JP3238487B2 - Electron beam equipment - Google Patents

Electron beam equipment

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JP3238487B2
JP3238487B2 JP25123392A JP25123392A JP3238487B2 JP 3238487 B2 JP3238487 B2 JP 3238487B2 JP 25123392 A JP25123392 A JP 25123392A JP 25123392 A JP25123392 A JP 25123392A JP 3238487 B2 JP3238487 B2 JP 3238487B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム装置に係
り、詳しくは、例えば、電子ビーム等の荷電粒子ビーム
を使用して半導体装置用露光マスクに形成された微細パ
ターンの欠陥を検査するパターン検査装置や、感光剤の
レジストを塗布したウエハ・マスク上に微細パターンを
描画するパターン描画装置、または、電子ビーム等の荷
電粒子ビームを使用してウエハやマスクの表面状態を観
測するパターン外観検査装置等に用いて好適な、高密度
に、かつ、高速に処理を行う電子ビーム装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam apparatus, and more particularly, to a pattern for inspecting a fine pattern defect formed on an exposure mask for a semiconductor device using a charged particle beam such as an electron beam. Inspection equipment, pattern drawing equipment for drawing a fine pattern on a wafer mask coated with a photosensitive resist, or pattern appearance inspection for observing the surface state of a wafer or mask using a charged particle beam such as an electron beam The present invention relates to an electron beam apparatus suitable for use in an apparatus or the like and performing high-density and high-speed processing.

【0002】[発明の背景]近年、半導体集積回路の高
機能化、及び高密度化に伴い、例えば、露光マスク等の
パターンがますます微細化する傾向にある。しかし、パ
ターンが微細化していくと、その描画に要する時間も長
くなり、また、完成物の検査も難しくなってくる。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, as semiconductor integrated circuits have become more sophisticated and higher in density, patterns such as, for example, exposure masks have tended to become increasingly finer. However, as the pattern becomes finer, the time required for drawing the pattern becomes longer, and the inspection of the finished product becomes more difficult.

【0003】そこで、微細化パターンの高速描画技術
や、例えば、プロセス誤差等に起因して発生する微細な
パターン欠陥の検査技術、微細化パターンの外観検査技
術等が要求される。
[0003] Therefore, a high-speed drawing technique for a fine pattern, a technique for inspecting a fine pattern defect caused by a process error or the like, a technique for inspecting the appearance of a fine pattern, and the like are required.

【0004】[0004]

【従来の技術】電子ビームの応用装置として本出願人は
先に、微細パターンの欠陥検査に好適な「パターン検査
装置」(特願平3−137692号 平成3年6月10
日出願)を提案している。図15はその装置の一実施例
の要部構成図である。
2. Description of the Related Art As an electron beam application apparatus, the present applicant has previously disclosed a "pattern inspection apparatus" (Japanese Patent Application No. 3-137692, June 10, 1991) suitable for defect inspection of fine patterns.
Japanese application). FIG. 15 is a configuration diagram of a main part of an embodiment of the apparatus.

【0005】図15において、1は電子ビーム発生手段
であり、電子ビーム発生手段1は、シリコン基板2に、
例えば、シリコン(Si)やタンタル(Ta)等の金
属、または、6価ホウ素ランタン等からなる複数個(こ
の場合、2個)の電子エミッタ3,4を形成し、電子エ
ミッタ3,4の下側に順次、引出電極5、収束電極6、
偏向電極7、及び検出器8,9を積層したものである。
In FIG. 15, reference numeral 1 denotes an electron beam generating means. The electron beam generating means 1
For example, a plurality of (two in this case) electron emitters 3 and 4 made of a metal such as silicon (Si) or tantalum (Ta), or hexavalent boron lanthanum are formed, and are formed under the electron emitters 3 and 4. Side, the extraction electrode 5, the focusing electrode 6,
The deflection electrode 7 and the detectors 8 and 9 are stacked.

【0006】なお、10は陽極、11,12はグランド
電極、13は微細パターン(図示せず)を形成した試料
であり、試料13としては、例えば、露光マスク等の被
検査試料、被外観試料、レジストを塗布したウエハやマ
スクなどの被露光試料等が考えられる。以上の構成にお
いて、電子エミッタ3,4からは、引出電極5の電極電
圧V5に応じたビーム電流をもつ荷電粒子ビーム(以
下、電子ビームという)3a,4aが引き出され、これ
らの電子ビーム3a,4aは、収束電極6の電極電圧V
6に応じた収束率で収束された後、偏向電極7の電極電
圧V7 に応じた偏向角で偏向され、試料13の表面にス
ポット照射される。
Reference numeral 10 denotes an anode, reference numerals 11 and 12 denote ground electrodes, reference numeral 13 denotes a sample on which a fine pattern (not shown) is formed, and examples of the sample 13 include a sample to be inspected such as an exposure mask and a sample to be viewed. A sample to be exposed such as a wafer or a mask coated with a resist can be considered. In the above configuration, from the electron emitters 3,4, a charged particle beam having a beam current corresponding to the electrode voltage V 5 of the lead electrode 5 (hereinafter, the electron beam that) 3a, 4a are pulled out, these electron beams 3a , 4a indicate the electrode voltage V of the focusing electrode 6.
After being converged at a convergence rate according to 6 , the beam is deflected at a deflection angle according to the electrode voltage V 7 of the deflection electrode 7 and spot-irradiated on the surface of the sample 13.

【0007】試料13の表面からは、図15中、破線で
示すように、反射電子、または二次電子が放出され、こ
れらの放出電子は検出器8,9によって捕捉されて電気
信号に変換される。ちなみに、例えば、試料がX線マス
クであって検査装置として用いる場合、マスク基板(メ
ンブレン)に使用される、例えば、シリコン等の原子量
の小さな元素からなる素材よりも、電子ビーム吸収体
(パターン)に使用される、例えば、金(Au)やタン
タル等の原子量の大きな元素からなる素材の方が反射電
子や二次電子の発生率が高いため、試料13を構成する
マスク基板からの放出電子量よりも、電子ビーム吸収体
からの放出電子量の方が多くなる。
As shown by broken lines in FIG. 15, reflected electrons or secondary electrons are emitted from the surface of the sample 13, and these emitted electrons are captured by detectors 8 and 9 and converted into electric signals. You. Incidentally, for example, when the sample is an X-ray mask and used as an inspection device, for example, an electron beam absorber (pattern) is used more than a material made of an element having a small atomic weight such as silicon used for a mask substrate (membrane). For example, since a material made of an element having a large atomic weight such as gold (Au) or tantalum has a higher generation rate of reflected electrons and secondary electrons, the amount of electrons emitted from the mask substrate forming the sample 13 is used. The amount of electrons emitted from the electron beam absorber is larger than that.

【0008】すなわち、複数の電子ビーム3a,4aが
同時に照射され、それぞれの電子ビーム毎の検出器8,
9の出力が一括処理されることにより、試料13の表面
に形成した微細、かつ、大量のパターンデータが迅速、
かつ、正確に検査される。また、描画装置として用いる
場合、複数の電子ビーム3a,4aが同時に照射される
ことにより、微細、かつ、大容量のパターンデータが迅
速、かつ、正確に描画される。
That is, a plurality of electron beams 3a and 4a are simultaneously irradiated, and the detectors 8 and
9 are collectively processed, so that fine and large amount of pattern data formed on the surface of the sample 13 can be quickly and
And it is inspected accurately. When used as a drawing device, a plurality of electron beams 3a and 4a are simultaneously irradiated, so that fine and large-capacity pattern data can be drawn quickly and accurately.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
願に係る電子ビーム装置にあっては、複数の電子ビーム
に共通の電極を備える構成であったため、各電子ビーム
毎の光学系の機械的な製造誤差に起因して、電子ビーム
のスポット径に若干の差がついたり、電子ビームの軸線
がズレたり、偏向角が一致しなかったりするといった不
具合があり、複数の電子ビームの特性を高精度に揃える
といった面で改善すべき技術的課題があった。
However, in the electron beam device according to the above-mentioned prior application, since a plurality of electron beams are provided with a common electrode, a mechanical system of an optical system for each electron beam is required. Due to manufacturing errors, there are problems such as slight differences in the spot diameter of the electron beam, misalignment of the axis of the electron beam, and mismatch of the deflection angle. There was a technical issue that needed to be improved in terms of alignment.

【0010】図16は、検査装置として用いる場合にお
けるスポット径のバラツキによって発生する不具合例の
概念図である。なお、2つのスポットに対応させて記載
した波形a,bは、試料表面からの反射電子または二次
電子、あるいは試料を透過した透過電子の検出強度を示
すものである。
FIG. 16 is a conceptual diagram of an example of a problem that occurs due to a variation in spot diameter when used as an inspection apparatus. In addition, the waveforms a and b described corresponding to the two spots indicate the detection intensity of reflected electrons or secondary electrons from the sample surface or transmitted electrons transmitted through the sample.

【0011】図16に示すように、小さなスポット径の
場合には支障なく検出できるパターン欠陥も、大きなス
ポット径の場合には、欠陥部位に相当する信号の強度が
小さくなり、当該欠陥を容易に認識できない。すなわ
ち、ビームスポット径の大小は、検査装置としての検査
感度の下限を決定するものとなり、描画装置としては最
少パターン寸法を決める要因となる。
As shown in FIG. 16, a pattern defect that can be detected without any problem when the spot diameter is small is small, but when the spot diameter is large, the signal intensity corresponding to the defective portion is small. I can't recognize. That is, the size of the beam spot diameter determines the lower limit of the inspection sensitivity as an inspection device, and is a factor in determining the minimum pattern size for a writing device.

【0012】図17は、同じく検査装置として用いる場
合の偏向角のバラツキによって発生する不具合例の概念
図である。すなわち、偏向角が大き過ぎると、隣の照射
領域にまではみ出してオーバラップ領域を生じ、当該領
域が多重検出領域となる。一方、偏向角が少な過ぎる
と、隣の照射領域との間で照射領域の抜けを生じ、当該
領域が非検出領域となる。
FIG. 17 is a conceptual diagram of an example of a problem caused by a variation in the deflection angle when the same is used as an inspection apparatus. That is, if the deflection angle is too large, the overlap area extends to the adjacent irradiation area, and the area becomes a multiple detection area. On the other hand, if the deflection angle is too small, the irradiation area may fall off with the adjacent irradiation area, and the area becomes a non-detection area.

【0013】こうした不具合は描画装置として用いる場
合にも不都合を生じ、例えば、スポット径のバラツキは
描画パターンの形状精度や劣化させ、偏向角のバラツキ
は描画位置精度を劣化させる原因となり、外観装置の場
合は正常な外観形状を得難くなる。また、ビームスポッ
ト径や偏向角のみならず、スポット形状も問題となり、
理想的な円形に近い形状の場合と歪んだ楕円形の場合と
では同様の問題が発生する。
[0013] These disadvantages also cause inconvenience when used as a drawing apparatus. For example, variations in the spot diameter cause the shape accuracy or deterioration of the drawing pattern, and variations in the deflection angle cause deterioration in the drawing position accuracy. In this case, it is difficult to obtain a normal appearance. In addition, not only the beam spot diameter and deflection angle, but also the spot shape becomes a problem,
Similar problems occur in the case of a shape close to an ideal circle and the case of a distorted ellipse.

【0014】スポット形状の劣化の原因としては、電子
ビームを収束するレンズ系の非軸対称性や、電子ビーム
軸とレンズ軸とがズレていることがあげられる。 [目的]そこで本発明は、複数の電子ビームの特性をそ
れぞれ調節し、各電子ビームの特性を精度よく揃える電
子ビーム装置の提供を目的とする。
The causes of the deterioration of the spot shape include non-axial symmetry of the lens system for converging the electron beam, and deviation of the electron beam axis from the lens axis. [Purpose] Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electron beam apparatus that adjusts the characteristics of a plurality of electron beams, and makes the characteristics of each electron beam accurate.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、その原理図を図1に示すように、共通基板
20または同一平面に配列した個別の基板に複数の電子
エミッタ21を形成し、該電子エミッタ21毎に、電極
電圧に応じたビーム電流をもつ荷電粒子ビーム22を該
電子エミッタ21から引き出す引出電極23、電極電圧
または励磁電流に応じた収束率を荷電粒子ビーム22に
与える収束用電極24または収束用コイル、電極電圧ま
たは励磁電流に応じた偏向角を荷電粒子ビーム22に与
える偏向用電極25または偏向用コイル、収束かつ偏向
後の荷電粒子ビーム22にさらされる試料26表面から
の二次電子27または反射電子もしくは試料26を透過
した透過電子28を荷電粒子ビーム22毎に検出する検
出器29を設けるとともに、前記引出電極23、収束用
電極24または収束用コイル及び偏向用電極25または
偏向用コイルに与えるそれぞれの電極電圧または励磁電
流の全部もしくはその一部を調節する調節手段30を備
えるように構成している。
According to the present invention, a plurality of electron emitters 21 are provided on a common substrate 20 or individual substrates arranged on the same plane as shown in FIG. Each of the electron emitters 21 is provided with an extraction electrode 23 for extracting a charged particle beam 22 having a beam current corresponding to the electrode voltage from the electron emitter 21, and a convergence rate corresponding to the electrode voltage or the excitation current to the charged particle beam 22. A convergence electrode 24 or convergence coil to be applied, a deflection electrode 25 or deflecting coil to apply a deflection angle corresponding to an electrode voltage or an excitation current to the charged particle beam 22, and a sample 26 exposed to the converged and deflected charged particle beam 22 A detector 29 is provided for detecting, for each charged particle beam 22, secondary electrons 27 from the surface or reflected electrons or transmitted electrons 28 transmitted through the sample 26. Both are configured to include adjusting means 30 for adjusting all or a part of the respective electrode voltages or excitation currents applied to the extraction electrode 23, the converging electrode 24 or the converging coil and the deflecting electrode 25 or the deflecting coil. are doing.

【0016】また、同一基板または同一平面に、一次元
あるいは二次元に配列した個別の基板に複数の電子エミ
ッタを形成し、該複数の電子エミッタ毎に、電極電圧に
応じたビーム電流をもつ荷電粒子ビームを該電子エミッ
タから引き出す引出電極と、電極電圧または励磁電流に
応じた収束率を荷電粒子ビームに与える収束電極と、電
極電圧または励磁電流に応じた偏向角を荷電粒子ビーム
に与える偏向電極と、荷電粒子ビーム軸と該収束電極の
中心軸とのズレを補正し、荷電粒子ビームのビーム形状
を成形するビーム形状成形電極と、収束・偏向後の荷電
粒子ビームにさらされる試料表面からの二次電子または
反射電子、あるいは試料を透過した透過電子を検出する
検出器とを設け、該引出電極、該収束電極、該偏向電
極、該ビーム形状成形電極に与える電極電圧を調節する
調節手段を備えるように構成している。
Also, a plurality of electron emitters are formed on the same substrate or individual substrates arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the same plane, and each of the plurality of electron emitters has a beam current corresponding to an electrode voltage. An extraction electrode for extracting a particle beam from the electron emitter; a converging electrode for providing a charged particle beam with a convergence rate corresponding to an electrode voltage or an excitation current; and a deflection electrode for providing a deflection angle to the charged particle beam according to the electrode voltage or the excitation current. A beam shape shaping electrode for correcting the deviation between the charged particle beam axis and the central axis of the focusing electrode, and shaping the beam shape of the charged particle beam; and A detector for detecting secondary electrons, reflected electrons, or transmitted electrons transmitted through the sample, the extraction electrode, the focusing electrode, the deflection electrode, and the beam shape component. It is configured with means for adjusting the electrode voltage applied to the electrodes.

【0017】この場合、ビーム形状成形電極は、少なく
とも一段以上の静電八電極構造の電極であることが好ま
しく、また、静電レンズの接地側電極に作り込まれたも
のであることが有効である。
In this case, it is preferable that the beam shape shaping electrode is an electrode having at least one or more stages of an electrostatic octaelectrode structure, and it is effective that the beam shaping electrode is formed in the ground electrode of the electrostatic lens. is there.

【0018】[0018]

【作用】本発明では、荷電粒子ビーム毎の電極電圧また
は励磁電流が個別に調節され、例えば、収束電極の電極
電圧を調節することや、引出電極の電極電圧を調節する
ことによりビーム電流が変化してスポット径が変更さ
れ、偏向電極の電極電圧を調節することにより荷電粒子
ビームのビーム軸線が変更される。
According to the present invention, the electrode voltage or the excitation current for each charged particle beam is individually adjusted. For example, the beam current changes by adjusting the electrode voltage of the focusing electrode or the electrode voltage of the extraction electrode. Then, the spot diameter is changed, and the beam axis of the charged particle beam is changed by adjusting the electrode voltage of the deflection electrode.

【0019】また、ビーム形状成形電極によりビームの
スポット形状が理想的な形状に整えられる。すなわち、
各荷電粒子ビーム毎の特性が精度よく揃えられる。
Further, the beam spot shape is adjusted to an ideal shape by the beam shape shaping electrode. That is,
The characteristics of each charged particle beam are precisely aligned.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図2〜図8は本発明に係る電子ビーム装置の一実
施例を示す図であり、パターン検査装置への適用例であ
る。まず、構成を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 2 to 8 are views showing an embodiment of the electron beam apparatus according to the present invention, and are examples applied to a pattern inspection apparatus. First, the configuration will be described.

【0021】図2において、30は複数層からなる1つ
もしくは多数の基板であり、基板30には、シリコンま
たはタンタル等の金属、あるいは6価ホウ素ランタン等
からなる複数(この場合、3個)の電子エミッタ31〜
33が形成されている。なお、基板30は、複数の電子
エミッタ31〜33に共通の基板であってもよいし、各
電子エミッタ毎に個別の基板であってもよく、あるい
は、いくつかの基板を積層して互いに保持させるもので
あってもよい。但し、個別基板の場合には、各基板を同
一平面に配列するとともに、基板間を固定して一体化さ
せる。
In FIG. 2, reference numeral 30 denotes one or many substrates composed of a plurality of layers. The substrate 30 has a plurality of (three in this case) composed of a metal such as silicon or tantalum, or hexavalent boron lanthanum. Electron emitters 31 to
33 are formed. The substrate 30 may be a substrate common to the plurality of electron emitters 31 to 33, an individual substrate for each electron emitter, or a stack of several substrates and holding them together. It may be the one that causes it. However, in the case of individual substrates, the substrates are arranged on the same plane, and the substrates are fixed and integrated.

【0022】それぞれの電子エミッタ31〜33の下側
には、順次、引出電極Eai(以下、 i は31,32,3
3を示すものとする)、陽極Ebi、第一グランド電極E
ci、収束電極Edi、第二グランド電極Eei、偏向電極E
fi及び検出器Si が設けられており、これらの電極等は
各電子エミッタ専用となっている。ここで、主要電極に
ついて説明する。
The lower side of each electron emitter 31-33
, The extraction electrode Eai(Less than, iIs 31, 32, 3
3), the anode Ebi, First ground electrode E
ci, Focusing electrode Edi, The second ground electrode Eei, Deflection electrode E
fiAnd detector SiAre provided, and these electrodes are
Only for each electron emitter. Where the main electrode
explain about.

【0023】引出電極Eaiは、与えられた電極電圧Vai
に応じた大きさのビーム電流をもつ電子ビームBi を電
子エミッタ31(32または33)から引き出すもので
ある。収束電極Ediは、与えられた電極電圧Vdiに応じ
た電界を発生して電子ビームBi を収束させるものであ
る。
The extraction electrode E ai is provided with a given electrode voltage V ai.
The electron beam B i having a magnitude of beam current corresponding to those drawn from the electron emitter 31 (32 or 33). Focusing electrode E di is for converging the electron beam B i to generate an electric field corresponding to a given electrode voltage V di.

【0024】偏向電極Efiは、与えられた電極電圧Vfi
に応じた電界を発生して電子ビームBi に偏向角を与え
るものである。他の電極(陽極Ebi、第一グランド電極
ci、第二グランド電極Eei)は、引出電極Eaiの機能
を補助したり、収束電極との間に電子を収束する電界分
布を形成したりするためのもので、これら他の電極には
同一電位の電極電圧Vg(グランド電位)が与えられて
いる。
The deflection electrode E fi has a given electrode voltage V fi
The electric field corresponding to occur are those that provide a deflection angle to the electron beam B i. The other electrodes (anode E bi , first ground electrode E ci , second ground electrode E ei ) assist the function of the extraction electrode E ai and form an electric field distribution that converges electrons with the focusing electrode. The other electrodes are supplied with the same electrode voltage Vg (ground potential).

【0025】それぞれの電子ビームBi 毎に設けられた
検出器Si は、X線露光マスク等の試料34の表面、も
しくは被露光試料の位置合わせマークや後で詳述する補
正用単位パターンから放出される反射電子または二次電
子を捕捉して電気信号に変換するものであり、各検出器
i から取り出される電気信号には、試料34に設けら
れた電子ビーム吸収体(図示せず)の微小部分形状、す
なわち、微細パターンの微小部分形状に関する情報、も
しくは被露光試料の位置合わせマークによる位置情報が
含まれている。
The detector S i provided for each electron beam B i is used to detect the position of the surface of the sample 34 such as an X-ray exposure mask, the alignment mark of the sample to be exposed, or a unit pattern for correction described later in detail. is intended to convert it into an electric signal capturing reflected electrons or secondary electrons are emitted, the electrical signal taken out from the respective detectors S i, (not shown) the electron beam absorbing member provided in the sample 34 , That is, information on the minute shape of the fine pattern or the position information of the sample to be exposed by the alignment mark.

【0026】したがって、全ての電気信号から試料34
の二次元情報を再現でき、微細パターン中の欠陥(例え
ば白・黒欠陥)箇所や描画位置を正確に特定できる。こ
の場合、検出器を試料の裏側に配置すれば、試料を透過
した透過電子を捕捉して電気信号に変換することがで
き、試料の二次元情報とともに、透過経路中の一次元情
報も再現できる。
Therefore, from all the electric signals, the sample 34
The two-dimensional information can be reproduced, and the location of a defect (for example, a white / black defect) or a drawing position in the fine pattern can be accurately specified. In this case, if the detector is arranged on the back side of the sample, the transmitted electrons transmitted through the sample can be captured and converted into an electric signal, and the two-dimensional information of the sample and the one-dimensional information in the transmission path can be reproduced. .

【0027】ここで、基板30の上面に微細加工技術に
よって形成された、ビーム毎の回路Ci は発明の要旨に
記載の調節手段としての機能を有し、外部の電源部から
供給される電源電圧Vo を調節して、各ビームに必要な
電圧(Vai,Vdi,Vfi,Vg)を生成するものであ
り、例えば、抵抗分圧によるものである。図3は、回路
i の平面図およびその要部の詳細図である。
Here, the circuit C i for each beam, which is formed on the upper surface of the substrate 30 by a fine processing technique, has a function as an adjusting means described in the gist of the invention, and a power supply supplied from an external power supply unit. The voltage V o is adjusted to generate voltages (V ai , V di , V fi , and V g) required for each beam, for example, by resistive voltage division. Figure 3 is a plan view and a detailed view of the main portion of the circuit C i.

【0028】回路Ci に引き込まれた電源電圧Vo は、
その詳細図(b)に示すように、いくつかの抵抗素子
(R1 ,R2 ,R3 ,R4 )からなる並列抵抗網を介し
てVai、VdiまたはVfiとして取り出される。この場
合、抵抗素子の選択的切断によって電圧を調節できる。
なお、抵抗網による電圧調節方法としては、かかる並列
抵抗網に限らず、直列抵抗網であってもよく、あるいは
並列・直列の混在抵抗網であってもよい。
[0028] The circuit C i the retracted the power supply voltage V o is,
As shown in the detailed diagram (b), it is taken out as V ai , V di or V fi through a parallel resistance network composed of several resistance elements (R 1 , R 2 , R 3 , R 4 ). In this case, the voltage can be adjusted by selectively cutting the resistance element.
The voltage adjustment method using the resistor network is not limited to such a parallel resistor network, but may be a series resistor network, or a parallel / series mixed resistor network.

【0029】また、切断ではなく接続によって調節して
もよく、さらに、抵抗網の各素子をトランジスタとして
もよい。このような微細パターンの切断あるいは接続に
好適な装置としては、例えば、「精密工学会誌」(第5
3巻 第6号 第15頁〜第18頁 昭和62年6月5
日 精密工学会発行)に記載の、金属イオン源によっ
て、0.1μm以下のビーム径、1A/cm2 以上の高
輝度FIB(Focused Ion Beam)を発生し、FIBによ
り、例えば、フォトマスクのパターン欠陥(黒・白欠
陥)を修正(すなわち黒欠陥の切断除去や白欠陥の原料
ガスのデポジットによる接続)するマスクリペア装置を
利用できる。
The adjustment may be made not by disconnection but by connection, and each element of the resistor network may be a transistor. Apparatuses suitable for cutting or connecting such fine patterns include, for example, “Journal of Precision Engineering” (No. 5).
Vol. 3, No. 6, pp. 15-18 18 June 1987
A high-intensity FIB (Focused Ion Beam) having a beam diameter of 0.1 μm or less and 1 A / cm 2 or more is generated by a metal ion source described in Japan Society of Precision Engineering. It is possible to use a mask repair apparatus that corrects a defect (black / white defect) (that is, cuts and removes a black defect or connects a white defect by depositing a source gas).

【0030】回路Ci の各抵抗素子R1 〜R4 を選択的
に切断することにより、例えば、図4にその一例を示す
ように、電源電圧Vo の分圧比を変えて収束電極Edi
与える電極電圧Vdiを適宜に調節でき、当該収束電極E
diによって収束される電子ビームBi の収束率を変更し
てスポット径を個別に変えることができる。また、引出
電極Eaiに与える電極電圧Vaiを調節すれば、電子ビー
ムBi のビーム電流を増減でき、ビーム電流とスポット
径の間に相関関係があるから、同様にスポット径を個別
に変えることができる。
[0030] By selectively cutting each resistor element R 1 to R 4 of the circuit C i, for example, as an example of which is shown in FIG. 4, the focusing electrode E di changing the division ratio of the power supply voltage V o The electrode voltage V di applied to the converging electrode E can be appropriately adjusted.
it is possible to change the spot diameter individually by changing the convergence rate of the electron beam B i converged by di. Further, by adjusting the electrode voltage V ai applied to the extraction electrode E ai, can increase or decrease the beam current of the electron beam B i, the correlation between the beam current and spot diameter, similarly changing the spot diameter individually be able to.

【0031】さらに、偏向電極Efiに与える電極電圧V
fiを調節すれば、電子ビームBi のビーム軸線および偏
向角を変えることができる。したがって、個々の電子ビ
ームの特性を個別に調節できるので、全体の電子ビーム
特性を精度よく揃えることができ、各電子ビーム毎の光
学系の機械的な製造誤差に起因して発生する、各電子ビ
ームのスポット径差や、電子ビームの軸線のズレ、さら
には偏向角の不一致といった不具合を解決できる。
Further, the electrode voltage V applied to the deflection electrode E fi
By adjusting the fi, you can change the beam axis and the deflection angle of the electron beam B i. Therefore, since the characteristics of the individual electron beams can be individually adjusted, the overall electron beam characteristics can be accurately aligned, and each electron beam generated due to a mechanical manufacturing error of the optical system for each electron beam can be adjusted. Problems such as a difference in beam spot diameter, a deviation of the axis of the electron beam, and a mismatch in deflection angle can be solved.

【0032】次に、電子ビームBi の特性バラツキを検
出する好ましい例について説明する。図5(a)は、試
料34を載置したままでX−Y方向に移動可能なテーブ
ル35の平面図である。テーブル35の所定の位置に
は、基準パターン部36が固定状態で取り付けられてお
り、テーブル35を移動させることにより、複数の電子
ビームによる照射領域37内に位置させることができる
ようになっている。
Next, a description will be given of the preferred embodiment for detecting the variations in characteristics of the electron beam B i. FIG. 5A is a plan view of a table 35 movable in the X and Y directions while the sample 34 is placed. At a predetermined position of the table 35, a reference pattern portion 36 is fixedly attached, and by moving the table 35, the reference pattern portion 36 can be positioned in an irradiation area 37 by a plurality of electron beams. .

【0033】図5(b)は、基準パターン部36が照射
領域37内に位置した状態の側面図である。複数の電子
エミッタを含む電子ビーム発生手段38から同時に照射
された複数本の電子ビームに、基準パターン部36がさ
らされている。基準パターン部36には、後に詳述する
が、正確に設計されたビーム数分の単位パターン(原子
量の重い元素を使用する)が規則正しく配列されてお
り、各単位パターン及びその周辺の非パターン部分から
放出される反射電子または二次電子、あるいは各単位パ
ターン及びその周辺の非パターン部分を透過する透過電
子が、前述の検出器Si によって捕捉される。
FIG. 5B is a side view showing a state in which the reference pattern section 36 is located in the irradiation area 37. The reference pattern portion 36 is exposed to a plurality of electron beams simultaneously irradiated from an electron beam generating means 38 including a plurality of electron emitters. As will be described in detail later, unit patterns (using elements having a high atomic weight) for exactly the number of beams, which are accurately designed, are regularly arranged in the reference pattern unit 36. Each unit pattern and a non-pattern portion around the unit pattern are used. transmission electron transmitted through the reflective electron or secondary electron or the unit pattern and the non-pattern portion of the periphery thereof, is released from is captured by the detector S i described above.

【0034】図6(a)は、1つの単位パターン及びそ
の周辺の非パターン部分を照射したときの電子ビームの
状態図である。偏向走査によって、あるいはテーブル3
5の微小移動によって、電子ビームと単位パターンとの
相対位置関係が、位置Aから位置Bそして位置Cへと変
化したと考える。位置Aでは電子ビームの全てが非パタ
ーン部分にかかっており、非パターン部を通過する電子
の量は最も多い。位置Bでは電子ビームの半分程度が非
パターン部分、残りが単位パターンにかかっており、位
置Aに次いで通過電子量が多い。位置Cでは電子ビーム
の全てが単位パターンにかかっており、通過電子の量は
最も少ない。
FIG. 6A is a diagram showing the state of the electron beam when one unit pattern and its surrounding non-pattern portion are irradiated. By deflection scanning or table 3
It is considered that the relative positional relationship between the electron beam and the unit pattern has changed from the position A to the position B and then to the position C by the minute movement of No. 5. At the position A, all of the electron beam is applied to the non-pattern portion, and the amount of electrons passing through the non-pattern portion is the largest. At the position B, about half of the electron beam covers the non-pattern portion and the rest covers the unit pattern. At the position C, all of the electron beam covers the unit pattern, and the amount of passing electrons is the smallest.

【0035】図6(b)は、位置Aから位置Cに至る間
の通過電子量の変化をビーム電流の変化で表したグラフ
である。最初は大きな電流値を示しているが、位置Bを
通過する前後で急激に減少し、その後、通過する電子の
量はゼロになるような電流変化曲線Laが得られる。図
6(c)は、かかる電流変化曲線Laの微分値を示すグ
ラフであり、両サイドをゼロ値とし、かつ位置Bを頂点
とする微分曲線Lbが得られる。微分曲線Lbの幅(一
般的には半値幅)は、電子ビームのビーム幅、すなわち
スポット径を代表している。このようなスポット径の測
定方法は、ナイフエッジと呼ばれる手法である。
FIG. 6B is a graph showing a change in the amount of passing electrons from the position A to the position C by a change in the beam current. Initially, a large current value is shown, but the current change curve La is obtained such that it sharply decreases before and after passing through the position B, and thereafter, the amount of passing electrons becomes zero. FIG. 6C is a graph showing a differential value of the current change curve La, and a differential curve Lb having both sides as zero values and the position B as a vertex is obtained. The width (generally, half width) of the differential curve Lb represents the beam width of the electron beam, that is, the spot diameter. Such a spot diameter measuring method is a technique called a knife edge.

【0036】図7は、他の手法を示す図である。図7
(a)において、例えばシリコン等の軽元素とタンタル
等の重金属を組み合せた基本パターンに、上記と同様に
して電子ビームを照射すると、原子量の軽重による反射
電子や二次電子の発生効率の違いによって放出量に差が
生じ、位置Aから位置Cに至る間に、図7(b)に示す
ような電流変化曲線Lcが得られる。この曲線もナイフ
エッジ手法による曲線Lbと同様に位置Bの前後で急激
に変化しているから、その微分値をとることにより、図
6(c)と同じような微分曲線が得られ、スポット径を
測定できる。
FIG. 7 is a diagram showing another method. FIG.
In (a), when a basic pattern in which a light element such as silicon and a heavy metal such as tantalum is combined is irradiated with an electron beam in the same manner as described above, a difference in the generation efficiency of reflected electrons and secondary electrons due to the light and heavy atomic weight is caused. A difference occurs in the emission amount, and a current change curve Lc as shown in FIG. 7B is obtained from the position A to the position C. This curve also changes abruptly before and after the position B similarly to the curve Lb by the knife edge method, so that by taking its differential value, a differential curve similar to that shown in FIG. Can be measured.

【0037】以上の具体的測定例は、1つの電子ビーム
についてのものであるが、複数の電子ビームを一括して
測定するには、例えば、図8に示すようにすればよい。
図8(a)には単位パターンの好ましい平面形状を示し
てある。ここでは3角形の単位パターンを用い、3辺の
それぞれに直交して電子ビームを3方向F1 〜F3 に走
査する。このようにすると、電子ビームの真円スポット
径を正確に測定できることは勿論のこと、非点収差を生
じた楕円スポット径の短径および長径をも測定すること
ができる。
The above specific measurement example is for one electron beam. However, to collectively measure a plurality of electron beams, for example, the method shown in FIG. 8 may be used.
FIG. 8A shows a preferred planar shape of the unit pattern. Here, a triangular unit pattern is used, and the electron beam is scanned in three directions F 1 to F 3 orthogonally to each of the three sides. In this way, it is possible not only to accurately measure the diameter of a perfect circular spot of the electron beam, but also to measure the minor axis and the major axis of the elliptical spot diameter where astigmatism has occurred.

【0038】今、任意の単位パターン列を構成する各単
位パターンP1 〜P5 のそれぞれにスポット径の異なる
電子ビームB1 〜B5 が照射されたと仮定する。走査方
向はF1 である。各単位パターン毎のビーム電流の微分
曲線は図8(c)に示される。L1 は電子ビームB1
対応する微分曲線、L2 は電子ビームB2 に対応する微
分曲線、以下、L3 はB3 、L4 はB4 、L5 はB5
ある。
Now, it is assumed that electron beams B 1 to B 5 having different spot diameters are applied to each of unit patterns P 1 to P 5 constituting an arbitrary unit pattern sequence. Scanning direction is F 1. The differential curve of the beam current for each unit pattern is shown in FIG. L 1 is a differential curve derivative curve, L 2 is corresponding to the electron beam B 2 corresponding to the electron beam B 1, below, L 3 is B 3, L 4 is B 4, L 5 is a B 5.

【0039】これらの曲線L1 〜L5 を見比べてみる
と、スポット径が最も小さいB5 に対応するL5 の幅は
最小でかつピークが最も高く、逆に、スポット径が最も
大きいB4 に対応するL4 の幅は最大でかつピークが低
いのが認められる。最小スポット径に対応した曲線L5
と他の曲線との差がスポット径差に相当する。したがっ
て、かかる曲線差を利用することにより、各電子ビーム
毎のスポット径補正値を割り出すことができる。
When these curves L 1 to L 5 are compared, the width of L 5 corresponding to B 5 having the smallest spot diameter is the smallest and has the highest peak, and conversely, B 4 has the largest spot diameter. width to L 4 corresponds to the maximum a and peak is observed for low. Curve L 5 corresponding to minimum spot diameter
The difference between this and the other curves corresponds to the spot diameter difference. Therefore, by utilizing such a curve difference, a spot diameter correction value for each electron beam can be determined.

【0040】また、図8(b)によれば、B4 のビーム
軸線(スポット中心)が基本パターンの斜辺中央から若
干ズレており、このB4 に対応するL4 は、そのズレの
分だけ破線で示すビーム軸の基準線からピーク位置がズ
レている。したがって、かかるピーク位置のズレ量を利
用することにより、各電子ビーム毎のビーム軸線ズレの
補正値を割り出すことができる。
Further, according to FIG. 8 (b), B 4 of the beam axis (spot center) is displaced slightly from the oblique center of the basic pattern, L 4 corresponding to the B 4, only minute the deviation The peak position is shifted from the reference line of the beam axis indicated by the broken line. Therefore, the correction value of the beam axis deviation for each electron beam can be determined by using the deviation amount of the peak position.

【0041】なお、単位パターンとしては、ステンシル
状の穴あきのものも使用できる。この場合には、それぞ
れの穴の下にファラデーカップのような電流測定器を備
えるのが望ましい。また、前述の回路Ci として、デジ
タル−アナログ変換器(DAC)を使用してもよく、上
記のようにして割り出したスポット径補正値やビーム軸
線ズレの補正値をディジタル量としてDACに与え、D
ACからのアナログ出力をそのまま、あるいは所定の定
電圧に重畳して電極電圧を生成してもよい。DACは実
用上ビット数の上限があるため、分解能をきめ細かくす
ると補正幅が制限されてしまうので、前述の抵抗調節と
の併用が好ましい。大きな調節幅を確保しつつ、微妙な
調節を実現できる。
It should be noted that a stencil-shaped perforated unit pattern can also be used. In this case, it is desirable to provide a current measuring device such as a Faraday cup below each hole. Further, as a circuit C i described above, the digital - may be used analog converter (DAC), applied to the DAC correction value of the spot diameter correction value and the beam axis deviation calculated as described above as a digital amount, D
The electrode voltage may be generated as it is or by superimposing the analog output from the AC on a predetermined constant voltage. Since the DAC has a practical upper limit of the number of bits, if the resolution is made finer, the correction width is limited. Therefore, it is preferable to use the DAC together with the above-described resistance adjustment. Fine adjustment can be achieved while securing a large adjustment range.

【0042】さらに、前述の回路Ci として、電圧レギ
ュレータ回路やプログラマブル電源等の可変電源装置の
利用も好ましい。前者の場合には、そのリファレンス電
圧に上記のスポット径補正値やビーム軸線ズレの補正値
を与え、また後者の場合には、プログラム入力に同様な
補正値を与えればよい。さらにまた、補正対象が電磁型
の場合には、前述の回路Ci を電流源として構成し、例
えば、抵抗分割を利用して、電流源からの電流を適宜に
分割すればよい。
[0042] Furthermore, as a circuit C i described above, preferred use of the variable power supply such as a voltage regulator circuit and a programmable power supply. In the former case, the above-mentioned spot diameter correction value or beam axis deviation correction value may be given to the reference voltage, and in the latter case, the same correction value may be given to the program input. Furthermore, when the correction target of the electromagnetic type, configured as a current source circuit C i described above, for example, by using a resistor divider, may be divided into a current from the current source appropriately.

【0043】次に、本実施例の他の実施例を説明する。
通常の走査電子顕微鏡や電子ビーム描画装置では、ステ
ィグマトールと呼ばれる八極電磁コイル、または八極電
磁石によってビーム形状を補正している。前述の一実施
例においても何らかの製作誤差等によって各ビームのビ
ーム形状が歪むことが考えられる。
Next, another embodiment of the present embodiment will be described.
In ordinary scanning electron microscopes and electron beam writing apparatuses, the beam shape is corrected by an octupole electromagnetic coil or an octupole electromagnet called a stigmator. In the above-described embodiment, the beam shape of each beam may be distorted due to some manufacturing error or the like.

【0044】また、個々の電子エミッタの寿命という観
点から、電子鏡筒より多くの電子エミッタを用意し、適
時選択可能な機構にすることが考えられるが、すると、
個々の電子エミッタと電子鏡筒との軸ズレが発生する可
能性が生じ、これもビーム形状を歪ませる原因となる。
そこで、本実施例では、各電子ビーム光学系に静電八電
極を複数個配置することで、静電レンズ中心軸とビーム
軸とのズレを補正し、かつ、ビーム形状を理想的な円形
形状に成形するものである。
From the viewpoint of the life of each electron emitter, it is conceivable to prepare more electron emitters than the electron lens barrel and make the mechanism selectable in a timely manner.
There is a possibility that an axis deviation between each electron emitter and the electron lens barrel occurs, which also causes a distortion of the beam shape.
Therefore, in this embodiment, by disposing a plurality of electrostatic eight electrodes in each electron beam optical system, the deviation between the central axis of the electrostatic lens and the beam axis is corrected, and the beam shape is changed to an ideal circular shape. It is to be molded.

【0045】本実施例の原理を図9〜図11に基づいて
説明する。なお、図11中、51は電子エミッタ、52
は加速電極、53は二段構成の静電八電極、54は静電
アインツェルレンズ、55は試料である。静電八電極5
3に、図9(a)に示すような電圧を印加することで、
偏向電界を発生させることができ、図9(b)に示すよ
うな電圧配分を採ることで、ビーム形状を補正するステ
ィグマトールの働きができる。
The principle of the present embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 11, reference numeral 51 denotes an electron emitter;
Is an accelerating electrode, 53 is a two-stage electrostatic eight electrode, 54 is an electrostatic Einzel lens, and 55 is a sample. Electrostatic eight electrodes 5
By applying a voltage as shown in FIG.
A deflection electric field can be generated, and a stigmator function for correcting the beam shape can be performed by employing a voltage distribution as shown in FIG. 9B.

【0046】すなわち、この二つの重畳した電圧を各電
極に印加することで、軸ズレ補正とスティグ補正とを同
時に行うことができ、さらに、ビーム軸の平行移動や、
角度変更等も同時に行いたい場合は、静電八電極をさら
に複数段設ければよい。各電子ビーム光学系の静電八電
極の各電極に対しては、前述の一実施例と同様に、電子
ビーム発生部に微細に作り込まれた補正用回路部を通し
て適切な電圧が供給できる。
That is, by applying these two superimposed voltages to the respective electrodes, the axis shift correction and the stig correction can be performed simultaneously, and furthermore, the parallel movement of the beam axis,
If it is desired to change the angle or the like at the same time, a plurality of electrostatic eight electrodes may be provided. An appropriate voltage can be supplied to each electrode of the electrostatic eight electrodes of each electron beam optical system through a correction circuit unit finely formed in the electron beam generation unit, as in the above-described embodiment.

【0047】この場合、図8に示すパターンを使用し、
電子ビームの走査方向を、図8中、F1 〜F3 に示すよ
うに、縦・横・斜め方向とすることにより、各電子ビー
ムのスポット径のみならず、スポット形状を二次元的に
知ることができるので、このスポット形状に基づいて各
電子ビーム光学系の静電八電極の各電極に印加する電圧
を調整すればよい。
In this case, using the pattern shown in FIG.
The scanning direction of the electron beam, in FIG. 8, as shown in F 1 to F 3, by the length, width, and diagonal directions, not only the spot diameter of each electron beam, knowing the spot shape in two dimensions Therefore, the voltage applied to each of the eight electrostatic electrodes of each electron beam optical system may be adjusted based on the spot shape.

【0048】静電八電極の構造は、従来の微細加工技術
との整合を考えると、図10に示すように、まず、絶縁
基板上に導電性の薄膜を成膜し、通常のIC(Integrat
ed Circuit)配線加工と同様のプロセスによりパターニ
ングして作ることができる。ここで、電子ビーム軸と静
電レンズ軸とのズレを補正する場合、図11に示すよう
に、静電レンズよりも電子エミッタ側に静電八電極を配
置する必要がある。
Considering the matching of the structure of the electrostatic eight electrodes with the conventional microfabrication technology, as shown in FIG. 10, first, a conductive thin film is formed on an insulating substrate, and a normal IC (Integrat) is formed.
ed Circuit) It can be made by patterning in the same process as wiring processing. Here, when correcting the deviation between the electron beam axis and the electrostatic lens axis, as shown in FIG. 11, it is necessary to dispose an electrostatic eight electrode on the electron emitter side of the electrostatic lens.

【0049】また、軸ズレの補正が重要視されない場
合、つまり、スポット形状の成形が主たる目的の場合、
静電八電極と静電レンズとを兼用することが可能となる
ため、図12に示すように、アインツェルレンズの一電
極を8個に分割し、各々にスティグマトール用電圧を印
加してやればよい。通常、アインツェルレンズでは、中
間電極に電圧を印加し、両側の電極は接地電極とする。
When the correction of the axis deviation is not regarded as important, that is, when the main purpose is to form the spot shape,
Since it is possible to use both the electrostatic eight electrode and the electrostatic lens, as shown in FIG. 12, one electrode of the Einzel lens may be divided into eight, and a stigmator voltage may be applied to each of them. . Normally, in the Einzel lens, a voltage is applied to the intermediate electrode, and the electrodes on both sides are ground electrodes.

【0050】静電レンズの各電極の厚さが収束効果に及
ぼす影響は中心電極が大きく、また、厚いほど収束力が
増すため、後述するように、スポット形状の成形能力が
低くてすむ場合、図12に示すように、静電八電極を中
心電極の両側に位置する接地側電極に形成する方が製作
が容易である。偏向能力、すなわち、どれだけの電圧を
かければどれだけ偏向できるかの能力は、偏向電極のビ
ーム軸方向長さに依存し、長ければ偏向能力が高まる。
The effect of the thickness of each electrode of the electrostatic lens on the convergence effect is large as the center electrode is large, and the convergence force is increased as the thickness is increased. As shown in FIG. 12, manufacturing is easier if the electrostatic eight electrodes are formed on the ground-side electrodes located on both sides of the center electrode. The deflection ability, that is, how much voltage can be applied and how much deflection can be performed depends on the length of the deflection electrode in the beam axis direction.

【0051】スティグマトールの成形能力も同様であ
り、図12に示すような薄膜では、偏向能力及び成形能
力は比較的小さい。ちなみに、どれだけの厚さが必要で
あるかは、電子ビームの加速エネルギーと、必要な軸ズ
レの補正具合、またはビーム成形の補正具合とに依存す
るが、仮に、偏向能力及び成形能力を高める必要が生じ
た場合、微細に電子光学系を作り込む過程でかなりの厚
さの導電性膜を成膜することは長大な時間を要し、現実
的ではない。
The same applies to the forming ability of stigmatol, and the thin film as shown in FIG. 12 has relatively small deflection ability and forming ability. By the way, how much thickness is required depends on the acceleration energy of the electron beam and the required degree of misalignment or the required degree of beam shaping. When it becomes necessary, forming a conductive film having a considerable thickness in the process of finely forming an electron optical system requires a long time and is not practical.

【0052】そこで、図13(a)に示すように、ま
ず、穴を開けた絶縁基板上に対して斜め上方から導電性
材料が蒸着され、この状態で絶縁基板を回転させて電極
用パターンが形成される。次に、図13(b)に示すよ
うに、形成された電極用パターンが上面で配線され、穴
の内壁部は、収束イオンビーム等で各電極毎に切断され
ることにより、ビーム軸方向にある程度の長さをもった
電極の製作が可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 13 (a), first, a conductive material is vapor-deposited obliquely from above on the holed insulating substrate. In this state, the insulating substrate is rotated to form an electrode pattern. It is formed. Next, as shown in FIG. 13B, the formed electrode pattern is wired on the upper surface, and the inner wall portion of the hole is cut for each electrode by a focused ion beam or the like, so that the hole is cut in the beam axis direction. An electrode having a certain length can be manufactured.

【0053】また、この場合、穴の周辺に蒸着する導電
性材料として、やや抵抗率の高い材料を選択し、配線に
は低抵抗率の材料を用いて加工することにより、図14
に示すように、電極パターンと配線との接続部が配線電
位となり、隣接する接続部の間にわずかな電流が流れて
電位勾配がつけられる。このように構成することで、電
極間を電気的に切断することなく、必要な偏向及び成形
用の電界が穴の内部に作られる。
In this case, a material having a relatively high resistivity is selected as a conductive material to be deposited around the hole, and the wiring is processed by using a material having a low resistivity.
As shown in (1), the connection between the electrode pattern and the wiring becomes the wiring potential, and a slight current flows between the adjacent connection parts to create a potential gradient. With this configuration, a necessary deflection and shaping electric field is created inside the hole without electrically disconnecting the electrodes.

【0054】なお、補正回路は、前述の一実施例と同様
に、電子ビーム発生部とは独立に、外付けの通常の電子
回路としてもよいが、電子ビーム発生部は、シリコン基
板上に、電子エミッタ、収束電極、偏向電極等を微細加
工技術によって作り込むため、いずれかの基板上に微細
な集積回路として補正回路を作り込むことが可能であ
り、この場合、補正回路としては、例えば、抵抗分割回
路、デジタル−アナログ変換回路、電圧レギュレータ回
路等が考えられる。
The correction circuit may be an external ordinary electronic circuit independently of the electron beam generator, as in the above-described embodiment. However, the electron beam generator is provided on a silicon substrate. Since the electron emitter, the focusing electrode, the deflection electrode, and the like are formed by fine processing technology, it is possible to form a correction circuit as a fine integrated circuit on any one of the substrates. In this case, as the correction circuit, for example, A resistor division circuit, a digital-analog conversion circuit, a voltage regulator circuit and the like can be considered.

【0055】したがって、本実施例では、複数の電子光
学系におけるビームスポット形状の歪みが抑えられ、ウ
エハ・マスクの欠陥検出の精度向上、もしくは、高分解
能の描画が高速に行われる。なお、上記実施例では、電
極数や電極配置および加えられる電圧配分等についてそ
の代表例を示すものであり、これらに限定されるもので
はない。
Therefore, in the present embodiment, the distortion of the beam spot shape in the plurality of electron optical systems is suppressed, and the accuracy of wafer mask defect detection is improved, or high-resolution drawing is performed at high speed. In the above-described embodiment, typical examples of the number of electrodes, the arrangement of the electrodes, the distribution of applied voltages, and the like are shown, and the present invention is not limited thereto.

【0056】また、上記実施例では、静電収束及び静電
偏向の場合を例に採り説明しているが、これに限らず、
例えば、電磁収束や電磁偏向であってもよく、あるいは
静電型と電磁型との混在であってもよい。但し、電磁型
の場合、上記の収束電極(または偏向電極)を収束コイ
ル(または偏向コイル)に置換し、電極に与える電極電
圧を励磁電流とする。
In the above embodiment, the case of electrostatic convergence and electrostatic deflection has been described as an example. However, the present invention is not limited to this.
For example, electromagnetic convergence or electromagnetic deflection may be used, or an electrostatic type and an electromagnetic type may be mixed. However, in the case of the electromagnetic type, the above-mentioned focusing electrode (or deflection electrode) is replaced with a focusing coil (or deflection coil), and the electrode voltage applied to the electrode is used as the excitation current.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明では、複数の荷電粒子ビーム毎
に、各荷電粒子ビームの電極電圧または励磁電流が個別
に調整でき、ビーム形状成形電極によりビームのスポッ
ト形状を理想的な形状に整えることができるので、各荷
電粒子ビーム毎の特性を精度よく揃えることができる。
According to the present invention, the electrode voltage or the excitation current of each charged particle beam can be individually adjusted for each of a plurality of charged particle beams, and the beam spot shape can be adjusted to an ideal shape by the beam shape shaping electrode. Therefore, the characteristics of each charged particle beam can be precisely aligned.

【0058】したがって、例えば、スポット径差、ビー
ム軸線のズレ、偏向角のバラツキ、スポット形状の歪み
等を抑えることができる。
Therefore, it is possible to suppress, for example, a difference in spot diameter, a deviation of the beam axis, a variation in deflection angle, and a distortion in spot shape.

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

【図1】本発明の原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of the present invention.

【図2】一実施例の要部構成図である。FIG. 2 is a main part configuration diagram of one embodiment.

【図3】一実施例の回路Ci を含む平面図及びその回路
i の要部詳細図である。
3 is a plan view and a main part detailed diagram of the circuit C i includes a circuit C i of an embodiment.

【図4】一実施例の収束電極Ediの電極電圧Vdiを調節
する場合の接続図である。
FIG. 4 is a connection diagram for adjusting an electrode voltage V di of a focusing electrode E di according to one embodiment.

【図5】一実施例の基本パターン部の配置図である。FIG. 5 is a layout diagram of a basic pattern section according to one embodiment.

【図6】一実施例のナイフエッジ法によるスポット径測
定概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram of spot diameter measurement by a knife edge method according to one embodiment.

【図7】一実施例の軽元素及び重金属によるスポット径
測定概念図である。
FIG. 7 is a conceptual diagram of spot diameter measurement using a light element and a heavy metal according to one embodiment.

【図8】一実施例の複数の電子ビーム特性を一括測定す
る概念図である。
FIG. 8 is a conceptual diagram for collectively measuring a plurality of electron beam characteristics according to one embodiment.

【図9】他の実施例の原理図である。FIG. 9 is a principle diagram of another embodiment.

【図10】静電八電極を示す図である。FIG. 10 is a view showing an electrostatic eight electrode.

【図11】静電八電極の配置位置を説明するための図で
ある。
FIG. 11 is a diagram for explaining an arrangement position of electrostatic eight electrodes.

【図12】静電八電極の形成を説明するための図であ
る。
FIG. 12 is a diagram for explaining formation of an electrostatic eight electrode.

【図13】静電八電極の形成方法を説明するための図で
ある。
FIG. 13 is a view for explaining a method of forming an electrostatic eight electrode.

【図14】静電八電極の他の形成方法を説明するための
図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining another method of forming the electrostatic eight electrode.

【図15】従来例の要部構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram of a main part of a conventional example.

【図16】従来例のスポット径のバラツキに起因する不
具合概念図である。
FIG. 16 is a conceptual diagram of a defect caused by a variation in spot diameter in a conventional example.

【図17】従来例の偏向角のバラツキに起因する不具合
概念図である。
FIG. 17 is a conceptual diagram of a defect caused by variation in deflection angle in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 共通基板 21 電子エミッタ 22 荷電粒子ビーム 23 引出電極 24 収束用電極 25 偏向用電極 26 試料 27 二次電子 28 透過電子 29 検出器 30 調節手段 51 電子エミッタ 52 加速電極 53 静電八電極 54 静電アインツェルレンズ 55 試料 Reference Signs List 20 common substrate 21 electron emitter 22 charged particle beam 23 extraction electrode 24 focusing electrode 25 deflection electrode 26 sample 27 secondary electron 28 transmitted electron 29 detector 30 adjusting means 51 electron emitter 52 acceleration electrode 53 electrostatic eight electrode 54 electrostatic Einzel lens 55 samples

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/66 H01L 21/30 541B G01R 31/28 L (56)参考文献 特開 昭63−269445(JP,A) 特開 昭64−20619(JP,A) 特開 平2−42714(JP,A) 特開 平2−54855(JP,A) 特開 昭62−92434(JP,A) 特開 昭61−42130(JP,A) 特開 平4−361544(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H01L 21/66 H01L 21/30 541B G01R 31/28 L (56) References JP-A-63-269445 (JP, A) JP-A-63-269445 JP-A-2062019 (JP, A) JP-A-2-42714 (JP, A) JP-A-2-54855 (JP, A) JP-A-62-292434 (JP, A) JP-A-61-42130 (JP, A) , A) JP-A-4-361544 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】共通基板(20)または同一平面に配列し
た個別の基板に複数の電子エミッタ(21)を形成し、 該電子エミッタ(21)毎に、 電極電圧に応じたビーム電流をもつ荷電粒子ビーム(2
2)を該電子エミッタ(21)から引き出す引出電極
(23)、 電極電圧または励磁電流に応じた収束率を荷電粒子ビー
ム(22)に与える収束用電極(24)または収束用コ
イル、 電極電圧または励磁電流に応じた偏向角を荷電粒子ビー
ム(22)に与える偏向用電極(25)または偏向用コ
イル、 収束かつ偏向後の荷電粒子ビーム(22)にさらされる
試料(26)表面からの二次電子(27)または反射電
子もしくは試料(26)を透過した透過電子(28)を
荷電粒子ビーム(22)毎に検出する検出器(29)の
全てもしくはその一部を設けるとともに、 前記引出電極(23)、収束用電極(24)または収束
用コイル及び偏向用電極(25)または偏向用コイルに
与えるそれぞれの電極電圧または励磁電流の全部もしく
はその一部を調節する調節手段(30)を備えることを
特徴とする電子ビーム装置。
A plurality of electron emitters (21) are formed on a common substrate (20) or individual substrates arranged on the same plane, and each of the electron emitters (21) has a charge having a beam current corresponding to an electrode voltage. Particle beam (2
2) from the electron emitter (21), an extraction electrode (23), a convergence electrode (24) or a convergence coil for giving a convergence rate corresponding to an electrode voltage or an excitation current to the charged particle beam (22), an electrode voltage or A deflecting electrode (25) or a deflecting coil for applying a deflection angle corresponding to the exciting current to the charged particle beam (22); a secondary beam from the surface of the sample (26) exposed to the converged and deflected charged particle beam (22) All or a part of a detector (29) for detecting, for each charged particle beam (22), an electron (27) or a reflected electron or a transmitted electron (28) transmitted through a sample (26) is provided, and the extraction electrode ( 23), all or all of the respective electrode voltages or excitation currents applied to the converging electrode (24) or the converging coil and the deflecting electrode (25) or the deflecting coil. An electron beam device comprising an adjusting means (30) for adjusting a part thereof.
【請求項2】前記調節手段は、抵抗網の各素子自体また
は各素子につながる配線部分を選択的に切断または接続
することによって電極電圧または励磁電流を調節するも
のであり、かつ、電子エミッタと同一基板上に作り込ま
れたものであることを特徴とする請求項1記載の電子ビ
ーム装置。
The adjusting means adjusts an electrode voltage or an exciting current by selectively cutting or connecting each element of the resistance network itself or a wiring portion connected to each element, and adjusts an electron emitter and an electron emitter. 2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the electron beam apparatus is formed on the same substrate.
【請求項3】前記抵抗網の各素子は、トランジスタによ
って構成されることを特徴とする請求項2記載の電子ビ
ーム装置。
3. An electron beam apparatus according to claim 2, wherein each element of said resistance network is constituted by a transistor.
【請求項4】前記検出器からの信号に基づいて、収束か
つ偏向後における各荷電粒子ビームのスポット径もしく
は偏向角のバラツキを測定し、該バラツキが少なくなる
ように、前記引出電極、収束用電極または収束用コイル
及び偏向用電極または偏向用コイルに与えるそれぞれの
電極電圧または励磁電流の全部もしくはその一部を補正
するための補正量を演算する演算手段を備えることを特
徴とする請求項1記載の電子ビーム装置。
4. The method according to claim 1, wherein a variation in spot diameter or deflection angle of each charged particle beam after convergence and deflection is measured based on a signal from the detector. 2. An arithmetic unit for calculating a correction amount for correcting all or a part of each electrode voltage or excitation current applied to the electrode or the focusing coil and the deflection electrode or the deflection coil. An electron beam apparatus according to claim 1.
【請求項5】同一基板または同一平面に、一次元あるい
は二次元に配列した個別の基板に複数の電子エミッタを
形成し、 該複数の電子エミッタ毎に、 電極電圧に応じたビーム電流をもつ荷電粒子ビームを該
電子エミッタから引き出す引出電極(引出コイル)と、 電極電圧または励磁電流に応じた収束率を荷電粒子ビー
ムに与える収束電極(収束コイル)と、 電極電圧または励磁電流に応じた偏向角を荷電粒子ビー
ムに与える偏向電極(偏向コイル)と、 荷電粒子ビーム軸と該収束電極の中心軸とのズレを補正
し、荷電粒子ビームのビーム形状を成形するビーム形状
成形電極(ビーム形状成形コイル)と、 収束・偏向後の荷電粒子ビームにさらされる試料表面か
らの二次電子または反射電子、あるいは試料を透過した
透過電子を検出する検出器と、 を設け、 該引出電極(引出コイル)、該収束電極(収束コイ
ル)、該偏向電極(偏向コイル)、該ビーム形状成形電
極(ビーム形状成形コイル)に与える電極電圧(励磁電
流)を調節する調節手段を備えることを特徴とする電子
ビーム装置。
5. A plurality of electron emitters are formed on the same substrate or individual substrates arranged one-dimensionally or two-dimensionally on the same plane, and each of the plurality of electron emitters has a charged current having a beam current corresponding to an electrode voltage. An extraction electrode (extraction coil) for extracting a particle beam from the electron emitter; a focusing electrode (convergence coil) for providing a charged particle beam with a convergence rate corresponding to the electrode voltage or excitation current; and a deflection angle corresponding to the electrode voltage or excitation current. Electrode (deflection coil) for applying a beam to a charged particle beam, and a beam shape shaping electrode (beam shape shaping coil) for correcting the deviation between the charged particle beam axis and the central axis of the focusing electrode and shaping the beam shape of the charged particle beam ), And detection of secondary or reflected electrons from the sample surface exposed to the converged / deflected charged particle beam, or transmitted electrons transmitted through the sample. And an electrode voltage (excitation current) to be applied to the extraction electrode (extraction coil), the focusing electrode (convergence coil), the deflection electrode (deflection coil), and the beam shape shaping electrode (beam shape shaping coil). An electron beam device comprising an adjusting means for adjusting.
【請求項6】前記ビーム形状成形電極(ビーム形状成形
コイル)は、少なくとも一段以上の静電八電極構造の電
極(コイル)であることを特徴とする請求項5記載の電
子ビーム装置。
6. The electron beam apparatus according to claim 5, wherein said beam shape shaping electrode (beam shape shaping coil) is an electrode (coil) having at least one or more stages of electrostatic eight-electrode structure.
【請求項7】前記ビーム形状成形電極(ビーム形状成形
コイル)は、静電レンズの接地側電極に作り込まれたも
のであることを特徴とする請求項6記載の電子ビーム装
置。
7. The electron beam apparatus according to claim 6, wherein said beam shape shaping electrode (beam shape shaping coil) is formed in a ground electrode of an electrostatic lens.
【請求項8】前記調節手段は、前記電子エミッタと同一
基板上に集積回路、あるいは抵抗網として作り込まれた
ものであることを特徴とする請求項5記載の電子ビーム
装置。
8. An electron beam apparatus according to claim 5, wherein said adjusting means is formed as an integrated circuit or a resistor network on the same substrate as said electron emitter.
【請求項9】予め設定された基準パターンに基づいて各
ビーム形状を検出し、前記収束電極(収束コイル)、前
記偏向電極(偏向コイル)、前記ビーム形状成形電極
(ビーム形状成形コイル)に与える電圧の補正量を演算
する演算手段を備えることを特徴とする請求項5、6、
または8記載の電子ビーム装置。
9. A beam shape is detected based on a preset reference pattern and applied to the focusing electrode (focusing coil), the deflection electrode (deflection coil), and the beam shape shaping electrode (beam shape shaping coil). 7. The image processing apparatus according to claim 5, further comprising a calculating unit configured to calculate a correction amount of the voltage.
Or the electron beam device according to 8.
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