KR20010007211A - Apparatus and method for image-forming charged particle beams and charged particle beam exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자 빔 노광 장치 등의 하전 입자 빔 노광 장치에서 사용되는 하전 입자 빔 결상 방법, 결상 장치 및 그와 같은 결상 장치를 사용하는 하전 입자 빔 노광 장치에 관한 것으로, 예를 들면 빔 수속각(收束角)을 실질적으로 크게 해도 수차(收差)가 작은 하전 입자 빔 결상 방법, 결상 장치 및 그와 같은 결상 장치를 사용하는 하전 입자 빔 노광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a charged particle beam imaging method used in a charged particle beam exposure apparatus such as an electron beam exposure apparatus, an imaging apparatus, and a charged particle beam exposure apparatus using such an imaging apparatus. The present invention relates to a charged particle beam imaging method, an imaging device, and a charged particle beam exposure apparatus using such an imaging device, which have a small aberration even when substantially larger i).
근래 반도체 기술이 더욱 발달하고 반도체 집적 회로(IC)의 집적도와 기능이 향상되어 컴퓨터, 통신 기계 제어 등 광범위하게 산업 전반에 걸친 기술 진보의 핵심 기술로서 그 역할이 기대되고 있다. IC는 2년 내지 3년 주기로 4배의 고집적화를 달성하고 있으며, 예를 들면 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(DRAM： Dynamic Random Access Memory)에서는 그 기억 용량이 1M, 4M, 16M, 256M, 그리고 1G로 증대되고 있다. 이러한 IC의 고집적화는 반도체 제조 기술에서의 미세 가공 기술, 특히 노광 기술의 진보에 의존하는 부분이 크다.In recent years, semiconductor technology has been further developed, and the integration and function of semiconductor integrated circuit (IC) have been improved, and its role is expected to be a key technology for technological advancement across a wide range of industries such as computer and communication machine control. The IC achieves four times higher integration every two to three years. For example, in Dynamic Random Access Memory (DRAM), the memory capacity is increased to 1M, 4M, 16M, 256M, and 1G. have. The high integration of such ICs is largely dependent on the progress of microfabrication techniques, particularly exposure techniques, in semiconductor manufacturing techniques.
종래 사용되어 있던 스테퍼(stepper) 등에 사용되는 광 노광 기술의 한계가 예상되고 있고, 전자 빔 노광 기술 등의 하전 입자 빔 노광 기술은 광 노광 기술을 대신하여 미세 가공의 차세대를 담당할 가능성이 높은 기술이다. 이하의 설명에서는 전자 빔 노광 장치를 예로 들어 설명하겠지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 하전 입자 빔 노광 장치와 그 결상 방법 및 결상 장치이면 적용 가능하다.The limitation of the optical exposure technology used for the stepper etc. which were used conventionally is anticipated, and the charged particle beam exposure technology, such as the electron beam exposure technology, is high technology which is likely to take the next generation of microfabrication instead of the optical exposure technology. to be. In the following description, an electron beam exposure apparatus will be described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the present invention can be applied as long as it is a charged particle beam exposure apparatus, an imaging method and an imaging apparatus.
전자 빔 노광 장치에는 가변 구형 노광 방식(variable rectangular exposure method), 블록 노광 방식(block exposure method), 멀티 빔 노광 방식(multi-beam exposure method) 등의 방식이 있다. 블록 노광 방식을 예로 들어 전자 빔 노광 장치를 간단히 설명한다. 블록 노광 방식은 반복 도형의 단위가 되는 패턴을 투과 마스크 상에 가지며 이것에 전자 빔을 투과시켜 단위 패턴을 한번에 발생시키고 이것을 연결하여 반복 도형을 노광하는 방법이다.The electron beam exposure apparatus includes a variable rectangular exposure method, a block exposure method, a multi-beam exposure method, and the like. The electron beam exposure apparatus will be briefly described taking a block exposure method as an example. The block exposure method is a method of exposing a repetitive figure by connecting a pattern to be a unit of a repetitive figure on a transmissive mask, generating a unit pattern at once by transmitting an electron beam thereto, and connecting the same.
도 1은 블록 노광 방식의 전자 빔 노광 장치에서의 빔 조사 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에서 전자 빔 노광 장치는 전자 빔을 발생하는 전자총(11)과, 전자총(11)으로부터의 전자 빔을 평행 빔으로 만드는 제1 수속 렌즈(12)와, 통과하는 평행 빔을 소정의 형상으로 성형하는 어퍼쳐 판(aperture plate)(13)과, 성형된 빔을 조이는 제2 수속 렌즈(14)와, 성형용 편향기(15)와, 제1 마스크 편향기(16)와, 마스크에 의한 비점 수차를 동적(動的)으로 보정하는 편향기(17)와, 제2 마스크 편향기(18)와, 마스크용 수속 코일(19)과, 제1 성형용 렌즈(20)와, 스테이지(21A)에서 이동되는 블록 마스크(21)와, 제2 성형용 렌즈(22)와, 제3 마스크 편향기(23)와, 빔을 온·오프 제어하기 위한 블랭킹 편향기(blanking deflector)(24)와, 제4 마스크 편향기(25)와, 제3 렌즈(26)와, 원형 어퍼쳐(circular aperture)(27)와, 축소 렌즈(28)와, 다이나믹 포커스 코일(dynamic focus coil)(29)과, 결상 렌즈(image forming lens)(30)와, 전자적(電磁的)인 주(主) 편향기(31)와, 정전적(靜電的)인 부(副) 편향기(32)와, 시료(1)에 조사(照射)된 전자 빔의 반사 전자를 검출하여 반사 전자 신호를 출력하는 반사 전자 검출기(33)를 가진다. 투영 렌즈(30)에 의해 전자 빔(10)이 스테이지(2)에 탑재된 시료(웨이퍼)(1)에 수속된다. 스테이지(2)는 웨이퍼 (1)를 전자 빔(10)에 수직인 평면 내에서 이차원적으로 이동시킨다. 이상의 부분이 전자 광학 경통부(칼럼(column))라고 불리는 하우징 내에 수용되고, 칼럼 내는 진공으로 되어 노광이 행해진다. 전자 빔 노광 장치는 원하는 패턴을 노광하도록 칼럼의 각 부를 제어하는 노광 제어부를 추가로 가지지만 여기서는 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the beam irradiation system in the electron beam exposure apparatus of a block exposure system. In FIG. 1, the electron beam exposure apparatus includes an electron gun 11 that generates an electron beam, a first converging lens 12 that makes the electron beam from the electron gun 11 into a parallel beam, and a parallel beam passing therethrough in a predetermined shape. The aperture plate 13 to be molded, the second converging lens 14 to tighten the molded beam, the molding deflector 15, the first mask deflector 16, and a mask A deflector 17 for dynamically correcting astigmatism, a second mask deflector 18, a converging coil 19 for a mask, a first molding lens 20, and a stage 21A. A block mask 21, a second forming lens 22, a third mask deflector 23, a blanking deflector 24 for controlling the beam on and off, The fourth mask deflector 25, the third lens 26, the circular aperture 27, the reduction lens 28, the dynamic focus coil 29, , Imaging lens g lens 30, an electromagnetic main deflector 31, an electrostatic negative deflector 32, and a sample 1 It has a reflection electron detector 33 which detects the reflected electrons of the emitted electron beam and outputs a reflected electron signal. The electron beam 10 converges on the sample (wafer) 1 mounted on the stage 2 by the projection lens 30. The stage 2 moves the wafer 1 two-dimensionally in a plane perpendicular to the electron beam 10. The above part is accommodated in a housing called an electro-optical barrel portion (column), and the column is vacuumed to perform exposure. Although the electron beam exposure apparatus further has an exposure control part which controls each part of a column so that a desired pattern may be exposed, description is abbreviate | omitted here.
상기의 결상 렌즈(30)는 일반적으로 전자 렌즈로 만들어지지만 정전 렌즈로 실현하거나 전자 렌즈와 정전 렌즈를 조합하여 실현하는 것도 가능하다. 전자 빔은 결상 렌즈(30)에 의해 시료(1)의 표면에 수속된다. 노광 위치는 주 편향기(31) 및 부 편향기(32)(이하, 통합하여 편향기라고 함)에 의해서 변화되고, 크게 노광 위치를 변화시키는 경우에는 스테이지(2)에 의해 시료가 이동된다. 블록 노광법에서도 1샷(shot)으로 노광되는 패턴은 1O㎛이하이며, 편향기에 의해 인접되도록 편향된 후 순차로 노광된다.The imaging lens 30 is generally made of an electronic lens, but may be realized by an electrostatic lens or a combination of an electronic lens and an electrostatic lens. The electron beam is converged on the surface of the sample 1 by the imaging lens 30. The exposure position is changed by the main deflector 31 and the sub deflector 32 (hereinafter collectively referred to as deflector), and the sample is moved by the stage 2 when the exposure position is greatly changed. Even in the block exposure method, the pattern exposed in one shot is 100 탆. Hereinafter, they are deflected to be adjacent by the deflector and are sequentially exposed.
전자 빔 노광법은 현재 LSI 제조에 널리 사용되고 있는 광 노광법에 비하여 매우 높은 해상도와 초점 심도(深度)를 가지며, 광 노광법으로는 실현할 수 없는 수준의 미세 패턴을 나타낼 수 있지만, 한편으로는 광 노광법보다 처리 능력, 즉 스루풋(throughput)이 현저하게 낮기 때문에 양산성이 떨어진다는 문제가 있다. 그 이유는 다음과 같다. 특정한 감도(感度)를 가지는 레지스트 재료를 고속으로 감광(感光)시키기 위해서는 시료면에서의 전자 빔의 전류량을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 전류량을 늘리면 전자끼리의 반발력에 의해서 해상도가 열화된다는 문제가 발생한다. 이 감소를 일반적으로 쿨롱(Coulomb) 효과라고 한다. 쿨롱 효과를 저감시키기 위해서는 제1 방법으로 가속 전압을 증가시키는 것, 제2 방법으로 빔 정형(整形)으로부터의 빔 궤도를 짧게 하는 것, 제3의 방법으로 수속 반각(半角)을 크게 하는 것이 고려된다. 그러나, 제1 및 제2 방법은 모두 빔 편향의 편향 효율을 열화시키는 요인을 포함하고 있다. 편향 효율이 나쁘면, 빔 편향의 설정 대기 시간이 길어져 스루풋을 저하시킨다는 문제가 발생하기 때문에 이들 방법에는 한계가 있다. 또, 제3 방법은 코일에 의한 전자 렌즈가 구면(球面) 렌즈의 특성을 가지기 때문에 수속 반각(α)을 일정 이상으로 크게 하면, 수차가 커지거나 해상도를 열화시킨다는 문제가 있어 이것에도 한계가 있다. 이에 관해서 도면을 참조하여 더 설명한다.The electron beam exposure method has a much higher resolution and depth of focus than the light exposure method currently widely used in LSI manufacturing, and may exhibit a fine pattern of a level that cannot be realized by the light exposure method, but on the other hand, The processing capacity, i.e., throughput is significantly lower than that of the exposure method, resulting in a poor productivity. The reason for this is as follows. In order to sensitize a resist material having a specific sensitivity at high speed, it is necessary to increase the amount of current of the electron beam on the sample surface. However, when the amount of current is increased, a problem arises in that the resolution is degraded due to the repulsive force between the electrons. This reduction is commonly referred to as the Coulomb effect. To reduce the coulombic effect, consider increasing the accelerating voltage in the first method, shortening the beam trajectory from the beam shaping in the second method, and increasing the convergence half-angle in the third method. do. However, both the first and second methods include factors that degrade the deflection efficiency of beam deflection. If the deflection efficiency is bad, these methods have limitations because a problem arises in that the setting waiting time for beam deflection becomes long and the throughput is lowered. In addition, the third method has a problem that the aberration increases or the resolution is deteriorated when the convergence half angle α is larger than a predetermined value because the electronic lens by the coil has the characteristics of a spherical lens. . This will be further described with reference to the drawings.
도 2는 수속 반각(α)이 커지면 수차가 커지는 원리를 설명하는 도면이다. α에 의존하는 수차는 구면 수차(spherical aberration), 코마 수차(coma-aberration), 비점 수차(astigmatism), 색 수차(chromatic aberration)의 4가지이다. 비점 수차는 보정하는 기술이 공지되어 있고, 코마 수차는 칼럼 설계에 의해서 충분히 작게 하는 것이 가능하며, 또 색 수차는 광원의 설계 등으로 충분히 작게 하는 것이 가능하다. 따라서, 일반적으로 문제가 되는 것은 구면 수차이다.2 is a view for explaining the principle that the aberration increases when the convergence half angle α increases. There are four aberrations depending on α: spherical aberration, coma-aberration, astigmatism, and chromatic aberration. A technique for correcting astigmatism is known, and coma aberration can be made sufficiently small by column design, and chromatic aberration can be made sufficiently small by design of a light source or the like. Therefore, a problem in general is spherical aberration.
구면 수차는 전자 렌즈의 특성이 광학 렌즈에서 말하는 구면 렌즈의 특성을 가지고 있는 것에 기인한다. 도 2에 도시한 바와 같이 점(0)을 물체면(41) 상의 1점으로 하고 점(0)으로부터의 전자 빔이 결상 렌즈(42)의 동공면(pupil plane)을 통과하여 상면(像面)(44)에 결상되는 경우를 고려한다. 동공면 상에 광축을 원점으로 하는 좌표축(a)을 설치하고, 상면(44) 상에 광축을 원점으로 하는 좌표축(x)을 설치한다. 이때, 결상(구면) 렌즈(42)의 구면 수차를 고려하면, 점(0)으로부터 나와 동공면 상에서 a＝r의 위치를 통과한 전자 빔은 동공면(44) 상에서 x＝cr3의 위치에 투영된다. 여기에서, c는 정수(定數)이다. 따라서, 동공면 상의 어퍼쳐(43)의 크기를 ±R로 했을 때, 상면(44) 상의 상(像)의 수차는 cR3정도가 된다. 한편, 수속 반각(α)은 R에 비례하기 때문에 구면 수차는 수속 반각(α)의 3승에 비례한다.Spherical aberration is attributable to the characteristic of the electronic lens having the characteristic of the spherical lens referred to in the optical lens. As shown in Fig. 2, the point 0 is one point on the object plane 41, and the electron beam from the point 0 passes through the pupil plane of the imaging lens 42, and the image plane Consider the case of missing (44). A coordinate axis a having the optical axis as the origin is provided on the pupil plane, and a coordinate axis x having the optical axis as the origin is provided on the upper surface 44. At this time, taking into account the spherical aberration of the imaging (spherical) lens 42, the electron beam passing out from the point (0) and passing the position of a = r on the pupil plane is located at the position of x = cr 3 on the pupil plane 44. Projected. Here, c is an integer. Therefore, when the size of the aperture 43 on the pupil plane is ± R, the aberration of the image on the top face 44 is about cR 3 . On the other hand, since the convergence half angle α is proportional to R, the spherical aberration is proportional to the third power of the convergence half angle α.
이와 같이, 코일에 의한 전자 렌즈는 구면 렌즈의 특성을 가지고 있기 때문에 수속 반각(α)의 3승에 비례하는 구면 수차를 발생한다. 이러한 구면 수차를 코일의 배치 등으로 보정하고 비구면 무수차 렌즈(non-spherical and non-aberration lens)를 제작하는 것은 현재로는 매우 곤란하다.As described above, since the electronic lens by the coil has the characteristics of the spherical lens, the spherical aberration is proportional to the third power of the convergence half angle α. It is currently very difficult to correct such spherical aberration with the arrangement of coils and to produce non-spherical and non-aberration lenses.
한편, 쿨롱 상호 작용에 의한 상의 변위는 전류량을 일정하게 한 경우, 경험적으로(시뮬레이션으로부터) α에 대략 반비례한다고 알려져 있다. 이것은 전류량을 일정하게 하면, α가 작은 쪽이 동일한 양의 전자를 보다 좁은 공간에 가두기 때문에 쿨롱 효과가 커지는 것을 나타내고 있다. 실제 상의 변위는 쿨롱 효과에 의한 상의 변위와 구면 수차에 의한 상의 변위를 합친 것으로, 이것을 수속 반각(α)의 함수로서 나타낸 것이 도 3이다. 따라서, 원하는 전류치에서 해상도가 가장 양호한 것은 쿨롱 효과에 의한 상의 변위와 구면 수차에 의한 상의 변위가 대략 동등한 점(P)에서의 수속 반각이 된다. 통상은 이 최소가 되는 조건에서 수속 반각(α)을 결정하여 해상도와 스루풋을 양립시키도록 설계된다.On the other hand, it is known that the displacement of the phase due to Coulomb interaction is approximately inversely proportional to α when the amount of current is made constant. This indicates that when the amount of current is kept constant, the smaller the α traps the same amount of electrons in a narrower space, the greater the Coulomb effect. The actual image displacement is the sum of the image displacement due to the Coulomb effect and the image displacement due to the spherical aberration, which is shown as a function of the convergence half angle α. Therefore, the best resolution at the desired current value is the convergence half-angle at the point P at which the image displacement due to the Coulomb effect and the image displacement due to spherical aberration are approximately equal. Usually, it is designed to determine the convergence half-angle alpha at this minimum condition to achieve both resolution and throughput.
그러나, 해상도와 전류 밀도(스루풋)는 충분한 해상도가 얻어지는 조건에서는 전류 밀도가 작고, 또 충분한 전류 밀도를 얻으려 하면 해상도가 불충분하다는 트레이드 오프(trade-off)의 관계에 있다. 만일, 구면 수차를 보정할 수 있으면, α를 더 크게 취할 수 있어 원하는 전류량에서 더 높은 해상도를 얻을 수 있다. 또 반대로, 원하는 해상도의 빔이면 더 큰 전류량이 얻어지게 된다.However, the resolution and the current density (throughput) have a trade-off relationship in which the current density is small under the condition that a sufficient resolution is obtained, and the resolution is insufficient when a sufficient current density is obtained. If the spherical aberration can be corrected, α can be made larger so that a higher resolution can be obtained at a desired amount of current. On the contrary, a larger current amount can be obtained with a beam having a desired resolution.
또, 전자 빔 등의 하전 입자 빔을 사용한 장치에서는, 장치 내에 컨터미네이션(contamination)이 축적되고, 이에 의해 전자 빔에 드리프트(drift)를 발생시킨다는 문제가 발생한다.Moreover, in the apparatus using a charged particle beam, such as an electron beam, the contamination accumulates in an apparatus, and a problem arises that a drift will generate | occur | produce in an electron beam by this.
본 발명은 이러한 점에 착안하여, 수속 반각(α)을 실질적으로 크게 해도 구면 수차가 커지지 않도록 함으로써 트레이드 오프의 한계를 개선하여 높은 전류밀도에서 높은 해상도가 얻어지는 하전 입자 빔 결상 방법 및 하전 입자 빔 결상 장치를 실현하고, 그것을 사용한 하전 입자 빔 노광 장치의 스루풋을 해상도를 열화시키지 않고 개선하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 전자 빔의 컨터미네이션도 저감하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적은 특허 청구 범위의 독립항에 기재된 특징의 조합에 의해 달성된다. 또 종속항은 본 발명의 다른 유리한 구체예를 규정한다.In view of the above, the present invention improves the trade-off limit by preventing the spherical aberration from increasing even when the convergence half angle α is substantially increased, and the charged particle beam imaging method and the charged particle beam imaging resulting in high resolution at high current density. It aims at realizing an apparatus and improving the throughput of the charged particle beam exposure apparatus using the same, without degrading the resolution. Moreover, an object of this invention is also to reduce the termination of an electron beam. This object is achieved by a combination of the features described in the independent claims of the claims. The dependent claims also define other advantageous embodiments of the invention.
도 1은 전자 빔 노광 장치의 빔 조사 시스템의 구성예를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the structural example of the beam irradiation system of an electron beam exposure apparatus.
도 2는 전자 렌즈에 의한 전자 빔 결상의 구면 수차를 도시한 도면.Fig. 2 is a diagram showing spherical aberration of electron beam imaging by an electron lens.
도 3은 수속 반각과 빔 변위의 관계를 도시한 도면.3 is a diagram showing the relationship between convergence half-angle and beam displacement;
도 4는 본 발명의 원리를 설명하는 도면.4 illustrates the principle of the present invention.
도 5는 본 발명의 원리를 설명하며 제1 실시예의 결상 장치를 도시한 도면.Figure 5 illustrates the principle of the present invention and shows the imaging device of the first embodiment.
도 6은 제1 실시예에서 사용하는 어퍼쳐 판을 도시한 도면.6 is a view showing an aperture plate used in the first embodiment.
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 결상 장치의 구성을 도시한 도면.Fig. 7 is a diagram showing the configuration of the imaging apparatus of the second embodiment of the present invention.
도 8은 제2 실시예에서 사용하는 어퍼쳐 판을 도시한 도면.Fig. 8 shows an aperture plate used in the second embodiment.
도 9는 본 발명의 제3 실시예의 결상 장치의 구성을 도시한 도면.9 is a diagram showing the configuration of an imaging apparatus of a third embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에서 사용하는 어퍼쳐 판을 도시한 도면.Fig. 10 shows an aperture plate for use in the fourth embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 결상 장치를 사용한 전자 빔 노광 장치의 구성을 도시한 도면.11 is a diagram showing the configuration of an electron beam exposure apparatus using the imaging apparatus of the present invention.
도 12는 본 발명의 결상 장치를 사용한 다른 전자 빔 노광 장치의 구성을 도시한 도면.Fig. 12 is a diagram showing the configuration of another electron beam exposure apparatus using the imaging device of the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1：시료(웨이퍼), 2：스테이지, 11：전자총, 12, 14, 20, 22, 26, 28：전자 렌즈, 30, 42：결상 렌즈(전자 렌즈), 50：어퍼쳐 판, 51∼56：보정 편향 전극, 60∼62：개구1: sample (wafer), 2: stage, 11: electron gun, 12, 14, 20, 22, 26, 28: electron lens, 30, 42: imaging lens (electronic lens), 50: aperture plate, 51 to 56 : Correction deflection electrode, 60 to 62: opening
상기 목적을 실현하기 위해, 본 발명의 제1 형태에 의한 하전 입자 빔 결상 방법은 하전 입자 빔을 전자 렌즈와 정전 렌즈 중 적어도 한쪽을 가지는 결상 렌즈로 결상하는 하전 입자 빔 결상 방법에 있어서, 하전 입자 빔을 복수의 하전 입자 통과부를 가지는 어퍼쳐 판으로 서브 빔으로 분할하고, 상기 복수의 서브 빔의 적어도 일부를 결상 렌즈의 수차를 보정하여 결상하도록 편향시키는 것을 특징으로 한다. 하전 입자 통과부는 개구(開口)일 수도 있다. 결상 렌즈의 동공면 근방에서 복수의 서브 빔의 적어도 일부를 편향시키도록 할 수도 있다.In order to realize the above object, the charged particle beam imaging method according to the first aspect of the present invention is a charged particle beam imaging method in which a charged particle beam is formed into an imaging lens having at least one of an electron lens and an electrostatic lens. The beam is divided into subbeams by an aperture plate having a plurality of charged particle passages, and at least a part of the plurality of subbeams is deflected to correct an aberration of an imaging lens to form an image. The charged particle passing portion may be an opening. At least some of the plurality of sub-beams may be deflected near the pupil plane of the imaging lens.
상기 목적을 실현하기 위해, 본 발명의 제2 형태에 의한 하전 입자 빔 결상 장치는 하전 입자 빔을 결상하는 하전 입자 빔 결상 장치에 있어서, 전자 렌즈와 정전 렌즈 중 적어도 한 쪽을 가지며 하전 입자 빔을 결상하는 결상 렌즈와, 하전 입자 빔을 복수의 서브 빔으로 분할하는 복수의 하전 입자 통과부를 가지는 어퍼쳐 판과, 복수의 서브 빔의 적어도 일부를 결상 렌즈의 수차를 보정하여 결상하도록 편향시키는 보정 편향기를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to realize the above object, the charged particle beam imaging device according to the second aspect of the present invention is a charged particle beam imaging device for forming a charged particle beam, comprising at least one of an electron lens and an electrostatic lens, Correction deflection for deflecting an imaging lens to form an image, an aperture plate for dividing the charged particle beam into a plurality of sub-beams, and deflecting at least a portion of the plurality of sub-beams to form an image by correcting an aberration of the imaging lens. It is characterized by including a group.
하전 입자 통과부는 개구일 수도 있다. 보정 편향기는 결상 렌즈의 동공면 근방에 배치될 수도 있다. 어퍼쳐 판은 결상 렌즈의 동공면 근방에 배치될 수도 있다. 보정 편향기는 결상 렌즈의 광축을 향하는 방향 또는 광축으로부터 멀어지는 방향으로 서브 빔을 편향시키고 그 편향 강도는 서브 빔의 상기 광축으로부터의 거리에 의존하도록 할 수도 있다. 하전 입자 빔을 편향시키는 편향기를 추가로 구비하고, 보정 편향기는 결상 렌즈의 광축을 향하는 방향 또는 광축으로부터 멀어지는 방향으로 상기 서브 빔을 편향시키며 그 편향 강도는 편향기의 편향량의 변화에 대응하여 변화되도록 할 수도 있다.The charged particle passing portion may be an opening. The correction deflector may be arranged near the pupil plane of the imaging lens. The aperture plate may be disposed near the pupil plane of the imaging lens. The correction deflector may deflect the sub beam in a direction toward or away from the optical axis of the imaging lens and its deflection intensity depends on the distance from the optical axis of the sub beam. And a deflector for deflecting the charged particle beam, wherein the correcting deflector deflects the sub-beam in a direction toward or away from the optical axis of the imaging lens, the deflection intensity of which changes in response to a change in the deflection amount of the deflector. You can also
어퍼쳐 판은 결상 렌즈의 광축을 포함하는 제1 하전 입자 통과부와 제1 하전 입자 통과부 주위에 적어도 하나의 제2 하전 입자 통과부를 가지고, 보정 편향기는 제1 하전 입자 통과부를 통과한 서브 빔은 편향시키지 않고 적어도 하나의 제2 하전 입자 통과부를 통과한 서브 빔을 광축을 향하는 방향 또는 광축으로부터 멀어지는 방향으로 편향시키도록 할 수도 있다.The aperture plate has a first charged particle passage including the optical axis of the imaging lens and at least one second charged particle passage around the first charged particle passage and the correction deflector passes through the first charged particle passage. May deflect the sub-beam passing through the at least one second charged particle passing portion in a direction toward the optical axis or away from the optical axis without deflecting.
제1 하전 입자 통과부는 결상 렌즈의 광축을 중심으로 하는 대략적인 원형이일 수도 있다. 제1 하전 입자 통과부는 결상 렌즈에 의한 수차가 소정의 허용 범위 내에 들어오는 모든 하전 입자 빔을 통과시키는 형상일 수도 있다. 제1 하전 입자 통과부 주위에, 접지된 전극을 가지도록 할 수도 있다. 제2 하전 입자 통과부는 결상 렌즈의 광축을 중심으로 한 2개의 동심원에 둘러싸인 대략적인 환형일 수도 있다. 제2 하전 입자 통과부는 결상 렌즈의 광축을 중심으로 한 2개의 동심원에 둘러싸인 대략적인 환형이며 적어도 하나의 제2 하전 입자 통과부를 둘러싸는 상기 2개의 동심원의 반경 차는 제1 하전 입자 통과부의 직경보다 작을 수도 있다.The first charged particle passing portion may be approximately circular around the optical axis of the imaging lens. The first charged particle passing portion may be shaped to pass all charged particle beams through which the aberration by the imaging lens falls within a predetermined allowable range. It is also possible to have a grounded electrode around the first charged particle passage. The second charged particle passing portion may be an approximately annular shape surrounded by two concentric circles about the optical axis of the imaging lens. The second charged particle passing portion is an approximately annular enclosed by two concentric circles about the optical axis of the imaging lens and the radius difference between the two concentric circles surrounding the at least one second charged particle passing portion is smaller than the diameter of the first charged particle passing portion. It may be.
보정 편향기는 적어도 하나의 제2 하전 입자 통과부의 상기 결상 렌즈의 광축 중심측과 광축 중심 반대측에 대략 원형의 보정 편향 전극을 구비하고, 상기 보정 편향 전극에 의해 적어도 하나의 제2 하전 입자 통과부를 통과한 서브 빔을 편향시키도록 할 수도 있다. 어퍼쳐 판은 제2 하전 입자 통과부를 복수 가지고, 결상 렌즈의 광축 중심으로부터 먼 제2 하전 입자 통과부일수록 당해 제2 하전 입자 통과부를 둘러싸는 2개의 동심원의 반경 차는 작을 수도 있다. 제1 하전 입자 통과부의 면적은 제2 하전 입자 통과부의 면적보다 클 수도 있다. 어퍼쳐 판은 제2 하전 입자 통과부를 복수 가지고, 제2 하전 입자 통과부의 면적은 광축으로부터 멀어질수록 작을 수도 있다.The correction deflector includes a substantially circular correction deflection electrode on the optical axis center side and the optical axis center opposite side of the imaging lens of the at least one second charged particle passing portion, and passes through the at least one second charged particle passing portion by the correction deflection electrode. One sub-beam may be deflected. The aperture plate has a plurality of second charged particle passages, and the radial difference between the two concentric circles surrounding the second charged particle passages may be smaller as the second charged particle passages farther from the optical axis center of the imaging lens. The area of the first charged particle passing part may be larger than the area of the second charged particle passing part. The aperture plate may have a plurality of second charged particle passage portions, and the area of the second charged particle passage portions may be smaller as it moves away from the optical axis.
보정 편향기는 결상 렌즈의 광축 중심으로부터 먼 제2 하전 입자 통과부일수록 편향량을 크게 할 수도 있다. 보정 편향기는 어퍼쳐 판에 설치되어 있을 수도 있다. 보정 편향기는 어퍼쳐 판에 의해 분할된 서브 빔을 차폐하지 않는 기판에 설치되어 있을 수도 있다. 오존을 공급하는 오존 공급부를 추가로 구비할 수도 있다.The correction deflector may increase the amount of deflection as the second charged particle passing portion farther from the optical axis center of the imaging lens is located. The compensation deflector may be installed in the aperture plate. The correction deflector may be provided on a substrate which does not shield the sub beam divided by the aperture plate. An ozone supply unit for supplying ozone may be further provided.
상기 목적을 실현하기 위해, 본 발명의 제3 형태에 의한 하전 입자 빔 노광 장치는 시료를 노광하는 하전 입자 빔 노광 장치에 있어서, 하전 입자 빔을 발생하는 하전 입자 빔 발생기와, 하전 입자 빔을 정형하는 정형기와, 하전 입자 빔을 편향시키는 편향기와, 시료를 지지하는 시료 스테이지와, 전자 렌즈와 정전 렌즈 중 적어도 한쪽을 가지며 하전 입자 빔을 시료 상에 결상하는 결상 렌즈와, 복수의 서브 빔의 적어도 일부를 결상 렌즈의 수차를 보정하여 결상하도록 편향시키는 보정 편향기를 구비하는 것을 특징으로 한다. 시료 상에 결상된 하전 입자 빔을 관측하는 하전 입자 빔 관측기를 추가로 구비하고, 보정 편향기의 편향량은 하전 입자 빔 관측기로 관측한 하전 입자 빔의 해상도가 최고가 되도록 결정되도록 할 수도 있다.In order to realize the above object, the charged particle beam exposure apparatus according to the third aspect of the present invention is a charged particle beam exposure apparatus for exposing a sample, comprising: a charged particle beam generator for generating a charged particle beam, and a charged particle beam At least one of a shaping machine, a deflector for deflecting the charged particle beam, a sample stage for supporting the sample, an imaging lens having at least one of an electronic lens and an electrostatic lens to form a charged particle beam on the sample, and at least a plurality of sub-beams. And a correcting deflector for deflecting a part of the imaging lens to correct the aberration of the imaging lens. The apparatus may further include a charged particle beam observer for observing the charged particle beam formed on the sample, and the amount of deflection of the correcting deflector may be determined so that the resolution of the charged particle beam observed with the charged particle beam observer becomes the highest.
또, 상기 발명의 개요는 본 발명에 필요한 특징 모두를 열거한 것이 아니며 이들 특징 그룹의 서브콤비네이션도 또한 본 발명이 될 수 있다.In addition, the above summary does not list all the features required for the present invention, and the subcombination of these feature groups may also be the present invention.
[실시예]EXAMPLE
이하, 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 설명하겠지만, 이하의 실시예는 특허 청구 범위에 따른 발명을 한정하는 것이 아니며, 또 실시예 중에서 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 발명의 해결 수단에 필수라고는 할 수 없다.Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention. Can not.
도 4와 도 5는 본 발명의 원리를 설명하는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이 구면 수차에 의한 변위는 빔의 수속 반각(α)에 따라 커진다. 따라서, 도 4에 도시한 바와 같이 결상 렌즈(42)의 동공면에 어퍼쳐 판(45)을 설치하고, 하전 입자 통과부 및 제1 하전 입자 통과부의 일례로서의 중앙의 개구(60)를 해상도가 허용되는 수속 반각(α)을 가지는 빔(A)이 생성되도록 한다. 그리고, 동공면 상에서 광축으로부터 R만큼 떨어진 위치를 중심으로 하는 하전 입자 통과부 및 제2 하전 입자 통과부의 일례로서의 개구(61)를 형성하고, 반대측에 하전 입자 통과부 및 제2 하전 입자 통과부의 일례로서의 개구(62)를 형성하며, 각각 빔(B)과 빔(C)이 생성되도록 한다. 개구(61)와 개구(62)의 폭은 개구(60)보다 좁다. 빔(A)은 동공면 상에서 a＝0의 근방을 통과하기 때문에, 상면(44) 상의 위치 x＝0의 위치에 결상된다. 이 상은 cr3정도의 미소한 변위를 가진다. 빔(B)과 빔(C)은 각각 동공면 상에서 a＝＋R, a＝－R의 위치를 통과하여 상면 상에서 각각 －cR3, ＋cR3만큼 어긋난 위치를 중심으로 결상된다. 여기서, 동공면은 어퍼쳐가 놓이는 면이다. 빔(B)과 빔(C) 각각의 변위량은 c((R＋r)3－R3) 정도이다.4 and 5 illustrate the principle of the present invention. As shown in Fig. 2, the displacement due to the spherical aberration increases with the convergence half angle α of the beam. Therefore, as shown in FIG. 4, the aperture plate 45 is provided in the pupil plane of the imaging lens 42, and the resolution of the center opening 60 as an example of the charged particle passage part and the 1st charged particle passage part is high. A beam A having an acceptable convergence half angle α is produced. Then, an opening 61 is formed as an example of the charged particle passage part and the second charged particle passage part centered on the position spaced R from the optical axis on the pupil plane, and an example of the charged particle passage part and the second charged particle passage part on the opposite side. And an opening 62 as shown in FIG. 2, allowing beam B and beam C to be generated, respectively. The width of the opening 61 and the opening 62 is narrower than the opening 60. Since the beam A passes in the vicinity of a = 0 on the pupil plane, it is imaged at a position of position x = 0 on the upper surface 44. This phase has a slight displacement of cr 3 . Beam (B) with the beam (C) is imaged in the center of each -cR 3, + cR 3 as displaced locations on the upper surface passes the position of a = + R, -R = a on each side pupil. Here, the pupil plane is a plane on which the aperture is placed. The displacement amount of each of the beam B and the beam C is about c ((R + r) 3 -R 3 ).
여기에서, 도 5에 도시한 바와 같이 도 4와 동일한 개구를 가지는 어퍼쳐 판(50)의 하면에 각 개구(60, 61, 62)에 대응하여 대향하는 전극 쌍(51과 52, 53과 54, 55와 56)을 설치하여 보정 편향기로 한다. 전극 쌍(51, 52)에는 전압을 인가하지 않고 그라운드(접지) 레벨로 하여 주위로부터의 전계의 영향을 차폐한다. 전극 쌍(53, 54)에 전압을 인가하여 개구(61) 부분에 전계를 발생시켜 빔(B)의 상면 상에서의 위치를 ＋cR3만큼 비키어 놓는다. 즉, 빔(B)을 상면 상에서 x＝0의 위치에 결상시킨다. 마찬가지로, 전극 쌍(55, 56)에 전압을 인가하여 빔(C)을 상면 상에서 x＝0의 위치에 결상시킨다. 이에 따라, 3개의 빔(A, B, C)은 상면 상의 x＝0의 위치에 결상된다. 그 결과, 광학 시스템의 수속 반각은 α보다 큰 값이 되었음에도 불구하고, 구면 수차에 의한 변위의 크기는 각각의 빔 궤도에 의한 상의 변위량, 즉 c((R＋r)3－R3) 정도가 되어 커지지 않는다.Here, as shown in FIG. 5, electrode pairs 51, 52, 53, and 54 opposing corresponding to the openings 60, 61, and 62 on the lower surface of the aperture plate 50 having the same opening as in FIG. 4. , 55 and 56) are installed as calibration deflections. The electrode pairs 51 and 52 are set to the ground (ground) level without applying a voltage to shield the influence of the electric field from the surroundings. A voltage is applied to the electrode pairs 53 and 54 to generate an electric field in the opening 61, thereby leaving the position on the top surface of the beam B by + cR 3 . That is, the beam B is imaged at the position of x = 0 on the upper surface. Similarly, voltage is applied to the electrode pairs 55 and 56 to form the beam C at the position of x = 0 on the top surface. Thus, the three beams A, B, and C are imaged at the position of x = 0 on the upper surface. As a result, although the convergence half-angle of the optical system is larger than α, the magnitude of the displacement due to the spherical aberration becomes large as the displacement amount of the image due to each beam trajectory, that is, c ((R + r) 3 -R 3 ). Do not.
따라서, 본 발명의 하전 입자 빔 결상 장치에서는, 도 3에서의 직선(B)이 오른쪽으로 평행 이동한 것이 되고 점(P)의 위치는 직선(A)을 따라 오른쪽으로 이동하여 실질적으로 수속 반각(a)은 크지만 구면 수차는 작은 상태, 즉 높은 전류 밀도에서 높은 해상도가 얻어지게 된다. 이에 따라, 하전 입자 빔 결상 방법 및 하전 입자 빔 결상 장치에서의 트레이드 오프의 한계가 개선되어 스루풋을 해상도를 열화시키지 않고 개선할 수 있게 된다.Therefore, in the charged particle beam imaging apparatus of the present invention, the straight line B in FIG. 3 is moved in parallel to the right side, and the position of the point P is moved to the right along the straight line A, so that the convergence half angle ( a) is large but spherical aberration is small, that is, high resolution is obtained at high current density. As a result, the limitations of the trade-offs in the charged particle beam imaging method and the charged particle beam imaging apparatus can be improved, and throughput can be improved without degrading the resolution.
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 제1 실시예의 전자 빔 결상 장치는 도 5에 도시한 바와 같은 단면 형상을 가진다. 또한, 도 6은 제1 실시예에서 사용되는 어퍼쳐 판(50)의 구성을 도시한 평면도이고, Q－Q' 선에 따른 단면이 도 5의 어퍼쳐 판(50)에 상당한다. 도 6에 도시한 바와 같이 어퍼쳐 판(50)은 하전 입자 통과부 및 제1 하전 입자 통과부의 일례로서의 대략 원형의 개구(60)를 결상 렌즈(42)의 광축중심으로 가지며, 그 주위에 결상 렌즈(42)의 광축을 중심으로 하는 동심원에 둘러싸인 대략 환형의 제2 하전 입자 통과부의 일례로서의 개구(61, 62)를 가진다(즉, 도 5의 개구(61)와 개구(62)는 연결되어 있음). 환형 개구(61, 62)의 폭은 중심에 대략 원형의 개구(60)의 직경보다 작다. 환형 개구(61, 62)의 일부에는 개구(60)를 형성하는 부분을 지지하기 위한 부분(63)이 설치되어 있다. 개구(60)의 주위에는 대략 원형의 전극(51, 52)을 설치하고 0V를 인가한다(즉, 도 5의 전극(51, 52)은 연결되어 있음). 또, 환형 개구(61, 62)의 내측 주위인 결상 렌즈(42)의 광축 중심측에는 대략 원형의 전극(54, 55)을 설치하고 외측 주위인 광축 중심 반대측에는 대략 원형의 전극(53, 56)을 설치하며, 전극(54, 55)에는 부의 전압 －V1을, 전극(53, 56)에는 정의 전압 ＋V1을 인가한다. 이에 따라, 환형 개구(61, 62)에는 동공면의 중심(광축)을 향하는 일정한 전계가 형성되고 개구를 통과한 전자 빔은 결상 렌즈(42)의 광축에 대하여 멀어지는 방향으로 편향된다. V1을 적당하게 설정하면 개구(61, 62)를 통과한 전자 빔(빔(B)과 빔(C))이 상면(44) 상의 x＝0의 위치에 조사된다. 또, 일단 설정된 V1은 변경되는 일없이 유지된다. V1의 설정은 상면에서의 전자 빔의 결상 상태를 관찰하면서 가장 해상도가 양호하게 되도록 설정한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The electron beam imaging apparatus of the first embodiment of the present invention has a cross-sectional shape as shown in FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the aperture plate 50 used in the first embodiment, and a cross section along the Q-Q 'line corresponds to the aperture plate 50 in FIG. As shown in FIG. 6, the aperture plate 50 has an approximately circular opening 60 as an example of the charged particle passing portion and the first charged particle passing portion as the optical axis center of the imaging lens 42, and an image is formed around the aperture plate 50. It has openings 61 and 62 as an example of a substantially annular second charged particle passing part surrounded by a concentric circle about the optical axis of the lens 42 (ie, the opening 61 and the opening 62 of FIG. 5 are connected to each other. has exist). The width of the annular openings 61, 62 is smaller than the diameter of the approximately circular opening 60 in the center. Part of the annular openings 61 and 62 is provided with a portion 63 for supporting a portion forming the opening 60. Around the opening 60, substantially circular electrodes 51 and 52 are provided and 0V is applied (that is, the electrodes 51 and 52 in Fig. 5 are connected). Moreover, substantially circular electrodes 54 and 55 are provided on the optical axis center side of the imaging lens 42 which is around the inner side of the annular opening 61 and 62, and substantially circular electrodes 53 and 56 on the opposite side to the optical axis center which are around the outer side. The negative voltage -V1 is applied to the electrodes 54 and 55, and the positive voltage + V1 is applied to the electrodes 53 and 56. As a result, a constant electric field is formed in the annular openings 61 and 62 toward the center (optical axis) of the pupil plane, and the electron beam passing through the opening is deflected in a direction away from the optical axis of the imaging lens 42. If V1 is appropriately set, the electron beams (beams B and C) passing through the openings 61 and 62 are irradiated to the position of x = 0 on the upper surface 44. In addition, once set V1 is maintained without being changed. The setting of V1 is set so that the resolution becomes the best while observing the image formation state of the electron beam on the upper surface.
또, 광축에 가까운 개구(60)의 직경을 크게 하고 광축으로부터 먼 개구(61, 62)의 직경(폭), 즉 개구(61, 62)를 둘러싸는 2개의 동심원의 반경 차를 작게 하여 상면에서의 각 개구를 통과한 전자 빔의 수차의 크기를 동일한 정도로 함으로써 보다 수차가 작은 광학 시스템을 설계할 수 있다.In addition, the diameter of the opening 60 close to the optical axis is increased, and the diameter (width) of the openings 61 and 62 distant from the optical axis, that is, the radial difference between the two concentric circles surrounding the openings 61 and 62 is reduced, so that By making the aberration of the electron beam passing through each opening of the same degree, it is possible to design an optical system with a smaller aberration.
도 7은 제2 실시예의 전자 빔 결상 장치의 단면 형상을 도시한 도면이며, 도 8은 도 7의 장치에서 사용되는 어퍼쳐 판(70)의 구성을 도시한 평면도이다. 제2 실시예의 전자 빔 결상 장치는 제1 실시예와 유사한 구성을 가지지만, 어퍼쳐 판(70)에 대략 원형의 제1 하전 입자 통과부의 일례로서의 개구(81)와, 이중(二重) 환형의 제2 하전 입자 통과부의 일례로서의 개구(82, 83)가 형성되어 있는 점이 상이하다. 환형 개구(82, 83)의 일부에는 내측 부분을 지지하기 위한 부분(84, 85, 86)이 설치되어 있다. 개구(81)의 직경은 개구(82)의 폭보다 크고 개구(82)의 폭은 개구(83)의 폭보다 크다. 개구(81)의 주위에는 전극(71)이 설치되고 0V가 인가된다. 환형 개구(82)의 내측 주위에는 대략 원형의 전극(72)이 설치되고 외측 주위에는 대략 원형의 전극(73)이 설치되며, 전극(72)에는 부(負)의 전압 －V1이 인가되고 전극(73)에는 정(正)의 전압 ＋V1이 인가된다. 또한, 환형 개구(83)의 내측 주위에는 대략 원형의 전극(74)이 설치되고 외측 주위에는 대략 원형의 전극(75)이 설치되며, 전극(74)에는 부의 전압 －V2가 인가되고 전극(75)에는 정의 전압 ＋V2가 인가된다. V1과 V2는 각각 환형 개구(82, 83)를 통과한 전자 빔이 상면(44) 상의 x＝0의 위치에 조사되도록 설정된다. 따라서, V2는 V1보다 크다.FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional shape of the electron beam imaging apparatus of the second embodiment, and FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the aperture plate 70 used in the apparatus of FIG. The electron beam imaging apparatus of the second embodiment has a configuration similar to that of the first embodiment, but has an opening 81 as an example of a substantially circular first charged particle passing portion in the aperture plate 70, and a double annular shape. The openings 82 and 83 as an example of the 2nd charged particle passing part of are different from each other. A portion of the annular openings 82, 83 is provided with portions 84, 85, 86 for supporting the inner portion. The diameter of the opening 81 is larger than the width of the opening 82 and the width of the opening 82 is larger than the width of the opening 83. An electrode 71 is provided around the opening 81 and 0V is applied. An approximately circular electrode 72 is provided around the inner side of the annular opening 82, an approximately circular electrode 73 is provided around the outer side, and a negative voltage −V 1 is applied to the electrode 72, and the electrode Positive voltage + V1 is applied to (73). In addition, an approximately circular electrode 74 is provided around the inner side of the annular opening 83, and an approximately circular electrode 75 is provided around the outer side, and a negative voltage −V 2 is applied to the electrode 74, and the electrode 75 is provided. ) Is applied a positive voltage + V2. V1 and V2 are set so that the electron beams passing through the annular openings 82 and 83 are irradiated at the position of x = 0 on the upper surface 44, respectively. Therefore, V2 is greater than V1.
도 9는 제3 실시예의 전자 빔 결상 장치의 단면 형상을 도시한 도면이다. 제3 실시예에서는 제1 실시예와 같은 보정 편향 전극이 설치된 어퍼쳐 판(50)을 사용하지만, 이에 더하여 어퍼쳐 판(50)의 개구에 대응하는 개구, 즉 어퍼쳐 판(50)의 개구를 통과하는 전자 빔만을 통과시키는 개구를 가지는 어퍼쳐 판(57)을, 어퍼쳐 판(50)에 대하여 전자 빔의 입사측에 설치하는 점이 상이하다. 보정 편향 전극을 가지는 어퍼쳐 판(50)의 전면(前面)에 전자 빔이 조사되면 보정 편향 전극이 손상되는 경우가 있다. 어퍼쳐 판(57)을 설치함으로써 어퍼쳐 판(50)으로의 전자 빔의 조사량이 저감되기 때문에, 그 만큼 보정 편향 전극의 손상 발생이 저감된다.9 is a diagram showing a cross-sectional shape of the electron beam imaging apparatus of the third embodiment. In the third embodiment, the aperture plate 50 provided with the same correction deflection electrode as in the first embodiment is used, but in addition, the opening corresponding to the opening of the aperture plate 50, that is, the aperture of the aperture plate 50. The aperture plate 57 having an opening for passing only the electron beam passing through is different from the point where the aperture plate 50 is provided on the incident side of the electron beam. When the electron beam is irradiated on the front surface of the aperture plate 50 having the correction deflection electrode, the correction deflection electrode may be damaged. By providing the aperture plate 57, the irradiation amount of the electron beam to the aperture plate 50 is reduced, so that the occurrence of damage of the correction deflection electrode is reduced by that much.
제1 내지 제3 실시예에서는, 어퍼쳐 판의 개구는 중심의 대략 원형 개구와 적어도 하나의 환형 개구로 하였지만, 다른 형상의 개구도 가능하다. 도 10은 제4 실시예의 전자 빔 결상 장치의 어퍼쳐 판의 평면도이다.In the first to third embodiments, although the aperture of the aperture plate is composed of a substantially circular opening in the center and at least one annular opening, openings of other shapes are also possible. 10 is a plan view of an aperture plate of the electron beam imaging apparatus of the fourth embodiment.
도 10에 도시한 바와 같이 제4 실시예의 어퍼쳐 판은 결상 렌즈의 광축 중심에 맞추는 위치를 중심으로 6각형의 제1 하전 입자 통과부의 일례로서의 중심 개구(91)를 가지고, 중심 개구(91) 주위에 중심 개구(91)보다 면적이 작은 제2 하전 입자 통과부의 일례로서의 6개의 주변 개구(92A∼92F)를 가진다. 주변 개구(92A∼92F) 의 중심은 중심 개구(91)의 중심을 중심으로 하는 원 궤적 상에 있다. 중심 개구(91)의 주위에는 각 변에 대응하여 차폐 전극(93)이 설치되어 있고 0V가 인가된다. 또, 각 주변 개구(92A∼92F) 주위에는 각 변에 대응하여 보정 편향 전극(93∼98)이 설치되어 있다. 중심 개구(91)의 변과 접하는 변에 설치된 전극(96)에는 －V가 인가되고 대응하는 변의 보정 편향 전극(93)에는 ＋V가 인가되며, 전극(96) 양측의 2개의 보정 편향 전극(95, 97)에는 －0.5V가 인가되고 전극(93) 양측의 2개의 보정 편향 전극(94, 98)에는 ＋0.5V가 인가된다. 주변 개구(92A∼92F)가 대응하는 보정 편향 전극은 서로 접속되어 전압이 인가된다. V의 값은 제1 실시예와 같이, 상면에서의 전자 빔의 결상 상태를 관찰하면서 가장 해상도가 양호하게 되도록 설정한다.As shown in Fig. 10, the aperture plate of the fourth embodiment has a center opening 91 as an example of a hexagonal first charged particle passing part about a position aligned with the optical axis center of the imaging lens, and a center opening 91 It has six peripheral openings 92A-92F as an example of the 2nd charged particle passage part whose area is smaller than the center opening 91 around. The centers of the peripheral openings 92A to 92F are on a circle trajectory centered on the center of the central opening 91. The shielding electrode 93 is provided around the center opening 91 corresponding to each side, and 0V is applied. Moreover, correction deflection electrodes 93-98 are provided around each peripheral opening 92A-92F corresponding to each edge | side. -V is applied to the electrode 96 provided on the side of the central opening 91 and the + V is applied to the correction deflection electrode 93 of the corresponding side, and the two correction deflection electrodes 95 on both sides of the electrode 96 are applied. , -0.5V is applied to + 97, and + 0.5V is applied to the two correction deflection electrodes 94, 98 on both sides of the electrode 93. The correction deflection electrodes to which the peripheral openings 92A to 92F correspond are connected to each other to apply a voltage. As in the first embodiment, the value of V is set to have the best resolution while observing the imaging state of the electron beam on the upper surface.
이상, 제1 내지 제4 실시예의 전자 빔 결상 장치를 설명하였으며, 다음에 이러한 전자 빔 결상 장치를 사용한 전자 빔 노광 장치에 관해서 설명한다.In the above, the electron beam imaging apparatus of 1st-4th Example was demonstrated, Next, the electron beam exposure apparatus using this electron beam imaging apparatus is demonstrated.
도 11은 본 발명의 전자 빔 결상 장치를 사용한 전자 빔 노광 장치의 구성을 도시한 도면이다. 이 전자 빔 노광 장치는 도 1에서 설명한 구성과 유사한 구성을 가지지만, 블록 마스크에 관계하는 부분 등은 생략되어 있다. 또, 도 1과 동일 요소 부분에는 동일 부호를 붙인다. 전자총(11)에서 발생된 전자 빔은 제1 정형 어퍼쳐(13)에 의해 구형(矩形) 형상으로 정형되고 전자 렌즈(14)에 의해 제2 정형 어퍼쳐(조리개)(27)의 위치에 수속된다. 제2 정형 어퍼쳐(27) 부분에는 전자 렌즈(26)도 설치되어 있다. 어퍼쳐를 통과한 전자 빔은 전자 렌즈(28)에 의해 일단 수속된 후 확대되어 결상 렌즈(30)에 입사하고 시료(1) 상에 수속된다. 여기서는, 결상 렌즈(30) 근방의 전자 빔 입사측에, 보정 편향 전극(101)을 가지는 어퍼쳐 판(100)이 설치되어 있다. 보정 편향 전극(101)에 인가하는 전압은 상면에서의 전자 빔의 결상 상태를 관찰하는 관찰 장치를 사용하여 가장 해상도가 양호하게 되도록 설정된다.It is a figure which shows the structure of the electron beam exposure apparatus using the electron beam imaging apparatus of this invention. This electron beam exposure apparatus has a configuration similar to that described in FIG. 1, but the portion related to the block mask and the like are omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element part as FIG. The electron beam generated by the electron gun 11 is shaped into a spherical shape by the first shaping aperture 13 and converged at the position of the second shaping aperture 27 by the electron lens 14. do. The electronic lens 26 is also provided in the 2nd shaping aperture 27 part. The electron beam that has passed through the aperture is converged by the electron lens 28 and then enlarged to enter the imaging lens 30 and converge on the sample 1. Here, the aperture plate 100 having the correction deflection electrode 101 is provided on the electron beam incidence side near the imaging lens 30. The voltage applied to the correction deflection electrode 101 is set to have the best resolution by using an observation device for observing the image formation state of the electron beam on the upper surface.
이 전자 빔 결상 장치에서는, 예를 들어 전자 빔이 조사되고 있는 경우에 오존 공급부(33)로부터 어퍼쳐 판(13)보다 하류에 위치하는 전자 렌즈(14) 등을 포함하는 챔버에 공급되고 있다.In this electron beam imaging apparatus, when the electron beam is irradiated, it is supplied from the ozone supply part 33 to the chamber containing the electron lens 14 located downstream from the aperture plate 13, etc. In FIG.
본 발명의 전자 빔 결상 장치를 사용함으로써 수속 반각(α)을 실질적으로 크게 해도 구면 수차는 커지지 않는다. 수속 반각(α)이 실질적으로 커지기 때문에, 쿨롱 상호 작용에 의한 변위가 작고 또한 구면 수차가 작은 상태, 즉 높은 전류 밀도에서 높은 해상도가 얻어지게 된다. 이에 따라, 하전 입자 빔 노광 장치의 스루풋을 해상도를 열화시키지 않고 개선할 수 있게 된다. 또, 오존이 공급되어 있기 때문에 전자 빔이 조사됨으로써 발생되는 컨터미네이션을 제거할 수 있어, 전자 빔에 드리프트가 발생하는 것을 적절하게 방지하여 전자 빔에 발생하는 수차를 적절히 저감시킬 수 있다.By using the electron beam imaging device of the present invention, spherical aberration does not increase even when the convergence half angle α is substantially increased. Since the convergence half angle α becomes substantially large, high resolution is obtained at a state where the displacement due to the Coulomb interaction is small and the spherical aberration is small, that is, at a high current density. Thereby, the throughput of the charged particle beam exposure apparatus can be improved without degrading the resolution. In addition, since ozone is supplied, the termination caused by the irradiation of the electron beam can be eliminated, and the aberration generated in the electron beam can be appropriately reduced by appropriately preventing the drift from occurring in the electron beam.
또, 도 11의 구성에서 보정 편향 전극(101)을 가지는 어퍼쳐 판(100)으로, 도 10에 도시한 제4 실시예의 전자 빔 결상 장치를 사용하여 각 주변 개구의 보정 편향 전극에 인가하는 전압을 독립적으로 제어할 수 있도록 하여 편향기(도시하지 않음)의 편향량에 따라 보정 편향 전극에 인가하는 전압을 변화시키면 코마 수차를 보정(저감)하는 것도 가능하다. 전술한 바와 같이, 코마 수차는 칼럼 설계에 의해 충분히 작게 하는 것이 가능하지만, 제4 실시예의 전자 빔 결상 장치를 사용하여 코마 수차를 저감함으로써 칼럼 설계의 자유도가 향상될 수 있다.In addition, with the aperture plate 100 having the correction deflection electrode 101 in the configuration of FIG. 11, the voltage applied to the correction deflection electrodes of each peripheral opening using the electron beam imaging apparatus of the fourth embodiment shown in FIG. 10. It is possible to correct (reduce) the coma aberration by changing the voltage applied to the correction deflection electrode according to the deflection amount of the deflector (not shown) so that the control can be performed independently. As described above, the coma aberration can be made sufficiently small by the column design, but the degree of freedom in the column design can be improved by reducing the coma aberration using the electron beam imaging device of the fourth embodiment.
도 12는 도 11의 구성에서, 복수의 전자총(11A∼11C)을 설치하고 각각의 전자총에서 발생된 전자 빔이 어퍼쳐 판(100)의 각 개구를 통과하도록 한 구성을 도시한 도면이다. 이에 따라, 복수의 전자총을 사용함으로써 빔(10B)과 빔(10C)의 수속 반각(시료로의 입사각)을 크게 해도 각각 높은 빔 강도를 얻을 수 있게 된다.FIG. 12 is a diagram showing a configuration in which a plurality of electron guns 11A to 11C are provided in the configuration of FIG. 11 and the electron beams generated by the respective electron guns pass through respective openings of the aperture plate 100. Accordingly, by using a plurality of electron guns, even if the convergence half-angle (incident angle into the sample) of the beam 10B and the beam 10C is increased, high beam intensity can be obtained, respectively.
본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니며 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들어 상기의 실시예에서는 제1 하전 입자 통과부, 제2 하전 입자 통과부의 일례로서 개구를 이용하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 예를 들면 실리콘 질화막으로 할 수도 있고, 요컨대 하전 입자를 통과시킬 수 있으면 된다.The present invention is not limited to the above embodiment and various modifications are possible. For example, although the opening was used as an example of the 1st charged particle passing part and the 2nd charged particle passing part in the said Example, this invention is not limited to this, For example, it can also be set as a silicon nitride film, In short, it passes through a charged particle. I can do it.
또, 상기 제3 실시예에서는 어퍼쳐 판(50)에 구비하도록 하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 예를 들면 어퍼쳐 판(57)을 통과한 서브 빔을 차폐하지 않는 기판에 구비하도록 할 수도 있다.In the third embodiment, the aperture plate 50 is provided. However, the present invention is not limited thereto, and for example, the sub-beams passing through the aperture plate 57 may be provided in a substrate which does not shield. have.
또, 여기에서 본 발명에 대해 약간 상이한 표현을 다음과 같이 첨가할 수도 있다. 하전 입자 빔은 하전 입자 빔 통과부를 복수 가지는 어퍼쳐 판에 의해 서브 빔으로 분할된다. 그후, 서브 빔은 중복되는 방식으로 결상 렌즈의 수차를 보정하여 결상하도록 편향된다. 또한, 서브 빔은 결상 렌즈의 수차를 개별적으로 보정하여 결상하도록 편향될 수도 있다.In addition, a slightly different expression may be added to the present invention as follows. The charged particle beam is divided into sub beams by an aperture plate having a plurality of charged particle beam passages. Thereafter, the sub-beams are deflected to correct an aberration of the imaging lens in an overlapping manner to form an image. Further, the sub-beams may be deflected to image by individually correcting the aberration of the imaging lens.
이상, 본 발명을 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재된 범위에 한정되지 않는다. 상기 실시예에 다양한 변경 또는 개량을 가할 수 있음은 당업자에게 명확하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있음은 특허 청구 범위의 기재로부터 명확하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated using an Example, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said Example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made to the above embodiments. It is evident from the description of the claims that the form with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 일정 전류량을 가정하면 쿨롱 상 호 작용에 의한 변위가 작고 또한 광학 시스템의 수차가 작은 결상 특성을 얻을 수 있고, 또 일정 변위를 가정했을 때는 보다 많은 전류량을 가지는 광학 시스템을 설계할 수 있어 그 결과 전자 빔 노광 장치의 스루풋이 개선할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 컨터미네이션을 적절하게 배제함으로써 전자 빔의 드리프트를 적절하게 방지할 수 있어 광학 시스템의 수차 보정을 효과적으로 행할 수 있다.As described above, according to the present invention, assuming that a certain amount of current is assumed, an imaging characteristic with a small displacement due to the Coulomb interaction and a small aberration of the optical system can be obtained. The system can be designed so that the throughput of the electron beam exposure apparatus can be improved. In addition, according to the present invention, by properly eliminating the termination, the drift of the electron beam can be properly prevented, and the aberration correction of the optical system can be effectively performed.
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