JP2009004601A - Field bonding precision measuring method of charged particle beam lithography apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は荷電粒子ビーム描画装置のフィールド接合精度測定方法に関し、更に詳しくは電子ビーム描画装置等の荷電粒子線描画装置において、描画フィールドの伸縮及び回転を測定するようにした荷電粒子ビーム描画装置のフィールド接合精度測定方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring field bonding accuracy of a charged particle beam drawing apparatus, and more particularly, to a charged particle beam drawing apparatus such as an electron beam drawing apparatus that measures expansion / contraction and rotation of a drawing field. The present invention relates to a method for measuring field bonding accuracy.
荷電粒子線描画装置において、描画フィールド間をつなぐ時のつなぎ精度を測定するためにバーニアを用いたフィールド接合精度測定方法が用いられる。図4はバーニアパターンによるフィールド接合精度測定例を示す図である。(a)は1フィールドの大きさを示しており、該フィールド内に主尺1と副尺2が図に示すようなレイアウトで配置されている。即ち、主尺1と副尺2は描画フィールド端近傍に配置されている。主尺1と副尺2はそれぞれ2つ設けられており、縦バーニアパターンと横バーニアパターンから構成されている。このバーニアパターンは、荷電粒子線描画装置を用いて作成されるものである。
In a charged particle beam drawing apparatus, a field junction accuracy measurement method using vernier is used to measure the connection accuracy when connecting drawing fields. FIG. 4 is a diagram showing an example of field junction accuracy measurement using a vernier pattern. (A) shows the size of one field, and the
ここで、(a)に示すようなバーニアパターンを、当該描画フィールドを一定量だけ重ねることにより、主尺と副尺とが接触するように描画を行なう。(b)はこの時の描画のようすを示す図である。3は描画フィールドの重なり領域を示している。重なり領域3内に主尺1と副尺1のバーニアパターンの重なりが形成される。ここで、Aは描画フィールドの伸縮を測定するためのパターン、BとCは描画フィールドの回転を測定するためのパターンである。
Here, a vernier pattern as shown in (a) is drawn so that the main scale and the vernier are in contact with each other by overlapping the drawing field by a certain amount. (B) is a diagram showing the drawing at this time. Reference numeral 3 denotes an overlapping area of drawing fields. Overlapping of the vernier patterns of the
(c)は描画フィールド間の伸縮を測定するパターンAを拡大表示したものである。11は主尺パターンを、12は副尺パターンをそれぞれ示している。描画フィールド間の伸縮がない場合には、(c)に示すように主尺と副尺の真ん中のバーニア11aと12aとが一直線に重なり合う。ここで、描画フィールド間に伸縮がある場合は、真ん中のバーニア11aと12aは重なり合わず、真ん中のバーニアから離れたバーニアが一直線に重なり合う。
(C) is an enlarged display of the pattern A for measuring expansion and contraction between drawing fields.
そこで、主尺のバーニア間の距離を例えばn、副尺のバーニア間の距離をn´とし、真ん中のバーニアから3番目のバーニアが一直線に重なり合った場合には、この時の描画フィールド間の伸縮量は(n−n´)×3と測定する。このようにして描画フィールド間の接合精度を求める。以上、伸縮量を求める場合について説明したが、回転量を求める場合にも同様にして求める。 Therefore, when the distance between the main verniers is n, for example, the distance between the vernier verniers is n ', and the third vernier from the middle vernier overlaps in a straight line, the expansion / contraction between the drawing fields at this time The quantity is measured as (n−n ′) × 3. In this way, the joining accuracy between the drawing fields is obtained. Although the case where the amount of expansion / contraction is obtained has been described above, the same applies to the case where the amount of rotation is obtained.
従来のこの種の装置としては、フィールド間に形成された主尺目盛,副尺目盛と同一形状の主尺目盛と副尺目盛を形成し、これら両者の接触状態を認識することで、フィールド間のパターンのズレを測定する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。また、転写用のパターン及び位置合わせ用のマークが形成された第1マスクを用いて、前記転写用のパターン及び位置合わせ用のマークの像を前記感光基板上の第1領域に転写し、前記感光基板上の第1領域に隣接する第2領域に前記転写用パターンの像につなぎ合わせて第1マスク又は該第1マスクとは異なる第2マスクのパターンの像を転写する際に、前記位置合わせ用のマークの像を検出し、該検出結果に基づいて前記第2領域に転写すべきパターンが形成されたマスクと前記感光基板との位置合わせを行なう技術が知られている。
前述した従来の技術では、バーニアパターンの測定可能範囲を決定する主尺及び副尺の本数に比例して描画フィールドに対する占有領域及びフィールドの重ね量が大きくなるため、小さなフィールドの接合精度測定には適用できないという問題があった。 In the conventional technique described above, the occupied area and the amount of field overlap with the drawing field increase in proportion to the number of main and sub-scales that determine the measurable range of the vernier pattern. There was a problem that it was not applicable.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、測定可能範囲を維持したまま占有領域の小さいバーニアパターンでフィールド重ね量を少なくできる荷電粒子ビーム描画装置のフィールド接合精度測定方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a method for measuring the field bonding accuracy of a charged particle beam drawing apparatus capable of reducing the amount of field overlap with a vernier pattern having a small occupied area while maintaining a measurable range. The purpose is to do.
(1)請求項1記載の発明は、荷電粒子線を用いた描画装置の描画フィールドの伸縮及び回転を測定するフィールド接合精度測定方法であり、当該荷電粒子線描画装置により描画されたフィールド上のバーニアパターンを光学顕微鏡を用いた観察装置により観察し、当該バーニアパターンの主尺と副尺が一致する位置から、当該フィールドの伸縮量及び回転量を算出するフィールド接合精度測定方法において、バーニアパターンの主尺及び当該主尺と間隔が異なりかつ当該主尺と一致する方向が正反対の2つの副尺を各々描画フィールド端近傍に配置し、当該主尺の上下又は左右に当該2つの副尺が接触するように当該描画フィールドの端を一定量重ねて描画することで当該フィールドの伸縮量及び回転量を算出することを特徴とする。
(2)請求項2記載の発明は、前記伸縮量及び回転量の算出は、主尺と副尺のバーニアの端から、主尺と副尺とが一直線になるバーニアまでの本数を測定するものであることを特徴とする。
(1) The invention described in
(2) In the invention according to claim 2, the amount of expansion and contraction and the amount of rotation are measured by measuring the number of vernier from the end of the main and vernier verniers to the vernier where the main and vernier are in a straight line. It is characterized by being.
(1)請求項1記載の発明によれば、バーニアパターンの主尺及び当該主尺と間隔が異なりかつ当該主尺と一致する方向が正反対の2つの副尺を各々描画フィールド端近傍に配置し、当該主尺の上下又は左右に当該2つの副尺が接触するように当該描画フィールドの端を一定量重ねて描画することで、測定可能範囲を維持したまま占有領域の小さいバーニアパターンでフィールド重ね量を少なくすることができる。
(2)請求項2記載の発明によれば、フィールド間の伸縮量及び回転量を数値で表現することができる。
(1) According to the invention described in
(2) According to the invention described in claim 2, the expansion / contraction amount and the rotation amount between the fields can be expressed numerically.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明を実施するためのシステム構成例を示す図であり、電子ビーム描画装置の構成例を示している。図において、11は電子を出射する電子源、12は該電子源11から出射される電子ビーム、13は電子ビーム12を集束する集束レンズ、14は電子ビーム12を波形整形する第1アパーチャ、15,16は集束レンズ13を通過した電子ビーム12を集束する中間レンズである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a system configuration example for carrying out the present invention, and shows a configuration example of an electron beam drawing apparatus. In the figure, 11 is an electron source that emits electrons, 12 is an electron beam emitted from the
17は電子ビーム12をブランキングするブランキング電極、18は電子ビーム12を波形整形する第2アパーチャである。19は電子ビーム12を偏向する偏向電極、20は電子ビーム12を細かく絞る対物レンズ、21は電子ビーム12により所定の描画がなされる材料、22は該材料21を載置するステージ、23は該ステージ22を所定方向に移動させるステージ駆動制御装置である。該ステージ駆動制御装置23としては、例えばゴニオメータが用いられる。
Reference numeral 17 denotes a blanking electrode for blanking the
24は前記偏向電極19を駆動して材料21上に所定の描画を行なうビーム走査制御装置、25はブランキング電極17にブランキング制御信号を与えるブランキング制御装置である。26は装置全体の動作を制御する制御装置である。該制御装置26としては、例えばコンピュータが用いられる。該制御装置26は、前記ステージ駆動制御装置23,ビーム走査制御装置24及びブランキング制御装置25の動作を制御する。
A beam
27は電子光学レンズ系を制御する電子光学レンズ系制御装置、28は電子源11を制御する電子源制御装置である。前記制御装置26は、電子光学レンズ系制御装置27及び電子源制御装置28の動作を制御する。なお、電子ビームの代わりに他の荷電粒子ビームを用いることができる。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
27 is an electron optical lens system controller for controlling the electron optical lens system, and 28 is an electron source controller for controlling the
制御装置26は、偏向電極19を制御して材料21上に主尺と副尺からなるバーニアパターンを描画する。このバーニアパターンを描画するにあたっては、前記電子光学レンズ系制御装置27で各種の電子レンズを制御する。同時に、ブランキング電極17のブランキングも制御する。この結果、材料上には、所定のバーニアパターンが形成される。この場合において、バーニアパターンは、フィールドの境界領域が重ね描画される。バーニアパターンが描画された材料は、取り出されて光学顕微鏡等の観察装置により観察される。以下、本発明のフィールド接合精度測定方法について詳細に説明する。
The
本発明は荷電粒子ビームを用いた描画装置の描画フィールドの伸縮及び回転を測定するフィールド接合精度測定方法であり、前述した荷電粒子ビーム描画装置により描画されたフィールド上のバーニアパターンを光学顕微鏡等の観察装置により観察する。そして、当該バーニアパターンの主尺と副尺とが一致する位置から、当該フィールドの伸縮量及び回転量を算出するフィールド接合精度測定方法である。 The present invention is a field junction accuracy measuring method for measuring expansion and contraction and rotation of a drawing field of a drawing apparatus using a charged particle beam, and a vernier pattern on a field drawn by the above-described charged particle beam drawing apparatus is used for an optical microscope or the like. Observe with an observation device. And it is a field joining accuracy measuring method which calculates the expansion-contraction amount and rotation amount of the said field from the position where the main scale and sub-scale of the said vernier pattern correspond.
この目的のために、バーニアパターンの主尺及び当該主尺と間隔が異なりかつ当該主尺と一致する方向が正反対の2つの副尺をそれぞれ描画フィールド端近傍に配置し、当該主尺の上下又は左右に当該2つの副尺が接触するように当該描画フィールドの端を一定量重ねて描画することで、当該フィールドの伸縮量及び回転量を算出するものである。 For this purpose, two vernier patterns of the vernier pattern and two verniers whose distance from the main scale is different and opposite to the main scale are arranged in the vicinity of the drawing field edge, respectively, By drawing a certain amount of the end of the drawing field so that the two verniers touch the left and right, the amount of expansion / contraction and the amount of rotation of the field are calculated.
図2は本発明で用いるバーニアパターン例を示す図である。(a)は1フィールド当たりに描画されるバーニアパターンを示している。図において、30は描画フィールドである。該描画フィールド30は、ステージ22(図1参照)を移動させないで、描画できる材料21の範囲として定義される。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a vernier pattern used in the present invention. (A) shows a vernier pattern drawn per field. In the figure, 30 is a drawing field. The drawing
31,32は主尺である。主尺31は描画フィールド30の上端部に形成され、主尺32は描画フィールド30の左端部に形成される。これら主尺31,32は、それぞれ縦方向のパターンと横方向のパターンとの組み合わせである。35,36は副尺A、37,38は副尺Bである。副尺A35,36と、副尺B37,38は縦方向のパターンと横方向のパターンとの組み合わせである。
31 and 32 are main scales. The main scale 31 is formed at the upper end of the drawing
副尺A35は、描画フィールド30の右端に形成され、副尺B37もほぼ描画フィールド30の右端部に副尺A35と近接して形成されている。副尺A36は描画フィールド30の下端に形成され、副尺B38もほぼ描画フィールド30の下端部に副尺A36と近接して形成されている。図に示すように、バーニアパターンの主尺31,32と間隔が異なりかつ当該主尺31,32と一致する方向が正反対の2つの副尺A35,副尺B37と、副尺A36,副尺B38が形成されている。
The
(b)は(a)に示す描画フィールドが2個重ね合わせ描画された場合を示している。図において、40が重ね合わせ領域を示している。該重ね合わせ領域40に、3つの重ね合わせパターンD,E,Fが形成されている。図に示す重ね合わせ領域40は、(a)に示す描画フィールド30の副尺A35,副尺B37と、次の画像フィールド30Aの主尺32とが重ね合わせ描画された例を示している。ここで、重ね合わせパターンDとFは描画フィールドの回転量を算出するためのものであり、重ね合わせパターンEは描画フィールドの伸縮量を算出するためのものである。
(B) shows a case where two drawing fields shown in (a) are overlaid and drawn. In the figure, reference numeral 40 denotes an overlapping region. Three overlapping patterns D, E, and F are formed in the overlapping region 40. The overlapping region 40 shown in the figure shows an example in which the vernier A35 and vernier B37 of the drawing
描画フィールド端近傍には、フィールドの伸縮量測定用バーニアパターンの主尺、副尺A,副尺B及びフィールドの回転量測定用バーニアパターンの主尺、副尺A、副尺Bを描画フィールドを一定量重ねることで、主尺の上下あるいは左右に副尺A,副尺Bが接触するように配置する。 In the vicinity of the drawing field end, the main scale, vernier A and vernier B of the vernier pattern for measuring the amount of expansion / contraction of the field, and the main scale, vernier A and vernier B of the vernier pattern for measuring the amount of rotation of the field By placing a certain amount, the vernier A and the vernier B are arranged so as to contact the upper and lower sides or the left and right sides of the main metric.
図3は本発明によるバーニアパターンの読み取りの説明図である。図に示すパターンは、図2のEに示すパターンを拡大表示したものである。3つのパターンが上下方向に並んでいる。一番上は副尺Bのパターンを、真ん中は主尺パターンを、一番下は副尺Aのパターンをそれぞれ示している。前記主尺と副尺A、及び前記主尺と副尺Bは、フィールドの伸縮量あるいは回転量が理想値の場合に、主尺と副尺とが一致し、当該フィールドの伸縮量あるいは回転量が理想値に対して正又は負となった場合に、前記主尺と副尺A、あるいは前記主尺と副尺Bの何れかの主尺と副尺が一致する。 FIG. 3 is an explanatory diagram for reading a vernier pattern according to the present invention. The pattern shown in the figure is an enlarged display of the pattern shown in E of FIG. Three patterns are lined up and down. The top is the vernier B pattern, the middle is the main scale pattern, and the bottom is the vernier A pattern. The main scale and the sub-scale A, and the main scale and the sub-scale B, when the expansion / contraction amount or the rotation amount of the field is an ideal value, the main measurement and the sub-measure match, Is positive or negative with respect to the ideal value, either the main scale and the sub-scale A or the main scale and the sub-scale B have the same main scale and sub-scale.
例えば(a)に示す負の場合、主尺と副尺Aとの間で伸縮量を求める。例えば左端のバーニアv1から右方向に主尺と副尺Aとが一直線になっているバーニアを見つける。この時、左端のバーニアv1から第4番目のバーニアが一直線になっていた場合、主尺のバーニア間の距離をL、副尺Aのバーニア間の距離をL´として3×(L−L´)がこの時の伸縮量である。(c)の示す正の場合、例えば右端のバーニアv7から左方向に写真と副尺Bとが一直線になっているバーニアを見つける。この時、右端のバーニアv7から第3番目のバーニアが一直線になっていた場合、主尺のバーニア間の距離をL、副尺Bのバーニア間の距離をL´´として2×(L−L´´)がこの時の伸縮量である。 For example, in the case of the negative shown in (a), the amount of expansion / contraction is obtained between the main scale and the vernier A. For example, a vernier in which the main scale and the vernier scale A are aligned in the right direction from the leftmost vernier v1 is found. At this time, if the fourth vernier from the vernier v1 at the left end is in a straight line, the distance between the verniers of the main scale A is L, and the distance between the verniers of the sub-scale A is L ′, 3 × (L−L ′ ) Is the amount of expansion and contraction at this time. In the positive case shown in (c), for example, a vernier in which the photograph and the vernier B are aligned in the left direction from the vernier v7 at the right end is found. At this time, when the third vernier from the rightmost vernier v7 is in a straight line, the distance between the verniers of the main scale B is L, and the distance between the verniers of the sub-scale B is L ″, 2 × (L−L "") Is the amount of expansion and contraction at this time.
以上、伸縮量を求める場合について説明したが、フィールド間の回転量の算出方法も同様にして求めることができる。この場合、回転量も距離として算出する。
上述の実施の形態では、荷電粒子ビーム描画装置として電子ビーム描画装置の場合を例にとったが、本発明はこれに限るものではなく、その他の荷電粒子ビームについても同様に適用することができる。
Although the case where the amount of expansion / contraction is obtained has been described above, the method for calculating the amount of rotation between fields can be obtained in the same manner. In this case, the rotation amount is also calculated as a distance.
In the above-described embodiment, the electron beam lithography apparatus is taken as an example of the charged particle beam lithography apparatus. However, the present invention is not limited to this, and can be similarly applied to other charged particle beams. .
このように、本発明によれば、測定可能範囲を維持したまま占有領域の小さいバーニアパターンでフィールド重ね量を少なくできる荷電粒子ビーム描画装置のフィールド接合精度測定方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for measuring the field bonding accuracy of a charged particle beam writing apparatus capable of reducing the amount of field overlap with a vernier pattern having a small occupied area while maintaining a measurable range.
11 電子源
12 電子ビーム
13 集束レンズ
14 第1アパーチャ
15 中間レンズ
16 中間レンズ
17 ブランキング電極
18 第2アパーチャ
19 偏向電極
20 対物レンズ
21 材料
22 ステージ
23 ステージ駆動制御装置
24 ビーム走査制御装置
25 ブランキング制御装置
26 制御装置
27 電子光学レンズ系制御装置
28 電子源制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
バーニアパターンの主尺及び当該主尺と間隔が異なりかつ当該主尺と一致する方向が正反対の2つの副尺を各々描画フィールド端近傍に配置し、当該主尺の上下又は左右に当該2つの副尺が接触するように当該描画フィールドの端を一定量重ねて描画することで当該フィールドの伸縮量及び回転量を算出することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置のフィールド接合精度測定方法。 A field junction accuracy measuring method for measuring expansion and contraction and rotation of a drawing field of a drawing apparatus using a charged particle beam, and a vernier pattern on the field drawn by the charged particle beam drawing apparatus by an observation apparatus using an optical microscope In the field joining accuracy measurement method for calculating the amount of expansion and contraction and rotation of the field from the position where the main scale and the vernier of the vernier pattern coincide with each other,
The vernier pattern main scale and two vernier scales that are different in distance from the main scale and that are opposite in direction to the main scale are arranged near the drawing field end, respectively, A method for measuring field bonding accuracy of a charged particle beam writing apparatus, wherein the amount of expansion and contraction and rotation of the field are calculated by drawing a predetermined amount of the end of the drawing field so that the scale comes into contact.
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