JP5009199B2 - Charged particle beam drawing apparatus and charged particle beam drawing method - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、電子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画装置及びその装置内のステージの位置を補正する方法に関する。 The present invention relates to a charged particle beam drawing apparatus and a charged particle beam drawing method, and for example, relates to a drawing apparatus that draws a pattern on a sample using an electron beam and a method for correcting the position of a stage in the apparatus.
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、LSIの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン(レチクル或いはマスクともいう。)が必要となる。ここで、電子線(電子ビーム)描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。 Lithography technology, which is responsible for the progress of miniaturization of semiconductor devices, is an extremely important process for generating a pattern among semiconductor manufacturing processes. In recent years, with the high integration of LSI, circuit line widths required for semiconductor devices have been reduced year by year. In order to form a desired circuit pattern on these semiconductor devices, a highly accurate original pattern (also referred to as a reticle or a mask) is required. Here, the electron beam (electron beam) drawing technique has an essentially excellent resolution, and is used for producing a high-precision original pattern.
図5は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線(EB:Electron beam)描画装置の動作を以下に説明する。第1のアパーチャ410には、電子線330を成形するための矩形例えば長方形の開口411が形成されている。また、第2のアパーチャ420には、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口421が形成されている。荷電粒子ソース430から照射され、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向され、第2のアパーチャ420の可変成形開口421の一部を通過して、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340に照射される。すなわち、第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過できる矩形形状が、X方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340の描画領域に描画される。第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という。
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the operation of a conventional variable shaping type electron beam drawing apparatus.
The operation of the variable electron beam (EB) drawing apparatus will be described below. In the
ここで、上述したステージは、例えばレーザ干渉計によってその位置が測定される。そして、得られた位置をビーム照射位置に対してフィードバックを行なうことで高精度なビーム照射位置を設定することができる。そのため、高精度なマスクを描画することができる。ステージの位置を測定する際には、通常、レーザ干渉計に用いるレーザの波長変動の変動分が位置測定誤差として現れないように、2つの反射ミラーを配置する。そして、一方を可動するステージ上に、他方をステージ近傍の固定位置に配置する。レーザ干渉計としては、このような差動2光束(または多重束)干渉計が用いられる。 Here, the position of the above-described stage is measured by, for example, a laser interferometer. A highly accurate beam irradiation position can be set by feeding back the obtained position to the beam irradiation position. Therefore, a highly accurate mask can be drawn. When measuring the position of the stage, normally, two reflecting mirrors are arranged so that fluctuations in the wavelength variation of the laser used in the laser interferometer do not appear as position measurement errors. Then, one is arranged on a movable stage and the other is arranged at a fixed position near the stage. Such a differential two-beam (or multiple bundle) interferometer is used as the laser interferometer.
しかしながら、レーザの波長変動を完全に無くすことができるのは、干渉計からステージ位置間距離および干渉計から固定ミラー間の距離が完全に一致する場合のみである。これに対して、描画装置ではステージを描画中に移動させる必要があるので、上述した距離を全ての場合で完全に一致させることは原理上不可能となる。ここで、一般に干渉計で用いられるレーザは、±0.02ppm(1Hz以上)の安定度を持っているとされる。例えば、6インチ程度のマスクを描画する場合に、ステージの可動範囲が、例えば、±75mmのとき、±75mm×0.02ppm×2=±3.75nmの位置測定誤差が生じ得ることになる。したがって、マスク内の描画位置によっては3nm程度の変動が描画中に発生しているかもしれないことになる。従来、この程度の誤差は無視できるものであった。しかし、近年のパターンの微細化に伴って、この誤差が無視できないものとなってきている。 However, the laser wavelength variation can be completely eliminated only when the distance between the interferometer and the stage position and the distance between the interferometer and the fixed mirror completely match. On the other hand, since it is necessary for the drawing apparatus to move the stage during drawing, it is impossible in principle to completely match the above-mentioned distances in all cases. Here, it is assumed that a laser generally used in an interferometer has a stability of ± 0.02 ppm (1 Hz or more). For example, when drawing a mask of about 6 inches, if the movable range of the stage is ± 75 mm, for example, a position measurement error of ± 75 mm × 0.02 ppm × 2 = ± 3.75 nm may occur. Therefore, depending on the drawing position in the mask, a fluctuation of about 3 nm may occur during drawing. Conventionally, this level of error has been negligible. However, with the recent miniaturization of patterns, this error cannot be ignored.
ここで、ヨウ素安定化ヘリウムネオンレーザを用いてレーザ波長の校正を行なう技術の一例が文献に開示されている(例えば、非特許文献1参照)。
回路線幅の微細化に伴い、レーザ干渉計に用いるレーザの波長変動に起因する位置測定誤差が無視できないレベルとなってきている。しかしながら、従来、この誤差を解消するための手法が確立されていなかった。 With the miniaturization of the circuit line width, the position measurement error caused by the wavelength variation of the laser used in the laser interferometer has become a level that cannot be ignored. However, conventionally, a method for eliminating this error has not been established.
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、レーザの波長変動に起因する位置測定誤差を補正する描画装置および方法を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a drawing apparatus and method that can overcome such problems and correct position measurement errors due to laser wavelength fluctuations.
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
試料を載置する、移動可能に配置されたステージと、
ステージ上に配置された反射ミラーと、
第1のレーザ光を照射し、反射ミラーにより反射された反射光を用いてステージの位置を測長するレーザ測長装置と、
ヨウ素安定化された第2のレーザ光を照射するヨウ素安定化レーザ光源と、
第1と第2のレーザ光を同軸光軸上に合成した合成光を検出して、ビート信号を出力する検出器と、
ビート信号を用いて、第1のレーザ光の周波数変動量を測定する周波数変動量測定部と、
周波数変動量を用いてステージの位置を補正する補正係数を演算する補正係数演算部と、
補正係数を用いて補正した描画位置に荷電粒子ビームを照射して、試料に所定のパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
A charged particle beam drawing apparatus according to one embodiment of the present invention includes:
A stage on which a sample is placed, which is movably arranged;
A reflection mirror arranged on the stage;
A laser length measuring device that irradiates the first laser light and measures the position of the stage using the reflected light reflected by the reflecting mirror;
An iodine stabilized laser light source for irradiating the iodine stabilized second laser light;
A detector that detects combined light obtained by combining the first and second laser lights on the coaxial optical axis and outputs a beat signal;
A frequency variation measuring unit that measures the frequency variation of the first laser beam using the beat signal;
A correction coefficient calculation unit for calculating a correction coefficient for correcting the position of the stage using the frequency fluctuation amount;
A drawing unit for irradiating a charged particle beam to a drawing position corrected using a correction coefficient and drawing a predetermined pattern on the sample;
It is provided with.
ヨウ素安定化された第2のレーザ光と第1のレーザ光を同軸光軸上に合成することで、ビート信号を得ることができる。そのビート信号を用いれば第1のレーザ光の周波数変動量を測定することができる。そして、周波数変動量を用いて波長変動分の補正係数を演算することができる。これを用いてステージの位置の誤差分を補正することで高精度な描画位置に荷電粒子ビームを照射することができる。 A beat signal can be obtained by synthesizing the iodine stabilized second laser beam and the first laser beam on the coaxial optical axis. If the beat signal is used, the frequency fluctuation amount of the first laser beam can be measured. Then, the correction coefficient for the wavelength variation can be calculated using the frequency variation amount. By using this to correct an error in the position of the stage, it is possible to irradiate a charged particle beam to a highly accurate drawing position.
また、第1と第2のレーザ光として、ヘリウムネオン(HeNe)レーザを用いると好適である。 Further, it is preferable to use a helium neon (HeNe) laser as the first and second laser beams.
また、補正係数演算部は、描画中に前記ステージの移動に応じてリアルタイムで補正係数を演算し、
描画部は、リアルタイムで演算された補正係数を用いて補正した描画位置に荷電粒子ビームを照射すると好適である。
The correction coefficient calculation unit calculates the correction coefficient in real time according to the movement of the stage during drawing,
It is preferable that the drawing unit irradiates the charged particle beam to the drawing position corrected using the correction coefficient calculated in real time.
また、補正係数は、周波数変動量と第1のレーザ光の波長とを用いて演算されると好適である。 Further, it is preferable that the correction coefficient is calculated using the frequency fluctuation amount and the wavelength of the first laser beam.
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
試料を載置する、移動可能に配置されたステージ上に配置された反射ミラーに第1のレーザ光を照射し、反射ミラーにより反射された反射光を用いてステージの位置を測長する工程と、
ヨウ素安定化された第2のレーザ光を照射する工程と、
第1と第2のレーザ光を同軸光軸上に合成した合成光を検出して、ビート信号を出力する工程と、
ビート信号を用いて、第1のレーザ光の周波数変動量を測定する工程と、
周波数変動量を用いてステージの位置を補正する補正係数を演算する工程と、
補正係数を用いて補正した描画位置に荷電粒子ビームを照射して、試料に所定のパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする。
The charged particle beam drawing method of one embodiment of the present invention includes:
Irradiating a first mirror light on a reflecting mirror placed on a stage on which a sample is placed and movably arranged, and measuring the position of the stage using the reflected light reflected by the reflecting mirror; ,
Irradiating a second laser beam stabilized with iodine;
Detecting a synthesized light obtained by synthesizing the first and second laser lights on the coaxial optical axis, and outputting a beat signal;
Using the beat signal to measure the frequency variation of the first laser beam;
A step of calculating a correction coefficient for correcting the position of the stage using the frequency fluctuation amount;
Irradiating a charged particle beam to a drawing position corrected using a correction coefficient and drawing a predetermined pattern on the sample; and
It is provided with.
本発明によれば、レーザの波長変動に起因する位置測定誤差を補正することができる。よって、位置測定誤差を補正した位置にパターンを描画することができる。 According to the present invention, it is possible to correct a position measurement error due to laser wavelength fluctuation. Therefore, a pattern can be drawn at a position where the position measurement error is corrected.
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。 Hereinafter, in the embodiment, a configuration using an electron beam will be described as an example of a charged particle beam. However, the charged particle beam is not limited to an electron beam, and may be a beam using other charged particles such as an ion beam.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1における描画装置の構成を示す概念図である。
図1において、描画装置100は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画装置100は、描画部150と制御部160を備えている。描画部150は、描画室103と描画室103の上部に配置された電子鏡筒102を備えている。電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、及び偏向器208を有している。そして、描画室103内には、XYステージ105とXYステージ105を駆動するモータ222が配置される。XYステージ105上には、描画対象となる試料101とレーザ干渉を利用した測長装置に用いる反射ミラー30とが配置される。また、描画室103内には、基準位置となる反射ミラー32が固定されている。また、描画室103外には、レーザ測長装置130、ヨウ素安定化レーザ光源136、光学系138、及び光検出器(APD)140が配置されている。試料101として、例えば、半導体装置が形成されるウェハやウェハにパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、このマスクは、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスが含まれる。制御部160は、磁気ディスク装置109、描画制御回路110、デジタルアナログ変換器(DAC)112、アンプ114、偏向制御回路120、ステージ制御部122、制御計算機124、及び周波数カウンタ142を有している。磁気ディスク装置109、描画制御回路110、偏向制御回路120、ステージ制御部122、制御計算機124、及び周波数カウンタ142は、図示しないバスを介して互いに接続されている。磁気ディスク装置109内には、描画データが格納されている。図1では、本実施の形態1を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれても構わないことは言うまでもない。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a drawing apparatus according to the first embodiment.
In FIG. 1, a
また、反射ミラー30,32、レーザ測長装置130、ヨウ素安定化レーザ光源136、光学系138、光検出器140、及び周波数カウンタ142について、図1では、説明を理解しやすくするためにXYステージ105の移動方向のうちの一方向(例えば、x方向)分についてだけ記載しているが、y方向分についても同様に構成されることは言うまでもない。
Further, in FIG. 1, an XY stage is shown in FIG. 1 for easy understanding of the reflection mirrors 30 and 32, the laser
図2は、図1のレーザ測長装置の内部構成およびレーザ光の波長変動に起因する測定位置誤差の補正とビーム偏向に関与する構成を示す概念図である。
図2において、レーザ測長装置130は、測長用ヘリウムネオン(HeNe)レーザ光源10、ハーフミラー12,14、反射ミラー16、インターフェロメータ(IFM)20,22、受光器24,26、及び測長部28を有している。また、光学系138は、検光子50,52、ハーフミラー51、エクスパンダ54,56、及びNDフィルタ58,59を有している。図2でも、図1と同様、説明を理解しやすくするためにXYステージ105の移動方向のうちの一方向(例えば、x方向)分についてだけ記載しているが、y方向分についても同様に構成されることは言うまでもない。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an internal configuration of the laser length measuring apparatus of FIG. 1 and a configuration involved in correction of a measurement position error caused by wavelength variation of laser light and beam deflection.
In FIG. 2, a laser
図3は、実施の形態1におけるレーザ光の波長変動に起因する測定位置誤差の補正方法の要部工程を示すフローチャート図である。
ステップ(S)102において、測長用レーザ光照射工程として、測長用HeNeレーザ光源10から測長用レーザ光を照射する。測長用HeNeレーザ光源10は、直交する2つの偏向面(直線偏向)で2周波同時発振する。測長用レーザ光(第1のレーザ光)としては、ヨウ素安定化レーザ光源136から照射されるレーザに合わせて、HeNeレーザを用いる。そして、照射された測長用レーザ光は、ハーフミラー12によって分岐される。一方は、XYステージ105の位置を測定するために用いられる。他方は、レーザ波長変動の補正用に用いられる。
FIG. 3 is a flowchart showing the main steps of the method for correcting the measurement position error caused by the wavelength variation of the laser beam in the first embodiment.
In step (S) 102, the length measuring laser light is irradiated from the length measuring HeNe
S104において、ステージ位置測長工程として、レーザ測長装置130は、XYステージ105の位置を測長する。具体的には以下のようにしてXYステージ105の位置が測長される。ハーフミラー12を通過した一方の測長用レーザ光は、ハーフミラー14によって分岐される。一方は、IFM20に、他方は、反射ミラー16で反射されてIFM22に照射される。IFM20を通過した一方の測長用レーザ光は、基準位置を示す反射ミラー32に照射され、その反射光がIFM20を介して受光器24で受光される。IFM22を通過した他方の測長用レーザ光は、可動するXYステージ105上の反射ミラー30に照射され、その反射光がIFM22を介して受光器26で受光される。受光器24,26で受光された各反射光の信号は、測長部28に送信される。ここで、ハーフミラー14からIFM20までの光路長とハーフミラー14からIFM22までの光路長とが同じであるとする。その場合に、測長用レーザ光の波長をλ、IFM20から反射ミラー32までの往復距離をLr、IFM22から反射ミラー30までの往復距離をLmとすると、XYステージ105が移動量ΔLだけ移動した場合に、受光器24で受光される反射光の位相と受光器26で受光される反射光の位相との差(位相変化量Δφ)は、以下の式(1)で示すことができる。
(1) Δφ=(Lm−Lr)・2π/λ=ΔL・2π/λ
In S <b> 104, the laser
(1) Δφ = (Lm−Lr) · 2π / λ = ΔL · 2π / λ
よって、XYステージ105の移動量ΔLは、測長部28によって、位相変化量Δφを2π/λで割ることで求めることができる。この移動量ΔLを基の位置に加算することでXYステージ105の位置座標を測長することができる。
Therefore, the movement amount ΔL of the
ここで、測長用レーザ光の波長λがΔλだけ変動した場合に、観測される位相変化量Δφ’は、以下の式(2)で定義される。
(2) Δφ’=(Lm−Lr)・2π/(λ+Δλ)
Here, when the wavelength λ of the laser beam for length measurement fluctuates by Δλ, the observed phase change amount Δφ ′ is defined by the following equation (2).
(2) Δφ ′ = (Lm−Lr) · 2π / (λ + Δλ)
よって、XYステージ105の移動量ΔL’は、測長部28によって、この観測された位相変化量Δφ’から変化前の波長λで距離を算出すると、以下の式(3)で定義することができる。
(3) ΔL’=(Lm−Lr)・λ/(λ+Δλ)
=(Lm−Lr)−(Lm−Lr)・Δλ/(λ+Δλ)
Therefore, the movement amount ΔL ′ of the
(3) ΔL ′ = (Lm−Lr) · λ / (λ + Δλ)
= (Lm−Lr) − (Lm−Lr) · Δλ / (λ + Δλ)
ここで、Δλは非常に小さいのでλ+Δλ≒λと近似すると、式(3)は、以下の式(4)に変形することができる。
(4) ΔL’≒(Lm−Lr)−(Lm−Lr)・Δλ/λ
Here, since Δλ is very small, when approximated as λ + Δλ≈λ, the equation (3) can be transformed into the following equation (4).
(4) ΔL′≈ (Lm−Lr) − (Lm−Lr) · Δλ / λ
このように、波長λがΔλだけ変動するとXYステージ105の移動量について(Lm−Lr)・Δλ/λだけの位置測定誤差が生じることになる。XYステージ105の移動量が例えば上述した±75mm、Δλ/λが例えば上述した±0.02ppmとすると、3nm程度の誤差となる。そこで、実施の形態1では、以下のようにして、この誤差を補正する。
As described above, when the wavelength λ varies by Δλ, a position measurement error of (Lm−Lr) · Δλ / λ occurs with respect to the movement amount of the
S106において、ヨウ素安定化レーザ光照射工程として、ヨウ素安定化レーザ光源136は、ヨウ素安定化された単一波長のHeNeレーザ光(第2のレーザ光)を照射する。
In S106, as an iodine stabilization laser light irradiation step, the iodine stabilization
S108において、合成工程として、ヨウ素安定化レーザ光源136から照射されたヨウ素安定化HeNeレーザ光とハーフミラー12で分岐された他方の測長用レーザ光を合成する。具体的には、まず、ハーフミラー12で分岐された他方の測長用レーザ光は、NDフィルタ59、エクスパンダ56、検光子52を通過する。同様に、ヨウ素安定化HeNeレーザ光は、NDフィルタ58、エクスパンダ54、検光子50を通過する。測長用レーザ光は、NDフィルタ59によって減光される。そして、エクスパンダ56によって、エクスパンダ54通過後のヨウ素安定化HeNeレーザ光と波面を合わせる。そして、検光子52によって2周波のうちの一方を遮光される。ヨウ素安定化HeNeレーザ光は、NDフィルタ58によって減光される。そして、エクスパンダ54によって、エクスパンダ56通過後の測長用レーザ光と波面を合わせる。そして、検光子50については元々単一周波であるので検光子50をそのまま通過する。そして、NDフィルタ59、エクスパンダ56、及び検光子52を通過した測長用レーザ光と、NDフィルタ58、エクスパンダ54、及び検光子50を通過したヨウ素安定化HeNeレーザ光とをハーフミラー51で同軸光軸上に合成する。NDフィルタ59、エクスパンダ56、及び検光子52の配置順序はこれに限るものではなく、その他の異なる順序でも構わない。同様に、NDフィルタ58、エクスパンダ54、及び検光子50の配置順序もこれに限るものではなく、その他の異なる順序でも構わない。
In S108, as a synthesis step, the iodine stabilized HeNe laser beam emitted from the iodine stabilized
S110において、光検出/ビート信号出力工程として、光検出器140は、測長用レーザ光とヨウ素安定化HeNeレーザ光との合成光を検出して、ビート信号を出力する。測長用レーザ光の電界強度Em(t)は、振幅をEm、発振周波数をωm、位相をφm、及び時間をtとして、以下の式(5)で定義することができる。
(5) Em(t)=Em・cos(ωm・t+φm)
In S110, as a light detection / beat signal output step, the
(5) Em (t) = Em · cos (ωm · t + φm)
また、ヨウ素安定化HeNeレーザ光の電界強度Ei(t)は、振幅をEi、発振周波数をωi、位相をφi、及び時間をtとして、以下の式(6)で定義することができる。
(6) Ei(t)=Ei・cos(ωi・t+φi)
The electric field intensity Ei (t) of the iodine stabilized HeNe laser beam can be defined by the following formula (6), where Ei is the amplitude, ωi is the oscillation frequency, φi is the phase, and t is the time.
(6) Ei (t) = Ei · cos (ωi · t + φi)
これら2光波の波面を合わせて、同一光軸上に合成したときの干渉波(合成波)の強度Iは、以下の式(7)で定義することができる。
(7) I=|Em(t)+Ei(t)|2
=(Em2+Ei2)/2+Em・Ei・cos(Δω・t+Δφ)
The intensity I of the interference wave (synthetic wave) when the wavefronts of these two light waves are combined on the same optical axis can be defined by the following equation (7).
(7) I = | Em (t) + Ei (t) | 2
= (Em 2 + Ei 2 ) / 2 + Em · Ei · cos (Δω · t + Δφ)
但し、Δω=ωm−ωi、Δφ=φm−φiとする。この干渉波をアバラシェフォトダイオード(APD)等の高速な光検出器140に入射した場合、光検出器140から式(7)で示す強度Iを示す信号が出力される。すなわち、式(7)の第2項で示すΔωで振動するビート信号(AC信号)がその成分として出力される。
However, Δω = ωm−ωi and Δφ = φm−φi. When this interference wave is incident on a high-
S112において、周波数変動量測定工程として、周波数カウンタ142は、光検出器140の出力を入力し、上述したビート信号を用いて、測長用レーザ光の周波数変動量を測定する。周波数カウンタ142は、周波数変動量測定の一例となる。Δωは、測長用レーザ光の発振周波数ωmとヨウ素安定化HeNeレーザ光の発振周波数ωiの差分で定義されるため、ヨウ素安定化HeNeレーザ光の発振周波数ωiが十分に安定しているとすると、Δωの変動分が測長用レーザ光の発振周波数ωmの変動分と定義できる。ここで、一般に、干渉計用のレーザ光は温度コントロール等の手法により周波数の安定化を図っているがその変動は数分から数時間程度である。よって、その時間よりも短い間隔Tで周波数差Δω(t=T)を観測することで測長用レーザ光の周波数変動量Δfrを以下の式(8)で求めることができる。
(8) Δfr(t=T)=Δω(t=0)−Δω(t=T)
In S112, as a frequency variation measuring step, the
(8) Δfr (t = T) = Δω (t = 0) −Δω (t = T)
測定された測長用レーザ光の周波数変動量Δfrは、差周波数信号として、制御計算機124に出力される。
The measured frequency fluctuation amount Δfr of the laser beam for length measurement is output to the
S114において、補正係数演算工程として、制御計算機124は、差周波数信号を入力し、周波数変動量Δfrを用いてXYステージ105の位置を補正する補正係数を演算する。制御計算機124は、補正係数演算部の一例となる。この周波数変動量Δfrを用いて、測長用レーザ光の波長をλ、波長変動量をΔλ、光速をCとすると、Δλ/λは、以下の式(9)で定義される。
(9) Δλ/λ=Δfr・λ/C
In S114, as a correction coefficient calculation step, the
(9) Δλ / λ = Δfr · λ / C
このΔλ/λを補正係数とする。そして、補正係数Δλ/λを偏向制御回路120に衆力する。ここで、偏向制御回路120には、ステージ位置測長工程(S104)で得られたXYステージ105の位置座標(Xl,Yl)が入力される。また、描画制御回路110では、磁気ディスク装置109から描画データを読み出して複数段の変換の後、ショットデータを生成する。そして、偏向制御回路120にショットデータが出力される。ショットデータには、ショットするパターンの座標データ(Xp,Yp)が含まれる。
Let Δλ / λ be a correction coefficient. The correction coefficient Δλ / λ is applied to the
S114において、偏向量演算工程として、偏向制御回路120は、XYステージ105の位置座標(Xl,Yl)とパターンの座標データ(Xp,Yp)と補正係数Δλ/λとを用いて、波長変動分が補正された描画位置に電子ビーム200を偏向するための偏向量(Xd,Yd)を演算する。ここで、式(4)の位置誤差成分ΔL”は、以下の式(10)で求めることができる。
(10) ΔL”=(Lm−Lr)・Δλ/λ
In S114, as a deflection amount calculation step, the
(10) ΔL ″ = (Lm−Lr) · Δλ / λ
よって、この位置誤差成分ΔL”を補正量として、ΔL”だけXYステージ105のパターンの座標データ(Xp,Yp)を補正すればよい。
Therefore, it is only necessary to correct the coordinate data (Xp, Yp) of the pattern of the
よって、偏向量(Xd,Yd)は、以下の関数式(11)で求めることができる。但し、x方向の補正量をΔLx”、y方向の補正量をΔLy”とする。
(11) Xd=Fx(Xl,Xp)+ΔLx”
Yd=Fx(Yl,Yp)+ΔLy”
Therefore, the deflection amount (Xd, Yd) can be obtained by the following functional equation (11). However, the correction amount in the x direction is ΔLx ″, and the correction amount in the y direction is ΔLy ″.
(11) Xd = Fx (X1, Xp) + ΔLx ″
Yd = Fx (Yl, Yp) + ΔLy ″
S118において、描画工程として、描画部150は、補正係数を用いて補正した描画位置に電子ビーム200を照射して、試料101に所望するパターンを描画する。
In S118, as a drawing step, the
図4は、実施の形態1における偏向位置の一例を示す図である。
図4において、パターン40は、既に描画されたパターンを示している。所定のパターンを描画する場合、パターンの座標データ(Xp,Yp)が、偏向器208の偏向可能領域(主偏向領域42)内にあることが前提となる。そして、偏向可能領域のビーム中心44から偏向量(Xd,Yd)だけ電子ビーム200を偏向することで座標データ(Xp,Yp)にパターンを描画することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a deflection position in the first embodiment.
In FIG. 4, a
偏向制御回路120では、偏向器208への偏向量(Xd,Yd)を示すデジタル信号を出力する。そして、デジタル信号はDAC112でアナログ変換され、アンプ114で増幅され、偏向電圧となって偏向器208に印加される。描画部150での動作は以下のようになる。
The
電子銃201から出た電子ビーム200は、照明レンズ202により矩形例えば長方形の穴を持つ第1のアパーチャ203全体を照明する。ここで、電子ビーム200をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第1のアパーチャ203を通過した第1のアパーチャ像の電子ビーム200は、投影レンズ204により第2のアパーチャ206上に投影される。かかる第2のアパーチャ206上での第1のアパーチャ像の位置は、偏向器205によって偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第2のアパーチャ206を通過した第2のアパーチャ像の電子ビーム200は、対物レンズ207により焦点を合わせ、偏向制御回路120に制御された偏向器208により偏向され、ステージ制御部122に制御されたモータ222により駆動されて連続移動するXYステージ105上の試料101の所望する位置に照射される。ここで、制御計算機124は、描画中にXYステージ105の移動に応じてリアルタイムで補正係数を演算する。そして、描画部150は、リアルタイムで演算された補正係数を用いて補正した描画位置に電子ビーム200を照射する。これにより、描画中にリアルタイムでレーザの波長変動に起因する位置測定誤差を補正することができる。例えば、各サブフィールドの描画開始毎にそのときのXYステージ105の位置及び間隔Tで測定した周波数変動量Δfrからそのサブフィールドの描画位置に対して位置誤差成分ΔL”だけ補正すると好適である。
The
以上のように実施の形態1によれば、レーザの波長変動に起因する位置測定誤差を補正することができる。よって、位置測定誤差を補正した位置にパターンを描画することができる。その結果、高精度なマスク製造が可能となる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to correct the position measurement error due to the wavelength variation of the laser. Therefore, a pattern can be drawn at a position where the position measurement error is corrected. As a result, a highly accurate mask can be manufactured.
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、上述した例では、式(11)で補正前の偏向量(Fx(Xl,Xp),Fx(Yl,Yp))に誤差(ΔLx”,ΔLy”)を加算するように記載したが、これに限るものではない。座標(Xl,Xp)と座標(Yl,Yp)と補正係数から得られる周波数変動量(Δfrx,Δfry)を引数として、以下の式(12)で偏向量(Xd,Yd)を求めても構わない。但し、x方向の周波数変動量をΔfrx、y方向の補正量をΔfryとする。
(12) Xd=Fx(Xl,Xp)+Fcx(Xl,Δfrx)
Yd=Fx(Yl,Yp)+Fcy(Yl,Δfry)
The embodiments have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. For example, in the above-described example, the error (ΔLx ″, ΔLy ″) is added to the deflection amount (Fx (Xl, Xp), Fx (Yl, Yp)) before correction in Expression (11). This is not a limitation. The deflection amount (Xd, Yd) may be obtained by the following equation (12) using the coordinate (Xl, Xp), the coordinate (Yl, Yp), and the frequency fluctuation amount (Δfrx, Δfry) obtained from the correction coefficient as arguments. Absent. However, the amount of frequency fluctuation in the x direction is Δfrx, and the amount of correction in the y direction is Δfry.
(12) Xd = Fx (X1, Xp) + Fcx (X1, Δfrx)
Yd = Fx (Yl, Yp) + Fcy (Yl, [Delta] fly)
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置100を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
In addition, although descriptions are omitted for parts and the like that are not directly required for the description of the present invention, such as a device configuration and a control method, a required device configuration and a control method can be appropriately selected and used. For example, although the description of the control unit configuration for controlling the
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画方法及び装置は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all charged particle beam writing methods and apparatuses that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.
10 測長用HeNeレーザ光源
12,14,51 ハーフミラー
16,30,32 反射ミラー
20,22 IFM
24,26 受光器
28 測長部
40 パターン
42 主偏向領域
44 中心
50,52 検光子
54,56 エクスパンダ
58,59NDフィルタ
100 描画装置
101,340 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
109 磁気ディスク装置
110 描画制御回路
112 DAC
114 アンプ
120 偏向制御回路
122 ステージ制御部
124 制御計算機
130 レーザ測長装置
136 ヨウ素安定化レーザ光源
138 光学系
140 光検出器
142 周波数カウンタ
150 描画部
160 制御部
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203,410 第1のアパーチャ
204 投影レンズ
205,208 偏向器
206,420 第2のアパーチャ
207 対物レンズ
222 モータ
330 電子線
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
10 HeNe laser light source for
24, 26
114
Claims (5)
前記ステージ上に配置された反射ミラーと、
第1のレーザ光を照射し、前記反射ミラーにより反射された反射光を用いて前記ステージの位置を測長するレーザ測長装置と、
ヨウ素安定化された第2のレーザ光を照射するヨウ素安定化レーザ光源と、
前記第1と第2のレーザ光を同軸光軸上に合成した合成光を検出して、ビート信号を出力する検出器と、
前記ビート信号を用いて、前記第1のレーザ光の周波数変動量を測定する周波数変動量測定部と、
前記周波数変動量を用いて前記ステージの位置を補正する補正係数を演算する補正係数演算部と、
前記補正係数を用いて補正した描画位置に荷電粒子ビームを照射して、前記試料に所定のパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。 A stage on which a sample is placed, which is movably arranged;
A reflecting mirror disposed on the stage;
A laser length measuring device that irradiates a first laser beam and measures the position of the stage using the reflected light reflected by the reflection mirror;
An iodine stabilized laser light source for irradiating the iodine stabilized second laser light;
A detector that detects combined light obtained by combining the first and second laser beams on a coaxial optical axis and outputs a beat signal;
A frequency fluctuation measuring unit that measures the frequency fluctuation of the first laser beam using the beat signal;
A correction coefficient calculation unit for calculating a correction coefficient for correcting the position of the stage using the frequency fluctuation amount;
A drawing unit for drawing a predetermined pattern on the sample by irradiating a charged particle beam to a drawing position corrected using the correction coefficient;
A charged particle beam drawing apparatus comprising:
前記描画部は、リアルタイムで演算された前記補正係数を用いて補正した描画位置に前記荷電粒子ビームを照射することを特徴とする請求項1又は2記載の荷電粒子ビーム描画装置。 The correction coefficient calculation unit calculates the correction coefficient in real time according to the movement of the stage during drawing,
The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the drawing unit irradiates the charged particle beam to a drawing position corrected using the correction coefficient calculated in real time.
ヨウ素安定化された第2のレーザ光を照射する工程と、
前記第1と第2のレーザ光を同軸光軸上に合成した合成光を検出して、ビート信号を出力する工程と、
前記ビート信号を用いて、前記第1のレーザ光の周波数変動量を測定する工程と、
前記周波数変動量を用いて前記ステージの位置を補正する補正係数を演算する工程と、
前記補正係数を用いて補正した描画位置に荷電粒子ビームを照射して、前記試料に所定のパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。 A first mirror light is applied to a reflecting mirror placed on a stage on which a sample is placed and movably placed, and the position of the stage is measured using the reflected light reflected by the reflecting mirror. Process,
Irradiating a second laser beam stabilized with iodine;
Detecting combined light obtained by combining the first and second laser lights on a coaxial optical axis, and outputting a beat signal;
Measuring the amount of frequency fluctuation of the first laser beam using the beat signal;
Calculating a correction coefficient for correcting the position of the stage using the frequency fluctuation amount;
Irradiating a charged particle beam to a drawing position corrected using the correction coefficient, and drawing a predetermined pattern on the sample;
A charged particle beam drawing method comprising:
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