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JP2013077778A - Charged particle beam lithography apparatus and charged particle beam lithography method - Google Patents

Charged particle beam lithography apparatus and charged particle beam lithography method Download PDF

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JP2013077778A
JP2013077778A JP2011218199A JP2011218199A JP2013077778A JP 2013077778 A JP2013077778 A JP 2013077778A JP 2011218199 A JP2011218199 A JP 2011218199A JP 2011218199 A JP2011218199 A JP 2011218199A JP 2013077778 A JP2013077778 A JP 2013077778A
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Shuichi Tamamushi
秀一 玉虫
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宗博 小笠原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charged particle beam lithography apparatus in which a shot shape of an electron beam can be suppressed from being distorted in accordance with a deflection position, and a charged particle beam lithography method.SOLUTION: In an electron beam lithography apparatus 100, a deflection voltage obtained by also correcting an XY difference together with main deflection astigmatism correction is applied to a main deflector 208 and a sub deflector 209, and a desired pattern is drawn on a sample 216. Therefore, the electron beam lithography apparatus 100 comprises a main deflection correction amount arithmetic section 122 which calculates a correction amount of a deflection signal to be applied to the main deflector 208, a sub deflection correction amount arithmetic section 123 which calculates a second correction amount correcting the correction amount of a deflection signal to be applied to the sub deflector 209, and a deflection signal generation section 124 which generates the deflection signal to be applied to the main deflector 208 using the first correction amount and generates the deflection signal to be applied to the sub deflector 209 using the second correction amount.

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関する。   The present invention relates to a charged particle beam drawing apparatus and a charged particle beam drawing method.

近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。   In recent years, the circuit line width required for a semiconductor element has become increasingly narrower as the large scale integrated circuit (LSI) is highly integrated and has a large capacity.

半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン(マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。)を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。ここで、微細な回路パターンをウェハに転写するためのマスクの製造には、電子ビームを用いた描画装置が用いられる。この装置は、本質的に優れた解像度を有し、また、焦点深度を大きく確保することができるので、高い段差上でも寸法変動を抑制できるという利点を有する。   The semiconductor element uses an original pattern pattern (a mask or a reticle, which will be collectively referred to as a mask hereinafter) on which a circuit pattern is formed, and the circuit is exposed and transferred onto a wafer by a reduction projection exposure apparatus called a stepper. Manufactured by forming. Here, a drawing apparatus using an electron beam is used for manufacturing a mask for transferring a fine circuit pattern to a wafer. This apparatus has an essentially excellent resolution, and a large depth of focus can be secured, so that it has an advantage that dimensional variation can be suppressed even on a high step.

特許文献1には、電子ビームリソグラフィ技術に使用される可変成形型電子ビーム描画装置が開示されている。こうした装置における描画データは、CADシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ(CADデータ)に、補正や図形パターンの分割などの処理を施すことによって作成される。例えば、図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム(主偏向領域)単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。   Patent Document 1 discloses a variable shaping type electron beam drawing apparatus used in an electron beam lithography technique. The drawing data in such an apparatus is created by performing processing such as correction and graphic pattern division on design data (CAD data) such as a semiconductor integrated circuit designed using a CAD system. For example, the graphic pattern division processing is performed in units of the maximum shot size defined by the size of the electron beam, and the coordinate position, size, and irradiation time of each divided shot are set. Then, drawing data is created so that a shot is formed according to the shape and size of the graphic pattern to be drawn. The drawing data is divided into strip-shaped frames (main deflection areas) and further divided into sub-deflection areas. That is, the drawing data of the entire chip has a data hierarchical structure including a plurality of strip-shaped frame data according to the size of the main deflection area and a plurality of sub deflection area units smaller than the main deflection area in the frame. .

副偏向領域は、副偏向器によって、主偏向領域よりも高速に電子ビームが走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第1のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第2のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。   The sub-deflection area is an area where an electron beam is scanned by the sub-deflector at a speed higher than that of the main deflection area, and is generally a minimum drawing unit. When drawing in the sub-deflection area, a shot having a size and shape prepared according to the pattern figure is formed by the shaping deflector. Specifically, after the electron beam emitted from the electron gun is shaped into a rectangular shape by the first aperture, it is projected onto the second aperture by the shaping deflector to change the beam shape and dimensions. . Thereafter, the light is deflected by the sub-deflector and the main deflector, and is irradiated onto the mask placed on the stage.

ところで、マスクにパターンを描画する際、マスク面において、直交する2方向で像面が異なる非点収差が生じる場合がある。このため、非点を補正する処理が行われる。補正は、主偏向非点について行われ、副偏向非点については行われない。これは、副偏向領域は主偏向領域に比べて小さく、偏向非点によるパターン寸法の変動が小さいことによる。しかしながら、LSIの高集積化に伴うパターンの微細化によって、副偏向領域における偏向非点の影響が無視できないものとなる可能性がある。こうした点に鑑み、特許文献2には、主偏向非点と副偏向非点の両方を補正する方法が開示されている。   By the way, when drawing a pattern on a mask, astigmatism may occur on the mask surface with different image planes in two orthogonal directions. For this reason, the process which correct | amends astigmatism is performed. The correction is performed for the main deflection astigmatism and is not performed for the sub deflection astigmatism. This is because the sub-deflection area is smaller than the main deflection area, and the variation in pattern dimension due to deflection astigmatism is small. However, there is a possibility that the influence of deflection astigmatism in the sub-deflection region cannot be ignored due to the miniaturization of patterns accompanying the high integration of LSI. In view of these points, Patent Document 2 discloses a method for correcting both the main deflection astigmatism and the sub deflection astigmatism.

特開平9−293670号公報JP-A-9-293670 特開2007−227700号公報JP 2007-227700 A

特許文献2の方法によれば、方向によって異なる電子ビームの焦点位置が同じとなるように補正することができる。つまり、電子ビームの照射スポットのぼけを改善することができる。しかしながら、この場合、主偏向器による非点補正によって倍率に異方性が生じる。すなわち、方向によって像面の倍率に違いが生じ、電子ビームのショット形状が歪むという問題が起こる。こうした問題は、描画精度に対する要求が高まっている昨今にあっては、無視できないものとなっている。   According to the method of Patent Document 2, it is possible to perform correction so that the focal positions of different electron beams differ depending on directions. That is, blurring of the electron beam irradiation spot can be improved. However, in this case, anisotropy occurs in the magnification due to astigmatism correction by the main deflector. That is, there is a problem that the magnification of the image plane varies depending on the direction, and the shot shape of the electron beam is distorted. Such a problem cannot be ignored in recent years when the demand for drawing accuracy is increasing.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、偏向位置によって電子ビームのショット形状が歪むのを抑制できる荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a charged particle beam drawing apparatus and a charged particle beam drawing method capable of suppressing distortion of the shot shape of an electron beam depending on a deflection position.

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。   Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の第1の態様は、荷電粒子ビームを集束する電磁レンズと、
荷電粒子ビームを偏向する主偏向器と、
主偏向器とは異なる四重極場を発生させる1つ以上の四重極場発生手段とを有し、
主偏向器と四重極場発生手段によって、主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と、荷電粒子ビームの像面の倍率の異方性とを補正することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置に関する。
A first aspect of the present invention comprises an electromagnetic lens that focuses a charged particle beam;
A main deflector for deflecting the charged particle beam;
One or more quadrupole field generating means for generating a quadrupole field different from the main deflector,
Charged particles characterized in that the main deflector and the quadrupole field generating means correct astigmatism caused by the deflection amount of the main deflector and anisotropy of the magnification of the image plane of the charged particle beam. The present invention relates to a beam drawing apparatus.

本発明の第1の態様は、主偏向器に印加する偏向信号の補正量であって、主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と荷電粒子ビームの像面の倍率の異方性とを補正する第1の補正量を算出する第1の演算部と、
四重極場発生手段に印加する偏向信号の補正量であって、主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と荷電粒子ビームの像面の倍率の異方性とを補正する第2の補正量を算出する第2の演算部と、
第1の補正量を用いて主偏向器に印加する偏向信号を生成するとともに、第2の補正量を用いて四重極場発生手段に印加する偏向信号を生成する偏向信号生成部とを有することが好ましい。
A first aspect of the present invention is a correction amount of a deflection signal applied to a main deflector, and anisotropy of magnification between an astigmatism and an image plane of a charged particle beam generated depending on the deflection amount of the main deflector. A first calculation unit that calculates a first correction amount for correcting
A correction amount of the deflection signal applied to the quadrupole field generating means, which corrects astigmatism caused by the deflection amount of the main deflector and anisotropy of the magnification of the image plane of the charged particle beam. A second calculation unit for calculating the correction amount of
A deflection signal generating unit configured to generate a deflection signal to be applied to the main deflector using the first correction amount, and to generate a deflection signal to be applied to the quadrupole field generating unit using the second correction amount; It is preferable.

本発明の第1の態様において、四重極場発生手段は、荷電粒子ビームを偏向する副偏向器とすることが好ましい。   In the first aspect of the present invention, the quadrupole field generating means is preferably a sub-deflector that deflects a charged particle beam.

本発明の第2の態様は、電磁レンズにより荷電粒子ビームを試料上に集束し、試料上における荷電粒子ビームの照射位置を主偏向器で制御する荷電粒子ビーム描画方法において、
主偏向器と、主偏向器とは異なる四重極場を発生させる1つ以上の四重極場発生手段とによって、主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と、荷電粒子ビームの像面の倍率の異方性とを補正することを特徴とするものである。
A second aspect of the present invention is a charged particle beam drawing method in which a charged particle beam is focused on a sample by an electromagnetic lens and the irradiation position of the charged particle beam on the sample is controlled by a main deflector.
The main deflector and the one or more quadrupole field generating means for generating a quadrupole field different from the main deflector, the astigmatism generated depending on the deflection amount of the main deflector, and the charged particle beam The anisotropy of the magnification of the image plane is corrected.

本発明の第2の態様において、四重極場発生手段は、荷電粒子ビームを偏向する副偏向器であることが好ましい。   In the second aspect of the present invention, the quadrupole field generating means is preferably a sub-deflector that deflects the charged particle beam.

本発明によれば、偏向位置によって電子ビームのショット形状が歪むのを抑制できる荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charged particle beam drawing apparatus and charged particle beam drawing method which can suppress that the shot shape of an electron beam is distorted by a deflection position are provided.

本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。It is a block diagram of the electron beam drawing apparatus in this Embodiment. 8極の静電偏向器からなる偏向器と、各電極にアナログデータを印加するDACアンプユニットを示す図である。It is a figure which shows the DAC amplifier unit which applies a deflector which consists of an 8 poles electrostatic deflector, and analog data to each electrode. 電子ビームのショット形状にXY差が生じていない例である。This is an example in which no XY difference occurs in the shot shape of the electron beam. 電子ビームのショット形状にXY差が生じている例である。This is an example in which an XY difference occurs in the shot shape of the electron beam. 電子ビームによる描画方法の説明図である。It is explanatory drawing of the drawing method by an electron beam. XY差を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining XY difference. 本実施の形態で電子ビームが試料に照射される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an electron beam is irradiated to a sample in this Embodiment.

図1は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of an electron beam drawing apparatus according to the present embodiment.

図1において、電子ビーム描画装置100は、可変成形型の電子ビーム描画装置の一例であり、描画部150と制御部160を備えている。   In FIG. 1, the electron beam drawing apparatus 100 is an example of a variable shaping type electron beam drawing apparatus, and includes a drawing unit 150 and a control unit 160.

描画部150は、電子鏡筒102と描画室103を備えている。   The drawing unit 150 includes an electron column 102 and a drawing chamber 103.

電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、ブランキング偏向器212、ブランキングアパーチャ214、第1の成形アパーチャ203、投影レンズ204、成形偏向器205、第2の成形アパーチャ206、対物レンズ207、主偏向器208および副偏向器209が配置されている。照明レンズ202、投影レンズ204および対物レンズ207は、励磁を変えて結像位置を調節する電磁レンズである。   In the electron column 102, an electron gun 201, an illumination lens 202, a blanking deflector 212, a blanking aperture 214, a first shaping aperture 203, a projection lens 204, a shaping deflector 205, a second shaping aperture 206, An objective lens 207, a main deflector 208, and a sub deflector 209 are arranged. The illumination lens 202, the projection lens 204, and the objective lens 207 are electromagnetic lenses that adjust the imaging position by changing excitation.

描画室103の内部には、XYステージ105が配置される。   An XY stage 105 is disposed inside the drawing chamber 103.

XYステージ105上には、描画対象となるマスクなどの試料216が載置されている。試料216としてマスクを用いる場合、その構成は、例えば、石英などのマスク基板上に、クロム(Cr)膜やモリブデンシリコン(MoSi)膜などの遮光膜が形成され、さらにその上にレジスト膜が形成されたものとすることができる。そして、このレジスト膜上に、電子ビーム描画装置100を用いて所定のパターンを描画する。   A sample 216 such as a mask to be drawn is placed on the XY stage 105. When a mask is used as the sample 216, for example, a light shielding film such as a chromium (Cr) film or a molybdenum silicon (MoSi) film is formed on a mask substrate such as quartz, and a resist film is further formed thereon. Can be. Then, a predetermined pattern is drawn on the resist film using the electron beam drawing apparatus 100.

また、XYステージ105上で、試料216と異なる位置には、レーザ測長用の反射ミラー106が配置される。レーザ測長機145から出射されたレーザ光が反射ミラー106で反射され、これをレーザ測長機145が受光することで、XYステージ105の位置が求められる。得られたデータは、制御計算機110の描画データ処理部112に出力される。   Further, a reflection mirror 106 for laser length measurement is arranged at a position different from the sample 216 on the XY stage 105. The laser light emitted from the laser length measuring device 145 is reflected by the reflection mirror 106, and the laser length measuring device 145 receives the laser light to determine the position of the XY stage 105. The obtained data is output to the drawing data processing unit 112 of the control computer 110.

描画室103の上部には、試料216の高さ方向(Z方向)の位置を検出するZセンサ107が配置される。Zセンサ107は、投光器と受光器の組合せから構成され、投光器から照射された光を試料216の表面で反射させ、この反射光を受光器が受光することで、試料216の高さを測定することができる。Zセンサ107によって検出された高さデータは、検出器143に送られてデジタルデータに変換された後、制御計算機110の描画データ処理部112に出力される。   A Z sensor 107 that detects the position of the sample 216 in the height direction (Z direction) is disposed above the drawing chamber 103. The Z sensor 107 is composed of a combination of a projector and a light receiver. The Z sensor 107 reflects the light emitted from the projector on the surface of the sample 216, and the light receiver receives the reflected light to measure the height of the sample 216. be able to. The height data detected by the Z sensor 107 is sent to the detector 143, converted into digital data, and then output to the drawing data processing unit 112 of the control computer 110.

ブランキング偏向器212は、例えば、2極または4極などの複数の電極によって構成される。成形偏向器205、主偏向器208および副偏向器209は、例えば、4極または8極などの複数の電極によって構成される。各偏向器には、電極毎に少なくとも1つのDAC(デジタル・アナログコンバータ)アンプユニットが接続される。   The blanking deflector 212 is configured by a plurality of electrodes such as two or four poles. The shaping deflector 205, the main deflector 208, and the sub deflector 209 are configured by a plurality of electrodes such as 4 poles or 8 poles, for example. Each deflector is connected to at least one DAC (digital / analog converter) amplifier unit for each electrode.

制御部160は、制御計算機110、偏向制御回路120、DACアンプユニット132、134、メモリ142および磁気ディスク装置などの記憶装置144を有している。   The control unit 160 includes a control computer 110, a deflection control circuit 120, DAC amplifier units 132 and 134, a memory 142, and a storage device 144 such as a magnetic disk device.

制御計算機110、偏向制御回路120、メモリ142および記憶装置144は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御回路120とDACアンプユニット132、134も、図示しないバスを介して互いに接続されている。   The control computer 110, the deflection control circuit 120, the memory 142, and the storage device 144 are connected to each other via a bus (not shown). The deflection control circuit 120 and the DAC amplifier units 132 and 134 are also connected to each other via a bus (not shown).

DACアンプユニット132は、副偏向器209に接続される。また、DACアンプユニット134は、主偏向器208に接続される。尚、図示を省略しているが、ブランキング偏向器212と成形偏向器205にも、それぞれDACアンプユニットが接続される。   The DAC amplifier unit 132 is connected to the sub deflector 209. The DAC amplifier unit 134 is connected to the main deflector 208. Although not shown, a DAC amplifier unit is also connected to the blanking deflector 212 and the shaping deflector 205, respectively.

偏向制御回路120からは、各DACアンプユニットに対して、それぞれ独立した制御用のデジタル信号が出力される。各DACアンプユニットでは、それぞれのデジタル信号がアナログ信号に変換され、さらに増幅される。その後、この信号は、偏向電圧として接続された偏向器に出力される。   The deflection control circuit 120 outputs independent control digital signals to the respective DAC amplifier units. In each DAC amplifier unit, each digital signal is converted into an analog signal and further amplified. Thereafter, this signal is output to a deflector connected as a deflection voltage.

以上のようにして、各偏向器に接続するDACアンプユニットから、各偏向器に対して偏向電圧が印加される。これにより、電子ビームを偏向させることができる。   As described above, a deflection voltage is applied to each deflector from the DAC amplifier unit connected to each deflector. Thereby, an electron beam can be deflected.

本実施の形態において、主偏向器208および副偏向器209は、それぞれ8極の電極によって構成される。各電極には、それぞれ少なくとも1つのDACアンプユニットが接続され、偏向制御回路120は、各偏向器を制御するための複数のデジタルデータをDACアンプユニットに同期をとりながら送信する。ここでいうデジタルデータは、各偏向器を構成する複数の電極への指示電圧信号(デジタル信号)である。各電極に対応して設けられた各DACアンプユニットは、偏向制御回路120から受信したデジタルデータをDA変換し、DA変換後のアナログデータを増幅し、さらにその増幅されたアナログデータを対応する偏向器の電極に送信する。   In the present embodiment, the main deflector 208 and the sub deflector 209 are each composed of eight electrodes. At least one DAC amplifier unit is connected to each electrode, and the deflection control circuit 120 transmits a plurality of digital data for controlling each deflector in synchronization with the DAC amplifier unit. The digital data here is an instruction voltage signal (digital signal) to a plurality of electrodes constituting each deflector. Each DAC amplifier unit provided corresponding to each electrode DA converts the digital data received from the deflection control circuit 120, amplifies the analog data after DA conversion, and further converts the amplified analog data to the corresponding deflection. To the electrode of the vessel.

図2は、図1に示した主偏向器208における8極の電極130a〜130hと、各電極にアナログデータを印加する8個のDACアンプユニット232a〜232hを示す図である。8個の電極130a〜130hは、対向する4対の電極からなっており、それぞれ対応するDACアンプユニット232a〜232hからアナログ電圧が印加される。   FIG. 2 is a diagram showing eight electrodes 130a to 130h in the main deflector 208 shown in FIG. 1 and eight DAC amplifier units 232a to 232h for applying analog data to each electrode. The eight electrodes 130a to 130h are composed of four pairs of electrodes facing each other, and analog voltages are applied from the corresponding DAC amplifier units 232a to 232h, respectively.

具体的には、電極130aには、DACアンプユニット232aから電圧「y」が印加され、電極130aの対極となる電極130eには、DACアンプユニット232eから電圧「−y」が印加される。また、電極130bには、DACアンプユニット232bから電圧「(x+y)/21/2」が印加され、電極130bの対極となる電極130fには、DACアンプユニット232fから電圧「(−x−y)/21/2」が印加される。また、電極130cには、DACアンプユニット232cから電圧「x」が印加され、電極130cの対極となる電極130gには、DACアンプユニット232gから電圧「−x」が印加される。さらに、電極130dには、DACアンプユニット232dから電圧「(x−y)/21/2」が印加され、電極130dの対極となる電極130hには、DACアンプユニット232hから電圧「(−x+y)/21/2」が印加される。 Specifically, the voltage “y” is applied to the electrode 130a from the DAC amplifier unit 232a, and the voltage “−y” is applied to the electrode 130e that is the counter electrode of the electrode 130a from the DAC amplifier unit 232e. Further, the voltage “(x + y) / 2 1/2 ” is applied to the electrode 130b from the DAC amplifier unit 232b, and the voltage “(−x−y” is applied to the electrode 130f that is the counter electrode of the electrode 130b from the DAC amplifier unit 232f. ) / 2 1/2 "is applied. Further, the voltage “x” is applied to the electrode 130c from the DAC amplifier unit 232c, and the voltage “−x” is applied to the electrode 130g which is the counter electrode of the electrode 130c from the DAC amplifier unit 232g. Further, the voltage “(xy) / 2 1/2 ” is applied to the electrode 130d from the DAC amplifier unit 232d, and the voltage “(−x + y) is applied to the electrode 130h that is the counter electrode of the electrode 130d. ) / 2 1/2 "is applied.

例えば、図1のDACアンプユニット134が、図2のDACアンプユニット232a〜232hによって構成されるとする。この場合、図1の偏向制御回路120から、主偏向器208の各電極130a〜130h制御用のデジタルデータが、各DACアンプユニット232a〜232hに送信されると、各DACアンプユニット232a〜232hから、各電極130a〜130hに、アナログ電圧が印加される。   For example, it is assumed that the DAC amplifier unit 134 in FIG. 1 includes the DAC amplifier units 232a to 232h in FIG. In this case, when the digital data for controlling the electrodes 130a to 130h of the main deflector 208 is transmitted from the deflection control circuit 120 of FIG. 1 to the DAC amplifier units 232a to 232h, the DAC amplifier units 232a to 232h The analog voltage is applied to each of the electrodes 130a to 130h.

尚、主偏向器208および副偏向器209は、それぞれ4対(8極)の電極で構成される場合に限られるものではない。例えば、各偏向器を2対(4極)、6対(12極)、8対(16極)または10対(20極)などの電極で構成してもよい。   In addition, the main deflector 208 and the sub deflector 209 are not limited to the case where each is composed of four pairs (eight poles) of electrodes. For example, each deflector may be composed of electrodes such as 2 pairs (4 poles), 6 pairs (12 poles), 8 pairs (16 poles), or 10 pairs (20 poles).

図5は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、試料216の上に描画されるパターン51は、短冊状のフレーム領域52に分割されている。電子ビーム200による描画は、図1でXYステージ105が一方向(例えば、X方向)に連続移動しながら、フレーム領域52毎に行われる。フレーム領域52は、さらに副偏向領域53に分割されており、電子ビーム200は、副偏向領域53内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域52は、主偏向器208の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域53は、副偏向器209の偏向幅で決まる単位描画領域である。   FIG. 5 is an explanatory diagram of a drawing method using an electron beam. As shown in this figure, the pattern 51 drawn on the sample 216 is divided into strip-shaped frame regions 52. Drawing with the electron beam 200 is performed for each frame region 52 while the XY stage 105 continuously moves in one direction (for example, the X direction) in FIG. The frame region 52 is further divided into sub-deflection regions 53, and the electron beam 200 draws only necessary portions in the sub-deflection regions 53. The frame area 52 is a strip-shaped drawing area determined by the deflection width of the main deflector 208, and the sub-deflection area 53 is a unit drawing area determined by the deflection width of the sub-deflector 209.

副偏向領域53の基準位置の位置決めは、主偏向器208で行われ、副偏向領域53内での描画は、副偏向器209によって制御される。すなわち、主偏向器208によって、電子ビーム200が所定の副偏向領域53に位置決めされ、副偏向器209によって、副偏向領域53内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器205とビーム成形用のアパーチャ203、206によって、電子ビーム200の形状と寸法が決められる。そして、XYステージ105を一方向に連続移動させながら、副偏向領域53内を描画し、1つの副偏向領域53の描画が終了したら、次の副偏向領域53を描画する。フレーム領域52内の全ての副偏向領域53の描画が終了したら、XYステージ105を連続移動させる方向と直交する方向(例えば、Y方向)にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域52を順次描画していく。   Positioning of the reference position of the sub deflection region 53 is performed by the main deflector 208, and drawing in the sub deflection region 53 is controlled by the sub deflector 209. That is, the main deflector 208 positions the electron beam 200 in a predetermined sub-deflection area 53, and the sub-deflector 209 determines the drawing position in the sub-deflection area 53. Further, the shape and size of the electron beam 200 are determined by the shaping deflector 205 and the beam shaping apertures 203 and 206. Then, the sub-deflection area 53 is drawn while continuously moving the XY stage 105 in one direction. When drawing of one sub-deflection area 53 is completed, the next sub-deflection area 53 is drawn. When drawing of all the sub-deflection areas 53 in the frame area 52 is completed, the XY stage 105 is moved stepwise in a direction (for example, Y direction) orthogonal to the direction in which the XY stage 105 is continuously moved. Thereafter, similar processing is repeated to sequentially draw the frame regions 52.

副偏向領域53は、副偏向器209によって、主偏向領域よりも高速に電子ビーム200が走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器205により形成される。具体的には、図1に示す電子銃201から出射された電子ビーム200が、第1の成形アパーチャ203で矩形状に成形された後、成形偏向器205で第2の成形アパーチャ206に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、電子ビーム200は、上述の通り、主偏向器208と副偏向器209により偏向されて、XYステージ105上に載置された試料216に照射される。   The sub deflection region 53 is a region where the electron beam 200 is scanned and drawn by the sub deflector 209 at a speed higher than that of the main deflection region, and is generally a minimum drawing unit. When drawing the sub-deflection area, a shot having a size and shape prepared according to the pattern figure is formed by the shaping deflector 205. Specifically, the electron beam 200 emitted from the electron gun 201 shown in FIG. 1 is shaped into a rectangular shape by the first shaping aperture 203 and then projected onto the second shaping aperture 206 by the shaping deflector 205. The beam shape and dimensions are changed. Thereafter, as described above, the electron beam 200 is deflected by the main deflector 208 and the sub deflector 209 and irradiated onto the sample 216 placed on the XY stage 105.

本実施の形態において、主偏向器208は、1つのDACアンプユニット134によって偏向電圧を印加され、この印加電圧に応じて磁界を発生させて電子ビーム200を偏向する。このとき、光学系の像は、理想的には点像となるべきであるが、直交する2方向で結像点が異なる非点収差によってぼけが生じる。非点収差の原因としては、主偏向器を構成する2つの偏向器における物理的な要因(組み立て誤差)と、電子ビーム光学系を構成するレンズの収差とが挙げられる。そこで、主偏向器208に補正電圧を印加して、X方向とY方向の結像位置がずれた状態から、X方向とY方向の結像位置が一致した状態になるように調整する。   In the present embodiment, the main deflector 208 is applied with a deflection voltage by one DAC amplifier unit 134 and generates a magnetic field in accordance with the applied voltage to deflect the electron beam 200. At this time, the image of the optical system should ideally be a point image, but blur is caused by astigmatism with different imaging points in two orthogonal directions. Causes of astigmatism include physical factors (assembly errors) in the two deflectors constituting the main deflector and aberrations of the lens constituting the electron beam optical system. Therefore, a correction voltage is applied to the main deflector 208 and adjustment is performed so that the imaging positions in the X direction and the Y direction coincide with each other from the state where the imaging positions in the X direction and the Y direction are shifted.

例えば、図2において、電極130a、130b、130e、130fには、値が同じで符号も同じ、例えば、プラスの電圧が印加される。一方、これらの電極に対して、90度回転させた位置に配置された電極130c、130d、130g、130hには、上記電圧の符号を反転させた逆電圧、例えば、マイナスの電圧が印加される。これにより、非点を補正する方向に進めることができる。   For example, in FIG. 2, a positive voltage having the same value and the same sign, for example, a positive voltage is applied to the electrodes 130a, 130b, 130e, and 130f. On the other hand, a reverse voltage obtained by inverting the sign of the voltage, for example, a negative voltage, is applied to the electrodes 130c, 130d, 130g, and 130h disposed at positions rotated by 90 degrees with respect to these electrodes. . Thereby, it can progress to the direction which correct | amends astigmatism.

上記のようにすることで、方向によって異なる電子ビームの焦点位置を、主偏向領域で補正することができる。つまり、電子ビームの照射スポットのぼけを、主偏向領域において改善することができる。しかしながら、この補正により、方向によって像面の倍率に違いが生じ、電子ビームのショット形状が歪むという問題が生じる。尚、以下では、方向による像面の倍率の違いに起因した像の歪みを「XY差」ということがある。これは、「方向によって倍率が異なる」といったときの「方向」が、装置のX軸とY軸に一致している特別な場合にあたる。   By doing as described above, the focal position of the electron beam that differs depending on the direction can be corrected in the main deflection region. That is, the blur of the electron beam irradiation spot can be improved in the main deflection region. However, this correction causes a problem that the magnification of the image plane varies depending on the direction, and the shot shape of the electron beam is distorted. In the following, image distortion caused by the difference in image plane magnification depending on the direction may be referred to as “XY difference”. This is a special case in which the “direction” when “the magnification varies depending on the direction” coincides with the X axis and the Y axis of the apparatus.

図3および図4を用いてXY差を説明する。尚、これらの図において、符号200a〜200eおよび符号200a’〜200e’は、電子ビームのショットを示している。   The XY difference will be described with reference to FIGS. In these drawings, reference numerals 200a to 200e and reference numerals 200a 'to 200e' denote electron beam shots.

図3は、XY差が生じていない例である。図3において、ショット200a〜200eは、互いに異なる偏向位置にショットされたものである。但し、ショット200aについては偏向が行われていない。図3では、いずれのショットも形状に歪みがなく、XY差は生じていない。   FIG. 3 is an example in which no XY difference occurs. In FIG. 3, shots 200a to 200e are shot at different deflection positions. However, the shot 200a is not deflected. In FIG. 3, none of the shots is distorted in shape, and no XY difference occurs.

図4は、XY差が生じている例である。図4において、ショット200a’〜200e’は、互いに異なる偏向位置にショットされたものである。偏向が行われていないショット200a’の形状には歪みがない。しかし、Y方向と−Y方向にそれぞれ偏向されたショット200b’とショット200d’では、Y方向の倍率がX方向の倍率より低くなっているため、形状に歪みが生じている。また、X方向と−X方向にそれぞれ偏向されたショット200c’とショット200e’では、X方向の倍率がY方向の倍率より低くなっている。したがって、これらのショットにも形状に歪みが生じている。   FIG. 4 is an example in which an XY difference occurs. In FIG. 4, shots 200a 'to 200e' are shot at different deflection positions. The shape of the shot 200a 'that has not been deflected is not distorted. However, in the shot 200b 'and the shot 200d' deflected in the Y direction and -Y direction, respectively, the magnification in the Y direction is lower than the magnification in the X direction, so that the shape is distorted. Further, in the shot 200c 'and the shot 200e' deflected in the X direction and the -X direction, respectively, the magnification in the X direction is lower than the magnification in the Y direction. Therefore, these shots are also distorted in shape.

図6は、XY差を説明する概念図である。主偏向器208に印加された補正電圧によって非点補正された電子ビーム200は、対物レンズ207を透過した後、試料216に照射される。このとき、偏向された電子ビーム200は、偏向非点を補正した影響で、X方向とY方向で開き角が異なるようになる。例えば、X方向の開き角をθ1、Y方向の開き角をθ2とすると、θ1≠θ2となるため、X方向とY方向で角倍率が異なり、方向によって像面の倍率に違いが生じる結果となる。   FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating the XY difference. The electron beam 200 subjected to astigmatism correction by the correction voltage applied to the main deflector 208 passes through the objective lens 207 and is then irradiated onto the sample 216. At this time, the deflection angle of the deflected electron beam 200 differs between the X direction and the Y direction due to the effect of correcting the deflection astigmatism. For example, if the opening angle in the X direction is θ1 and the opening angle in the Y direction is θ2, θ1 ≠ θ2, and therefore the angular magnification is different between the X direction and the Y direction, and the magnification of the image plane varies depending on the direction. Become.

XY差があると、所望とする形状のパターンを試料上に描画することができなくなる。特に、高い描画精度が要求される場合にあっては、XY差によるショット形状の歪みは無視できないものとなる。そこで、本実施の形態では、主偏向非点の補正に加えて、像面の倍率が方向によって異なること(倍率の異方性)により歪んだ像の形状を補正する。具体的には、主偏向器とは別に四重極場を発生させる手段を1つ以上設ける。つまり、主偏向器を構成する偏向器によって発生する四重極場以外の四重極場を発生させる手段を設け、主偏向器と合わせた2箇所以上の四重極場発生領域によってXY差を補正する。   If there is an XY difference, a pattern having a desired shape cannot be drawn on the sample. In particular, when high drawing accuracy is required, the distortion of the shot shape due to the XY difference cannot be ignored. Therefore, in the present embodiment, in addition to correcting the main deflection astigmatism, the shape of the image distorted due to the fact that the magnification of the image plane varies depending on the direction (magnification anisotropy) is corrected. Specifically, one or more means for generating a quadrupole field are provided separately from the main deflector. That is, a means for generating a quadrupole field other than the quadrupole field generated by the deflector constituting the main deflector is provided, and the XY difference is determined by two or more quadrupole field generation regions combined with the main deflector. to correct.

四重極場発生手段は、四重極の電極であってもよく、偏向器であってもよい。本実施の形態では、副偏向器を四重極場発生手段として用いる。これにより、電子ビーム描画装置の空間利用効率を高めることができる。一方、四重極の電極を四重極場発生手段とする場合、この電極は、主偏向非点とXY差を補正するための補正電極としてのみ用いることができる。つまり、この電極に電子ビームを偏向するなどの機能は不要であり、また、印加電圧も偏向電圧に比較して低くなることから、簡単な回路構成の電極で済むという利点がある。   The quadrupole field generating means may be a quadrupole electrode or a deflector. In the present embodiment, the sub deflector is used as the quadrupole field generating means. Thereby, the space utilization efficiency of an electron beam drawing apparatus can be improved. On the other hand, when a quadrupole electrode is used as the quadrupole field generating means, this electrode can be used only as a correction electrode for correcting the main deflection astigmatism and the XY difference. That is, a function such as deflecting an electron beam is not necessary for this electrode, and the applied voltage is lower than the deflection voltage, so that there is an advantage that an electrode having a simple circuit configuration is sufficient.

以下では、電子ビーム描画装置100において、主偏向非点の補正とともに、XY差も補正して得られた偏向電圧を、主偏向器208と副偏向器209に印加し、試料216上に所望のパターンを描画する方法について述べる。   In the following description, in the electron beam lithography apparatus 100, the deflection voltage obtained by correcting the XY difference as well as the main deflection astigmatism is applied to the main deflector 208 and the sub deflector 209, and a desired voltage is applied to the sample 216. A method for drawing a pattern will be described.

図1において、制御計算機110には、記憶装置144が接続される。また、制御計算機110の内部には、描画データ処理部112が配置される。   In FIG. 1, a storage device 144 is connected to the control computer 110. A drawing data processing unit 112 is arranged inside the control computer 110.

設計者(ユーザ)が作成したCADデータは、OASISなどの階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ(層)毎に作成されて、試料上に形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、電子ビーム描画装置は、OASISデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、電子ビーム描画装置の製造メーカー毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、OASISデータは、レイヤ毎に各電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換されてから装置に入力される。   CAD data created by a designer (user) is converted into design intermediate data in a hierarchical format such as OASIS. In the design intermediate data, design pattern data created for each layer and formed on the sample is stored. Here, generally, the electron beam drawing apparatus is not configured to directly read OASIS data. That is, unique format data is used for each manufacturer of the electron beam drawing apparatus. For this reason, the OASIS data is converted into format data unique to each electron beam drawing apparatus for each layer and then input to the apparatus.

図1では、記憶装置144を通じて、電子ビーム描画装置100にフォーマットデータが入力される。   In FIG. 1, format data is input to the electron beam drawing apparatus 100 through the storage device 144.

設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、入力部には、例えば、図形の基準位置における座標(x,y)、辺の長さ、長方形や三角形などの図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置などを定義した図形データが格納される。   Since the figure included in the design pattern is a basic figure of a rectangle or a triangle, for example, the coordinates (x, y) at the reference position of the figure, the length of the side, a rectangle, a triangle, etc. Information such as a graphic code serving as an identifier for distinguishing graphic types, and graphic data defining the shape, size, position, etc. of each pattern graphic is stored.

さらに、数十μm程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタデータまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μmであって、長さがフォトマスクのX方向またはY方向の全長に対応する100mm程度の短冊状領域に配置される。   Furthermore, a set of figures existing in a range of about several tens of μm is generally called a cluster or a cell, and data is hierarchized using this. In the cluster or cell, arrangement coordinates and repeated description when various figures are arranged alone or repeatedly at a certain interval are also defined. The cluster data or cell data is further arranged in a strip-shaped region called a frame or stripe, which has a width of several hundreds μm and a length of about 100 mm corresponding to the total length of the photomask in the X direction or Y direction. The

図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム(主偏向領域)単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。   The graphic pattern division processing is performed in units of the maximum shot size defined by the size of the electron beam, and the coordinate position, size, and irradiation time of each divided shot are also set. Then, drawing data is created so that a shot is formed according to the shape and size of the graphic pattern to be drawn. The drawing data is divided into strip-shaped frames (main deflection areas) and further divided into sub-deflection areas. That is, the drawing data of the entire chip has a data hierarchical structure including a plurality of strip-shaped frame data according to the size of the main deflection area and a plurality of sub deflection area units smaller than the main deflection area in the frame. .

図1において、制御計算機110によって記憶装置144から読み出された描画データは、描画データ処理部112で複数段のデータ処理を受ける。これによりショットデータが生成される。ショットデータは、偏向制御回路120の偏向量演算部121へ送られる。   In FIG. 1, the drawing data read from the storage device 144 by the control computer 110 is subjected to a plurality of stages of data processing by the drawing data processing unit 112. Thereby, shot data is generated. The shot data is sent to the deflection amount calculation unit 121 of the deflection control circuit 120.

偏向量演算部121は、描画データ処理部112から、ショットデータ、XYステージ105の位置情報および試料216の高さ情報を送られて、主偏向器208と副偏向器209の各偏向量を演算する。得られた各偏向量は、主偏向補正量演算部(本願明細書において、第1の演算部とも言う。)122と副偏向補正量演算部(本願明細書において、第2の演算部とも言う。)123へ送られる。   The deflection amount calculation unit 121 receives the shot data, the position information of the XY stage 105, and the height information of the sample 216 from the drawing data processing unit 112, and calculates each deflection amount of the main deflector 208 and the sub deflector 209. To do. Each of the obtained deflection amounts is referred to as a main deflection correction amount calculation unit (also referred to as a first calculation unit in this specification) 122 and a sub deflection correction amount calculation unit (also referred to as a second calculation unit in this specification). .) 123.

メモリ142には、偏向非点補正とXY差補正を同時に満たすテーブルが格納されている。   The memory 142 stores a table that simultaneously satisfies deflection astigmatism correction and XY difference correction.

XY差を生じない偏向非点テーブルの取得は、例えば、次のようにして行うことができる。   Acquisition of the deflection astigmatism table which does not produce an XY difference can be performed as follows, for example.

電子ビーム描画装置100において、対物レンズ207によって試料216上で電子ビーム200の焦点が合わされる位置において、主偏向器208で電子ビーム200を複数の位置に偏向する。そして、各偏向位置で発生した非点を測定し、偏向位置と非点のマップを作成する。同様に、各偏向位置で発生したXY差を測定し、偏向位置とXY差のマップを作成する。これらの非点とXY差を主偏向器208と副偏向器209への印加電圧によって補正する。具体的には、X方向とY方向で電子ビーム200の結像位置がずれた状態から一致した状態になるように、主偏向器208に印加する電圧を調整する。そして、非点が補正された状態を維持しながら、主偏向器208と副偏向器209に印加する電圧を調整する。これにより、主偏向非点とXY差を同時に補正することのできる、主偏向器と副偏向器への各補正電圧の組合せのテーブルが得られる。   In the electron beam drawing apparatus 100, the electron beam 200 is deflected to a plurality of positions by the main deflector 208 at the position where the electron beam 200 is focused on the sample 216 by the objective lens 207. Then, the astigmatism generated at each deflection position is measured, and a map of the deflection position and the astigmatism is created. Similarly, an XY difference generated at each deflection position is measured, and a map of the deflection position and the XY difference is created. These astigmatism and XY differences are corrected by the voltages applied to the main deflector 208 and the sub deflector 209. Specifically, the voltage applied to the main deflector 208 is adjusted so that the imaging position of the electron beam 200 in the X direction and the Y direction coincide with each other. Then, the voltage applied to the main deflector 208 and the sub deflector 209 is adjusted while maintaining the state in which the astigmatism is corrected. As a result, a table of combinations of correction voltages to the main deflector and sub-deflector that can simultaneously correct the main deflection astigmatism and the XY difference is obtained.

偏向非点とXY差の補正は、上述の方法に限られるものではなく、例えば、補正係数を用いて行ってもよい。具体的には、電子ビーム描画装置100において、対物レンズ207によって試料216上で電子ビーム200の焦点が合わされる位置に、主偏向器208で電子ビーム200を複数の位置に偏向する。そして、偏向量と、これに対応する偏向非点とXY差の補正量をプロットし、各偏向器について補正量のフィッティングを行って、近似式の係数を求める。こうして得られた係数が、各偏向器の補正量の補正係数である。   The correction of the deflection astigmatism and the XY difference is not limited to the above-described method, and may be performed using a correction coefficient, for example. Specifically, in the electron beam drawing apparatus 100, the electron beam 200 is deflected to a plurality of positions by the main deflector 208 at a position where the electron beam 200 is focused on the sample 216 by the objective lens 207. Then, the deflection amount, the deflection astigmatism corresponding to the deflection amount, and the XY difference correction amount are plotted, and the correction amount is fitted to each deflector to obtain the coefficient of the approximate expression. The coefficient thus obtained is a correction coefficient for the correction amount of each deflector.

尚、XY差を主偏向器と四重極の電極によって補正する場合には、次のようにして、XY差を生じない偏向非点テーブルを得ることができる。   When the XY difference is corrected by the main deflector and the quadrupole electrode, a deflection astigmatism table that does not cause the XY difference can be obtained as follows.

まず、電子ビーム描画装置100において、対物レンズ207によって試料216上で電子ビーム200の焦点が合わされる位置において、主偏向器208で電子ビーム200を複数の位置に偏向する。そして、各偏向位置で発生した非点を測定し、偏向位置と非点のマップを作成する。同様に、各偏向位置で発生したXY差を測定し、偏向位置とXY差のマップを作成する。これらの非点とXY差を主偏向器208と四重極の電極への印加電圧によって補正する。具体的には、X方向とY方向で電子ビーム200の結像位置がずれた状態から一致した状態になるように、主偏向器208に印加する電圧を調整する。そして、非点が補正された状態を維持しながら、主偏向器208と四重極の電極に印加する電圧を調整する。これにより、主偏向非点とXY差を同時に補正することのできる、主偏向器と四重極の電極への各補正電圧の組合せのテーブルが得られる。   First, in the electron beam drawing apparatus 100, the electron beam 200 is deflected to a plurality of positions by the main deflector 208 at the position where the electron beam 200 is focused on the sample 216 by the objective lens 207. Then, the astigmatism generated at each deflection position is measured, and a map of the deflection position and the astigmatism is created. Similarly, an XY difference generated at each deflection position is measured, and a map of the deflection position and the XY difference is created. These astigmatism and XY differences are corrected by the voltage applied to the main deflector 208 and the quadrupole electrode. Specifically, the voltage applied to the main deflector 208 is adjusted so that the imaging position of the electron beam 200 in the X direction and the Y direction coincide with each other. The voltage applied to the main deflector 208 and the quadrupole electrode is adjusted while maintaining the state in which the astigmatism is corrected. This provides a table of combinations of correction voltages to the main deflector and quadrupole electrodes that can correct the main deflection astigmatism and the XY difference simultaneously.

また、主偏向器と四重極の電極を用いて補正する場合、補正係数は次のようにして得ることができる。例えば、電子ビーム描画装置100において、対物レンズ207によって試料216上で電子ビーム200の焦点が合わされる位置に、主偏向器208で電子ビーム200を複数の位置に偏向する。そして、偏向量と、これに対応する偏向非点とXY差の補正量をプロットし、主偏向器208と四重極の電極について補正量のフィッティングを行って、近似式の係数を求める。こうして得られた係数が、主偏向器208と四重極の電極の補正量の補正係数である。   When correction is performed using the main deflector and the quadrupole electrode, the correction coefficient can be obtained as follows. For example, in the electron beam drawing apparatus 100, the electron beam 200 is deflected to a plurality of positions by the main deflector 208 at a position where the electron beam 200 is focused on the sample 216 by the objective lens 207. Then, the deflection amount, the deflection astigmatism corresponding to the deflection amount, and the XY difference correction amount are plotted, and the correction amount is fitted to the main deflector 208 and the quadrupole electrode to obtain the coefficient of the approximate expression. The coefficient thus obtained is a correction coefficient for the correction amount of the main deflector 208 and the quadrupole electrode.

図1において、主偏向補正量演算部122は、メモリ142に格納された、偏向非点補正とXY差補正を同時に満たすテーブルを参照し、偏向量演算部121から送られた偏向量に応じた第1の補正量を求める。第1の補正量は、主偏向器に印加する偏向信号の補正量であって、主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と、電子ビームの像面の倍率の異方性を補正する補正量である。   In FIG. 1, the main deflection correction amount calculation unit 122 refers to a table stored in the memory 142 that simultaneously satisfies the deflection astigmatism correction and the XY difference correction, and corresponds to the deflection amount sent from the deflection amount calculation unit 121. A first correction amount is obtained. The first correction amount is a correction amount of the deflection signal applied to the main deflector, and corrects the astigmatism caused by the deflection amount of the main deflector and the anisotropy of the magnification of the image plane of the electron beam. The amount of correction to be made.

一方、副偏向補正量演算部123は、メモリ142に格納された、偏向非点補正とXY差補正を同時に満たすテーブルを参照し、偏向量演算部121から送られた偏向量に応じた第2の補正量を求める。第2の補正量は、副偏向器に印加する偏向信号の補正量であって、主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と、電子ビームの像面の倍率の異方性を補正する補正量である。   On the other hand, the sub-deflection correction amount calculation unit 123 refers to a table stored in the memory 142 that satisfies both the deflection astigmatism correction and the XY difference correction at the same time, and performs the second correction according to the deflection amount sent from the deflection amount calculation unit 121. Determine the amount of correction. The second correction amount is a correction amount of the deflection signal applied to the sub deflector, and corrects the astigmatism caused by the deflection amount of the main deflector and the anisotropy of the magnification of the image plane of the electron beam. The amount of correction to be made.

主偏向補正量演算部122で算出された第1の補正量は、偏向信号生成部124へ送られる。また、副偏向補正量演算部123で算出された第2の補正量も偏向信号生成部124へ送られる。   The first correction amount calculated by the main deflection correction amount calculation unit 122 is sent to the deflection signal generation unit 124. In addition, the second correction amount calculated by the sub deflection correction amount calculation unit 123 is also sent to the deflection signal generation unit 124.

偏向信号生成部124は、第1の補正量を用いて、主偏向器208の各電極に印加すべき偏向信号を生成し、これをDACアンプユニット134へ出力する。   The deflection signal generation unit 124 generates a deflection signal to be applied to each electrode of the main deflector 208 using the first correction amount, and outputs this to the DAC amplifier unit 134.

また、偏向信号生成部124は、第2の補正量を用いて、副偏向器209の各電極に印加すべき偏向信号を生成し、これをDACアンプユニット132へ出力する。   Also, the deflection signal generation unit 124 generates a deflection signal to be applied to each electrode of the sub deflector 209 using the second correction amount, and outputs this to the DAC amplifier unit 132.

DACアンプユニット134は、偏向信号生成部124から出力されたデジタル信号の偏向信号をアナログ信号に変換した後、増幅して偏向電圧を生成する。そして、この偏向電圧を主偏向器208へ印加する。また、DACアンプユニット132は、偏向信号生成部124から出力されたデジタル信号の偏向信号をアナログ信号に変換した後、増幅して偏向電圧を生成する。そして、この偏向電圧を副偏向器209へ印加する。これにより、主偏向非点と倍率の異方性が補正された電子ビーム200が試料216に照射される。   The DAC amplifier unit 134 converts the digital deflection signal output from the deflection signal generation unit 124 into an analog signal, and then amplifies it to generate a deflection voltage. Then, this deflection voltage is applied to the main deflector 208. In addition, the DAC amplifier unit 132 converts the digital deflection signal output from the deflection signal generation unit 124 into an analog signal, and then amplifies it to generate a deflection voltage. Then, this deflection voltage is applied to the sub deflector 209. Thereby, the sample 216 is irradiated with the electron beam 200 in which the main deflection astigmatism and the magnification anisotropy are corrected.

図7は、本実施の形態により、電子ビームが試料に照射される様子を示す図である。この図に示すように、対物レンズ207によって、試料216上に電子ビーム200の焦点が合わされる。また、補正量と偏向量とから生成された偏向電圧が、副偏向器209と主偏向器208に印加され、電子ビーム200を偏向する。このとき、主偏向器208に印加される偏向電圧は、主偏向非点の補正量、XY差の補正量および偏向量を用いて生成される。同様に、副偏向器209に印加される偏向電圧も、主偏向非点の補正量、XY差の補正量および偏向量を用いて生成される。   FIG. 7 is a diagram showing a state in which an electron beam is irradiated on a sample according to the present embodiment. As shown in this figure, the objective lens 207 focuses the electron beam 200 on the sample 216. In addition, a deflection voltage generated from the correction amount and the deflection amount is applied to the sub-deflector 209 and the main deflector 208 to deflect the electron beam 200. At this time, the deflection voltage applied to the main deflector 208 is generated using the main deflection astigmatism correction amount, the XY difference correction amount, and the deflection amount. Similarly, the deflection voltage applied to the sub deflector 209 is also generated using the main deflection astigmatism correction amount, the XY difference correction amount, and the deflection amount.

本実施の形態によれば、試料216に対する電子ビーム200の開き角をX方向とY方向で常に同じとなるようにすることができる。例えば、X方向の開き角をθ1、Y方向の開き角をθ2とすると、θ1=θ2となるため、X方向とY方向で像面の倍率が同じとなる。したがって、偏向位置によって電子ビーム200のショット形状が歪むのを抑制できる。   According to this embodiment, the opening angle of the electron beam 200 with respect to the sample 216 can always be the same in the X direction and the Y direction. For example, if the opening angle in the X direction is θ1 and the opening angle in the Y direction is θ2, θ1 = θ2, so the magnification of the image plane is the same in the X direction and the Y direction. Therefore, distortion of the shot shape of the electron beam 200 depending on the deflection position can be suppressed.

本実施の形態では、主偏向器208によって発生する四重極場と、副偏向器209によって発生する四重極場とによって、主偏向非点とXY差を補正する。そして、これらの補正をリアルタイムで行うことで、電子ビーム200は、偏向位置に応じてその焦点位置と倍率が補正される。したがって、本実施の形態によれば、常に、所望のショット形状であって、且つ、ぼけが低減された電子ビーム200を所望の位置に偏向して試料216に照射することが可能となる。   In the present embodiment, the XY difference between the main deflection astigmatism and the XY difference is corrected by the quadrupole field generated by the main deflector 208 and the quadrupole field generated by the sub deflector 209. By performing these corrections in real time, the focal position and magnification of the electron beam 200 are corrected according to the deflection position. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to always irradiate the sample 216 by deflecting the electron beam 200 having a desired shot shape and reduced blur to a desired position.

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。   For example, although the electron beam is used in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the case where another charged particle beam such as an ion beam is used.

100 電子ビーム描画装置
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
106 反射ミラー
107 Zセンサ
110 制御計算機
112 描画データ処理部
120 偏向制御回路
121 偏向量演算部
122 主偏向補正量演算部
123 副偏向補正量演算部
124 偏向信号生成部
132、134、232a〜232h DACアンプユニット
142 メモリ
143 検出器
144 記憶装置
145 レーザ測長機
130a〜130h 電極
150 描画部
160 制御部
200 電子ビーム
200a〜200e、200a’〜200e’ 電子ビームのショット
201 電子銃
202 照明レンズ
203 第1の成形アパーチャ
204 投影レンズ
205 成形偏向器
206 第2の成形アパーチャ
207 対物レンズ
208 主偏向器
209 副偏向器
212 ブランキング偏向器
214 ブランキングアパーチャ
216 試料
51 描画されるパターン
52 フレーム領域
53 副偏向領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Electron beam drawing apparatus 102 Electron barrel 103 Drawing chamber 105 XY stage 106 Reflecting mirror 107 Z sensor 110 Control computer 112 Drawing data processing unit 120 Deflection control circuit 121 Deflection amount calculation unit 122 Main deflection correction amount calculation unit 123 Sub deflection correction amount Arithmetic unit 124 Deflection signal generation unit 132, 134, 232a to 232h DAC amplifier unit 142 Memory 143 Detector 144 Storage device 145 Laser length measuring device 130a to 130h Electrode 150 Drawing unit 160 Control unit 200 Electron beams 200a to 200e, 200a ′ to 200e 'electron beam shot 201 electron gun 202 illumination lens 203 first shaping aperture 204 projection lens 205 shaping deflector 206 second shaping aperture 207 objective lens 208 main deflector 209 sub deflector 212 Blankin Deflector 214 the blanking aperture 216 sample 51 drawn from the pattern 52 frame region 53 sub-deflection region

Claims (5)

荷電粒子ビームを集束する電磁レンズと、
前記荷電粒子ビームを偏向する主偏向器と、
前記主偏向器とは異なる四重極場を発生させる1つ以上の四重極場発生手段とを有し、
前記主偏向器と前記四重極場発生手段によって、前記主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と、前記荷電粒子ビームの像面の倍率の異方性とを補正することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
An electromagnetic lens for focusing the charged particle beam;
A main deflector for deflecting the charged particle beam;
One or more quadrupole field generating means for generating a quadrupole field different from the main deflector,
The main deflector and the quadrupole field generating means correct astigmatism caused by the deflection amount of the main deflector and anisotropy of the magnification of the image plane of the charged particle beam. A charged particle beam drawing apparatus.
前記主偏向器に印加する偏向信号の補正量であって、前記主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と前記荷電粒子ビームの像面の倍率の異方性とを補正する第1の補正量を算出する第1の演算部と、
前記四重極場発生手段に印加する偏向信号の補正量であって、前記主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と前記荷電粒子ビームの像面の倍率の異方性とを補正する第2の補正量を算出する第2の演算部と、
前記第1の補正量を用いて前記主偏向器に印加する偏向信号を生成するとともに、前記第2の補正量を用いて前記四重極場発生手段に印加する偏向信号を生成する偏向信号生成部とを有することを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
A correction amount of a deflection signal applied to the main deflector, the first correcting the astigmatism caused by the deflection amount of the main deflector and the anisotropy of the magnification of the image plane of the charged particle beam. A first calculation unit for calculating the correction amount of
A correction amount of the deflection signal applied to the quadrupole field generating means, which corrects the astigmatism caused by the deflection amount of the main deflector and the anisotropy of the magnification of the image plane of the charged particle beam. A second calculation unit for calculating a second correction amount to be
Deflection signal generation for generating a deflection signal to be applied to the main deflector using the first correction amount and generating a deflection signal to be applied to the quadrupole field generating means using the second correction amount The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記四重極場発生手段は、前記荷電粒子ビームを偏向する副偏向器であることを特徴とする請求項1または2に記載の荷電粒子ビーム描画装置。   The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the quadrupole field generating means is a sub deflector that deflects the charged particle beam. 電磁レンズにより荷電粒子ビームを試料上に集束し、前記試料上における前記荷電粒子ビームの照射位置を主偏向器で制御する荷電粒子ビーム描画方法において、
前記主偏向器と、前記主偏向器とは異なる四重極場を発生させる1つ以上の四重極場発生手段とによって、前記主偏向器の偏向量に依存して生じる非点と、前記荷電粒子ビームの像面の倍率の異方性とを補正することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
In a charged particle beam writing method in which a charged particle beam is focused on a sample by an electromagnetic lens and the irradiation position of the charged particle beam on the sample is controlled by a main deflector.
Astigmatism caused by the main deflector and one or more quadrupole field generating means for generating a quadrupole field different from the main deflector depending on the deflection amount of the main deflector, A charged particle beam drawing method comprising correcting anisotropy of magnification of an image plane of a charged particle beam.
前記四重極場発生手段は、前記荷電粒子ビームを偏向する副偏向器であることを特徴とする請求項4に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
The charged particle beam drawing method according to claim 4, wherein the quadrupole field generating means is a sub-deflector that deflects the charged particle beam.
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