JP4699854B2 - Electron beam drawing apparatus and electron beam drawing method - Google Patents

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Description

本発明は、電子ビーム描画技術に係り、特に、光学マスク等を描画する電子ビーム描画装置及び電子ビーム描画方法に関する。   The present invention relates to an electron beam drawing technique, and more particularly to an electron beam drawing apparatus and an electron beam drawing method for drawing an optical mask or the like.

可変成形ビームを用いる電子ビーム描画装置において、ビーム寸法の調整は最も重要な技術の1つである。ビーム寸法を精度良く測定することは寸法が小さくなるに従って困難になってくる。   In an electron beam drawing apparatus using a variable shaped beam, the adjustment of the beam size is one of the most important techniques. Measuring the beam size with high accuracy becomes difficult as the size decreases.

そこで、複数のビームサイズで電流量を測定することで間接的に寸法に関する情報を取得し、可変成形偏向器にフィードバックする方法が、特開平11−149893号公報に提案されている。   In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-149893 proposes a method of indirectly acquiring information on dimensions by measuring current amounts with a plurality of beam sizes and feeding it back to a variable shaping deflector.

特開平11−149893号公報JP-A-11-149893

しかしながら、近年は光近接効果補正のために光学マスクのパターンが非常に複雑になってきており、1辺が10nm〜100nm寸法での電子ビームを用いることが多くなってきている。最大2μm角の電子ビームを考慮すると電流測定のダイナミックレンジが極めて広くなり、従来のファラデーカップによる電流測定では測定の直線性を保障できなくなる。ここで、直線性とは入力に対して出力が線形であることを意味している。例えば、入力はビーム電流であり、出力はファラデーカップを含む検出系の出力電流や出力電圧である。直線性が劣化すると、描画用のビームの位置校正精度が劣化し、光学マスクの通りにパターンを描画することが困難になる。   However, in recent years, the pattern of the optical mask has become very complicated for correcting the optical proximity effect, and an electron beam with a side of 10 nm to 100 nm is often used. Considering an electron beam with a maximum size of 2 μm, the dynamic range of current measurement becomes very wide, and current measurement using a conventional Faraday cup cannot guarantee the linearity of measurement. Here, linearity means that the output is linear with respect to the input. For example, the input is a beam current, and the output is an output current or output voltage of a detection system including a Faraday cup. When the linearity deteriorates, the position calibration accuracy of the drawing beam deteriorates, and it becomes difficult to draw the pattern as in the optical mask.

そこで、本発明の目的は、可変成形電子ビームを用いる描画装置において、高い寸法精度での描画を行うことが出来る電子ビーム描画技術を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an electron beam drawing technique capable of drawing with high dimensional accuracy in a drawing apparatus using a variable shaped electron beam.

上記目的を達成するために、本発明では、可変成形電子ビームを用いる描画装置において、複数の電子ビーム検出器を有し、複数のビームサイズでの電流量を計測し、電子ビームの露光時間(照射時間)にフィードバックすることを特徴とする。   To achieve the above object, according to the present invention, a drawing apparatus using a variable shaped electron beam has a plurality of electron beam detectors, measures the amount of current at a plurality of beam sizes, and performs exposure time ( (Irradiation time).

また、電子ビーム描画装置に以下のいずれか若しくは複数の特徴を有することは、上記目的の達成に更に有効である。
1)測定するビームサイズの設定を電子ビーム検出器ごとに設定できる機能を有すること、
2)検出器の感度が異なり、感度の高い検出器で小さめのビームサイズの電流量を、感度の低い検出器で大き目のビームサイズの電流量を測定すること、
3)異なる電子ビーム検出器の計測結果を電子ビームの異なる制御条件へフィードバックすること、
4)異なる電子ビーム検出器の計測結果に従って、異なる主たる制御条件へフィードバックすること、
5)複数の電子ビーム検出器における計測結果が識別できる表示機能を有すること。
In addition, having one or more of the following features in the electron beam drawing apparatus is more effective in achieving the above object.
1) It has a function to set the beam size to be measured for each electron beam detector.
2) The sensitivity of the detector is different, the current amount of a smaller beam size is measured with a highly sensitive detector, and the current amount of a larger beam size is measured with a less sensitive detector.
3) feeding back the measurement results of different electron beam detectors to different control conditions of the electron beam;
4) feedback to different main control conditions according to the measurement results of different electron beam detectors;
5) It has a display function capable of identifying measurement results in a plurality of electron beam detectors.

更に、複数の電子ビーム検出器を有することから、複数の電子ビーム検出器間の感度校正を、複数の電子ビーム検出器の測定可能な電流範囲のビームサイズで行うことが好ましい。また、ダイナミックレンジが広くなることに対応して、複数の電子ビーム検出器のサンプリング時間を測定ビームサイズに応じて切り替えることで、より効率的な電流測定が可能となる。ここで、使用する検出器の切り替えの目安となる1方向の寸法は、電子ビームの解像寸法前後や、PDの飽和の可能性のある0.05μm以上でナイフエッジ法でのビームサイズ測定が困難な1μm以下が良い。   Furthermore, since it has a plurality of electron beam detectors, it is preferable to perform sensitivity calibration between the plurality of electron beam detectors with a beam size in a current range measurable by the plurality of electron beam detectors. Further, in response to the wide dynamic range, more efficient current measurement can be performed by switching the sampling times of the plurality of electron beam detectors according to the measurement beam size. Here, the dimension in one direction, which serves as a guide for switching the detector to be used, is around the resolution dimension of the electron beam or more than 0.05 μm, which may cause PD saturation, and the beam size measurement by the knife edge method is possible. Difficult 1 μm or less is preferable.

本手段は、ビームサイズのみならず可変成形ビームの他の光学特性の校正にも有効である。例えば、複数の電子ビーム検出器を有し、複数のビームサイズでの焦点位置を計測し、焦点補正器にフィードバックすることや、焦点位置とビームサイズの計測で異なる検出器を用いることなどが提案される
更に、ビームサイズを大きく変えて測定する必要があるので、特に微小電流の測定を精度良く測定するために、電子ビーム検出器と電気的に接続している積分回路を用いることが良い。積分時間を変えることで広いレンジの電流測定に対応が可能である。
This means is effective for calibrating not only the beam size but also other optical characteristics of the variable shaped beam. For example, it is proposed to have multiple electron beam detectors, measure the focal position at multiple beam sizes, feed back to the focus corrector, or use different detectors for measuring the focal position and beam size. In addition, since it is necessary to perform measurement with greatly changing the beam size, it is preferable to use an integration circuit electrically connected to the electron beam detector in order to measure particularly a minute current with high accuracy. A wide range of current measurements can be accommodated by changing the integration time.

使用する最大ビームサイズが小さい場合には、1つの検出器で複数の制御条件にフィードバックすることも可能である。すなわち、可変成形ビームを用いる電子ビーム描画装置において、複数のビームサイズの電子ビームの電流値の測定結果を、大きめのビームサイズの結果と小さめのビームサイズの結果を異なる制御条件にフィードバックすることになる。この際、電子ビームの解像寸法前後で、異なる制御条件にフィードバックすることが1つの目安となる。   When the maximum beam size to be used is small, it is possible to feed back to a plurality of control conditions with one detector. That is, in an electron beam drawing apparatus using a variable shaped beam, the measurement result of the current value of an electron beam having a plurality of beam sizes is fed back to different control conditions between the result of a larger beam size and the result of a smaller beam size. Become. At this time, feedback to different control conditions before and after the resolution of the electron beam is one standard.

以下、本発明の代表的な構成例を列挙する。   Hereinafter, typical configuration examples of the present invention will be listed.

(1)本発明の電子ビーム描画装置は、電子銃から放出された電子ビームを、開口を有する少なくとも1個のマスクを介して可変成形ビームを形成する電子光学系を備え、前記可変成形ビームを用いて試料に所望とするパターンを露光する電子ビーム描画装置において、前記可変成形ビームの電流量を計測するための複数の電子ビーム検出器と、前記可変成形ビームの複数のビームサイズに応じて計測された前記電流値を、電子ビームの露光時間にフィードバックする手段とを有することを特徴とする。   (1) An electron beam drawing apparatus according to the present invention includes an electron optical system that forms an electron beam emitted from an electron gun through at least one mask having an aperture, and the variable shaped beam In an electron beam lithography apparatus that uses a sample to expose a desired pattern, a plurality of electron beam detectors for measuring the amount of current of the variable shaped beam, and measurement according to a plurality of beam sizes of the variable shaped beam Means for feeding back the measured current value to the exposure time of the electron beam.

(2)前記構成の電子ビーム描画装置において、測定する前記ビームサイズの設定を前記電子ビーム検出器ごとに設定できる機能を有することを特徴とする。   (2) The electron beam lithography apparatus having the above-described configuration has a function of setting the beam size to be measured for each electron beam detector.

(3)前記構成の電子ビーム描画装置において、前記複数の電子ビーム検出器は、それぞれ異なる感度を有し、前記可変成形ビームの小さめのビームサイズの電流量を測定する第1の電子ビーム検出器と、前記可変成形ビームの大きめのビームサイズの電流量を測定する第2の電子ビーム検出器を有することを特徴とする。   (3) In the electron beam lithography apparatus having the above-described configuration, the plurality of electron beam detectors have different sensitivities, and the first electron beam detector measures a current amount of a smaller beam size of the variable shaped beam. And a second electron beam detector for measuring a current amount of a larger beam size of the variable shaped beam.

(4)前記構成の電子ビーム描画装置において、前記電子ビーム検出器による複数の計測結果を、電子ビームのビームサイズに応じて、異なる電子ビーム制御条件へフィードバックする機能を有することを特徴とする。   (4) The electron beam lithography apparatus having the above-described configuration has a function of feeding back a plurality of measurement results obtained by the electron beam detector to different electron beam control conditions according to the beam size of the electron beam.

(5)前記構成の電子ビーム描画装置において、前記電子ビーム検出器による複数の計測結果が個々に識別できる表示機能を有することを特徴とする。   (5) The electron beam lithography apparatus having the above-described configuration has a display function capable of individually identifying a plurality of measurement results obtained by the electron beam detector.

(6)前記構成の電子ビーム描画装置において、前記複数の電子ビーム検出器間の感度校正を、前記複数の電子ビーム検出器の測定可能な電流範囲のビームサイズで行うことを特徴とする。   (6) In the electron beam drawing apparatus having the above-described configuration, sensitivity calibration between the plurality of electron beam detectors is performed with a beam size in a current range measurable by the plurality of electron beam detectors.

(7)前記構成の電子ビーム描画装置において、使用する前記複数の電子ビーム検出器の切り替えの目安として、1方向の寸法を電子ビームの解像寸法前後とすることを特徴とする。   (7) The electron beam lithography apparatus having the above-described configuration is characterized in that a dimension in one direction is set to be around the resolution dimension of the electron beam as a guide for switching the plurality of electron beam detectors to be used.

(8)前記構成の電子ビーム描画装置において、前記可変成形ビームの複数のビームサイズでの電流密度の不均一性を露光時間以外の制御条件にフィードバックし、該フィードバックの後に残った電流密度の不均一性が規定値を越えているビームサイズの場合には、露光時間にフィードバックすることを特徴とする。   (8) In the electron beam lithography apparatus having the above-described configuration, the current density non-uniformity at a plurality of beam sizes of the variable shaped beam is fed back to control conditions other than the exposure time, and the current density remaining after the feedback is non-uniform. When the beam size has a uniformity exceeding a specified value, the exposure time is fed back.

(9)前記構成の電子ビーム描画装置において、前記第1の電子ビーム検出器をフォトダイオード、前記第2の電子ビーム検出器をファラデーカップで構成したことを特徴とする。   (9) In the electron beam lithography apparatus having the above-described configuration, the first electron beam detector is a photodiode, and the second electron beam detector is a Faraday cup.

(10)前記構成の電子ビーム描画装置において、前記第1の電子ビーム検出器と電気的に接続される積分回路を有することを特徴とする。   (10) The electron beam lithography apparatus having the above-described configuration includes an integration circuit electrically connected to the first electron beam detector.

(11)本発明の電子ビーム描画方法は、電子銃から放出された電子ビームを、開口を有する少なくとも1個のマスクを介して可変成形ビームを形成する電子光学系を備え、前記可変成形ビームを用いて試料に所望とするパターンを露光する電子ビーム描画装置にあって、複数の電子ビーム検出器により、前記可変成形ビームの複数のビームサイズに応じて電流量を計測し、該電流値をもとに、前記電子ビームの露光時間を補正することにより、前記可変電子ビームの任意のビームサイズに対する電流密度を略一定になるようにしたことを特徴とする。   (11) An electron beam drawing method of the present invention includes an electron optical system that forms an electron beam emitted from an electron gun through at least one mask having an aperture, and the variable beam An electron beam lithography apparatus for exposing a desired pattern on a sample using a plurality of electron beam detectors, measuring a current amount according to a plurality of beam sizes of the variable shaped beam, and obtaining the current value In addition, the current density with respect to an arbitrary beam size of the variable electron beam is made substantially constant by correcting the exposure time of the electron beam.

(12)前記構成の電子ビーム描画方法において、前記複数の電子ビーム検出器の感度が異なり、その中の感度の高い検出器で前記可変成形ビームの小さめのビームサイズの電流量を、感度の低い検出器で前記可変成形ビームの大きめのビームサイズの電流量を測定するようにしたことを特徴とする。   (12) In the electron beam drawing method having the above-described configuration, the sensitivity of the plurality of electron beam detectors is different, and a current amount of a small beam size of the variable shaped beam is reduced with a high sensitivity among them. The detector is configured to measure a current amount of a larger beam size of the variable shaped beam.

(13)前記構成の電子ビーム描画方法において、前記複数の電子ビーム検出器間の感度校正を、前記複数の電子ビーム検出器の測定可能な電流範囲のビームサイズで行うことを特徴とする。   (13) In the electron beam writing method having the above configuration, sensitivity calibration between the plurality of electron beam detectors is performed with a beam size in a current range measurable by the plurality of electron beam detectors.

(14)前記構成の電子ビーム描画方法において、使用する前記複数の電子ビーム検出器の切り替えの目安として、1方向の寸法を電子ビームの解像寸法前後とすることを特徴とする。   (14) In the electron beam drawing method having the above-described configuration, as a guide for switching the plurality of electron beam detectors to be used, a dimension in one direction is set to be around a resolution dimension of the electron beam.

(15)前記構成の電子ビーム描画方法において、前記感度の高い検出器はフォトダイオードであり、前記感度の低い検出器はファラデーカップであることを特徴とする。   (15) In the electron beam writing method having the above-described configuration, the high-sensitivity detector is a photodiode, and the low-sensitivity detector is a Faraday cup.

本発明によれば、可変成形電子ビームを用いる描画装置において、高い寸法精度での描画を行うことが出来る電子線描画技術を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the drawing apparatus using a variable shaping | molding electron beam, the electron beam drawing technique which can perform drawing with high dimensional accuracy can be provided.

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施例1)
図1に、本実施例による電子ビーム描画装置の電子光学系の構成を示す。電子銃101から放出された電子は、50kVに加速され、第1矩形開口140を有する第1マスク102を直接照射する。第1マスクを透過した矩形電子ビームは、2つの第1転写レンズ103、第2転写レンズ107により第2マスク109上に結像される。第2マスク上には、中央に可変成形用の第2矩形開口141をその周辺に一括図形照射用の一括図形開口108が配置されている。第2マスク上での第1マスク像の照射位置は、可変成形偏向器105と2つの第1図形選択偏向器104、第2図形選択偏向器106により制御される。第2マスクを通過した電子ビームは2つの第1縮小レンズ110、第2縮小レンズ111と2つの第1対物レンズ112、第2対物レンズ114を通して試料(例えば、光学マスク)115上に結像される。
(Example 1)
FIG. 1 shows the configuration of the electron optical system of the electron beam drawing apparatus according to this embodiment. The electrons emitted from the electron gun 101 are accelerated to 50 kV and directly irradiate the first mask 102 having the first rectangular opening 140. The rectangular electron beam transmitted through the first mask is imaged on the second mask 109 by the two first transfer lenses 103 and the second transfer lens 107. On the second mask, a second rectangular opening 141 for variable molding is arranged at the center, and a collective figure opening 108 for collective figure irradiation is arranged around the second rectangular opening 141. The irradiation position of the first mask image on the second mask is controlled by the variable shaping deflector 105, the two first graphic selection deflectors 104, and the second graphic selection deflector 106. The electron beam that has passed through the second mask forms an image on the sample (for example, an optical mask) 115 through the two first reduction lenses 110, the second reduction lens 111, the two first objective lenses 112, and the second objective lens 114. The

対物レンズの下流に位置するステージ116上には、複数(本例では、2個)の検出器、第1検出器130と第2検出器131が配置されており、電子ビームの入射位置に対して移動可能となっている。これにより、各々の検出器は電子ビームを直接検出することが出来る。検出器の出力は、検出信号処理系121を通してデータ制御系135に送られ、照射時間制御系134や図形選択・寸法制御系118などを通して電子光学系へフィードバックされる。また、データ制御系135には表示装置136が設置されており、電流量の測定結果や電子ビームの校正結果などが出力される。なお、図中、縮小率・回転制御系119は、第1縮小レンズ110、第2縮小レンズ111、および回転レンズ112による、電子ビームの縮小率および回転の制御を行い、焦点・非点・位置制御系120は、電子ビームの焦点、非点の補正および位置の制御を行う。また、対物静電偏向器113は、試料上の描画位置を決める偏向器である。   A plurality of (two in this example) detectors, a first detector 130 and a second detector 131 are arranged on the stage 116 positioned downstream of the objective lens, and the electron beam incident position is determined. Can be moved. Thereby, each detector can detect an electron beam directly. The output of the detector is sent to the data control system 135 through the detection signal processing system 121, and fed back to the electron optical system through the irradiation time control system 134, the figure selection / dimension control system 118, and the like. Further, a display device 136 is installed in the data control system 135, and a current amount measurement result, an electron beam calibration result, and the like are output. In the figure, a reduction rate / rotation control system 119 controls the reduction rate and rotation of the electron beam by the first reduction lens 110, the second reduction lens 111, and the rotation lens 112, and the focus / astigmatism / position. The control system 120 performs focus correction, astigmatism correction, and position control of the electron beam. The objective electrostatic deflector 113 is a deflector that determines the drawing position on the sample.

図2に、本実施例の検出部周辺を示す。2つの検出器からの出力の1つは、電気的に接続された積分回路204を通して検出信号処理部に送られる。電子ビーム201は、いずれかの検出器により電流値を計測することになる。この場合、第1検出器202はファラデーカップ(FC)であり、第2検出器203はフォトダイオード(PD)である。PDは電流を増幅しながら検出するために感度が高く、微小な電流の検出に向いている。逆に、大電流の検出には飽和現象を引き起こすために不向きである。また、PDには積分回路を接続しており、微小電流を積分することでより精度の良い電流値の測定を行っている。これは、非常に微小な電流を検出する本実施例では有効である。また、FCは感度が低いものの電流値測定の絶対基準を兼ねることが出来る利点がある。   FIG. 2 shows the vicinity of the detection unit of this embodiment. One of the outputs from the two detectors is sent to a detection signal processing unit through an integration circuit 204 that is electrically connected. The electron beam 201 measures the current value by any detector. In this case, the first detector 202 is a Faraday cup (FC), and the second detector 203 is a photodiode (PD). PD is highly sensitive to detect while amplifying current, and is suitable for detecting minute current. Conversely, it is not suitable for detecting a large current because it causes a saturation phenomenon. In addition, an integration circuit is connected to the PD, and a more accurate current value is measured by integrating a minute current. This is effective in the present embodiment in which a very small current is detected. Further, although FC has low sensitivity, it has an advantage that it can also serve as an absolute reference for current value measurement.

図3に、測定アルゴリズムの一例を示す。まず、FCとPDの校正を行う。これは異なる感度の検出器間の互換性を得るためのものである。両検出器の検出可能なビームサイズ(ここでは、500nm角)の電子ビームを用いて両者の出力を比較することで感度校正を行った。感度校正は、複数のビームサイズすなわち電流値の電子ビームを用いることで、より精度を向上させることが出来る。   FIG. 3 shows an example of the measurement algorithm. First, FC and PD are calibrated. This is to obtain compatibility between detectors with different sensitivities. Sensitivity calibration was performed by comparing the outputs of both beams using an electron beam with a beam size detectable by both detectors (here, 500 nm square). The sensitivity calibration can improve accuracy by using an electron beam having a plurality of beam sizes, that is, current values.

次に、1μm角から2μm角の電子ビームでナイフエッジ法によるビームサイズ校正を行う(ステップ301)。これはビームプロファイルのエッジ位置よりビームサイズを求め、可変成形偏向器の制御電圧にフィードバックすることで、ビームサイズを補正するものである。本手法では、1μm角以下のビームサイズを測定すると誤差が大きくなる。   Next, beam size calibration is performed by a knife edge method with an electron beam of 1 μm square to 2 μm square (step 301). This is to correct the beam size by obtaining the beam size from the edge position of the beam profile and feeding it back to the control voltage of the variable shaping deflector. In this method, an error increases when a beam size of 1 μm square or less is measured.

ここで、フィードバックの手順は、以下の通りである。1)可変成型偏向器の制御電圧を変えることでビームサイズを制御する。2)ナイフエッジでビームサイズを測定する。3)測定したビームサイズから本来のビームサイズとの誤差を求める。4)誤差に対応する制御電圧値を求める。4)偏向器の制御電圧の設定を変更する。このフィードバックは検出信号処理系121、データ制御系135、図形選択・寸法制御系118を通して行われることになる。   Here, the feedback procedure is as follows. 1) The beam size is controlled by changing the control voltage of the variable shaping deflector. 2) Measure the beam size with the knife edge. 3) An error from the original beam size is obtained from the measured beam size. 4) A control voltage value corresponding to the error is obtained. 4) Change the setting of the control voltage of the deflector. This feedback is performed through the detection signal processing system 121, the data control system 135, and the figure selection / dimension control system 118.

次に、矩形状ビームのXYの1方向を変えて、0.1μm×1μmから1μm×1μm、さらに1μm×0.1μmから1μm×1μmの間を0.1μm刻みで、FCによって検出される電流値によるサイズ校正を行う(ステップ302)。図3のアルゴリズムでは、表記を1方向のみ示しているが、実際はXYの2方向に関して、それぞれの1方向のビームの寸法を小さくしながら電流を測定した。測定した電流値より求めた電流密度が一定になるように可変成形偏向器105の制御電圧の他に第2マスク109の回転や第1転写レンズ103、第2転写レンズ107の励磁調整を行った(ステップ303)。   Next, by changing the XY direction of the rectangular beam, the current detected by the FC in increments of 0.1 μm between 0.1 μm × 1 μm and 1 μm × 1 μm, and between 1 μm × 0.1 μm and 1 μm × 1 μm. The size is calibrated by the value (step 302). In the algorithm of FIG. 3, the notation is shown only in one direction, but in actuality, the current was measured while reducing the size of the beam in each direction in the two directions of XY. In addition to the control voltage of the variable shaping deflector 105, the rotation of the second mask 109 and the excitation adjustment of the first transfer lens 103 and the second transfer lens 107 were performed so that the current density obtained from the measured current value was constant. (Step 303).

この2つのフィードバックは、従来から行われていたものである。しかしながら、近年の光学マスクでは光近接効果の補正の為に光学マスク上のパターンが非常に複雑になっており、パターンを描画図形に分解すると1nmから100nmの間の寸法のパターンも出現する。こうした寸法では可変成形ビームを形成するためのマスクの非直交やエッジラフネスの影響が大きくなり、従来の可変成形偏向器の制御電圧、マスク回転や転写レンズ励磁調整では校正しきれなくなる。   These two feedbacks have been performed conventionally. However, in recent optical masks, the pattern on the optical mask is very complicated due to the correction of the optical proximity effect, and when the pattern is decomposed into a drawing figure, a pattern with a dimension between 1 nm and 100 nm also appears. With such dimensions, the influence of non-orthogonality and edge roughness of the mask for forming the variable shaped beam becomes large, and calibration cannot be completed by the conventional control voltage of the variable shaping deflector, mask rotation, and transfer lens excitation adjustment.

本実施例では、新たなフィードバック方法として更にPDによる電流値計測を行う(ステップ304)。本実施例では、PDに積分回路204を接続しているので、実際は決められた時間での入射電荷量を求めていることになるが、描画装置の電流値は短時間では安定しているので電流値測定と実質的に等価と考えられる。ビームのON時間は直接決めることも可能であるが、ここでは実際の露光との互換性を得るためにショットあたりの露光時間とショット数で制御した。2方向の細長い矩形状ビームで、1nm×1μmから100nm×1μm、および1μm×1nmから1μm×100nmの各間を、9nm若しくは10nm刻みで測定した。FCでの測定より小さなビームを対象とするために寸法の刻みを小さく変えて測定している。このように、本装置では測定するビームサイズの設定を電子ビーム検出器ごとに設定できる機能を有している。本例では、20A/cmの電流密度で使用したので、1μm×1μmで200nA、1nm×1μmで200pAとなる。電流値測定のレンジは3桁となり、測定の直線性を保つためには、FCとPDとの併用が有効であることが分る。 In the present embodiment, a current value measurement by PD is further performed as a new feedback method (step 304). In this embodiment, since the integrating circuit 204 is connected to the PD, the amount of incident charge in a predetermined time is actually obtained, but the current value of the drawing apparatus is stable in a short time. It is considered to be substantially equivalent to current value measurement. The beam ON time can be determined directly, but here it is controlled by the exposure time per shot and the number of shots in order to obtain compatibility with actual exposure. Measurements were performed in increments of 9 nm or 10 nm between each of 1 nm × 1 μm to 100 nm × 1 μm and 1 μm × 1 nm to 1 μm × 100 nm with two elongated rectangular beams. In order to target a beam smaller than the measurement by FC, the measurement is performed by changing the size step. As described above, this apparatus has a function of setting the beam size to be measured for each electron beam detector. In this example, since it was used at a current density of 20 A / cm 2 , 200 μA at 1 μm × 1 μm and 200 pA at 1 nm × 1 μm. The range of the current value measurement is three digits, and it can be seen that the combined use of FC and PD is effective for maintaining the linearity of the measurement.

本装置のビームの分解能(描画パターンの寸法直線性が保障される範囲)は100nm程度であり、両検出器の切り替え寸法の100nmはこれに従ったものである。本発明では、使用する複数の検出器の切り替えの目安として、1方向の寸法を電子ビームの解像寸法前後、例えば、0.05μm以上1μm以下とするとよい。   The beam resolution of this apparatus (the range in which the dimensional linearity of the drawing pattern is guaranteed) is about 100 nm, and the switching dimension of both detectors is 100 nm. In the present invention, as a guideline for switching between a plurality of detectors to be used, the dimension in one direction is preferably around the resolution dimension of the electron beam, for example, 0.05 μm or more and 1 μm or less.

測定した電流値から電流密度を求め、電流密度が小さなビームサイズでは露光時間を長めに、電流密度の大きなビームサイズでは露光時間を短めにすることで実質的なビームサイズの校正を行う。なお、露光時間制御は露光時間制御系134を通してブランカー133の動作を制御して行う。以上により、フィードバックが終了する。   The current density is obtained from the measured current value, and the beam time is calibrated by shortening the exposure time for a beam size with a small current density and shortening the exposure time for a beam size with a large current density. The exposure time control is performed by controlling the operation of the blanker 133 through the exposure time control system 134. Thus, feedback ends.

100nm以下のビームは、光学マスク上のパターンを細長く分割する際に生じるものであり、それ単独でのパターンは存在しない、また、ビームの解像度近傍以下では分割ビームの効果はサイズの付加そのものではなく試料へのエネルギー付加としての効果が大きい。これらのことから、ビームサイズそのものではなく露光時間にフィードバックすることで、ビームサイズの補正と同様の効果を得ることが可能となる。   The beam of 100 nm or less is generated when the pattern on the optical mask is divided into long and narrow patterns, and there is no pattern by itself, and the effect of the divided beam is not the size addition itself below the resolution of the beam. The effect of adding energy to the sample is great. For these reasons, it is possible to obtain the same effect as the correction of the beam size by feeding back to the exposure time instead of the beam size itself.

図4に、FCとPDで測定した各サイズでの電流密度を示す。図では黒線で表示されているが、実際はPDで測定したものを緑、FCで測定したものを赤で表示する。露光時間補正後は電流値測定の際のビームのON時間が補正されているために、電流密度が略一定となっている。電流値の測定精度に限界があることから、電流値がビームサイズに敏感な小さめのビームサイズにおいて露光時間へのフィードバックを行いやすい。これが、小さめのビームサイズに露光時間補正を適用するもう1つの理由である。図には、FCとPDで測定した値を識別できるように異なる色で表示している。この図は、表示装置136に表示される。なお、本明細書では図を見やすくするために一部のビームサイズのみデータを表示してある。   In FIG. 4, the current density in each size measured by FC and PD is shown. In the figure, black lines are displayed. Actually, those measured by PD are displayed in green, and those measured by FC are displayed in red. After the exposure time correction, the current density is substantially constant because the beam ON time at the time of measuring the current value is corrected. Since the measurement accuracy of the current value is limited, it is easy to perform feedback to the exposure time at a small beam size where the current value is sensitive to the beam size. This is another reason for applying exposure time correction to smaller beam sizes. In the figure, the values measured by FC and PD are displayed in different colors so that they can be identified. This figure is displayed on the display device 136. In this specification, only a part of beam sizes are displayed for easy viewing of the figure.

最後にこれらの結果作成された露光時間補正テーブル137(ステップ305)をもとに試料上に描画を行った(ステップ306)。本実施例では,1次元方向の測定のみ行っているので、1次元方向の依存性を積算することにより2次元テーブルを作成している。テーブルにないビームサイズの露光時間は補間により求めている。この結果、従来5nmに留まっていた寸法精度を3nmに向上させることが可能となった。   Finally, drawing was performed on the sample based on the exposure time correction table 137 (step 305) created as a result of these (step 306). In the present embodiment, since only the measurement in the one-dimensional direction is performed, the two-dimensional table is created by integrating the dependence in the one-dimensional direction. The exposure time of the beam size not on the table is obtained by interpolation. As a result, it has become possible to improve the dimensional accuracy, which has been limited to 5 nm, to 3 nm.

なお、図5には、参考に光学マスクのパターンを矩形に分割した例を示す。L字のパターンに光近接効果補正を施しているため、矩形に分割すると細長い微小図形が多数存在することが分る。   FIG. 5 shows an example in which the optical mask pattern is divided into rectangles for reference. Since the optical proximity effect correction is applied to the L-shaped pattern, it can be seen that there are many elongated fine figures when divided into rectangles.

本実施例では、検出器としてFCとPDを用いたが、感度の異なる複数のPD、或いは、バイアス電圧を変えた複数のPDを用いても同様の効果が得られることは明らかである。またアルゴリズムが複雑になるが、フィードバックの方法も低感度検出器での一部の寸法の測定結果を露光時間にフィードバックすることや、高感度検出器での一部の寸法での測定結果を偏向制御系にフィードバックすることも考えられる。   In this embodiment, FC and PD are used as detectors. However, it is obvious that the same effect can be obtained by using a plurality of PDs having different sensitivities or a plurality of PDs having different bias voltages. Although the algorithm becomes complicated, the feedback method also feeds back the measurement results of some dimensions with a low-sensitivity detector to the exposure time, and deflects the measurement results with some dimensions of a high-sensitivity detector. It is also possible to feed back to the control system.

この場合のフィードバックの手順は、以下の通りである。1)低感度検出器により複数寸法の電流量を測定する。2)本来の電流量との誤差を求める。3)誤差に対応する露光時間の補正値を計算する。4)露光時間の設定値を変える。5)低感度検出器により複数寸法の電流量を測定する。6)測定したビームサイズから本来のビームサイズとの誤差を求める。7)誤差に対応する制御電圧値を求める。8)偏向器の制御電圧の設定を変更する。このフィードバックは検出信号処理系121、データ制御系135、図形選択・寸法制御系118、露光時間制御系134を通して行われることになる。   The feedback procedure in this case is as follows. 1) Measure currents of multiple dimensions with a low sensitivity detector. 2) Find the error from the original amount of current. 3) Calculate a correction value for the exposure time corresponding to the error. 4) Change the exposure time setting. 5) Measure currents of multiple dimensions with a low sensitivity detector. 6) An error from the original beam size is obtained from the measured beam size. 7) A control voltage value corresponding to the error is obtained. 8) Change the setting of the control voltage of the deflector. This feedback is performed through the detection signal processing system 121, the data control system 135, the figure selection / dimension control system 118, and the exposure time control system 134.

なお、エッジ法によるビームサイズ補正には、1)FC上に設けたナイフエッジ、2)PD上に設けたナイフエッジ、3)PD上に設けたスリット、4)第3の検出器(低感度PD)上に設けたナイフエッジなどが使用できる。   For the beam size correction by the edge method, 1) knife edge provided on FC, 2) knife edge provided on PD, 3) slit provided on PD, 4) third detector (low sensitivity) A knife edge or the like provided on PD) can be used.

(実施例2)
本実施例では、実施例1と同様の装置を用いた。図6に示す測定アルゴリズムに従って描画した。測定手法は、図3における手法と基本的には同じであり、FCとPDの校正を行う。
(Example 2)
In this example, an apparatus similar to that in Example 1 was used. Drawing was performed according to the measurement algorithm shown in FIG. The measurement method is basically the same as the method in FIG. 3, and FC and PD are calibrated.

まず、1μm角から2μm角の電子ビームでエッジ法によるビームサイズ校正を行う(ステップ601)。次に、矩形状ビームのXY方向を変え、(0.1,0.4,0.7,1.0)μm×(0.1,0.4,0.7,1.0)μmの行列で表わされる寸法の電子ビームで、FCによって検出される電流値によるサイズ校正を行う(ステップ602)。この後、図3における場合と同様に、必要に応じてマスク回転や転写レンズの励磁調整を行う(ステップ603)。   First, beam size calibration is performed by an edge method with an electron beam of 1 μm square to 2 μm square (step 601). Next, the XY direction of the rectangular beam is changed to (0.1, 0.4, 0.7, 1.0) μm × (0.1, 0.4, 0.7, 1.0) μm. A size calibration is performed using the current value detected by the FC with an electron beam having a dimension represented by a matrix (step 602). Thereafter, as in the case of FIG. 3, mask rotation and transfer lens excitation adjustment are performed as necessary (step 603).

次に、PDによる電流値計測を行う(ステップ604)。本実施例では、電流値を測定するビームサイズを2次元的に変えている。測定する寸法は、2次元平面でL字となるのが特徴であり、(1,2,5,10,20,50,100)nm×(1,2,5,10,20,50,100,200,500,1000,2000)nmの行列、および(1,2,5,10,20,50,100,200,500,1000,2000)nm×(1,2,5,10,20,50,100)nmの行列で表わされる。この中で、(1,2,5,10,20,50,100)nm×(1,2,5,10,20,50,100)nmの行列の部分が重複しているが、この領域は1回の測定で代表してもよい。ビームサイズが小さくなるに従い電流密度の誤差が大きくなることが予想されるので、測定寸法の間隔はビームサイズが小さくなるのに従って小さくしている。このことにより補正精度の向上と測定効率の向上の両立を図っている。各寸法の間はスプライン補間を用いたが、関数フィッティングも可能である。   Next, the current value is measured by the PD (step 604). In this embodiment, the beam size for measuring the current value is two-dimensionally changed. The dimension to be measured is L-shaped on a two-dimensional plane, and is (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100) nm × (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100). , 200, 500, 1000, 2000) nm and (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000) nm × (1, 2, 5, 10, 20, It is represented by a matrix of 50,100) nm. In this, the matrix portion of (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100) nm × (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100) nm is overlapped. May be represented by a single measurement. Since the error in the current density is expected to increase as the beam size decreases, the measurement dimension interval is reduced as the beam size decreases. This makes it possible to improve both the correction accuracy and the measurement efficiency. Spline interpolation was used between each dimension, but function fitting is also possible.

本実施例では、PDによる微小電流測定を105回行うことになる。必要な精度の測定を行うために最低限必要な測定時間はビーム電流に依存するので、ビームサイズに応じて測定時間を切り替えることで全体の測定の効率化を図ることが出来る。特に、本実施例での電流量は1μm×1μmで200nA、1nm×1nmで0.2pAとなるため、レンジが6桁となり、本発明の複数検出器の利用や測定時間の切り替えが極めて有効となる。   In this embodiment, the minute current measurement by the PD is performed 105 times. Since the minimum measurement time required to perform the measurement with the required accuracy depends on the beam current, the overall measurement efficiency can be improved by switching the measurement time according to the beam size. In particular, since the current amount in this embodiment is 200 nA at 1 μm × 1 μm and 0.2 pA at 1 nm × 1 nm, the range is 6 digits, and it is extremely effective to use the multiple detectors of the present invention and to switch the measurement time. Become.

図7及び図8に、本実施例において表示装置に示される各ビームサイズにおける電流密度を示す。図7は露光時間補正前、図8は露光時間補正後の画面を示す。図には矢印で基準電流密度からのずれを表示している。上向き矢印はオーバー、下向き矢印はアンダーを意味している。なお、図には全ての測定ビームサイズの電流密度は表示していない。図面は黒白だが、例えば、FCで測定した領域を赤色、PDで測定した領域を緑色として、境界線を描いてある。   7 and 8 show current densities at respective beam sizes shown in the display device in this embodiment. FIG. 7 shows a screen before exposure time correction, and FIG. 8 shows a screen after exposure time correction. In the figure, the deviation from the reference current density is indicated by an arrow. An up arrow means over, and a down arrow means under. Note that the current density of all measurement beam sizes is not shown in the figure. Although the drawing is black and white, for example, the boundary line is drawn with the area measured by FC being red and the area measured by PD being green.

図7及び図8より、補正前は小さいビームサイズ領域で大きめであった電流密度が補正後はほぼ基準電流密度に収斂されているのが分る。露光時間の補正量が大きすぎると描画に支障が出るので、補正前において規定量より電流密度が多い場合は、可変成形偏向器などの他のフィードバック系を利用した後に露光時間補正を行うのがよい。   7 and 8, it can be seen that the current density that was larger in the small beam size region before the correction is converged to the reference current density after the correction. If the exposure time correction amount is too large, drawing will be hindered.If the current density is higher than the specified amount before correction, exposure time correction may be performed after using another feedback system such as a variable shaping deflector. Good.

これらの結果作成された露光時間補正テーブル(ステップ605)をもとに試料上に描画を行った(ステップ606)。この結果、寸法精度を2.5nmに向上させることが可能となった。   Drawing was performed on the sample based on the exposure time correction table (step 605) created as a result of these (step 606). As a result, the dimensional accuracy can be improved to 2.5 nm.

(実施例3)
電子ビームにはクーロン効果が働き、ビームサイズにより焦点位置が変化する。この量を知るためには異なるビームサイズでの焦点位置を測定する必要がある。しかし、大きく異なる電流での高精度な測定を行うためには、やはり複数の検出器を用いることが有効である。
(Example 3)
The electron beam has a Coulomb effect, and the focal position changes depending on the beam size. In order to know this amount, it is necessary to measure the focal position at different beam sizes. However, it is also effective to use a plurality of detectors in order to perform highly accurate measurement with greatly different currents.

本実施例では、以下の手順のフィードバックを行う。1)まず、1μm角から2μm角までを第1検出器(FC)で、0.1μm角から1μm角までを第2検出器(PD)を用いて焦点位置を求めた。図9に、表示装置に表示される結果を示す。ここでは、第1検出器の測定結果を白抜きの四角印で、第2検出器での測定結果を黒丸印で表し、さらに境界を明示した。ビームサイズに従って焦点位置が変化していることが良く分る。2)次に、求めた焦点変化量から寸法と焦点補正量の関係式を求める。3)この関係式に従って焦点補正器の制御電圧を変化させながら描画する。以上のことにより、高精度な描画が可能となる。   In this embodiment, the following procedure is fed back. 1) First, the focal position was obtained from the 1 μm square to the 2 μm square using the first detector (FC) and from the 0.1 μm square to the 1 μm square using the second detector (PD). FIG. 9 shows the result displayed on the display device. Here, the measurement result of the first detector is represented by a white square mark, the measurement result of the second detector is represented by a black circle mark, and the boundary is clearly shown. It can be clearly seen that the focal position changes according to the beam size. 2) Next, a relational expression between the dimension and the focus correction amount is obtained from the obtained focus change amount. 3) Draw while changing the control voltage of the focus corrector according to this relational expression. As described above, highly accurate drawing is possible.

本実施例での焦点補正量はビームの面積の変化に対して比例とし、検出信号処理系121、データ制御系135、焦点・非点・位置制御系120を通してフィードバックが行われる。電子光学系内での焦点補正は、対物レンズ内の対物静電補正器に一様の制御電圧を加算することにより実現している。本実施例では、寸法精度を2nmにまで改善することが出来た。   In this embodiment, the focus correction amount is proportional to the change in the area of the beam, and feedback is performed through the detection signal processing system 121, the data control system 135, and the focus / astigmatism / position control system 120. The focus correction in the electron optical system is realized by adding a uniform control voltage to the objective electrostatic corrector in the objective lens. In this example, the dimensional accuracy could be improved to 2 nm.

(実施例4)
本実施例では、最大ビームサイズが1μm角と小さめであるので、FCは単に感度校正用のみに用いた。従って、PDの感度がある程度分っている場合は、FCが不要となる。この場合は、1つの電子ビーム検出器で校正することになる。
Example 4
In this embodiment, since the maximum beam size is as small as 1 μm square, FC was used only for sensitivity calibration. Therefore, when the sensitivity of PD is known to some extent, FC is not necessary. In this case, calibration is performed with one electron beam detector.

図10に、測定・露光アルゴリズム、すなわちフィードバックアルゴリズムを示す。本実施例による測定手法は、図6における手法と基本的には同じであるが、1つの電子ビーム検出器PDで校正を行う。   FIG. 10 shows a measurement / exposure algorithm, that is, a feedback algorithm. The measurement method according to the present embodiment is basically the same as the method in FIG. 6, but calibration is performed with one electron beam detector PD.

まず、0.5μm角から1μm角の電子ビームでエッジ法によるビームサイズ校正を行う(ステップ1001)。次に、矩形状ビームのXY方向を変え、(0.1,0.2,0.3,0.4、0.5)μm×(0.1,0.2,0.3,0.4、0.5)μmの行列で表わされる寸法の電子ビームで、FCによって検出される電流値によるサイズ校正を行う(ステップ1002)。この後、可変成形偏向器の制御電圧や転写レンズの励磁電流を変更する。(ステップ1003)。   First, beam size calibration is performed by an edge method with an electron beam of 0.5 μm square to 1 μm square (step 1001). Next, the XY direction of the rectangular beam is changed to (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5) μm × (0.1, 0.2, 0.3, 0.3. (4, 0.5) Size calibration is performed with an electron beam having a size represented by a matrix of μm based on the current value detected by the FC (step 1002). Thereafter, the control voltage of the variable shaping deflector and the excitation current of the transfer lens are changed. (Step 1003).

次に、エッジ法によるビームサイズ校正と同じPDを用いて、より小さなビームサイズの電流値を計測する(ステップ1004)。本実施例では、電流値を測定する寸法は、(1,2,5,10,20,50,100)nm×(1,2,5,10,20,50,100,200,500,1000)nmの行列、および(1,2,5,10,20,50,100,200,500,1000)nm×(1,2,5,10,20,50,100)nmの行列で表わされる。   Next, the current value of a smaller beam size is measured using the same PD as that used for the beam size calibration by the edge method (step 1004). In this embodiment, the dimension for measuring the current value is (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100) nm × (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000). ) Nm matrix and (1,2,5,10,20,50,100,200,500,1000) nm × (1,2,5,10,20,50,100) nm matrix .

上記ステップ1004での結果は、その結果をもとに露光時間の補正テーブルを作成し(ステップ1005)、可変成形偏向器の制御電圧や転写レンズの励磁電流を変えるのではなく、露光時間を変えて露光する。(ステップ1006)。   Based on the result in step 1004, an exposure time correction table is created (step 1005), and the exposure time is changed instead of changing the control voltage of the variable shaping deflector and the excitation current of the transfer lens. To expose. (Step 1006).

このように、電流値測定の直線性さえ良ければ、1つの検出器での測定結果を使い分けることが可能である。この場合、大きめのビームサイズの結果と小さめのビームサイズの結果で分けることになる。PDを用いた検出器としては、実施例1と同等のものを用いた。   Thus, if the linearity of the current value measurement is good, it is possible to selectively use the measurement results of one detector. In this case, the result of the larger beam size is divided from the result of the smaller beam size. As a detector using PD, the same one as in Example 1 was used.

図11に、補正後の電流値の結果の画面を示す。補正の際に変更する制御値(可変成形偏向器の制御電圧や転写レンズの励磁電流あるいは露光時間)の異なるデータの色を変えて表示した。なお、100nm寸法は境界に位置し、そのデータは双方のフィードバックに生かしている。このように1つの検出器を用いた場合は、異なる検出器での感度の校正が不要で、データの共用を行いやすい。本実施例により、2nmの寸法精度を実現した。   FIG. 11 shows a screen of the corrected current value result. Different data colors of control values (control voltage of the variable shaping deflector, excitation current of the transfer lens or exposure time) to be changed at the time of correction are displayed. The 100 nm dimension is located at the boundary, and the data is used for both feedbacks. When one detector is used in this way, it is not necessary to calibrate the sensitivity with different detectors and it is easy to share data. By this example, a dimensional accuracy of 2 nm was realized.

(実施例5)
本実施例では、透過電子ビーム検出器としてPDのみを用いた。図12に、本実施例での測定・露光アルゴリズム、すなわちフィードバックアルゴリズムを示す。測定手法は、図10における手法と基本的には同じであり、1つの検出器PDで校正を行う。
(Example 5)
In this embodiment, only the PD is used as the transmission electron beam detector. FIG. 12 shows a measurement / exposure algorithm in this embodiment, that is, a feedback algorithm. The measurement method is basically the same as the method in FIG. 10, and calibration is performed with one detector PD.

まず、0.5μm角から1μm角の電子ビームでエッジ法によるビームサイズ校正を行った後に(ステップ1201)、(1,2,5,10,20,50,100,200,500,1000)nm×(1,2,5,10,20,50,100,200,500,1000)nmの行列で表わされる電子ビームで、PDにより電流値を計測する(ステップ1202)。この結果の全て或いは大きめのサイズのもののみを用いて、成形偏向制御系の制御電圧を補正する(ステップ1203)。   First, after performing beam size calibration by the edge method with an electron beam of 0.5 μm square to 1 μm square (step 1201), (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000) nm. A current value is measured by PD with an electron beam represented by a matrix of × (1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000) nm (step 1202). The control voltage of the shaping deflection control system is corrected using all or a larger size of the result (step 1203).

再度、上記行列で表される電子ビームで、PDにより電流値を測定すれば(ステップ1204)、電流密度の均一性が向上していることが予想される。PDの再測定の結果、電流密度の不均一性が規定値を越えたビームサイズのみ露光量補正テーブルに補正値を入れ(ステップ1205)、補正テーブルに従って露光する(ステップ1206)。このようにすることにより、ビームサイズに依存したフィードバックを行う制御条件を自動的に決めることが可能となる。   Again, if the current value is measured by PD with the electron beam represented by the above matrix (step 1204), it is expected that the uniformity of the current density is improved. As a result of the re-measurement of PD, a correction value is entered in the exposure amount correction table only for the beam size whose current density non-uniformity exceeds a specified value (step 1205), and exposure is performed according to the correction table (step 1206). By doing so, it is possible to automatically determine a control condition for performing feedback depending on the beam size.

図13に、露光時間補正前の電流密度分布を示す。図は、表示装置の画面に示され、露光時間補正を行うべき(或いは、露光時間補正を行った)ビームサイズのデータが識別できるように表示されている。本例では、点線で示す。基本的にビームサイズの小さなところで電流密度の誤差が生じやすく、露光時間補正は100nm以下のビームサイズにのみ行っている。露光時間補正を行いながら描画した結果、本実施例でも2.5nmの高い寸法精度が得られている。   FIG. 13 shows a current density distribution before exposure time correction. The figure is shown on the screen of the display device so that the data of the beam size that should be subjected to exposure time correction (or the exposure time correction) can be identified. In this example, it is indicated by a dotted line. Basically, an error in current density tends to occur at a small beam size, and exposure time correction is performed only for a beam size of 100 nm or less. As a result of drawing while correcting the exposure time, a high dimensional accuracy of 2.5 nm is also obtained in this embodiment.

以上詳述したように、本発明によれば、可変成形電子ビームを用いる描画装置において、高い寸法精度での描画を行うことが出来る電子線描画装置が実現でき、微小な図形の高精度な描画が可能であり、光学マスクの寸法精度の向上に寄与する。   As described above in detail, according to the present invention, an electron beam drawing apparatus capable of drawing with high dimensional accuracy can be realized in a drawing apparatus using a variable shaped electron beam, and high-precision drawing of minute figures can be realized. This contributes to improving the dimensional accuracy of the optical mask.

本発明による電子ビーム描画装置の構成を説明する図。The figure explaining the structure of the electron beam drawing apparatus by this invention. 本発明における検出部を説明する図。The figure explaining the detection part in this invention. 本発明による測定・露光アルゴリズムの一例を説明する図。The figure explaining an example of the measurement and exposure algorithm by this invention. 本発明による2つの検出器で測定した電流密度の測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result of the current density measured with the two detectors by this invention. 本発明による光学マスクのパターンの矩形分割の一例を示す図。The figure which shows an example of the rectangular division of the pattern of the optical mask by this invention. 本発明による測定・露光アルゴリズムの別の一例を説明する図。The figure explaining another example of the measurement and exposure algorithm by this invention. 図6に示す2つの検出器で測定した露光時間補正前の電流密度の2次元分布を示す図。The figure which shows the two-dimensional distribution of the current density before exposure time correction | amendment measured with the two detectors shown in FIG. 図6に示す2つの検出器で測定した露光時間補正後の電流密度の2次元分布を示す図。The figure which shows the two-dimensional distribution of the current density after exposure time correction | amendment measured with the two detectors shown in FIG. 本発明による焦点位置の変化を示す図。The figure which shows the change of the focus position by this invention. 本発明により1つの検出器で校正を行う場合の測定・露光アルゴリズムの一例を説明する図。The figure explaining an example of the measurement and exposure algorithm in the case of calibrating with one detector by this invention. 図10に示す1つの検出器で測定した露光時間補正後の電流密度の2次元分布を示す図。The figure which shows the two-dimensional distribution of the current density after the exposure time correction | amendment measured with one detector shown in FIG. 本発明により1つの検出器で校正を行う場合の測定アルゴリズムの別の一例を説明する図。The figure explaining another example of the measurement algorithm in the case of calibrating with one detector by this invention. 図12に示す1つの検出器で測定した露光時間補正前の電流密度の2次元分布を示す図。The figure which shows the two-dimensional distribution of the current density before the exposure time correction | amendment measured with one detector shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101…電子銃、102…第1マスク、103…第1転写レンズ、104…第1図形選択偏向器、105…可変成形偏向器、106…第2図形選択偏向器、107…第2転写レンズ、108…一括図形開口、109…第2マスク、110…第1縮小レンズ、111…第2縮小レンズ、112…第1対物レンズ、113…対物静電偏向器、114…第2対物レンズ、115…光学マスク、116…ステ…ジ、118…図形選択・寸法制御系、119…縮小率・回転制御系、120…焦点・非点・位置制御系、120…検出信号処理系、122…回転レンズ、130…第1検出器、131…第2検出器、133…ブランカ…、134…露光時間制御系、135…デ…タ制御系、136…表示装置、137…露光時間補正テ…ブル、140…第1矩形開口、141…第2矩形開口、201…電子ビ…ム、202…第1検出器(FC)、203…第2検出器(PD)、204…積分回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Electron gun, 102 ... 1st mask, 103 ... 1st transfer lens, 104 ... 1st figure selection deflector, 105 ... Variable shaping deflector, 106 ... 2nd figure selection deflector, 107 ... 2nd transfer lens, DESCRIPTION OF SYMBOLS 108 ... Collective figure opening, 109 ... 2nd mask, 110 ... 1st reduction lens, 111 ... 2nd reduction lens, 112 ... 1st objective lens, 113 ... Objective electrostatic deflector, 114 ... 2nd objective lens, 115 ... Optical mask 116 ... stage 118 ... graphic selection / dimension control system 119 ... reduction ratio / rotation control system 120 ... focus / astigmatism / position control system 120 ... detection signal processing system 122 ... rotation lens DESCRIPTION OF SYMBOLS 130 ... 1st detector, 131 ... 2nd detector, 133 ... Blanker ..., 134 ... Exposure time control system, 135 ... Data control system, 136 ... Display apparatus, 137 ... Exposure time correction table ... 140 ... 1st rectangle Opening, 141 ... second rectangular openings, 201 ... electron beam ... beam, 202 ... first detector (FC), 203 ... second detector (PD), 204 ... integrating circuit.

Claims (4)

電子銃から放出された電子ビームを、開口を有する少なくとも1個のマスクを介して可変成形ビームを形成する電子光学系を備え、前記可変成形ビームを用いて試料に所望とするパターンを露光する電子ビーム描画装置において、前記可変成形ビームの電流量を計測するための大電流計測用の電子ビーム検出器と微小電流計測用の電子ビーム検出器と、前記可変成形ビームの複数のビームサイズに応じて計測された前記電流値を、電子ビームの露光時間にフィードバックする手段とを有する電子ビーム描画装置において、
前記微小電流計測用の電子ビーム検出器をフォトダイオード、前記大電流計測用の電子ビーム検出器をファラデーカップで構成したことを特徴とする電子ビーム描画装置。
An electron optical system that forms an electron beam emitted from an electron gun through a at least one mask having an aperture and forms a variable shaped beam, and an electron that exposes a desired pattern on a sample using the variable shaped beam In a beam drawing apparatus, an electron beam detector for measuring a large current for measuring a current amount of the variable shaped beam, an electron beam detector for measuring a minute current, and a plurality of beam sizes of the variable shaped beam In an electron beam drawing apparatus having means for feeding back the measured current value to the exposure time of the electron beam,
An electron beam drawing apparatus , wherein the electron beam detector for measuring a minute current is constituted by a photodiode, and the electron beam detector for measuring a large current is constituted by a Faraday cup .
請求項1に記載の電子ビーム描画装置において、前記微小電流計測用の電子ビーム検出器と電気的に接続される積分回路を有することを特徴とする電子ビーム描画装置。 2. The electron beam drawing apparatus according to claim 1, further comprising an integration circuit electrically connected to the electron beam detector for measuring a minute current . 電子銃から放出された電子ビームを、開口を有する少なくとも1個のマスクを介して可変成形ビームを形成する電子光学系を備え、前記可変成形ビームを用いて試料に所望とするパターンを露光する電子ビーム描画装置にあって、ファラデーカップで構成した大電流計測用の第1の電子ビーム検出器とフォトダイオードで構成した微小電流計測用の第2の電子ビーム検出器により、前記可変成形ビームの複数のビームサイズに応じて電流量を計測し、該電流値をもとに、前記電子ビームの露光時間を補正することにより、前記可変電子ビームの任意のビームサイズに対する電流密度を略一定になるようにしたことを特徴とする電子ビーム描画方法 An electron optical system that forms an electron beam emitted from an electron gun through a at least one mask having an aperture and forms a variable shaped beam, and an electron that exposes a desired pattern on a sample using the variable shaped beam In the beam drawing apparatus, a plurality of the variable shaped beams are formed by a first electron beam detector for measuring a large current constituted by a Faraday cup and a second electron beam detector for measuring a minute current constituted by a photodiode. By measuring the amount of current in accordance with the beam size and correcting the exposure time of the electron beam based on the current value, the current density with respect to an arbitrary beam size of the variable electron beam is made substantially constant. An electron beam drawing method characterized by that. 請求項に記載の電子ビーム描画方法において、使用する前記第1及び第2の電子ビーム検出器の切り替えの目安として、1方向の寸法を電子ビームの解像寸法前後とすることを特徴とする電子ビーム描画方法 4. The electron beam writing method according to claim 3 , wherein a dimension in one direction is set to be around a resolution dimension of the electron beam as a guide for switching between the first and second electron beam detectors to be used. Electron beam drawing method .
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