JP2005340345A - Electron beam apparatus, method for measuring distortion in deflection position of electron beam, method for correcting deflection position of electron beam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子線源から生じる電子ビームを偏向する偏向手段とこの偏向手段を較正する較正手段を有する電子線装置、その電子ビームの偏向位置歪み測定方法、及び電子ビームの偏向位置補正方法に関する。特に本発明は、半導体集積回路などの製造工程で使用され、電子線源により発生させた電子ビームを偏向し、露光パターンに対応するマスクパターンを有するマスク上で走査させて露光パターンを露光する電子線露光装置に好適に利用可能である。 The present invention relates to an electron beam apparatus having a deflection means for deflecting an electron beam generated from an electron beam source, a calibration means for calibrating the deflection means, a method for measuring deflection position distortion of the electron beam, and a method for correcting the deflection position of the electron beam. . In particular, the present invention is an electron that is used in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit or the like, deflects an electron beam generated by an electron beam source, and scans a mask having a mask pattern corresponding to the exposure pattern to expose the exposure pattern. It can be suitably used for a line exposure apparatus.
近年、半導体集積回路の高集積化のニーズに伴い、回路パターンの一層の微細化が要望されている。現在、微細化の限界を規定しているのは主として露光装置であり、電子ビーム直接描画装置やX線露光装置などの新しい方式の露光装置が開発されている。 In recent years, with the need for higher integration of semiconductor integrated circuits, further miniaturization of circuit patterns has been demanded. At present, the limits of miniaturization are mainly limited to exposure apparatuses, and new exposure apparatuses such as an electron beam direct writing apparatus and an X-ray exposure apparatus have been developed.
最近では新しい方式の露光装置として、量産レベルで超微細加工用に使用可能な電子線近接露光装置が開示されている(例えば特許文献1、およびこれに対応する日本国特許出願の特許文献2)。
Recently, an electron beam proximity exposure apparatus that can be used for ultrafine processing at a mass production level has been disclosed as a new type of exposure apparatus (for example,
図1は、特許文献1に開示された電子線近接露光装置の基本構成を示す図である。この図を参照して、電子線近接露光装置について簡単に説明する。図示するように、電子光学鏡筒(カラム)10内には、電子ビーム15を発生する電子線源14と整形アパチャ18と電子ビーム15を平行ビームにする照射レンズ16とを有する電子銃12、対となる主偏向器21、22と、対となる副偏向器51、52とを含み、電子ビーム15を光軸19に平行に走査する走査手段24、露光するパターンに対応する開口を有するマスク30、および静電チャック44とXYステージ46とから構成される。試料(半導体ウエハ)40は、表面にレジスト層42が形成され、静電チャック44上に保持されている。
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electron beam proximity exposure apparatus disclosed in
試料40は、表面がマスク30に近接するように配置される。この状態でマスク30に垂直に電子ビーム15を照射すると、マスク30の開口を通過した電子ビーム15が試料40の表面のレジスト層42に照射される。
The
走査手段24の主偏向器21、22が、電子ビーム15を所定の偏向領域内の各偏向位置へと偏向させる偏向量を指令するための各偏向指令量は、各偏向位置に対応してそれぞれ予め定められている。
そして、主偏向器21、22は、この偏向指令量を図示しない信号線を介して外部制御装置から受信して、受信した偏向指令量に応じた電場及び/又は磁場を発生させて電子ビーム15を偏向することが可能である。電子ビーム15は、主偏向器21、22が発生させた電場及び/又は磁場により、前記偏向指令量に対応して定められた偏向位置へと偏向される。
The respective deflection command amounts for the
The
これにより、主偏向器21、22は、図2に示すように、電子ビーム15がマスク30上の露光パターンが設けられるメンブレン部分の全面を走査するように、電子ビームを偏向制御する。これによりマスク30のマスクパターンが試料40上のレジスト層42に等倍転写される。
Thereby, the
XYステージ46は、静電チャック44に吸着された試料40を水平の直交2軸方向に移動させるもので、マスクパターンの等倍転写が終了するたびに試料40を所定量移動させ、これにより1枚の試料40に複数のマスクパターンを転写できるようにしている。
The
走査手段24中の副偏向器51、52は、マスク歪みを補正するように電子ビーム15のマスクパターンへの入射角度を制御(傾き制御)する。いま図3に示すように電子ビーム15の露光用マスク30への入射角度をα、露光用マスク30とウエハ40とのギャップをGとすると、入射角度αによるマスクパターンの転写位置のずれ量δは、
δ=G・tanα
で表される。図3上ではマスクパターンが正規の位置からずれ量δだけずれた位置に転写される。
The
δ = G ・ tanα
It is represented by In FIG. 3, the mask pattern is transferred to a position shifted from the normal position by a shift amount δ.
したがって、露光用のマスク30に、例えば図4(A)に示されるようなマスク歪みがある場合には、電子ビーム走査位置におけるマスク歪みに応じて、電子ビームの傾き制御を行うことにより、図4(B)に示されるようにマスク歪みのない状態でのマスクパターンを転写することが可能となる。
Therefore, when the
上述の電子線露光装置によって露光が行われ、その後に現像処理が施されたレジスト層42上に形成されるパターン線幅は、電子ビーム15の露光量すなわち電子ビーム15の電流量と露光時間との積により変化する。
したがって、形成されたパターン線幅のムラを防止して解像性劣化を防止するためには、電子ビーム15の電流値を維持する一方で、電子ビーム15のマスク上における走査速度を所定の精度で制御及び維持する必要がある。このため、上記走査手段24(特に主偏向器21、22)は、高い精度で電子ビーム15のマスク上の偏向位置を制御しなければならない。
The pattern line width formed on the
Therefore, in order to prevent unevenness of the formed pattern line width and prevent deterioration of resolution, while maintaining the current value of the
しかし、実際には上記走査手段24、特に主偏向器21、22をカラム10に取り付ける際の機械的な取り付け誤差や各偏向器を構成する電極の特性差等の影響により、主偏向器21、22が発生させる電場及び/又は磁場の不均一性(偏向歪み)が生じている。この偏向歪みに起因して、所望の偏向位置に対応して予め定められた偏向指令量を入力された主偏向器21、22により偏向された電子ビームの実際の偏向位置と、前記所望の偏向位置とが一致しない現象が生じていた。このような、所望の偏向位置と実際の偏向位置とのズレは、電子ビーム15のマスク上における走査速度の変動を招来し、試料40への電子ビーム15の露光量ムラ及び解像性劣化を引き起こしていた。
However, in actuality, due to the influence of the mechanical attachment error when attaching the scanning means 24, in particular, the
上記問題を鑑みて、本発明は、電子線源から発生させた電子ビームで試料を走査する電子線装置において、上述の所望の偏向位置と実際の偏向位置とのズレを良好に較正することにより、電子ビームの走査速度の変動を低減することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides an electron beam apparatus that scans a sample with an electron beam generated from an electron beam source, by calibrating the deviation between the desired deflection position and the actual deflection position. An object is to reduce fluctuations in the scanning speed of the electron beam.
上記目的を達成するために、本発明では、前記偏向器(走査手段)の偏向領域内に偏向された電子ビームの偏向位置を測定し、またこの位置測定時における偏向指令量を取得し、この測定位置に電子ビームを偏向するために該位置に対応して予め定められる偏向指令量と、前記取得した偏向指令量とを比較して、偏向歪みを取得する。 In order to achieve the above object, in the present invention, the deflection position of the electron beam deflected in the deflection region of the deflector (scanning means) is measured, and the deflection command amount at the time of this position measurement is obtained. In order to deflect the electron beam to the measurement position, a deflection command amount determined in advance corresponding to the position is compared with the obtained deflection command amount to obtain a deflection distortion.
すなわち、本発明の第1形態に係る電子線装置は、電子ビームを発生する電子線源と、電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に電子ビームを偏向するための偏向手段と、偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を偏向手段に入力する偏向指令部とを備え、更に、電子ビームの偏向位置を測定する電子線位置測定器と、測定された偏向位置に応じて定められる偏向指令量を、前記測定位置の測定時に偏向手段に入力される偏向指令量に較正する偏向位置較正手段と、を備える。 That is, the electron beam apparatus according to the first aspect of the present invention includes an electron beam source that generates an electron beam, and an electron beam at each position in a deflection region defined in a predetermined plane perpendicular to the optical axis of the electron beam source. An electron beam for measuring the deflection position of the electron beam, and a deflection command unit for inputting a deflection command amount predetermined according to each position in the deflection area to the deflection unit. A position measuring device; and a deflection position calibration unit that calibrates a deflection command amount determined according to the measured deflection position to a deflection command amount input to the deflection unit when the measurement position is measured.
また、本発明の第2形態に係る偏向位置の歪み測定方法は、電子ビームを発生する電子線源と、電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に電子ビームを偏向するための偏向手段と、偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を偏向手段に入力する偏向指令部とを備える電子線装置において、偏向手段による電子ビームの偏向位置の歪みを測定するために、電子ビームの偏向位置を測定し、測定された偏向位置に応じて定められる偏向指令量と、前記測定位置の測定時に偏向手段に入力される偏向指令量との差を求める。 The deflection position distortion measuring method according to the second embodiment of the present invention includes an electron beam source that generates an electron beam, and each position in a deflection region that is defined in a predetermined plane perpendicular to the optical axis of the electron beam source. In an electron beam apparatus comprising: a deflection means for deflecting an electron beam; and a deflection command section for inputting a deflection command amount predetermined according to each position in the deflection area to the deflection means. In order to measure the distortion of the deflection position, the deflection position of the electron beam is measured, the deflection command amount determined according to the measured deflection position, and the deflection command amount input to the deflection means when measuring the measurement position Find the difference between
さらにまた、本発明の第3形態に係る偏向位置較正方法は、電子ビームを発生する電子線源と、電子線源の光軸に垂直な所定の面内に定められる偏向領域内の各位置に電子ビームを偏向するための偏向手段と、偏向領域内の各位置に応じて予め定められる各偏向指令量を偏向手段に入力する偏向指令部とを備える電子線装置において、偏向手段による電子ビームの偏向位置を較正するために、電子ビームの偏向位置を測定し、測定された偏向位置に応じて定められる偏向指令量を、前記測定位置の測定時に偏向手段に入力される偏向指令量に較正する。 Furthermore, the deflection position calibration method according to the third embodiment of the present invention includes an electron beam source that generates an electron beam, and a position in a deflection region that is defined in a predetermined plane perpendicular to the optical axis of the electron beam source. In an electron beam apparatus comprising a deflecting unit for deflecting an electron beam and a deflection command unit for inputting each deflection command amount predetermined according to each position in the deflection region to the deflecting unit, the electron beam by the deflecting unit In order to calibrate the deflection position, the deflection position of the electron beam is measured, and the deflection command amount determined according to the measured deflection position is calibrated to the deflection command amount input to the deflection means when the measurement position is measured. .
電子線位置測定器は、電子受入口を有する電子検出器と、電子検出器を既知の測定位置に支持する支持手段と備え、この電子検出器が電子ビームを既知の測定位置で検出することにより電子線の位置を測定することとしてよい。
そして、この測定位置の測定時における偏向指令量として、既知の測定位置に固定した電子検出器を電子ビームで走査して、この測定位置に偏向された電子ビームが電子検出器に検出されたときに偏向手段に入力される偏向指令量を取得する。
The electron beam position measuring device includes an electron detector having an electron receiving port and support means for supporting the electron detector at a known measurement position, and the electron detector detects the electron beam at the known measurement position. The position of the electron beam may be measured.
Then, as an amount of deflection command at the time of measurement at this measurement position, when an electron beam that has been deflected to this measurement position is detected by the electron detector after scanning an electron detector fixed at a known measurement position with an electron beam The deflection command amount input to the deflection means is acquired.
前記偏向指令量を取得するために、電子検出器の電子受入口には、電子線源の光軸に垂直な面に平行な第1の方向にナイフエッジが設けることとしてよく、一方で前記電子ビームが、第1の方向に垂直な第2の方向に電子受入口を走査したとき、電子検出器の出力値の変化率が極値となる偏向指令量を、第2の方向についての偏向指令量として取得する偏向指令量取得手段を設けることとしてよい。
電子線位置測定器は、複数の電子検出器を備え、支持手段は各電子検出器を異なる測定位置にそれぞれ支持することとしてもよい。
In order to obtain the deflection command amount, a knife edge may be provided in the first direction parallel to the plane perpendicular to the optical axis of the electron beam source at the electron receiving port of the electron detector, When the beam scans the electron receiving port in the second direction perpendicular to the first direction, the deflection command amount at which the rate of change of the output value of the electron detector becomes an extreme value is set as the deflection command in the second direction. It is good also as providing the deflection command amount acquisition means acquired as a quantity.
The electron beam position measuring device may include a plurality of electron detectors, and the support means may support each electron detector at a different measurement position.
また、電子ビームを既知の偏向位置に対応する一定の偏向指令量で偏向しつづけておき、この電子ビームを電子受入口が横切るように電子検出器を移動させ、電子を検出したときの電子検出器の位置を電子ビームの実際の偏向位置として測定してもよい。
電子ビームの実際の偏向位置を測定するために、電子検出器には前記第1の方向にナイフエッジを有する電子受入口を設けてよい。そして、電子受入口が電子ビームを横切るように前記第2の方向に電子検出器を移動させて、この電子検出器の移動に伴い変化する電子検出器の出力値の変化率が極値となる電子検出器の位置を電子ビームの第2の方向についての偏向位置としてよい。
In addition, the electron beam is continuously deflected by a predetermined deflection command amount corresponding to a known deflection position, and the electron detector is moved so that the electron beam crosses the electron receiving port, and the electron detection is performed when the electron is detected. The position of the instrument may be measured as the actual deflection position of the electron beam.
In order to measure the actual deflection position of the electron beam, the electron detector may be provided with an electron inlet having a knife edge in the first direction. Then, the electron detector is moved in the second direction so that the electron acceptance port crosses the electron beam, and the rate of change of the output value of the electron detector that changes with the movement of the electron detector becomes an extreme value. The position of the electron detector may be a deflection position in the second direction of the electron beam.
本発明により偏向歪みにより生じる入力偏向指令量と、実際の偏向位置とのずれを良好に補正することが可能となり、正確な電子ビームの走査を行うことが可能となる。本発明の電子線装置を電子線露光装置に適用する場合、その電子線の照射量(露光量)の均一性を向上することが可能となり、試料に露光されたパターンの解像性を向上することが可能となる。
また、すでに前工程で下層パターンが形成された試料に露光パターンを重ねて露光する場合には、偏向歪み補正の精度の向上により、試料上にパターンを露光する位置の精度が向上され、下層パターンとの重ね合わせ精度が向上する。
According to the present invention, it is possible to satisfactorily correct a deviation between an input deflection command amount caused by deflection distortion and an actual deflection position, and it is possible to perform accurate electron beam scanning. When the electron beam apparatus of the present invention is applied to an electron beam exposure apparatus, it becomes possible to improve the uniformity of the irradiation amount (exposure amount) of the electron beam and improve the resolution of the pattern exposed to the sample. It becomes possible.
In addition, when an exposure pattern is overlaid on a sample on which a lower layer pattern has already been formed in the previous process, the accuracy of the position at which the pattern is exposed on the sample is improved by improving the accuracy of deflection distortion correction. And the overlay accuracy is improved.
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図5は、本発明の実施例に係る電子線装置の概略構成図である。電子ビーム近接露光装置の基本構成は、図1に示した構成及び上記の文献1に開示された構成に類似した構成を有している。よって、図1と同一の機能部分には同一の参照番号を付して表し、詳しい説明は省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an electron beam apparatus according to an embodiment of the present invention. The basic configuration of the electron beam proximity exposure apparatus has a configuration similar to the configuration shown in FIG. 1 and the configuration disclosed in
以下の説明では、電子線装置として電子線露光装置、特に近接露光方式の電子線近接露光装置を例示するが、本発明の電子線装置は、電子線近接露光装置だけでなく、露光パターンに応じたマスクパターンを有するマスクに電子ビームを照射して、マスクを通過する電子ビームにより試料に露光パターンを露光する電子線露光装置であれば、投影方式の電子ビーム露光装置などの他の方式の電子線露光装置にも利用可能である。
さらに、電子線露光装置だけでなく、電子線源により電子ビームを発生させ、この電子ビームを偏向手段により試料上で走査する電子線装置であれば、走査型電子顕微鏡、透過形電子顕微鏡や、電子線検査装置などの電子線装置にも利用可能である。
In the following description, an electron beam exposure apparatus, particularly a proximity exposure type electron beam proximity exposure apparatus, is exemplified as the electron beam apparatus. However, the electron beam apparatus according to the present invention is not limited to the electron beam proximity exposure apparatus but also according to the exposure pattern. As long as it is an electron beam exposure apparatus that irradiates a mask having a mask pattern with an electron beam and exposes the exposure pattern onto the sample with an electron beam that passes through the mask, other types of electrons such as a projection type electron beam exposure apparatus It can also be used for a line exposure apparatus.
Furthermore, not only an electron beam exposure apparatus but also an electron beam apparatus that generates an electron beam from an electron beam source and scans the electron beam on a sample by a deflecting means, a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, It can also be used for an electron beam apparatus such as an electron beam inspection apparatus.
図5に示すように、電子線近接露光装置1は、カラム10内に、電子ビーム15を発生する電子ビーム源14と電子ビーム15を平行ビームにする照射レンズ16とを有する電子銃12、主偏向器21、22と副偏向器51、52とを含み電子ビーム15を光軸19に平行に走査するように前記電子ビーム15を偏向する走査手段24、露光するパターンに対応する開口を有するマスク30、マスク30を支持するマスクチャックを有しマスク30を少なくとも水平の直交2軸方向(XY方向に)に移動させるマスクステージ36を備える。
As shown in FIG. 5, an electron beam
一方、電子線近接露光装置1は、チャンバ内8に、静電チャック44とXYステージ46とを備える。マスク30は、静電チャック44に吸着された試料40の表面に近接するように(マスク30と試料40とのギャップが、例えば、50μmとなるように)配置される。
On the other hand, the electron beam
電子線近接露光装置1は、電子線近接露光装置1の全体的な動作を司るコンピュータなどの制御装置である計算機91を備える。
電子線近接露光装置1は、計算機91が実行するプログラムや各種データを記憶するためのメモリ93を備える。メモリ93は計算機91のバス92に接続され、これにより計算機91や、バス92を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。
The electron beam
The electron beam
電子線近接露光装置1は、走査手段24の主偏向器21、22が、電子ビーム15を所定の偏向領域内の各偏向位置へと偏向させるための偏向指令量を主偏向器21、22に供給するための偏向指令部27を備える。偏向指令部27は計算機91のバス92に接続され、これにより計算機91や、バス92を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。
In the electron beam
主偏向器21、22の偏向領域内の各偏向位置とこの位置に電子ビームを偏向するために必要な各偏向指令量とは、それぞれ対応させてテーブル又はマップの形式で予め定められており、メモリ93や偏向指令部27に内蔵される記憶手段(図示せず)に記憶されている。
Each deflection position in the deflection region of the
偏向指令部27から供給されるディジタル信号である偏向指令量は、ディジタルアナログ変換器(以下DACと記す)26にてアナログ信号に変換された後、増幅器25で増幅されて主偏向器21、22に入力される。
A deflection command amount, which is a digital signal supplied from the
XYステージ46上には、電子ビーム15を検出する電子検出器61が固定されて設けられる。XYステージ46は、ステージ制御部47が生成する駆動信号によって駆動され、ステージ制御部47は計算機91からXY位置信号を受信して駆動信号を生成する。計算機91は、XYステージ46を位置決め制御することにより、電子検出器61を偏向領域の各位置へ位置決めすることが可能となる。したがって計算機91は、電子検出器61が電子ビーム15を検出したときの電子検出器61の位置を求めることにより、電子ビーム15の偏向位置を検出する。
なお、電子検出器61、信号処理手段62、計算機91、XYステージ46、およびステージ制御部47(以下、これらを電子線検出)は、本発明に係る電子線位置測定器をなし(以下、これらを「電子線位置測定手段」と記す)、さらに、XYステージ46、ステージ制御部47、および計算機91は、本発明に係る電子検出器を測定位置に支持する支持手段をなす。
An
The
なお、電子検出器61の設置箇所はXYステージ46上に限られず、主偏向器21、22の偏向領域内において電子検出器61の位置決め制御を行うことが可能な支持手段をXYステージ46以外に設けることとしてよい。
Note that the installation location of the
また電子線近接露光装置1は、偏向指令部27からDAC26に入力されている偏向指令量を取得する偏向指令量取得部81とを備える。偏向指令量取得部81は、電子ビーム15を電子検出器61が検出した際に、DAC26に入力されている偏向指令量をリアルタイムに取得することができる。
偏向指令量取得部81は計算機91のバス92に接続され、これにより計算機91や、バス92を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。取得した指令量をメモリ93に記憶することも可能である。
The electron beam
The deflection command
また、電子線近接露光装置1は、電子線位置測定手段により測定された電子ビーム15の偏向位置に対応して定められている偏向指令量をメモリ93又は偏向指令部27から取得し、これと偏向指令量取得部81によって取得された偏向指令量との差を求める比較部82を備える。
さらに、電子線近接露光装置1は、電子線位置測定手段により測定された電子ビーム15の偏向位置に対応して定められ、メモリ93又は偏向指令部27に記憶される偏向指令量を、偏向指令量取得部81によって取得された偏向指令量に補正する補正部83を備える。
比較部82及び補正部83もまた、計算機91のバス92に接続され、これにより計算機91や、バス92を供用する他の構成要素と相互にデータのやりとりが可能である。
Further, the electron beam
Further, the electron beam
The
図6は、本発明に係る電子ビームの偏向位置の歪み測定方法のフローチャートである。
ステップS101において、計算機91は、電子ビーム15の最初の測定位置のXY位置信号をステージ制御部47へ出力し、ステージ制御部47は、現在のXYステージの位置から、入力されたXY位置信号までXYステージ46を駆動するための駆動信号を生成する。これによりXYステージ46上の電子検出器61を、最初の測定位置に位置付ける。
FIG. 6 is a flowchart of the method for measuring the distortion of the deflection position of the electron beam according to the present invention.
In step S101, the
図7(A)は、XYステージ46上に固定して設けられる電子検出器61の斜視図であり、図7(B)は電子検出器61の断面図である。電子検出器61は、検出部分63と検出部分63を電子線源14の光軸19方向であるZ方向を回転軸として回転させる駆動部分64と、検出部分63の検出信号を断続制御する継電器などの出力制御部65を備える。
検出部分63の上面には、開口66を有するアパチャ板67が設けられており、アパチャ板67の下方には、開口66を通過した電子を検出して、その電子量を電気信号に変換して出力するファラデーカップのような電子検出手段68を設ける。
FIG. 7A is a perspective view of the
An
アパチャ板67の開口66には、Z方向に垂直なXY平面の1方向に沿って正確に延びる縁部であるナイフエッジが設けられている。このナイフエッジは、第1の方向であるX方向についての電子ビーム15の偏向位置を測定し、またこの時のX方向についての偏向指令量を取得するときには、第2の方向であるY方向に延伸するように方向付けられ、反対にY方向についての電子ビーム15の偏向位置を測定し、またこの時のY方向についての偏向指令量を取得するときには、第1の方向であるX方向に延伸するように方向付けられる。ナイフエッジの延伸方向は、駆動部分64によってX方向とY方向とに選択的に方向付けることが可能である。
The
出力制御部65は、信号処理回路62への電子検出器61の信号出力を断続制御する。これは例えば、信号処理回路62へ電子検出器61の信号出力が入力されているときと、出力制御部65によって遮断され電子検出器61の信号出力が信号処理回路62へ入力されていないときの、両時点における信号処理回路62へ入力信号を比較して、その差分信号をノイズ信号として求めるために使用される。
そして、電子検出器61から信号処理回路62への入力信号からこの差分信号(ノイズ信号)を除去して、信号処理回路62への入力信号自身をキャリブレートするために使用される。
The
Then, this difference signal (noise signal) is removed from the input signal from the
図6に戻りステップS102において、偏向指令部27は、DAC26及び増幅器25を介して、電子検出器61が位置付けられた測定位置に対応する偏向指令量を、所定の変化幅にわたって変化させて主偏向器21、22に出力する。これにより電子ビーム15は電子検出器61の上を走査する。
このとき、X方向についての電子ビーム15の偏向位置を測定し、またこの時のX方向についての偏向指令量を取得するときには、偏向指令量は電子ビームの偏向位置がX方向に変化する方向に変更され、反対にY方向についての電子ビーム15の偏向位置を測定し、またこの時のY方向についての偏向指令量を取得するときには、偏向指令量は電子ビームの偏向位置がY方向に変化する方向に変更される。
Returning to FIG. 6, in step S <b> 102, the
At this time, when the deflection position of the
図8(A)に、X方向についての電子ビーム15の偏向位置を測定し、またこの測定時の偏向指令量を取得するときの、開口66のナイフエッジ68A及び68Bの延伸方向と、電子ビーム15の偏向位置の変化方向を示す。
FIG. 8A shows the extending direction of the knife edges 68A and 68B of the
ステップS103において、偏向指令量取得部81は、電子ビーム15で電子検出器61の開口66を走査させつつ電子検出器61の検出値を取得し、偏向指令量の変化に対する検出値の変化率(1次微分値)を算出する。図8(B)は、電子ビーム15で電子検出器61の開口66を走査するときの、偏向指令部27が出力する偏向指令量と電子検出器61の検出値との関係を示すグラフであり、図8(C)は、図8(B)の波形の1次微分波形である。
In step S103, the deflection command
図8(B)に示すとおり、電子検出器61の検出値の傾きの絶対値は、電子ビーム15の中心が電子検出器61の開口66のナイフエッジ68A及び68Bを通過する際に最も大きくなる。したがって図8(C)に示すとおり、電子ビーム15の中心が電子検出器61の開口66のナイフエッジを通過する際の偏向指令量X1、X2に対応して、図8(B)の波形の1次微分値はピーク値(極値)を取り、その位置は、電子検出器61の検出感度は関係しない。
As shown in FIG. 8B, the absolute value of the slope of the detection value of the
したがって、ステップS103において、偏向指令量の変化に対する検出値の変化率(1次微分値)が極値となったときの偏向指令量X1(またはX2)を取得する。すなわち、偏向領域内の既知の偏向位置に位置付けられた電子検出器61の開口66のナイフエッジ68A(又は68B)の位置に、実際に電子ビーム15の中心が偏向されたときの、偏向指令量X1(またはX2)を取得する。取得された偏向指令量はメモリ93に記憶される。
Accordingly, in step S103, the deflection command amount X1 (or X2) when the change rate (first-order differential value) of the detected value with respect to the change of the deflection command amount becomes an extreme value is acquired. That is, the deflection command amount when the center of the
電子ビームの偏向位置を測定するために使用されるナイフエッジは、68A又は68Bのいずれでもよく、取得される偏向指令量は使用されるナイフエッジ68A又は68Bに対応して定められる(すなわち、ナイフエッジ68Aが使用されるときには偏向指令量X1が取得され、ナイフエッジ68Bが使用されるときには偏向指令量X2が取得される)。
The knife edge used to measure the deflection position of the electron beam may be either 68A or 68B, and the obtained deflection command amount is determined corresponding to the
ステップS104及びステップS105によって、偏向器21、22の偏向領域を網羅する全ての測定位置に、電子検出器61をそれぞれ位置付けて、ステップS102及びステップS103を繰り返すことにより、偏向領域内の各測定位置について各位置に電子ビームを偏向するために実際に入力すべき各偏向指令量が取得される。
By step S104 and step S105, the
そして、ステップS106において、比較部82は、各測定位置に対応して予め定められた偏向指令量をメモリ93又は偏向指令部27の内部メモリから読み出す。
一方で比較部82は、ステップS103で偏向指令量取得部81により取得されメモリ93に記憶された各偏向指令量をメモリ93から読み出す。そして、各測定位置に対応して予め定められた各偏向指令量と、これに対応する偏向指令量取得部81により取得された各偏向指令量とのそれぞれの差を求める。
In step S <b> 106, the
On the other hand, the
これらの各偏向指令量の差は、各測定位置に電子ビーム15を偏向するために対応して予め定められた各偏向指令量と、実際に電子ビーム15が各測定位置に偏向されたときの各偏向指令量のX方向のズレを表すため、これをX方向の偏向歪み量を示す。以上ステップS101〜S106により電子ビームの偏向位置歪み量が測定される。
The difference between these deflection command amounts is the difference between each deflection command amount predetermined in order to deflect the
なお、偏向位置歪み量は、偏向器21、22の全偏向領域にわたって、偏向指令部27が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位で測定されることが望ましいが、これら全ての測定点に電子検出器61の位置決め制御を行うとすると、非常に多くの測定時間を要する。
したがって、偏向指令量の所定のステップ離れた所定の測定位置に電子検出器61を位置付けて上述の偏向指令量を取得し、これら取得した偏向指令量に基づき、偏向指令部27が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位の各電子ビーム位置に対応する偏向指令量を補間して求めることとしてよい。
The deflection position distortion amount is preferably measured over the entire deflection region of the
Therefore, the above-described deflection command amount is acquired by positioning the
電子ビームの偏向位置歪み量の測定では、電子検出器61の位置決め制御のために多くの時間が費やされる。したがって、図9に示すように複数の電子検出器61を所定のピッチ(設置間隔)で、偏向器21の偏向領域28内の異なる偏向位置に位置付け、電子ビーム15でこれら複数の電子検出器を一度に走査することとしてもよい。これにより一度の電子検出器61の位置決め制御で複数の測定位置に関する偏向指令量を取得することが可能となり、電子検出器61の位置決め制御にかかる時間が、その設置台数分だけ節約できる。
In measuring the deflection position distortion amount of the electron beam, a lot of time is spent for positioning control of the
図8を参照して上記説明した電子ビーム15の位置測定は、電子検出器61の開口66と電子ビーム15の照射位置とが相対移動するときの電子検出器61の出力値の変化率に基づき、電子ビーム15の実際の照射位置を測定するものである。したがって、上述のように固定された開口66を電子ビーム15が偏向位置を変えて走査するのに代えて、電子ビーム15を測定位置に偏向し続けて、この電子ビームを開口66が横切るように移動させることによっても、電子検出器61の出力値の変化率に基づく電子ビーム15の位置測定が可能である。
図10に、電子検出器61の位置を移動させて電子ビーム15の照射位置を測定する場合の電子ビームの偏向位置歪み量測定方法のフローチャートを示す。
The position measurement of the
FIG. 10 shows a flowchart of a method for measuring the deflection position distortion amount of the electron beam when the position of the
ステップS201において、主偏向器21及び22は、偏向領域内の測定開始位置に電子ビーム15を偏向する。
ステップS202において、計算機91は、電子検出器61の開口66が、電子ビーム15を横切るように、XY位置信号を順次変化させながらステージ制御部47へ出力し、ステージ制御部47は入力されたXY位置信号に基づき順次駆動信号を生成し、XYステージ46を駆動する。これにより電子検出器61は、その開口66が電子ビーム15を横切るように移動される。
In step S201, the
In step S202, the
このときの、電子検出器61の移動量と電子検出器61の出力値の関係は、図8(B)及び(C)と同様の関係となるため、ステップS203において、移動量の変化に対する電子検出器61の出力値の変化率(1次微分値)が極値となったときの電子検出器61の位置を取得することにより、既知の偏向指令量で偏向された電子ビーム15の中心の実際の偏向位置に、電子検出器61の開口66のナイフエッジ68A(又は68B)が位置付けられたときの電子検出器61の位置を取得し、これに基づいて電子ビーム15の中心の実際の偏向位置を取得することが可能となる。取得された電子検出器の位置はメモリ93に記憶される。
At this time, the relationship between the amount of movement of the
ステップS204及びステップS205によって、偏向器21、22の偏向領域を網羅する各偏向指令量に、電子ビーム15をそれぞれ偏向して、ステップS202及びステップS203を繰り返すことにより、偏向領域内の各偏向指令量で電子ビームを偏向したときの実際の偏向位置が取得される。
By deflecting the
そして、ステップS206において、比較部82は、ステップS203で取得された電子線検出器61の各位置に対応して予め定められた偏向指令量をメモリ93又は偏向指令部27の内部メモリから読み出す。
比較部82は、ステップS201で主偏向器21、22に入力した各偏向指令量と、読み出された各偏向指令量との差を求め、これを偏向歪み量とする。以上ステップS201〜S206により電子ビームの偏向位置歪み量が測定される。
In step S <b> 206, the
The
なお、図6を参照して上記説明した偏向位置歪み測定方法と同様に、偏向器21、22の全偏向領域にわたって、偏向指令部27が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位で測定することは煩雑であるため、所定の偏向ステップ毎に偏向指令量を変化させて電子ビームを偏向させてその偏向位置を取得し、これら取得した偏向指令量に基づき、偏向指令部27が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位の各電子ビーム位置を補間して求めることとしてよい。
Similar to the deflection position distortion measuring method described above with reference to FIG. 6, measurement is performed in the minimum step unit of the deflection command amount that can be output by the
図11は、本発明に係る電子ビームの偏向位置較正方法のフローチャートである。
ステップS101〜S105により、図6を参照して説明した偏向位置の歪み測定方法と同様に、偏向指令量取得部81は、偏向領域内の各測定位置に電子ビームを偏向するために実際に入力すべき各偏向指令量を取得する。各ステップについての説明は、図6を参照して既に説明したため省略する。
FIG. 11 is a flowchart of an electron beam deflection position calibration method according to the present invention.
As in the deflection position distortion measuring method described with reference to FIG. 6, the deflection command
ステップS306において、補正部83は、ステップS103で偏向指令量取得部81により取得されメモリ93に記憶された各偏向指令量をメモリ93から読み出す。そして、各測定位置に対応して予め定められ、メモリ93又は偏向指令部27により記憶される各偏向指令量を、ステップS103で取得された各偏向指令量に補正する。
In step S <b> 306, the
図6を参照して説明した偏向位置の歪み測定方法と同様に、偏向器21、22の全偏向領域にわたって、偏向指令部27が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位で測定することは煩雑であるため、偏向指令量の所定のステップ離れた所定の測定位置に電子検出器61を位置付けて上述の偏向指令量を取得し、これら取得した偏向指令量に基づき、偏向指令部27が出力可能な偏向指令量の最小ステップ単位の各電子ビーム位置に対応する偏向指令量を補間して算出し、メモリ93又は偏向指令部27により記憶される各偏向指令量を、この算出された値に補正することとしてよい。
Similar to the deflection position distortion measuring method described with reference to FIG. 6, it is complicated to measure in the minimum step unit of the deflection command amount that can be output by the
そして、S101〜S105及びS306は、ステップS306で行う補正量が所定の補正量より小さくなるまで繰り返し行うこととしてもよい。補正量が所定の補正量より小さいか否かの判断は、例えば、各測定位置に対応して記憶された各偏向指令量とステップS103で取得された各偏向指令量とのそれぞれの差の二乗値が所定閾値より小さいかどうかにより判断することとしてよい。 Then, S101 to S105 and S306 may be repeated until the correction amount performed in step S306 is smaller than a predetermined correction amount. The determination as to whether or not the correction amount is smaller than the predetermined correction amount is made by, for example, squaring the difference between each deflection command amount stored corresponding to each measurement position and each deflection command amount acquired in step S103. The determination may be made based on whether the value is smaller than a predetermined threshold.
また、電子ビームの偏向位置歪み量の測定では、電子検出器61の位置決め制御のために多くの時間が費やされる。したがって、図9に示すように複数の電子検出器61を所定のピッチ(設置間隔)で、偏向器21の偏向領域28内の異なる偏向位置に位置付け、電子ビーム15でこれら複数の電子検出器を一度に走査することとしてもよい。
Further, in measuring the deflection position distortion amount of the electron beam, a lot of time is spent for positioning control of the
また図10を参照して説明した偏向位置の歪み測定方法と同様に、一定の偏向指令量を偏向器21、22に入力して電子ビーム15を偏向し続けながら、電子ビーム15の実際の各偏向位置を、移動する電子検出器61で検出し、検出された各偏向位置に対応して定められる偏向指令量を、偏向器21、22に入力された偏向指令量に較正することとしてもよい。
Similarly to the deflection position distortion measuring method described with reference to FIG. 10, a constant deflection command amount is input to the
このような、本発明に係る電子ビームの偏向位置較正方法のフローチャートを図12に示す。ステップS201〜S205により、偏向領域内の各偏向指令量で電子ビームを偏向したときの実際の偏向位置が取得される。各ステップについての説明は、図10を参照して既に説明したため省略する。
そして、ステップS406において、補正部83は、ステップS203で取得された電子線検出器61の各位置に対応して予め定められる偏向指令量を、ステップS201で主偏向器21、22に入力した各偏向指令量と、読み出された各偏向指令量に較正する。
FIG. 12 shows a flowchart of such an electron beam deflection position calibration method according to the present invention. Through steps S201 to S205, the actual deflection position when the electron beam is deflected by each deflection command amount in the deflection area is acquired. The description of each step has already been described with reference to FIG.
In step S406, the
なお、全偏向領域にわたって、偏向指令部27の偏向指令量の最小ステップ単位で測定することは煩雑であるため、所定の偏向ステップ毎に偏向指令量を変化させて電子ビームを偏向させてその偏向位置を取得し、偏向指令部27の偏向指令量の最小ステップ単位の各電子ビーム位置は補間により求めることとしてよい。
Note that since it is complicated to measure the deflection command amount of the
このとき、S201〜S205及びS406は、ステップS406で行う補正量が所定の補正量より小さくなるまで繰り返し行うこととしてもよい。 At this time, S201 to S205 and S406 may be repeated until the correction amount performed in step S406 is smaller than a predetermined correction amount.
8…チャンバ
10…電子線鏡筒(カラム)
12…電子銃
14…電子線源
15…電子ビーム
16…照射レンズ
21、22…主偏向器
24…走査手段
30…マスク
40…試料
44…静電チャック
46…XYステージ
51、52…副偏向器
61…電子検出器
81…偏向指令量取得部
82…比較部
83…補正部
8 ...
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記電子ビームの偏向位置を測定する電子線位置測定器と、
測定された前記偏向位置に応じて定められる前記偏向指令量を、該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量に較正する偏向位置較正手段と、
を備えることを特徴とする電子線装置。 An electron beam source for generating an electron beam, deflection means for deflecting the electron beam to each position in a deflection area defined in a predetermined plane perpendicular to the optical axis of the electron beam source, In an electron beam apparatus comprising: a deflection command unit that inputs each deflection command amount predetermined according to each position of the deflection means;
An electron beam position measuring device for measuring the deflection position of the electron beam;
Deflection position calibration means for calibrating the deflection command amount determined according to the measured deflection position to a deflection command amount input to the deflection means when measuring the measurement position;
An electron beam apparatus comprising:
前記電子線位置測定器は、前記所定の面に平行な第1の方向にナイフエッジが設けられた電子受入口を有する電子検出器と、該電子検出器を既知の測定位置に支持する支持手段とを備え、該電子検出器により電子ビームを前記測定位置で検出することにより電子線の位置を測定し、
前記偏向指令量取得部は、前記電子ビームが、前記所定の面に平行かつ該第1の方向に垂直な第2の方向に該電子受入口を走査したとき、該電子検出器の出力値の変化率が極値となる偏向指令量を、該第2の方向についての偏向指令量として取得することを特徴とする請求項1に記載の電子線装置。 Furthermore, a deflection command amount acquisition unit for acquiring a deflection command amount input to the deflection means at the time of measurement of the measurement position,
The electron beam position measuring device includes an electron detector having an electron receiving port provided with a knife edge in a first direction parallel to the predetermined plane, and support means for supporting the electron detector at a known measurement position. And measuring the position of the electron beam by detecting the electron beam at the measurement position with the electron detector,
When the electron beam scans the electron receiving port in a second direction parallel to the predetermined plane and perpendicular to the first direction, the deflection command amount acquisition unit is configured to output an output value of the electron detector. 2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein a deflection command amount at which the rate of change is an extreme value is acquired as a deflection command amount in the second direction.
前記所定の面に平行な第1の方向にナイフエッジが設けられた電子受入口を有する電子検出器を備え、
該電子受入口が前記所定の面に平行かつ該第1の方向に垂直な第2の方向に前記電子ビームを横切るように、該電子検出器を移動させ、
該移動に伴う該電子検出器の出力値の変化率が極値となる該電子検出器の位置に基づき、前記電子ビームの該第2の方向についての偏向位置を測定することを特徴とする請求項1に記載の電子線装置。 The electron beam position measuring device is
An electron detector having an electron receiving port provided with a knife edge in a first direction parallel to the predetermined plane;
Moving the electron detector so that the electron entrance crosses the electron beam in a second direction parallel to the predetermined plane and perpendicular to the first direction;
The deflection position of the electron beam in the second direction is measured based on the position of the electron detector where the rate of change of the output value of the electron detector accompanying the movement becomes an extreme value. Item 2. The electron beam apparatus according to Item 1.
前記電子ビームの偏向位置を測定し、
測定された前記偏向位置に応じて定められる前記偏向指令量と、該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量との差を求めることを特徴とする偏向位置歪み測定方法。 An electron beam source for generating an electron beam, deflection means for deflecting the electron beam to each position in a deflection area defined in a predetermined plane perpendicular to the optical axis of the electron beam source, A deflection command unit that inputs each deflection command amount predetermined according to each position to the deflection means, and a method for measuring the distortion of the deflection position of the electron beam by the deflection means,
Measuring the deflection position of the electron beam;
A deflection position distortion measuring method, comprising: obtaining a difference between the deflection command amount determined according to the measured deflection position and a deflection command amount input to the deflection means when measuring the measurement position.
該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量の取得は、前記電子ビームが、前記所定の面に平行かつ該第1の方向に垂直な第2の方向に該電子受入口を走査したとき、該電子検出器の出力値の変化率が極値となる偏向指令量を、該第2の方向についての偏向指令量として取得することにより行われることを特徴とする請求項5に記載の偏向位置歪み測定方法。 The measurement of the deflection position of the electron beam is performed by supporting an electron detector having an electron entrance provided with a knife edge in a first direction parallel to the predetermined plane at the measurement position, and Done by making it incident on the detector,
The deflection command amount input to the deflection means at the time of measurement of the measurement position is acquired when the electron beam passes the electron entrance in a second direction parallel to the predetermined plane and perpendicular to the first direction. 6. The method according to claim 5, wherein when the scanning is performed, a deflection command amount at which a change rate of an output value of the electron detector becomes an extreme value is acquired as a deflection command amount in the second direction. The deflection position distortion measuring method as described.
前記電子ビームの偏向位置を測定し、
測定された前記偏向位置に応じて定められる前記偏向指令量を、該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量に較正すること特徴とする偏向位置較正方法。 An electron beam source for generating an electron beam, deflection means for deflecting the electron beam to each position in a deflection area defined in a predetermined plane perpendicular to the optical axis of the electron beam source, A deflection command unit for inputting a deflection command amount predetermined according to each position to the deflection means, and a method for calibrating the deflection position of the electron beam by the deflection means,
Measuring the deflection position of the electron beam;
A deflection position calibration method, wherein the deflection command amount determined according to the measured deflection position is calibrated to a deflection command amount input to the deflection means when measuring the measurement position.
該測定位置の測定時に前記偏向手段に入力される偏向指令量の取得は、前記電子ビームが、前記所定の面に平行かつ該第1の方向に垂直な第2の方向に該電子受入口を走査したとき、該電子検出器の出力値の変化率が極値となる偏向指令量を、該第2の方向についての偏向指令量として取得することにより行われることを特徴とする請求項9に記載の偏向位置較正方法。 The measurement of the deflection position of the electron beam is performed by supporting an electron detector having an electron entrance provided with a knife edge in a first direction parallel to the predetermined plane at the measurement position, and Done by making it incident on the detector,
The deflection command amount input to the deflection means at the time of measurement of the measurement position is acquired when the electron beam passes the electron entrance in a second direction parallel to the predetermined plane and perpendicular to the first direction. 10. The method according to claim 9, wherein when the scanning is performed, the deflection command amount at which the rate of change of the output value of the electron detector becomes an extreme value is obtained as the deflection command amount in the second direction. The deflection position calibration method described.
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2004
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