting section 14 .

測定条件設定部14が、各ストライプを複数の区画に分割する(ステップS2)。測定条件設定部14は、ストライプに割り当てられている図形パターンの位置や面積密度に基づいて、1本のストライプを複数の区画に分割する。例えば、1本のストライプを長手方向に多数の微小領域に分割し、各微小領域の面積密度を求め、面積密度が同程度となる隣り合う微小領域を一纏めにして、1つの区画とする。例えば、図4に示すように、1本のストライプが10個の区画#1~#10に分割される。 The measurement condition setting unit 14 divides each stripe into a plurality of sections (step S2). The measurement condition setting unit 14 divides one stripe into a plurality of sections based on the positions and area densities of the figure patterns assigned to the stripe. For example, one stripe is divided into a large number of minute regions in the longitudinal direction, the areal density of each minute region is obtained, and adjacent minute regions with similar areal densities are grouped together to form one section. For example, as shown in FIG. 4, one stripe is divided into 10 partitions #1-#10.

測定条件設定部14が、各区画の描画処理(実描画)を模擬するビーム位置測定条件を設定する(ステップS3)。図4に示すように、ビーム位置測定条件は、ビーム位置の測定に要する時間である位置測定時間や、ビーム位置測定時のビーム照射量である位置測定照射量を含む。 The measurement condition setting unit 14 sets beam position measurement conditions that simulate the drawing process (actual drawing) of each section (step S3). As shown in FIG. 4, the beam position measurement conditions include a position measurement time, which is the time required to measure the beam position, and a position measurement dose, which is the beam dose during beam position measurement.

各区画の描画に要する時間が、各区画の位置測定時間と一致するように、区画の分割を行ってもよい。ここで、「一致」とは、完全に一致する必要はなく、要求される測定精度に基づき誤差が許容される。 The partitions may be divided so that the time required to draw each partition matches the localization time of each partition. Here, "match" does not have to be a perfect match, and an error is allowed based on the required measurement accuracy.

位置測定照射量は、ビーム位置測定時(マーク走査時)の反射電子量と、実描画時の反射電子量とが同じになるように設定される。例えば、描画対象の基板56の入射電子の反射率が、マークMにおける入射電子の反射率の50%である場合、位置測定照射量を描画時照射量の50%とする。なお、「同じ」とは、厳密に反射電子量を等しくする必要はなく、要求される測定精度に基づき誤差が許容される。 The position measurement dose is set so that the amount of reflected electrons during beam position measurement (during mark scanning) is the same as the amount of reflected electrons during actual writing. For example, if the reflectance of incident electrons on the substrate 56 to be written is 50% of the reflectance of incident electrons on the mark M, the position measurement dose is set to 50% of the writing dose. It should be noted that "same" does not necessarily mean that the amounts of reflected electrons are exactly the same, and an error is allowed based on the required measurement accuracy.

描画時照射量は、ショットデータ生成部12が生成するショットデータのうち、当該区画のショットデータから求めることができる。基板56やマークの反射率を示す反射率データが記憶装置22に格納されている。測定条件設定部14は、記憶装置22から反射率データを読み出し、描画時照射量と反射率とから、反射電子量が同じになる位置測定照射量を算出する。図4の例では、基板56の反射率とマークの反射率とを同等とし、描画時照射量=位置測定照射量としている。 The writing dose can be obtained from the shot data of the section in the shot data generated by the shot data generation unit 12 . Reflectance data indicating the reflectance of the substrate 56 and marks is stored in the storage device 22 . The measurement condition setting unit 14 reads out the reflectance data from the storage device 22, and calculates the position measurement dose that makes the reflected electron amount the same from the write dose and the reflectance. In the example of FIG. 4, the reflectance of the substrate 56 and the reflectance of the mark are assumed to be equal, and the irradiation amount during writing=the position measurement irradiation amount.

また、ビーム位置測定条件は、ショット時間、ショット数、各区画に対応する、マーク上のビーム位置測定箇所の数を示す「ライン数」や、ビーム位置測定回数を示す「加算数」といったパラメータを含む。加算数の数だけビーム位置を測定し、測定結果の平均値をビーム位置とする。例えば、図5に示す十字マークJの中心から上下左右に延びる直線部L1~L4に2ヶ所ずつビーム位置測定箇所を設定する場合、ライン数は8となる。ここで、加算数を64とした場合、8ヶ所のビーム位置測定箇所でビーム位置を8回ずつ測定し、64個の測定結果の平均値をビーム位置とする。これらのパラメータにより、位置測定照射量と位置測定時間を描画と合せることができる。そのほか、上述したようにビーム寸法の変動により位置測定照射量を、位置測定時のビーム照射時のセトリング時間の変動により位置測定時間をそれぞれ合わせることができる。 In addition, the beam position measurement conditions include parameters such as the shot time, the number of shots, and the "number of lines" indicating the number of beam position measurement points on the mark corresponding to each section, and the "number of additions" indicating the number of times the beam position is measured. include. The beam position is measured by the number of additions, and the average value of the measurement results is taken as the beam position. For example, when two beam position measurement points are set for each of the linear portions L1 to L4 extending vertically and horizontally from the center of the cross mark J shown in FIG. 5, the number of lines is eight. Here, when the number of additions is 64, the beam position is measured eight times at each of eight beam position measurement points, and the average value of the 64 measurement results is taken as the beam position. These parameters allow the localization dose and localization time to be coordinated with the writing. In addition, as described above, it is possible to adjust the position measurement dose according to the variation of the beam size and the position measurement time according to the variation of the settling time during beam irradiation at the time of position measurement.

ステップS3で設定した区画毎の測定条件で、マークを電子ビームBでスキャンし、照射位置検出部15が、ビーム照射位置を測定・検出する(ステップS4)。例えば、図4の例では、区画#1に対応するビーム位置測定は、第1照射量で第1時間かけて、ライン数に基づく箇所、加算数に基づく回数のマークスキャンを行い、ビーム位置を測定する。区画#2に対応するビーム位置測定は、第2照射量で第2時間かけて、ライン数に基づく箇所、加算数に基づく回数のマークスキャンを行い、ビーム照射位置を測定する。このようなビーム照射位置測定を、全てのストライプ、全ての区画について、連続して順(実描画と同じ順)に行う。 The mark is scanned with the electron beam B under the measurement conditions for each section set in step S3, and the irradiation position detector 15 measures and detects the beam irradiation position (step S4). For example, in the example of FIG. 4, the beam position measurement corresponding to section #1 is performed by performing mark scanning at locations based on the number of lines and the number of times based on the number of additions over a first period of time at a first irradiation dose to determine the beam position. Measure. For the beam position measurement corresponding to section #2, the beam irradiation position is measured by performing mark scanning at locations based on the number of lines and the number of times based on the number of additions over a second time with a second dose. Such beam irradiation position measurement is continuously performed in order (the same order as the actual drawing) for all stripes and all sections.

例えば、図4の区画#1~#10に対応するビーム照射位置の測定結果は図6のようになる。 For example, the measurement results of the beam irradiation positions corresponding to the sections #1 to #10 in FIG. 4 are as shown in FIG.

このように、実描画と同じ時間をかけて、反射電子量が実描画と同じになるような照射量でマークをスキャンし、各区画に対応するビーム照射位置を求める。求めたビーム照射位置を、ストライプ順、区画順に並べて、実描画時のビーム照射位置の変動を推測したビーム位置変動データを生成する。ビーム位置変動データは記憶装置24に格納される。 In this way, the mark is scanned with the irradiation amount that makes the amount of backscattered electrons the same as in actual writing, taking the same time as in actual writing, and the beam irradiation position corresponding to each section is obtained. The determined beam irradiation positions are arranged in the order of stripes and in the order of partitions to generate beam position fluctuation data estimating the fluctuation of the beam irradiation positions during actual writing. The beam position variation data is stored in storage device 24 .

次に、ビーム位置変動データを使用してドリフト補正を行いながらパターンを描画する方法を、図7に示すフローチャートに沿って説明する。 Next, a method of writing a pattern while performing drift correction using beam position fluctuation data will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

描画制御部13が、ショットデータに基づき、描画部30を制御してパターンの描画処理を行う(ステップS11)。所定のドリフト測定のタイミングになると(ステップS12_Yes、ステップS13_Yes)、描画処理を中断し、電子ビームBによりマークを走査して、ビーム照射位置を検出する(ステップS14)。具体的には、ステージ50を移動させ、マークを対物レンズ49の中心位置に合わせ、所定のビーム電流とした電子ビームBによりマークを走査し、検出器52が反射電子(二次電子含む)を検出する。照射位置検出部15が、検出器52の検出結果からビームプロファイルを測定して、マーク表面でのビーム照射位置を検出する。 Based on the shot data, the drawing control unit 13 controls the drawing unit 30 to perform pattern drawing processing (step S11). When the predetermined drift measurement timing comes (step S12_Yes, step S13_Yes), the writing process is interrupted, the electron beam B scans the mark, and the beam irradiation position is detected (step S14). Specifically, the stage 50 is moved to align the mark with the center position of the objective lens 49, the mark is scanned with an electron beam B having a predetermined beam current, and the detector 52 detects reflected electrons (including secondary electrons). To detect. The irradiation position detector 15 measures the beam profile from the detection result of the detector 52 and detects the beam irradiation position on the mark surface.

ドリフト補正部16が、検出されたビーム照射位置と、基準位置とのずれ量を、マーク表面でのドリフト量として算出する。描画制御部13は、描画処理を再開し、算出されたドリフト量に基づいて、ビーム照射位置を補正してパターンを描画する。 The drift correction unit 16 calculates the amount of deviation between the detected beam irradiation position and the reference position as the amount of drift on the mark surface. The writing control unit 13 restarts the writing process, corrects the beam irradiation position based on the calculated drift amount, and writes the pattern.

描画を中断してビーム照射位置を測定する処理は一定の時間間隔で行われる。例えば、所定数のストライプ領域を描画する毎に、描画を中断してビーム照射位置を測定する。パターン描画を行っている間は、ビーム照射位置を測定できないため、その間のビーム照射位置を、ビーム位置変動データで補間する。 The process of interrupting writing and measuring the beam irradiation position is performed at regular time intervals. For example, every time a predetermined number of stripe regions are written, writing is interrupted and the beam irradiation position is measured. Since the beam irradiation position cannot be measured while pattern writing is being performed, the beam irradiation position during that time is interpolated with the beam position fluctuation data.

ドリフト補正部16は、記憶装置24からビーム位置変動データを読み出し、ステップS14で検出したビーム照射位置を基点に、その後のビーム照射位置の変動を推測する。ドリフト補正部16は、ビーム照射位置の推測値と、基準位置とのずれ量からドリフト量を求める。描画制御部13は、求められたドリフト量に基づいて、ビーム照射位置を補正しながら描画処理を行う(ステップS15)。 The drift correction unit 16 reads the beam position fluctuation data from the storage device 24, and estimates the subsequent fluctuation of the beam irradiation position based on the beam irradiation position detected in step S14. The drift correction unit 16 obtains the amount of drift from the estimated value of the beam irradiation position and the amount of deviation from the reference position. The drawing control unit 13 performs drawing processing while correcting the beam irradiation position based on the obtained drift amount (step S15).

例えば、図8に示すように、ストライプ番号132のストライプ領域の描画後、ストライプ番号133のストライプ領域の描画前に描画処理を中断し、ビーム照射位置を測定する場合を考える。描画処理の再開後、ビーム位置変動データを参照し、ストライプ番号133のストライプ領域を描画している間のビーム照射位置の変動を推測する。そして、推測したビーム照射位置からドリフト量を求め、ビーム照射位置を補正してパターンを描画する。 For example, as shown in FIG. 8, after writing the stripe region with the stripe number 132, before writing the stripe region with the stripe number 133, the writing process is interrupted to measure the beam irradiation position. After restarting the writing process, the beam position fluctuation data is referenced to estimate the fluctuation of the beam irradiation position while the stripe region with the stripe number 133 is being written. Then, the amount of drift is obtained from the estimated beam irradiation position, and the pattern is written by correcting the beam irradiation position.

ビーム位置変動データに定義されている各区画のビーム照射位置は、この区画に実際にパターンを描画する際の描画時間及び反射電子量を模擬する条件で測定したものである。そのため、パターンを描画している間のビーム照射位置の変動を精度良く推測し、パターンを高精度に描画できる。 The beam irradiation position of each section defined in the beam position fluctuation data is measured under conditions simulating the writing time and the amount of backscattered electrons when actually writing a pattern in this section. Therefore, the fluctuation of the beam irradiation position during pattern writing can be estimated with high accuracy, and the pattern can be written with high accuracy.

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。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the present invention at the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. Furthermore, components across different embodiments may be combined as appropriate.

1 描画装置
10 制御部
11 制御計算機
12 ショットデータ生成部
13 描画制御部
14 測定条件設定部
15 照射位置検出部
16 ドリフト補正部
20,22,24 記憶装置
30 描画部
32 電子鏡筒
34 描画室
40 電子銃
41 ブランキングアパーチャ基板
42 第1成形アパーチャ基板
43 第2成形アパーチャ基板
44 ブランキング偏向器
45 成形偏向器
46 対物偏向器
47 照明レンズ
48 投影レンズ
49 対物レンズ
50 ステージ
52 検出器
1 drawing device 10 control unit 11 control computer 12 shot data generation unit 13 drawing control unit 14 measurement condition setting unit 15 irradiation position detection unit 16 drift correction units 20, 22, 24 storage device 30 drawing unit 32 electron lens barrel 34 drawing chamber 40 electron gun 41 blanking aperture substrate 42 first shaping aperture substrate 43 second shaping aperture substrate 44 blanking deflector 45 shaping deflector 46 objective deflector 47 illumination lens 48 projection lens 49 objective lens 50 stage 52 detector

Claims (5)

ステージ上に載置された描画対象の基板に対し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方法であって、
前記基板の描画領域の描画データに基づき、前記描画領域を複数の区画に分割する工程と、
前記描画データから、前記複数の区画毎に描画照射量を求める工程と、
前記複数の区画毎に、予め求められた前記描画照射量と反射荷電粒子量との関係に基づき、前記描画照射量により描画中に発生する反射荷電粒子量と同じ荷電粒子量が発生するように、ビーム位置測定時の位置測定照射量を設定する工程と、
前記複数の区画毎に前記ステージ上に設けられたマークに荷電粒子ビームを照射して反射荷電粒子を検出し、設定された位置測定照射量で前記複数の区画の各々に対応するビーム照射位置を連続して測定して、前記区画毎にドリフト量を算出する工程と、
前記ドリフト量に基づいて前記複数の区画毎に前記荷電粒子ビームの照射位置を補正しながら、前記描画データを用いて前記基板にパターンを描画する工程と、
を備える荷電粒子ビーム描画方法。
A charged particle beam writing method for writing a pattern by irradiating a charged particle beam onto a substrate to be written placed on a stage, comprising:
dividing the drawing area into a plurality of sections based on the drawing data of the drawing area of the substrate;
obtaining a writing dose for each of the plurality of sections from the writing data;
For each of the plurality of sections, based on the relationship between the drawing irradiation dose and the reflected charged particle amount obtained in advance, the drawing irradiation dose generates the same amount of charged particles as the reflected charged particle amount generated during drawing. , setting a position measurement dose during beam position measurement;
A charged particle beam is irradiated to a mark provided on the stage for each of the plurality of sections, reflected charged particles are detected, and a beam irradiation position corresponding to each of the plurality of sections is determined with a set position measurement dose. A step of continuously measuring and calculating the drift amount for each of the sections;
writing a pattern on the substrate using the writing data while correcting the irradiation position of the charged particle beam for each of the plurality of sections based on the drift amount;
A charged particle beam writing method comprising:
前記複数の区画は、それぞれ、前記複数の区画毎の前記描画時間と、前記ビーム位置測定時の位置測定時間とが一致するように分割され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方法。 2. The charged particle according to claim 1, wherein the plurality of sections are divided such that the drawing time for each of the plurality of sections matches the position measurement time during beam position measurement. Beam drawing method. ショット時間、ショット数、各区画に対応する前記マーク上のビーム位置測定箇所の数、ビーム位置測定回数、ビーム寸法、セトリング時間の少なくともいずれかを変動させることにより、前記位置測定時間を前記複数の区画毎の前記描画時間に、又は前記位置測定照射量を反射荷電粒子量に合わせ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方法。 By varying at least one of the shot time, the number of shots, the number of beam position measurement points on the mark corresponding to each section, the number of beam position measurements, the beam size, and the settling time, the position measurement time is reduced to the plurality of 3. A charged particle beam writing method according to claim 1, wherein the writing time for each section or the position measurement dose is matched to the amount of reflected charged particles. 所定のタイミングで前記基板へのパターンの描画を中断し、前記マークに前記荷電粒子ビームを照射し、反射荷電粒子を検出してビーム照射位置を検出し、
前記パターンの描画の再開後、検出した前記ビーム照射位置と、パターン描画中の区画に対応するビーム照射位置測定結果とに基づいて、前記ドリフト量を算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の荷電粒子ビーム描画方法。
interrupting pattern drawing on the substrate at a predetermined timing, irradiating the mark with the charged particle beam, detecting reflected charged particles to detect a beam irradiation position;
4. The drift amount is calculated based on the detected beam irradiation position and a beam irradiation position measurement result corresponding to a section during pattern writing after the pattern writing is restarted. The charged particle beam writing method according to any one of 1.
ステージ上に載置された基板の描画領域の描画データを読み込み、前記描画データに基づき前記描画領域を複数の区画に分割し、前記描画データから、前記複数の区画毎に描画照射量を求め、前記複数の区画毎に、予め求められた前記描画照射量と反射荷電粒子量との関係に基づき、描画中に発生する反射荷電粒子量と同じ荷電粒子量が発生するように、ビーム照射位置測定時の位置測定照射量を設定する測定条件設定部と、
前記複数の区画毎に前記ステージ上に設けられたマークに荷電粒子ビームを照射して反射荷電粒子を検出し、設定された位置測定照射量で前記複数の区画の各々に対応するビーム照射位置を連続して測定して、前記ビーム位置変動データに基づいて前記荷電粒子ビームのドリフト量を算出するドリフト補正部と、
前記ドリフト量に基づいて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正しながら、前記描画データを用いて前記基板にパターンを描画する描画部と、
を備える荷電粒子ビーム描画装置。
reading drawing data of a drawing region of a substrate placed on a stage, dividing the drawing region into a plurality of sections based on the drawing data, obtaining a drawing dose for each of the plurality of sections from the drawing data; For each of the plurality of sections, beam irradiation position measurement based on the relationship between the writing dose and the reflected charged particle amount obtained in advance so that the same amount of reflected charged particles as that generated during writing is generated. a measurement condition setting unit that sets the position measurement irradiation dose at the time of
A charged particle beam is irradiated to a mark provided on the stage for each of the plurality of sections, reflected charged particles are detected, and a beam irradiation position corresponding to each of the plurality of sections is determined with a set position measurement dose. a drift correction unit that continuously performs measurements and calculates a drift amount of the charged particle beam based on the beam position fluctuation data;
a writing unit that writes a pattern on the substrate using the writing data while correcting the irradiation position of the charged particle beam based on the drift amount;
A charged particle beam writing apparatus comprising:
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