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JP2006339405A - Electron beam drawing device - Google Patents

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JP2006339405A
JP2006339405A JP2005162315A JP2005162315A JP2006339405A JP 2006339405 A JP2006339405 A JP 2006339405A JP 2005162315 A JP2005162315 A JP 2005162315A JP 2005162315 A JP2005162315 A JP 2005162315A JP 2006339405 A JP2006339405 A JP 2006339405A
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JP
Japan
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electron beam
drawing apparatus
data
current
sample
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Pending
Application number
JP2005162315A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Umehara
諭 梅原
Hirozumi Ando
宏純 安藤
Hiroshi Toda
浩 任田
Minoru Sakamaki
稔 酒巻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
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Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
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Abstract

【課題】本発明は、電子ビーム描画装置において、電子ビームの試料上の照射位置をリアルタイムに検出するようにして、再補正のタイミングや異常の検出を可能とし、信頼性を向上させるとともに、スループットを高める効果を得ることを目的とする。
【解決手段】本発明は、電子ビームが発生する磁場により起電力を誘起する測定子と、前記測定子が誘起した起電力より前記電子ビームの位置を求める演算装置と、求めた前記電子ビームの位置に基づいて前記電子ビームの偏向を制御する制御装置とを備えたものである。
【選択図】図1
The present invention relates to an electron beam lithography apparatus that detects an irradiation position of an electron beam on a sample in real time, thereby enabling detection of recorrection timing and abnormality, improving reliability, and throughput. It aims at obtaining the effect which raises.
The present invention provides a measuring element that induces an electromotive force by a magnetic field generated by an electron beam, an arithmetic unit that obtains the position of the electron beam from the electromotive force induced by the measuring element, and the obtained electron beam. And a control device for controlling the deflection of the electron beam based on the position.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、電子ビーム描画装置において、電子ビームの位置を間接的にリアルタイムで検出する為の技術に関する。   The present invention relates to a technique for indirectly detecting a position of an electron beam in real time in an electron beam drawing apparatus.

電子ビーム描画装置は、偏向器に所定の電圧あるいは電流を印加し、半導体ウエハーやマスク等試料面の所定の位置に所定の形状をもった電子ビームのショットを次々と照射することで回路パターンを描画する装置である。   An electron beam lithography system applies a predetermined voltage or current to a deflector, and irradiates a shot of an electron beam having a predetermined shape to a predetermined position on a sample surface such as a semiconductor wafer or a mask one after another to form a circuit pattern. A device for drawing.

このうち、半導体集積回路装置などの製造に用いられる多くの電子ビーム描画装置は、電子ビームで凹凸形状のマークを走査照射することにより、照射個所から発生する反射電子あるいは二次電子を、反射電子検出器や二次電子検出器を用いて検出し、その信号を電算機処理することで電子ビームの寸法と照射位置を測定する構成を有している(例えば、特許文献1参照)。   Among these, many electron beam lithography apparatuses used for manufacturing semiconductor integrated circuit devices, etc., scan and irradiate uneven marks with an electron beam, so that reflected electrons or secondary electrons generated from the irradiation site are reflected to the reflected electrons. It has the structure which measures the dimension and irradiation position of an electron beam by detecting using a detector and a secondary electron detector, and computer-processing the signal (for example, refer patent document 1).

電子ビームで試料に描画する間に、定期的に上記マークの検出をし、電子ビームの寸法と照射位置を測定する。この測定のタイミングについては、あらかじめ測定した複数の電子ビームドリフトのグラフから傾向を数式化し、そこから算出された時間ごとに再測定を行う技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。   While drawing on the sample with the electron beam, the mark is periodically detected, and the size and irradiation position of the electron beam are measured. With respect to the timing of this measurement, a technique is known in which a tendency is mathematically expressed from a plurality of electron beam drift graphs measured in advance and remeasured at each time calculated from the trend (see, for example, Patent Document 2).

しかしこの対応ではあくまで予測の域を免れない。例えば、試料に描画するパターン形状が変わった場合、パターンの実装密度の違いによりチャージアップ量が異なる為、電子ビームのドリフト変化量が変わる。   However, with this response, the scope of prediction is unavoidable. For example, when the pattern shape drawn on the sample changes, the amount of charge-up varies depending on the pattern mounting density, so that the amount of change in electron beam drift changes.

すると、事前に用意したグラフから割り出したタイミングで再補正を行ったときにはドリフト量が限度を越えてしまい、その描画は不良になってしまう。あるいは、再補正のタイミングが早すぎる場合は、無駄な時間を増やすことになり、描画は正常であっても著しくスループットを損なう可能性もある。   Then, when re-correction is performed at the timing determined from the graph prepared in advance, the drift amount exceeds the limit, and the drawing becomes poor. Alternatively, if the timing of re-correction is too early, the useless time is increased, and there is a possibility that the throughput is significantly impaired even if the drawing is normal.

あるいは、すべての描画パターンに対してあらかじめ数式化しておく場合は、パターンの数を考えるとはきわめて非効率的である。あるいは、すべての描画パターンに対してあらかじめ数式化しておいたとしても、突発的な電子ビーム位置ずれには対応できず、描画終了後の検査にて描画不良が発覚することになる。   Alternatively, when formulating all drawing patterns in advance, it is extremely inefficient to consider the number of patterns. Alternatively, even if all of the drawing patterns are preliminarily formulated, it is not possible to deal with sudden electron beam position shifts, and drawing defects are detected in the inspection after the drawing is completed.

すると、それまでの描画時間が無駄になってしまうだけでなく、原因推定に多くの時間を割かなければならない。また、もしこの検査が全数検査では無く抜き取り検査であった場合、多くの不良を出してしまうことになる。   Then, not only the drawing time so far is wasted, but also a lot of time must be taken for the cause estimation. Also, if this inspection is a sampling inspection rather than a total inspection, many defects will be produced.

特開2000−216076号公報。Japanese Patent Laid-Open No. 2000-216076.

特開平11−008171号公報。JP-A-11-008171.

従来技術の問題点として以下のことがあげられる。   The following are the problems of the prior art.

(1).リアルタイムな補正ができず、ある予測の基に補正を行うため、補正誤差が発生したり、無駄な補正時間が発生する。   (1). Since real-time correction cannot be performed and correction is performed based on a certain prediction, a correction error occurs or a useless correction time occurs.

(2).突発的な異常に対して、その原因を知ることが困難である。   (2). It is difficult to know the cause of a sudden abnormality.

本発明は、電子ビーム描画装置において、電子ビームの試料上の照射位置をリアルタイムに検出するようにして、再補正のタイミングや異常の検出を可能とし、信頼性を向上させるとともに、スループットを高める効果を得ることを目的とする。   The present invention enables an electron beam lithography apparatus to detect the irradiation position of an electron beam on a sample in real time, thereby enabling detection of recorrection timing and abnormality, improving reliability and increasing throughput. The purpose is to obtain.

上記課題を解決するために、本発明の実施態様は、電子ビームが発生する磁場により起電力を誘起する測定子と、前記測定子が誘起した起電力より前記電子ビームの位置を求める演算装置と、求めた前記電子ビームの位置に基づいて前記電子ビームの偏向を制御する制御装置とを備えたものである。   In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention includes a measuring element that induces an electromotive force by a magnetic field generated by an electron beam, and an arithmetic unit that obtains the position of the electron beam from the electromotive force induced by the measuring element. And a control device for controlling the deflection of the electron beam based on the obtained position of the electron beam.

本発明の電子ビーム描画装置によれば、電子ビームの試料上の照射位置をリアルタイムで検出するようにして、再補正のタイミングや異常の検出が可能となり、信頼性が向上するとともに、スループットを高めることができる。   According to the electron beam drawing apparatus of the present invention, the irradiation position on the sample of the electron beam can be detected in real time, so that the timing of recorrection and abnormality can be detected, which improves the reliability and increases the throughput. be able to.

はじめに、原理を説明する。電子ビームを照射するときに発生する磁場を計測することで、直接電子ビームに触れることなく、電子ビームの電流量や電子ビームの中心位置を求めることが出来る。   First, the principle will be explained. By measuring the magnetic field generated when the electron beam is irradiated, the current amount of the electron beam and the center position of the electron beam can be obtained without directly touching the electron beam.

図2は、電子ビームの磁場を測定する原理を示す概念図である。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing the principle of measuring the magnetic field of an electron beam.

電子ビームの基準軸に対し、距離rだけ離れた場所に、電子ビームにより発生する磁場Hに鎖交するように導体で輪を作り測定子210とする。通常、導体の輪の法線は、電子ビームによる発生する磁束の方向に等しくする。電子ビームの電流量Iと導体の輪に差交する磁束密度Bには下記関係が生じる。ここで、μは透磁率である。   A measuring element 210 is formed by forming a ring with a conductor so as to interlink with the magnetic field H generated by the electron beam at a position r away from the reference axis of the electron beam. Usually, the normal line of the conductor ring is made equal to the direction of the magnetic flux generated by the electron beam. The following relationship arises between the current amount I of the electron beam and the magnetic flux density B that crosses the conductor ring. Here, μ is the magnetic permeability.

B=μI/2πr ・・・数式1
また、測定子210には起電力Uが誘起される。ここで、φは磁束であり、d/dtは時間微分を示す。
B = μI / 2πr Equation 1
Further, an electromotive force U is induced in the measuring element 210. Here, φ is a magnetic flux, and d / dt indicates time differentiation.

U=−dφ/dt ・・・数式2
この関係式から、電子ビームの電流量に比例した起電力Uが求まる。
U = −dφ / dt Equation 2
From this relational expression, an electromotive force U proportional to the amount of current of the electron beam is obtained.

上記測定子210を、電子ビームの基準軸に対し同心円状の複数箇所、及び距離rの異なった複数箇所に配置し、それぞれの起電力を求め比較することで、電子ビームの位置を計算することが可能である。   The position of the electron beam is calculated by arranging the measuring element 210 at a plurality of locations concentrically with respect to the reference axis of the electron beam and at a plurality of locations having different distances r, and obtaining and comparing the electromotive forces. Is possible.

また、成形された電子ビームであれば、電子ビームの形状があらかじめわかっているので、より正確な電子ビーム位置を求めることが出来る。さらに、ロゴスキーコイルのように、電子ビームの形状によらず電流値を計測できる検出器の測定結果を合わせることで、計算の精度を高めることが可能である。   In addition, since the shape of the electron beam is known in advance for a shaped electron beam, a more accurate electron beam position can be obtained. Furthermore, the accuracy of calculation can be increased by combining the measurement results of a detector that can measure the current value regardless of the shape of the electron beam, such as a Rogowski coil.

これらの機能を使用し、あらかじめ基準となる電子ビーム形状と位置における各電流値を測定してテーブルを作成しておく。実際に試料を描画する際、電子ビームを照射する条件に対する電流測定値を、テーブルのデータと逐次比較する。ドリフト量がある一定値を越えたら、その分の補正量を加算するか絶対補正を行う。それにより、最適タイミングでの補正が可能になり、無駄な補正時間が不要になる。   Using these functions, a table is created by measuring each current value at the electron beam shape and position as a reference in advance. When the sample is actually drawn, the current measurement value for the electron beam irradiation condition is sequentially compared with the table data. If the drift amount exceeds a certain value, the amount of correction is added or absolute correction is performed. As a result, correction can be performed at the optimum timing, and useless correction time is unnecessary.

突発的な電子ビームの位置ずれ(いわゆるショットずれ)が起きたら異常信号を発生し、試料の描画不良を明確に出来る。また、それらの履歴を残しておくことで、描画不良発生時に電子ビームの問題なのかステージの問題なのか原因の究明に利用可能である。   When a sudden electron beam misalignment (so-called shot misalignment) occurs, an abnormal signal is generated, and the drawing defect of the sample can be clarified. Also, by keeping those histories, it can be used to investigate the cause of an electron beam problem or a stage problem when a drawing defect occurs.

以下、図面を用いて、本発明の実施態様を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第一の実施例)図1に、電子ビーム描画装置の縦断面を示す。   (First Embodiment) FIG. 1 shows a longitudinal section of an electron beam drawing apparatus.

この電子ビーム描画装置は、試料にパターンを露光処理する電子光学カラム部分100と、この電子光学カラムを制御する制御部分124を備える。   The electron beam drawing apparatus includes an electron optical column portion 100 that exposes a pattern to a sample, and a control portion 124 that controls the electron optical column.

電子光学カラム部分100は、試料に照射する電子ビームを発生する電子銃101と、発生した電子ビームを偏向して遮断を行なうブランキング電極102と、成形レンズ105、縮小レンズ111、回転レンズ108、対物レンズ115からなる電子レンズ群と、電子ビーム寸法を制御する成形偏向器107と、電子ビーム形状を制御する転写偏向器106と、成形電子ビーム軸調整用のアライナー偏向器110と、露光位置決めのための対物偏向器112とを備える。   The electron optical column portion 100 includes an electron gun 101 that generates an electron beam that irradiates a sample, a blanking electrode 102 that deflects and blocks the generated electron beam, a molded lens 105, a reduction lens 111, a rotating lens 108, An electron lens group including an objective lens 115, a shaping deflector 107 for controlling the electron beam size, a transfer deflector 106 for controlling the electron beam shape, an aligner deflector 110 for adjusting the shaped electron beam axis, and exposure positioning. Objective deflector 112.

また、電子光学カラム部分100の下には、試料を載置する試料ステージ122と、合わせマークや電子ビーム自身の位置の計測に用いる反射電子計測系141と、電子ビーム形状の観察及び電子ビーム寸法や電子ビームのぼけ量の計測のためのナイフエッヂまたはクロスワイヤ付き電子ビーム電流系140と、試料面高さ計測系143と、試料ステージ座標計測用のレーザ干渉測長系142とを備える。また、試料ステージに試料を運ぶためのローダ123を有する。   Also, under the electron optical column portion 100, a sample stage 122 on which a sample is placed, a reflected electron measurement system 141 used for measuring the position of the alignment mark and the electron beam itself, observation of the shape of the electron beam and electron beam dimensions. And an electron beam current system 140 with a knife edge or cross wire for measuring the amount of blur of the electron beam, a sample surface height measurement system 143, and a laser interference length measurement system 142 for measuring the sample stage coordinates. Moreover, it has the loader 123 for conveying a sample to a sample stage.

電子銃101より照射した電子ビームは、ブランキング電極102及びブランキングアパーチャー103を通過する。ブランキング電極102に電圧を印加して電子ビームの軌道を曲げると、電子ビームは、ブランキングアパーチャー103を通過することができず、試料に到達しない。   The electron beam irradiated from the electron gun 101 passes through the blanking electrode 102 and the blanking aperture 103. When a voltage is applied to the blanking electrode 102 to bend the trajectory of the electron beam, the electron beam cannot pass through the blanking aperture 103 and does not reach the sample.

従って、ブランキング電極102により、電子ビームの試料への照射、非照射を制御することが可能である。   Therefore, the blanking electrode 102 can control the irradiation and non-irradiation of the electron beam to the sample.

ブランキング電極102を通過した電子ビームは、第一成形開口部104、成形レンズ105及び回転レンズ108により、電子ビームを第二成形開口部109に所定の回転角度で結像させる。   The electron beam that has passed through the blanking electrode 102 is imaged at a predetermined rotation angle at the second shaping opening 109 by the first shaping opening 104, the shaping lens 105, and the rotation lens 108.

また4極の成形偏向器107、8極の転写偏向器106により電子ビームを成形する。発生した成形電子ビームは縮小レンズ111と回転レンズ108により回転角度を整えながら数十分の一に縮小し、対物レンズ115に入射する。   Further, an electron beam is formed by a 4-pole shaping deflector 107 and an 8-pole transfer deflector 106. The generated shaped electron beam is reduced by several tenths while adjusting the rotation angle by the reduction lens 111 and the rotation lens 108, and enters the objective lens 115.

対物レンズ115に入射する成形電子ビームは、アライナー偏向器110により、成形電子ビームの軸を電子光学カラムの中心軸線と平行になるように調整することが可能である。   The shaped electron beam incident on the objective lens 115 can be adjusted by the aligner deflector 110 so that the axis of the shaped electron beam is parallel to the central axis of the electron optical column.

軸調整を行った成形電子ビームは、対物レンズ115により試料ステージ上に成形電子ビームの像を形成する。露光位置決めを行なう対物偏向器112は、8極の主偏向器113と8極の副偏向器114を有する。   The shaped electron beam whose axis has been adjusted forms an image of the shaped electron beam on the sample stage by the objective lens 115. The objective deflector 112 that performs exposure positioning includes an 8-pole main deflector 113 and an 8-pole sub-deflector 114.

一回のショットで露光できる領域(サブフィールド)の位置決めを副偏向器114で行い、複数のサブフィールドをまとめた大きな領域(フィールド)の位置決めを主偏向器113で行なう。露光の精度や位置決め速度の高速化のために、第3の対物偏向器を使い、フィールドを複数まとめた領域を偏向することも可能である。   The sub-deflector 114 positions an area (subfield) that can be exposed in one shot, and the main deflector 113 positions a large area (field) that is a group of a plurality of subfields. In order to increase the accuracy of exposure and the positioning speed, it is also possible to deflect a region in which a plurality of fields are collected using a third objective deflector.

制御部分124は、主制御系125と、各レンズや偏向器を制御するアナログ制御系127と、そのアナログ制御系127に渡す制御データを作成するデータ制御系126と、試料ステージ等の機構部を制御する機構制御系129と、信号処理系128を備える。   The control part 124 includes a main control system 125, an analog control system 127 that controls each lens and deflector, a data control system 126 that creates control data to be passed to the analog control system 127, and a mechanism unit such as a sample stage. A mechanism control system 129 for controlling and a signal processing system 128 are provided.

主制御系125には、例えばコンピュータ等の演算装置を備えたワークステーションを使用して全体の制御を統括し、また大容量ディスクを接続することで多くのデータ処理、信号処理を可能とする。また大容量記憶装置を接続することで多くのデータを保持することが可能である。   The main control system 125 uses a workstation equipped with an arithmetic device such as a computer, for example, to control the entire control, and by connecting a large capacity disk, a large amount of data processing and signal processing can be performed. In addition, a large amount of data can be held by connecting a mass storage device.

アナログ制御系127は、ブランキング電極220に制御電圧を印加するためのアナログブランキング制御部130、成形偏向器107に制御電圧を印加するためのアナログ成形偏向制御部131、転写偏向器106に制御電圧を印加するためのアナログ転写偏向制御部132、主偏向器113に制御電圧を印加するためのアナログ主偏向制御部133、副偏向器114に制御電圧を印加するためのアナログ副偏向制御部134とアナログ追従偏向制御部135を備える。   The analog control system 127 controls the analog blanking control unit 130 for applying a control voltage to the blanking electrode 220, the analog shaping deflection control unit 131 for applying a control voltage to the shaping deflector 107, and the transfer deflector 106. An analog transfer deflection control unit 132 for applying a voltage, an analog main deflection control unit 133 for applying a control voltage to the main deflector 113, and an analog sub deflection control unit 134 for applying a control voltage to the sub deflector 114 And an analog following deflection control unit 135.

さらにアナログ制御系127は、電子ビームの絞り具合を調整するための成形レンズコイルに流す電流を制御するためのアナログ成形レンズ制御部136、電子ビーム輸送中に周囲の電磁界による影響で回転してしまう電子ビームの回転角度を調整するための回転レンズコイルに流す電流を制御するためのアナログ回転レンズ制御部137、成形電子ビームの縮小率を調整する縮小レンズコイルに流す電流を制御するためのアナログ縮小レンズ制御部138、試料上に成形電子ビームの焦点を絞る対物レンズコイルに流す電流を制御するためのアナログ対物レンズ制御部139を備えて構成されている。   Further, the analog control system 127 is rotated by the influence of the surrounding electromagnetic field during the electron beam transportation, the analog shaping lens control unit 136 for controlling the current flowing in the shaping lens coil for adjusting the aperture state of the electron beam. An analog rotation lens control unit 137 for controlling the current flowing through the rotating lens coil for adjusting the rotation angle of the electron beam, and an analog for controlling the current flowing through the reducing lens coil for adjusting the reduction rate of the shaped electron beam. A reduction lens control unit 138 and an analog objective lens control unit 139 for controlling the current flowing in the objective lens coil for focusing the shaped electron beam on the sample are configured.

これらアナログ制御系127はデータ制御系126からのデジタルデータ転送により制御されており、さらにデータ制御系126は主制御系125からの指令に基づき制御されることで、主制御系125から自在に電子ビームを制御することが可能となっている。   These analog control systems 127 are controlled by digital data transfer from the data control system 126, and the data control system 126 is controlled based on commands from the main control system 125, so that the main control system 125 can freely control the electronic control system 127. It is possible to control the beam.

機構制御系129は、試料ステージ122の移動、位置決めを制御するステージ制御部510と、試料ステージに試料を運ぶためのローダを制御するローダ制御部145と、試料面高さ計測器116と、試料ステージ座標計測用のレーザ干渉測長器117とを備える。   The mechanism control system 129 includes a stage control unit 510 that controls movement and positioning of the sample stage 122, a loader control unit 145 that controls a loader for carrying the sample to the sample stage, a sample surface height measuring instrument 116, and a sample. And a laser interference length measuring device 117 for measuring stage coordinates.

信号処理系128は、合わせマークや電子ビーム自身の位置を計測するために試料ステージの近傍に配置した反射電子検出器118と、電子ビーム形状の観察及び電子ビーム寸法や電子ビームのぼけ量を計測するためのナイフエッヂ検出部119と、電流値を計測するファラデーカップ120とを備える。   The signal processing system 128 includes a backscattered electron detector 118 disposed in the vicinity of the sample stage for measuring the position of the alignment mark and the electron beam itself, observation of the electron beam shape, and measurement of the electron beam size and the amount of electron beam blur. A knife edge detector 119 and a Faraday cup 120 for measuring a current value.

描画は以下のような手順に従う。   Drawing follows the following procedure.

まず、主制御系125から試料上に描画する図形のパターンデータがデータ制御系126に転送される。データ制御系126においてはそのパターンデータを電子ビーム制御データに変換し、アナログ制御系127に転送する。   First, pattern data of a figure drawn on the sample is transferred from the main control system 125 to the data control system 126. The data control system 126 converts the pattern data into electron beam control data and transfers it to the analog control system 127.

アナログ制御系127はその制御データにしたがって、アナログ成形偏向制御部131、アナログ転写偏向制御部132によって成形偏向器107および転写偏向器106に、アナログ主偏向制御部133によって主偏向器113に、アナログ副偏向制御部134とアナログ追従偏向制御部135を加算したデータによって副偏向器114に、順次電圧信号を印加する。同時に、ステージ制御部129により試料ステージ122を描画位置に移動、位置決めする。   In accordance with the control data, the analog control system 127 sends an analog shaping deflection control unit 131, an analog transfer deflection control unit 132 to the shaping deflector 107 and the transfer deflector 106, and an analog main deflection control unit 133 sends an analog signal to the main deflector 113. A voltage signal is sequentially applied to the sub deflector 114 based on the data obtained by adding the sub deflection control unit 134 and the analog following deflection control unit 135. At the same time, the stage controller 129 moves and positions the sample stage 122 to the drawing position.

試料ステージ122は、あらかじめ試料面高さ計測器116により高さ方向の補正と、試料ステージ座標計測用のレーザ干渉測長器117により位置精度の補正がなされている。   The sample stage 122 is corrected in advance in the height direction by the sample surface height measuring instrument 116 and corrected in position accuracy by the laser interference length measuring device 117 for measuring the sample stage coordinates.

各偏向器の印加電圧が整定し、かつ試料ステージが目的の位置に到達すると、電子ビームはアナログブランキング制御部130の電気信号により制御されたブランキング電極102及びブランキングアパーチャー103を通過し、試料上に照射する。   When the applied voltage of each deflector is settled and the sample stage reaches a target position, the electron beam passes through the blanking electrode 102 and the blanking aperture 103 controlled by the electric signal of the analog blanking control unit 130, Irradiate the sample.

露光が終了すると、ブランキング電極によって電子ビームをオフして、各偏向の印加電圧変更を行なう。その間も試料ステージは連続して移動をしており、次の目的位置に到達すると、再度アナログブランキング制御部130の電気信号によりブランキング電極102を制御して、電子ビームを試料上に照射する。   When the exposure is completed, the electron beam is turned off by the blanking electrode, and the applied voltage of each deflection is changed. In the meantime, the sample stage continuously moves. When the next target position is reached, the blanking electrode 102 is again controlled by the electric signal of the analog blanking control unit 130 to irradiate the sample with the electron beam. .

このように、電子ビーム条件を整える間に試料ステージを動かすことでスループットの高速化を図り、またそれを繰り返すことで試料上の所定の位置に所定の形状をした電子ビームを次々と照射することができる。   In this way, by moving the sample stage while adjusting the electron beam conditions, the throughput can be increased, and by repeating this, a predetermined position on the sample can be irradiated with an electron beam having a predetermined shape one after another. Can do.

信号処理系128は、主に電子ビーム系の較正に使用される。   The signal processing system 128 is mainly used for calibration of the electron beam system.

反射電子検出器118は、試料ステージ122上の校正用マーク121に電子ビームが照射されたときに生じる反射電子を検知する。試料ステージを所定の位置に固定し、対物偏向器112により複数の校正用マーク121上に電子ビームを照射させ、その時の反射電子を反射電子検出器118で検出することで、電子ビームの位置を確認する。   The reflected electron detector 118 detects reflected electrons generated when the calibration mark 121 on the sample stage 122 is irradiated with the electron beam. The sample stage is fixed at a predetermined position, the objective deflector 112 irradiates the plurality of calibration marks 121 with an electron beam, and the reflected electrons at that time are detected by the reflected electron detector 118, whereby the position of the electron beam is determined. Check.

ナイフエッヂまたはクロスワイヤ付き電子ビーム電流系140は、ナイフエッヂ検出部119上を電子ビーム走査し、ナイフエッヂを横切ったときのファラデーカップの信号波形から、電子ビームの形状の観察及び電子ビーム寸法や電子ビームのぼけ量を確認する。   An electron beam current system 140 with a knife edge or cross wire scans an electron beam on the knife edge detection unit 119, observes the shape of the electron beam from the signal waveform of the Faraday cup when the knife edge is crossed, Check the amount of electron beam blur.

次に電流検出の詳細構成について図2を用いて説明する。   Next, a detailed configuration of current detection will be described with reference to FIG.

電子ビームの電流路200である基準軸に対して距離r離れた場所に、電子ビームにより発生する磁界201に鎖交するように導体で輪を作り測定子210とする。通常、導体の輪の法線は、電子ビームによる発生する磁束の方向に等しくする。電子ビームの電流量Iと測定子210に誘起する起電力Uとの関係は、以下の式となり、検出器211の計測値から電流量Iを求めることができる。   A ring is formed of a conductor so as to interlink with the magnetic field 201 generated by the electron beam at a position r away from the reference axis which is the current path 200 of the electron beam, and the measuring element 210 is formed. Usually, the normal line of the conductor ring is made equal to the direction of the magnetic flux generated by the electron beam. The relationship between the current amount I of the electron beam and the electromotive force U induced in the measuring element 210 is as follows, and the current amount I can be obtained from the measured value of the detector 211.

I=A∫Udt ・・・数式3
比例係数A=f(電子ビームとの距離、電子ビームの形状、測定子形状)・・・数式4
測定子210と検出器211の間のケーブルは、経路で余分な磁束を検出しないように同軸ケーブルを使ってもよい。
I = A∫Udt (3)
Proportional coefficient A = f (distance from electron beam, shape of electron beam, shape of measuring element) Equation 4
The cable between the probe 210 and the detector 211 may be a coaxial cable so as not to detect excess magnetic flux in the path.

比例係数Aは、装置内の条件やマークの検出、及び電子ビームにより発生する磁場を利用して電流を測定するロゴスキーコイルなどにより、あらかじめ、電子ビームの位置や形状及び電流値に対する相対関係を記録して、テーブルを作成しておく。主偏向及び副偏向によるエリア全てを実測データでカバーできない場合は、実測データから内挿して計算した値を使ってテーブルを埋めておく。   Proportional coefficient A is determined in advance by using a Rogowski coil that measures the current using the conditions and marks in the device, and the magnetic field generated by the electron beam. Record and create a table. If the entire area due to the main deflection and the sub deflection cannot be covered with the actual measurement data, the table is filled with values calculated by interpolation from the actual measurement data.

測定子210の位置は、最終的に試料に入射する電子ビームの位置を反映するためには対物偏向器112より試料側に配置することが望ましいが、当該関係式を厳密に反映するためには、あまり試料に近づけすぎてもいけない。   In order to reflect the position of the electron beam finally incident on the sample, the position of the probe 210 is preferably arranged on the sample side from the objective deflector 112, but in order to reflect the relational expression precisely. Don't be too close to the sample.

例えば、図1に示した測定子210aの位置のように、電子ビームの位置の検出をアライナー偏向器110の補正を目的にするのであれば、アライナー偏向器110より試料側でもかまわない。例えば、図1に示した測定子210bの位置のように、成形偏向器107と転写偏向器106による電子ビーム位置ずれを検出することが目的であれば、成形偏向器107および転写偏向器106の試料側であってもかまわない。例えば、図1に示した測定子210cの位置のように、測定子210を電子ビームの基準軸に対し同心円状の複数箇所、及び距離rの異なった複数箇所に配置することで、電子ビームの位置をより正確に計算することが可能である。   For example, if the purpose is to correct the aligner deflector 110 to detect the position of the electron beam, such as the position of the probe 210a shown in FIG. For example, if the purpose is to detect an electron beam misalignment between the shaping deflector 107 and the transfer deflector 106, such as the position of the probe 210b shown in FIG. It may be on the sample side. For example, like the position of the measuring element 210c shown in FIG. 1, the measuring element 210 is arranged at a plurality of positions concentrically with respect to the reference axis of the electron beam and at a plurality of positions having different distances r. It is possible to calculate the position more accurately.

測定子210の数は、配置の物理的制約やコスト的制約が許す限り多いほうが、位置検出の精度をあげるためには良い。   It is better to increase the number of the measuring elements 210 as much as the physical restrictions on the arrangement and the cost restrictions allow, in order to increase the accuracy of position detection.

電流検出器180の位置は、電子ビームが通る場所であればどこでもよい。ブランキング電極220により電子ビームのオン・オフがなされるが、電子ビームがオフしたときに測定に影響が出ない位置、たとえば対物偏向器112の直上のように電子ビームダンプより試料側が望ましい。   The position of the current detector 180 may be anywhere where the electron beam passes. Although the electron beam is turned on and off by the blanking electrode 220, a position where the measurement is not affected when the electron beam is turned off, for example, just above the objective deflector 112, is preferably closer to the sample side than the electron beam dump.

上述した検出方法は、磁場を利用するため、電子ビームで発生する磁場以外を検出しないようにする目的で磁気シールドを併用することもある。あるいは別途磁場発生源を設け、不要な磁場をキャンセルしてもよい。   Since the above-described detection method uses a magnetic field, a magnetic shield may be used together for the purpose of preventing detection of anything other than the magnetic field generated by the electron beam. Alternatively, a separate magnetic field generation source may be provided to cancel unnecessary magnetic fields.

あるいは、事前に周囲の磁場およびその変動分を測定して置き、測定したデータに対しオフセットするなどデータを加工する方法もある。電磁偏向器にて電子ビームの偏向位置を制御する構成をとる電子ビーム描画装置においては、電磁偏向器周辺の磁場をシールド、あるいはキャンセル、あるいはオフセット量としてデータの一部にするという方法が必要になる。   Alternatively, there is a method of processing data such as measuring the surrounding magnetic field and its variation in advance and offsetting the measured data. In an electron beam drawing apparatus configured to control the deflection position of an electron beam with an electromagnetic deflector, a method of shielding or canceling the magnetic field around the electromagnetic deflector or making it a part of data as an offset amount is necessary. Become.

電子ビームの形状は、成形偏向器107により、あるパターン化された幾何学形状に成形される。この形状を電子ビーム位置検出に反映するためには、電子ビームを成形偏向器107に通す前の状態での電子ビーム形状と電子ビーム中心位置あるいは重心位置から半径方向の電流密度分布を求めておく。   The shape of the electron beam is shaped by the shaping deflector 107 into a patterned geometric shape. In order to reflect this shape in electron beam position detection, the current density distribution in the radial direction is obtained from the electron beam shape and the electron beam center position or the center of gravity position before the electron beam is passed through the shaping deflector 107. .

電子ビームの断面積が円形であり、かつ電子ビームの半径が測定子210までの距離rに対して十分小さければ、また成形偏向器107で成形される電子ビーム形状の大きさが電流密度分布に対して十分に小さければ、測定子210で検出された値から電子ビーム位置を求めるのは容易である。   If the cross-sectional area of the electron beam is circular and the radius of the electron beam is sufficiently small with respect to the distance r to the probe 210, the shape of the electron beam shape formed by the shaping deflector 107 is the current density distribution. On the other hand, if it is sufficiently small, it is easy to obtain the electron beam position from the value detected by the probe 210.

しかし、成形偏向器107で成形される形状の多くは、多角形の形状をなしている。この形状における電子ビーム中心位置を求めるためには、断面積形状を三角形あるいは四角形のような単純化した形状の組み合わせとみなし、その形状のメッシュに分割した上で、各形状の重心位置と測定子210までの距離を計算する。   However, many of the shapes formed by the forming deflector 107 are polygonal shapes. In order to obtain the electron beam center position in this shape, the cross-sectional area shape is regarded as a combination of simplified shapes such as a triangle or a quadrangle, and is divided into meshes of that shape, and then the center of gravity position of each shape and the probe Calculate the distance to 210.

また、事前に測定した電流密度分布を基に、単純化した各部分の電流密度比を決めておく。成形偏向器で成形される電子ビーム形状の大きさが電流密度分布に対して十分に小さければ、電子ビーム断面形状における単純化した組み合わせ形状の各部分の電流密度比はすべて1とし、各部分に流れる電流により、測定子に鎖交する磁束は、電流路と測定子の距離rにのみ依存し計算できる。   Further, the simplified current density ratio of each part is determined based on the current density distribution measured in advance. If the size of the electron beam shape formed by the shaping deflector is sufficiently small relative to the current density distribution, the current density ratio of each part of the simplified combined shape in the electron beam cross-sectional shape is set to 1, and The magnetic flux linked to the probe due to the flowing current can be calculated depending only on the distance r between the current path and the probe.

図3、図4は電子ビームが成形された後の平面断面形状を示す平面図である。図3では、成形された電子ビームの断面形状が四角形であるので四角形のメッシュに4分割し、それぞれをメッシュ311,312,313,314とする。また、測定子310との距離をそれぞれ距離r1,r2,r3,r4とする。各メッシュの電流密度が等しいとすると、数式(4)の比例係数Aは下記式に比例する。   3 and 4 are plan views showing a planar cross-sectional shape after the electron beam is formed. In FIG. 3, since the cross-sectional shape of the shaped electron beam is a quadrangle, it is divided into quadrilateral meshes, which are meshes 311, 312, 313, and 314, respectively. Further, the distances from the measuring element 310 are distances r1, r2, r3, and r4, respectively. Assuming that the current density of each mesh is equal, the proportionality coefficient A in Equation (4) is proportional to the following equation.

(r1)−1+(r2)−1+(r3)−1+(r4)−1 ・・・数式5
各部分の電流密度比が無視できない場合、測定子に鎖交する磁束は、電流路と測定子の距離r及び電流路の電流密度比を考慮して計算する。図4に、その例を示す。成形された電子ビーム断面形状が三角形であるので三角形のメッシュに分割し、それぞれをメッシュ311,312,313,314とする。また、測定子310との距離をそれぞれ距離r1,r2,r3,r4とする。各メッシュの電流密度の比が2:1:1:1とすると、前述の数式4の比例係数Aは下記式に比例する。
(R1) −1 + (r2) −1 + (r3) −1 + (r4) −1.
When the current density ratio of each part cannot be ignored, the magnetic flux linked to the probe is calculated in consideration of the distance r between the current path and the probe and the current density ratio of the current path. An example is shown in FIG. Since the shaped electron beam cross-sectional shape is a triangle, it is divided into triangular meshes, which are designated as meshes 311, 312, 313, and 314, respectively. Further, the distances from the measuring element 310 are distances r1, r2, r3, and r4, respectively. Assuming that the ratio of the current density of each mesh is 2: 1: 1: 1, the proportionality coefficient A of the above-described Equation 4 is proportional to the following equation.

2×(r1)−1+(r2)−1+(r3)−1+(r4)−1 ・・・数式6
(第二の実施例)
第一の実施例で説明した装置において、測定子210により電子ビームの形状によらず検出した電子ビームの位置は、対物偏向器112で位置決め制御を行う。主制御系125からデータ制御系126を通じて送られてきたデータを、アナログ制御系127により具体的な電気量に変換し、対物偏向器112で位置決め制御を行う。検出したデータにより電子ビームを制御するため、検出したデータを主制御系125や、あるいはデータ制御系126に送る。また、制御遅れが描画不良に起因する場合は、検出データをアナログ制御系127に送り早い制御をすることも可能である。
2 × (r1) −1 + (r2) −1 + (r3) −1 + (r4) −1 Equation 6
(Second embodiment)
In the apparatus described in the first embodiment, the position of the electron beam detected by the probe 210 regardless of the shape of the electron beam is controlled by the objective deflector 112. Data sent from the main control system 125 through the data control system 126 is converted into a specific amount of electricity by the analog control system 127, and positioning control is performed by the objective deflector 112. In order to control the electron beam based on the detected data, the detected data is sent to the main control system 125 or the data control system 126. Further, when the control delay is caused by a drawing defect, it is possible to send the detection data to the analog control system 127 for quick control.

(第三の実施例)
第一の実施例で説明した装置において、ロゴスキーコイルのように電流路によらず全電流を測定できる手段を用いることで、描画中にも経時的に変化する電流値をリアルタイムで測定することも可能である。検出した電子ビームの電流値のデータは、主制御系125に送られて、電子銃101の制御に反映される。
(Third embodiment)
In the apparatus described in the first embodiment, a current value that changes over time even during drawing can be measured in real time by using a means that can measure the total current regardless of the current path, such as a Rogowski coil. Is also possible. The detected electron beam current value data is sent to the main control system 125 and reflected in the control of the electron gun 101.

(第四の実施例)
第一の実施例で説明した装置において、測定子210には電子ビームの電流値の経時変化も反映される。
(Fourth embodiment)
In the apparatus described in the first embodiment, the probe 210 also reflects the temporal change in the current value of the electron beam.

例えば、電子ビームが測定子から離れる方向に動けば、測定子210で検出する磁場は減少する。また電子ビームの位置が変わらなくても、電子ビームの電流値自身が減少すれば、同じ測定子210で検出する磁場も減少する。ロゴスキーコイルのように電流路によらず全電流を測定できる手段を用いて相互に確認することで、電子ビーム電流値自身の影響を受けずに位置測定することも可能である。   For example, when the electron beam moves away from the probe, the magnetic field detected by the probe 210 decreases. Even if the position of the electron beam does not change, if the current value of the electron beam itself decreases, the magnetic field detected by the same probe 210 also decreases. By mutually confirming using means capable of measuring the total current regardless of the current path such as the Rogowski coil, it is possible to measure the position without being influenced by the electron beam current value itself.

検出したデータにより電子ビームを制御するため、検出したデータは主制御系125に送られる。このデータを基に、露光精度や露光量を勘案して位置の制御を調整するか電子ビームの電流値を調整するか判断し、適宜対物偏向器112や電子銃101の制御に反映する。   In order to control the electron beam with the detected data, the detected data is sent to the main control system 125. Based on this data, it is determined whether to adjust the position control or to adjust the current value of the electron beam in consideration of the exposure accuracy and the exposure amount, and this is appropriately reflected in the control of the objective deflector 112 and the electron gun 101.

(第五の実施例)
図5、図6は制御の概略を示すフローチャートである。
(Fifth embodiment)
5 and 6 are flowcharts showing an outline of the control.

図5において、描画が開始されると(ステップ501)、ブランキング電極102によりパルス化した電子ビームを照射したときの電子ビーム条件データをデータ制御系126にセットし(ステップ502)、電子ビームを試料へ照射して描画し(ステップ503)、描画中に測定子210で電子ビームの位置を計測し(ステップ504)、描画が終了していないならば(ステップ505)、電子ビーム条件データに基づく電子ビームの位置と測定子210で計測したデータとを比較し、電子ビームの位置ずれを求め補正量を計算する(ステップ506)。   In FIG. 5, when drawing is started (step 501), electron beam condition data when the electron beam pulsed by the blanking electrode 102 is irradiated is set in the data control system 126 (step 502). The sample is irradiated for drawing (step 503), the position of the electron beam is measured by the measuring element 210 during drawing (step 504), and if drawing is not completed (step 505), it is based on the electron beam condition data. The position of the electron beam is compared with the data measured by the probe 210, the position deviation of the electron beam is obtained, and the correction amount is calculated (step 506).

この補正量計算は電子ビーム条件データの毎ショットごとに行われる。そしてこの結果を主制御系125、データ制御系126、アナログ制御系127等にフィ−ドバックして、リアルタイムにずれ量を補正することができる。   This correction amount calculation is performed for each shot of the electron beam condition data. Then, the result can be fed back to the main control system 125, the data control system 126, the analog control system 127, etc., and the deviation amount can be corrected in real time.

あるいは、フィードバック制御でなく、ずれ量から一次または二次の近似曲線を求めてフィードフォワード制御を行ってもよい。近似曲線が許容範囲を超える直前、例えば1〜数ショット前に、マークの検出による再補正を行うか、あるいは従来の補正値から計算で新しい補正値を求めて、補正量を変えていく。   Alternatively, instead of feedback control, feedforward control may be performed by obtaining a primary or secondary approximate curve from a deviation amount. Immediately before the approximate curve exceeds the allowable range, for example, one to several shots before, the correction is performed by detecting the mark, or a new correction value is obtained by calculation from the conventional correction value, and the correction amount is changed.

この補正量計算(ステップ506)からデータセット(ステップ502)を描画が終了するまで繰り返す(ステップ507)。   From this correction amount calculation (step 506), the data set (step 502) is repeated until drawing is completed (step 507).

将来、描画データの寸法の微細化や描画技術の高精度化によって、ショット間隔が短くなるような場合は、位置ずれ量の計算を上記のようにショット毎でなく、数ショット毎に行うようにする。この場合、再補正を行うタイミングを早くしなければならない。   In the future, if the interval between shots will be shortened due to miniaturization of drawing data and high precision of drawing technology, the amount of misregistration should be calculated every shot instead of every shot as described above. To do. In this case, the timing for performing the recorrection must be advanced.

図6は図5の実施例に対して位置ずれの傾向を考慮した実施例のフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart of an embodiment in which a tendency of displacement is considered with respect to the embodiment of FIG.

図6において、描画が開始されると(ステップ601)、ブランキング電極102によりパルス化した電子ビームを照射したときの電子ビーム条件データをデータ制御系126にセットし(ステップ602)、電子ビームを試料へ照射して描画し(ステップ603)、描画中に測定子210で電子ビームの位置を計測し(ステップ604)、描画が終了していないならば(ステップ605)、電子ビーム条件データに基づく電子ビームの位置と測定子210で計測したデータとを比較し、電子ビームの位置ずれを求める。   In FIG. 6, when drawing is started (step 601), the electron beam condition data when the electron beam pulsed by the blanking electrode 102 is irradiated is set in the data control system 126 (step 602). The sample is irradiated for drawing (step 603), and the position of the electron beam is measured by the probe 210 during drawing (step 604). If drawing is not completed (step 605), the electron beam condition data is used. The position of the electron beam is compared with the data measured by the probe 210, and the positional deviation of the electron beam is obtained.

初回は位置ずれを記憶し、2回目からは位置ずれの増減から傾向を計算する(ステップ606)。位置ずれの傾向から補正が必要か否かを判断し(ステップ607)、不要ならばステップ603へ戻り、必要ならば求めた位置ずれから補正量を計算する(ステップ608)。   The first time, the positional deviation is stored, and from the second time, the tendency is calculated from the increase / decrease of the positional deviation (step 606). It is determined whether or not correction is necessary from the tendency of positional deviation (step 607). If unnecessary, the process returns to step 603, and if necessary, a correction amount is calculated from the obtained positional deviation (step 608).

位置ずれ量あるいは補正量が予め定められた閾値より大きく、電子ビームの制御データの補正だけでは誤差が大きく見込まれる場合は、試料、試料保持具、試料ステージ等に設けられた位置決め用の校正用マーク121に電子ビームを照射し信号を取得することによってこの校正用マーク121を検出し、位置データの基準をリセットし直す。   If the amount of displacement or the amount of correction is greater than a predetermined threshold value and the error is expected to be large only by correcting the electron beam control data, the calibration for positioning provided on the sample, sample holder, sample stage, etc. The calibration mark 121 is detected by irradiating the mark 121 with an electron beam and acquiring a signal, and the position data reference is reset again.

このような校正用マーク121の検出が必要でない場合はステップ602へ戻り(ステップ609)、必要な場合は位置決め用マークを検出し(ステップ610)、ステップ602へ戻る。   If detection of the calibration mark 121 is not necessary, the process returns to step 602 (step 609). If necessary, a positioning mark is detected (step 610), and the process returns to step 602.

上記補正量計算は電子ビーム条件データの毎ショットごとに行われる。そしてこの結果を主制御系125、データ制御系126、アナログ制御系127等にフィ−ドバックして、リアルタイムにずれ量を補正することができる。   The correction amount calculation is performed for each shot of the electron beam condition data. Then, the result can be fed back to the main control system 125, the data control system 126, the analog control system 127, etc., and the deviation amount can be corrected in real time.

あるいは、フィードバック制御でなく、ずれ量から一次または二次の近似曲線を求めてフィードフォワード制御を行ってもよい。近似曲線が許容範囲を超える直前、例えば1〜数ショット前に、校正用マーク121の検出による再補正を行うか、あるいは従来の補正値から計算で新しい補正値を求めて、補正量を変えていく。   Alternatively, instead of feedback control, feedforward control may be performed by obtaining a primary or secondary approximate curve from a deviation amount. Immediately before the approximate curve exceeds the allowable range, for example, one to several shots before, the correction is performed by detecting the calibration mark 121, or a new correction value is obtained by calculation from the conventional correction value, and the correction amount is changed. Go.

この補正量計算(ステップ608)、または校正用マーク検出(ステップ610)からデータセット(ステップ602)を描画が終了するまで繰り返す(ステップ611)。   This correction amount calculation (step 608) or calibration mark detection (step 610) is repeated until the data set (step 602) is drawn (step 611).

電子ビームの位置ずれを毎ショットごとに測定することで、突発的に起こるショットずれの検出も可能である。例えば、ずれ量を毎回ショット測定してその傾向をグラフ化して行き、次のずれ量を常に予測しておく。   By measuring the positional deviation of the electron beam for each shot, it is possible to detect a shot deviation that occurs suddenly. For example, the deviation amount is shot every time and its tendency is graphed, and the next deviation amount is always predicted.

その予想値に対し、検出誤差や計算の精度を考慮した一定量以上のずれ量を検出した場合は、異常なショットずれとして検出して、異常表示とともに描画を中止する。異常発生時以降の不要な描画を行わないことで、描画不良を起こして無駄となった時間を最小限にするとともに、描画後の検査工程を省き、かつ不良となった試料を工程の下流に流すことを防ぐ。   When a deviation amount of a certain amount or more in consideration of the detection error and the calculation accuracy is detected with respect to the expected value, it is detected as an abnormal shot deviation, and drawing is stopped together with an abnormal display. By not performing unnecessary drawing after the occurrence of an abnormality, the time that wasted due to drawing defects is minimized, the inspection process after drawing is omitted, and defective samples are placed downstream of the process. Prevent flowing.

あるいは、ずれ量の検出基準を描画パターンごとに設定しておくことで、突発的なショットずれが起きても許容範囲内であればそのまま描画を続け、範囲外になれば異常とすることでもよい。即ち、製品としてのばらつきを考慮した装置の運用も可能である。   Alternatively, by setting a deviation amount detection criterion for each drawing pattern, drawing may be continued as long as it is within the allowable range even if a sudden shot deviation occurs, and an abnormality may be caused if the deviation is outside the range. . That is, it is possible to operate the apparatus in consideration of variations as products.

上記補正量計算の履歴をデータとして記憶しておき、同じ描画パターンに対し、最初の補正量で描画を続けてもずれ量が一定範囲内、例えば測定誤差範囲内にあって安定しているのか、あるいは補正量が増加または減少傾向にあるのかを判断し、装置の状態が安定しているのか、あるいは変化してきているのかを知ることも可能である。   If the correction amount calculation history is stored as data and the same drawing pattern is drawn with the first correction amount, the deviation amount is within a certain range, for example, within the measurement error range, and is stable. Alternatively, it is possible to determine whether the correction amount tends to increase or decrease, and to know whether the state of the apparatus is stable or changing.

例えば、描画前のデータ設定時に描画パターン番号を入力するようにすれば、それを元に同じ描画パターン番号に対する履歴を保存していき、別途データを解析するのが容易になる。   For example, if a drawing pattern number is input at the time of data setting before drawing, the history for the same drawing pattern number is saved based on the drawing pattern number, and it becomes easy to separately analyze the data.

(第六の実施例)
第三の実施例で説明した電流測定機構にて測定した電流値の変化により、電子銃101の制御電圧設定にフィードバックして所望の電流値になるように連続的に調整したり、電流の変化量から電流の減少傾向を把握し、露光量に影響を及ぼす前に断続的に電流量を調整することも可能である。
(Sixth embodiment)
According to the change in the current value measured by the current measuring mechanism described in the third embodiment, it is fed back to the control voltage setting of the electron gun 101 and continuously adjusted to a desired current value, or the change in current It is also possible to grasp the decreasing trend of the current from the amount, and to adjust the current amount intermittently before affecting the exposure amount.

また電流値の変化から、電子銃101の使用履歴としてデータを蓄積できる。この電流値データと、別途設定された使用限界の管理値に対する差を常時監視することで、電子銃101内の消耗部品であるチップの寿命予測を行うことが可能である。   In addition, data can be accumulated as the usage history of the electron gun 101 from the change in the current value. By constantly monitoring the difference between the current value data and the management value of the use limit set separately, it is possible to predict the life of a chip that is a consumable part in the electron gun 101.

寿命を予測し、最適なタイミングで消耗部品を交換することで、描画中のチップ寿命による不良を出すことを防ぐ。   By predicting the service life and replacing consumable parts at the optimal timing, it is possible to prevent the occurrence of defects due to the life of the chip being drawn.

あるいは数値自身をグラフ化し、直線あるいは曲線の傾向から、チップの異常検出をすることも可能である。チップ自身、あるいはチップの設置方法、あるいは描画の条件などによる異常なチップ消耗による描画不良を事前に防ぐこともできる。   Alternatively, it is possible to graph the numerical value itself and detect a chip abnormality from the tendency of a straight line or a curve. Drawing defects due to abnormal chip consumption due to the chip itself, the chip installation method, or the drawing conditions can also be prevented in advance.

(第七の実施例)
第三及び第四の実施例で説明した電流測定機構により測定したデータは、当該測定子210の校正に利用できる。
(Seventh embodiment)
Data measured by the current measurement mechanism described in the third and fourth embodiments can be used for calibration of the measuring element 210.

電子ビームの電流値の経時変化は測定子210に反映される。例えば、同一の描画パターンにおいて、同一データに基づく描画を行ったときの測定子210に検出される値は同一のはずである。   The change with time in the current value of the electron beam is reflected in the probe 210. For example, in the same drawing pattern, the value detected by the probe 210 when drawing based on the same data should be the same.

これが異なったときに、全電流値を同時測定することで、位置ずれによるものなのか否かを総合的に判断することが可能となり、計算の精度を上げることが可能である。   When they are different, it is possible to comprehensively determine whether or not the current is due to the positional deviation by simultaneously measuring all the current values, and the calculation accuracy can be improved.

(第八の実施例)
第四、第五及び第六の実施例において、リアルタイムに電子ビームの中心位置や形状を求め、かつ制御にフィードバックする手段について述べたが、当該検出手段は、オペレータに電子ビームの現在位置及び断面形状の情報を与えることも可能である。
(Eighth embodiment)
In the fourth, fifth and sixth embodiments, the means for obtaining the center position and shape of the electron beam in real time and feeding back to the control has been described, but the detection means provides the operator with the current position and cross section of the electron beam. It is also possible to give shape information.

図7、図8に画面表示の一例を示す。試料面の視野範囲において、成形及び偏向をかけていない初期電子ビーム位置を基準とし、電子ビームの形状と位置を画像データとして表示することができる。   7 and 8 show examples of screen display. The shape and position of the electron beam can be displayed as image data with reference to the initial electron beam position not subjected to shaping and deflection in the visual field range of the sample surface.

あるいは電子ビーム形状をメッシュに切って、各部分の電流密度比をあわせて表示することができる。   Alternatively, the electron beam shape can be cut into a mesh and the current density ratio of each part can be displayed together.

図1に示した電子ビーム描画装置の電子光学カラム部分100の内部をイメージした図7の表示部500の中で、表示部を細かくメッシュで切り、それぞれの区画で電子ビーム無し部分510、電子ビームの電流密度比が低い相対強度1の電子ビーム有り部分521、電子ビームの電流密度比が中程である相対強度2の電子ビーム有り部分522、電子ビームの電流密度比が高い相対強度3の電子ビーム有り部分520のように区別して表示するようにする。   In the display unit 500 of FIG. 7, which is an image of the inside of the electron optical column portion 100 of the electron beam drawing apparatus shown in FIG. 1, the display unit is finely cut with a mesh, and the electron beam-free portion 510 and the electron beam are divided in each section. The electron beam portion 521 with a relative intensity of 1 with a low current density ratio, the electron beam portion 522 with a relative intensity of 2 with an intermediate current density ratio of the electron beam, and an electron with a relative intensity of 3 with a high current density ratio of the electron beam. Different display is made as in the portion 520 with the beam.

この表示は、白黒画像においてはその白黒の濃淡比や模様によって表現し、カラー画像においては同一色の濃淡比であったり異なる色の組合せで表現するとよい。   This display may be expressed by a black and white density ratio or pattern in a black and white image, and may be expressed by a color ratio or the combination of different colors in a color image.

あるいは、メッシュごとに、電子ビームの無い位置を0、電子ビームが存在する位置を1以上とし、さらに電子ビームの相対強度を数値表示することでもよい。   Alternatively, for each mesh, the position where there is no electron beam may be 0, the position where the electron beam exists may be 1 or more, and the relative intensity of the electron beam may be displayed numerically.

この一例を図8に示す。モニタ上のウィンドウをイメージしたような四角い表示部600の中で、表示部を細かくメッシュで切り、それぞれの区画で電子ビーム無し部分610を0、電子ビーム有り部分でかつ、電子ビームの相対強度1の部分621を1、電子ビームの相対強度2の部分を622、電子ビームの相対強度3の部分620を3と区別して表示する。   An example of this is shown in FIG. In a square display unit 600 that looks like a window on a monitor, the display unit is finely cut with a mesh. In each section, the portion without an electron beam 610 is 0, the portion with an electron beam, and the relative intensity 1 of the electron beam. The portion 621 of the electron beam is displayed as 1, the portion of the relative intensity 2 of the electron beam 622 as distinguished from the portion 620 of the relative intensity 3 of the electron beam as 3 and displayed.

また電流値の測定結果を加味し、場所の電流密度比の濃淡だけでなく絶対値における電流密度比を表示することも可能である。   It is also possible to display the current density ratio in the absolute value as well as the density of the current density ratio in the place by taking the measurement result of the current value into consideration.

これらの表示をショットごとに画面表示するのではなく、描画の一定周期ごとに画面表示したり、あるいは描画後に、描画の時間や試料上の位置をパラメータとして設定することで、その1ショット分の電子ビーム断面積を表示することでもよい。   These displays are not displayed on the screen for each shot, but are displayed on the screen at a fixed period of drawing, or after drawing, the drawing time and the position on the sample are set as parameters, so that for one shot The electron beam cross-sectional area may be displayed.

これは、描画後の検査工程で何か確認の必要な、例えばショット抜けのような事象が起きたときに、原因を調査する上で重要なデータになりうる。   This can be important data for investigating the cause when an event such as missing shot needs to be confirmed in the inspection process after drawing.

測定した電流値の変化からチップの寿命予測を行い、オペレータに対してワーニング表示を出すことも可能である。あるいは数値自身を常にモニタ画面に表示したり、グラフ化して表示することも可能である。表示する数値は、電流値自身でもよいし、そこから予測できる寿命あるいは使用可能な残り時間でもよい。   It is also possible to predict the life of the chip from the change in the measured current value and to give a warning display to the operator. Alternatively, the numerical value itself can always be displayed on the monitor screen or displayed as a graph. The numerical value to be displayed may be the current value itself, the life that can be predicted from it, or the remaining usable time.

(第9の実施例)
図9に沿い補正量について詳しく述べる。
(Ninth embodiment)
The correction amount will be described in detail with reference to FIG.

描画データ901に基づく描画結果902はテーブル903のデータと比較される。テーブル903の電流値のデータと描画データ901に基づく実測電流値との差が無かったり、あるいは差分値のドリフト量があっても予め定められた閾値を超えないときは補正量ゼロ904の補正が行なわれる。つまり、補正が行なわれない。   A drawing result 902 based on the drawing data 901 is compared with the data in the table 903. If there is no difference between the current value data in the table 903 and the measured current value based on the drawing data 901, or if the difference value drift amount does not exceed a predetermined threshold value, the correction amount zero 904 is corrected. Done. That is, no correction is performed.

差分値のドリフト量が閾値を越えたときは、補正量有り905の補正が描画データ901に加えられる。その補正量はドリフト量に見合った補正になる。   When the drift amount of the difference value exceeds the threshold value, correction 905 with correction amount is added to the drawing data 901. The correction amount corresponds to the drift amount.

この補正量有り905の場合の補正では、テーブル903のデータは修正が行なわれない。しかし、その補正が以後の描画に継続して生じ場合には、絶対的な補正と見てテーブル903のデータを行い、テーブル903からの補正906が描画データ901に加えられる。   In the correction when the correction amount is 905, the data in the table 903 is not corrected. However, when the correction continues in subsequent drawing, the data in the table 903 is regarded as an absolute correction, and the correction 906 from the table 903 is added to the drawing data 901.

これにより、描画を続けながら、逐次補正が行なわれるので、無駄な補正時間がなくなり、スループットが高まる。   As a result, since the correction is performed sequentially while drawing is continued, useless correction time is eliminated and the throughput is increased.

本発明の実施例に係わるもので、電子ビーム描画装置の構成を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which concerns on the Example of this invention, and shows the structure of an electron beam drawing apparatus. 本発明の実施例に係わるもので、電子ビームの磁場を測定する原理を示す概念図。The conceptual diagram which shows the principle which concerns on the Example of this invention and measures the magnetic field of an electron beam. 本発明の実施例に係わるもので、電子ビームが成形された後の平面形状を示す平面図。The top view which concerns on the Example of this invention and shows the planar shape after an electron beam is shape | molded. 本発明の実施例に係わるもので、電子ビームが成形された後の平面形状を示す平面図。The top view which concerns on the Example of this invention and shows the planar shape after an electron beam is shape | molded. 本発明の実施例に係わるもので、電子ビーム位置検出と補正量計算の流れを示すフローチャート。The flowchart which concerns on the Example of this invention and shows the flow of electron beam position detection and correction amount calculation. 本発明の実施例に係わるもので、電子ビーム位置検出と補正量計算の流れを示すフローチャート。The flowchart which concerns on the Example of this invention and shows the flow of electron beam position detection and correction amount calculation. 本発明の実施例に係わるもので、電子ビームの電流の電流密度比ないし相対強度を表示する画面図。The screen figure which displays the current density ratio thru | or relative intensity | strength of the electric current of an electron beam concerning the Example of this invention. 本発明の実施例に係わるもので、電子ビームの電流の電流密度比ないし相対強度を数字で表示する画面図。The screen figure which concerns on the Example of this invention and displays the current density ratio thru | or relative intensity | strength of the electric current of an electron beam numerically. 本発明の実施例に係わるもので、補正のブロック回路図。FIG. 3 is a block circuit diagram of correction according to the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

100…電子光学カラム部分、121…校正用マーク、122…試料ステージ、124…制御部分、125…主制御系、126…データ制御系、127…アナログ制御系、128…信号処理系、129…機構制御系、180…電流検出器、200…電流路、201…磁界、210…測定子、211…検出器、310…測定子、500…表示部、510…電子ビーム無し部分、520…電子ビーム有り部分、521…電子ビーム有り部分、522…電子ビーム有り部分、600…表示画面、610…電子ビーム無し部分、620…電子ビーム有り部分、621…電子ビーム有り部分、622…電子ビーム有り部分。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Electro-optical column part, 121 ... Calibration mark, 122 ... Sample stage, 124 ... Control part, 125 ... Main control system, 126 ... Data control system, 127 ... Analog control system, 128 ... Signal processing system, 129 ... Mechanism Control system, 180 ... current detector, 200 ... current path, 201 ... magnetic field, 210 ... measuring element, 211 ... detector, 310 ... measuring element, 500 ... display unit, 510 ... no electron beam part, 520 ... with electron beam 521: Electron beam present part, 522 ... Electron beam present part, 600 ... Display screen, 610 ... Electron beam absent part, 620 ... Electron beam present part, 621 ... Electron beam present part, 622 ... Electron beam present part.

Claims (6)

電子ビームが発生する磁場により起電力を誘起する測定子と、前記測定子が誘起した起電力より前記電子ビームの位置を求める演算装置と、求めた前記電子ビームの位置に基づいて前記電子ビームの偏向を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。   A measuring element for inducing an electromotive force by a magnetic field generated by the electron beam; an arithmetic unit for determining the position of the electron beam from the electromotive force induced by the measuring element; and the electron beam based on the determined position of the electron beam. An electron beam drawing apparatus comprising: a control device that controls deflection. 請求項1記載の電子ビーム描画装置において、
前記電子ビームの位置を表示する表示装置を備えたことを特徴とする電子ビーム描画装置。
The electron beam drawing apparatus according to claim 1.
An electron beam drawing apparatus comprising a display device for displaying the position of the electron beam.
請求項1記載の電子ビーム描画装置において、
前記電子ビームの偏向前の光軸である基準軸に対して同心円状の複数箇所、及び前記基準軸に対して一定距離だけ離れ、かつ位置の異なる複数箇所に前記測定子が配置され、
前記演算装置は、それぞれの前記測定子に誘起された起電力を比較して前記電子ビームの位置を計算することを特徴とする電子ビーム描画装置。
The electron beam drawing apparatus according to claim 1.
A plurality of concentric circles with respect to a reference axis, which is an optical axis before deflection of the electron beam, and a plurality of positions apart from the reference axis by a certain distance and at different positions;
The said arithmetic unit calculates the position of the said electron beam by comparing the electromotive force induced by each said measuring element, The electron beam drawing apparatus characterized by the above-mentioned.
請求項1記載の電子ビーム描画装置において、
前記電子ビームの断面形状を成形する開口部材と、前記開口部材により成形された電子ビームの形状のうちのひとつを基準とし該電子ビームの複数の位置における起電力に基づく電流値のテーブルを記憶する記憶装置とを備え、
前記演算装置は、電子ビームを試料へ照射して描画しながら前記測定子に誘起された起電力に基づく電流値と前記テーブルの電流値とを比較し、差分値が予め定められた閾値を超えた場合には、閾値を越えた分の電流値に対応する位置ずれの補正量を演算することを特徴とする電子ビーム描画装置。
The electron beam drawing apparatus according to claim 1.
An opening member that shapes the cross-sectional shape of the electron beam, and a table of current values based on electromotive forces at a plurality of positions of the electron beam based on one of the shapes of the electron beam formed by the opening member. A storage device,
The arithmetic device compares the current value based on the electromotive force induced in the probe while irradiating the sample with an electron beam, and compares the current value of the table with a difference value exceeding a predetermined threshold value. In the case of the electron beam drawing apparatus, the correction amount of the positional deviation corresponding to the current value exceeding the threshold value is calculated.
請求項2記載の電子ビーム描画装置において、
前記演算装置は、前記制御装置によって制御される前記電子ビームの位置と前記電子ビームの実測された位置とを比較して、両者の位置ずれを求めることを特徴とする電子ビーム描画装置。
The electron beam drawing apparatus according to claim 2.
The arithmetic device compares the position of the electron beam controlled by the control device and the actually measured position of the electron beam, and obtains a positional deviation between them.
請求項5記載の電子ビーム描画装置において、
前記表示装置は前記位置ずれが発生したときには位置ずれの発生を表示するとともに、前記演算装置は該位置ずれを記憶する記憶装置を備えることを特徴とする電子ビーム描画装置。
The electron beam drawing apparatus according to claim 5.
The display device displays occurrence of misalignment when the misalignment occurs, and the arithmetic unit includes a storage device for storing the misalignment.
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