JP3962778B2 - Electron beam detector, electron beam writing method and electron beam writing apparatus using the same - Google Patents
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本発明は、半導体集積回路などの加工、描画に用いられる電子ビーム描画技術に関する。 The present invention relates to an electron beam drawing technique used for processing and drawing of a semiconductor integrated circuit and the like.
LSIを代表とする半導体集積回路の高密度化、高集積化が急速に進み、これに伴い形成すべき回路パターンの微細化も急速に進んでいる。特に、100nmノード以下のパターン形成は、従来の光リソグラフィーの延長では非常に困難とされている。 A semiconductor integrated circuit represented by an LSI is rapidly increasing in density and integration, and accordingly, a circuit pattern to be formed is rapidly miniaturized. In particular, pattern formation of 100 nm node or less is considered to be very difficult by extension of conventional optical lithography.
これに対して、電子ビーム描画は、微細パターンを形成するためには有効な手段である。しかし、量産に適用するためには、高い描画精度を維持しつつ、更に高い描画速度向上が要求されている。 On the other hand, electron beam drawing is an effective means for forming a fine pattern. However, in order to apply to mass production, higher drawing speed improvement is required while maintaining high drawing accuracy.
近年、電子ビーム描画の描画速度向上の手段として大きく2つの方法が研究開発されてきている。第1の方法は、ステンシルマスクを用いて、電子ビームを縮小投影あるいは近接照射してパターンを形成する方法である。この方法は、高スループットを望めるものの、マスク製作が困難で、コストがかかると予想されている。第2の方法は、従来の電子ビーム描画方法であるポイントビームや可変矩形ビームを同時に複数用いて一度に描画を行う方式である。ここでは、電子レンズや偏向器からなる1つの電子光学系に1つの電子ビームを割り当てこの電子光学系を複数用いるものをマルチカラム方式、1つの電子光学系に複数のビームを通すものをマルチビーム方式と定義する。 In recent years, two major methods have been researched and developed as means for improving the drawing speed of electron beam drawing. The first method is a method of forming a pattern by reducing projection or proximity irradiation of an electron beam using a stencil mask. Although this method can be expected to have a high throughput, it is expected that the mask fabrication is difficult and costly. The second method is a method of performing drawing at the same time using a plurality of point beams and variable rectangular beams, which is a conventional electron beam drawing method. Here, one electron beam is assigned to one electron optical system consisting of an electron lens and a deflector, a multi-column system using a plurality of the electron optical systems, and a multi-beam system using a plurality of beams through one electron optical system. It is defined as a method.
マルチビームの電子ビーム描画として、例えば、特開平9−245708号公報に記載された方法がある。1つの電子源から放射された電子ビームをコンデンサーレンズにて平行ビームを形成し、アパーチャアレイにより複数の電子ビームに分割する。このビームからレンズアレイと偏向器アレイにより中間像を形成し、ブランキングアレイにより独立にオンオフを制御した後、偏向器を含む投影光学系により試料上に中間像を投影することにより描画を行う。本方法は、レンズアレイと偏向器アレイにより投影光学系にて発生する像面湾曲や歪などをあらかじめ補正することが可能で、投影光学系の設計が容易になるため高解像かつ高スループットを実現する画期的な方法である。 As multi-beam electron beam drawing, for example, there is a method described in JP-A-9-245708. An electron beam radiated from one electron source is formed into a parallel beam by a condenser lens, and is divided into a plurality of electron beams by an aperture array. From this beam, an intermediate image is formed by a lens array and a deflector array, on / off is controlled independently by a blanking array, and then drawing is performed by projecting the intermediate image onto a sample by a projection optical system including a deflector. This method can preliminarily correct curvature of field and distortion generated in the projection optical system by the lens array and deflector array, and the design of the projection optical system becomes easy, so high resolution and high throughput can be achieved. It is an epoch-making method to realize.
上記いずれの描画方式を用いる場合にも、描画を行うためにはビームのプロファイルを描画に先立ってあらかじめ測定し、そこで得られた結果をビーム制御にフィードバックを行う(ビーム校正と呼ぶ)ことが必要である。ここで、プロファイルとは、電子光学系の収差によるボケ、焦点や非点のずれによるボケ、歪、ビームの位置、ビーム強度などである。これらは、光学系を調整する段階でも、また、偏向によるプロファイルの変化を求める際にも正確に測定することが、描画精度を高める上で必須である。 Regardless of which drawing method is used, in order to perform drawing, it is necessary to measure the beam profile in advance before drawing, and to feed back the obtained results to beam control (referred to as beam calibration). It is. Here, the profile refers to blur due to aberration of the electron optical system, blur due to deviation of focus or astigmatism, distortion, beam position, beam intensity, and the like. In order to improve the drawing accuracy, it is essential to accurately measure these at the stage of adjusting the optical system and also when determining the change in profile due to deflection.
ビームプロファイルの高精度な測定には、例えば、特開平6−275500号公報に記載されているように透過電子を用いる方法が有効である。透過電子検出の応用としてマルチカラム方式に適用したものとして、例えば、特開2002−110533号公報に記載されたものがある。 For high-precision measurement of the beam profile, for example, a method using transmitted electrons is effective as described in JP-A-6-275500. As an application of transmission electron detection, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-110533, for example, which is applied to the multi-column system.
複数の電子ビームを用いて一度に描画を行う方式であるマルチカラム方式およびマルチビーム方式では、複数のビームプロファイルを同時に計測することが、ビーム校正を含めたトータルの描画時間を短縮する上で有効である。従って、透過電子を検出する透過電子検出器を複数並べて、描画対象である試料近傍に設置することになる。 In the multi-column method and multi-beam method, which perform drawing at the same time using multiple electron beams, measuring multiple beam profiles simultaneously is effective in reducing the total drawing time including beam calibration. It is. Therefore, a plurality of transmission electron detectors for detecting transmission electrons are arranged in the vicinity of the sample to be drawn.
透過電子を検出するのに有効な半導体電子検出器、いわゆるフォトダイオードの材質はそのほとんどがシリコンである。例えば、50kVの電子ビームをシリコンに照射した場合の浸入深さ約20μmである。シリコン内で電子が散乱し、約20μmの深さまで浸入する。この距離はビーム入射と垂直な方向でもほとんど同じである。従って、20μm以下の間隔でフォトダイオードを並べた場合、1つのフォトダイオードにフォトダイオードの寸法以下のビーム径の電子ビームを照射すると、フォトダイオード内で散乱した電子は、隣接するフォトダイオード内に浸入する。結果として、隣接したフォトダイオードにも検出電流が流れ、正確に電子ビームを検出できないことになる。このことは、上記の透過電子検出器を並べる間隔に下限があることを意味する。例えば、マルチビーム描画方式ではビーム間隔20μm以下の同時測定はできないという課題を有していた。 Most semiconductor electron detectors, so-called photodiodes, effective for detecting transmitted electrons are silicon. For example, the penetration depth when silicon is irradiated with a 50 kV electron beam is about 20 μm. Electrons are scattered in the silicon and penetrate to a depth of about 20 μm. This distance is almost the same in the direction perpendicular to the beam incidence. Therefore, when photodiodes are arranged at intervals of 20 μm or less, when one electron beam is irradiated with an electron beam having a beam diameter less than the size of the photodiode, the electrons scattered in the photodiode enter the adjacent photodiode. To do. As a result, the detection current flows also in the adjacent photodiode, and the electron beam cannot be detected accurately. This means that there is a lower limit to the interval at which the transmission electron detectors are arranged. For example, the multi-beam drawing method has a problem that simultaneous measurement with a beam interval of 20 μm or less cannot be performed.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、近接した複数の電子ビームのプロファイルを同時に計測する透過型の電子ビーム検出器を提供し、これを用いて高精度な描画を可能にする電子ビーム描画技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a transmission electron beam detector that simultaneously measures the profiles of a plurality of adjacent electron beams, and enables high-precision drawing using the same. An object of the present invention is to provide an electron beam lithography technique.
上記目的を達成するために、本発明では、下記に示す特徴を有する。 In order to achieve the above object, the present invention has the following characteristics.
(1)本発明の電子ビーム検出器は、複数の開口マークと、前記複数の開口マークを通過した電子ビームを光に変換する手段と、前記複数の開口マークに対応して設けられ、変換された前記光を検出する複数の光検出素子とを有し、前記開口マーク上に電子ビームを走査して、前記電子ビームを検出する電子ビーム検出器において、前記電子ビームを光に変換する手段と前記複数の光検出素子との間に、変換された前記光を光学的に分離する手段を設けたことを特徴とする。 (1) An electron beam detector of the present invention is provided corresponding to a plurality of aperture marks, means for converting an electron beam that has passed through the plurality of aperture marks into light, and the plurality of aperture marks. A plurality of light detecting elements for detecting the light, and scanning the electron beam on the opening mark to detect the electron beam, and means for converting the electron beam into light. Means for optically separating the converted light is provided between the plurality of light detection elements.
(2)前記(1)の電子ビーム検出器において、前記光を光学的に分離する手段が、透明部材と分離壁からなり、前記光の全部は前記透明部材を通過して前記光検出素子に到達するか、または、前記光の一部は前記透明部材を通過して前記光検出素子に到達し、前記光の他の一部は前記分離壁に反射、吸収されて前記光検出素子に到達するよう構成されていることを特徴とする。 (2) In the electron beam detector according to (1), the means for optically separating the light includes a transparent member and a separation wall, and all of the light passes through the transparent member and enters the light detection element. Or a part of the light passes through the transparent member and reaches the light detection element, and another part of the light is reflected and absorbed by the separation wall and reaches the light detection element. It is comprised so that it may carry out.
(3)本発明の電子ビーム検出器は、複数の開口マークと、前記複数の開口マークを通過した電子ビームを光に変換する手段と、前記複数の開口マークに対応して設けられ、変換された前記光を検出する複数の光検出素子とを有し、前記開口マーク上に電子ビームを走査して、前記電子ビームを検出する電子ビーム検出器において、前記電子ビームを光に変換する手段と前記複数の光検出素子との間に、変換された前記光を前記光検出素子上に集束するための光学レンズを含む光学手段を設けたことを特徴とする。 (3) The electron beam detector of the present invention is provided corresponding to the plurality of aperture marks, means for converting the electron beam that has passed through the plurality of aperture marks into light, and the plurality of aperture marks. A plurality of light detecting elements for detecting the light, and scanning the electron beam on the opening mark to detect the electron beam, and means for converting the electron beam into light. Optical means including an optical lens for focusing the converted light on the light detection elements is provided between the plurality of light detection elements.
(4)前記(1)又は(3)の電子ビーム検出器において、前記開口マークが、散乱体で構成され、かつ前記散乱体により散乱した電子を制限する絞りを有していることを特徴とする。 (4) In the electron beam detector according to (1) or (3), the aperture mark is formed of a scatterer and has a diaphragm for limiting electrons scattered by the scatterer. To do.
(5)本発明の電子ビーム描画方法は、前記(1)〜(4)の電子ビーム検出器からビームプロファイル信号を得る工程と、得られた前記ビームプロファイル信号から電子ビーム描画装置の電子光学系および制御系を調整する工程と、調整された前記電子光学系および前記制御系を用いてパターン描画を行う工程とを含むことを特徴とする。 (5) The electron beam drawing method of the present invention includes a step of obtaining a beam profile signal from the electron beam detectors of (1) to (4), and an electron optical system of an electron beam drawing apparatus from the obtained beam profile signal. And a step of adjusting the control system, and a step of drawing a pattern using the adjusted electron optical system and the control system.
(6)本発明の電子ビーム描画装置は、前記(1)〜(4)の電子ビーム検出器を具備し、前記電子ビーム検出器からのビームプロファイル信号を基に電子光学系を調整する手段と、前記電子ビーム検出器からのビームプロファイル信号を基に制御系を調整する手段と、調整された前記電子光学系と前記制御系とを用いてパターン描画を行う手段とを有することを特徴とする。 (6) An electron beam drawing apparatus according to the present invention comprises the electron beam detectors (1) to (4), and means for adjusting an electron optical system based on a beam profile signal from the electron beam detector; And a means for adjusting a control system based on a beam profile signal from the electron beam detector, and a means for drawing a pattern using the adjusted electron optical system and the control system. .
本発明によれば、近接した複数の電子ビームのプロファイルを同時に計測する透過型電子ビーム検出器を実現することができ,これを用いて電子ビーム描画装置の電子光学系および制御系を調整することにより高精度な描画を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to realize a transmission electron beam detector that simultaneously measures the profiles of a plurality of adjacent electron beams, and to adjust the electron optical system and the control system of the electron beam drawing apparatus using this detector. Therefore, highly accurate drawing can be performed.
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施例1)
まず、本発明で用いる電子ビーム描画装置の構成について説明する。図2は、マルチビーム方式の電子ビーム描画装置の一例である。
Example 1
First, the configuration of the electron beam drawing apparatus used in the present invention will be described. FIG. 2 is an example of a multi-beam type electron beam drawing apparatus.
電子銃201から放射された電子ビーム202は、コンデンサーレンズ203によって略平行の電子ビームになる。アパーチャアレイ204により分離された電子ビーム206は、レンズアレイ205によりブランキング絞り208近傍に電子銃のクロスオーバの中間像209を結ぶ。これらの中間像209の位置は、アライメント制御回路220によって駆動されるアライメント用偏向器216により個々に光軸と垂直方向の位置を変えることができる。アライメント偏向器216は直交した2組の偏向器であり、X方向、Y方向独立にアライメントが可能である。
The
また、ブランキングアレイ207に電圧を印加することにより中間像209は光軸と垂直方向に移動し、ブランキング絞り208によって遮断され、個々の分離された電子ビーム206についてオンオフの制御が可能となる。
Further, by applying a voltage to the
これらの中間像209を第1投影レンズ210、第2投影レンズ214からなる投影光学系により試料ステージ218上の試料217に投影する。投影光学系は、第1投影レンズ210の後焦点位置と第2投影レンズ214の前焦点位置を共有するようにレンズ制御回路222によって駆動される。この配置は、対称磁気ダブレット構成と呼ばれ、低収差で投影が可能となる。
These
電子ビーム描画用の電子源として最も多く用いられるLaB6は、電子銃のクロスオーバーサイズは10μm程度である。試料上でのビームサイズを10nmにするためには1/1000に縮小する必要がある。今、レンズアレイの倍率を1/20とすると、投影光学系には1/50の倍率が必要である。これを1組の投影レンズで実現することは困難な場合がある。そのときには、投影レンズを2組用いて、例えば、1段目を1/10、2段目を1/5に設定する。図2に示したブランキング絞り208と第1投影レンズ210の間に、投影レンズを設置する。この投影レンズも、対称磁気ダブレット構成を用いる。
LaB 6, which is most frequently used as an electron source for electron beam drawing, has an electron gun crossover size of about 10 μm. In order to make the beam size on the sample 10 nm, it is necessary to reduce it to 1/1000. Now, assuming that the magnification of the lens array is 1/20, the projection optical system needs a magnification of 1/50. This may be difficult to achieve with a set of projection lenses. At that time, using two sets of projection lenses, for example, the first stage is set to 1/10 and the second stage to 1/5. A projection lens is installed between the blanking
このとき、各中間像209を構成する複数の電子ビームは一括して主偏向器213および副偏向器215により偏向され、位置決めされる。例えば、主偏向器213は偏向幅を広く、副偏向器215は偏向幅を狭く用いる。主偏向器213は電磁型、副偏向器215は静電型で構成される。偏向器を動作させてビームを偏向した際に発生する偏向収差による焦点ずれは動的焦点補正器211で、偏向により発生する偏向非点は動的非点補正器212により補正を行う。焦点補正器、非点補正器ともコイルで構成される。これらの構成を総称して電子光学系とする。
At this time, the plurality of electron beams constituting each
描画は、試料ステージ218に搭載した試料217を移動させることにより行う。219は、本発明の電子ビーム検出器である。この電子ビーム検出器219は、試料ステージ上に搭載され、レーザー干渉計などの座標測定機能(図示せず)を含むステージ制御回路225と連動して、位置決めされる。また、ビーム中心軸上だけではなく、電子ビームを偏向と同期させて測定することにより、各中間像を投影して形成される試料と同一面上での電子ビームのビームプロファイルを計測することが出来る。電子ビーム検出器219からの出力は信号処理回路224でデータ処理され、CPU226に送られることにより電子光学調整や描画にフィードバックされる。
Drawing is performed by moving the
CPU226に蓄えられたパターンデータに基づく照射量制御回路221によりビームのオンオフと、偏向制御回路223により駆動される主偏向器213および副偏向器215の偏向動作を同期させることにより描画が行われる。このとき、ステージ制御回路225を通じて連続移動またはステップ移動により試料ステージ218が移動する。上記一連の動作全てを、CPU226が制御する。これら、電子光学系以外の部分を総称して制御系とする。
Drawing is performed by synchronizing on / off of the beam by the
次に、本発明の電子ビーム検出器の構成について説明する。 Next, the configuration of the electron beam detector of the present invention will be described.
図1は、本発明の第1の実施例になる電子ビーム検出器の断面図を示す。 FIG. 1 is a sectional view of an electron beam detector according to a first embodiment of the present invention.
本発明の電子ビーム検出器プロファイルを測定する複数の電子ビーム101をビームA、B、Cとし、間隔は10μmとする。これらの電子ビーム101は全て同時に偏向され、図1に示す矢印のごとく開口マーク102上で走査を行う。開口マークは所望の形状の加工が可能な金属材料(例えば、MoやSi)を用いて形成されている。このマークはいわゆるナイフエッジであり、電子ビームが開口部にあれば下流に通過し、ナイフエッジの部分にあれば遮断されて下流には行かない。
The plurality of
いま、電子ビーム101のうちビームCを例にとって説明する。開口マーク102の開口部を通過した電子ビーム101は、蛍光体103に照射され、光105が発生する。発生した光105は透明基板104を通り、そのうち分離絞り106を通過したものだけが、光検出素子107に到達する。分離絞り106の役割は、光105が隣接する光検出素子107に到達しないようにすることである。より厳密に分離するのであれば、分離絞り106を2枚設置すればよい。光検出素子107では光量に応じて電流信号に変換を行う。この電流信号は基板108内の信号伝達手段あるいは配線(図示せず)を通じて、基板外に取り出される。ここで、得られた信号電流は、電子ビーム101のビームA、B、Cに対応した光検出素子107の素子A、B、Cにそれぞれ1対1に対応した信号として独立に、分離されて取り出すことが可能なように信号伝達手段あるいは配線を設ける。
Now, the beam C of the
蛍光体103は電子ビームの照射により発光するものであればよい。例えば、透明基板104をガラスとし、その上に塗布するものでよい。このとき、蛍光体103の膜厚はいわゆるにじみ(ビーム径以上に発光する)となるので、ビームのエネルギー(加速電圧)と発光効率を考慮して可能な限り薄くすることが望ましい。このため、粒径の小さい材質を選び、薄く(数μm程度)かつ均一に塗布する必要がある。また、塗布型ではなく、例えばYAGのような結晶のものを用いても良い。このとき、透明基板は結晶の蛍光体と格子定数が近く、かつ光の透過率の高いものを用いる。
The
透明基板104の厚さは、入射した電子ビームを阻止して光検出素子107に直接入射させない厚さが必要である。例えば50kVの電子ビームで透明基板がガラスの場合、数十μm以上の厚さがあればよく、この程度であれば、光の透過率も十分大きい。電子ビームを阻止するため絶縁物であると電荷が溜まる可能性がある。このため、導電性の材料を用いるか、透明基板の上下両面あるいは片面に導電性材料を塗布することが有効である。ここでは、塗布型の蛍光体を厚さ10μmでガラス板に塗布した。
The thickness of the
次に、図3に、開口マークと分離絞りの上面図を示す。図3(A)に示す開口マーク301は1枚の基板であり、その中に開口部302が形成されている。ここでは、L字型の開口を例示したが、十字であっても矩形であってもよい。目的は、1本の電子ビームに対して、XとYの2方向にナイフエッジが形成されていれば良い。図1に示した開口マーク102は図3に示した開口マーク301の破線の部分の断面である。本実施例では、20μm厚のシリコン基板にフォトリソグラフィーでパターンニングし、ドライエッチングを行って形成した。図3(B)に示す分離絞り303も同様である。1枚の分離絞り基板に、絞り開口304がマーク開口と同じ間隔で形成されている。絞りの直径は、分離絞りと光検出素子との距離と大きさで決定される。この実施例ではMoの板に数μmの径の穴を加工したものを用いた。なお、形状は円形でなくても良く開口部302の形状に応じて、L字型、十字型、矩形型でもよい。
Next, FIG. 3 shows a top view of the aperture mark and separation diaphragm. An
光検出素子107は、フォトダイオードのアレイを用いた。本発明で重要な点は、複数の光検出素子からの電流信号を、それぞれ独立に取り出すことである。素子の数が10個程度と少なければ、独立に配線を取り出しても良い。しかし、素子の数が多ければ、フォトダイオードを並べたものフォトダイオードアレイの代表であるCCD(電荷結合素子:Charge Coupled Devices)を用いても良い。CCDは画素寸法10μm以下のものが既に開発されており、本発明に適用可能である。
As the
次に、ビームプロファイル測定を、図4を用いて説明する。図4の3つのグラフは、上から図1のビームA(素子Aの信号電流出力)、ビームB(素子Bの信号電流出力)、ビームC(素子Cの信号電流出力)を示している。3つのグラフの横軸は共通でビーム走査の距離を示しており、横位置は同じ距離を示している。縦軸は、それぞれの光検出素子の信号電流出力(ここでは電気回路で増幅している)を信号強度(任意単位)として示している。ここでは、ビームA、B、Cはポイントビーム(概略ガウシアンビーム)である。 Next, beam profile measurement will be described with reference to FIG. 4 shows the beam A (signal current output of element A), beam B (signal current output of element B), and beam C (signal current output of element C) of FIG. 1 from above. The horizontal axes of the three graphs are common and indicate the beam scanning distance, and the horizontal positions indicate the same distance. The vertical axis indicates the signal current output (here, amplified by an electric circuit) of each photodetecting element as signal intensity (arbitrary unit). Here, the beams A, B, and C are point beams (generally Gaussian beams).
いずれも、走査開始(左端)はマークによりビームが遮断された状態(低レベルの信号)から、走査終了(右端)は開口を通過し信号が出ている状態(高レベルの信号)まで変化している。この変化の途中の部分が、ナイフエッジによるビームプロファイルになる。ビームAのグラフでは、ポイントビームであるため、信号強度(低レベルと高レベル)の中間点がビームAの中心位置となる。この位置は走査距離Pa点に相当し、ビームAの中心位置はPaであることが測定されている。同様にビームBのグラフでは、ビームBの中心位置はPbとなる。前述のようにビームA、B、Cは1つの偏向器で同時に偏向走査されているので、PaとPbの差がビームAとビームBの相対的な位置の差になる。ビームAとBに相当する開口マークの距離があらかじめ測定されていれば、ビームAB間の距離の絶対値を求めることができる。 In either case, the start of scanning (left end) changes from the state where the beam is blocked by the mark (low level signal) to the end of scanning (right end) from the state where the signal passes through the aperture (high level signal). ing. A part in the middle of this change becomes a beam profile by a knife edge. In the graph of the beam A, since it is a point beam, the middle point of the signal intensity (low level and high level) is the center position of the beam A. This position corresponds to the scanning distance Pa point, and it is measured that the center position of the beam A is Pa. Similarly, in the beam B graph, the center position of the beam B is Pb. As described above, since the beams A, B, and C are simultaneously deflected and scanned by one deflector, the difference between Pa and Pb is the difference between the relative positions of the beams A and B. If the distance between the aperture marks corresponding to the beams A and B is measured in advance, the absolute value of the distance between the beams AB can be obtained.
また、信号強度の低レベルを0%、高レベルを100%とし、12%と88%のレベルで信号強度との交点を求め、これらの点の走査距離の差がビームの概略半値幅となる。ビームBの半値幅がΦb、同様にビームCの半値幅がΦcと測定される。この場合Φbに比較してΦcが大きく、ビームCがボケていることが分かる。また、X方向の走査とY方向の走査で差があれば、ビーム形状が非対称ないわゆる非点であることが分かる。例えば、これらのビームを形成する電子光学系の焦点や非点を変化させてこの測定を繰り返せば、焦点や非点に対する依存性を得ることができる。 Further, assuming that the low level of the signal intensity is 0% and the high level is 100%, the intersections of the signal intensity are obtained at the levels of 12% and 88%, and the difference in scanning distance between these points becomes the approximate half width of the beam. . The half width of the beam B is measured as Φb, and similarly the half width of the beam C is measured as Φc. In this case, it can be seen that Φc is larger than Φb and the beam C is blurred. Further, if there is a difference between scanning in the X direction and scanning in the Y direction, it is understood that the beam shape is a so-called astigmatism. For example, if the measurement is repeated by changing the focus and astigmatism of the electron optical system that forms these beams, the dependence on the focus and astigmatism can be obtained.
次に、本実施例の電子ビーム検出器を用いて得られたビームプロファイルデータを描画にフィードバックする手順を、図8を用いて説明する。なお、電子ビーム描画装置の構成要素は図2の符号を用いて説明する。 Next, a procedure for feeding back the beam profile data obtained by using the electron beam detector of the present embodiment to drawing will be described with reference to FIG. The components of the electron beam drawing apparatus will be described using the reference numerals in FIG.
本発明のビームプロファイルの測定は、描画装置を稼動する上で最適な間隔で実施される。ビームプロファイルの測定開始は、特定の時間間隔、または、特定の描画量(例えばウェハ処理ロット毎)、または、オペレーターが与える(ステップ1)。 The measurement of the beam profile of the present invention is performed at an optimum interval for operating the drawing apparatus. The measurement start of the beam profile is given by a specific time interval, a specific drawing amount (for example, for each wafer processing lot), or an operator (step 1).
本発明の電子ビーム検出器へのステージ移動や、偏向信号発生、などの手順はあらかじめ図2に示すCPU226にプログラムされ、自動的に実施する。検出信号の処理は、図2に示す信号処理回路224で実施され、CPU226に取り込まれ、各ビームのビーム径に関する測定結果として保存される(ステップ2)。
Procedures such as stage movement to the electron beam detector of the present invention and generation of a deflection signal are programmed in advance in the
ここで得られた各ビームのビーム径に関する測定結果は、電子光学の設計値などと比較し、描画を行うのに必要な許容値内かどうかの判断を行う(ステップ3)。 The measurement result regarding the beam diameter of each beam obtained here is compared with the design value of the electron optics and the like, and it is determined whether or not it is within an allowable value necessary for drawing (step 3).
許容値から外れていた場合には、CPU226にて最適な光学条件を計算し、レンズ制御回路222を通して第1投影レンズ210や第2投影レンズ214を制御し、また偏向制御回路223を通して動的焦点補正器211、動的非点補正器212を用いて電子光学系の調整を行う。例えば、各ビーム間のボケが均一になるような最適な描画条件を設定する(ステップ4)。
If it is outside the allowable value, the
テップ4で調整を行った後、再度ステップ2にて測定を行う。 After adjusting in step 4, the measurement is performed again in step 2.
ステップ3で許容値内であった場合、ビーム位置の測定を行う(ステップ5)。 If it is within the allowable value in step 3, the beam position is measured (step 5).
個々のビーム位置を測定し、ビーム間隔が許容値内かどうかの判断を行う(ステップ6)。 Individual beam positions are measured to determine whether the beam spacing is within an acceptable value (step 6).
ビーム間隔が設計値と異なり、許容値から外れている場合には、規定の値となるように、アライメント制御回路220を介してアライメント偏向器216を調整する。これとは別に各ビームが受け持つ描画パターンデータをシフトするよう偏向制御回路223と同期させて照射量制御回路221を制御する。このように制御系を調整し、ビーム間隔のずれを補正することも可能である。また、アライメント偏向器とパターンデータのシフトを併用しても良い(ステップ7)。
When the beam interval is different from the design value and deviates from the allowable value, the
個々のビーム位置を測定が許容値内であった場合に、測定を終了し描画を開始する(ステップ8)。 When the measurement of each beam position is within the allowable value, the measurement is finished and drawing is started (step 8).
本電子ビーム検出器を用いてマルチビーム描画装置の電子光学系および制御系の調整を行った後、描画を行えば、マルチビーム描画装置の特徴を生かした高速化かつ高精度な描画が実現できる。 By performing drawing after adjusting the electron optical system and control system of the multi-beam drawing apparatus using this electron beam detector, high-speed and high-precision drawing utilizing the features of the multi-beam drawing apparatus can be realized. .
以上の実施例は、ビーム本数が3×3(9本)アレイの例をあげているが、マルチビーム描画システムで使用するビームの本数にあわせてアレイの電子ビーム検出器を構成すればよい。また、例えば、3本1列の検出器を構成し、試料ステージを移動させながら順次測定を行っても良い。 In the above embodiments, an example of a 3 × 3 (9) array of beams is given, but an electron beam detector of the array may be configured in accordance with the number of beams used in the multi-beam drawing system. Further, for example, three detectors in one row may be configured, and measurement may be performed sequentially while moving the sample stage.
(実施例2)
図5は、本発明の第2の実施例を示す。本実施例は、図1に示す第1の実施例の透明基板の代わりに、透明部材と分離壁を用いたものである。
(Example 2)
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, a transparent member and a separation wall are used instead of the transparent substrate of the first embodiment shown in FIG.
プロファイルを測定する複数の電子ビーム501は全て同時に偏向され、図5に示す矢印のごとく開口マーク502上で走査を行う。開口マーク502は、第1の実施例と同じである。開口部を通過した電子ビームは蛍光体503に照射され、光505が発生する。発生した光505は、透明部材504を通過して光検出素子507に到達する。このとき、角度を持って発光した光は分離壁506に当たって一部は反射され、また、一部は分離壁506に入って吸収される。この原理は以下で説明する。
A plurality of
ここでは、透明部材504と分離壁を一体構造とした光ファイバーを用いた。透明部材504がコアガラス、分離壁506がクラッドガラスに相当し、両者の屈折率で決まる特定の入射角以下の光は前反射して、反対面に到達する。本実施例では、クラッドガラスに光を吸収する吸収体を混入させており、特定の入射角以上の光が隣接するコアガラスへ到達を最小としている。この光ファイバーを束ねた、いわゆるFOP(Fiber Optic Plate)を用いた。本実施例では、FOPの端面に、蛍光体503を塗布したが、分離壁506に対して透明部材504を後退させて窪みを作り、その部分に蛍光体を埋め込めば、隣接する検出器間の干渉は最小となる。光検出素子507で変換された電流信号は基板508を通じて取り出される。以降の測定手順は、第1の実施例における図8に示した手順と同様である。
Here, an optical fiber in which the
(実施例3)
図6に、本発明の第3の実施例を示す。プロファイルを測定する複数の電子ビーム601は全て同時に偏向され、図6に示す矢印のごとく薄膜開口マーク602上で走査を行う。本実施例では、薄膜開口マーク602に厚さ2μmのシリコンを用いた。ナイフエッジを用いた透過電子検出方では、微小な形状を加工する、あるいは、エッジラフネスの少ないナイフエッジ形状を加工するために、マークとなる部材を薄膜化することが必須である。部材が薄膜化すると、入射した電子の一部が薄膜を透過し漏れることになる。ただし、透過した電子は部材を構成する原子との相互作用により、特定の角度分布をもつ。このような部材を散乱体とよぶ。ここで、散乱体とは照射された電子ビームの飛程(侵入深さ)より薄く、電子ビームが完全に遮蔽されず、一部が透過する材質で構成される構造体のことである。
(Example 3)
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. A plurality of
このようにして透過した電子は、構造体と電子ビームの相互作用により、特定の散乱角度分布を持つことになる。このため、薄膜開口マーク602で散乱された電子609を制限する散乱電子制限絞り610を用いれば、薄膜開口マーク602はナイフエッジとして機能し、十分なコントラストを得られることが既に実証されている。散乱電子制限絞り610は散乱電子を阻止するのに十分な厚さを持っている。薄膜開口マーク602の開口を通過、あるいは薄膜開口マーク602で散乱された電子は、蛍光体603に照射され、光605が発生する。発生した光605は透明基板604を通り、そのうち分離絞り606を通過したものだけが、光検出素子607に到達する。光検出素子607で変換された電流信号は基板608を通じて取り出される。以降の測定手順は、第1の実施例における図8に示した手順と同様である。
The electrons transmitted in this way have a specific scattering angle distribution due to the interaction between the structure and the electron beam. For this reason, it has already been demonstrated that the thin
(実施例4)
図7に、本発明の第4の実施例を示す。プロファイルを測定する複数の電子ビーム701は全て同時に偏向され、図7に示す矢印のごとく開口マーク702上で走査を行う。開口マーク702は第1の実施例と同じである。開口部を通過した電子ビームは蛍光体703に照射され、光705が発生する。発生した光705は透明部材704を通過し、光学手段である光学レンズ709を介して光検出素子707上に到達する。このとき、蛍光体703上で発生した光は角度を持って広がるが、光学レンズ709により集束されて光検出素子707上に到達する。このため、各電子ビームにより蛍光体703上で発生した光は、干渉することなく、各光検出素子707上に結像する。光検出素子707で変換された電流信号は基板708を通じて取り出される。以降の測定手順は、第1の実施例における図8に示した手順と同様である。
Example 4
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. A plurality of
光学レンズ709の前段または後段近傍に開口が1つの絞り(図示せず)を入れれば、光学的な開口角(NA)を制限することができる。また、図7に示す光学レンズ709では、投影倍率をほぼ1としたが、光学レンズ709と光検出素子707の距離を増やして拡大光学系として用いても良い。このとき、電子ビーム描画装置の試料ステージ上で配置の制約があれば、1度、鏡やプリズムなどの光学手段を用いて光路を曲げても良い。また、光学レンズ709により光検出素子707上に完全に集束させる必要はなく、隣接する光検出素子にかからない程度にぼかしても良い。
The optical aperture angle (NA) can be limited by inserting a stop (not shown) having an aperture in the vicinity of the front stage or the rear stage of the
なお、本発明では、以上に示した実施例の組み合わせを変えても良い。例えば、図6に示した散乱体を用いた薄膜開口マークと散乱電子制限絞りを、図5や図7に示す第2、第4の実施例に適用しても良い。 In the present invention, the combination of the embodiments described above may be changed. For example, the thin film aperture mark and the scattered electron limiting aperture using the scatterer shown in FIG. 6 may be applied to the second and fourth embodiments shown in FIG. 5 and FIG.
以上のように、本発明によれば、20μm以下のビーム間隔においても透過型の電子ビーム検出器を構成可能で、これを用いてビームプロファイルを複数同時に測定可能とすることにより、複数の電子ビームを用いて一度に描画を可能にする電子ビーム描画技術を実現できる。 As described above, according to the present invention, a transmission electron beam detector can be configured even at a beam interval of 20 μm or less, and a plurality of beam profiles can be measured simultaneously by using this, whereby a plurality of electron beams can be measured. It is possible to realize an electron beam drawing technique that enables drawing at once using the.
101…電子ビーム、102…開口マーク、103…蛍光体、104…透明基板、
105…光、106…分離絞り、107…光検出素子、108…基板、201…電子銃、202…電子ビーム、203…コンデンサーレンズ、204…アパーチャアレイ、205…レンズアレイ、206…分離された電子ビーム、207…ブランキングアレイ、208…ブランキング絞り、209…中間像、210…第1投影レンズ、211…動的焦点補正器、212…動的非点補正器、213…主偏向器、214…第2投影レンズ、215…副偏向器、216…アライメント偏向器、217…試料、218…試料ステージ、219…電子ビーム検出器、220…アライメント制御回路、221…照射量制御回路、222…レンズ制御回路、223…偏向制御回路、224…信号処理回路、225…ステージ制御回路、226…CPU、301…開口マーク、302…開口部、303…分離絞り、304…絞り開口、501…電子ビーム、502…開口マーク、503…蛍光体、504…透明部材、505…光、506…分離壁、507…光検出素子、508…基板、601…電子ビーム、602…薄膜開口マーク、603…蛍光体、604…透明基板、605…光、606…分離絞り、607…光検出素子、608…基板、609…散乱された電子、610…散乱電子制限絞り701…電子ビーム、702…開口マーク、703…蛍光体、704…透明基板、705…光、707…光検出素子、708…基板、709…光学レンズ。
101 ... Electron beam, 102 ... Opening mark, 103 ... Phosphor, 104 ... Transparent substrate,
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記電子ビームを光に変換する手段として、前記電子線の入射側に蛍光体を有する透明基板を備えたことを特徴とする電子ビーム検出器。An electron beam detector comprising a transparent substrate having a phosphor on the incident side of the electron beam as means for converting the electron beam into light.
得られた前記ビームプロファイル信号から電子ビーム描画装置の電子光学系および制御系を調整する工程と、Adjusting the electron optical system and the control system of the electron beam drawing apparatus from the obtained beam profile signal;
調整された前記電子光学系および前記制御系を用いてパターン描画を行う工程とを含むことを特徴とする電子ビーム描画方法。And a pattern drawing process using the adjusted electron optical system and the control system.
前記電子ビーム検出器からのビームプロファイル信号を基に制御系を調整する手段と、Means for adjusting a control system based on a beam profile signal from the electron beam detector;
調整された前記電子光学系と前記制御系とを用いてパターン描画を行う手段とを有することを特徴とする電子ビーム描画装置。An electron beam drawing apparatus comprising: means for performing pattern drawing using the adjusted electron optical system and the control system.
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