JP7484491B2 - Charged particle beam drawing method and charged particle beam drawing apparatus - Google Patents

Charged particle beam drawing method and charged particle beam drawing apparatus Download PDF

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Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置に関する。 The present invention relates to a charged particle beam drawing method and a charged particle beam drawing device.

LSIの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン(マスク、或いは特にステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。)をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。 As LSIs become more highly integrated, the circuit line width required for semiconductor devices is becoming finer every year. To form the desired circuit pattern on a semiconductor device, a method is adopted in which a high-precision original pattern (a mask, or a reticle, particularly one used in steppers and scanners) formed on quartz is reduced and transferred onto a wafer using a reduction projection exposure apparatus. The high-precision original pattern is drawn by an electron beam drawing apparatus, and so-called electron beam lithography technology is used.

電子ビーム描画装置では、様々な要因により、描画中に電子ビームの照射位置が時間経過と共にシフトするビームドリフトと呼ばれる現象が発生し得る。例えば、描画装置の偏向電極等の照射系にコンタミネーションが付着し、描画対象基板からの散乱電子によりコンタミネーションが帯電することで、ビームドリフトが発生する。このビームドリフトをキャンセルするため、ドリフト補正が行われる。 In electron beam lithography systems, a phenomenon called beam drift can occur, in which the irradiation position of the electron beam shifts over time during lithography, due to various factors. For example, beam drift occurs when contamination adheres to the irradiation system of the lithography system, such as the deflection electrodes, and the contamination becomes charged by scattered electrons from the substrate to be lithographed. Drift correction is performed to cancel this beam drift.

従来のドリフト補正では、描画処理中にステージ上に配置されたマーク基板に形成された測定用マークを電子ビームで走査し、所定のタイミングで電子ビームの照射位置の測定を行い、前回測定値からの差分をドリフト補正量としていた。 In conventional drift correction, a measurement mark formed on a mark substrate placed on a stage during the drawing process is scanned with an electron beam, the irradiation position of the electron beam is measured at a specified timing, and the difference from the previous measurement value is used as the drift correction amount.

特開2001-102278号公報JP 2001-102278 A 特開平9-102452号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-102452 特開平5-166708号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-166708

しかし、ビーム照射位置の測定結果には、測定用マークからの反射電子や二次電子に起因するドリフト成分が含まれている。描画処理の進行に伴いコンタミネーションが変化するため、ビーム照射位置測定時のドリフト成分も変化するが、従来、このドリフト成分の変化は考慮されておらず、ドリフト補正誤差となっていた。 However, the measurement results of the beam irradiation position contain drift components caused by reflected electrons and secondary electrons from the measurement mark. Since contamination changes as the writing process progresses, the drift components when measuring the beam irradiation position also change. However, in the past, this change in drift component was not taken into account, resulting in drift correction errors.

本発明は、ドリフト補正を高精度に行い、パターンの描画精度を向上させることができる荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a charged particle beam drawing method and a charged particle beam drawing apparatus that can perform drift correction with high accuracy and improve pattern drawing accuracy.

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、ステージ上に載置された描画対象の基板に対し前記荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、前記ステージ上に設けられたマークに、ショットサイクルあたりの電荷量が異なる荷電粒子ビームをそれぞれ照射し、検出された照射位置よりそれぞれドリフト量を算出する工程と、前記ショットサイクルあたりの電荷量と前記ドリフト量との相関に基づきドリフト補正量を算出する工程と、前記ドリフト補正量に基づいて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正し、前記基板にパターンを描画する工程と、を備えるものである。 A charged particle beam drawing method according to one aspect of the present invention is a charged particle beam drawing method for drawing a pattern by irradiating a substrate to be drawn placed on a stage with the charged particle beam, and includes the steps of irradiating a mark provided on the stage with charged particle beams having different amounts of charge per shot cycle, respectively, and calculating the drift amount from the detected irradiation positions, calculating a drift correction amount based on the correlation between the amount of charge per shot cycle and the drift amount, and correcting the irradiation position of the charged particle beam based on the drift correction amount, and drawing a pattern on the substrate.

本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、ステージに載置された描画対象の基板に対し荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する描画部と、前記ステージ上に設けられたマークと、前記マークに対するショットサイクルあたりの電荷量が異なる前記荷電粒子ビームの照射により、それぞれの前記荷電粒子ビームの照射位置を検出する照射位置検出部と、検出されたそれぞれの前記照射位置より算出された前記荷電粒子ビームのドリフト量と前記ショットサイクルあたりの電荷量との相関に基づいてドリフト補正量を算出するドリフト補正部と、前記ドリフト補正量に基づいて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正し、前記基板にパターンを描画するように前記描画部を制御する描画制御部と、を備えるものである。 The charged particle beam drawing apparatus according to one aspect of the present invention includes a drawing unit that draws a pattern by irradiating a charged particle beam onto a substrate to be drawn that is placed on a stage, an irradiation position detection unit that detects the irradiation positions of the charged particle beams by irradiating marks provided on the stage with the charged particle beams having different amounts of charge per shot cycle onto the marks, a drift correction unit that calculates a drift correction amount based on the correlation between the drift amount of the charged particle beam calculated from each of the detected irradiation positions and the amount of charge per shot cycle, and a drawing control unit that corrects the irradiation position of the charged particle beam based on the drift correction amount and controls the drawing unit to draw a pattern on the substrate.

本発明によれば、ドリフト補正を高精度に行い、パターンの描画精度を向上させることができる。 According to the present invention, drift correction can be performed with high precision, improving the pattern drawing accuracy.

本発明の実施形態による電子ビーム描画装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an electron beam writing apparatus according to an embodiment of the present invention. 電子ビームの可変成形を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating variable shaping of an electron beam. ドリフト量の変化を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a change in drift amount. ビーム電流をゼロとした場合のドリフト量を示すグラフである。11 is a graph showing the amount of drift when the beam current is set to zero. 実施の形態による描画方法を説明するフローチャートである。1 is a flowchart illustrating a drawing method according to an embodiment. ビーム電流をゼロとした場合のドリフト量を示すグラフである。11 is a graph showing the amount of drift when the beam current is set to zero. ドリフト量の偏向位置依存性を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the dependency of the drift amount on the deflection position.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは電子ビームに限るものでなく、イオンビーム等でもよい。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the embodiments, a configuration using an electron beam will be described as an example of a charged particle beam. However, the charged particle beam is not limited to an electron beam, and may be an ion beam, etc.

図1は本発明の実施形態に係る電子ビーム描画装置の概略図である。図1に示す描画装置1は、描画対象の基板56に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部30と、描画部30の動作を制御する制御部10とを備えた可変成形型の描画装置である。 Figure 1 is a schematic diagram of an electron beam drawing apparatus according to an embodiment of the present invention. The drawing apparatus 1 shown in Figure 1 is a variable-shape drawing apparatus that includes a drawing unit 30 that irradiates an electron beam onto a substrate 56 to be drawn to draw a desired pattern, and a control unit 10 that controls the operation of the drawing unit 30.

描画部30は、電子鏡筒32及び描画室34を有している。電子鏡筒32内には、電子銃40、ブランキングアパーチャ基板41、第1成形アパーチャ基板42、第2成形アパーチャ基板43、ブランキング偏向器44、成形偏向器45、対物偏向器46、照明レンズ47、投影レンズ48、及び対物レンズ49が配置されている。 The drawing section 30 has an electron lens barrel 32 and a drawing chamber 34. Inside the electron lens barrel 32, an electron gun 40, a blanking aperture substrate 41, a first shaping aperture substrate 42, a second shaping aperture substrate 43, a blanking deflector 44, a shaping deflector 45, an objective deflector 46, an illumination lens 47, a projection lens 48, and an objective lens 49 are arranged.

描画室34内には、移動可能に配置されたステージ50が配置される。ステージ50は、水平面内で互いに直交するX方向及びY方向に移動する。ステージ50上には、基板56が載置される。基板56は、例えば、半導体装置を製造する際の露光用マスク、マスクブランクス、半導体装置が製造される半導体基板(シリコンウェハ)等である。 A movably arranged stage 50 is disposed within the drawing chamber 34. The stage 50 moves in mutually orthogonal X and Y directions within a horizontal plane. A substrate 56 is placed on the stage 50. The substrate 56 is, for example, an exposure mask used in manufacturing a semiconductor device, a mask blank, a semiconductor substrate (silicon wafer) on which the semiconductor device is manufactured, etc.

ステージ50上には、水平面内でのステージ50の位置を測定するためのミラー51が設けられている。また、ステージ50上には、電子ビームBのドリフト量を測定する際に使用されるマークが形成されたマーク基板20が設けられている。例えば、マーク基板20はシリコン基板であり、シリコン基板上に、タンタルやタングステン等の重金属で構成されたマークが形成されている。 A mirror 51 is provided on the stage 50 to measure the position of the stage 50 in a horizontal plane. Also provided on the stage 50 is a mark substrate 20 on which a mark is formed that is used when measuring the amount of drift of the electron beam B. For example, the mark substrate 20 is a silicon substrate on which a mark made of a heavy metal such as tantalum or tungsten is formed.

ステージ50の上方には、マーク基板20のマークを電子ビームBで照射した際に、マークにより反射された反射電子(又は二次電子)を電流値として検出する検出器52が設けられている。検出された電流値は、後述する制御計算機11に送信される。 Above the stage 50, a detector 52 is provided that detects, as a current value, the reflected electrons (or secondary electrons) reflected by the mark when the mark on the mark substrate 20 is irradiated with the electron beam B. The detected current value is sent to the control computer 11, which will be described later.

制御部10は、制御計算機11、ステージ位置測定部16、記憶装置18等を有している。制御計算機11は、ショットデータ生成部12、描画制御部13、照射位置検出部14及びドリフト補正部15を有する。制御計算機11の各部の入出力データや演算中のデータはメモリ(図示略)に適宜格納される。 The control unit 10 has a control computer 11, a stage position measurement unit 16, a storage device 18, etc. The control computer 11 has a shot data generation unit 12, a drawing control unit 13, an irradiation position detection unit 14, and a drift correction unit 15. Input/output data of each unit of the control computer 11 and data during calculation are appropriately stored in a memory (not shown).

制御計算機11の各部は、ハードウェアで構成してもよく、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、少なくとも一部の機能を実現するプログラムをCD-ROM等の記録媒体に収納し、電気回路を有するコンピュータに読み込ませて実行させてもよい。 Each part of the control computer 11 may be configured as hardware or software. If configured as software, a program that realizes at least some of the functions may be stored on a recording medium such as a CD-ROM, and may be read and executed by a computer having electrical circuits.

ステージ位置測定部16は、ステージ50上に固定されたミラー51にレーザ光を入反射させてステージ50の位置を測定するレーザ測長器を含む。ステージ位置測定部16は、測定したステージ位置を制御計算機11に通知する。 The stage position measurement unit 16 includes a laser length measurement device that measures the position of the stage 50 by irradiating and reflecting laser light on a mirror 51 fixed on the stage 50. The stage position measurement unit 16 notifies the control computer 11 of the measured stage position.

記憶装置18(記憶部)は、設計上の図形パターンが配置されたレイアウトデータを描画装置1に入力可能なフォーマットに変換した描画データを格納する。 The memory device 18 (memory unit) stores drawing data that is the layout data in which the designed geometric patterns are arranged, converted into a format that can be input to the drawing device 1.

ショットデータ生成部12が記憶装置18から描画データを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、照射位置、照射時間等が定義される。描画制御部13は、ショットデータに基づき、描画部30を制御して描画処理を行う。 The shot data generator 12 reads the drawing data from the storage device 18 and performs multiple stages of data conversion processing to generate device-specific shot data. The shot data defines, for example, the figure type, figure size, irradiation position, irradiation time, etc. The drawing controller 13 controls the drawing unit 30 based on the shot data to perform drawing processing.

照射位置検出部14は、検出器52で検出された電流値に基づくビームプロファイルと、ステージ位置測定部16が測定したステージ位置(マーク位置)とを用いて、ビーム照射位置を検出する。 The irradiation position detection unit 14 detects the beam irradiation position using the beam profile based on the current value detected by the detector 52 and the stage position (mark position) measured by the stage position measurement unit 16.

ドリフト補正部15は、ドリフト量を算出し、ドリフト量をキャンセルするドリフト補正量を求める。ドリフト量の算出方法は後述する。ドリフト補正部15は、ドリフト補正量に基づいて、電子ビームBの偏向量(ビーム照射位置)の補正情報を生成し、描画制御部13に与える。描画制御部13は、この補正情報を用いて描画部30を制御し、ビーム照射位置を補正する。 The drift correction unit 15 calculates the amount of drift and determines the amount of drift correction that cancels the amount of drift. The method of calculating the amount of drift will be described later. The drift correction unit 15 generates correction information for the amount of deflection (beam irradiation position) of the electron beam B based on the amount of drift correction, and provides it to the drawing control unit 13. The drawing control unit 13 uses this correction information to control the drawing unit 30 and correct the beam irradiation position.

図1では、実施の形態を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置1は、その他の構成を備えていても構わない。 Figure 1 shows the configuration necessary for explaining the embodiment. The drawing device 1 may also include other configurations.

電子鏡筒32内に設けられた電子銃40から放出された電子ビームBは、ブランキング偏向器44内を通過する際に、ブランキング偏向器44によって、ビームオンの状態ではブランキングアパーチャ基板41を通過し、ビームオフの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ基板41で遮蔽されるように偏向される。ビームオフの状態からビームオンとなり、その後ビームオフになるまでにブランキングアパーチャ基板41を通過した電子ビームBが1回の電子ビームのショットとなる。 When the electron beam B emitted from the electron gun 40 provided in the electron lens barrel 32 passes through the blanking deflector 44, it is deflected by the blanking deflector 44 so that in the beam-on state, it passes through the blanking aperture substrate 41, and in the beam-off state, the entire beam is blocked by the blanking aperture substrate 41. When the beam goes from the beam-off state to the beam-on state, the electron beam B that passes through the blanking aperture substrate 41 before it goes to beam-off constitutes one electron beam shot.

ブランキング偏向器44とブランキングアパーチャ基板41を通過することによって生成された各ショットの電子ビームBは、照明レンズ47により、矩形の開口42a(図2参照)を有する第1成形アパーチャ基板42に照射される。第1成形アパーチャ基板42の開口42aを通過することで、電子ビームBは矩形に成形される。 The electron beam B of each shot generated by passing through the blanking deflector 44 and the blanking aperture substrate 41 is irradiated by the illumination lens 47 onto the first shaping aperture substrate 42 having a rectangular opening 42a (see FIG. 2). By passing through the opening 42a of the first shaping aperture substrate 42, the electron beam B is shaped into a rectangle.

第1成形アパーチャ基板42を通過した第1アパーチャ像の電子ビームは、投影レンズ48により第2成形アパーチャ基板43上に投影される。第2成形アパーチャ基板43上での第1アパーチャ像の位置は、成形偏向器45によって制御される。これにより、第2成形アパーチャ基板43の開口43aを通過する電子ビームの形状と寸法を変化させる(可変成形を行う)ことができる。 The electron beam of the first aperture image that passes through the first shaping aperture substrate 42 is projected onto the second shaping aperture substrate 43 by the projection lens 48. The position of the first aperture image on the second shaping aperture substrate 43 is controlled by the shaping deflector 45. This makes it possible to change the shape and dimensions of the electron beam passing through the opening 43a of the second shaping aperture substrate 43 (perform variable shaping).

第2成形アパーチャ基板43を通過した電子ビームは、対物レンズ49により焦点が合わされ、対物偏向器46により偏向されて、XYステージ50上に載置された描画対象の基板56の所望する位置に照射される。このとき、第2成形アパーチャ基板43の開口43aを通過する電子ビームの寸法を変化させることで、基板56(又はマーク基板20)に照射される電子ビームのビーム電流量を変えることができる。また、電子銃40のエミッション電流や照明レンズ47の設定を変動させることにより、ビーム電流密度を変えて、ビーム電流量を変えてもよい。なお、ビーム電流量に限定されるものではなく、ショットサイクルあたりの電荷量が変わればよい。例えば、照射時間を変えてもよい。 The electron beam that passes through the second shaping aperture substrate 43 is focused by the objective lens 49, deflected by the objective deflector 46, and irradiated at the desired position on the substrate 56 to be drawn, which is placed on the XY stage 50. At this time, the beam current amount of the electron beam irradiated to the substrate 56 (or the mark substrate 20) can be changed by changing the size of the electron beam passing through the opening 43a of the second shaping aperture substrate 43. In addition, the beam current amount can be changed by changing the beam current density by varying the emission current of the electron gun 40 or the setting of the illumination lens 47. Note that it is not limited to the beam current amount, as long as the amount of charge per shot cycle is changed. For example, the irradiation time can be changed.

描画装置1では、対物偏向器46等の電極に付着したコンタミネーションの帯電によりビームドリフトが発生するため、ドリフト補正を行う必要がある。ドリフト補正では、マーク基板20のマークを電子ビームBで走査してビーム照射位置を検出し、基準位置からのずれ量をドリフト量として算出する。 In the drawing device 1, beam drift occurs due to charging of contamination attached to electrodes such as the objective deflector 46, so drift correction is necessary. In drift correction, the mark on the mark substrate 20 is scanned with the electron beam B to detect the beam irradiation position, and the amount of deviation from the reference position is calculated as the drift amount.

算出されるドリフト量は、描画時のドリフト成分Dwと、マークからの反射電子や二次電子に起因するビーム照射位置検出時のドリフト成分Dpとを含む。ビーム照射位置検出時のドリフト成分Dpを含めて補正すると、補正過多になってしまうため、この描画時ドリフト成分Dwに基づき行う必要がある。 The calculated drift amount includes the drift component Dw during drawing and the drift component Dp during beam irradiation position detection caused by reflected electrons and secondary electrons from the mark. If the drift component Dp during beam irradiation position detection is included in the correction, excessive correction will occur, so it is necessary to perform the correction based on this drift component Dw during drawing.

図3に示すように、描画処理の進行に伴いコンタミネーションが変化し、描画時ドリフト成分Dwが変化する。具体的には、描画処理の進行に伴いコンタミネーションが増加し、描画時ドリフト成分Dwが増加する。 As shown in FIG. 3, the contamination changes as the drawing process progresses, and the drawing drift component Dw changes. Specifically, the contamination increases as the drawing process progresses, and the drawing drift component Dw increases.

一方、ビーム照射位置検出時ドリフト成分Dp(図中斜線部)は、コンタミネーションだけでなく、マークを走査する電子ビームBのビーム電流量にも依存する。そのため、描画処理の進行に伴いコンタミネーションが増加し、ビーム照射位置検出時ドリフト成分Dpも増加する。また、マークを走査する電子ビームBのビーム電流量が大きくなると、ビーム照射位置検出時ドリフト成分Dpも大きくなる。 On the other hand, the drift component Dp (shaded area in the figure) at the time of detecting the beam irradiation position depends not only on contamination but also on the amount of beam current of the electron beam B that scans the mark. Therefore, as the drawing process progresses, contamination increases and the drift component Dp at the time of detecting the beam irradiation position also increases. Furthermore, as the amount of beam current of the electron beam B that scans the mark increases, the drift component Dp at the time of detecting the beam irradiation position also increases.

描画時ドリフト成分Dwは、マークを走査する電子ビームBのビーム電流量の影響を除いた値、すなわち、ビーム電流量をゼロとした時のドリフト量と推定される。しかし、実際にマークを走査する電子ビームBのビーム電流をゼロとした場合、検出器52では何も検出されず、当然、ビーム照射位置は検出できないため、ドリフト量は求められない。 The writing drift component Dw is estimated as a value excluding the effect of the beam current of the electron beam B that scans the mark, i.e., the drift amount when the beam current amount is set to zero. However, if the beam current of the electron beam B that actually scans the mark is set to zero, nothing is detected by the detector 52, and naturally the beam irradiation position cannot be detected, so the drift amount cannot be obtained.

そこで、本実施形態では、図4に示すように、マークを走査する電子ビームBのビーム電流量を変動させてビーム照射位置を検出し、複数のビーム電流量C1~C3でのドリフト量Dp1~Dp3を測定する。そして、ビーム電流量C1~C3とドリフト量Dp1~Dp3との相関に基づき、描画時ドリフト成分Dwを求める。例えば、ビーム電流C1~C3に対するドリフト量Dp1~Dp3の近似式Fを求め、この近似式Fを用いて、外挿によりビーム電流量をゼロとしたときのドリフト量(描画時ドリフト成分Dw)をドリフト補正量として算出する。なお、必ずしもビーム電流量をゼロとしたときの推定ドリフト量をドリフト補正量とする必要はなく、ビーム電流量の影響をある程度除いたドリフト量、すなわち補正過多がある程度抑えられるように、ビーム電流量をゼロに近づけたときのドリフト量をドリフト補正量とすることができる。算出したドリフト補正量に基づいてドリフト補正を行う。 In this embodiment, as shown in FIG. 4, the beam current of the electron beam B that scans the mark is varied to detect the beam irradiation position, and drift amounts Dp1 to Dp3 are measured for multiple beam current amounts C1 to C3. Then, the writing drift component Dw is calculated based on the correlation between the beam current amounts C1 to C3 and the drift amounts Dp1 to Dp3. For example, an approximation formula F of the drift amounts Dp1 to Dp3 for the beam currents C1 to C3 is calculated, and the drift amount (writing drift component Dw) when the beam current amount is set to zero by extrapolation is calculated as the drift correction amount using this approximation formula F. Note that it is not necessary to use the estimated drift amount when the beam current amount is set to zero as the drift correction amount, and the drift amount when the influence of the beam current amount is removed to some extent, that is, the drift amount when the beam current amount is brought close to zero so that overcorrection is suppressed to some extent, can be used as the drift correction amount. Drift correction is performed based on the calculated drift correction amount.

このようなドリフト補正処理を含む描画方法を、図5に示すフローチャートを用いて説明する。 A drawing method including such drift correction processing will be explained using the flowchart shown in Figure 5.

ステージ50を移動させ、マークを対物レンズ49の中心位置に合わせ、所定のビーム電流とした電子ビームBによりマークを走査し、検出器52が反射電子(二次電子)を検出する(ステップS1)。照射位置検出部14が、検出器52の検出結果からビームプロファイルを測定して、マーク表面でのビーム照射位置を検出する。ビーム照射位置は、X方向、Y方向それぞれについて検出する。ドリフト補正部15が、検出されたビーム照射位置と、基準位置とのずれ量を、マーク表面でのドリフト量として算出する(ステップS2)。ドリフト量は、X方向、Y方向それぞれについて算出される。 The stage 50 is moved to align the mark with the center position of the objective lens 49, the mark is scanned with electron beam B with a predetermined beam current, and the detector 52 detects reflected electrons (secondary electrons) (step S1). The irradiation position detection unit 14 measures the beam profile from the detection result of the detector 52 and detects the beam irradiation position on the mark surface. The beam irradiation position is detected in both the X and Y directions. The drift correction unit 15 calculates the amount of deviation between the detected beam irradiation position and a reference position as the drift amount on the mark surface (step S2). The drift amount is calculated for each of the X and Y directions.

N個(Nは2以上の整数)のドリフト量が算出されていない場合は(ステップS3_No)、ビーム電流を変更して(ステップS4)、さらにドリフト量を算出する(ステップS1,S2)。ビーム電流の異なるN個のドリフト量(第1ドリフト量)が得られるまで、マーク走査、ドリフト量算出及びビーム電流変更を繰り返す。 If N drift amounts (N is an integer equal to or greater than 2) have not been calculated (step S3_No), the beam current is changed (step S4) and the drift amount is further calculated (steps S1 and S2). Mark scanning, drift amount calculation, and beam current change are repeated until N drift amounts (first drift amounts) with different beam currents are obtained.

N個のドリフト量が算出されると(ステップS3_Yes)、ドリフト補正部15が、近似式を求め、ビーム電流をゼロとした場合のドリフト量をドリフト補正量として算出する(ステップS5)。 When N drift amounts have been calculated (step S3_Yes), the drift correction unit 15 obtains an approximation formula and calculates the drift amount when the beam current is set to zero as the drift correction amount (step S5).

描画制御部13は、記憶装置18から読み出した描画データと、算出されたドリフト補正量に基づいて、ビーム照射位置を補正しながら描画処理を行う(ステップS6)。 The drawing control unit 13 performs drawing processing while correcting the beam irradiation position based on the drawing data read from the storage device 18 and the calculated drift correction amount (step S6).

次のドリフト量の測定時期までは(ステップS7_Yes、ステップS8_No)、ステップS5で算出したドリフト補正量を用いて、描画処理を行う。 Until the next drift amount measurement time (step S7: Yes, step S8: No), the drawing process is performed using the drift correction amount calculated in step S5.

図6に示すように、描画序盤のドリフト補正処理では、ビーム電流の異なる複数のドリフト量から、近似式F1が求まり、ビーム電流をゼロとした場合のドリフト量Dw1が算出される。ドリフト量Dw1に基づいてビーム照射位置が補正される。 As shown in FIG. 6, in the drift correction process at the beginning of drawing, an approximation formula F1 is obtained from multiple drift amounts with different beam currents, and the drift amount Dw1 when the beam current is set to zero is calculated. The beam irradiation position is corrected based on the drift amount Dw1.

描画中盤のドリフト補正処理では、ビーム電流の異なる複数のドリフト量から、近似式F2が求まり、ビーム電流をゼロとした場合のドリフト量Dw2が算出される。ドリフト量Dw2に基づいてビーム照射位置が補正される。 In the drift correction process in the middle of drawing, an approximation formula F2 is found from multiple drift amounts with different beam currents, and the drift amount Dw2 when the beam current is set to zero is calculated. The beam irradiation position is corrected based on the drift amount Dw2.

描画終盤のドリフト補正処理では、ビーム電流の異なる複数のドリフト量から、近似式F3が求まり、ビーム電流をゼロとした場合のドリフト量Dw3が算出される。ドリフト量Dw3に基づいてビーム照射位置が補正される。 In the drift correction process at the end of the drawing, an approximation formula F3 is found from multiple drift amounts with different beam currents, and the drift amount Dw3 when the beam current is set to zero is calculated. The beam irradiation position is corrected based on the drift amount Dw3.

このように、本実施形態では、ビーム照射位置検出時ドリフト成分Dpが含まれないドリフト量を算出するため、ドリフト補正を高精度に行い、パターンの描画精度を向上させることができる。 In this way, in this embodiment, the drift amount is calculated without including the drift component Dp when detecting the beam irradiation position, so drift correction can be performed with high precision, and the pattern drawing precision can be improved.

ビーム偏向位置によってドリフト量に差異がある場合は、ビーム偏向位置毎にドリフト補正量を求めてもよい。例えば、図7に示すように、対物偏向器46による偏向領域R内の複数の箇所で、図5のフローチャートのステップS1~S5の処理を行い、複数の箇所に対応する複数のドリフト補正量を算出する。例えば、偏向領域Rの中心、及び周縁部の複数箇所にマークを移動し、各箇所でドリフト補正量を算出する。パターン描画時は、複数のドリフト補正量のうち、ビーム偏向位置に最も近い位置でのドリフト補正量を用いて、又はビーム照射位置の近傍の複数のドリフト補正量の内挿(補間)により算出したドリフト補正量を用いて、ビーム照射位置を補正する。 If the drift amount varies depending on the beam deflection position, the drift correction amount may be calculated for each beam deflection position. For example, as shown in FIG. 7, steps S1 to S5 of the flowchart in FIG. 5 are performed at multiple locations within the deflection region R by the objective deflector 46 to calculate multiple drift correction amounts corresponding to the multiple locations. For example, the mark is moved to multiple locations in the center and periphery of the deflection region R, and the drift correction amount is calculated at each location. When drawing a pattern, the beam irradiation position is corrected using the drift correction amount at the position closest to the beam deflection position out of the multiple drift correction amounts, or using the drift correction amount calculated by interpolating multiple drift correction amounts near the beam irradiation position.

上記実施形態において、ビーム電流の異なる複数のドリフト量の近似式Fは1次式に限定されず、2次以上の式でもよい。 In the above embodiment, the approximation formula F for the multiple drift amounts with different beam currents is not limited to a linear formula, but may be a quadratic or higher order formula.

上記実施形態では、描画対象基板に1本のビームを照射するシングルビーム描画装置について説明したが、マルチビームを用いて一度に多くのビームを照射するマルチビーム描画装置にも同様の手法を適用できる。マルチビーム描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームが、複数の開口を有するアパーチャ部材を通過することでマルチビームが形成され、各ビームがブランキングプレートにおいてオンオフ制御される。ブランキングプレートでオフとされたビームは制限アパーチャ部材で遮蔽される。ブランキングプレートでオンとされたビームは、制限アパーチャ部材を通過し、光学系で縮小され、描画対象基板の所望の位置に照射される。 In the above embodiment, a single-beam drawing device that irradiates a single beam onto a substrate to be drawn has been described, but a similar technique can also be applied to a multi-beam drawing device that uses multiple beams to irradiate many beams at once. In a multi-beam drawing device, for example, an electron beam emitted from an electron gun passes through an aperture member having multiple openings to form multiple beams, and each beam is controlled to be turned on and off by a blanking plate. A beam that is turned off by the blanking plate is blocked by a limiting aperture member. A beam that is turned on by the blanking plate passes through the limiting aperture member, is reduced by the optical system, and is irradiated to the desired position on the substrate to be drawn.

マルチビーム描画装置では、照射されるビームの本数、ビーム電流密度、照射時間、各ビームの寸法を変えることでショットサイクルあたりの電荷量を変えることができる。ドリフト補正処理では、例えば、ショットサイクルあたりの電荷量とドリフト量との近似式から、ビーム電流をゼロとした場合のドリフト量を算出する。 In a multi-beam lithography device, the amount of charge per shot cycle can be changed by changing the number of beams irradiated, the beam current density, the irradiation time, and the dimensions of each beam. In the drift correction process, for example, the amount of drift when the beam current is set to zero is calculated from an approximation equation between the amount of charge per shot cycle and the amount of drift.

図4、図6のグラフは、横軸をビーム電流としたが、ビーム寸法、ビーム電流密度(エミッション電流、照明レンズの設定値)、照射時間でもよい。また、マルチビーム描画装置の場合は、さらに横軸を、照射されるビームの本数としてもよい。 In the graphs of Figures 4 and 6, the horizontal axis represents the beam current, but it may also represent the beam dimensions, beam current density (emission current, illumination lens setting value), or irradiation time. In the case of a multi-beam drawing device, the horizontal axis may also represent the number of beams being irradiated.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and in the implementation stage, the components can be modified and embodied without departing from the gist of the invention. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining the multiple components disclosed in the above-described embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, components from different embodiments may be appropriately combined.

1 描画装置
10 制御部
11 制御計算機
12 ショットデータ生成部
13 描画制御部
14 照射位置検出部
15 ドリフト補正部
18 記憶装置
20 マーク基板
30 描画部
32 電子鏡筒
34 描画室
40 電子銃
41 ブランキングアパーチャ基板
42 第1成形アパーチャ基板
43 第2成形アパーチャ基板
44 ブランキング偏向器
45 成形偏向器
46 対物偏向器
47 照明レンズ
48 投影レンズ
49 対物レンズ
50 ステージ
52 検出器
REFERENCE SIGNS LIST 1 Writing apparatus 10 Control unit 11 Control computer 12 Shot data generation unit 13 Writing control unit 14 Irradiation position detection unit 15 Drift correction unit 18 Memory device 20 Mark substrate 30 Writing unit 32 Electron lens barrel 34 Writing chamber 40 Electron gun 41 Blanking aperture substrate 42 First shaping aperture substrate 43 Second shaping aperture substrate 44 Blanking deflector 45 Shaping deflector 46 Objective deflector 47 Illumination lens 48 Projection lens 49 Objective lens 50 Stage 52 Detector

Claims (5)

ステージ上に載置された描画対象の基板に対し荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法であって、
前記ステージ上に設けられたマークに、ショットサイクルあたりの電荷量が異なる荷電粒子ビームをそれぞれ照射し、検出された照射位置よりそれぞれドリフト量を算出する工程と、
前記ショットサイクルあたりの電荷量と前記ドリフト量との相関に基づきドリフト補正量を算出する工程と、
前記ドリフト補正量に基づいて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正し、前記基板にパターンを描画する工程と、
を備え
前記相関から、ビーム電流に対するドリフト量の近似式を求め、前記近似式を用いて、外挿によりビーム電流量をゼロとしたときのドリフト量を前記ドリフト補正量として算出することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
A charged particle beam lithography method for irradiating a charged particle beam onto a substrate to be lithographed, the substrate being placed on a stage, to lithograph a pattern, the method comprising the steps of:
a step of irradiating a mark provided on the stage with a charged particle beam having a different charge amount per shot cycle, and calculating the drift amount from the detected irradiation position;
calculating a drift correction amount based on a correlation between the charge amount per shot cycle and the drift amount;
correcting an irradiation position of the charged particle beam based on the drift correction amount, and writing a pattern on the substrate;
Equipped with
a charged particle beam writing method comprising: determining an approximation of the amount of drift with respect to the beam current from the correlation; and using the approximation, calculating the amount of drift when the amount of beam current is set to zero by extrapolation as the drift correction amount .
前記荷電粒子ビームの偏向領域内の複数箇所で前記ドリフト補正量を算出し、求められたビーム位置と偏向位置との関係より、前記荷電粒子ビームの照射位置を補正するための前記ドリフト補正量を算出することを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム描画方法。 2. The charged particle beam writing method according to claim 1, further comprising the steps of: calculating the drift correction amount at a plurality of points within a deflection region of the charged particle beam; and calculating the drift correction amount for correcting the irradiation position of the charged particle beam based on a relationship between the beam position and the deflection position thus obtained. アパーチャ基板に形成された開口を通過する前記荷電粒子ビームの寸法、ビーム電流密度、および照射時間の少なくともいずれかを変更することで、前記ショットサイクルあたりの電荷量を変えることを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電粒子ビーム描画方法。 3. The charged particle beam writing method according to claim 1, wherein the amount of charge per shot cycle is changed by changing at least one of the dimensions, beam current density, and irradiation time of the charged particle beam passing through an opening formed in an aperture substrate. 前記荷電粒子ビームは複数のビームを含むマルチビームであり、
照射されるビーム本数、ビーム電流密度、前記荷電粒子ビームの寸法、および照射時間の少なくともいずれかを変えることで、前記ショットサイクルあたりの電荷量を変えることを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
the charged particle beam is a multi-beam including a plurality of beams,
3. The charged particle beam writing method according to claim 1, wherein the charge amount per shot cycle is changed by changing at least one of the number of beams irradiated, the beam current density, the dimensions of the charged particle beam, and the irradiation time.
ステージに載置された描画対象の基板に対し荷電粒子ビームを照射してパターンを描画する描画部と、
前記ステージ上に設けられたマークと、
前記マークに対するショットサイクルあたりの電荷量が異なる前記荷電粒子ビームの照射により、それぞれの前記荷電粒子ビームの照射位置を検出する照射位置検出部と、
検出されたそれぞれの前記照射位置より算出された前記荷電粒子ビームのドリフト量と前記ショットサイクルあたりの電荷量との相関に基づいてドリフト補正量を算出するドリフト補正部と、
前記ドリフト補正量に基づいて前記荷電粒子ビームの照射位置を補正し、前記基板にパターンを描画するように前記描画部を制御する描画制御部と、
を備え
前記ドリフト補正部は、前記相関から、ビーム電流に対するドリフト量の近似式を求め、前記近似式を用いて、外挿によりビーム電流量をゼロとしたときのドリフト量を前記ドリフト補正量として算出することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
a pattern writing unit that irradiates a charged particle beam onto a substrate to be written that is placed on a stage to write a pattern;
A mark provided on the stage;
an irradiation position detection unit that detects an irradiation position of each of the charged particle beams by irradiating the mark with the charged particle beams having different charge amounts per shot cycle;
a drift correction unit that calculates a drift correction amount based on a correlation between an amount of drift of the charged particle beam calculated from each of the detected irradiation positions and an amount of charge per shot cycle;
a writing control unit that corrects an irradiation position of the charged particle beam based on the drift correction amount and controls the writing unit to write a pattern on the substrate;
Equipped with
the drift correction unit obtains an approximation equation for the amount of drift with respect to the beam current from the correlation, and uses the approximation equation to calculate the amount of drift when the amount of beam current is set to zero by extrapolation, as the drift correction amount .
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