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JP2594660B2 - Charged particle beam exposure method - Google Patents

Charged particle beam exposure method

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Publication number
JP2594660B2
JP2594660B2 JP2026625A JP2662590A JP2594660B2 JP 2594660 B2 JP2594660 B2 JP 2594660B2 JP 2026625 A JP2026625 A JP 2026625A JP 2662590 A JP2662590 A JP 2662590A JP 2594660 B2 JP2594660 B2 JP 2594660B2
Authority
JP
Japan
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pattern
mask
charged particle
particle beam
size
Prior art date
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Inventor
章夫 山田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Electron Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 荷電粒子ビーム露光方法に関し、 ビームの偏向座標値とマスク座標系とのキャリブレイ
ションを高精度に行い、露光性能を高めることのできる
荷電粒子ビーム露光方法を提供することを目的とし、 複数の開口パターンを有するマスク板を備え、荷電粒
子ビームを開口パターン選択用偏向器により偏向して前
記複数の開口パターンのうち一の開口パターンを照射す
ることにより、該荷電粒子ビームを成形して試料上に照
射する荷電粒子ビーム露光方法において、前記マスク板
に形成され、大きさ及び配置位置が予め定められたキャ
リブレイション用パターンを、前記開口パターン選択用
偏向器により偏向された荷電粒子ビームで照射し、次い
で、前記荷電粒子ビームを前記開口パターン選択用偏向
器により更に偏向し、試料に到達する荷電粒子ビームの
電流値が正から零となる境界における偏向条件を検出
し、該偏向条件と上記キャリブレイション用パターンの
大きさ及び配置位置とに基づいて前記マスク板上におけ
る荷電粒子ビームの位置及び大きさを求める。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] Regarding a charged particle beam exposure method, there is provided a charged particle beam exposure method capable of accurately calibrating a beam deflection coordinate value and a mask coordinate system and improving the exposure performance. A mask plate having a plurality of aperture patterns, and irradiating one of the plurality of aperture patterns with a charged particle beam by deflecting the charged particle beam by an aperture pattern selecting deflector. In a charged particle beam exposure method for forming a particle beam and irradiating the sample on a sample, a calibration pattern formed on the mask plate and having a predetermined size and arrangement position is deflected by the aperture pattern selecting deflector. Irradiation with the charged particle beam, and then further charged the charged particle beam by the aperture pattern selecting deflector Deflection, detecting a deflection condition at the boundary where the current value of the charged particle beam reaching the sample becomes positive to zero, and based on the deflection condition and the size and arrangement position of the calibration pattern, The position and size of the charged particle beam at are calculated.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は、荷電粒子ビーム露光方法に係り、詳しくは
荷電粒子ビーム、例えば電子線により微細パターンを形
成する荷電粒子ビーム露光方法に関する。
The present invention relates to a charged particle beam exposure method, and more particularly, to a charged particle beam exposure method for forming a fine pattern with a charged particle beam, for example, an electron beam.

近年、集積回路の高密度化に伴い、長年微細パターン
形成方法の主流であったフォトリソグラフィに代わり、
電子線を用いる新しい露光方法が検討され、実際に使用
されるようになっている。
In recent years, as the density of integrated circuits has increased, instead of photolithography, which has been the mainstream of fine pattern formation methods for many years,
A new exposure method using an electron beam is being studied and actually used.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の電子ビーム露光装置は、可変矩形ビームを用い
て、試料ウエハ上で電子ビームを偏向走査し、パターン
を描いていく描画装置であった。
A conventional electron beam exposure apparatus is a drawing apparatus that deflects and scans an electron beam on a sample wafer using a variable rectangular beam to draw a pattern.

このような装置は、ソフトであるパターンデータか
ら、パターンというハードを作るパターンジェネレート
機能を持った装置であるが、矩形のショットを繋げてパ
ターンを描画するため、パターンサイズが小さくなるほ
ど、一般に単位面積当たりの露光ショット数が増加し、
スループットが低下するという問題点がある。
Such an apparatus is an apparatus having a pattern generation function of creating hardware called a pattern from pattern data that is software.However, since a pattern is drawn by connecting rectangular shots, the unit becomes generally smaller as the pattern size becomes smaller. The number of exposure shots per area increases,
There is a problem that the throughput is reduced.

そこで、この問題に対処し、超微細パターンの露光に
おいても現実的なスループットを得るためにブロック露
光方法が提案されている。
Therefore, a block exposure method has been proposed to address this problem and obtain a realistic throughput even in the exposure of an ultrafine pattern.

すなわち、超微細パターンが必要となる半導体装置
は、例えば64MDRAMのように、微細ではあるが露光する
殆どの面積はある基本パターンの繰り返しであるものが
多い。もし繰り返しパターンの単位となる基本パターン
を、それ自身の複雑さには関係なく1ショットで発生で
きれば、このようなパターンを微細さにはよらず一定の
スループットで露光することが可能となる。
That is, most semiconductor devices that require an ultra-fine pattern are, for example, 64MDRAMs, which are repetitions of a basic pattern that has a small but almost all exposed area. If a basic pattern, which is a unit of a repetitive pattern, can be generated in one shot regardless of its own complexity, it becomes possible to expose such a pattern at a constant throughput regardless of the fineness.

そこで、以上のような基本パターンを透過マスク上に
持ち、これを電子ビームで照射することにより、1ショ
ットで基本パターンを発生し、それを繋げて繰り返しパ
ターンを露光する方法がブロック露光方法である。
Therefore, a method in which a basic pattern as described above is held on a transmission mask and irradiated with an electron beam to generate a basic pattern in one shot, and the pattern is connected to repeatedly expose the pattern is a block exposure method. .

このような露光方法の一例は、IEEE TRANS.ON ELECTR
ON DEVICE vol.ED−26(1979)663に報告されており、
第6図に示すような構成をしている。同図において、電
子銃1から放出された電子ビーム2は第1矩形成形アパ
ーチャ3を通りレンズ4で絞られた後、クロスオーバの
像点に置かれたパターン選択用デフレクタ5によって偏
向され、ステンシルマスク6上の任意のパターン部分に
照射される。ステンシルマスク6には可変矩形アパーチ
ャ6A、調整用マークパターン6B、繰り返し用基本パター
ン6Cが形成され、ステンシルマスク6に近接してレンズ
7が配置されている。したがって、電子ビーム2はステ
ンシルマスク6によって断面がパターン化された後、レ
ンズ7の収束作用により光軸に戻されるとともに、振り
戻し用デフレクタ8を通り縮小レンズ9で断面が縮小さ
れ、投影レンズ10、偏向系11を通過してウエハ12上に露
光される。これにより、例えばメモリセルの場合であれ
ば、数セル分が1ショットで露光される。
One example of such an exposure method is IEEE TRANS.ON ELECTR
ON DEVICE vol.ED-26 (1979) 663,
The configuration is as shown in FIG. In the figure, an electron beam 2 emitted from an electron gun 1 passes through a first rectangular shaping aperture 3 and is converged by a lens 4 and then deflected by a pattern selecting deflector 5 placed at an image point of a crossover. Irradiation is performed on an arbitrary pattern portion on the mask 6. On the stencil mask 6, a variable rectangular aperture 6A, an adjustment mark pattern 6B, and a basic pattern for repetition 6C are formed, and a lens 7 is arranged close to the stencil mask 6. Therefore, after the electron beam 2 has its cross section patterned by the stencil mask 6, it is returned to the optical axis by the convergence of the lens 7, passes through the deflector 8 for returning, and is reduced in cross section by the reduction lens 9, and the projection lens 10. Then, the light passes through the deflection system 11 and is exposed on the wafer 12. Thus, for example, in the case of a memory cell, several cells are exposed in one shot.

しかし、この方式では、光軸から偏向された電子2は
レンズ7の収縮作用だけで光軸に戻されるため、どのパ
ターンを選択するかにより、電子2は磁界レンズ7内の
違った軌道を通って来る。また、ステンシルマスク6上
にできるだけ多くのパターンを配置するためには、電子
軌道が光学軸からなるべく離れた部分を通るようにする
必要があるが、このようにすると、転写像に現れるレン
ズ収差の影響が大きくなる恐れがある。
However, in this method, since the electrons 2 deflected from the optical axis are returned to the optical axis only by the contraction of the lens 7, the electrons 2 follow different orbits in the magnetic lens 7 depending on which pattern is selected. Come. Also, in order to arrange as many patterns as possible on the stencil mask 6, it is necessary to make the electron trajectory pass through a portion as far away from the optical axis as possible. The effect may be significant.

そこで、この問題を解決する電子光学系を有する装置
を本発明の出願人は先に提案している。この装置の構成
は後述の実施例と同様であるため、省略する。この装置
では、ステンシルマスクを挟んで上下に2つのレンズを
設けるとともに、ステンシルマスクの上下で開口パター
ン選択用偏向器により電子ビームを振り、振り戻すこと
により、上下レンズの中心を通すようにしてマスクパタ
ーンを選択している。
Therefore, the applicant of the present invention has previously proposed an apparatus having an electron optical system to solve this problem. The configuration of this device is the same as that of the later-described embodiment, and will not be described. In this apparatus, two lenses are provided vertically above and below a stencil mask, and an electron beam is deflected above and below the stencil mask by an aperture pattern selecting deflector, and the electron beam is turned back to pass the center of the upper and lower lenses. You have selected a pattern.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、上記の先願にかかるブロックパターン転写
型電子ビーム露光装置にあっては、第一矩形成形アパー
チャの像がステンシルマスク上に結像されるように電子
光学系を設定し、入射側マスク偏向器により、この像位
置をステンシルマスク上で変化させ、所望のブロックパ
ターン位置を選択してビームを通したり、同一のブロッ
クパターン上でビームの通し方を変え、ウエハにおける
ビーム断面の形状を変えたり、大きさを変えたりする構
成であるため、入射側マスク偏向器への入力データとス
テンシルマスク上のアパーチャの像位置(ビーム通過位
置)の関係を高精度でキャリブレイションするととも
に、ステンシルマスク上におけるアパーチャの像の大き
さを求める必要があるが、実際上はこれが難しく、結
局、露光性能を向上できないという問題点があった。
Incidentally, in the block pattern transfer type electron beam exposure apparatus according to the above-mentioned prior application, the electron optical system is set so that the image of the first rectangular shaping aperture is formed on the stencil mask, and the incident side mask deflection is performed. By changing the image position on the stencil mask, the desired block pattern position is selected and the beam is passed through, or the beam is passed on the same block pattern to change the beam cross-sectional shape on the wafer. And the size of the stencil mask, the relationship between the input data to the incident-side mask deflector and the image position (beam passage position) of the aperture on the stencil mask can be calibrated with high accuracy. It is necessary to determine the size of the aperture image, which is difficult in practice, and ultimately improves the exposure performance. There is a problem that had.

例えば、ウエハ上でショットサイズを0.01μm精度で
指定し、マスクからウエハまでの縮小率が1/100の場
合、マスク上でのアバーチャの像位置(ビーム通過位
置)を1μm精度で設定する必要がある。このキャリブ
レイションのため、マスク上にはキャリブレイション用
マークパターンを形成する。なおキャリブレイション用
マークパターンは縮小率を考えて、通常300μm□程度
の矩形パターンであり、このマークパターンの大きさは
マスクパターンを形成する時点で正確に決まる。一方、
ステンシルマスク上におけるアパーチャの像の大きさは
300μm□程度であり、この大きさはレンズ条件によっ
て変わり、正確に指定することはできない。すなわち、
第7図に示すように大きさL(〜300μm)と配置位置
(X0、Y0)が予め分かったキャリブレイション用マーク
パターン(矩形孔)21に断面サイズが確定していないビ
ームを通すことにより、ビーム位置とサイズを1μm以
内の精度で決める必要がある。例えば、ステンシルマス
ク上におけるアパーチャの像22はビームの左下の代表点
Bの位置とビームサイズx,yで表され、偏向器のキャリ
ブレイションは最終的にこの座標系で行われる。そし
て、ビームキャリブレイションでは、通常、キャリブレ
イション用マークパターン部を最大ビームが通過する条
件を求め調整する。
For example, if the shot size is specified on the wafer with a precision of 0.01 μm and the reduction ratio from the mask to the wafer is 1/100, it is necessary to set the aperture image position (beam passage position) on the mask with a precision of 1 μm. is there. For this calibration, a calibration mark pattern is formed on the mask. The calibration mark pattern is usually a rectangular pattern of about 300 μm square in consideration of the reduction ratio, and the size of the mark pattern is accurately determined when the mask pattern is formed. on the other hand,
The size of the aperture image on the stencil mask is
The size is about 300 μm □, and this size varies depending on the lens conditions, and cannot be specified accurately. That is,
As shown in FIG. 7, a beam whose cross-sectional size is not determined passes through a calibration mark pattern (rectangular hole) 21 whose size L (up to 300 μm) and arrangement position (X 0 , Y 0 ) are known in advance. Therefore, it is necessary to determine the beam position and the size with an accuracy within 1 μm. For example, the aperture image 22 on the stencil mask is represented by the position of the representative point B at the lower left of the beam and the beam size x, y, and the calibration of the deflector is finally performed in this coordinate system. In the beam calibration, conditions for the maximum beam to pass through the calibration mark pattern portion are usually determined and adjusted.

しかし、このような方法では、キャリブレイション用
マークパターンの大きさとステンシルマスク上のビーム
サイズが正確に等しくない限り、十分な精度でビーム通
過条件を設定できず、露光性能が低下するという不具合
がある。
However, in such a method, unless the size of the calibration mark pattern and the beam size on the stencil mask are exactly equal, the beam passing conditions cannot be set with sufficient accuracy, and the exposure performance deteriorates. .

すなわち、第8図はビーム23のサイズがキャリブレイ
ション用マークパターン21のサイズより大きい例であ
り、同図(a)と(b)ではビーム位置が異なるもの
の、通過ビーム量はほぼ同じで、両者の区別をつけるこ
とはできないため、十分な精度でビーム通過条件を設定
できない。また、第9図はビーム23のサイズがキャリブ
レイション用マークパターン21のサイズより小さい例で
あり、この場合も同図(a)と(b)ではビーム位置が
異なるものの、通過ビーム量はほぼ同じで、両者の区別
がつけられないため、同じく十分な精度でビーム通過条
件を設定できない。
That is, FIG. 8 shows an example in which the size of the beam 23 is larger than the size of the calibration mark pattern 21. Although the beam positions are different in FIGS. 8A and 8B, the passing beam amounts are almost the same. Cannot be distinguished, so that the beam passage conditions cannot be set with sufficient accuracy. FIG. 9 shows an example in which the size of the beam 23 is smaller than the size of the calibration mark pattern 21. In this case, the beam positions are different between FIGS. Therefore, since the two cannot be distinguished from each other, the beam passage conditions cannot be set with sufficient accuracy.

そこで本発明は、ビームの偏向座標値とマスク座標系
とのキャリブレイションを高精度に行い、露光性能を高
めることのできる荷電粒子ビーム露光方法を提供するこ
とを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a charged particle beam exposure method which can calibrate a deflection coordinate value of a beam and a mask coordinate system with high accuracy and enhance exposure performance.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明による荷電粒子ビーム露光方法は上記目的達成
のため、複数の開口パターンを有するマスク板を備え、
荷電粒子ビームを開口パターン選択用偏向器により偏向
して前記複数の開口パターンのうち一の開口パターンを
照射することにより、該荷電粒子ビームを成形して試料
上に照射する荷電粒子ビーム露光方法において、前記マ
スク板に形成され、大きさ及び配置位置が予め定められ
たキャリブレイション用パターンを、前記開口パターン
選択用偏向器により偏向された荷電粒子ビームで照射
し、次いで、前記荷電粒子ビームを前記開口パターン選
択用偏向器により更に偏向し、試料に到達する荷電粒子
ビームの電流値が正から零となる境界における偏向条件
を検出し、該偏向条件と上記キャリブレイション用パタ
ーンの大きさ及び配置位置とに基づいて前記マスク板上
における荷電粒子ビームの位置及び大きさを求めてい
る。
The charged particle beam exposure method according to the present invention includes a mask plate having a plurality of opening patterns to achieve the above object,
By irradiating one of the plurality of opening patterns by deflecting the charged particle beam by an opening pattern selecting deflector, the charged particle beam exposure method of shaping the charged particle beam and irradiating the sample with a sample is performed. A pattern for calibration formed on the mask plate and having a predetermined size and arrangement position is irradiated with a charged particle beam deflected by the aperture pattern selecting deflector, and then the charged particle beam is irradiated with the charged particle beam. The deflector is further deflected by the aperture pattern selecting deflector, and the deflection condition at the boundary where the current value of the charged particle beam reaching the sample becomes from positive to zero is detected. The deflection condition and the size and arrangement position of the calibration pattern are detected. The position and size of the charged particle beam on the mask plate are obtained based on the above.

〔作用〕[Action]

本発明では、試料側で荷電粒子ビームの照射に伴う電
流値が測定され、これにより、マスク板に形成された大
きさと配置位置が予め分かったキャリブレイション用の
マークパターンにおける荷電粒子ビームの通過状況を認
識可能な、少なくとも2通り以上の条件でキャリブレイ
ション用のマークパターンにビームが通され、各条件に
対するマスク板の偏向条件と予め分かっているキャリブ
レイション用のマークパターンの大きさと配置位置から
マスク板上のビーム位置と大きさが決定される。
In the present invention, the current value associated with the irradiation of the charged particle beam is measured on the sample side, whereby the passing state of the charged particle beam in the calibration mark pattern whose size and arrangement position formed on the mask plate are known in advance is known. A beam is passed through the calibration mark pattern under at least two or more conditions capable of recognizing the pattern, and the mask is determined from the deflection conditions of the mask plate for each condition and the size and arrangement position of the calibration mark pattern known in advance. The beam position and size on the plate are determined.

したがって、マスク座標系は予め分かっているため、
ビームの偏向座標値をマスク座標系で高精度にキャリブ
レイションできる。
Therefore, since the mask coordinate system is known in advance,
The deflection coordinate value of the beam can be calibrated with high accuracy in the mask coordinate system.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1〜5図は本発明に係る荷電粒子ビーム露光方法の
一実施例を示す図である。第1図は本発明の露光方法を
適用する電子ビーム露光装置の構成図である。この図に
おいて、31は電子銃、32はアノード、33はアパーチャ、
34は第1レンズ、35は偏向器、36は第2レンズ、37は第
3レンズ、38A、38Bは入射マスクデフレクタ、38C、38D
は出射マスクデフレクタ、39はステンシルマスク、40は
各デフレクタに偏向条件を与えるデフレクタ駆動回路、
41はブランキング電極、42は縮小レンズ、43は絞りアパ
ーチャ、44は第1投影レンズ、45は第2投影レンズ、46
は偏向器(照射偏向手段に相当)、47はウエハ、48は電
子ビーム、49はウエハ47の電流値を測定する電流測定器
(電流測定手段に相当)である。
1 to 5 are views showing one embodiment of a charged particle beam exposure method according to the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam exposure apparatus to which the exposure method of the present invention is applied. In this figure, 31 is an electron gun, 32 is an anode, 33 is an aperture,
34 is a first lens, 35 is a deflector, 36 is a second lens, 37 is a third lens, 38A and 38B are incident mask deflectors, 38C and 38D
Is an emission mask deflector, 39 is a stencil mask, 40 is a deflector drive circuit that gives a deflection condition to each deflector,
41 is a blanking electrode, 42 is a reduction lens, 43 is a diaphragm aperture, 44 is a first projection lens, 45 is a second projection lens, 46
Is a deflector (corresponding to irradiation deflection means), 47 is a wafer, 48 is an electron beam, and 49 is a current measuring device (corresponding to current measuring means) for measuring a current value of the wafer 47.

第2レンズ36および第3レンズ37(レンズ系に相当)
の間では電子ビーム48はほぼ並行ビームになっており、
開口パターンを選択する入射マスクデフレクタ38A、38B
および出射マスクデフレクタ38C、38Dによりステンシル
マスク39の上下で電子ビーム48を振り、振り戻すことに
より、レンズ36、37のレンズ中心を通す条件でステンシ
ルマスク39上のマスクパターンを選択する。
Second lens 36 and third lens 37 (corresponding to lens system)
Between, the electron beam 48 is almost a parallel beam,
Incident mask deflectors 38A and 38B for selecting aperture patterns
The electron beam 48 is oscillated above and below the stencil mask 39 by the emission mask deflectors 38C and 38D, and is turned back to select a mask pattern on the stencil mask 39 under the condition of passing through the lens centers of the lenses 36 and 37.

ステンシルマスク(マスク板に相当)39は第2図に示
すような構造をしており、マスク基板にはSi等の半導体
や金属板などが用いられる。第2図(a)はステンシル
マスク39の平面図、第2図(b)はステンシルマスク39
の断面図である。ステンシルマスク39のパターン形成部
分は断面図に示すように薄膜化されており、これにエッ
チング技術を用いて抜きパターンを形成する。ステンシ
ルマスク39には電子ビーム照射可能領域39Aおよびパタ
ーン形成可能領域39Bがあり、領域39Bに非繰り返しパタ
ーン用開口部39Cやパターン39Dが形成されている。
The stencil mask (corresponding to a mask plate) 39 has a structure as shown in FIG. 2, and a semiconductor substrate such as Si or a metal plate is used as a mask substrate. 2A is a plan view of the stencil mask 39, and FIG. 2B is a stencil mask 39.
FIG. The pattern forming portion of the stencil mask 39 is thinned as shown in the cross-sectional view, and a punched pattern is formed on the thinned portion using an etching technique. The stencil mask 39 has an electron beam irradiable area 39A and a pattern formable area 39B, and a non-repeated pattern opening 39C and a pattern 39D are formed in the area 39B.

また、ステンシルマスク39上にはマスクデフレクタ38
A〜38Dにより選択可能なパターンの集まりであるパター
ン群(パターンの組)が複数個(複数組)用意されてお
り、個々のパターンの組はマスクを支持するX、Yステ
ージにより電子光学軸近傍に移動させることができる。
さらに、ステンシルマスク39上には後述のキャリブレイ
ション用のマークパターン61が形成されている。なお、
マスク39をこのステージにロードするために、コラム本
体とはゲートバルブで切り離すことができるマスクロー
ド用サブチェンバが設けられている。
A mask deflector 38 is provided on the stencil mask 39.
A plurality (a plurality of sets) of pattern groups (sets of patterns) which are a group of patterns selectable from A to 38D are prepared, and each set of patterns is arranged in the vicinity of the electron optical axis by the X and Y stages supporting the mask. Can be moved.
Further, on the stencil mask 39, a mark pattern 61 for calibration described later is formed. In addition,
In order to load the mask 39 on this stage, a mask loading sub-chamber is provided which can be separated from the column body by a gate valve.

マスクデフレクタ38A〜38Dはブロック偏向手段51を構
成し、ブロック偏向手段51はデフレクタ駆動回路40の出
力に基づいてパターン群の内の所望の開口にビームを通
すように、ステンシルマスク39のビーム入射側で、レン
ズ系36、37で決まる光軸からビームを偏向させ、該パタ
ーン群の内の所望の開口にビームを照射するとともに、
ステンシルマスク39のビーム出射側で、マスク出射後ビ
ームを再度光軸に戻す。そして、本実施例ではウエハ47
側でビーム電流値を電流測定器49により測定することに
より、マスクデフレクタ38A〜38Dの偏向座標値をマスク
座標系でキャリブレイションする構成となっている。
The mask deflectors 38A to 38D constitute a block deflecting unit 51, and the block deflecting unit 51 transmits the beam to a desired opening in the pattern group based on the output of the deflector driving circuit 40, and the beam incident side of the stencil mask 39. Then, while deflecting the beam from the optical axis determined by the lens systems 36 and 37, and irradiating the beam to a desired aperture in the pattern group,
On the beam exit side of the stencil mask 39, the beam is returned to the optical axis again after exiting the mask. In the present embodiment, the wafer 47
By measuring the beam current value by the current measuring device 49 on the side, the deflection coordinate values of the mask deflectors 38A to 38D are calibrated in the mask coordinate system.

以上の構成において、本実施例では試料(ウエハ)47
側で電子ビーム48の照射に伴う電流値が電流測定器49に
より測定され、これにより、ステンシルマスク39に形成
された大きさと配置位置が予め分かったキャリブレイシ
ョン用のマークパターンにおける電子ビーム48の通過状
況を認識可能な、少なくとも2通り以上の条件でキャリ
ブレイション用のマークパターンにビームが通され、各
条件に対するステンシルマスク39の偏向条件と予め分か
っているキャリブレイション用のマークパターンの大き
さと配置位置からステンシルマスク39上のビーム位置と
大きさが決定される。
In the above configuration, in this embodiment, the sample (wafer) 47 is used.
On the side, the current value accompanying the irradiation of the electron beam 48 is measured by the current measuring device 49, and thereby, the passage of the electron beam 48 in the calibration mark pattern whose size and arrangement position formed on the stencil mask 39 are known in advance. A beam is passed through the calibration mark pattern under at least two or more conditions that can recognize the situation, the deflection condition of the stencil mask 39 for each condition and the size and arrangement position of the calibration mark pattern known in advance. , The beam position and size on the stencil mask 39 are determined.

これを具体的に説明すると、次のようになる。第3図
に示す61はステンシルマスク39上に形成されたキャリブ
レンション用マークパターンであり、その大きさL1、L2
(〜300μm)とマスク座標系における配置位置(X0、Y
0)はマスク作成時に予め分かっている。ただし、L1≠L
2でもよい。このマークパターン61に電子ビーム48を通
し、マスク座標系におけるビーム原点の位置とビームの
大きさx、yを求めなければならない。
This will be specifically described as follows. Reference numeral 61 shown in FIG. 3 denotes a calibration mark pattern formed on the stencil mask 39, and its size L1, L2
(Up to 300 μm) and the arrangement position (X 0 , Y
0 ) is known in advance when the mask is created. Where L1 ≠ L
2 is acceptable. The position of the beam origin in the mask coordinate system and the beam sizes x and y must be obtained by passing the electron beam 48 through the mark pattern 61.

キャリブレイションI そこで、まずウエハ47側でビーム電流値を観察し、ビ
ームが第3図の位置に示すビームパターン62、63に照射
されるような条件でマークパターン61を通過する状況を
設定する。これは、電子ビーム48をそれぞれ少し+X
側、+Y側にずらしたとき、電流値が零になる条件を求
めればよい。このときのブロック偏向手段51の偏向座標
(ブロック偏向手段51がビーム偏向させる座標)をそれ
ぞれ(X1、Y1)、(X2、Y2)とした場合、マークパター
ン61の隅P点に対応するブロック偏向手段51の偏向座標
は(X1、Y2)と決めることができる。したがって、マス
ク座標系におけるP点の座標は予め分かっているため、
両者の関係を用いればブロック偏向手段51の偏向座標値
をマスク座標系でキャリブレイションできることにな
る。
Calibration I Therefore, first, the beam current value is observed on the wafer 47 side, and a situation is set in which the beam passes through the mark pattern 61 under conditions such that the beam is irradiated on the beam patterns 62 and 63 shown in the position in FIG. This means that each of the electron beams 48 is slightly + X
A condition may be obtained in which the current value becomes zero when the current value is shifted to the + Y side. When the deflection coordinates of the block deflecting means 51 (coordinates at which the block deflecting means 51 deflects the beam) at this time are (X 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 ), the corner P of the mark pattern 61 The deflection coordinates of the corresponding block deflection means 51 can be determined as (X 1 , Y 2 ). Therefore, since the coordinates of the point P in the mask coordinate system are known in advance,
If the relationship between the two is used, the deflection coordinate value of the block deflection means 51 can be calibrated in the mask coordinate system.

キャリブレイションII また、ウエハ47側でビーム電流値を観察し、ビームが
第4図の位置に示すビームパターン64、65に照射される
ような条件でマークパターン61を通過する状況を設定す
る。これは、電子ビーム48をそれそれ少し+X側、−X
側にずらしたとき、電流値が零になる条件を求めればよ
い。このときのブロック偏向手段51の偏向座標をそれぞ
れ(X3、Y3)、(X4、Y4)とした場合、偏向量の差X3
X4に等しくなるのが、マークパターン61の大きさL1にビ
ームのX方向のサイズxを加えた量となる。キャリブレ
イションIでブロック偏向手段51の偏向座標とマスク座
標系の対応は取れており、またマークパターン61の大き
さL1又はL2は予め分かっているため、これよりビームの
x方向のサイズxを求めることができる。
Calibration II Further, the beam current value is observed on the wafer 47 side, and a situation is set in which the beam passes through the mark pattern 61 under conditions such that the beam irradiates the beam patterns 64 and 65 shown in the position of FIG. This means that the electron beam 48 is slightly shifted on the + X side, -X
A condition may be obtained in which the current value becomes zero when shifted to the side. If the deflection coordinates of the block deflecting means 51 at this time are (X 3 , Y 3 ) and (X 4 , Y 4 ), respectively, the difference X 3
Become equal to X 4 is a amount added to the size L1 size x in the X direction of the beam of the mark pattern 61. The deflection coordinate of the block deflecting means 51 and the mask coordinate system are correlated in the calibration I, and the size L1 or L2 of the mark pattern 61 is known in advance. be able to.

キャリブレイションIII さらに、ウエハ47側でビーム電流値を観察し、ビーム
が第5図の位置に示すビームパターン65、66に照射され
るような条件でマークパターン61を通過する状況を設定
する。これは、電子ビーム48をそれぞれ少し+Y側、−
Y側にずらしたとき、電流値が零になる条件を求めれば
よい。このときのブロック偏向手段51の偏向座標をそれ
ぞれ(X5、Y5)、(X6、Y6)とした場合、偏向量の差Y5
−Y6に等しくなるのが、マークパターン61の大きさL2に
ビームのy方向のサイズyを加えた量となる。キャリブ
レイションIでブロック偏向手段51の偏向座標とマスク
座標系の対応は取れており、またマークパターン61の大
きさL1又はL2は予め分かっているため、これよりビーム
のy方向のサイズyを求めることができる。
Calibration III Further, the beam current value is observed on the wafer 47 side, and a situation is set in which the beam passes through the mark pattern 61 under conditions such that the beam is irradiated on the beam patterns 65 and 66 shown in the position in FIG. This means that the electron beam 48 is slightly shifted on the + Y side and-
It is sufficient to find a condition that the current value becomes zero when the current value is shifted to the Y side. If the deflection coordinates of the block deflecting means 51 at this time are (X 5 , Y 5 ) and (X 6 , Y 6 ), the deflection amount difference Y 5
Become equal to -Y 6 becomes the amount added to the size L2 size y of the y direction of the beam of the mark pattern 61. The deflection I of the block deflecting means 51 and the mask coordinate system are correlated in the calibration I, and the size L1 or L2 of the mark pattern 61 is known in advance. be able to.

このように、マスク座標系におけるP点の座標は予め
分かっているため、両者の関係を用いればブロック偏向
手段51の偏向座標値をマスク座標系でキャリブレイショ
ンできることになる。したがって、ビームの偏向座標値
とマスク座標系とのキャリブレイションを高精度に行う
ことができ、露光性能の向上を図ることができる。
As described above, since the coordinates of the point P in the mask coordinate system are known in advance, the deflection coordinate value of the block deflecting unit 51 can be calibrated in the mask coordinate system by using the relationship between them. Therefore, calibration between the deflection coordinate value of the beam and the mask coordinate system can be performed with high accuracy, and the exposure performance can be improved.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ビームの偏向座標値とマスク座標系
とのキャリブレイションを高精度に行うことができ、露
光性能の向上を図ることができる。
According to the present invention, the calibration between the deflection coordinate value of the beam and the mask coordinate system can be performed with high accuracy, and the exposure performance can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1〜5図は本発明に係る荷電粒子ビーム露光方法の一
実施例を示す図であり、 第1図は本発明を適用した電子ビーム露光装置の構成
図、 第2図はそのステンシルマスクの構造を示す図、 第3図はそのキャリブレイションIの方法を説明する
図、 第4図はそのキャリブレイションIIの方法を説明する
図、 第5図はそのキャリブレイションIIIの方法を説明する
図、 第6〜9図は従来の電子ビーム露光装置を示す図であ
り、 第6図はその構成図、 第7図はそのキャリブレイションの方法を説明する図、 第8図はそのビームサイズがマークパターンサイズより
大きい場合を示す図、 第9図はそのビームサイズがマークパターンサイズより
小さい場合を示す図である。 31……電子銃、 32……アノード、 33……アパーチャ、 34……第1レンズ、 35……偏向器、 36……第2レンズ(レンズ系)、 37……第3レンズ(レンズ系)、 38A、38B……入射マスクデフレクタ、 38C、38D……出射マスクデフレクタ、 39……ステンシルマスク(マスク板)、 40……デフレクタ駆動回路、 41……ブランキング電極、 42……縮小レンズ、 43……絞りアパーチャ、 44……第1投影レンズ、 45……第2投影レンズ、 46……偏向器(照射偏向手段)、 47……ウエハ(試料)、 48……電子ビーム、 49……電流測定器(電流測定手段)、 51……ブロック偏向手段、 61……キャリブレイション用のマークパターン、 62〜66……ビームパターン。
1 to 5 are diagrams showing an embodiment of a charged particle beam exposure method according to the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam exposure apparatus to which the present invention is applied, and FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating the structure, FIG. 3 is a diagram illustrating the method of the calibration I, FIG. 4 is a diagram illustrating the method of the calibration II, FIG. 5 is a diagram illustrating the method of the calibration III, 6 to 9 are views showing a conventional electron beam exposure apparatus, FIG. 6 is a block diagram of the apparatus, FIG. 7 is a view for explaining the calibration method, and FIG. FIG. 9 shows a case where the beam size is smaller than the mark pattern size. 31 ... electron gun, 32 ... anode, 33 ... aperture, 34 ... first lens, 35 ... deflector, 36 ... second lens (lens system), 37 ... third lens (lens system) , 38A, 38B: Incident mask deflector, 38C, 38D: Outgoing mask deflector, 39: Stencil mask (mask plate), 40: Deflector drive circuit, 41: Blanking electrode, 42: Reduction lens, 43 ... Aperture aperture, 44 ... First projection lens, 45 ... Second projection lens, 46 ... Deflector (irradiation / deflection means), 47 ... Wafer (sample), 48 ... Electron beam, 49 ... Current Measuring device (current measuring means), 51: Block deflecting means, 61: Mark pattern for calibration, 62 to 66: Beam pattern.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の開口パターンを有するマスク板を備
え、荷電粒子ビームを開口パターン選択用偏向器により
偏向して前記複数の開口パターンのうち一の開口パター
ンを照射することにより、該荷電粒子ビームを成形して
試料上に照射する荷電粒子ビーム露光方法において、 前記マスク板に形成され、大きさ及び配置位置が予め定
められたキャリブレイション用パターンを、前記開口パ
ターン選択用偏向器により偏向された荷電粒子ビームで
照射し、 次いで、前記荷電粒子ビームを前記開口パターン選択用
偏向器により更に偏向し、試料に到達する荷電粒子ビー
ムの電流値が正から零となる境界における偏向条件を検
出し、該偏向条件と上記キャリブレイション用パターン
の大きさ及び配置位置とに基づいて前記マスク板上にお
ける荷電粒子ビームの位置及び大きさを求めることを特
徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
A mask plate having a plurality of aperture patterns, wherein the charged particle beam is deflected by an aperture pattern selecting deflector to irradiate one of the plurality of aperture patterns with the charged particle beam. In a charged particle beam exposure method of shaping a beam and irradiating the sample on a sample, a calibration pattern formed on the mask plate and having a predetermined size and arrangement position is deflected by the opening pattern selecting deflector. Then, the charged particle beam is further deflected by the aperture pattern selecting deflector, and a deflection condition at a boundary where the current value of the charged particle beam reaching the sample becomes from positive to zero is detected. Charging on the mask plate based on the deflection condition and the size and arrangement position of the calibration pattern. A charged particle beam exposure method characterized by determining the position and size of the child beam.
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