JP2010219283A - Method for manufacturing calibration block and charged particle beam lithography system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステージ上に載置された試料の表面に光線を入反射させて試料の高さを測定する高さ測定器の校正のためにステージ上に設けられる校正ブロックの製造方法及びこの製造方法で製造される校正ブロックを用いた荷電粒子ビーム描画装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a calibration block provided on a stage for the calibration of a height measuring device that measures the height of a sample by making light rays incident on and reflected from the surface of the sample placed on the stage, and the manufacturing thereof. The present invention relates to a charged particle beam drawing apparatus using a calibration block manufactured by the method.
荷電粒子ビーム描画装置は、試料を載置するステージと、ビーム照射手段とを備え、ステージ上に載置された試料にビーム照射手段により荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画するように構成されている。ここで、試料の高さが変化すると、ビーム照射手段に設けられた偏向器により偏向される荷電粒子ビームの試料に対する照射位置が変化する。そのため、ステージ上に載置された試料の表面に光線を入反射させて試料の高さを測定する高さ測定器を設け、高さ測定器による高さ測定値に応じて荷電粒子ビームの偏向角度を補正している。 The charged particle beam drawing apparatus includes a stage on which a sample is placed and beam irradiation means, and draws a predetermined pattern by irradiating the sample placed on the stage with a charged particle beam by the beam irradiation means. It is configured. Here, when the height of the sample changes, the irradiation position on the sample of the charged particle beam deflected by the deflector provided in the beam irradiation means changes. For this reason, a height measuring device is provided to measure the height of the sample by reflecting the light beam on the surface of the sample placed on the stage, and the charged particle beam is deflected according to the height measured by the height measuring device. The angle is corrected.
また、従来、ステージ上に、高さ測定器の校正のための校正ブロックを設け、校正ブロックの上面の基準反射面に高さ測定器からの光線を入反射させて、高さ測定器による測定高さと基準反射面の高さとの関係に基づいて、高さ測定器の校正を行なうようにしたものも知られている(例えば、特許文献1参照。)。この校正ブロックは金属製であり、その上面を表面粗さRaが0.01程度になるように機械加工して基準反射面としている。 Conventionally, a calibration block for calibration of the height measuring instrument has been provided on the stage, and the light from the height measuring instrument is incident on and reflected from the reference reflecting surface on the upper surface of the calibration block. There is also known one that calibrates the height measuring device based on the relationship between the height and the height of the reference reflecting surface (for example, see Patent Document 1). This calibration block is made of metal, and the upper surface thereof is machined so that the surface roughness Ra is about 0.01 to form a reference reflecting surface.
ところで、描画中に、ビーム照射手段に設けた偏向器や対物レンズの磁場の一部がステージ上に漏れ、ステージの移動に伴い漏洩磁場中で校正ブロックが移動して、金属製の校正ブロックに渦電流が発生することがある。そして、渦電流による磁場の影響で荷電粒子ビームの照射位置に誤差を生じ、描画精度が低下してしまう。 By the way, during drawing, part of the magnetic field of the deflector and objective lens provided in the beam irradiation means leaks onto the stage, and the calibration block moves in the leakage magnetic field as the stage moves, resulting in a metal calibration block. Eddy currents may be generated. Then, an error occurs in the irradiation position of the charged particle beam due to the influence of the magnetic field due to the eddy current, and the drawing accuracy is lowered.
そこで、従来、校正ブロックのブロック本体を非導電性材料であるセラミックスで形成し、ブロック本体の上面を機械加工で平滑に仕上げた後、ブロック本体の上面に厚さ0.5μm程度の金メッキから成る薄膜を積層し、薄膜の表面を基準反射面とした校正ブロックも知られている。然し、セラミックス製のブロック本体の上面を平滑に機械加工しても、その表面粗さRaは0.05程度にしかならず、その上に積層した薄膜の表面粗さも同程度になってしまう。その結果、高さ測定器による測定高さにばらつきを生じ、高さ測定器の校正ミスを生じやすくなる。 Therefore, conventionally, the block body of the calibration block is formed of ceramics which is a non-conductive material, the upper surface of the block body is smoothed by machining, and then the upper surface of the block body is made of gold plating with a thickness of about 0.5 μm. There is also known a calibration block in which thin films are stacked and the surface of the thin film is used as a reference reflecting surface. However, even if the upper surface of the ceramic block body is machined smoothly, the surface roughness Ra is only about 0.05, and the surface roughness of the thin film laminated thereon is also about the same. As a result, the height measured by the height measuring device varies, and a calibration error of the height measuring device is likely to occur.
本発明は、以上の点に鑑み、渦電流の発生を抑制できると共に基準反射面の高度の平滑性を確保できるようにした校正ブロックの製造方法及びこの製造方法で製造される校正ブロックを用いた荷電粒子ビーム描画装置を提供することをその課題としている。 In view of the above, the present invention uses a calibration block manufacturing method capable of suppressing the generation of eddy currents and ensuring a high degree of smoothness of the reference reflecting surface, and a calibration block manufactured by this manufacturing method. An object of the present invention is to provide a charged particle beam drawing apparatus.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、ステージ上に載置された試料の表面に光線を入反射させて試料の高さを測定する高さ測定器の校正のために、ステージ上に設けられる、上面に高さ測定器からの光線を反射する基準反射面を有する校正ブロックの製造方法であって、校正ブロックのブロック本体を非導電性材料で形成し、ブロック本体の上面に金属製の被膜を積層し、被膜の表面を機械加工で前記基準反射面に仕上げることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention is for calibration of a height measuring instrument that measures the height of a sample by causing light rays to enter and reflect the surface of the sample placed on the stage. A method of manufacturing a calibration block provided on a stage and having a reference reflecting surface for reflecting a light beam from a height measuring device on an upper surface, wherein the block body of the calibration block is formed of a non-conductive material, A metal film is laminated on the upper surface, and the surface of the film is finished to the reference reflecting surface by machining.
本発明の第1の態様において、前記被膜の機械加工前の膜厚は10〜100μm程度であることが望ましい。 1st aspect of this invention WHEREIN: It is desirable for the film thickness before the machining of the said film to be about 10-100 micrometers.
また、本発明の第1の態様においては、前記ブロック本体の下面に第2の被膜を積層し、前記被膜の機械加工後に、前記基準反射面の高さが所定高さになるように第2の被膜を機械加工することが望ましい。 In the first aspect of the present invention, the second coating is laminated on the lower surface of the block main body, and the second reflecting surface is set to a predetermined height after machining the coating. It is desirable to machine the coating.
更に、本発明の第1の態様において、前記ブロック本体を形成する非導電性材料は、非磁性体又は磁化曲線がヒステリシスを持たない磁性体であることが望ましい。 Furthermore, in the first aspect of the present invention, it is desirable that the non-conductive material forming the block body is a non-magnetic material or a magnetic material whose magnetization curve has no hysteresis.
また、本発明の第2の態様は、試料を載置するステージと、ビーム照射手段とを備え、ステージ上に載置された試料にビーム照射手段により荷電粒子ビームを照射して所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置であって、ステージ上に載置された試料の表面に光線を入反射させて試料の高さを測定する光学式高さ測定器と、この高さ測定器の校正のために、ステージ上に固設した校正ブロックとを備えるものにおいて、前記校正ブロックとして、本発明の第1の態様の製造方法で製造された校正ブロックを用いることを特徴とする。 The second aspect of the present invention includes a stage on which a sample is placed, and beam irradiation means, and the sample placed on the stage is irradiated with a charged particle beam by the beam irradiation means to form a predetermined pattern. A charged particle beam drawing apparatus for drawing, an optical height measuring device that measures the height of a sample by making light rays incident on the surface of the sample placed on the stage, and calibration of the height measuring device For this purpose, a calibration block fixed on a stage is used, and the calibration block manufactured by the manufacturing method according to the first aspect of the present invention is used as the calibration block.
本発明によれば、漏洩磁場中で校正ブロックが移動しても、ブロック本体は非導電性材料で形成されるため、渦電流の発生が抑制され、描画精度を確保できる。また、金属製の被膜を機械加工することで、基準反射面の高度の平滑性を確保でき、高さ測定器による測定高さにばらつきを生じず、高さ測定器の校正ミスを防止できる。 According to the present invention, even if the calibration block moves in a leakage magnetic field, the block body is formed of a non-conductive material, so that generation of eddy currents is suppressed and drawing accuracy can be ensured. Further, by machining the metal coating, it is possible to ensure a high degree of smoothness of the reference reflecting surface, to prevent variations in the measurement height by the height measuring instrument, and to prevent a calibration error of the height measuring instrument.
図1は本発明の荷電粒子ビーム描画装置の一例である電子ビーム描画装置を示している。電子ビーム描画装置は、描画室1と、描画室1の天井部に立設したビーム照射手段たる電子鏡筒2とを備えている。描画室1には、互いに直交するX方向及びY方向に移動自在なステージ3が設けられており、ステージ3上に試料Wが載置される。試料Wは、例えば、ガラス基板上にクロム膜等の遮光膜とレジスト膜とが積層されたマスクである。
FIG. 1 shows an electron beam drawing apparatus which is an example of a charged particle beam drawing apparatus of the present invention. The electron beam drawing apparatus includes a
電子鏡筒2は、電子銃21、対物レンズ22−1を含む各種レンズ22、ブランキング用偏向器23、ビーム成形用偏向器24、ビーム走査用の副偏向器25、ビーム走査用の主偏向器26、ブランキング用アパーチャ27及びビーム成形用アパーチャ28を有する。ビーム成形用偏向器24とビーム成形用アパーチャ28は、ビーム形状を可変制御する役割を果たす。
The
電子鏡筒2は照射制御部4により制御され、ステージ3はステージ制御部5により制御される。そして、これら照射制御部4及びステージ制御部5は全体制御部6で統括制御される。全体制御部6には、第1メモリ71と第2メモリ72とが接続されている。第1メモリ71にはパターンデータが記憶されている。全体制御部6は、パターンデータに基づいて描画すべき図形の形状、位置を規定する描画データを作成し、これを第2メモリ72に記憶させる。
The
また、電子ビーム描画装置は、ステージ3のX方向及びY方向の位置を測定するステージ位置測定器8と、ステージ3に載置された試料Wの高さを測定する高さ測定器9とを備えている。ステージ位置測定器8は、ステージ3に固定したステージミラー3aへのレーザー光の入反射でステージ3の位置を測定するレーザー測長計で構成されている。
Further, the electron beam drawing apparatus includes a stage
高さ測定器9は、レーザー光を試料Wの表面に斜め上方から収束して照射する投光部9aと、試料Wからの反射光を受光して反射光の位置を検出する受光部9bと、反射光の位置から試料Wの高さを算出する高さ算出部9cとで構成されている。高さ測定器9で測定された試料Wの高さデータは全体制御部6に入力される。そして、全体制御部6は、試料Wの高さの正規高さからのずれ量に応じて、描画精度を維持するのに必要な電子ビームの偏向角や焦点範囲を算出し、描画データを補正する。
The height measuring device 9 includes a
試料Wへのパターンの描画に際しては、全体制御部6からステージ制御部5に動作指令が出され、ステージ3が移動される。また、照射制御部4では、全体制御部6から入力される描画データに基づき、ステージ位置測定器8で測定したステージ3の位置を確認しつつ、電子鏡筒2内の電子ビームの成形制御、偏向制御を行って、試料Wの所要の位置に電子ビームを照射する。
When drawing a pattern on the sample W, an operation command is issued from the
ここで、ステージ3上には、高さ測定器9の校正のための校正ブロック10が設けられている。校正ブロック10は、図2(b)に示す如く、上面に高さ測定器9の投光部9aからのレーザー光を反射する基準反射面101を有する。基準反射面101には、階段状に複数の段が付けられている。そして、ステージ3を移動調整して、基準反射面101の各段に高さ測定器9の投光部9aからのレーザー光を入反射させ、受光部9bで検出される反射光の位置に基づいて高さ算出部9cにより算出される測定高さと基準反射面101の各段の高さとを比較して、測定高さの誤差が補正されるように高さ測定器9の校正を行う。
Here, a
ところで、描画中に、電子鏡筒2の下部に設けた主偏向器26や対物レンズ22−1で発生する磁場の一部がステージ3上に漏れ、ステージ3の移動に伴い漏洩磁場中で校正ブロック10が移動することがある。そして、校正ブロック10が金属製であると、校正ブロック10に渦電流が発生し、渦電流による磁場の影響で電子ビームの照射位置に誤差を生じ、描画精度が低下してしまう。
By the way, during drawing, a part of the magnetic field generated by the
そこで、本実施形態では、校正ブロック10を以下のように製造している。即ち、校正ブロック10のブロック本体102を非導電性材料で形成し、ブロック本体102の上面に、図2(a)に示す如く、メッキやスプレー等で金属製の被膜103を積層する。その後、図2(b)に示す如く、被膜103の表面を機械加工で基準反射面101に仕上げている。尚、ブロック本体102の下部にはフランジ部102aが一体成形されており、フランジ部102aに形成した取付孔102bにおいて校正ブロック10をステージ3にボルト止めするようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the
ブロック本体102を形成する非導電性材料としては、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス、石英、ガラス、Si等を挙げることができる。また、漏洩磁場中でブロック本体102が磁化されないよう、ブロック本体102の形成材料は非磁性体であることが望ましい。尚、セラミックスの多くは非磁性体とされているが、厳密には若干磁化する磁性体である。ここで、校正ブロック10に及ぶ漏洩磁場の強さはステージ3の移動に伴い変化するが、この磁場の強さは予め調べることができる。そして、ブロック本体102の形成材料が磁性体であっても、磁化曲線がヒステリシスを持たない磁性体であれば、予め調べた磁場の強さに応じてブロック本体102の磁化の強さを一義的に求めることができ、ブロック本体102の磁化による描画精度への影響を補正できる。従って、ブロック本体102の形成材料は、磁化曲線がヒステリシスを持たない磁性体であってもよい。
Examples of the nonconductive material forming the
被膜103の形成材料たる金属としては、ニッケル、チタン、金等を挙げることができるが、中でも固有抵抗が約6.9μΩ・cmと比較的大きく、安価で機械加工しやすいニッケルが好ましい。また、被膜103の機械加工前の膜厚が10μm未満であると、ピンホールが発生したり、ブロック本体102の表面粗さの影響が被膜103の表面に現れ、被膜103の表面を平滑に機械加工する途中でブロック本体102が露出してしまう可能性がある。従って、被膜103の機械加工前の膜厚は10μm以上とすることが望ましい。また、膜厚が100μm以下であれば、被膜103の電気抵抗値が高くなり、被膜103中の渦電流の発生を抑制できる。膜厚が100μmを超えると、膜厚を渦電流の発生が抑制される程度まで薄くするために、機械加工による削り代が無駄に増加してしまうから、被膜103の機械加工前の膜厚は100μm以下とすることが望ましい。
Examples of the metal that forms the
被膜103の表面、即ち、基準反射面101は、機械加工で表面粗さRaが0.01〜0.03程度になるように仕上げられる。ここで、機械加工としては、切削加工や研削加工を挙げることができるが、研削加工では基準反射面101のエッジ部のダレを生じやすくなるため、切削加工で被膜103の表面を基準反射面101に仕上げることが好ましい。
The surface of the
上記の如く製造した校正ブロック10を用いれば、漏洩磁場中で校正ブロック10が移動しても、ブロック本体102は非導電性材料で形成されるため、渦電流の発生が抑制され、描画精度を確保できる。また、金属製の被膜103の表面を機械加工することで、基準反射面101の高度の平滑性を確保でき、高さ測定器9による測定高さにばらつきを生じず、高さ測定器9の校正ミスを防止できる。
If the
ところで、被膜103の機械加工に際しては、表面を平滑にするだけでなく、基準反射面101の各段の高さが所定の規定高さになるように調整する必要があるが、表面の平滑性を確保しつつ高さも合わせることは容易ではない。そこで、高さ調整を容易にした校正ブロック10の製造方法の実施形態について、図3を参照して説明する。
By the way, when machining the
この実施形態では、図3(a)に示す如く、ブロック本体102を非導電材料で形成すると共に、ブロック本体102の上面に金属製の被膜103を10〜100μm程度の厚さで積層しており、この点は上記実施形態と同様であるが、更に、ブロック本体102の下面に所定の膜厚(例えば、100μm)の金属製の第2の被膜104を積層している。そして、図3(b)に示す如く、被膜103の表面を表面粗さRaが0.01〜0.03程度になるように機械加工して基準反射面101に仕上げる。その後、基準反射面101の高さを計測し、この高さが規定高さになるように、図3(c)に示す如く、第2の被膜104を機械加工する。これによれば、被膜103の機械加工では表面の平滑性を確保するだけでよく、第2の被膜104の機械加工で基準反射面101の高さを容易に調整できる。
In this embodiment, as shown in FIG. 3A, the
尚、描画中は、試料Wに照射された電子ビームの一部が反射し、反射電子が校正ブロック10の基準反射面101のみならずブロック本体102の周側面等に当たることがある。すると、非導電性材料製のブロック本体102が電子の電荷でチャージアップされ、描画精度に悪影響が及ぶ。このようなチャージアップを防止するため、前記被膜103、104を形成する前に、ブロック本体102の全表面に、導電性材料、例えば、金の薄膜(膜厚0.5μm程度)を形成してもよい。
During drawing, a part of the electron beam irradiated on the sample W is reflected, and the reflected electrons may hit not only the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態の校正ブロック10の基準反射面101は、階段状に複数の段が付いているが、最下段と最上段との間を傾斜面で結ぶような基準反射面を形成してもよい。また、上記実施形態は、電子ビームを照射する電子ビーム描画装置に本発明を適用したものであるが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射する描画装置にも同様に本発明を適用できる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to this. For example, the
W…試料
2…電子鏡筒(ビーム照射手段)
3…ステージ
9…高さ測定器
10…校正ブロック
101…基準反射面
102…ブロック本体
103…被膜
104…第2の被膜
W ...
DESCRIPTION OF
Claims (5)
校正ブロックのブロック本体を非導電性材料で形成し、ブロック本体の上面に金属製の被膜を積層し、被膜の表面を機械加工で前記基準反射面に仕上げることを特徴とする校正ブロックの製造方法。 In order to calibrate a height measuring instrument that measures the height of the sample by making the light incident on and reflected from the surface of the sample placed on the stage, the light from the height measuring instrument is placed on the upper surface provided on the stage. A method of manufacturing a calibration block having a reference reflecting surface to be reflected,
A calibration block manufacturing method comprising: forming a block body of a calibration block from a non-conductive material; laminating a metal film on an upper surface of the block body; and finishing the surface of the film to the reference reflective surface by machining. .
ステージ上に載置された試料の表面に光線を入反射させて試料の高さを測定する光学式高さ測定器と、この高さ測定器の校正のために、ステージ上に設けた校正ブロックとを備えるものにおいて、
前記校正ブロックとして、請求項1〜4の何れか1項記載の製造方法で製造された校正ブロックを用いることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
A charged particle beam drawing apparatus comprising a stage for placing a sample and a beam irradiating means, and irradiating the sample placed on the stage with a charged particle beam by the beam irradiating means to draw a predetermined pattern,
An optical height measuring instrument that measures the height of a sample by making light incident on and reflected from the surface of the sample placed on the stage, and a calibration block provided on the stage for calibration of the height measuring instrument In what comprises
The charged particle beam drawing apparatus characterized by using the calibration block manufactured with the manufacturing method of any one of Claims 1-4 as said calibration block.
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