JPH0789530B2 - Charged beam exposure device - Google Patents
Charged beam exposure deviceInfo
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- JPH0789530B2 JPH0789530B2 JP60103896A JP10389685A JPH0789530B2 JP H0789530 B2 JPH0789530 B2 JP H0789530B2 JP 60103896 A JP60103896 A JP 60103896A JP 10389685 A JP10389685 A JP 10389685A JP H0789530 B2 JPH0789530 B2 JP H0789530B2
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- H01J2237/12—Lenses electrostatic
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路等の製造で要求される微細パ
タン形成に用いる電子ビーム、あるいはイオンビームに
よる荷電ビーム露光装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a charged beam exposure apparatus using an electron beam or an ion beam used for forming a fine pattern required for manufacturing semiconductor integrated circuits and the like.
〔従来の技術〕 従来、荷電ビームを用いた露光装置として、(1)スポ
ットビーム方式、(2)成形ビーム方式、(3)マルチ
ビーム方式、(4)マスク転写方式の各方式による露光
装置が開発されている。(1)のスポットビーム方式
は、微細に絞った1本のビームで試料面上を走査してパ
タン描画するために、露光時間が長いという欠点があ
る。(2)の成形ビーム方式は、固定または可変の矩形
ビームを形成し、該矩形ごとにパタンを描画する方式で
ある。しかし本方式でも1本のビームで露光するため、
パタンが微細になってくるとスループットは十分といえ
ない。(3)マルチビーム方式は、多数のビームを同時
に発生してパタンを描画する方式であり、上記(1)お
よび(2)のように1本のビームを用いるよりも描画時
間が短縮され、高いスループットが期待できる。(4)
はマスク転写方式は、あらかじめパタンを形成したマス
クの像を、1対1あるいは縮小して試料面上に結像し露
光する方式である。上記マスクとしては、金属薄板にビ
ーム透過孔をあけたものやホトエミッタを利用したもの
がある。本方式ではあらかじめマスクパタンを用意する
必要があるので、任意パタンを電気的に発生することが
できない。またマスク製作に困難性があり、さらに高精
度の位置合わせが問題になる。すなわちマスクとウエハ
との位置合わせが難しく、また電子光学系の歪やチップ
の歪等の補正ができないので実用上問題である。[Prior Art] Conventionally, as an exposure apparatus using a charged beam, an exposure apparatus according to each of (1) spot beam method, (2) shaped beam method, (3) multi-beam method, and (4) mask transfer method has been used. Being developed. The spot beam method of (1) has a drawback that the exposure time is long because a single finely focused beam scans the sample surface to perform pattern writing. The shaped beam method of (2) is a method of forming a fixed or variable rectangular beam and drawing a pattern for each rectangle. However, even with this method, since exposure is performed with one beam,
As the pattern becomes finer, the throughput cannot be said to be sufficient. (3) The multi-beam method is a method in which a large number of beams are simultaneously generated to draw a pattern, and the drawing time is shorter and higher than the case of using one beam as in the above (1) and (2). Throughput can be expected. (4)
The mask transfer method is a method in which an image of a mask on which a pattern is formed in advance is imaged on the sample surface in a one-to-one or reduced form and is exposed. As the mask, there are a mask having a beam transmission hole formed in a thin metal plate and a mask using a photo emitter. In this method, since it is necessary to prepare a mask pattern in advance, an arbitrary pattern cannot be generated electrically. Further, there is a difficulty in manufacturing a mask, and more accurate alignment becomes a problem. That is, it is difficult to align the mask and the wafer, and the distortion of the electron optical system and the distortion of the chip cannot be corrected, which is a practical problem.
上記(3)のマルチビーム方式は(1)、(2)の各方
式に比して有利な方法であり、従来のマルチビーム方式
では、第8図に示すように多数のアパーチャレンズを二
次元的に配列したマトリックスレンズを用いる露光装置
が知られている。第8図において、電子銃801より放出
され照射レンズ802、ブランカ803を通過したビームは、
成形絞り804を照明し上記成形絞り804の像は2段偏向器
805を経て、マトリックスレンズを構成している各レン
ズ807によりそれぞれ試料面808上に結像して、マルチビ
ームを得ている。マトリックスレンズの各アパーチャレ
ンズ807は、制限絞り806を介して均一な強度のビームで
照射されている。2段偏向器805は、マルチビームをそ
れぞれ同様に試料面808上で走査する機能を持ってい
る。上記2段偏向器805の機能とブランカ803の機能とを
合わせることによりパタン描画を行う。上記露光装置
は、集積回路の1チップに1本のビームを対応させるの
で、マトリックスレンズを構成するアパーチャレンズ80
7の配列はチップのピッチに一致するようにしている。
例えばチップのピッチが10mmであるとするとアパーチャ
レンズの配列は10mm間隔となり、配列が10×10では90mm
角を占めることになる。このようなマトリックスレンズ
を用いれば、一度に多数のチップが露光できるので高速
描画が可能になる。The multi-beam method of (3) above is an advantageous method compared to the methods of (1) and (2). In the conventional multi-beam method, a large number of aperture lenses are two-dimensionally arranged as shown in FIG. There is known an exposure apparatus that uses a matrix lens arranged in a linear manner. In FIG. 8, the beam emitted from the electron gun 801 and passing through the irradiation lens 802 and the blanker 803 is
The forming diaphragm 804 is illuminated and the image of the forming diaphragm 804 is a two-stage deflector.
After passing through 805, images are formed on the sample surface 808 by the respective lenses 807 constituting the matrix lens, and a multi-beam is obtained. Each aperture lens 807 of the matrix lens is illuminated with a beam of uniform intensity through the limiting diaphragm 806. The two-stage deflector 805 has a function of scanning the multi-beam on the sample surface 808 similarly. Pattern drawing is performed by combining the functions of the two-stage deflector 805 and the blanker 803. In the above exposure apparatus, since one beam corresponds to one chip of the integrated circuit, the aperture lens 80 forming the matrix lens
The array of 7 matches the pitch of the chip.
For example, if the chip pitch is 10 mm, the aperture lens array will be 10 mm apart, and if the array is 10 × 10, it will be 90 mm.
It will occupy the corner. If such a matrix lens is used, a large number of chips can be exposed at one time, so high-speed drawing becomes possible.
上記のようにマルチビーム方式は高速描画が可能である
が、制限絞り806は通常高々数百μm径であるから、成
形絞り804を通過するビームのうちごく僅かのビームだ
けがマトリックスレンズに入射して試料面に照射され、
電子銃801から得られるビーム電流の大部分がむだにな
っている。さらに別の問題として、マトリックスレンズ
を、例えば90mm角という広範囲にわたって一様な強度の
ビームで照射しなければならないということがある。こ
のため電子銃801のエミッタンスには大きな値が要求さ
れる。ところが大きなビーム電流を確保するために高い
輝度が必要であるが、一般に高輝度を保ちながら電子銃
801のエミッタンスを大きくすることは困難である。こ
のように従来のマルチビーム露光装置ではビーム電流の
むだが多い。また電子銃のエミッタンスの制約から、マ
トリックスレンズの配列を大きくすると電子銃の輝度が
低下し、ビーム電流がさらに小さくなりスループットの
大幅な向上は難しい。またマトリックスレンズを用いた
装置では各ビームの偏向歪のばらつきが避けられないた
め、重ね合わせ露光をするときに、個々のビームを独立
に偏向して位置補正し歪を補正する必要がある。そのた
めに露光装置の構成が複雑になるという問題がある。As described above, the multi-beam method is capable of high-speed drawing, but since the limiting diaphragm 806 usually has a diameter of at most several hundreds μm, only a very small number of the beams passing through the forming diaphragm 804 are incident on the matrix lens. Illuminates the sample surface,
Most of the beam current obtained from the electron gun 801 is wasted. Yet another problem is that the matrix lens has to be irradiated with a beam of uniform intensity over a wide range, for example, 90 mm square. Therefore, a large value is required for the emittance of the electron gun 801. However, high brightness is required to secure a large beam current.
It is difficult to increase the emittance of 801. As described above, the conventional multi-beam exposure apparatus has a large amount of beam current. Also, due to the emittance constraint of the electron gun, when the matrix lens array is enlarged, the brightness of the electron gun is reduced, the beam current is further reduced, and it is difficult to greatly improve the throughput. Further, in a device using a matrix lens, variations in deflection distortion of each beam cannot be avoided. Therefore, when performing overlay exposure, it is necessary to independently deflect each beam and correct the position to correct the distortion. Therefore, there is a problem that the structure of the exposure apparatus becomes complicated.
[問題を解決するための手段] 本発明は、上記の問題を解決し、マルチビーム方式の露
光装置のビーム電流を増大させてスループットとを向上
させるとともに簡単な構成で高精度な位置合わせを実現
できる荷電ビーム露光装置を提供することを目的として
いる。この目的を達成するために、本発明による荷電ビ
ーム露光装置は、複数個の荷電ビーム源と、複数のブラ
ンカからなるマトリックスブランカと、複数の偏向器か
らなるマトリックス偏向器とを有し、前記複数の荷電ビ
ーム源から得られる複数の荷電ビームを用いて試料に微
細パタンを形成する荷電ビーム露光装置において、複数
の荷電ビーム源とマトリックスブランカの間にマトリッ
クスレンズを配置し、マトリックス偏向器の後段に複数
の荷電ビームに共通の1個のレンズからなる第1のレン
ズを配置した構成とした。そして、マトリックスブラン
カを構成する複数のブランカ及びマトリックス偏向器を
構成する複数の偏向器を各々独立に制御可能とし、さら
に各偏向器は、通過する荷電ビームの主軌道が、第1の
レンズの中心近傍を通るように制御可能とした。[Means for Solving the Problems] The present invention solves the above problems, increases the beam current of a multi-beam type exposure apparatus to improve throughput, and realizes highly accurate alignment with a simple configuration. It is an object of the present invention to provide a charged beam exposure apparatus that can be used. To achieve this object, a charged beam exposure apparatus according to the present invention includes a plurality of charged beam sources, a matrix blanker including a plurality of blankers, and a matrix deflector including a plurality of deflectors. In a charged beam exposure apparatus that forms a fine pattern on a sample by using multiple charged beams obtained from the charged beam sources of the above, a matrix lens is arranged between the charged beam sources and a matrix blanker, and the matrix deflector is provided after the matrix lens. The first lens composed of one lens common to a plurality of charged beams is arranged. The plurality of blankers forming the matrix blanker and the plurality of deflectors forming the matrix deflector can be independently controlled, and each deflector has a main trajectory of the charged beam passing through the center of the first lens. It was possible to control it so that it could pass through the neighborhood.
[作用] 本発明の荷電ビーム露光装置では、複数個の荷電ビーム
源をマトリックス状に配置してビーム電流を増大させる
とともに、マトリックス偏向器を用いて複数個の荷電ビ
ーム源より発生する複数本の荷電ビームが、レンズの光
軸近傍を通るようにしてレンズ収差を低減させる。また
個々の電ビームをマトリックス偏向器で独立に偏向制御
することにより、高精度な描画を行う。[Operation] In the charged beam exposure apparatus of the present invention, a plurality of charged beam sources are arranged in a matrix to increase the beam current, and a plurality of charged beam sources generated from the plurality of charged beam sources are used by using a matrix deflector. The charged beam passes near the optical axis of the lens to reduce lens aberration. High-precision drawing is performed by controlling the deflection of each electric beam independently by the matrix deflector.
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。第1図
は本発明による荷電ビーム露光装置の一実施例を示す構
成図、第2図は上記実施例の成形絞りを示す図、第3図
は上記実施例のマトリックスレンズを示す斜視図、第4
図はマトリックス偏向器を示す斜視図、第5図は上記実
施例における収差の説明図で、(a)はマトリックス偏
向器を用いないもの、(b)は本実施例によるもの、第
6図は本発明の他の実施例を示す構成図、第7図は可変
成形ビームによる露光動作の説明図で、(a)は第1成
形絞りと第2成形絞りとの矩形開口を示す図、(b)は
上記矩形開口を通し試料面に照射されるビームを示す図
である。第1図においてマトリックス電子銃101から放
出された3×3本の電子ビームが、成形絞り102の3×
3の矩形開口上にそれぞれクロスオーバを形成するよう
に照射する。上記マトリックス電子銃101は電子銃が3
×3に配列されており、成形絞り102には第2図に示す
ように、一辺の長さLの正方形開口201が4Lのピッチで
3×3に配列されている。マトリックスレンズ103は第
3図に示すように構成される。第3図に示したマトリッ
クスレンズはアインシェルレンズで構成されており、30
1は3×3に配列したレンズ開口、302はレンズ電極、30
3はレンズ電源である。マトリックス偏向器105の例を第
4図に示す。ここで401はX偏向板、402はY偏向板であ
る。マトリックス偏向器105は平行平板型偏向器を3×
3に配列して構成している。それぞれのX、Y偏向板に
適当な電圧を印加することによって各偏向器に入射した
ビームを所望の位置に偏向することができる。また、マ
トリックスブランカ104には、第4図に示したマトリッ
クス偏向器と同じように、3×3に配列された構成のも
のを用いる。上記各ブランカの偏向板に適当な電圧を印
加すると、ビームは偏向されて第1図に示すブランキン
グ絞り106でビームがカットされる。上記マトリックス
ブランカ104により、3×3本のビームを独立にそれぞ
れオン・オフすることができる。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a charged beam exposure apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a view showing a forming diaphragm of the above embodiment, and FIG. 3 is a perspective view showing a matrix lens of the above embodiment. Four
FIG. 5 is a perspective view showing a matrix deflector, FIG. 5 is an explanatory diagram of aberrations in the above embodiment, (a) does not use a matrix deflector, (b) shows this embodiment, and FIG. 6 shows FIG. 7 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 7 is an explanatory diagram of an exposure operation by a variable shaping beam, FIG. 7A is a diagram showing rectangular openings of a first shaping aperture and a second shaping aperture, and FIG. [Fig. 4] is a diagram showing a beam that irradiates the sample surface through the rectangular opening. The 3 × 3 electron beams emitted from the matrix electron gun 101 in FIG.
Irradiation is performed so as to form a crossover on each of the three rectangular openings. The matrix electron gun 101 has three electron guns.
As shown in FIG. 2, square openings 201 having a side length L are arranged in a 3 × 3 pattern at a pitch of 4L, as shown in FIG. The matrix lens 103 is constructed as shown in FIG. The matrix lens shown in FIG. 3 is composed of an Einshell lens.
1 is a 3 × 3 array of lens apertures, 302 is a lens electrode, 30
3 is a lens power supply. An example of the matrix deflector 105 is shown in FIG. Here, 401 is an X deflection plate, and 402 is a Y deflection plate. The matrix deflector 105 is a parallel plate type deflector 3 ×
It is arranged in three. By applying an appropriate voltage to each X and Y deflection plate, the beam incident on each deflector can be deflected to a desired position. Further, as the matrix blanker 104, one having a configuration of 3 × 3 arrangement is used as in the matrix deflector shown in FIG. When an appropriate voltage is applied to the deflection plate of each blanker, the beam is deflected and the beam is cut by the blanking diaphragm 106 shown in FIG. The matrix blanker 104 can independently turn on / off 3 × 3 beams.
つぎに第1図における電子光学系の動作を説明する。ま
ず電子銃101より放射された電子ビームは3×3に矩形
開口が配列された成形絞り102上に照射される。成形絞
り102を通過した電子ビームはマトリックスレンズ103に
入射する。さらにマトリックスレンズ103によりマトリ
ックス偏向器105の偏向中心にそれぞれクロスオーバを
結像させる。つぎに電子ビームの主軌道が対物レンズ10
7のレンズ中心を通るように、マトリックス偏向器105を
動作させる。ここでレンズ中心は、この位置に入射した
ビームが入射方向と同じ方向に出射するような位置であ
る。第5図(a)に示すように、マトリックス偏向器が
ないと成形絞り501を通過したビームの中には対物レン
ズ502の光軸から離れたところを通るビームがある。こ
れに対して本発明では各ビームが対物レンズ502のレン
ズ中心を通るように各ビームをマトリックス偏向器504
で偏向するので、対物レンズ502内で光軸503を大きくは
ずれるビームをなくすことができる。一般に光軸からビ
ームがはずれるほどレンズの収差が大きくなるので、第
5図において(b)の方が(a)よりも収差が小さい。
このようにして対物レンズ107に入射したビームは、3
×3本の矩形ビームとなって試料面109に照射される。Next, the operation of the electron optical system in FIG. 1 will be described. First, the electron beam emitted from the electron gun 101 is irradiated onto a forming diaphragm 102 having rectangular openings arranged in a 3 × 3 array. The electron beam that has passed through the shaping diaphragm 102 enters the matrix lens 103. Further, the matrix lens 103 forms an image of each crossover at the deflection center of the matrix deflector 105. Next, the main trajectory of the electron beam is the objective lens 10
The matrix deflector 105 is operated so as to pass through the lens center of 7. Here, the center of the lens is a position where the beam incident on this position is emitted in the same direction as the incident direction. As shown in FIG. 5A, if there is no matrix deflector, some of the beams that have passed through the shaping diaphragm 501 include those that have passed away from the optical axis of the objective lens 502. On the other hand, in the present invention, each beam is arranged so that each beam passes through the center of the lens of the objective lens 502.
Since the light is deflected by, the beam that largely deviates from the optical axis 503 in the objective lens 502 can be eliminated. In general, as the beam deviates from the optical axis, the aberration of the lens increases. Therefore, in FIG. 5, (b) has a smaller aberration than (a).
Thus, the beam incident on the objective lens 107 is 3
The sample surface 109 is irradiated with three rectangular beams.
つぎに描画動作を説明する。露光パタンの画素は一辺が
s(=L×光学系倍率)の1つの正方形ビームに対応す
る。また試料面上で得られる3×3本の正方形ビーム
は、4Sのピッチで3×3の配列になっている。そこでま
ず、偏向器108によりSのピッチで矩形ビーム全体をX
方向およびY方向に1画素づつ偏向して12S×12Sの大き
さの露光領域をビームで走査する。このような走査をし
ながら、各正方形ビームが露光すべき位置に来たときだ
け、マトリックスブランカ104にあらかじめ印加してお
いた電圧をゼロにしてビームをオンとし、試料面109の
所望の位置にビームが照射される。上記露光動作で12S
×12Sの範囲の露光が完了する。つぎに上記の露光動作
が終了したあと、さらに12SのピッチでX、Y方向に3
×3のビーム全体を偏向器108により偏向して前記の露
光動作を行う。露光領域が偏向器108の最大偏向領域を
こえるときは、最大偏向領域の大きさを単位として、ス
テージ110により試料をX、Y方向に移動させ同様の露
光手順を繰返せばよい。このようにして試料面109の全
領域の露光が行われる。ここでは偏向器108を1段とし
たが、2段の偏向器を用いてSピッチの偏向と12Sピッ
チの偏向を各各の偏向器で行うようにしてもよい。ま
た、ステージ110を連続移動させながら露光する方法を
とることもできる。描画パタンの位置あわせは、3×3
のビームのうち1本だけが試料面109に到達するよう
に、マトリックスブランカ104を動作し、この1本のビ
ームを偏向器108で偏向して、試料に形成したマークか
らの反射電子を検出しマーク位置を計測して行えばよ
い。ビームの偏向にともなう歪は、偏向器108に偏向歪
補正の信号を重畳させることにより補正することができ
る。Next, the drawing operation will be described. The pixels of the exposure pattern correspond to one square beam whose one side is s (= L × magnification of optical system). The 3 × 3 square beams obtained on the sample surface are arranged in a 3 × 3 array with a pitch of 4S. Therefore, first, the deflector 108 scans the entire rectangular beam at an S pitch.
The exposure area having a size of 12S × 12S is scanned with a beam by deflecting each pixel in the Y direction and the Y direction. While performing such scanning, only when each square beam comes to the position to be exposed, the voltage previously applied to the matrix blanker 104 is set to zero and the beam is turned on, and the beam is turned to the desired position on the sample surface 109. The beam is emitted. 12S with the above exposure operation
The exposure in the range of × 12S is completed. Next, after the above exposure operation is completed, further 3 in the X and Y directions at a pitch of 12S.
The entire exposure beam of × 3 is deflected by the deflector 108 to perform the exposure operation. When the exposure area exceeds the maximum deflection area of the deflector 108, the sample is moved in the X and Y directions by the stage 110 with the size of the maximum deflection area as a unit, and the same exposure procedure is repeated. In this way, the entire area of the sample surface 109 is exposed. Here, the deflector 108 is one stage, but it is also possible to use two stages of deflectors to perform the S-pitch deflection and the 12S-pitch deflection by each deflector. Further, it is possible to adopt a method of exposing while the stage 110 is continuously moved. Positioning of drawing pattern is 3 × 3
The matrix blanker 104 is operated so that only one of the two beams reaches the sample surface 109, and this one beam is deflected by the deflector 108 to detect backscattered electrons from the mark formed on the sample. The mark position may be measured. The distortion caused by the beam deflection can be corrected by superimposing a deflection distortion correction signal on the deflector 108.
つぎに本発明の他の実施例構成を第6図に示す。マトリ
ックス電子銃601には前実施例と同様に電子銃が3×3
本配列されている。またマトリックスレンズ603も第3
図に示したものと同様の構成で、3×3にレンズが配列
されている。第1および第2の成形絞り602および607に
は第2図に示したものと同様に3×3個の正方形開口が
配列されている。またマトリックス成形偏向器605およ
びマトリックス副偏向器608も3×3の偏向器からな
り、第4図に示したものと同様の構成である。さらにマ
トリックスブランカ604も第4図と同様の構成で3×3
のブランカからなっている。第6図における電子光学系
の動作を説明する。マトリックス電子銃601から放出さ
れる3×3本の電子ビームが、それぞれ第1成形絞り60
2の3×3の開口にクロスオーバをつくるように、電子
銃601と上記第1成形絞り602との間隔を設定しておく。
上記第1成形絞り602を通過した電子ビームは、それぞ
れマトリックスレンズ603によりマトリックス成形偏向
器605の偏向中心にクロスオーバをつくる。ビームの主
軌道が縮小レンズ606の中心を通るように、マトリック
ス成形偏向器605にあらかじめ一定の偏向電圧をかけて
おく。縮小レンズ606により第1成形絞り602の像は第2
成形絞り607の上に縮小して結像させる。マトリックス
成形偏向器605には、後に説明する可変成形ビームを得
るために、露光すべき矩形寸法に応じて偏向電圧が印加
される。各ビームのオン・オフはマトリックスブランカ
604を用いることにより行われる。ここではブランキン
グ絞りとして第2成形絞り607が代用されている。第2
成形絞り607の像は、対物レンズ609により試料面611上
に結像される。試料面611上の3×3本のビームは、マ
トリックス副偏向器608によりそれぞれ独立に偏向され
る。また偏向器610によりビーム全体を一括して偏向す
ることができる。Next, FIG. 6 shows the configuration of another embodiment of the present invention. The matrix electron gun 601 has a 3 × 3 electron gun as in the previous embodiment.
The book is arranged. The matrix lens 603 is also the third
Lenses are arranged in a 3 × 3 array with a configuration similar to that shown in the figure. In the first and second shaping diaphragms 602 and 607, 3 × 3 square openings are arranged in the same manner as that shown in FIG. The matrix shaping deflector 605 and the matrix sub-deflector 608 are also 3 × 3 deflectors, and have the same configuration as that shown in FIG. Further, the matrix blanker 604 has the same configuration as that of FIG.
It consists of a blanka. The operation of the electron optical system in FIG. 6 will be described. The 3 × 3 electron beams emitted from the matrix electron gun 601 are respectively formed by the first forming diaphragm 60.
The distance between the electron gun 601 and the first shaping diaphragm 602 is set so that a crossover is created in the 2 × 3 × 3 opening.
The electron beams that have passed through the first shaping diaphragm 602 form a crossover at the deflection center of the matrix shaping deflector 605 by the matrix lens 603. A constant deflection voltage is applied to the matrix shaping deflector 605 in advance so that the main trajectory of the beam passes through the center of the reduction lens 606. The image of the first forming diaphragm 602 is changed to the second image by the reduction lens 606.
The image is reduced and formed on the forming diaphragm 607. A deflection voltage is applied to the matrix shaping deflector 605 according to a rectangular dimension to be exposed in order to obtain a variable shaped beam described later. Matrix blanker for each beam on / off
This is done by using 604. Here, the second shaping diaphragm 607 is used as a blanking diaphragm. Second
The image of the forming diaphragm 607 is formed on the sample surface 611 by the objective lens 609. The 3 × 3 beams on the sample surface 611 are independently deflected by the matrix sub-deflector 608. Further, the deflector 610 can collectively deflect the entire beam.
パタンの描画はつぎのようにして行う。第7図に3×3
の可変成形ビームを発生させる方法を示す。第7図
(a)において、701は第2成形絞りの矩形開口であ
り、702は上記第2成形絞りに照射されている第1成形
絞りの像である。マトリックス成形偏向器605の偏向電
圧を変えることにより第1成形絞りの像702は偏向され
るので、第1成形絞りの像702と第2成形絞りの矩形開
口701が重なった部分のビームが第2成形絞りを通過す
る。この通過したビームの寸法はマトリックス成形偏向
器の偏向電圧に応じて変化する。つぎに、マトリックス
副偏向器608を動作させないで、第2成形絞り607を通過
したビームが試料面に照射された様子を第7図(b)に
示す。ここで703は可変矩形ビーム、704はマトリックス
副偏向器608を動作させて、マトリックス副偏向器608の
偏向領域704内の所望の位置に矩形ビームが偏向される
ようにしておいてから、マトリックスブランカ604にあ
らかじめ印加しておいた電圧をゼロにしてビームをオン
とし、ビームを試料面611に照射して露光を行う。この
動作は3×3個の副傾向領域704内でそれぞれ同時に行
われる。この露光動作が終了したあと、主偏向器610を
動作させてつぎの露光領域に3×3の副偏向領域全体を
移動し同様の露光動作を行う。これを繰返して全体のパ
タンを露光していく。偏向器610の最大露光領域を越え
て露光するときは、ステージ612を移動させてから再び
同様の手順で露光動作を行えばよい。また描画パタンの
位置合わせを行うには、マトリックスブランカ604によ
り3×3のビームのうち1本を試料面611に照射し、上
記1本のビームを偏向器608により偏向させたときに得
られる試料に形成したマークからの、反射電子を検出す
ることによりマーク位置を計測し、上記マーク位置を基
準にすればよい。主偏向にともなう歪は、主偏向器610
に偏向歪補正の信号を重畳されることで補正され、これ
により高精度な位置合わせが行える。マトリックス偏向
器605の偏向量は、偏向歪が小さく無視できるような範
囲に設定しておく。The pattern is drawn as follows. 3 × 3 in FIG.
2 shows a method of generating a variable shaped beam of. In FIG. 7A, 701 is a rectangular opening of the second shaping diaphragm, and 702 is an image of the first shaping diaphragm which is irradiated on the second shaping diaphragm. Since the image 702 of the first shaping diaphragm is deflected by changing the deflection voltage of the matrix shaping deflector 605, the beam in the portion where the image 702 of the first shaping diaphragm and the rectangular aperture 701 of the second shaping diaphragm overlap each other is the second beam. It passes through the forming diaphragm. The size of the beam that has passed through depends on the deflection voltage of the matrix shaping deflector. Next, FIG. 7B shows a state in which the beam passing through the second shaping diaphragm 607 is applied to the sample surface without operating the matrix sub-deflector 608. Here, 703 is a variable rectangular beam, 704 is the matrix sub-deflector 608, and the rectangular beam is deflected to a desired position within the deflection area 704 of the matrix sub-deflector 608. The voltage applied in advance to 604 is set to zero, the beam is turned on, and the beam is applied to the sample surface 611 to perform exposure. This operation is performed simultaneously in each of the 3 × 3 sub-trend regions 704. After this exposure operation is completed, the main deflector 610 is operated to move the entire 3 × 3 sub deflection area to the next exposure area, and the same exposure operation is performed. By repeating this, the entire pattern is exposed. When the exposure is performed beyond the maximum exposure area of the deflector 610, the stage 612 may be moved and then the exposure operation may be performed again in the same procedure. To align the drawing pattern, the matrix blanker 604 irradiates the sample surface 611 with one of the 3 × 3 beams, and the sample obtained when the one beam is deflected by the deflector 608. The mark position may be measured by detecting backscattered electrons from the mark formed in the above, and the mark position may be used as a reference. The distortion caused by the main deflection is the main deflector 610
It is corrected by superimposing a signal for correcting the deflection distortion on, and thereby highly accurate alignment can be performed. The deflection amount of the matrix deflector 605 is set in a range in which the deflection distortion is small and can be ignored.
上記各実施例では、電化ビーム源として電子銃を用いた
ものを用いてもよい。In each of the above embodiments, an electron beam source using an electron gun may be used.
上記のように本発明による荷電ビーム露光装置は、荷電
ビームを用いて微細パターンを形成する荷電ビーム露光
装置において、複数個の荷電ビーム源と、マトリックス
レンズと、それぞれ独立に制御可能な複数のブランカか
らマトリックスブランカと、それぞれ独立に制御可能な
複数の偏向器からなるマトリックス偏向器とを備えたこ
とにより、従来の単一ビームを用いた装置に比較して、
複数本の荷電ビーム源を用いているため、全体のビーム
電流値を増大することができるスループットが向上す
る。さらに本発明ではマトリックス偏向器により複数本
の荷電ビーム源から放出されるビームをそれぞれ偏向し
てレンズの光軸近傍をビームが通るようにしているの
で、レンズ収差を小さくすることができる。したがって
試料面上でのビームのぼけを低減することができ、微細
なパタン描画を可能とし、さらにビーム電流を増大させ
ることができるので高スループット化が可能になる。ま
た複数ビームを独立に偏向できるので効率よく描画で
き、複数本のビームを1つのレンズで投影し、また大き
な領域の偏向ではこれらを1つの偏向器で一括して偏向
し、かつ偏向歪補正するので、装置構成が簡単になると
いう効果がある。As described above, the charged beam exposure apparatus according to the present invention is a charged beam exposure apparatus that forms a fine pattern using a charged beam, and includes a plurality of charged beam sources, a matrix lens, and a plurality of blankers that can be independently controlled. From the matrix blanker and a matrix deflector consisting of a plurality of deflectors that can be controlled independently, compared to a conventional device using a single beam,
Since a plurality of charged beam sources are used, the throughput capable of increasing the total beam current value is improved. Further, in the present invention, since the beams emitted from the plurality of charged beam sources are respectively deflected by the matrix deflector so that the beams pass in the vicinity of the optical axis of the lens, the lens aberration can be reduced. Therefore, the blur of the beam on the sample surface can be reduced, fine pattern writing can be performed, and the beam current can be increased, so that high throughput can be achieved. Further, since plural beams can be independently deflected, it is possible to draw efficiently, plural beams are projected by one lens, and when deflecting a large area, these are collectively deflected by one deflector, and the deflection distortion is corrected. Therefore, there is an effect that the device configuration is simplified.
第1図は本発明による荷電ビーム露光装置の一実施例を
示す構成図、第2図は上記実施例の成形絞りを示す図、
第3図は上記実施例のマトリックスレンズを示す斜視
図、第4図はマトリックス偏向器を示す斜視図、第5図
は上記実施例における収差の説明図で、(a)はマトリ
ックス偏向器を用いないもの、(b)は本実施例による
もの、第6図は本発明の他の実施例を示す構成図、第7
図は可変成形ビームによる露光動作の説明図で、(a)
は第1成形絞りと第2成形絞りとの矩形開口を示す図、
(b)は上記矩形開口を通し試料面に照射されるビーム
パタンを示す図、第8図は従来のマルチビーム方式の荷
電ビーム露光装置を示す構成図である。 101、601……荷電ビーム源(電子銃)、 103、603……マトリックスレンズ、 105、504……マトリックス偏向器、 107、502、609……レンズ(対物レンズ)、 605……第1マトリックス偏向器、 608……第2マトリックス偏向器(副偏向器)。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a charged beam exposure apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a forming diaphragm of the above embodiment,
FIG. 3 is a perspective view showing the matrix lens of the above embodiment, FIG. 4 is a perspective view showing the matrix deflector, and FIG. 5 is an explanatory diagram of aberrations in the above embodiment, and (a) is a matrix deflector. Not shown, (b) according to the present embodiment, FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an explanatory view of the exposure operation by the variable shaped beam.
Is a view showing a rectangular opening of the first forming diaphragm and the second forming diaphragm,
FIG. 8B is a diagram showing a beam pattern irradiated onto the sample surface through the rectangular opening, and FIG. 8 is a configuration diagram showing a conventional multi-beam type charged beam exposure apparatus. 101, 601 ... Charged beam source (electron gun), 103, 603 ... Matrix lens, 105, 504 ... Matrix deflector, 107, 502, 609 ... Lens (objective lens), 605 ... First matrix deflection 608, second matrix deflector (sub-deflector).
Claims (2)
からなるマトリックスブランカと、複数の偏向器からな
るマトリックス偏向器とを有し、前記複数の荷電ビーム
源から得られる複数の荷電ビームを用いて試料に微細パ
タンを形成する荷電ビーム露光装置において、 前記複数の荷電ビーム源と前記マトリックスブランカの
間に配置されたマトリックスレンズと、 前記マトリックス偏向器と前記試料との間に配置され、
前記複数の荷電ビームに共通の1個のレンズからなる第
1のレンズとを有し、 前記マトリックスブランカを構成する前記複数のブラン
カは各々独立に制御可能であり、 前記マトリックス偏向器を構成する前記複数の偏向器
は、該偏向器を通過する荷電ビームの主軌道が、前記第
1のレンズの中心近傍を通るように、各々独立に制御可
能であることを特徴とする荷電ビーム露光装置。1. A plurality of charged beam sources, a matrix blanker including a plurality of blankers, and a matrix deflector including a plurality of deflectors, wherein a plurality of charged beams obtained from the plurality of charged beam sources are provided. In a charged beam exposure apparatus for forming a fine pattern on a sample using, a matrix lens arranged between the plurality of charged beam sources and the matrix blanker, arranged between the matrix deflector and the sample,
A plurality of charged particles, the first lens being a single lens common to the plurality of charged beams, and the plurality of blankers forming the matrix blanker are independently controllable; A plurality of deflectors can be controlled independently so that a main trajectory of a charged beam passing through the deflectors passes near the center of the first lens.
された複数の偏向器からなる第2のマトリックス偏向器
と、 該第2のマトリックス偏向器と前記試料の間に配置さ
れ、前記複数の荷電ビームに共通の1個のレンズからな
る第2のレンズとを有することを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載した荷電ビーム露光装置。2. A second matrix deflector comprising a plurality of deflectors arranged between the first lens and the sample, and arranged between the second matrix deflector and the sample, The charged beam exposure apparatus according to claim 1, further comprising a second lens that is a single lens common to the plurality of charged beams.
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