JP2786662B2 - Charged beam drawing method - Google Patents

Charged beam drawing method

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JP2786662B2
JP2786662B2 JP1083709A JP8370989A JP2786662B2 JP 2786662 B2 JP2786662 B2 JP 2786662B2 JP 1083709 A JP1083709 A JP 1083709A JP 8370989 A JP8370989 A JP 8370989A JP 2786662 B2 JP2786662 B2 JP 2786662B2
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shaping aperture
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、LSI等の微細パターンを試料上に描画する
荷電ビーム描画装置に係わり、特に可変成形ビームの形
状設定方法の改良をはかった荷電ビーム描画方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a charged beam writing apparatus for writing a fine pattern such as an LSI on a sample, and particularly to a method for setting a shape of a variable shaped beam. The present invention relates to an improved charged beam writing method.

(従来の技術) 従来、半導体ウェハ等の試料上に所望パターンを描画
するものとして、可変成形ビーム方式の電子ビーム描画
装置が用いられている。このような電子ビーム描画装置
で斜線パターンを描画するには、斜線パターンを微細な
矩形で近似していた。このため、斜線部ではスループッ
トが低下すると共に、エッジラフネスによりパターン形
成精度が劣化していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for drawing a desired pattern on a sample such as a semiconductor wafer, an electron beam drawing device of a variable shaped beam system has been used. To draw a diagonal pattern with such an electron beam drawing apparatus, the diagonal pattern was approximated by a fine rectangle. For this reason, in the hatched portions, the throughput is reduced, and the pattern formation accuracy is deteriorated due to the edge roughness.

上記の問題を解決するために、可変成形ビーム方式の
電子ビーム描画装置において、矩形以外の例えば3角形
状のビームを発生させる方法が試みられている。これら
のビームを用いることにより、斜線パターンの形成精度
を向上させると共に、スループットを向上させることが
可能となる。このような装置では、形状の異なるビーム
の試料上の照射位置は、通常、その形状によって異なる
ため、その位置を正確に合わせるための補正技術が必要
となる。しかし、ビーム形状の種類が増えるにつれてそ
の補正技術(ビーム位置とビーム寸法を含む)は非常に
複雑となり、パターン精度を得るためには簡便で高精度
な補正技術が必要となる。
In order to solve the above-mentioned problem, a method of generating a beam having a non-rectangular shape, for example, a triangular shape, in an electron beam writing apparatus using a variable shaped beam method has been attempted. By using these beams, it is possible to improve the formation accuracy of the oblique line pattern and improve the throughput. In such an apparatus, the irradiation position of the beam having a different shape on the sample usually differs depending on the shape, and therefore a correction technique for accurately adjusting the position is required. However, as the types of beam shapes increase, the correction technique (including the beam position and beam size) becomes extremely complicated, and a simple and high-precision correction technique is required to obtain pattern accuracy.

特に、矩形とそれ以外の例えば3角形ビームを形成す
る場合、2つのアパーチャと成形偏向系との回転ずれ等
の影響で、これらのビームを寸法精度良く形成すること
は困難であった。また、矩形以外の3角形ビームを発生
させると、試料面上で矩形ビームに対する3角形ビーム
の位置ずれが生じる。この位置ずれを補正するには専用
の位置補正偏向器等が必要となり、特別にこの偏向器を
校正する必要があると共に、高速の偏向アンプや偏向制
御回路が必要でハードウェアが複雑化していた。
In particular, when a rectangular beam and other beams, such as a triangular beam, are formed, it is difficult to form these beams with high dimensional accuracy due to the rotational displacement between the two apertures and the shaping deflection system. In addition, when a non-rectangular triangular beam is generated, a displacement of the triangular beam with respect to the rectangular beam occurs on the sample surface. To correct this displacement, a dedicated position correction deflector was required, and it was necessary to calibrate the deflector specially, and a high-speed deflection amplifier and a deflection control circuit were required, complicating the hardware. .

(発明が解決しようとする課題) このように従来、矩形及び矩形以外の成形ビームを用
いることにより、斜線パターンの形成精度及びスループ
ットを向上させることはできるが、高精度のパターン形
成精度を得るためのビーム補正技術がないのが現状であ
った。特に、矩形及びそれ以外の成形ビームの形状及び
寸法を精度よく設定することが困難であった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, by using a rectangular or non-rectangular shaped beam, it is possible to improve the formation accuracy and throughput of a diagonal pattern, but to obtain a high-precision pattern formation accuracy. At present, there is no beam correction technology. In particular, it has been difficult to accurately set the shapes and dimensions of the rectangular and other shaped beams.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、矩形及び矩形以外の成形ビームを
発生することができ、且つビームの形状及び寸法を精度
良く設定することができ、パターン描画精度の向上等を
はかり得る荷電ビーム描画方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to be able to generate rectangular and non-rectangular shaped beams, and to accurately set the shape and dimensions of the beams. Another object of the present invention is to provide a charged beam writing method capable of improving the pattern writing accuracy.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、第1アパーチャ像と第2アパーチャ
との成形偏向座標における位置関係を求めるとともに、
成形偏向器の回転ずれ等を成形偏向系の感度を校正する
ことにより補正することにある。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to determine the positional relationship between the first aperture image and the second aperture in the shaping deflection coordinates,
An object of the present invention is to correct a rotational deviation or the like of a forming deflector by calibrating the sensitivity of a forming deflection system.

即ち本発明は、第1及び第2の成形アパーチャ間にビ
ーム成形用の成形偏向系を配置し、矩形及び矩形以外の
荷電ビームの寸法,形状を可変制御して、試料上に所望
パターンを描画する荷電ビーム描画方法において、矩形
ビーム及び矩形以外の成形ビームを発生するための第2
成形アパーチャの基準位置を求めるに際し、成形偏向系
により第1成形アパーチャ像を第2成形アパーチャ上で
走査し、第2成形アパーチャを通過又は反射するビーム
電流と成形偏向座標との関係を求め、これらの関係から
成形偏向座標における第2成形アパーチャのエッジ位置
を得るようにした方法である。
That is, in the present invention, a shaping deflection system for beam shaping is arranged between the first and second shaping apertures, and the size and shape of the rectangular and non-rectangular charged beams are variably controlled to draw a desired pattern on the sample. A charged beam writing method for generating a rectangular beam and a shaped beam other than a rectangular beam.
In determining the reference position of the shaping aperture, the shaping deflection system scans the first shaping aperture image on the second shaping aperture to determine the relationship between the beam current passing or reflecting through the second shaping aperture and the shaping deflection coordinates. In this method, the edge position of the second shaping aperture in the shaping deflection coordinates is obtained from the relationship (1).

また本発明は、第1及び第2の成形アパーチャ間にビ
ーム成形用の成形偏向系を配置し、矩形及び矩形以外の
荷電ビームの寸法,形状を可変制御して、試料上に所望
パターンを描画する荷電ビーム描画方法において、成形
偏向系により第1成形アパーチャ像を第2成形アパーチ
ャ上で走査し、第2成形アパーチャを通過又は反射する
ビーム電流と成形偏向座標との関係から、第1成形アパ
ーチャ像と第2成形アパーチャとの位置関係を求め、次
いで試料面上で矩形ビームの寸法設定値と実際の寸法と
が一致するように成形偏向系の感度係数を校正するよう
にした方法である。
According to the present invention, a shaping deflection system for beam shaping is arranged between the first and second shaping apertures, and a desired pattern is drawn on a sample by variably controlling the size and shape of a rectangular or non-rectangular charged beam. In the charged beam writing method, the first shaping aperture image is scanned on the second shaping aperture by the shaping deflection system, and the first shaping aperture is determined based on the relationship between the beam current passing or reflecting through the second shaping aperture and shaping deflection coordinates. In this method, the positional relationship between the image and the second shaping aperture is determined, and then the sensitivity coefficient of the shaping deflection system is calibrated so that the dimension setting value of the rectangular beam and the actual size match on the sample surface.

(作用) 本発明によれば、成形偏向系により第1成形アパーチ
ャ像を第2成形アパーチャ上で走査し、第2成形アパー
チャを通過又は反射するビーム電流と成形偏向座標との
関係を求めることにより、成形偏向座標における第2成
形アパーチャのエッジ位置を得ることができ、これによ
り矩形以外の成形ビームを発生する場合に必要な第2成
形アパーチャ上の基準位置を精度良く求めることができ
る。また、第1アパーチャ像と第2アパーチャとの位置
関係を求めて、矩形ビームの寸法設定値と実際のビーム
寸法とが一致するように成形偏向系の感度係数を校正す
ることにより、矩形ビーム及びそれ以外の成形ビームの
形状及び寸法を精度良く設定することが可能となる。
(Action) According to the present invention, the first shaping aperture image is scanned on the second shaping aperture by the shaping deflection system, and the relationship between the beam current passing or reflecting through the second shaping aperture and the shaping deflection coordinates is obtained. In addition, the edge position of the second shaping aperture in the shaping deflection coordinates can be obtained, whereby the reference position on the second shaping aperture necessary for generating a shaping beam other than a rectangle can be accurately obtained. Further, the positional relationship between the first aperture image and the second aperture is obtained, and the sensitivity coefficient of the shaping deflection system is calibrated so that the dimension setting value of the rectangular beam matches the actual beam dimension, so that the rectangular beam and the Other shapes and dimensions of the shaping beam can be accurately set.

(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
(Examples) Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the illustrated examples.

第1図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム
描画装置を示す概略構成図である。図中10は試料室であ
り、この試料室10内には半導体ウェハ等の試料11を載置
した試料台12が収容されている。試料台12は、計算機30
からの指令を受けた試料台駆動回路31によりX方向(紙
面左右方向)及びY方向(紙面表裏方向)に移動され
る。そして、試料台12の移動位置はレーザ測長系32によ
り測定され、その測定情報が計算機30及び偏向制御回路
33に送出されるものとなっている。
FIG. 1 is a schematic structural view showing an electron beam drawing apparatus used in the method of one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a sample chamber, in which a sample table 12 on which a sample 11 such as a semiconductor wafer is placed is accommodated. The sample stage 12 is a computer 30
Are moved in the X direction (left and right directions on the paper) and the Y direction (front and back directions on the paper) by the sample stage drive circuit 31 which receives the command from. Then, the movement position of the sample table 12 is measured by the laser length measurement system 32, and the measurement information is transmitted to the computer 30 and the deflection control circuit.
33.

一方、試料室10の上方には、電子銃21、各種レンズ22
a,〜,22e、各種偏向器23,〜,26及びビーム成形用アパー
チャマスク27a,27b等からなる電子光学鏡筒20が設けら
れている。ここで、偏向器23はビームをON-OFFするため
のブランキング偏向板であり、この偏向器23にはブラン
キング制御回路34からのブランキング信号が印加され
る。偏向器24は、アパーチャマスク27a,27bの光学的な
アパーチャ重なりを利用してビームの寸法を可変制御す
るビーム寸法可変用偏向板であり、この偏向器24には可
変ビーム寸法制御回路35から偏向信号が印加される。ま
た、偏向器25,26はビームを試料11上で走査するビーム
走査用偏向板であり、これらの偏向器25,26には偏向制
御回路33から偏向信号が印加されるものとなっている。
On the other hand, above the sample chamber 10, an electron gun 21, various lenses 22
There is provided an electron optical barrel 20 comprising a,..., 22e, various deflectors 23,..., and beam shaping aperture masks 27a, 27b. Here, the deflector 23 is a blanking deflector for turning on and off the beam, and a blanking signal from a blanking control circuit 34 is applied to the deflector 23. The deflector 24 is a beam size changing deflector that variably controls the beam size by utilizing the optical aperture overlap of the aperture masks 27a and 27b. A signal is applied. The deflectors 25 and 26 are beam scanning deflectors for scanning the beam on the sample 11, and a deflection signal is applied to the deflectors 25 and 26 from a deflection control circuit 33.

また、試料室10内には、試料11からの反射電子等を検
出する電子検出器37が設けられている。この電子検出器
37は、試料11に形成された位置合わせマーク上を電子ビ
ームで走査したときの反射電子等を検出し、マーク位置
を測定するのに用いられる。なお、電子検出器37の検出
信号は計算機30に送出されるものとなっている。
In the sample chamber 10, an electron detector 37 for detecting reflected electrons and the like from the sample 11 is provided. This electronic detector
Reference numeral 37 is used to detect reflected electrons and the like when scanning the alignment mark formed on the sample 11 with an electron beam and measure the mark position. The detection signal of the electronic detector 37 is sent to the computer 30.

次に、上記装置を用いた成形ビームの制御方法につい
て説明する。
Next, a method for controlling a shaped beam using the above apparatus will be described.

まず、第2図に示すように、第1成形アパーチャ像41
aを第2成形アパーチャ42上で一様に走査し、試料面上
に設けられたファラデーカップでビーム電流を測定す
る。これにより、成形偏向系の座標と第2成形アパーチ
ャ42を通過するビーム電流との関係から、第1成形アパ
ーチャ像41aと第2成形アパーチャ42との大まかな位置
関係を得ることができる。また、このビーム電流の代わ
りに、第2成形アパーチャ42で反射する電子を検出して
もよい。なお、第1成形アパーチャ像41aは、前記第1
図に示すアパーチャマスク27aのアパーチャ(第1成形
アパーチャ)41を、レンズ22cによりアパーチャマスク1
7b上に投影して得られる像である。さらに、第2成形ア
パーチャ42は、前記第1図に示すアパーチャマスク27b
のアパーチャである。
First, as shown in FIG. 2, the first shaping aperture image 41
a is uniformly scanned on the second shaping aperture 42, and the beam current is measured by a Faraday cup provided on the sample surface. Thus, a rough positional relationship between the first shaping aperture image 41a and the second shaping aperture 42 can be obtained from the relationship between the coordinates of the shaping deflection system and the beam current passing through the second shaping aperture 42. Further, instead of the beam current, electrons reflected by the second shaping aperture 42 may be detected. Note that the first formed aperture image 41a is the first shaped aperture image 41a.
The aperture (first shaping aperture) 41 of the aperture mask 27a shown in FIG.
It is an image obtained by projecting on 7b. Further, the second shaping aperture 42 is provided with an aperture mask 27b shown in FIG.
Aperture.

次いで、試料面上で矩形ビームの寸法設定値と実際の
ビーム寸法とが一致するように校正する。本実施例の場
合、主・副2段の偏向器25,26をレーザ座標に対して校
正した後、金の微粒子を成形ビームのエッジで走査して
得られる反射電子信号の波形が水平になるように、第1
及び第2成形アパーチャ41,42の方向を合わせている。
この方法により、各アパーチャ41,42の辺をレーザ座標
に精度良く合わせることができる。さらに、矩形ビーム
を発生させX,Y共ビーム寸法に対してビーム電流が直線
的に変化し、なおかつ寸法零のときにビーム電流が零に
なるように、ビームの零点を校正後、試料上でビーム寸
法を測定し、ビーム寸法設定値の変化率と測定後の変化
率が一致するように成形偏向系の感度係数を校正してい
る。これから得られた成形偏向系の偏向感度係数を式
に示し、さらにこの偏向感度係数を元にした成形偏向系
の感度補正式を式に示す。
Next, calibration is performed so that the dimension setting value of the rectangular beam matches the actual beam dimension on the sample surface. In the case of the present embodiment, after calibrating the main / sub two-stage deflectors 25 and 26 with respect to the laser coordinates, the waveform of the reflected electron signal obtained by scanning the fine particles of gold with the edge of the forming beam becomes horizontal. As the first
And the directions of the second forming apertures 41 and 42 are aligned.
With this method, the sides of each of the apertures 41 and 42 can be accurately adjusted to the laser coordinates. Further, a zero-point beam is calibrated so that a rectangular beam is generated and the beam current changes linearly with respect to the X and Y beam dimensions, and the beam current becomes zero when the dimension is zero. The beam size is measured, and the sensitivity coefficient of the shaping deflection system is calibrated so that the rate of change of the set value of the beam size and the rate of change after measurement match. The deflection sensitivity coefficient of the molding deflection system obtained from this is shown in the equation, and the sensitivity correction equation of the molding deflection system based on this deflection sensitivity coefficient is shown in the equation.

但し、上式でX,Yは成形偏向座標、x,yはビーム寸法、
iはビーム形状を示している。
However, in the above formula, X and Y are shaping deflection coordinates, x and y are beam dimensions,
i indicates a beam shape.

ここで、第3図(a)(b)に示す方向にビーム寸法
を変化させつつビーム電流を測定すると、第4図(a)
(b)に示す関係が得られる。この結果から、第1成形
アパーチャ像41aの寸法L1,L2及び第2成形アパーチャ42
の1辺ABの長さLを試料面上の寸法で求めることができ
る。例えば、この寸法を2μm、辺ABの実寸法を80μm
とすると、成形ビームの縮小率(1/40)を求めることが
できる。従って、第5図に示した位置へ第1成形アパー
チャ像41aを移動させるためには、試料面上の寸法に換
算した位置関係を第2式に代入し、成形偏向座標に換算
した値を得て、第1成形アパーチャ像41aを偏向させれ
ば、第5図に示した点に位置決めすることができる。こ
れにより、矩形ビームを基準(基準位置P0)として3角
形ビーム発生用の基準位置P1〜P4を高精度に求めること
ができる。
Here, when the beam current is measured while changing the beam size in the directions shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), FIG. 4 (a)
The relationship shown in (b) is obtained. From these results, the dimensions L 1 and L 2 of the first shaping aperture image 41a and the second shaping aperture 42
The length L of one side AB can be obtained as a dimension on the sample surface. For example, this dimension is 2 μm, and the actual dimension of side AB is 80 μm
Then, the reduction ratio (1/40) of the shaped beam can be obtained. Therefore, in order to move the first shaping aperture image 41a to the position shown in FIG. 5, the positional relationship converted into dimensions on the sample surface is substituted into the second equation, and a value converted into shaping deflection coordinates is obtained. Then, if the first shaping aperture image 41a is deflected, it can be positioned at the point shown in FIG. This makes it possible to determine the reference position P 1 to P 4 for triangular beam generates a rectangular beam as a reference (reference position P 0) with high accuracy.

また、この基準位置の精度を向上させる方法として、
次の方法が有効である。上記方法で求めた基準位置P1
P4を零点として4種類の3角形ビームの寸法を変化させ
ながらビーム電流を測定し、ビーム寸法とビーム電流と
の関係を2次関数に当てはめて零点(ビーム寸法の設定
データが零のとき実際のビーム寸法が零になる点)を調
整する。ここで、第6図に示すように、試料面上で1点
の不動点61とこれを挟む2辺の不動辺62が得られるよう
に第1成形アパーチャ像41aを移動させる。なお、4つ
の3角形ビームの偏向感度係数と補正式とを〜式に
示す。
As a method for improving the accuracy of the reference position,
The following method is effective. The reference position P 1 to
The beam current is measured while changing the dimensions of the four types of triangular beams with P 4 as the zero point, and the relationship between the beam size and the beam current is applied to a quadratic function to set the zero point (actually when the beam size setting data is zero (The point at which the beam size of zero becomes zero) is adjusted. Here, as shown in FIG. 6, the first shaping aperture image 41a is moved so as to obtain one fixed point 61 and two fixed sides 62 sandwiching the fixed point 61 on the sample surface. The deflection sensitivity coefficients and the correction equations for the four triangular beams are shown in the following equations.

この零点調整は、〜式のSi,Ti(i=1,2,3,4)の
パラメータを調整したことになる。以上の方法により成
形偏向系の校正が終了し、設定値と実際の寸法とが一致
した3角形ビームを試料面上に発生することができる。
This zero point adjustment means that the parameters of Si, Ti (i = 1, 2, 3, 4) in the equation have been adjusted. With the above method, the calibration of the shaping deflection system is completed, and a triangular beam having the set value and the actual size matched can be generated on the sample surface.

なお、上記校正に際しては、試料面上のビーム寸法を
求めなくてもビーム電流測定だけで行うことができる。
成形偏向器24の機械的な組み立て精度が高ければ、式
のa,b,c,dを次のように設定してもビーム寸法精度は劣
化しない。
Note that the above calibration can be performed only by measuring the beam current without calculating the beam size on the sample surface.
If the mechanical assembly accuracy of the shaping deflector 24 is high, the beam dimensional accuracy does not deteriorate even if a, b, c, and d in the equations are set as follows.

前記第3図(a)(b)に示すように矩形ビームの寸
法を変えつつビーム電流を測定し、両者の関係を2次関
数に当てはめ得られた2次関数の係数から式のθを求
めることができる。得られたθで成形偏向系を補正する
と、X,Y共ビーム寸法の変化に対しビーム電流が直線に
変化するようになる。また、成形偏向器を機械的にθ回
転させても、同様な効果が得られる。その後、ビーム寸
法零のときビーム電流が零になるように校正してから、
第4図(a)(b)に示す関係を求めると、第2アパー
チャ上の寸法で換算した式のKの値を求めることがで
きる。つまり、第2アパーチャの辺ABの長さが80μmと
すると、式のxに80μmを入力したとき第1成形アパ
ーチャ像が辺AA′から辺BB′へ移動するようにKの値を
決定する。また、同時に第2成形アパーチャ上における
第1成形アパーチャ像の寸法を求めることができる。最
後に第5図に示すように、矩形ビームの零点P0を基準と
して3角形ビーム発生用の基準位置4点P1〜P4を第2ア
パーチャ上における第1成形ビームの寸法と第2成形ア
パーチャの寸法から求め、式に代入すると、成形偏向
座標における4つの3角形ビーム発生用の基準位置を求
めることができる。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the beam current is measured while changing the size of the rectangular beam, and the relationship between the two is applied to a quadratic function to obtain θ in the equation from the coefficient of the quadratic function obtained. be able to. When the shaping deflection system is corrected with the obtained θ, the beam current changes linearly with the change in the X and Y beam dimensions. The same effect can be obtained by mechanically rotating the forming deflector by θ. After that, when the beam current becomes zero when the beam size is zero,
When the relationships shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) are obtained, the value of K in the expression converted by the dimension on the second aperture can be obtained. That is, assuming that the length of the side AB of the second aperture is 80 μm, the value of K is determined so that the first formed aperture image moves from the side AA ′ to the side BB ′ when 80 μm is input to x in the equation. At the same time, the size of the first shaping aperture image on the second shaping aperture can be obtained. Finally, as shown in FIG. 5, triangle beams first shaped beam at the reference position four points P 1 to P 4 of the second aperture for generating dimensions and a second shaping zeros P 0 of the rectangular beam as a reference By calculating from the dimensions of the aperture and substituting it into the equation, it is possible to obtain a reference position for generating four triangular beams at the shaping deflection coordinates.

次に、矩形及び3角形からなる5種類のビームを試料
面上で滑らかにつなぐために、副偏向器でそれぞれのビ
ームの位置を補正する。5種類のビームの不動点61(ビ
ーム寸法を変化させても試料面上で移動しないビームの
端の点)を図形データの原点として描画データを構成す
ると、5種類のビームは全て1点の不動点61と2辺の不
動辺62(ビーム寸法を変化させても試料面上で移動しな
いビームの辺)を持つため、それぞれのビームの位置関
係はビーム形状に依存した平行移動成分だけとなる。
Next, the position of each beam is corrected by the sub deflector in order to smoothly connect the five types of beams including the rectangle and the triangle on the sample surface. When the drawing data is configured with the fixed point 61 of the five types of beams (the end point of the beam that does not move on the sample surface even when the beam size is changed) as the origin of the graphic data, all the five types of beams have one fixed point. Since there are a point 61 and two immovable sides 62 (sides of the beam that do not move on the sample surface even when the beam size is changed), the positional relationship of each beam is only a parallel movement component depending on the beam shape.

これを校正するために、本実施例では第7図に示した
ように、試料面上に設けられた金の微粒子71をそれぞれ
のビームで走査し、それぞれのビームの不動点61を測定
する。3角形ビーム72の場合、第8図に示すように45度
の方向の走査も必要となる。このとき、反射電子検出器
及びそのアンプの信号遅れによる位置ずれ量を補正しな
ければならない。それぞれのビームの不動点座標が矩形
ビームに対するずれ量(平行移動量)を求め、補正回路
のメモリ等に記憶する。実際の描画時には、ビーム形状
と寸法が決定されると、成形偏向器で第1成形アパーチ
ャ像を偏向して指定した形状及び寸法のビームを発生さ
せ、形状に対応した3角形の振り戻し演算(平行移動補
正)を副偏向制御回路で実行し、矩形及び3角形ビーム
の位置補正を行う。
In order to calibrate this, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the gold fine particles 71 provided on the sample surface are scanned with each beam, and the fixed point 61 of each beam is measured. In the case of the triangular beam 72, scanning in a direction of 45 degrees is also required as shown in FIG. At this time, it is necessary to correct the position shift amount of the backscattered electron detector and its amplifier due to signal delay. The deviation amount (parallel movement amount) of the fixed point coordinates of each beam with respect to the rectangular beam is obtained and stored in a memory or the like of the correction circuit. At the time of actual drawing, when the beam shape and the size are determined, the shaping deflector deflects the first shaping aperture image to generate a beam having the specified shape and size, and performs a triangular swingback operation corresponding to the shape ( (Parallel movement correction) is executed by the sub deflection control circuit to correct the position of the rectangular and triangular beams.

第9図に、本実施例での第1成形アパーチャ像41aと
第2成形アパーチャ42との位置関係を示す。このように
矩形と4種類の3角形ビームを発生させると、試料面上
では第10図に示す如く、それぞれのビームはずれた位置
に照射される。これらの位置ずれ量は、副偏向器で補正
できる。そのため、本実施例では副偏向器の偏向補正演
算回路に、これらの位置ずれ補正(3角形の振り戻し演
算)回路を付け加えてそれぞれのビームの位置補正を行
うようにした。補正式は、次式に示すように、ビームの
形状毎にビーム寸法を変数とした1次の多項式で表現し
ている。
FIG. 9 shows the positional relationship between the first shaping aperture image 41a and the second shaping aperture 42 in this embodiment. When the rectangular and four types of triangular beams are generated in this way, as shown in FIG. 10, the beams are irradiated on the sample surface at positions deviated from the respective beams. These displacements can be corrected by the sub deflector. For this reason, in the present embodiment, these positional deviation correction (triangular swingback calculation) circuits are added to the deflection correction calculation circuit of the sub deflector to correct the position of each beam. The correction equation is expressed by a first-order polynomial using the beam size as a variable for each beam shape, as shown in the following equation.

但し、X,Yは位置補正量、x,yはビーム寸法、M0〜M3,N
0〜N3はビーム形状毎の係数を示している。
However, X, Y position correction amount, x, y is the beam size, M 0 ~M 3, N
0 to N 3 represents the coefficient for each beam shape.

本実施例では、次のようにビーム寸法及びその照射位
置を補正する。まず先に測定した成形偏向系の座標とビ
ーム電流との関係から、第1成形アパーチャ像41aと第
2成形アパーチャ42とのおおまかな位置関係が得られて
おり、零点調整がなされている。この結果、偏向感度と
零点のデータを用いて矩形ビーム及び3角形ビームの寸
法を指定すれば、指定値通りの寸法のビームを試料面上
に発生させることができる。
In the present embodiment, the beam size and the irradiation position are corrected as follows. First, a rough positional relationship between the first shaping aperture image 41a and the second shaping aperture 42 is obtained from the relationship between the coordinates of the shaping deflection system and the beam current measured earlier, and the zero point is adjusted. As a result, if the dimensions of the rectangular beam and the triangular beam are specified using the deflection sensitivity and the zero point data, a beam having the specified size can be generated on the sample surface.

ここでさらに、それぞれのビームの形状毎にビーム寸
法を変化させ、試料面上に設けられた金の微粒子を走査
して得られる反射電子信号の強度分布から、矩形ビーム
の不動辺(ビーム寸法を変化させたときに試料面上で移
動しないビームのエッジ)に対する直角3角形ビームの
エッジの位置ずれ量を数点測定する。これらのデータを
用いて3角形ビームの寸法との関係を式に代入し、補
正係数M0〜M3,N0〜N3を決定する。これを各形状のビー
ムについて行い、それぞれ補正係数を決定する。以上に
よって決定された補正係数を用いることにより実際の描
画時には、ビームの形状と寸法が決定されると、成形偏
向器24で第1成形アパーチャ像41aを偏向して指定した
形状及び寸法のビームが発生でき、また形状に対応した
3角形の振り戻し演算を副偏向制御回路で高精度に実行
することができ、矩形及び3角形ビームを用いた高精度
のパターン描画が可能となる。
Here, the beam size is further changed for each beam shape, and from the intensity distribution of the reflected electron signal obtained by scanning the fine gold particles provided on the sample surface, the fixed side of the rectangular beam (beam size The position of the edge of the right-angled triangular beam with respect to the edge of the beam that does not move on the sample surface when changed is measured at several points. Using these data, the relationship with the size of the triangular beam is substituted into the equation, and the correction coefficients M 0 to M 3 and N 0 to N 3 are determined. This is performed for each shape of the beam, and a correction coefficient is determined for each beam. At the time of actual writing by using the correction coefficients determined as described above, when the shape and size of the beam are determined, the shaping deflector 24 deflects the first shaping aperture image 41a so that the beam having the specified shape and size is formed. A triangular swing-back operation that can be generated and corresponds to the shape can be executed with high accuracy by the sub deflection control circuit, and highly accurate pattern drawing using rectangular and triangular beams can be performed.

また、副偏向器によるビーム位置の補正量(3角形の
降り戻し補正量)は次に示す方法で測定することもでき
る。第11図に示すように、それぞれの3角形の動辺63と
不動辺62のエッジ位置を測定する方法である。この方法
の場合、ビーム寸法の設定精度が測定誤差として含まれ
てしまうが、反射電子検出器及びそのアンプの信号遅れ
補正を必要としない上、エッジ位置測定に際し金の微粒
子だけでなく段差マークを使用することもできる。
The correction amount of the beam position by the sub deflector (the correction amount of the return of the triangle) can be measured by the following method. As shown in FIG. 11, this method measures the edge positions of the moving side 63 and the immovable side 62 of each triangle. In this method, the setting accuracy of the beam size is included as a measurement error.However, the signal delay correction of the backscattered electron detector and its amplifier is not required, and not only the fine particles of gold but also the step mark are measured at the edge position measurement. Can also be used.

また、さらに3角形ビームのつなぎ精度を左右するビ
ームのエッジ位置測定を高精度化するために、矩形ビー
ムと3角形ビームとの位置関係を測定する際、両者とも
同じ面積のビームを試料面上に発生させ、反射電子検出
器アンプのゲインとレベルを固定すると共に、エッジ検
出のためのスレッショルドレベルも同じにして両者のエ
ッジ位置を測定すると有効である。
When measuring the positional relationship between a rectangular beam and a triangular beam in order to increase the accuracy of measuring the edge position of the beam, which further affects the joining accuracy of the triangular beam, both beams having the same area are measured on the sample surface. It is effective to fix the gain and level of the backscattered electron detector amplifier and measure the edge positions of the two with the same threshold level for edge detection.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することができる。例えば、直角3角形ビームのエッジ
位置を測定する方法として、金の微粒子だけでなく突起
や穴を利用してもよい。また、装置構成は第1図に何等
限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能で
ある。さらに、電子ビーム描画に限らず、イオンビーム
描画に適用することも可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the invention. For example, as a method of measuring the edge position of a right-angled triangular beam, not only gold particles but also protrusions and holes may be used. Further, the device configuration is not limited to what is shown in FIG. 1 and can be appropriately changed according to the specifications. Furthermore, the present invention is not limited to electron beam lithography, and can be applied to ion beam lithography.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、第1アパーチャ
像と第2アパーチャとの成形偏向座標における位置関係
を求めると共に、これらの回転ずれを成形偏向系の感度
を校正することにより補正しているので、矩形及び矩形
以外の成形ビームを発生することができ、且つビームの
形状及び寸法を精度良く設定することができる。従っ
て、荷電ビーム描画装置におけるパターン描画精度の向
上等をはかることが可能となる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, the positional relationship between the first aperture image and the second aperture in the shaping deflection coordinates is obtained, and the rotational deviation is corrected for the sensitivity of the shaping deflection system. Therefore, a rectangular or non-rectangular shaped beam can be generated, and the shape and size of the beam can be accurately set. Therefore, it is possible to improve the pattern writing accuracy in the charged beam writing apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図、第2図乃至第5図は零点調整
方法を説明するための模式図、第6図乃至第8図はビー
ム形状補正方法を説明するための模式図、第9図乃至第
11図は試料でのビーム位置補正方法を説明するための模
式図である。 10……試料室、11……試料、12……試料台、20……電子
光学鏡筒、21……電子銃、22a〜22e……レンズ、23〜26
……偏向器、27a,27b……ビーム成形用アパーチャ、30
……計算機、31……試料台駆動回路、32……レーザ測長
系、33……偏向制御回路、34……ブランキング制御回
路、35……可変成形ビーム寸法制御回路、41……第1成
形アパーチャ、41a……第1成形アパーチャ像、42……
第2成形アパーチャ、61……不動点、62……不動辺、63
……不動辺、71……金の微粒子、72……3角形ビーム。
FIG. 1 is a schematic structural view showing an electron beam writing apparatus used in the method of one embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 5 are schematic views for explaining a zero point adjusting method, and FIGS. 6 to 8. FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a beam shape correction method, and FIGS.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a beam position correction method for a sample. 10 ... Sample chamber, 11 ... Sample, 12 ... Sample table, 20 ... Electronic optical column, 21 ... Electron gun, 22a-22e ... Lens, 23-26
…… Deflector, 27a, 27b …… Aperture for beam shaping, 30
... Computer, 31 ... Sample stage drive circuit, 32 ... Laser measurement system, 33 ... Deflection control circuit, 34 ... Blanking control circuit, 35 ... Variable shaped beam size control circuit, 41 ... First Forming aperture, 41a ... First forming aperture image, 42 ...
Second forming aperture, 61: fixed point, 62: fixed side, 63
... fixed side, 71 ... fine gold particles, 72 ... triangular beam.

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1及び第2の成形アパーチャ間にビーム
成形用の成形偏向系を配置し、矩形及び矩形以外の荷電
ビームの寸法,形状を可変制御して、試料上に所望パタ
ーンを描画する荷電ビーム描画方法において、 矩形ビーム及び矩形以外の成形ビームを発生するための
第2成形アパーチャの基準位置を求めるに際し、前記成
形偏向系により第1成形アパーチャ像を第2成形アパー
チャ上で走査し、第2成形アパーチャを通過又は反射す
るビーム電流と成形偏向座標との関係を求め、これらの
関係から成形偏向座標における第2成形アパーチャのエ
ッジ位置を得ることを特徴とする荷電ビーム描画方法。
1. A shaping deflection system for shaping a beam is arranged between a first shaping aperture and a second shaping aperture, and a desired pattern is drawn on a sample by variably controlling the size and shape of a rectangular or non-rectangular charged beam. In obtaining the reference position of the second shaping aperture for generating the rectangular beam and the non-rectangular shaping beam, the shaping deflection system scans the first shaping aperture image on the second shaping aperture. A charged beam drawing method comprising: obtaining a relationship between a beam current passing or reflecting through a second shaping aperture and shaping deflection coordinates, and obtaining an edge position of the second shaping aperture in the shaping deflection coordinates from the relationship.
【請求項2】第1成形アパーチャ像の成形偏向座標にお
ける位置と第2成形アパーチャを通過するビーム電流と
の関係から第2成形アパーチャの基準エッジ位置を成形
偏向座標で求め、第2成形アパーチャの実寸法及び第1
成形アパーチャ像の寸法を成形偏向座標に変換した寸法
と第2成形アパーチャを通過するビーム電流との関係よ
り、矩形以外のビームを発生させるために必要な第2成
形アパーチャのエッジ位置を成形偏向座標で求めること
を特徴とする請求項1記載の荷電ビーム描画方法。
2. A reference edge position of the second shaping aperture is determined by shaping deflection coordinates from a relationship between a position of the first shaping aperture image at shaping deflection coordinates and a beam current passing through the second shaping aperture. Actual dimensions and first
From the relationship between the size obtained by converting the size of the shaping aperture image into shaping deflection coordinates and the beam current passing through the second shaping aperture, the edge position of the second shaping aperture necessary to generate a beam other than a rectangular beam is determined by shaping deflection coordinates. The charged beam writing method according to claim 1, wherein
【請求項3】第1及び第2の成形アパーチャ間にビーム
成形用の成形偏向系を配置し、矩形及び矩形以外の荷電
ビームの寸法,形状を可変制御して、試料上に所望パタ
ーンを描画する荷電ビーム描画方法において、 前記成形偏向系により第1成形アパーチャ像を第2成形
アパーチャ上で走査し、第2成形アパーチャを通過又は
反射するビーム電流と成形偏向座標との関係から、第1
成形アパーチャ像と第2成形アパーチャとの位置関係を
求め、次いで試料面上で矩形ビームの寸法設定値と実際
の寸法とが一致するように成形偏向系の感度係数を校正
することを特徴とする荷電ビーム描画方法。
3. A shaping deflection system for beam shaping is disposed between the first and second shaping apertures, and a desired pattern is drawn on a sample by variably controlling the size and shape of a rectangular or non-rectangular charged beam. In the charged beam writing method, the first shaping aperture image is scanned on the second shaping aperture by the shaping / deflecting system, and the first shaping aperture image is formed based on the relationship between the beam current passing or reflecting through the second shaping aperture and shaping deflection coordinates.
The positional relationship between the shaping aperture image and the second shaping aperture is determined, and then the sensitivity coefficient of the shaping deflection system is calibrated so that the dimension setting value of the rectangular beam and the actual size match on the sample surface. Charged beam drawing method.
【請求項4】前記成形偏向系の感度係数を校正する手段
として、第1及び第2の成形アパーチャの辺をレーザ座
標に合わせたのち、矩形ビームを発生させてX,Y共にビ
ーム寸法に対してビーム電流が直線的に変化し、且つ寸
法零のときにビーム電流が零となるように、ビーム零点
を校正後、試料上で矩形ビームの寸法設定値の変化率と
測定値の変化率が一致するように成形偏向系の感度係数
を校正することを特徴とする請求項3記載の荷電ビーム
描画方法。
4. A means for calibrating the sensitivity coefficient of the shaping deflection system, wherein the sides of the first and second shaping apertures are adjusted to laser coordinates, and then a rectangular beam is generated so that both X and Y correspond to the beam size. After the beam zero point is calibrated so that the beam current changes linearly and the beam current becomes zero when the dimension is zero, the rate of change of the dimension setting value of the rectangular beam and the rate of change of the measured value on the sample are 4. The charged beam drawing method according to claim 3, wherein the sensitivity coefficient of the shaping deflection system is calibrated so as to match.
【請求項5】前記第1成形アパーチャは矩形であり、第
2成形アパーチャは2つの矩形を相互に45度傾けて接続
したものであることを特徴とする請求項1又は3記載の
荷電ビーム描画方法。
5. A charged beam drawing apparatus according to claim 1, wherein said first shaping aperture is rectangular, and said second shaping aperture is formed by connecting two rectangles at an angle of 45 degrees to each other. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2835097B2 (en) 1989-09-21 1998-12-14 株式会社東芝 Correction method for charged beam astigmatism

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Japanese Journal of Applied Physics,Vol.28,No.10,(1989−10),PP.2065〜2069

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