JPH1154395A - Charged beam image drawing equipment - Google Patents

Charged beam image drawing equipment

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Publication number
JPH1154395A
JPH1154395A JP9203000A JP20300097A JPH1154395A JP H1154395 A JPH1154395 A JP H1154395A JP 9203000 A JP9203000 A JP 9203000A JP 20300097 A JP20300097 A JP 20300097A JP H1154395 A JPH1154395 A JP H1154395A
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JP
Japan
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charged beam
sample
sample surface
stage
resist
Prior art date
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Application number
JP9203000A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidesuke Yoshitake
秀介 吉武
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH1154395A publication Critical patent/JPH1154395A/en
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve precision of image drawing, by uniformly irradiating the whole surface of a specified region of a specimen, with a light of a Z sensor using a light for specimen surface position detection. SOLUTION: In this image drawing method, after a specimen 21 is set on a stage 31, it is scanned in order to measure the height as far as the specimen surface in the peripheral part of a pattern region 51 or in the end portion of the specimen 21, and the position of the specimen 21 is moved. In a location other than the pattern region 51, the illumination light of a Z sensor is turned on, and the height as far as the specimen 21 surface is measured. While the Z sensor illumination light is ON, the stage 31 is so driven that the whole surface of the specimen 21 is scanned by the locus of a spot 61 of the Z sensor illumination light. When the locus reaches the drawing start point 53 of the first frame of the pattern region 51, image drawing is started by turning on electron beam irradiation, in order to draw a circuit pattern. In the state that the Z sensor is turned on, image drawing is performed also in the pattern region 51, successively to the peripheral region.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面に所望の
パターンを描画するための荷電ビーム描画装置に係わ
り、特に試料表面のビーム軸方向のずれを非感光性の光
の照射により検出して補正する機能を備えた荷電ビーム
描画装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charged beam writing apparatus for writing a desired pattern on a sample surface, and more particularly, to detecting a shift in the beam axis direction of the sample surface by irradiation of non-photosensitive light. The present invention relates to a charged beam drawing apparatus having a function of performing correction.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造においては、マスク上
に形成された各種パターンを光でウェハ上に縮小転写す
るリソグラフィ技術が利用されている。このリソグラフ
ィ技術で用いるマスクのパターンには極めて高い精度が
要求され、これを作成するのに電子ビーム描画装置が使
用されている。また、マスクを用いることなしにウェハ
上に直接パターンを描画する場合も電子ビーム描画装置
が使用されている。
2. Description of the Related Art In the manufacture of a semiconductor device, a lithography technique for reducing and transferring various patterns formed on a mask onto a wafer by using light is used. Extremely high precision is required for a mask pattern used in this lithography technique, and an electron beam lithography apparatus is used to create the pattern. An electron beam drawing apparatus is also used for drawing a pattern directly on a wafer without using a mask.

【0003】電子ビーム描画装置は、電子ビームを発生
させる電子銃部と、そこより発せられたビームを試料上
に導くための電子光学系と、電子ビームに対して全面に
わたって試料を走査するためのステージ系から構成され
ている。さらに、可変成形ビーム方式の電子ビーム描画
装置では、照射される電子ビームを所望の形成に成形す
るための成形偏向器と、成形された電子ビームを試料面
上に高精度に位置決めしていくための対物偏向器を有し
ている。
An electron beam writing apparatus includes an electron gun for generating an electron beam, an electron optical system for guiding a beam emitted from the electron gun onto a sample, and an electron beam for scanning the entire surface of the sample with the electron beam. It consists of a stage system. Furthermore, a variable shaped beam type electron beam writing system uses a shaping deflector to shape the irradiated electron beam into a desired shape, and a highly accurate positioning of the shaped electron beam on the sample surface. Objective deflector.

【0004】対物偏向器により位置決め可能な領域は、
電子光学系の収差を小さく抑えるために数ミリ程度であ
る。これに対して、試料の大きさは例えばシリコンウェ
ハであればφ200mm程度あり、マスクに使用される
ガラス基板では150mm角程度の大きさがある。従っ
て、それら試料を電子ビームに対して全面を走査するこ
とが可能なステージを有している。
The area which can be positioned by the objective deflector is
It is about several millimeters in order to suppress the aberration of the electron optical system. On the other hand, the size of a sample is, for example, about 200 mm for a silicon wafer, and about 150 mm square for a glass substrate used for a mask. Therefore, the sample has a stage capable of scanning the entire surface with the electron beam.

【0005】ところで、この種の電子ビーム描画装置に
おいては、ステージの走行精度や試料の固体差に基づく
表面形状の変化により、電子ビームの導かれる試料表面
の高さが変動する恐れがある。試料表面の高さ方向の変
化は、電子ビームの軌道の長さの変化となるため、磁界
中を導かれた電子ビームはフレミングの左手則により回
転することとなる。可変成形ビーム方式の電子ビーム描
画装置では、図9(a)に示すように所定の位置で成形
された電子ビームの形状を繋いでパターンを作っていく
たため、試料表面の高さ変化のためにショットが回転し
ていると、図9(b)に示すようにパターンのつなぎ精
度が悪くなる。
[0005] In this type of electron beam lithography system, the height of the surface of a sample to which an electron beam is guided may fluctuate due to a change in the surface shape due to the running accuracy of the stage or the difference between samples. Since the change in the height direction of the sample surface changes the length of the trajectory of the electron beam, the electron beam guided in the magnetic field rotates according to Fleming's left hand rule. In the variable shaped beam type electron beam writing apparatus, as shown in FIG. 9A, a pattern is formed by connecting the shapes of the electron beam formed at a predetermined position. When the shot is rotating, the pattern connection accuracy is deteriorated as shown in FIG.

【0006】そのため、試料面上の特に電子ビームの焦
点位置において電子ビームの軌道に沿った方向における
位置の変位を測定するためのZセンサを設け、描画中の
焦点位置の変動を測定し、試料面位置を補正するように
している。Zセンサには、例えばウェハ又はクロムなど
の金属が蒸着されたガラス基板等のような試料面は良好
な反射率が得られるため、簡便かつ安価に構成でき、さ
らに非接触で高精度な変位測定が可能な光センサが使用
されてきた。そして、電子ビームにより描画される試料
面の位置変位を常時測定できるように、試料面上で反射
面が形成できるように斜入射の光学系を採用してきた。
Therefore, a Z sensor for measuring the displacement of the electron beam at the focal position on the sample surface, particularly in the direction along the trajectory of the electron beam, is provided to measure the fluctuation of the focal position during writing, The surface position is corrected. For the Z sensor, for example, a sample surface such as a wafer or a glass substrate on which a metal such as chromium is vapor-deposited has a good reflectivity, so that it can be easily and inexpensively configured, and furthermore, non-contact and highly accurate displacement measurement. Optical sensors that can be used have been used. An oblique incidence optical system has been employed so that a reflection surface can be formed on the sample surface so that the positional displacement of the sample surface drawn by the electron beam can always be measured.

【0007】なお、マスクの作成では、クロム等の金属
膜が被着されたガラス基板上に塗布されたレジスト(感
光性樹脂)に電子ビーム描画によってエネルギーを照射
することで、感光させて所望のパターンを得る訳である
が、これらのレジストはZセンサなどに用いられる可視
光を殆ど透過してしまうため、描画中に常時光を当てて
いても問題無いと考えられてきた。従って、従来は試料
がセットされた後は常にZセンサをオンとして、常時基
板表面の形状を測定していた。
In the production of a mask, a resist (photosensitive resin) applied on a glass substrate on which a metal film of chromium or the like is applied is irradiated with energy by electron beam drawing, thereby exposing the resist to a desired one. In order to obtain a pattern, since these resists almost transmit visible light used for a Z sensor or the like, it has been considered that there is no problem even if light is constantly applied during writing. Therefore, conventionally, after the sample is set, the Z sensor is always turned on to constantly measure the shape of the substrate surface.

【0008】しかしながら、本発明者らがこの種の電子
ビーム描画装置を用いて各種実験を繰り返したところ、
Zセンサの影響で描画されたパターン寸法に誤差が生じ
ることを見出した。これは、以下のように説明される。
However, when the present inventors repeated various experiments using this type of electron beam writing apparatus,
It has been found that an error occurs in the dimension of the drawn pattern due to the influence of the Z sensor. This is explained as follows.

【0009】電子ビーム描画に使用される感電子ビーム
レジストは、描画にかかる時間を短縮するために短時間
で感光するように高感度化がはかられている。また、温
度によっても感度は変化するために実際の使用に際し
て、試料の感度を安定化させるため描画前に所定の設定
温度で試料全面にわたって均一にベーキングされる。レ
ジストが塗布されたガラス基板に対して電子ビームが照
射される焦点位置では、局所的に温度が上昇することが
考えられる。この温度上昇は、電子ビームのショットサ
イズが数μmの大きさで、かつ数ミリ秒の照射時間から
考えて、熱輻射の効果により瞬時に常温に戻ると考えら
れる。
The sensitivity of the electron beam resist used for electron beam lithography is increased so that it is exposed in a short time in order to shorten the time required for lithography. In addition, since the sensitivity also changes depending on the temperature, in actual use, the sample is baked uniformly at a predetermined set temperature before drawing in order to stabilize the sensitivity of the sample. At the focal position where the electron beam is applied to the glass substrate coated with the resist, the temperature may increase locally. This temperature rise is considered to return to room temperature instantaneously due to the effect of thermal radiation, considering that the shot size of the electron beam is several μm and the irradiation time is several milliseconds.

【0010】一方、Zセンサに使用される可視光レーザ
は、レジストに対しては殆ど透過してしまうために、Z
センサの光でパターニングすることは不可能である。し
かし、Zセンサに使用される500〜800nm程度の
可視光領域の波長を有するレーザ光に関して、90%以
上の光が透過する場合においても、残りの数%のエネル
ギーはレジストを構成する樹脂に吸収される。吸収され
たエネルギーはレジストを感光させる(樹脂の側鎖構造
を切断する)ような変化を与えるほどのエネルギーでは
ないため、熱に変換されると考えられる。
On the other hand, the visible light laser used for the Z sensor is almost completely transmitted through the resist.
It is impossible to pattern with the light of the sensor. However, with respect to laser light having a wavelength in the visible light range of about 500 to 800 nm used for the Z sensor, even when 90% or more of the light is transmitted, the remaining several percent of energy is absorbed by the resin constituting the resist. Is done. It is considered that the absorbed energy is not enough to give a change such as exposing the resist to light (cutting the side chain structure of the resin), and is therefore converted into heat.

【0011】ここで、Zセンサは図10に示すように、
描画焦点での試料面の位置変動を測定するため、使用さ
れるレーザ光は反射面で数十μm程度の楕円のスポット
を形成するように集光されている。単位面積当たりのエ
ネルギーは集光されるために大きくなり、局所的には数
十度の温度上昇を伴うと考えられる。この温度は、レジ
ストの感度を上昇させるに十分である。従って、Zセン
サからのレーザ光が当たっている領域では、局所的にレ
ジストの感度が変化している恐れがある。これは、一般
に温度が上昇すると感度も上昇するためで、そのために
ポジ型のレジストでは所望のパターン寸法よりも大きく
なってしまう。
Here, the Z sensor is, as shown in FIG.
In order to measure the position fluctuation of the sample surface at the drawing focal point, the laser light used is focused so as to form an elliptical spot of about several tens of μm on the reflection surface. It is considered that the energy per unit area increases due to the light being collected, and the temperature is locally increased by several tens of degrees. This temperature is sufficient to increase the sensitivity of the resist. Therefore, there is a possibility that the sensitivity of the resist is locally changed in a region irradiated with the laser beam from the Z sensor. This is because the sensitivity generally increases as the temperature rises. For this reason, a positive resist becomes larger than a desired pattern size.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、試料
表面のビーム軸方向のずれをZセンサにより検出して試
料面位置を補正する機能を備えた電子ビーム描画装置に
おいては、Zセンサからのレーザ光の照射によりレジス
トの温度が局所的に上昇し、これがパターン線幅の変動
(パターン寸法誤差)を招く要因となる。
As described above, conventionally, in an electron beam lithography apparatus having a function of detecting the displacement of the sample surface in the beam axis direction by the Z sensor and correcting the position of the sample surface, the electron beam writing apparatus has a The laser beam irradiation locally raises the temperature of the resist, which causes a change in pattern line width (pattern dimensional error).

【0013】近年の電子ビーム描画装置における露光光
源の短波長化、位相シフトマスクの使用、マスクの転写
倍率の縮小によりパターンの精度が高くなるほどに、上
記の影響は大きくなる。また、上記の問題は電子ビーム
描画装置に限らず、イオンビーム描画装置についても同
様に言えることである。
The above-mentioned influence becomes greater as the accuracy of the pattern is increased by shortening the wavelength of the exposure light source, using a phase shift mask, and reducing the transfer magnification of the mask in a recent electron beam drawing apparatus. Further, the above problem is not limited to the electron beam writing apparatus, but can be similarly applied to the ion beam writing apparatus.

【0014】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、試料面位置検出のた
めに光を利用したZセンサを使用することに伴うパター
ン線幅の変動を小さくすることができ、描画精度の向上
をはかり得る荷電ビーム描画装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to reduce the pattern line width associated with the use of a Z sensor utilizing light for detecting a sample surface position. An object of the present invention is to provide a charged beam writing apparatus capable of reducing fluctuations and improving writing accuracy.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(構成)上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち、本発明(請求項1)は、
レジストが塗布された試料の表面に荷電ビームを照射す
ると共に、該表面で荷電ビームを走査するための荷電ビ
ーム光学系と、前記試料を保持し前記荷電ビーム光学系
の光軸方向と直交する方向に移動可能なステージと、前
記荷電ビームの走査範囲よりも小径で前記レジストに対
して非感光性の光を、試料表面における前記荷電ビーム
光学系の光軸付近に照射し、その反射光を検出して試料
表面の光軸方向の位置を検出するための試料面位置検出
手段と、この試料面位置検出手段により検出された位置
情報に基づいて試料表面が荷電ビームの焦点位置と合う
ように補正する試料面位置補正手段とを具備し、前記試
料面位置補正手段による補正を行いながら、前記荷電ビ
ームの走査と前記ステージの移動により試料表面に塗布
されたレジストに所望パターンを描画する荷電ビーム描
画装置であって、前記パターンを描画する際の前記ステ
ージの移動に加え、前記非感光性の光が試料表面の全面
を均一に走査するように前記ステージを移動させること
を特徴とする。
(Structure) In order to solve the above problem, the present invention employs the following structure. That is, the present invention (claim 1)
A charged beam optical system for irradiating a charged beam on the surface of the sample coated with the resist and scanning the charged beam on the surface, and a direction orthogonal to an optical axis direction of the charged beam optical system for holding the sample and holding the sample. A movable stage, and irradiating a non-photosensitive light to the resist with a diameter smaller than the scanning range of the charged beam in the vicinity of the optical axis of the charged beam optical system on the sample surface and detecting the reflected light thereof Sample surface position detecting means for detecting the position of the sample surface in the optical axis direction, and correcting the sample surface to match the focal position of the charged beam based on the position information detected by the sample surface position detecting means. A sample surface position correcting means for performing the correction by the sample surface position correcting means, while scanning the charged beam and moving the stage to the resist applied to the sample surface. A charged beam writing apparatus for writing a desired pattern, wherein the stage is moved so that the non-photosensitive light scans the entire surface of the sample uniformly, in addition to the movement of the stage when writing the pattern. It is characterized by the following.

【0016】また、本発明(請求項2)は、レジストが
塗布された試料の表面に荷電ビームを照射すると共に、
該表面で荷電ビームを走査するための荷電ビーム光学系
と、前記試料を保持し前記荷電ビーム光学系の光軸方向
と直交する方向に移動可能なステージと、前記荷電ビー
ムの走査範囲よりも小径で前記レジストに対して非感光
性の光を、試料表面における前記荷電ビーム光学系の光
軸付近に照射し、その反射光を検出して試料表面の光軸
方向の位置を検出するための試料面位置検出手段と、こ
の試料面位置検出手段により検出された位置情報に基づ
いて試料表面が荷電ビームの焦点位置と合うように補正
する試料面位置補正手段とを具備し、前記試料面位置補
正手段による補正を行いながら、前記荷電ビームの走査
と前記ステージの移動により試料表面に塗布されたレジ
ストに所望パターンを描画する荷電ビーム描画装置であ
って、前記パターンを描画する際の前記ステージの移動
に加え、前記非感光性の光が試料表面の任意の領域を均
一に走査するように前記ステージを移動させることを特
徴とする。
Further, according to the present invention (claim 2), the surface of the sample coated with the resist is irradiated with a charged beam,
A charged beam optical system for scanning a charged beam on the surface, a stage that holds the sample and is movable in a direction orthogonal to an optical axis direction of the charged beam optical system, and a diameter smaller than a scanning range of the charged beam. A sample for irradiating the resist with light insensitive to the resist in the vicinity of the optical axis of the charged beam optical system on the sample surface and detecting the reflected light to detect the position of the sample surface in the optical axis direction Surface position detecting means, and a sample surface position correcting means for correcting the sample surface to match the focal position of the charged beam based on the position information detected by the sample surface position detecting means. A charged beam writing apparatus for writing a desired pattern on a resist applied to a sample surface by scanning the charged beam and moving the stage while performing correction by means. In addition to the movement of the stage at the time of draw, the non-photosensitive light is characterized in that moving the stage to uniformly scan the desired area of the sample surface.

【0017】また、本発明(請求項3)は、レジストが
塗布された試料の表面に荷電ビームを照射すると共に、
該表面で荷電ビームを走査するための荷電ビーム光学系
と、前記荷電ビームの試料表面における単位面積当たり
の照射エネルギー量を制御するための照射量補正手段
と、前記試料を保持し前記荷電ビーム光学系の光軸方向
と直交する方向に移動可能なステージと、前記荷電ビー
ムの走査範囲よりも小径で前記レジストに対して非感光
性の光を、試料表面における前記荷電ビーム光学系の光
軸付近に照射し、その反射光を検出して試料表面のビー
ム軸方向の位置を検出するための試料面位置検出手段
と、この試料面位置検出手段により検出された位置情報
に基づいて試料表面が荷電ビームの焦点位置と合うよう
に補正する試料面位置補正手段とを具備し、前記試料面
位置補正手段による補正を行いながら、前記荷電ビーム
の走査と前記ステージの移動により試料表面に塗布され
たレジストに所望パターンを描画する荷電ビーム描画装
置であって、前記照射量補正手段により、前記非感光性
の光が照射される領域で、該光の照射に相当するエネル
ギー分だけ荷電ビームの照射エネルギーを小さくするこ
とを特徴とする。
Further, according to the present invention (claim 3), the surface of the sample coated with the resist is irradiated with a charged beam,
A charged beam optical system for scanning a charged beam on the surface, an irradiation amount correcting means for controlling an irradiation energy amount per unit area of the charged beam on the sample surface, and the charged beam optical system for holding the sample and A stage movable in a direction orthogonal to the optical axis direction of the system; and a light non-photosensitive to the resist having a diameter smaller than the scanning range of the charged beam, and a light beam near the optical axis of the charged beam optical system on a sample surface. And a sample surface position detecting means for detecting the position of the sample surface in the beam axis direction by detecting the reflected light, and charging the sample surface based on the position information detected by the sample surface position detecting means. A sample surface position correcting means for correcting the position of the charged beam so as to match the focal position of the beam, and scanning the charged beam and the stage while performing correction by the sample surface position correcting means. What is claimed is: 1. A charged beam writing apparatus for writing a desired pattern on a resist applied to a surface of a sample by movement, wherein the irradiation amount correction unit irradiates the non-photosensitive light with an area corresponding to the irradiation of the light. It is characterized in that the irradiation energy of the charged beam is reduced by the energy.

【0018】また、本発明(請求項4)は、レジストが
塗布された試料の表面に荷電ビームを照射すると共に、
該表面で荷電ビームを走査するための荷電ビーム光学系
と、前記試料を保持し荷電ビーム光学系の光軸方向と直
交する方向に移動可能なステージと、前記荷電ビームの
走査範囲よりも小径で前記レジストに対して非感光性の
光を、試料表面における前記荷電ビーム光学系の光軸付
近に照射し、その反射光を検出して試料表面のビーム軸
方向の位置を検出するための試料面位置検出手段と、こ
の試料面位置検出手段により検出された位置情報に基づ
いて試料表面が荷電ビームの焦点位置と合うように補正
する試料面位置補正手段とを具備し、前記試料面位置補
正手段による補正を行いながら、前記荷電ビームの走査
と前記ステージの移動により試料表面に塗布されたレジ
ストに所望パターンを描画する荷電ビーム描画装置であ
って、前記試料面位置検出手段により前記レジストに照
射されるエネルギーの量を減らすために、前記試料面位
置検出手段による非感光性の光の照射を断続的に行うこ
とを特徴とする。
Further, according to the present invention (claim 4), the surface of the sample coated with the resist is irradiated with a charged beam,
A charged beam optical system for scanning a charged beam on the surface, a stage that holds the sample and is movable in a direction perpendicular to the optical axis direction of the charged beam optical system, and a diameter smaller than the scanning range of the charged beam. A sample surface for irradiating the resist with light insensitive to the resist in the vicinity of the optical axis of the charged beam optical system on the sample surface and detecting the reflected light to detect the position of the sample surface in the beam axis direction A position detection unit, and a sample surface position correction unit that corrects the surface of the sample based on the position information detected by the sample surface position detection unit so that the sample surface is aligned with the focal position of the charged beam. A charged beam writing apparatus for writing a desired pattern on a resist applied to a sample surface by scanning the charged beam and moving the stage while performing correction by the sample surface. The 置検 detecting means to reduce the amount of energy irradiated on the resist, characterized by intermittently performing the light irradiation of the light-insensitive due to the sample surface position detecting means.

【0019】また、本発明(請求項5)は、レジストが
塗布された試料の表面に荷電ビームを照射すると共に、
該表面で荷電ビームを走査するための荷電ビーム光学系
と、前記試料を保持し荷電ビーム光学系の光軸方向と直
交する方向に移動可能なステージと、前記荷電ビームの
走査範囲よりも小径で前記レジストに対して非感光性の
光を、試料表面における前記荷電ビーム光学系の光軸付
近に照射し、その反射光を検出して試料表面のビーム軸
方向の位置を検出するための試料面位置検出手段と、こ
の試料面位置検出手段で得られる位置情報を記憶するた
めのメモリと、このメモリに記憶された位置情報に基づ
いて試料表面が荷電ビームの焦点位置と合うように補正
する試料面位置補正手段とを具備し、前記試料面位置補
正手段による補正を行いながら、前記荷電ビームの走査
と前記ステージの移動により試料表面に塗布されたレジ
ストに所望パターンを描画する荷電ビーム描画装置であ
って、描画前に試料面位置検出手段による非感光性の光
が試料表面の全面を均一に走査するように前記ステージ
を移動させると共に、ステージ位置に対する試料表面の
ビーム軸方向の位置を前記メモリに記憶し、描画時は前
記試料面位置検出手段による非感光性の光の照射を停止
し、前記メモリの記憶情報に基づいて前記試料面位置補
正手段による補正を行うことを特徴とする。
Further, according to the present invention (claim 5), the surface of the sample coated with the resist is irradiated with a charged beam,
A charged beam optical system for scanning a charged beam on the surface, a stage that holds the sample and is movable in a direction perpendicular to the optical axis direction of the charged beam optical system, and a diameter smaller than the scanning range of the charged beam. A sample surface for irradiating the resist with light insensitive to the resist in the vicinity of the optical axis of the charged beam optical system on the sample surface and detecting the reflected light to detect the position of the sample surface in the beam axis direction Position detecting means, a memory for storing position information obtained by the sample surface position detecting means, and a sample for correcting the surface of the sample based on the position information stored in the memory so that the surface of the sample matches the focal position of the charged beam. Surface position correcting means, and while performing correction by the sample surface position correcting means, a desired pattern is formed on the resist applied to the sample surface by the scanning of the charged beam and the movement of the stage. A writing beam writing apparatus for writing, wherein, before writing, the stage is moved so that the non-photosensitive light from the sample surface position detection means uniformly scans the entire surface of the sample surface, and the surface of the sample with respect to the stage position is moved. The position in the beam axis direction is stored in the memory, and at the time of writing, the irradiation of the non-photosensitive light by the sample surface position detecting means is stopped, and the correction by the sample surface position correcting means is performed based on the information stored in the memory. It is characterized by performing.

【0020】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 試料面位置補正手段は、ステージをビーム軸方向
(Z方向)に移動させるものであること。 (2) 試料面位置補正手段は、電子ビームを試料面に結像
するための電子レンズの励磁条件を変えるものであるこ
と。 (3) 非感光性の光を、試料表面の全面ではなく、パター
ン形成領域のみに均一に照射すること。 (4) 非感光性の光を、パターン形成領域のうちで高いパ
ターン精度が要求される領域のみに均一に照射するこ
と。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) The sample surface position correcting means moves the stage in the beam axis direction (Z direction). (2) The sample surface position correcting means changes the excitation condition of the electron lens for imaging the electron beam on the sample surface. (3) Irradiate non-photosensitive light uniformly only on the pattern formation area, not on the entire surface of the sample. (4) Irradiate non-photosensitive light uniformly only to the area where high pattern accuracy is required in the pattern formation area.

【0021】(作用)本発明(請求項1)によれば、試
料面位置検出のための非感光性の光が試料表面の全面を
均一に走査するようにステージを移動させることによ
り、試料表面に入射される非感光性の光からのエネルギ
ーの量が試料面全域で均一になる。このため、試料表面
に塗布されたレジストに対して非感光性の光による感度
上昇があっても、局所的な感度上昇ではなく全体的な感
度上昇となるため、例えば現像時間の制御等により、試
料表面の全面においてパターン線幅変動をなくすことが
できる。
(Operation) According to the present invention (claim 1), the stage is moved so that the non-photosensitive light for detecting the position of the sample surface uniformly scans the entire surface of the sample surface. The amount of energy from the non-photosensitive light incident on the sample becomes uniform over the entire sample surface. For this reason, even if there is an increase in sensitivity due to non-photosensitive light with respect to the resist applied on the sample surface, the sensitivity is not a local increase but an overall increase in the sensitivity. Variations in pattern line width can be eliminated over the entire surface of the sample.

【0022】また、本発明(請求項2)によれば、非感
光性の光が試料表面の任意の領域を均一に走査するよう
にステージを移動させることにより、この任意の領域に
関しては非感光性の光からのエネルギーの量が均一にな
り、該領域におけるパターン線幅変動をなくすことがで
きる。
Further, according to the present invention (claim 2), the stage is moved so that the non-photosensitive light uniformly scans an arbitrary area on the sample surface. Therefore, the amount of energy from the light having the same intensity becomes uniform, and the fluctuation of the pattern line width in the region can be eliminated.

【0023】また、本発明(請求項3)によれば、非感
光性の光が照射される領域で、該光の照射に相当するエ
ネルギー分だけ荷電ビームの照射エネルギーを小さくす
ることにより、非感光性の光によるレジストの感度上昇
分を荷電ビームの照射量の変化で補正することができ、
パターン線幅変動を抑制することができる。
Further, according to the present invention (claim 3), the irradiation energy of the charged beam is reduced by the energy corresponding to the irradiation of the non-photosensitive light in the area to which the non-photosensitive light is irradiated. The sensitivity increase of the resist due to the photosensitive light can be corrected by the change in the irradiation amount of the charged beam,
Variations in pattern line width can be suppressed.

【0024】また、本発明(請求項4)によれば、試料
面位置検出のための非感光性の光を連続的に照射するの
ではなく、例えばステージの速度に同期させて断続的に
作動させることで、従来通りの位置測定機能を有しなが
らレジストに入射するエネルギーの量を少なくすること
ができる。そして、これに伴うパターン寸法の変化を小
さくし、パターン寸法の面内均一性を向上することがで
きる。
According to the present invention (claim 4), non-photosensitive light for detecting the sample surface position is not continuously irradiated, but is operated intermittently, for example, in synchronization with the speed of the stage. By doing so, it is possible to reduce the amount of energy incident on the resist while having the conventional position measurement function. Then, a change in the pattern dimension accompanying this can be reduced, and the in-plane uniformity of the pattern dimension can be improved.

【0025】また、本発明(請求項5)によれば、描画
前に試料面位置検出手段により試料表面のビーム軸方向
の位置を検出してメモリに記憶すると共に、非感光性の
光が試料表面の全面に均一に照射されるように前記ステ
ージを移動させることにより、試料表面の全面で非感光
性の光からのエネルギーの量が試料面全域で均一にな
り、描画時には非感光性の光を照射する必要はなくなる
ため、試料表面の全面においてパターン線幅変動がなく
なる。
According to the present invention (claim 5), before writing, the position of the sample surface in the beam axis direction is detected by the sample surface position detecting means and stored in the memory, and the non-photosensitive light is emitted from the sample. By moving the stage so as to uniformly irradiate the entire surface of the surface, the amount of energy from the non-photosensitive light over the entire surface of the sample becomes uniform over the entire sample surface. It is no longer necessary to irradiate the pattern line width, so that the pattern line width does not change over the entire surface of the sample.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 (第1の実施形態)図1及び図2は本発明の第1の実施
形態に係わる電子ビーム描画装置の概略構成を説明する
ためのもので、図1は斜視図、図2は断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. (First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are for explaining a schematic configuration of an electron beam writing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view, and FIG. is there.

【0027】電子ビーム描画装置は、電子ビームを発生
し所定の微小領域内を高精度に描画するための電子光学
系10と、試料21の全面を描画可能とするために試料
21を電子光学系10の光学中心に対して走査可能なス
テージ31を含む空間を真空状態に保つことが可能な試
料室20に納められたステージ系30と、ステージ31
に相対する位置の試料室20壁内の電子光学系10の光
学中心に対して対称な位置に設けられた試料面までの距
離を計測するためのZセンサ系40を備えている。
The electron beam writing apparatus includes an electron optical system 10 for generating an electron beam and writing a predetermined minute area with high accuracy, and an electron optical system for writing an entire surface of the sample 21. A stage system 30 housed in a sample chamber 20 capable of keeping a space including a stage 31 scanable with respect to the optical center of the sample 10 in a vacuum state;
And a Z sensor system 40 for measuring the distance to the sample surface provided at a position symmetrical with respect to the optical center of the electron optical system 10 in the wall of the sample chamber 20 at a position opposite to.

【0028】電子光学系10は、電子ビームを発生させ
るための電子銃部11と、発生した電子ビームを集光す
るためのコンデンサレンズ部12と、集光された電子ビ
ームを矩形に成形するための第1成形アパーチャ部13
と、矩形に成形された電子ビームを投影するための投影
レンズ部14と、投影レンズ部14の下部に設けられて
電子ビームを所望の形に成形するための第2成形アパー
チャ部15と、投影レンズ部14内に配置され、電子ビ
ームの起動を変え成形アパーチャ15の所定の場所に電
子ビームを照明して所望の形状の電子ビームを得るため
の成形偏向電極部16と、成形された電子ビームを縮小
するための縮小レンズ部17と、試料面上の所定の位置
に電子ビームを位置決めするための対物偏向電極部18
とから構成される。
The electron optical system 10 includes an electron gun unit 11 for generating an electron beam, a condenser lens unit 12 for condensing the generated electron beam, and a rectangle for shaping the condensed electron beam. First forming aperture 13 of
A projection lens unit 14 for projecting a rectangular shaped electron beam; a second shaping aperture unit 15 provided below the projection lens unit 14 for shaping the electron beam into a desired shape; A shaping deflecting electrode section 16 disposed in the lens section 14 for changing the activation of the electron beam and illuminating the electron beam at a predetermined position of the shaping aperture 15 to obtain an electron beam of a desired shape; Lens unit 17 for reducing the size of the electron beam, and objective deflection electrode unit 18 for positioning the electron beam at a predetermined position on the sample surface.
It is composed of

【0029】試料21は、例えば電子ビーム描画装置が
マスク描画装置であれば5〜9インチ角程度のガラス基
板となり、ウェハ直接描画装置であればφ6〜12イン
チのウェハとなる。図示していないがこれら試料21の
表面は、ウェハの場合は表面が鏡面となるように仕上げ
られていて、またガラスの場合はクロムなどの金属薄膜
層が蒸着等により設けられるなどの処理が成されている
ため、共に可視光に対しては高い反射率を示す。さら
に、これら鏡面の上に電子ビームに対して感光性を示す
レジストが塗布されたレジスト層が設けられている。な
お、このレジストは可視光に対して殆ど感光性を示さず
大部分が透過してしまうため、結果的に可視光に対する
反射率は維持されることになる。
The sample 21 is, for example, a glass substrate of about 5 to 9 inches square if the electron beam lithography apparatus is a mask lithography apparatus, or a φ6 to 12 inches wafer if the electron beam lithography apparatus is a direct wafer lithography apparatus. Although not shown, the surface of the sample 21 is finished so that the surface becomes a mirror surface in the case of a wafer, and a process such that a metal thin film layer of chromium or the like is provided by vapor deposition or the like in the case of glass. Therefore, both of them exhibit high reflectance to visible light. Further, a resist layer coated with a resist exhibiting photosensitivity to an electron beam is provided on these mirror surfaces. Note that this resist shows little sensitivity to visible light and is largely transmitted, and as a result, the reflectance for visible light is maintained.

【0030】ステージ系30は、図示していないが試料
21を着脱可能に保持することが可能な保持機構と、試
料21の全面を電子光学系10の光学中心にわたって駆
動することが可能なステージ31と、ステージ31の位
置を計測するためのレーザ光を反射するための反射ミラ
ー32と、ステージ31の位置を反射ミラー32を使っ
て高精度に計測するため試料室20の側壁に固定された
レーザ干渉計33とから構成されている。
The stage system 30 includes a holding mechanism (not shown) capable of detachably holding the sample 21 and a stage 31 capable of driving the entire surface of the sample 21 over the optical center of the electron optical system 10. A reflection mirror 32 for reflecting a laser beam for measuring the position of the stage 31, and a laser fixed to the side wall of the sample chamber 20 for measuring the position of the stage 31 with high accuracy using the reflection mirror 32 And an interferometer 33.

【0031】Zセンサ系40は、500〜900nm程
度の可視光レーザを試料21の表面上に投影するための
投影照明光学系41と、試料21で反射した光を集光し
検出するための検出光学系42とから構成されていて、
これらは試料室20の上壁に固定されている。また、電
子光学系10の光学中心におけるステージ31上に保持
された試料21の表面形状を計測するために、照明光学
系41からの光が電子光学系10の中心を照明するよう
に配置されている。
The Z sensor system 40 includes a projection illumination optical system 41 for projecting a visible light laser of about 500 to 900 nm onto the surface of the sample 21, and a detection system for condensing and detecting the light reflected by the sample 21. And an optical system 42,
These are fixed to the upper wall of the sample chamber 20. In order to measure the surface shape of the sample 21 held on the stage 31 at the optical center of the electron optical system 10, light from the illumination optical system 41 is arranged to illuminate the center of the electron optical system 10. I have.

【0032】次に、本実施形態における描画方法につい
て、図3を参照して説明する。本実施形態に従った描画
方法では、試料21をステージ31上にセットした後
に、回路パターンを描画するためのパターン領域51の
周辺部、若しくは試料21の端部において試料表面まで
の高さを測定するためにステージ31を走査して、試料
21の位置を移動する。ここで、パターン領域51は複
数の短冊状の領域(フレーム)に分割されており、各々
のフレームはステージの1回の連続移動と電子ビームの
走査により描画されるようになっている。
Next, a drawing method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the writing method according to the present embodiment, after setting the sample 21 on the stage 31, the height to the sample surface is measured at the periphery of the pattern area 51 for writing a circuit pattern or at the end of the sample 21. For this purpose, the stage 31 is scanned to move the position of the sample 21. Here, the pattern area 51 is divided into a plurality of strip-shaped areas (frames), and each frame is drawn by one continuous movement of the stage and scanning of the electron beam.

【0033】続いて、パターン領域51ではない場所に
おいて、Zセンサの照明光をオンとして試料21の表面
まで高さを測定した後、Zセンサ照明光をオンとしたま
ま、Zセンサ照明光のスポット61の軌跡が試料21の
表面全面を走査するようステージ31を駆動する。即
ち、ステージ31をX方向に試料21の長さ分だけ連続
移動した後、Y方向にZセンサ照明光のスポット61の
幅分だけステップ移動し、さらにX方向と反対方向に再
び連続移動する。これを繰り返すことにより、照明光の
スポット61の軌跡が試料21の表面全面を走査するよ
うにする。
Subsequently, in a place other than the pattern area 51, after the illumination light of the Z sensor is turned on and the height is measured to the surface of the sample 21, the spot of the Z sensor illumination light is kept while the Z sensor illumination light is on. The stage 31 is driven so that the locus of 61 scans the entire surface of the sample 21. That is, after the stage 31 is continuously moved in the X direction by the length of the sample 21, the stage 31 is stepped in the Y direction by the width of the spot 61 of the Z sensor illumination light, and further continuously moved in the direction opposite to the X direction. By repeating this, the locus of the illumination light spot 61 scans the entire surface of the sample 21.

【0034】ステージ31を上記のように移動させてい
くうちに、パターン領域51の最初のフレームの描画開
始点53に到達したときに、回路パターンを描画するた
め電子ビームの照射をオンとして描画を開始する。パタ
ーン領域51もその周辺領域に続けて、Zセンサをオン
にした状態で描画する。このようにして、パターン領域
51の描画を終えて電子ビームの照射をオフとした後
も、Zンサ照明光のスポットの軌跡61が残りの部分を
走査するようにステージ31を駆動するようにする。
While the stage 31 is being moved as described above, when the drawing start point 53 of the first frame of the pattern area 51 is reached, the electron beam irradiation for drawing a circuit pattern is turned on to start drawing. Start. The pattern area 51 is also drawn following the peripheral area with the Z sensor turned on. In this manner, even after drawing of the pattern area 51 is completed and the irradiation of the electron beam is turned off, the stage 31 is driven so that the locus 61 of the spot of the Z sensor illumination light scans the remaining portion. .

【0035】このように本実施形態では、Zセンサ照明
光からのエネルギーが、試料21上の全面において均一
となるように、即ちZセンサ照明光のスポット61が試
料面上の全面を走査するようにステージ31を移動する
ことによって、レジストの局所的な感度変化によるパタ
ーン寸法変化を小さくすることができる。従って、試料
面位置検出のために光を利用したZセンサを使用するこ
とに伴うパターン線幅の変動を小さくすることができ、
描画精度の向上をはかることが可能となる。
As described above, in this embodiment, the energy from the Z sensor illumination light is made uniform over the entire surface of the sample 21, that is, the spot 61 of the Z sensor illumination light scans the entire surface of the sample. By moving the stage 31, the change in pattern dimension due to a local change in sensitivity of the resist can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the fluctuation of the pattern line width due to the use of the Z sensor using light for detecting the sample surface position,
It is possible to improve the drawing accuracy.

【0036】なお、本実施形態ではZセンサスポット光
61がフレームの描画開始点53の位置に到達したとき
に描画を開始したが、スポット光61がフレームのY方
向中心に到達したとき、即ち通常の描画と同様に電子光
学系の光軸中心がフレームのX方向端部でY方向中心に
来たときに描画を開始しても良い。また、スポット光6
1で試料面全面を走査するようにステージ31を移動す
ることから、電子ビームの走査幅を広くしても描画スル
ープットの向上は望めないため、電子ビームの走査幅を
スポット光61の幅と同じにしてもよい。
In this embodiment, the drawing is started when the Z sensor spot light 61 reaches the position of the drawing start point 53 of the frame. However, when the spot light 61 reaches the center of the frame in the Y direction, that is, in the normal case, The drawing may be started when the center of the optical axis of the electron optical system comes to the center in the Y direction at the end of the frame in the X direction in the same manner as the drawing of FIG. In addition, spot light 6
Since the stage 31 is moved so as to scan the entire surface of the sample in step 1, even if the scanning width of the electron beam is widened, it is not possible to improve the drawing throughput. Therefore, the scanning width of the electron beam is the same as the width of the spot light 61. It may be.

【0037】(第2の実施形態)図4は、本発明の第2
の実施形態における描画手順を説明するための模式図で
ある。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a drawing procedure in the embodiment.

【0038】ガラスマスク等の試料21においては、主
となる回路パターンが描かれるパターン領域51の周辺
に、パターン欠陥を検査するための欠陥検査装置やパタ
ーンをウェハ上に転写するための露光装置の位置合わせ
のために使用されるマーク類55や、マスクを管理する
ためにパターン毎にそれぞれを識別するためのIDやバ
ーコード等の識別マーク57が配置されていることがあ
る。この位置合わせに使用されるマーク類55は、寸法
が変化してもパターンの重心の位置が変化しなければマ
スクの位置合わせに際して問題とならない。また、バー
コード等の識別マーク57はパターン寸法などの精度が
要求されるものではないため、マスク全面を高精度に描
画する必要がある訳ではない。
In the sample 21 such as a glass mask, a defect inspection apparatus for inspecting a pattern defect and an exposure apparatus for transferring a pattern onto a wafer are provided around a pattern area 51 where a main circuit pattern is drawn. Marks 55 used for alignment, and identification marks 57 such as IDs and bar codes for identifying each pattern for managing a mask may be arranged. Regarding the marks 55 used for the alignment, there is no problem in the alignment of the mask if the position of the center of gravity of the pattern does not change even if the size changes. Further, since the identification mark 57 such as a bar code does not require the precision such as the pattern dimension, it is not necessary to draw the entire mask with high precision.

【0039】レジストはガラス基板全面に塗布されても
Zセンサ照明光からのエネルギーの均一性が重要となる
のは、パターン寸法の均一性が必要となるパターン領域
51のみである。従って、図4に示すように、Zセンサ
照明光の走査のためのステージ31の移動を、マスク全
面を走査しないようにパターン領域51に応じて設定若
しくは選択することで、パターン寸法の均一性が必要と
なるパターン領域51だけを高精度に描画することによ
り、精度が必要となる領域のパターン寸法精度を落とさ
ずに描画を行うことで、スループットの向上が可能とな
る。
Even when the resist is applied to the entire surface of the glass substrate, the uniformity of the energy from the illumination light of the Z sensor is important only in the pattern region 51 where uniformity of the pattern dimensions is required. Therefore, as shown in FIG. 4, the movement of the stage 31 for scanning the Z sensor illumination light is set or selected in accordance with the pattern area 51 so as not to scan the entire mask, so that the uniformity of the pattern dimension is improved. By drawing only the necessary pattern area 51 with high accuracy, the drawing can be performed without deteriorating the pattern dimensional accuracy of the area where accuracy is required, thereby improving the throughput.

【0040】図5に、この様子を更に詳しく示す。パタ
ーン領域51の1つのフレームは、ステージのX方向の
1回の移動と電子ビームのY方向スキャンで描画される
領域である。スポット光61はパターン領域51以外に
照射することなく、パターン領域51のみに照射する。
このとき、スポット光61の幅は電子ビームの走査幅よ
り1桁程度小さいので、1回のステージ移動では1つの
フレームの全体をカバーできない。そこで、ステージを
X方向に連続移動した後にY方向にスポット光61の幅
分だけY方向にステップ移動し、さらにステージを−X
方向に連続移動する。これを繰り返して、1つのフレー
ムの全体をスポット光61で走査する。他のフレームに
対しても同様であり、これによりパターン領域51の全
体を走査する。
FIG. 5 shows this state in more detail. One frame of the pattern area 51 is an area to be drawn by one movement of the stage in the X direction and scanning of the electron beam in the Y direction. The spot light 61 does not irradiate the pattern area 51 but irradiates only the pattern area 51.
At this time, since the width of the spot light 61 is smaller by about one digit than the scanning width of the electron beam, one stage movement cannot cover an entire frame. Then, after continuously moving the stage in the X direction, the stage is moved in the Y direction by the width of the spot light 61 in the Y direction, and the stage is further moved by -X.
Move continuously in the direction. By repeating this, the entire one frame is scanned by the spot light 61. The same applies to other frames, whereby the entire pattern area 51 is scanned.

【0041】電子ビームの照射によるパターン描画は1
つのフレームに対してステージの1回の連続移動で行う
ので、スポット光61がフレームの端部に来た時、又は
フレームの中央部を通る位置に来た時に開始する。
Pattern drawing by electron beam irradiation is 1
Since the stage is performed by one continuous movement of the stage for one frame, it starts when the spot light 61 reaches the end of the frame or reaches a position passing through the center of the frame.

【0042】通常の電子ビーム描画では、ステージ31
をX方向に移動しながら電子ビーム照射によりパターン
領域51の1つのフレームを描画する。このとき、ビー
ム走査範囲の中央付近に位置検出のためのスポット光6
1を照射して試料面のZ方向位置を検出し、これをステ
ージ31にフィードバックしてステージの高さ位置を補
正する。この場合、フレームの中央付近のみにスポット
光61が照射されることになり、この部分におけるパタ
ーン線幅が変動する。
In normal electron beam writing, the stage 31
Is moved in the X direction, and one frame of the pattern area 51 is drawn by electron beam irradiation. At this time, the spot light 6 for position detection is located near the center of the beam scanning range.
1 is irradiated to detect the position of the sample surface in the Z direction, and this is fed back to the stage 31 to correct the height position of the stage. In this case, the spot light 61 is irradiated only in the vicinity of the center of the frame, and the pattern line width in this portion varies.

【0043】そこで本実施形態では、電子ビーム描画時
におけるフレームの中央付近のスポット光照射とは別
に、ステージ31をX方向に連続移動、Y方向にステッ
プ移動させることにより、フレームの全面にスポット光
61を走査する。これにより、フレームの全面において
スポット光61からのエネルギーの量が均一となり、さ
らにパターン領域51の全面においてスポット光61か
らのエネルギーの量が均一となり、パターンの線幅変動
を無くすことができる。
Therefore, in this embodiment, the stage 31 is continuously moved in the X direction and stepwise moved in the Y direction, separately from the irradiation of the spot light near the center of the frame at the time of electron beam writing, so that the entire surface of the frame is exposed to the spot light. Scan 61. Thus, the amount of energy from the spot light 61 becomes uniform over the entire surface of the frame, and the amount of energy from the spot light 61 becomes uniform over the entire surface of the pattern region 51, so that the line width variation of the pattern can be eliminated.

【0044】また、フレームの全面ではなく、図6に示
すように、フレームのうちで最も高いパターン精度を要
求される領域52のみでスポット光61が均一に照射さ
れるようにステージ31を移動するようにしても良い。
Also, as shown in FIG. 6, the stage 31 is moved so that the spot light 61 is uniformly irradiated only in the region 52 of the frame where the highest pattern accuracy is required, as shown in FIG. You may do it.

【0045】このように本実施形態によれば、試料全面
ではなく、パターン領域51のみ、又はパターン領域5
1のうちの特に高い精度が要求される領域52のみでス
ポット光61が均一に照射されるようにステージ31を
移動させることにより、必要な部分のパターン寸法精度
を維持することができる。そしてこの場合、試料全面に
スポット光を走査するのではなく、一部分にスポット光
を走査すれば良いので、スループットの向上をはかるこ
とができる。
As described above, according to the present embodiment, not the entire sample but only the pattern region 51 or the pattern region 5
By moving the stage 31 so that the spot light 61 is uniformly irradiated only in the region 52 where particularly high accuracy is required, the pattern dimensional accuracy of a necessary portion can be maintained. In this case, the spot light may be scanned over a part of the sample instead of scanning the entire surface of the sample, so that the throughput can be improved.

【0046】(第3の実施形態)図7は、本発明の第3
の実施形態における描画手法を説明するための模式図で
ある。
(Third Embodiment) FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a drawing method according to the embodiment.

【0047】本実施形態に従った描画方法では、レジス
トの感度が電子ビームの照射量に依存して変化すること
を利用し、例えば寸法変化を生じるようなパターン密度
の濃い領域等で、かつパターン寸法の均一性が必要とな
るパターン領域52は、予めZセンサ照明光61による
感度増加分を図示していない計算機により見積もってお
く。そして、パターン領域52を電子ビームで描画する
場合には、その領域52だけ電子ビームの照射量を変化
させてZセンサからのエネルギーによる寸法変化分を補
正する。
The drawing method according to the present embodiment utilizes the fact that the sensitivity of the resist changes depending on the irradiation amount of the electron beam. For the pattern area 52 where the dimensional uniformity is required, an increase in sensitivity due to the Z sensor illumination light 61 is estimated in advance by a computer (not shown). When the pattern area 52 is drawn with an electron beam, the dimensional change due to the energy from the Z sensor is corrected by changing the irradiation amount of the electron beam only in the area 52.

【0048】即ち、電子ビーム描画時のステージの連続
移動に伴いスポット光61の照射領域53ではレジスト
の感度増加が生じるが、領域52におけるスポット光照
射領域54ではスポット光照射に相当するエネルギー分
だけ電子ビームの照射量を小さくする。これにより、パ
ターン領域52においては寸法の面内均一性が確保され
ることになる。この場合、スポット光照射領域53の全
てにおいて電子ビーム照射量の補正を行うと補正計算に
要する時間が膨大となるが、本実施形態では特に必要な
領域のみ補正を行うことで、補正に要する時間も少なく
できる。
That is, the sensitivity of the resist increases in the irradiation area 53 of the spot light 61 due to the continuous movement of the stage during electron beam writing, but in the irradiation area 54 of the spot light in the area 52, only the energy corresponding to the irradiation of the spot light Reduce the amount of electron beam irradiation. As a result, in-pattern uniformity of dimensions in the pattern region 52 is ensured. In this case, if the correction of the electron beam irradiation amount is performed in all of the spot light irradiation regions 53, the time required for the correction calculation becomes enormous. Can be reduced.

【0049】(第4の実施形態)本発明の第4の実施形
態に従った描画方法においては、従来連続的に照明して
いたZセンサの照明光を、図示しないZセンサ照明光制
御回路等により、Zセンサ照明光を断続的に発光させ
る。これにより、レジストに入射される総エネルギーの
量を小さくすることができ、パターンの寸法変化量を小
さくすることが可能となる。
(Fourth Embodiment) In the drawing method according to the fourth embodiment of the present invention, the illumination light of the Z sensor, which has been continuously illuminated conventionally, is replaced with a Z sensor illumination light control circuit (not shown) or the like. As a result, the Z sensor illumination light is emitted intermittently. Accordingly, the amount of total energy incident on the resist can be reduced, and the dimensional change of the pattern can be reduced.

【0050】これは、例えばステージ31の移動速度が
遅い時は照明光の入射の間隔を長くし、ステージ31の
移動速度が速い時は照明光の入射の間隔を短くするな
ど、ステージ31の速度に同期させることで、単位面積
当たりのレジストに入射されるエネルギー量は同じとし
たまま、全体としてのZセンサからの入射エネルギー量
を下げることが可能となる。
This is because, for example, when the moving speed of the stage 31 is slow, the interval between the incidences of the illumination light is increased, and when the moving speed of the stage 31 is fast, the interval between the incidence of the illumination light is shortened. , It is possible to reduce the amount of incident energy from the Z sensor as a whole while keeping the amount of energy incident on the resist per unit area the same.

【0051】(第5の実施形態)図8は、本発明の第5
の実施形態に係わる電子ビーム描画装置の要部構成を示
すブロック図である。
(Fifth Embodiment) FIG. 8 shows a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of an electron beam writing apparatus according to the embodiment.

【0052】本実施形態においては、予めこれから描画
しようとする試料21をステージ31上に保持した後全
面にわたって走査することで、描画前に試料21の表面
形状をZセンサ81により読み取ってメモリ82に記憶
させる。その後、Zセンサ81をオフとしても、メモリ
82を参照することによりZセンサ81をオンしなくて
も試料21の表面形状を認識することが可能となる。従
って描画中は、Zセンサ照明光がレジスト上を照明しな
いようにすることが可能となり、電子ビームとの相乗効
果によるパターン寸法変化をなくすことが可能となる。
In the present embodiment, the surface shape of the sample 21 is read by the Z sensor 81 before writing, and is stored in the memory 82 by scanning the entire surface of the sample 21 to be drawn beforehand on the stage 31 after holding it on the stage 31 in advance. Remember. Thereafter, even when the Z sensor 81 is turned off, the surface shape of the sample 21 can be recognized by referring to the memory 82 without turning on the Z sensor 81. Therefore, during writing, it is possible to prevent the Z sensor illumination light from illuminating the resist, and it is possible to eliminate a pattern dimension change due to a synergistic effect with the electron beam.

【0053】描画中における試料表面のZ方向位置の補
正は、メモリ82に記憶された試料面位置情報を基に、
ステージ制御部83によりステージ31をZ方向に駆動
すればよい。また、ステージ31を駆動する代わりに、
レンズ制御部84により縮小レンズ部17の励磁条件を
変えるようにしても良い。
The position of the sample surface in the Z direction during the writing is corrected based on the sample surface position information stored in the memory 82.
The stage controller 83 may drive the stage 31 in the Z direction. Also, instead of driving the stage 31,
The excitation condition of the reduction lens unit 17 may be changed by the lens control unit 84.

【0054】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。電子ビーム光学系の構成は前記図
1や図2に何等限定されるものではなく、仕様に応じて
適宜変更可能である。また、実施形態では電子ビーム描
画装置を例に説明したが、本発明はイオンビーム描画装
置に適用することも可能である。その他、本発明のその
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
The present invention is not limited to the above embodiments. The configuration of the electron beam optical system is not limited to those shown in FIGS. 1 and 2 and can be changed as appropriate according to the specifications. In the embodiment, the electron beam lithography apparatus has been described as an example. However, the present invention can be applied to an ion beam lithography apparatus. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、試
料面位置検出のために光を利用したZセンサによる光照
射を、試料面全面或いは特定領域で均一に行う、又は断
続的に行う、又は光照射によるエネルギー分だけ荷電ビ
ームの照射量を減らすことにより、Zセンサを使用する
ことに伴うパターン線幅の変動を小さくすることがで
き、描画精度の向上をはかることが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, light irradiation by the Z sensor using light for detecting the position of the sample surface is performed uniformly over the entire surface of the sample or in a specific region, or intermittently. By performing or reducing the irradiation amount of the charged beam by the energy of light irradiation, the variation of the pattern line width due to the use of the Z sensor can be reduced, and the drawing accuracy can be improved. .

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

【図1】第1の実施形態に係わる電子ビーム描画装置の
概略構成を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an electron beam writing apparatus according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態に係わる電子ビーム描画装置の
概略構成を示す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an electron beam writing apparatus according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態における描画手順を説明するた
めの模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a drawing procedure in the first embodiment.

【図4】第2の実施形態における描画手順を説明するた
めの模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a drawing procedure according to the second embodiment.

【図5】第2の実施形態における描画手順をより詳しく
説明するための模式図。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a drawing procedure in the second embodiment in more detail.

【図6】第2の実施形態における描画手順をより詳しく
説明するための模式図。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a drawing procedure in the second embodiment in more detail.

【図7】第3の実施形態における描画手順を説明するた
めの模式図。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a drawing procedure in the third embodiment.

【図8】第5の実施形態に係わる電子ビーム描画装置の
要部構成を示すブロック図。
FIG. 8 is a block diagram showing a main configuration of an electron beam writing apparatus according to a fifth embodiment.

【図9】可変成形ビーム型の電子ビーム描画装置で描画
したパターンの説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a pattern drawn by a variable shaped beam type electron beam drawing apparatus.

【図10】電子ビームの焦点とZセンサのスポットサイ
ズとの関係を示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between a focus of an electron beam and a spot size of a Z sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…電子光学系 11…電子銃部 12…コンデンサレンズ部 13…第1成形アパーチャ部 14…投影レンズ部 15…第2成形アパーチャ部 16…成形偏向電極部 17…縮小レンズ部 18…対物偏向電極部 20…試料室 21…試料 30…ステージ系 31…ステージ 32…反射ミラー 33…レーザ干渉計 40…Zセンサ系 41…投影照明光学系 42…検出光学系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electron optical system 11 ... Electron gun part 12 ... Condenser lens part 13 ... First shaping aperture part 14 ... Projection lens part 15 ... Second shaping aperture part 16 ... Shaping deflection electrode part 17 ... Reduction lens part 18 ... Objective deflection electrode Part 20: sample chamber 21: sample 30: stage system 31: stage 32: reflection mirror 33: laser interferometer 40: Z sensor system 41: projection illumination optical system 42: detection optical system

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レジストが塗布された試料の表面に荷電ビ
ームを照射すると共に、該表面で荷電ビームを走査する
ための荷電ビーム光学系と、前記試料を保持し前記荷電
ビーム光学系の光軸方向と直交する方向に移動可能なス
テージと、前記荷電ビームの走査範囲よりも小径で前記
レジストに対して非感光性の光を、試料表面における前
記荷電ビーム光学系の光軸付近に照射し、その反射光を
検出して試料表面の光軸方向の位置を検出するための試
料面位置検出手段と、この試料面位置検出手段により検
出された位置情報に基づいて試料表面が荷電ビームの焦
点位置と合うように補正する試料面位置補正手段とを具
備し、前記試料面位置補正手段による補正を行いなが
ら、前記荷電ビームの走査と前記ステージの移動により
試料表面に塗布されたレジストに所望パターンを描画す
る荷電ビーム描画装置であって、 前記パターンを描画する際の前記ステージの移動に加
え、前記非感光性の光が試料表面の全面を均一に走査す
るように前記ステージを移動させることを特徴とする荷
電ビーム描画装置。
1. A charged beam optical system for irradiating a charged beam on a surface of a sample coated with a resist and scanning the charged beam on the surface, and an optical axis of the charged beam optical system for holding the sample and holding the sample. A stage movable in a direction orthogonal to the direction, and light insensitive to the resist with a smaller diameter than the scanning range of the charged beam is irradiated on the surface of the sample near the optical axis of the charged beam optical system, A sample surface position detecting means for detecting the position of the sample surface in the optical axis direction by detecting the reflected light; and a focal position of the charged beam based on the position information detected by the sample surface position detecting means. And a sample surface position correcting means for correcting so as to match with the sample surface position correction means, while performing the correction by the sample surface position correcting means, is applied to the sample surface by scanning the charged beam and moving the stage. A charged beam writing apparatus for writing a desired pattern on a resist, wherein the stage is moved so that the non-photosensitive light scans the entire surface of the sample uniformly, in addition to movement of the stage when writing the pattern. A charged beam drawing apparatus characterized by being moved.
【請求項2】レジストが塗布された試料の表面に荷電ビ
ームを照射すると共に、該表面で荷電ビームを走査する
ための荷電ビーム光学系と、前記試料を保持し前記荷電
ビーム光学系の光軸方向と直交する方向に移動可能なス
テージと、前記荷電ビームの走査範囲よりも小径で前記
レジストに対して非感光性の光を、試料表面における前
記荷電ビーム光学系の光軸付近に照射し、その反射光を
検出して試料表面の光軸方向の位置を検出するための試
料面位置検出手段と、この試料面位置検出手段により検
出された位置情報に基づいて試料表面が荷電ビームの焦
点位置と合うように補正する試料面位置補正手段とを具
備し、前記試料面位置補正手段による補正を行いなが
ら、前記荷電ビームの走査と前記ステージの移動により
試料表面に塗布されたレジストに所望パターンを描画す
る荷電ビーム描画装置であって、 前記パターンを描画する際の前記ステージの移動に加
え、前記非感光性の光が試料表面の任意の領域を均一に
走査するように前記ステージを移動させることを特徴と
する荷電ビーム描画装置。
2. A charged beam optical system for irradiating a charged beam on a surface of a sample coated with a resist and scanning the charged beam on the surface, and an optical axis of the charged beam optical system holding the sample and holding the sample. A stage movable in a direction orthogonal to the direction, and light insensitive to the resist with a smaller diameter than the scanning range of the charged beam is irradiated on the surface of the sample near the optical axis of the charged beam optical system, A sample surface position detecting means for detecting the position of the sample surface in the optical axis direction by detecting the reflected light; and a focal position of the charged beam based on the position information detected by the sample surface position detecting means. And a sample surface position correcting means for correcting so as to match with the sample surface position correction means, while performing the correction by the sample surface position correcting means, is applied to the sample surface by scanning the charged beam and moving the stage. A charged beam writing apparatus that writes a desired pattern on a resist, in addition to moving the stage when writing the pattern, the non-photosensitive light uniformly scans an arbitrary area on the sample surface. A charged beam drawing apparatus characterized by moving a stage.
【請求項3】レジストが塗布された試料の表面に荷電ビ
ームを照射すると共に、該表面で荷電ビームを走査する
ための荷電ビーム光学系と、前記荷電ビームの試料表面
における単位面積当たりの照射エネルギー量を制御する
ための照射量補正手段と、前記試料を保持し前記荷電ビ
ーム光学系の光軸方向と直交する方向に移動可能なステ
ージと、前記荷電ビームの走査範囲よりも小径で前記レ
ジストに対して非感光性の光を、試料表面における前記
荷電ビーム光学系の光軸付近に照射し、その反射光を検
出して試料表面のビーム軸方向の位置を検出するための
試料面位置検出手段と、この試料面位置検出手段により
検出された位置情報に基づいて試料表面が荷電ビームの
焦点位置と合うように補正する試料面位置補正手段とを
具備し、前記試料面位置補正手段による補正を行いなが
ら、前記荷電ビームの走査と前記ステージの移動により
試料表面に塗布されたレジストに所望パターンを描画す
る荷電ビーム描画装置であって、 前記照射量補正手段により、前記非感光性の光が照射さ
れる領域で、該光の照射に相当するエネルギー分だけ荷
電ビームの照射エネルギーを小さくすることを特徴とす
る荷電ビーム描画装置。
3. A charged beam optical system for irradiating a charged beam on a surface of a sample coated with a resist and scanning the charged beam on the surface, and an irradiation energy per unit area of the charged beam on the sample surface. Irradiation amount correcting means for controlling the amount, a stage that holds the sample and is movable in a direction perpendicular to the optical axis direction of the charged beam optical system, and a resist having a smaller diameter than the scanning range of the charged beam. A sample surface position detecting means for irradiating a non-photosensitive light on the surface of the sample near the optical axis of the charged beam optical system, and detecting the reflected light to detect the position of the sample surface in the beam axis direction. And sample surface position correcting means for correcting the surface of the sample to match the focal position of the charged beam based on the position information detected by the sample surface position detecting means, A charged beam writing apparatus for writing a desired pattern on a resist applied to a sample surface by scanning the charged beam and moving the stage while performing correction by a position correcting unit, wherein the irradiation amount correcting unit A charged beam drawing apparatus characterized in that the irradiation energy of a charged beam is reduced by an amount of energy corresponding to irradiation of photosensitive light in an area irradiated with the photosensitive light.
【請求項4】レジストが塗布された試料の表面に荷電ビ
ームを照射すると共に、該表面で荷電ビームを走査する
ための荷電ビーム光学系と、前記試料を保持し荷電ビー
ム光学系の光軸方向と直交する方向に移動可能なステー
ジと、前記荷電ビームの走査範囲よりも小径で前記レジ
ストに対して非感光性の光を、試料表面における前記荷
電ビーム光学系の光軸付近に照射し、その反射光を検出
して試料表面のビーム軸方向の位置を検出するための試
料面位置検出手段と、この試料面位置検出手段により検
出された位置情報に基づいて試料表面が荷電ビームの焦
点位置と合うように補正する試料面位置補正手段とを具
備し、前記試料面位置補正手段による補正を行いなが
ら、前記荷電ビームの走査と前記ステージの移動により
試料表面に塗布されたレジストに所望パターンを描画す
る荷電ビーム描画装置であって、 前記試料面位置検出手段により前記レジストに照射され
るエネルギーの量を減らすために、前記試料面位置検出
手段による非感光性の光の照射を断続的に行うことを特
徴とする荷電ビーム描画装置。
4. A charged beam optical system for irradiating a charged beam on a surface of a sample coated with a resist and scanning the charged beam on the surface, and an optical axis direction of the charged beam optical system for holding the sample and holding the sample. A stage movable in a direction orthogonal to the direction, and light insensitive to the resist with a smaller diameter than the scanning range of the charged beam is irradiated on the surface of the sample near the optical axis of the charged beam optical system. A sample surface position detecting means for detecting a reflected light to detect a position of the sample surface in the beam axis direction, and a focal position of the charged beam based on the position information detected by the sample surface position detecting means. And a sample surface position correcting means for performing correction so that the charged beam is applied to the sample surface by scanning the charged beam and moving the stage while performing correction by the sample surface position correcting means. What is claimed is: 1. A charged beam writing apparatus for writing a desired pattern on a resist, comprising: irradiating a non-photosensitive light with the sample surface position detecting means in order to reduce an amount of energy applied to the resist by the sample surface position detecting means. A charged beam drawing apparatus, wherein the charged beam writing is performed intermittently.
【請求項5】レジストが塗布された試料の表面に荷電ビ
ームを照射すると共に、該表面で荷電ビームを走査する
ための荷電ビーム光学系と、前記試料を保持し荷電ビー
ム光学系の光軸方向と直交する方向に移動可能なステー
ジと、前記荷電ビームの走査範囲よりも小径で前記レジ
ストに対して非感光性の光を、試料表面における前記荷
電ビーム光学系の光軸付近に照射し、その反射光を検出
して試料表面のビーム軸方向の位置を検出するための試
料面位置検出手段と、この試料面位置検出手段で得られ
る位置情報を記憶するためのメモリと、このメモリに記
憶された位置情報に基づいて試料表面が荷電ビームの焦
点位置と合うように補正する試料面位置補正手段とを具
備し、前記試料面位置補正手段による補正を行いなが
ら、前記荷電ビームの走査と前記ステージの移動により
試料表面に塗布されたレジストに所望パターンを描画す
る荷電ビーム描画装置であって、 描画前に試料面位置検出手段による非感光性の光が試料
表面の全面を均一に走査するように前記ステージを移動
させると共に、ステージ位置に対する試料表面のビーム
軸方向の位置を前記メモリに記憶し、描画時は前記試料
面位置検出手段による非感光性の光の照射を停止し、前
記メモリの記憶情報に基づいて前記試料面位置補正手段
による補正を行うことを特徴とする荷電ビーム描画装
置。
5. A charged beam optical system for irradiating a charged beam on a surface of a sample coated with a resist and scanning the charged beam on the surface, and an optical axis direction of the charged beam optical system for holding the sample and holding the sample. A stage movable in a direction orthogonal to the direction, and light insensitive to the resist with a smaller diameter than the scanning range of the charged beam is irradiated on the surface of the sample near the optical axis of the charged beam optical system. A sample surface position detector for detecting the reflected light to detect the position of the sample surface in the beam axis direction, a memory for storing position information obtained by the sample surface position detector, and a memory for storing the position information. Sample surface position correcting means for correcting the sample surface to match the focal position of the charged beam based on the obtained position information, and performing the correction by the sample surface position correcting means, A charged beam writing apparatus for writing a desired pattern on a resist applied to a sample surface by scanning and moving the stage, wherein a non-photosensitive light by a sample surface position detecting unit uniformly covers the entire surface of the sample surface before writing. While moving the stage so as to scan, the position of the sample surface in the beam axis direction with respect to the stage position is stored in the memory, at the time of drawing, the irradiation of non-photosensitive light by the sample surface position detection means is stopped, A charged beam drawing apparatus, wherein the correction by the sample surface position correcting means is performed based on information stored in the memory.
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