JP4150547B2 - Multi-beam measurement method and multi-beam apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチ電子ビーム等を用いたマルチビーム装置におけるビーム特性を評価する計測技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、電子ビーム計測には、ステージ上に設けた数ミリメータ程度の大きな開口を有したファディカップが用いられてきた。
【0003】
あるいは、複数の電子ビームを有するマルチ電子ビーム装置の場合、特開平8−191042号公報にあるように、複数の電子銃と電子線鏡筒とから、各鏡筒が独立に光学系を有し、各ビームに一対一に対応したマークを用いて計測を行っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
電子ビーム装置の処理高速化のためには、同時に複数のビームを用いて描画あるいは測長を行うマルチビームシステム(マルチ電子ビーム装置)が必要である。しかし、このようなマルチビームシステムでは、小さな領域に微細な電子ビームが高密度に配列され、それぞれが個別の電子光学系を通るために、ビーム計測はそれぞれのビーム毎に個別に行う必要がある。このようなマルチビームをひとつのファラディカップを用いて計測すると1本づつ計測を行うために多大な時間がかかる。
【0005】
一方、特開平8−191042号公報では、複数本の鏡筒とこれに対向したマークおよびファラディカップを並べたシステムが示されているが、各ビーム間の間隔が大きく取れる場合には、反射電子や二次電子をそれぞれ個別に計測可能である。
【0006】
しかし、マルチビームのビーム間隔が狭くなった高密度配列構成では、複数の検出器を用意しても隣同士のマークから発生してくる反射電子や二次電子を分離して計測することが不可能となってくる。
【0007】
さらに、複数のマーク配列がマルチビーム配列と同じ間隔であると、ビーム走査時にマルチビームが一斉にマーク上に照射されるので各マークから一斉に反射電子や二次電子が発生してくる。このために、各マークからの信号から各ビーム個別の特性を得ることが困難になる。また、この方法であると、各ビーム間の間隔を測定することが困難である。
【0008】
本発明の目的は、マルチビーム装置において、各ビーム個別のビーム特性計測およびビーム間の配列間隔測定を高速で実現するビーム計測技術を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、高密度配列のマルチ電子ビームの計測法としてビーム走査方向に垂直な直線形状のマークを用意して、上記高密度配列からなるマルチ電子ビームのうち特定列のビームのみを選択的に上記マークに照射してビーム計測を行う。
【0010】
検出信号として反射電子や二次電子等の2次粒子を用いる場合、ビーム走査方向に垂直な直線形状のマークを一本用意しておく。このマーク上で選択的にON状態にした特定列のビームを走査することにより、各ビームの特性がビーム間隔分の時間間隔を空けて各ビーム信号が分離して反射電子や二次電子信号として一つの信号検出器にて計測が可能となる。
【0011】
このとき得られる情報としては、各ビームの電流量とそのビームプロファイルおよび各ビーム間の配列間隔である。また、高密度配列からなるマルチ電子ビーム全てについての計測を行うには、各配列毎に上記測定を繰り返し行うことにより実現できる。
【0012】
あるいは、本発明では、高密度配列のマルチ電子ビームの計測法としてビーム走査方向に垂直な直線形状のマークを複数本用意して、上記高密度配列からなるマルチ電子ビームのうち特定列のビームのみを選択的に上記マークに照射して、ビーム計測を行う。
【0013】
検出信号として反射電子や二次電子等の2次粒子を用いる場合、上記マーク間隔が上記マルチ電子ビームの特定列の配列間隔(設計ピッチ寸法)もしくはその整数倍値とは異なる値に設定しておくことにより、このマーク上で選択的にON状態にした特定列のビームを走査した際に各ビーム信号が分離した信号として一つの信号検出器にて計測が可能となる。予め直線形状のマークの間隔を例えば座標測定機のような方法で求めておけば、各ビーム同士の配列間隔が求められる。このとき得られる情報としては、各ビームの電流量とそのビームプロファイルおよび各ビーム間の配列間隔である。
【0014】
あるいは、本発明では、高密度配列のマルチ電子ビームの計測法としてビーム走査方向に垂直な直線形状の開口マーク(あるいは、ナイフエッジ)を一本用意して、かつその開口マーク直下に深穴、例えば、ファラディカップを設置し、上記高密度配列からなるマルチ電子ビームのうち特定列のビームのみを選択的に上記マークに照射して、ビーム計測を行う。
【0015】
この場合には、検出信号としてファラディカップに吸収される電流量を計測する。このマーク上で選択的にON状態にした特定列のビームを走査した際に各ビーム信号が分離した信号としてファラディカップに吸収される電流量計測が可能となる。このとき得られる情報としては、各ビームの電流量とそのビームプロファイルおよび各ビーム間の配列間隔である。
【0016】
あるいは、本発明では、高密度配列のマルチ電子ビームの計測法としてビーム走査方向に垂直な直線形状の開口マークを複数本用意して、かつその開口マーク直下にファラディカップを設置し、上記高密度配列からなるマルチ電子ビームのうち特定列のビームのみを選択的に上記マークに照射して、ビーム計測を行う。
【0017】
この場合には検出信号としてファラディカップに吸収される電流量を計測する。このマーク上で選択的にON状態にした特定列のビームを走査した際に各ビーム信号が分離した信号としてファラディカップに吸収される電流量計測が可能となる。予め直線形状のマークの間隔を例えば座標測定機のような方法で求めておけば、各ビーム同士の配列間隔が求められる。このとき得られる情報としては、各ビームの電流量とそのビームプロファイルおよび各ビーム間の配列間隔である。
【0018】
なお、いずれの例もマルチ電子ビームでの場合について述べたが、本発明は、イオンビーム等ほかの荷電粒子ビームでも同様の効果が得られる。
【0019】
以下、本発明の代表的な構成例を列挙する。
【0020】
本発明のマルチビーム計測方法は、所定の間隔で2次元的に配列された複数の荷電粒子ビームの走査方向に略垂直な直線形状の少なくとも一個の計測用マークを用意する工程と、前記複数の荷電粒子ビームのうち所望の配列に属する複数のビームを選択的に前記マーク上に走査する工程と、走査して前記マークから得られる2次粒子信号を一個の検出器を用いて検出する工程と、検出された前記信号を用いて前記荷電粒子ビームのビーム特性を計測する工程と有し、選択される前記所望の配列を順次移行して計測するよう構成したことを特徴とする。
【0021】
また、本発明のマルチビーム計測方法は、所定の間隔で2次元的に配列された複数の荷電粒子ビームの走査方向に略垂直な直線形状を有する少なくとも一個の開口マークを用意し、かつ、前記開口マークに対応してその下部にファラディカップを設置する工程と、前記複数の荷電粒子ビームのうち所望の配列に属する複数のビームを選択的に前記マーク上に照射し走査する工程と、前記マーク上を走査して前記ファラディカップに吸収される電流量を計測する工程と、検出された前記電流量により前記荷電粒子ビームのビーム特性を計測する工程とを有し、前記所望の配列のビームを選択的に順次移行して計測するようにしたことを特徴とする。
【0022】
さらに、本発明のマルチビーム装置は、所定の間隔で2次元的に配列された複数の荷電粒子ビームを発生する手段と、描画するパターンデータに応じて前記複数の荷電粒子ビームの各々を独立にオンオフ制御する手段と、オンオフ制御された前記荷電粒子ビームをまとめて試料上に偏向走査する手段と、前記偏向走査手段により前記複数の荷電粒子ビームの走査方向に略垂直な直線形状の少なくとも一個の計測用マーク上を走査して得られる2次粒子信号を検出するための検出器とを有し、かつ、前記複数の荷電粒子ビームのうち所望の配列に属する複数のビームを選択的に前記マーク上に走査することにより検出される前記2次粒子信号を用いて、前記荷電粒子ビームのビーム特性を計測するよう構成したことを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【0024】
図1から図4により、本発明の一実施例を説明する。図4に示すようなマルチ電子ビーム描画システムでは、電子銃201より発生した電子ビーム202をレンズ203により平行ビームとしてアパーチャ204に照射し、レンズ205にてマルチ点状ビームとして成形する。これらのビーム206は、ブランカー電極207および絞り208によりそれぞれ独立かつ選択的にビームをオン・オフ制御することにより、以降の光学系へ通したり、絞り208で吸収させて止めることができる。このようにして選択的に絞り208通ったビームの中間像209は、レンズ210、214および偏向器211、212、213、215によって、試料217上の所望の位置に細く絞った点状ビームとして照射および偏向される。
【0025】
これらの電子光学系の制御は、制御回路220、221、222、223、によって行われ、試料の位置決めは制御回路225によってステージ218駆動することで行う。また、ビーム位置決めには、マーク基板217からの反射電子信号を検出器216、検出回路224によって検出および校正する。これらの制御回路および検出回路は、全体の制御系226によって統括的に管理される。
【0026】
試料上には、図2に示すように、点状ビーム1が縦横に(2次元的に)所定の間隔で配列され、それぞれ独立にON、OFFできる。
【0027】
これらの点状ビームは、2μm程度のピッチで高密度に配列されているので、先述した特開平8−191042号公報のように、それぞれのビーム対して1対1のマークを用意して、それぞれのビーム用に複数の反射電子検出器を用意しても、点状ビームの配列が高密度であるために、この方式では各マークから反射された電子が互いに交じり合って検出器に入る。そのために、分離したビーム情報を得ることができない。
【0028】
そこで、本発明では、図1、図2および図4に示すように、共通の検出器6、216およびマーク(シリコン)基板4、227上に軽金属であるアルミニウム薄膜3を形成した上に直線状のマーク(例えば、タングステン)2を設けた試料を用意して、マルチビーム配列の内、図2のように、上から3行目の4ビームのみをONさせる。そして、これらのビームを偏向器211、212、213、215によって一斉にマーク2と直交させるように偏向する。
【0029】
この結果、検出器6、216には各ビームがマーク2を交差する際に発生する反射電子5が検出され、図3のような電流波形7が得られる。4つのビームからの信号はビーム偏向量に応じて4つの電流波形7として現れ、各波形のピーク間隔でマルチビームの間隔がそれぞれ求められる。また、各波形の立ちあがりおよび立下りから、各ビームの電流分布、すなわちビーム径が求められる。
【0030】
今回の測定では、マルチビームの内、上から3行目のビームについて測定したが、選択的の所望の配列を順次測定することで全部のビームを評価できる。
【0031】
また、縦方向のビーム間隔を求める場合には、同じように図2において水平方向(紙面上)のタングステンマークを用意して、縦方向に所望の配列のビームを選択的に図2に示す垂直方向(紙面上)に偏向することにより測定できる。
【0032】
次に、本発明の別の実施例について、図9および図10を用いて説明する。本実施例では、上記の実施例とは異なり複数の直線マークを用いる。ビーム検出手段として、上記の実施例と同様に重金属マークからの反射電子を反射電子検出器により計測するが、本方法では、図9に示すような複数の直線マーク2を用いる。各マークの構造は、上記のマークと同様にシリコン基板4、227上に軽金属であるアルミニウム薄膜3を形成した上に直線状のタングステンマーク2で構成される。これらのマークの間隔(m)は計測するビーム間隔計測とは異なる値にしておく。図9の場合には、ビーム間隔の設計値が2μmであるので、マークの間隔(m)は2μmより0.1μmだけ大きい2.1μm間隔で配列されている。
【0033】
計測は、マルチビーム配列の内、図9に示すように上から3行目の4ビームのみをONさせる。そして、これらのビームを偏向器211、212、213、215によって一斉に複数のマーク2と直交させるように偏向する。この結果、検出器6、216には各ビームが各マーク2を交差するさいに発生する反射電子が検出され、図10に示すような電流波形7が得られる。このとき最初にマークを横切るビームは、図9の一番右端のビームで、そのとき他のビームはまだマークに到達していない。次に、右から2番目のビームがマークに到達するときには右端のビームはマークを通過しており、他のビームはまだまだマークに到達していない。このようにビーム間隔とマーク間隔を一致させないようにしておくことにより、各ビームからの反射電子信号を時間的に分離して一個の検出器で計測できる。
【0034】
したがって、図10に示すように、4つのビームからの信号はビーム偏向量に応じて4つの電流波形7として現れ、各波形のピーク間隔(p)にマーク間隔(m)を加えることにより、実際の正確なマルチビームの間隔(b)がそれぞれ求められる。また、各波形の立ちあがりおよび立下りから、各ビームの電流分布すなわちビーム径が求められる。
【0035】
最初の実施例の測定では、一回の計測でのビーム偏向量は一列のビームの個数×ビーム間隔必要であるのに対し、この測定で必要なビーム偏向量はビーム間隔の大きさ程度で済むので、最初の実施例よりも短時間で測定が完了する。今回の測定ではマルチビームの内、上から3行目のビームについて測定したが、選択的の所望の配列を順次測定することで全部のビームを評価できる。
【0036】
また、縦方向のビーム間隔を求める場合には、同じように図9において、水平方向(紙面上)のタングステンマークを用意して、縦方向に所望の配列のビームを選択的に図9に示す垂直方向(紙面上)に偏向することにより測定できる。また、これらのマークを縦横に交差させた格子状マークでも同様の効果が得られる。
【0037】
さらに、本発明の上記とは異なる方法による別の実施例について、図4から図8により説明する。ここではビーム検出手段として、ファラディカップを用いた吸収電流による計測法を使う。
【0038】
本方法では、上記のマークと反射電子検出器の替わりに、図5〜図7に示すようなマルチビーム間隔と同一あるいはその整数倍の間隔で配列された深穴、例えば、ファラディカップ8を用意する。各ファラディカップ8は、シリコン基板16上の酸化膜薄膜15によりそれぞれが電気的に分離されており、金やタングステン、タンタルといった重金属の吸収部材14に深穴12が形成されている。この深穴12の上部には絶縁膜13を挟んで、その表面に十字形状の金やタングステン、タンタルといった重金属の細線(あるいは、ナイフエッジ)11が形成されている。このファラディカップ8にはそれぞれに配線9、18が設けてあり、この配線がそれぞれ独立に電流計(図示略)につながっている。
【0039】
このファラディカップの間隔の最小単位は、測定する電子ビームの加速電圧に依存しており、加速電圧50kV以上の場合には重金属材料を用いても2μm以上の間隔が必要となる。従って、加速電圧50kV以上のマルチビームでその間隔が2μm以下の場合には、その整数倍の間隔で配列されたファラディカップを用意しておき、ファラディカップに対向したビームのみを選択的にONさせる。
【0040】
図5の場合には、加速電圧50kVのビームが6μm間隔で縦4列、横4行の配列であるので、これに対向させてファラディカップ8を6μm間隔で縦4列、横4行の配列で、図4に示すマーク基板227上に用意した。また、ファラディカップ上に設けた十字細線と隣のファラディカップ上に設けた十字細線の配列の間隔寸法はレーザ干渉計を搭載した座標測定機で予め1nm程度の精度で求めておく。
【0041】
ビーム計測においては、マルチ電子ビーム10を副偏向器215によって一斉に、図6に示す矢印のように、ファラディカップ8上の細線11を直交するように偏向する。この測定では最初の実施例とは異なり、偏向幅は選択したビーム配列幅程は必要無く、ファラディカップの深穴12の開口分だけあれば良いので、副偏向器215だけでビーム測定が可能である。
【0042】
このようにしてビーム照射すると、図7のようにファラディカップ14に入射したビーム10は深穴12で吸収され、また反射電子17も同様にファラディカップ14内に閉じ込められるので、配線9、18からの電流測定で正確なビーム電流が計測される。次に、このビームを偏向すると細線11にビーム100、101がさえぎられて、ビーム電流が細線に吸収される。このときファラディカップからの配線9および18につないだ電流計での測定値は、図8(a)、(b)の結果となった。この結果で、図8(a)に示すように配線18での電流最小値のビーム位置X1と、図8(b)に示すように配線9での電流最小値のビーム位置X2との差に、予め求めてあったファラディカップ上に設けた十字細線間の間隔(図5中、α)を加えることにより、ビーム100、101の間隔が正確に求められる。
【0043】
同時に、図8(a)、(b)に示す計測結果から、ビーム電流値19、20の最大値が同じであることから、これらのビーム電流量は変わらないこと、最小値の値とその周辺での急峻さがビーム電流値19、20で異なることからビーム100のボケ量が大きいことが分かった。そこで、ビーム100のボケをレンズ205の設定値を制御回路220で変更して、ビーム電流値19と同じ値になるように調節できた。同様に、他のビームについても測定と調節を行った。
【0044】
従来法で各ビームを一つのファラディカップで測定するのに比べ、本発明による計測法では16倍の高速測定が可能であった。
【0045】
また、一回の測定で数ビームから数重のビーム計測が可能となるので少ない時間で全部のビーム計測が可能となる。
【0046】
上述した実施例においては、二つの例について説明したが、いずれの場合でも従来法である一つ一つのビーム逐次計測する場合に比べ、数倍から数十倍の高速計測が可能となる。また、計測で得られる信号も各ビーム毎に独立したデータが得られるので精度も高い。また、いずれの例もマルチ電子ビームでの実施例を述べたが、イオンビーム等ほかの荷電粒子ビームでも同様の効果が得られる。
【0047】
また、上述した実施例のうち、第2の実施例はファラディカップの配列密度が測定するビームの加速電圧に依存するのに対し、最初の実施例ではビームの加速電圧に依存しない。どちらの方がより高速計測が可能かは、マルチビームの配列および加速電圧で変わるが、両方のマークを用意して二つの計測法を併用することも可能である。
【0048】
以下に、本発明に含まれる構成例を列挙する。
【0049】
(1)一定の間隔で縦横に配置された荷電粒子線のそれぞれのビーム特性を計測する方法において上記荷電粒子線の走査方向に垂直な直線状の計測用マークを設けかつ上記一定の間隔で縦横に配置された荷電粒子線の内で特定の配列のビームのみを選択的に上記計測用マーク上で走査し得られる信号を用いて上記荷電粒子線のビーム特性を計測することを特徴とするマルチビーム計測方法。
【0050】
(2)上記特定の配列が走査方向に一定の角度をなす直線上のビーム列であることを特徴とする上記(1)記載のマルチビーム計測方法。
【0051】
(3)上記特定の配列が走査方向に垂直な列のビームであることを特徴とする上記(1)記載のマルチビーム計測方法。
【0052】
(4)上記特定の配列が走査方向に水平な列のビームであることを特徴とする上記(1)記載のマルチビーム計測方法。
【0053】
(5)上記(1)記載の計測用マークが直線状の微細開口でありその直下に深穴を設け、上記深穴に吸収される電流量をそれぞれ計測することを特徴とするマルチビーム計測方法。
【0054】
(6)上記(1)記載の計測用マークがシリコンよりも原子番号の小さい軽元素基板あるいは軽元素薄膜上の直線状のタンタルよりも原子番号の大きい重金属パターンであり、ビーム走査時に上記重金属パターンからの反射電子または二次電子を検出する手段により計測することを特徴とするマルチビーム計測方法。
【0055】
(7)計測するビーム特性がビームプロファイルであり、上記深穴上にナイフエッヂを設け該ナイフエッヂ上で上記荷電粒子線を走査させたときに上記深穴に吸収される電流量を計測することを特徴とする上記(5)記載のマルチビーム計測方法。
【0056】
(8)上記直線状の計測用マークが一定の間隔で複数あり、かつ、このマーク間隔が上記荷電粒子線の配列間隔およびその整数倍値とは異なる値であることを特徴とする上記(1)記載のマルチビーム計測方法。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、高密度配列のマルチビーム計測において、直線状マークと特定の配列ビーム選択を用いることにより、高速で、かつマルチビームに対応した高精度な荷電粒子ビーム計測が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による荷電粒子ビーム計測の一実施例の構成を説明する図。
【図2】本発明の実施例におけるビームとマークの関係を説明する上面図。
【図3】本発明の実施例による計測結果を示す図。
【図4】本発明に用いられるマルチ電子ビーム描画システムの一例を説明する概略図。
【図5】本発明のさらに別の実施例に用いられるマルチビーム計測用ファラディカップアレイを説明する上面図。
【図6】図5の実施例に用いるファラディカップの一例を示す拡大図。
【図7】図5の実施例に用いるマルチビーム計測用ファラディカップアレイを示す断面図。
【図8】図5の実施例による計測結果を示す図。
【図9】本発明の別の実施例におけるビームとマークの関係を説明する上面図。
【図10】図9の実施例による計測結果を示す図。
【符号の説明】
1、10、100、101、202…電子ビーム、2…重金属マーク、3…アルミニウム薄膜、4、16…シリコン基板、5、17…散乱電子、6、216…検出器、7、19、20…電流波形、8、14…ファラディカップ、9、18…配線、11…金属細線、12…ファラディカップ深穴、13、15…絶縁膜、201…電子銃、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、217…試料、218…試料ステージ、220…フォーカス制御回路、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、227…マーク基板。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a measurement technique for evaluating beam characteristics in a multi-beam apparatus using a multi-electron beam or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, a fuzzy cup having a large opening of about several millimeters provided on a stage has been used for electron beam measurement.
[0003]
Alternatively, in the case of a multi-electron beam apparatus having a plurality of electron beams, as described in JP-A-8-191042, each lens barrel has an optical system independently from a plurality of electron guns and an electron beam column. Measurement was performed using a mark corresponding to each beam on a one-to-one basis.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to increase the processing speed of the electron beam apparatus, a multi-beam system (multi-electron beam apparatus) that performs drawing or length measurement using a plurality of beams simultaneously is necessary. However, in such a multi-beam system, fine electron beams are densely arranged in a small area, and each electron beam passes through a separate electron optical system. Therefore, it is necessary to perform beam measurement for each beam individually. . When such a multi-beam is measured using one Faraday cup, it takes a lot of time to measure one beam at a time.
[0005]
On the other hand, JP-A-8-191042 discloses a system in which a plurality of lens barrels, marks and Faraday cups opposed to the lens barrel are arranged. And secondary electrons can be measured individually.
[0006]
However, in a high-density array configuration in which the beam spacing of multi-beams is narrowed, it is not possible to separate and measure reflected electrons and secondary electrons generated from adjacent marks even if multiple detectors are prepared. It becomes possible.
[0007]
Furthermore, if the plurality of mark arrays are at the same interval as the multi-beam array, the multi-beams are irradiated onto the marks at the same time during beam scanning, so that reflected electrons and secondary electrons are generated simultaneously from each mark. For this reason, it becomes difficult to obtain individual characteristics of each beam from the signal from each mark. Also, with this method, it is difficult to measure the spacing between the beams.
[0008]
An object of the present invention is to provide a beam measurement technique that realizes beam characteristic measurement of each beam and measurement of an array interval between beams at a high speed in a multi-beam apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a linear mark perpendicular to the beam scanning direction is prepared as a method for measuring a multi-electron beam having a high-density array, and the multi-electron beam having the high-density array is specified. The beam is measured by selectively irradiating the mark with only the beam in the row.
[0010]
When secondary particles such as reflected electrons or secondary electrons are used as a detection signal, one linear mark perpendicular to the beam scanning direction is prepared. By scanning a beam in a specific row that is selectively turned on on the mark, the characteristics of each beam are separated by a time interval corresponding to the beam interval, and the respective beam signals are separated as reflected electron or secondary electron signals. Measurement is possible with one signal detector.
[0011]
The information obtained at this time is the current amount of each beam, its beam profile, and the arrangement interval between the beams. In addition, measurement for all the multi-electron beams having a high-density array can be realized by repeatedly performing the above measurement for each array.
[0012]
Alternatively, in the present invention, as a method for measuring a multi-electron beam with a high-density array, a plurality of linear marks perpendicular to the beam scanning direction are prepared, and only a specific row of the multi-electron beams with the high-density array is prepared. Is selectively irradiated onto the mark to perform beam measurement.
[0013]
When secondary particles such as reflected electrons or secondary electrons are used as the detection signal, the mark interval is set to a value different from the arrangement interval (design pitch dimension) of the specific row of the multi-electron beam or an integer multiple thereof. Thus, when a beam of a specific row that is selectively turned on is scanned on this mark, it is possible to measure with one signal detector as a signal in which each beam signal is separated. If the interval between the linear marks is obtained in advance by a method such as a coordinate measuring machine, the arrangement interval between the beams can be obtained. The information obtained at this time is the current amount of each beam, its beam profile, and the arrangement interval between the beams.
[0014]
Alternatively, in the present invention, as a method of measuring a multi-electron beam having a high density array, a single linear opening mark (or knife edge) perpendicular to the beam scanning direction is prepared, and a deep hole is provided immediately below the opening mark. For example, a Faraday cup is installed, and the beam is measured by selectively irradiating the mark with only a specific row of the multi-electron beams having the high-density array.
[0015]
In this case, the amount of current absorbed in the Faraday cup as a detection signal is measured. It is possible to measure the amount of current absorbed by the Faraday cup as a signal in which each beam signal is separated when scanning a beam in a specific row that is selectively turned on on the mark. The information obtained at this time is the current amount of each beam, its beam profile, and the arrangement interval between the beams.
[0016]
Alternatively, in the present invention, as a method of measuring a multi-electron beam having a high density array, a plurality of linear opening marks perpendicular to the beam scanning direction are prepared, and a Faraday cup is installed immediately below the opening marks, and the high density The beam is measured by selectively irradiating the mark with only a specific row of the multi-electron beam composed of the array.
[0017]
In this case, the amount of current absorbed in the Faraday cup as a detection signal is measured. It is possible to measure the amount of current absorbed by the Faraday cup as a signal in which each beam signal is separated when scanning a beam in a specific row that is selectively turned on on the mark. If the interval between the linear marks is obtained in advance by a method such as a coordinate measuring machine, the arrangement interval between the beams can be obtained. The information obtained at this time is the current amount of each beam, its beam profile, and the arrangement interval between the beams.
[0018]
In each example, the case of a multi-electron beam has been described. However, the present invention can provide the same effect with other charged particle beams such as an ion beam.
[0019]
Hereinafter, typical configuration examples of the present invention will be listed.
[0020]
The multi-beam measurement method of the present invention includes a step of preparing at least one measurement mark having a linear shape substantially perpendicular to a scanning direction of a plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally at a predetermined interval; A step of selectively scanning the mark with a plurality of charged particle beams belonging to a desired array, and a step of detecting a secondary particle signal obtained from the mark by scanning using a single detector; And a step of measuring the beam characteristics of the charged particle beam using the detected signal, wherein the selected desired arrangement is sequentially shifted and measured.
[0021]
Further, the multi-beam measurement method of the present invention provides at least one opening mark having a linear shape substantially perpendicular to the scanning direction of a plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally at a predetermined interval, and A step of disposing a Faraday cup below the mark corresponding to the opening mark; a step of selectively irradiating the mark with a plurality of beams belonging to a desired arrangement among the plurality of charged particle beams; and scanning the mark Scanning the top to measure the amount of current absorbed in the Faraday cup; and measuring the beam characteristics of the charged particle beam based on the detected amount of current; It is characterized in that measurement is performed by selectively shifting sequentially.
[0022]
Furthermore, the multi-beam apparatus according to the present invention independently generates a plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally at a predetermined interval, and independently applies each of the plurality of charged particle beams in accordance with pattern data to be drawn. Means for controlling on / off, means for collectively deflecting and scanning the charged particle beams controlled on and off, and at least one linear shape substantially perpendicular to the scanning direction of the plurality of charged particle beams by the deflection scanning means; A detector for detecting a secondary particle signal obtained by scanning the measurement mark, and selectively selecting a plurality of beams belonging to a desired arrangement among the plurality of charged particle beams. The secondary particle signal detected by scanning upward is used to measure beam characteristics of the charged particle beam.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the multi-electron beam drawing system as shown in FIG. 4, the
[0025]
Control of these electron optical systems is performed by the
[0026]
As shown in FIG. 2, the
[0027]
Since these point beams are arranged at a high density with a pitch of about 2 μm, a one-to-one mark is prepared for each beam as described in JP-A-8-191042, as described above. Even if a plurality of backscattered electron detectors are prepared for this beam, since the arrangement of the point beam is high density, electrons reflected from the respective marks cross each other and enter the detector. Therefore, the separated beam information cannot be obtained.
[0028]
Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 1, 2 and 4, the aluminum
[0029]
As a result, the reflected electrons 5 generated when the beams cross the mark 2 are detected by the
[0030]
In this measurement, the beams in the third row from the top of the multi-beams were measured. However, all the beams can be evaluated by sequentially measuring a desired desired array.
[0031]
In addition, when obtaining the beam interval in the vertical direction, similarly, a tungsten mark in the horizontal direction (on the paper surface) in FIG. 2 is prepared, and a desired array of beams is selectively shown in the vertical direction in FIG. It can be measured by deflecting in the direction (on the paper).
[0032]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a plurality of straight marks are used unlike the above embodiment. As the beam detection means, the reflected electrons from the heavy metal mark are measured by the reflected electron detector in the same manner as in the above embodiment. In this method, a plurality of straight marks 2 as shown in FIG. 9 are used. The structure of each mark is constituted by a linear tungsten mark 2 on which an aluminum
[0033]
In the measurement, only four beams in the third row from the top are turned on as shown in FIG. These beams are deflected by the
[0034]
Therefore, as shown in FIG. 10, the signals from the four beams appear as four current waveforms 7 in accordance with the amount of beam deflection, and by adding the mark interval (m) to the peak interval (p) of each waveform, Accurate multi-beam intervals (b) are respectively obtained. Further, from the rise and fall of each waveform, the current distribution of each beam, that is, the beam diameter is obtained.
[0035]
In the measurement of the first embodiment, the amount of beam deflection in one measurement requires the number of beams in a row × the beam interval, whereas the amount of beam deflection required in this measurement is about the size of the beam interval. Therefore, the measurement is completed in a shorter time than the first embodiment. In this measurement, the beam in the third row from the top of the multi-beams was measured. However, all the beams can be evaluated by sequentially measuring a desired desired arrangement.
[0036]
Similarly, when obtaining the beam interval in the vertical direction, a tungsten mark in the horizontal direction (on the paper surface) is prepared in FIG. 9, and a desired array of beams is selectively shown in FIG. 9 in the vertical direction. It can be measured by deflecting in the vertical direction (on the paper). Further, the same effect can be obtained with a grid-like mark in which these marks are crossed vertically and horizontally.
[0037]
Further, another embodiment of the present invention which is different from the above will be described with reference to FIGS. Here, a measurement method using an absorption current using a Faraday cup is used as the beam detection means.
[0038]
In this method, instead of the mark and the backscattered electron detector, a deep hole, for example, a
[0039]
The minimum unit of the Faraday cup interval depends on the acceleration voltage of the electron beam to be measured. When the acceleration voltage is 50 kV or more, an interval of 2 μm or more is required even if a heavy metal material is used. Therefore, when the multi-beam having an acceleration voltage of 50 kV or more and the interval is 2 μm or less, a Faraday cup arranged at an integer multiple of that interval is prepared, and only the beam facing the Faraday cup is selectively turned on. .
[0040]
In the case of FIG. 5, the beam of acceleration voltage 50 kV is arranged in 4 columns and 4 rows at 6 μm intervals, so that the
[0041]
In the beam measurement, the
[0042]
When the beam is irradiated in this manner, the
[0043]
At the same time, from the measurement results shown in FIGS. 8A and 8B, the maximum values of the beam
[0044]
Compared to measuring each beam with a single Faraday cup in the conventional method, the measurement method according to the present invention was capable of 16 times faster measurement.
[0045]
In addition, since several beams to several beams can be measured in one measurement, all the beams can be measured in a short time.
[0046]
In the above-described embodiments, two examples have been described. However, in either case, high-speed measurement several times to several tens of times is possible as compared with the case where each beam is sequentially measured according to the conventional method. In addition, the signal obtained by measurement is highly accurate because independent data is obtained for each beam. In each example, the embodiment using the multi-electron beam is described, but the same effect can be obtained by using other charged particle beams such as an ion beam.
[0047]
In the second embodiment, the Faraday cup arrangement density depends on the beam acceleration voltage to be measured, while the first embodiment does not depend on the beam acceleration voltage. Which one can measure at higher speed depends on the arrangement of multi-beams and the acceleration voltage, but it is also possible to prepare both marks and use the two measurement methods together.
[0048]
Examples of configurations included in the present invention are listed below.
[0049]
(1) In a method of measuring the beam characteristics of each charged particle beam arranged vertically and horizontally at regular intervals, linear measurement marks perpendicular to the scanning direction of the charged particle beam are provided and vertically and horizontally at the regular intervals. A beam characteristic of the charged particle beam is measured using a signal obtained by selectively scanning only a beam of a specific arrangement among the charged particle beams arranged on the measurement mark on the measurement mark. Beam measurement method.
[0050]
(2) The multi-beam measurement method according to (1), wherein the specific array is a linear beam array having a certain angle in the scanning direction.
[0051]
(3) The multi-beam measurement method according to (1), wherein the specific array is a beam in a row perpendicular to the scanning direction.
[0052]
(4) The multi-beam measurement method according to (1), wherein the specific array is a beam in a horizontal row in the scanning direction.
[0053]
(5) The multi-beam measurement method characterized in that the measurement mark according to (1) is a linear fine opening, a deep hole is provided immediately below, and the amount of current absorbed in the deep hole is measured. .
[0054]
(6) The measurement mark according to the above (1) is a heavy metal pattern having a larger atomic number than a light tantalum on a light element substrate or light element thin film having a smaller atomic number than silicon, and the heavy metal pattern during beam scanning. A multi-beam measuring method comprising measuring by means of detecting reflected electrons or secondary electrons from the beam.
[0055]
(7) The beam characteristic to be measured is a beam profile, and a knife edge is provided on the deep hole, and the amount of current absorbed in the deep hole when the charged particle beam is scanned on the knife edge is measured. (5) The multi-beam measurement method according to (5) above.
[0056]
(8) The above-mentioned (1), wherein a plurality of the linear measurement marks are provided at a constant interval, and the mark interval is different from the array interval of the charged particle beam and an integer multiple thereof. ) The multi-beam measurement method described.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, high-precision charged particle beam measurement corresponding to multi-beams can be realized at high speed by using a linear mark and specific array beam selection in multi-beam measurement of high-density array.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment of a charged particle beam measurement according to the present invention.
FIG. 2 is a top view illustrating the relationship between a beam and a mark in an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a measurement result according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a multi-electron beam drawing system used in the present invention.
FIG. 5 is a top view illustrating a Faraday cup array for multi-beam measurement used in still another embodiment of the present invention.
6 is an enlarged view showing an example of a Faraday cup used in the embodiment of FIG.
7 is a cross-sectional view showing a Faraday cup array for multi-beam measurement used in the embodiment of FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a measurement result according to the embodiment of FIG.
FIG. 9 is a top view for explaining the relationship between a beam and a mark in another embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing measurement results according to the embodiment of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
2次元に配列された前記複数の荷電粒子ビームの間隔が前記ファラディカップ間の間隔の最小単位よりも小さい場合には、2次元に配列された前記複数の荷電粒子ビームを前記ファラディカップ間の間隔の最小単位に合わせて選択的にオン状態にして走査する工程と、
前記計測用マーク上を走査して前記ファラディカップに吸収される電流量を個別に計測する工程と、
検出された前記電流量により前記荷電粒子ビームのビーム特性を計測する工程とを有し、
前記所望の配列のビームを選択的に順次移行して計測するようにしたことを特徴とするマルチビーム計測方法。At least one measurement mark having a linear shape substantially perpendicular to the scanning direction of a plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally at predetermined intervals is set to 2 at intervals equal to or an integral multiple of the intervals between the charged particle beams. Preparing a plurality of arrays arranged in a dimension, and installing a detector group in which a plurality of Faraday cups are arrayed in two dimensions corresponding to the measurement mark; and
When the interval between the plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally is smaller than the minimum unit of the interval between the Faraday cups, the plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally are arranged between the Faraday cups. A process of selectively turning on and scanning in accordance with the minimum unit of
Scanning the measurement mark and individually measuring the amount of current absorbed by the Faraday cup;
Measuring the beam characteristics of the charged particle beam according to the detected amount of current,
A multi-beam measuring method characterized in that the beam of the desired arrangement is selectively shifted and measured.
描画するパターンデータに応じて前記複数の荷電粒子ビームの各々を独立にオンオフ制御する手段と、
オンオフ制御された前記荷電粒子ビームをまとめて試料上に偏向走査する手段と、
前記荷電粒子ビームの走査方向に略垂直な直線形状を有する少なくとも一個の計測用マークを前記荷電粒子ビームの間隔と同一又はその整数倍の間隔で2次元に複数配列させ、前記計測用マークに対応してその下部にファラディカップを2次元に複数配列させた検出器群とを有し、
2次元に配列された前記複数の荷電粒子ビームの間隔が前記ファラディカップ間の配列間隔の最小単位よりも小さい場合には、2次元に配列された前記複数の荷電粒子ビームを前記ファラディカップ間の配列間隔の最小単位に合わせて選択的にオン状態にして、前記偏向走査手段により走査して得られる電流量を用いて、前記荷電粒子ビームのビーム特性を計測するよう構成したことを特徴とするマルチビーム装置。Means for generating a plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally at a predetermined interval;
Means for independently controlling on / off of each of the plurality of charged particle beams according to pattern data to be drawn;
Means for collectively deflecting and scanning the charged particle beam controlled on and off onto the sample;
Corresponding to the measurement mark, a plurality of measurement marks having a linear shape substantially perpendicular to the scanning direction of the charged particle beam are arranged two-dimensionally at intervals equal to or an integral multiple of the interval between the charged particle beams. And a detector group in which a plurality of Faraday cups are arranged two-dimensionally at the bottom,
When the interval between the plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally is smaller than the minimum unit of the arrangement interval between the Faraday cups, the plurality of charged particle beams arranged two-dimensionally are arranged between the Faraday cups. It is configured to measure the beam characteristics of the charged particle beam using the amount of current obtained by selectively turning on in accordance with the minimum unit of the arrangement interval and scanning by the deflection scanning means. Multi-beam device.
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