JP2006005272A - Correction matrix correction method in charged particle beam exposure apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、荷電粒子線露光装置において、像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置のうち少なくとも一つを、3つのフォーカスコイルに流す電流と、前記2組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧のうち少なくとも一つを変化させることによって変化させる調整方法であって、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の各変化量を示すベクトル(像ベクトル)から、前記3つのフォーカスコイルに流す電流と、前記2組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を示すベクトル(操作量ベクトル)を求める9行9列の行列(補正行列)を予め求めておき、前記像ベクトルを決定することにより、前記操作量ベクトルを前記像ベクトルと前記補正行列の積として求めるものにおいて、前記荷電粒子線露光装置の状態が変化したときに、前記補正行列を修正する方法に関するものである。 The present invention relates to an image rotation apparatus, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degrees astigmatism, 45-135 degrees astigmatism, and image x direction in a charged particle beam exposure apparatus. At least one of the position and the y-direction position, a current flowing through the three focus coils, a current flowing through the coils of the two sets of stigmeters, or a voltage applied to the electrodes, and a coil of the one or more sets of deflectors An adjustment method in which at least one of a flowing current or a voltage applied to an electrode is changed, the rotation of the image, the magnification of the image, the focal position, the orthogonality, the anisotropic magnification, 0-90 degrees Astigmatism, 45-135 degree astigmatism, a vector (image vector) indicating each amount of change in the x-direction position and the y-direction position of the image, currents to be passed through the three focus coils, and the two sets of stigmators Electricity flowing through the coil Alternatively, a matrix (correction matrix) of 9 rows and 9 columns for obtaining a vector (an operation amount vector) indicating a voltage applied to the electrode and a current flowing through the coils of the one or more sets of deflectors or a change amount of the voltage applied to the electrode. When the state of the charged particle beam exposure apparatus is changed, the correction matrix is obtained in advance by determining the image vector to obtain the manipulated variable vector as a product of the image vector and the correction matrix. Is related to the method of correcting.
半導体デバイスを製造する工程においては、レチクル(本明細書、及び請求の範囲においてはマスクを含む意味で使用する)に形成されたパターンをウエハ等の感応基板に露光転写する工程が含まれる。近年、半導体デバイスの集積度の向上により微細化されたパターンは従来の紫外光を用いた露光方法では解像が困難になりつつあり、荷電粒子線や極短紫外線(EUV)を用いた新しい露光方法が使用されるようになってきている。中でも荷電粒子線を用いた露光装置は、電気的手段による制御性が良い、等の利点を持ち、次世代の露光手段として有望である。 The process of manufacturing a semiconductor device includes a process of exposing and transferring a pattern formed on a reticle (used to include a mask in the present specification and claims) to a sensitive substrate such as a wafer. In recent years, it has become difficult to resolve patterns refined by increasing the degree of integration of semiconductor devices using conventional exposure methods using ultraviolet light, and new exposures using charged particle beams and ultra-short ultraviolet rays (EUV). Methods are beginning to be used. Among them, an exposure apparatus using a charged particle beam has advantages such as good controllability by electric means, and is promising as a next-generation exposure means.
荷電粒子線露光装置においては、荷電粒子線光学系の収差や歪等のために、広い領域を一度に露光転写することができない。このため、例えば1つのチップに相当する領域を、複数のサブフィールドと呼ばれる領域に分けて、サブフィールドごとに露光転写を行い、露光転写されたパターンをつなぎ合わせて1つのチップのパターンを得る、分割露光転写方式が採用されるようになってきている。 In a charged particle beam exposure apparatus, a large area cannot be exposed and transferred at a time due to aberrations and distortions of a charged particle beam optical system. For this reason, for example, an area corresponding to one chip is divided into a plurality of areas called subfields, exposure transfer is performed for each subfield, and the patterns transferred by exposure are connected to obtain a pattern of one chip. The division exposure transfer system has been adopted.
図1に分割露光転写方式の荷電粒子線露光装置の概要を示す。図1において、100はレチクル、100aはレチクル100上のサブフィールド、100bはサブフィールド100a間の境界領域、110はレジストを塗布したウエハ等の感応基板、110aは感応基板110の1チップ分の領域、110bはサブフィールド100aそれぞれに対応した感応基板110の被転写領域、AXは荷電粒子線光学系の光軸(システム軸)、EBは荷電粒子線、COは荷電粒子光学系のクロスオーバポイントである。
FIG. 1 shows an outline of a divided exposure transfer type charged particle beam exposure apparatus. In FIG. 1,
レチクル100上には、感応基板110に転写すべきパターンをメンブレン上にそれぞれ備えた多数のサブフィールド100aが、パターンが存在しない境界領域100bにより区分されて存在している。そして、境界領域100bに対応する部分には、格子状の支柱(桟)が設けられ、メンブレンを熱的及び強度的に保護している。
On the
各サブフィールド100aは、感応基板110の1チップ分の領域110aに転写すべきパターンを分割した部分パターンをそれぞれ備えており、分割した部分パターン毎に感応基板110に転写される。
Each
感応基板110の外観形状は図1(b)に示したとおりであり、図1(a)においては、感応基板110の一部(図1(b)のVa部)を拡大して示してある。
The appearance shape of the
図1において、荷電粒子線光学系の光軸AXと平行にz軸をとり、サブフィールド100aの並び方向と平行にx軸、y軸をとる。そして、矢印Fm、Fwで示すように、レチクル100及び感応基板110をx軸方向へ互いに逆向きに連続移動させながら、荷電粒子線をy軸方向にステップ的に走査して一列のサブフィールド100aのパターンを順次転写し、その列のパターン転写が終了した後に、x軸方向に隣接する次のサブフィールド100aの列を荷電粒子線で走査し、以降同様にしてサブフィールド100a毎に転写(分割露光転写)を繰り返して1チップ分のパターンを転写する。この矢印Fm、Fwで示されるx軸方向を、ステージのスキャン方向と呼ぶ。
In FIG. 1, a z-axis is taken in parallel with the optical axis AX of the charged particle beam optical system, and an x-axis and a y-axis are taken in parallel with the arrangement direction of the
このときのサブフィールド100aの走査順序及び感応基板110への転写順序は、それぞれ矢印Am、Awで示すとおりである。なお、レチクル100と感応基板110の連続移動方向が逆なのは、一対の投影レンズによりレチクル100と感応基板110とでx軸、y軸がそれぞれ反転するためである。
The scanning order of the
このような手順で転写(分割転写)を行う場合、y軸方向の一列のサブフィールド100aのパターンを一対の投影レンズで感応基板110にそのまま投影するだけでは、サブフィールド100aそれぞれに対応した感応基板110の被転写領域110bそれぞれの間に、境界領域100bに対応する隙間が生じる。これに対する対策として、各サブフィールド100aを通過した荷電粒子線EBを境界領域100bの幅Lyに相当する分だけy軸方向に偏向してパターン転写位置を補正している。
When performing transfer (divided transfer) in such a procedure, simply projecting the pattern of the
x軸方向に関しても、パターン縮小率比及びサブフィールド間隔Lxを考慮した一定速度で散乱透過レチクル100と感応基板110を移動させるだけでなく、サブフィールド100aの像と感応基盤110との相対速度がゼロになるように偏向しながら露光し、被転写領域110b同士の間にx軸方向の隙間が生じないように、パターン転写位置を補正している。
Also in the x-axis direction, not only the
以上説明したように、分割露光転写方式においては、レチクル100上の1チップに対応するパターンが多数のサブフィールド100aに分割され、各サブフィールド100a間に形成された境界領域100bに格子状の支柱(ストラット)が設けられているので、荷電粒子線照射によるレチクル基板のたわみや熱歪みを抑制することができ、精度のよい露光転写を行うことができる。
As described above, in the divided exposure transfer method, a pattern corresponding to one chip on the
また、このような方法で露光が行われるため、従来の荷電粒子線露光装置と比較すると、サブフィールド領域が一括露光され、またレチクルには露光すべきパターンが全て形成されているため、非常にスループットを向上させることができる。 In addition, since exposure is performed by such a method, compared to a conventional charged particle beam exposure apparatus, the subfield region is exposed all at once, and all the patterns to be exposed are formed on the reticle. Throughput can be improved.
なお、以上のような露光方法で露光できるサブフィールドの数は、y軸方向では20個程度である。y軸方向には正方向と負方向に、それぞれサブフィールド10個分程度の偏向を行わな無ければならないのに対し、x軸方向には、正方向と負方向にサブフィールド1個分の偏向を行えばよい。よって、本明細書及び特許請求の範囲ではy軸方向のことを「主偏向方向」と呼ぶことにする。 Note that the number of subfields that can be exposed by the above exposure method is about 20 in the y-axis direction. In the y-axis direction, about 10 subfields must be deflected in the positive and negative directions, respectively, whereas in the x-axis direction, one subfield is deflected in the positive and negative directions. Can be done. Therefore, in the present specification and claims, the y-axis direction is referred to as a “main deflection direction”.
このような荷電粒子線露光装置の光学系の1例を図2に示す。図2は、荷電粒子線露光装置の光学系の概要図である。図2において、11は荷電粒子線源、12A〜12Cは照明用レンズ、13はビーム成形アパーチャ、14は開口絞り、15はレチクル、16A、16Bは投影用レンズ、17は散乱アパーチャ、18はウエハである。 An example of the optical system of such a charged particle beam exposure apparatus is shown in FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of an optical system of the charged particle beam exposure apparatus. In FIG. 2, 11 is a charged particle beam source, 12A to 12C are illumination lenses, 13 is a beam shaping aperture, 14 is an aperture stop, 15 is a reticle, 16A and 16B are projection lenses, 17 is a scattering aperture, and 18 is a wafer. It is.
荷電粒子線源11から放出された荷電粒子線は、照明用レンズ12Aによりビーム成形アパーチャ13の開口面を均一に照明し、レンズ12B,12Cによりビーム成形アパーチャ13の開口面の像をレチクル15上に形成する。この像の領域が照明領域となる。レチクル15上に形成されたパターンの像は、投影用レンズ16A、16Bによりウエハ18上に結像し、ウエハ18上のレジストを感光させる。照明荷電粒子線の開口角を制限するために開口絞り14が設けられ、レチクル15で散乱された散乱線をカットするために散乱アパーチャ17が設けられている。
The charged particle beam emitted from the charged
又、倍率、回転、焦点位置を微少量、迅速に調整するためにフォーカスコイル(ダイナミックフォーカスコイル)19A、19B、19Cが設けられており、非点ボケ、直交度、非等方倍率の調整のために2つのスティグメータ20A、20Bが設けられている。パターン像の位置を調整するために、偏向器21A〜21Dが設けられている。
In addition, focus coils (dynamic focus coils) 19A, 19B, and 19C are provided to quickly adjust the magnification, rotation, and focal position in small amounts, and can be used to adjust astigmatism, orthogonality, and anisotropic magnification. For this purpose, two
このような荷電粒子線光学系において、何らかの条件の変化により、像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置のうち少なくとも1つが変動したとき、その変動を、フォーカスコイル19A、19B、19C、スティグメータ20A、20B、偏向器21A〜21Dのコイルに流す電流、又は電極に印加する電圧を変えることにより補償することが行われるようになってきている。
In such a charged particle beam optical system, image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degree astigmatism, 45-135 degree astigmatism due to changes in some conditions. When at least one of the x-direction position and the y-direction position of the image fluctuates, the current flowing through the coils of the
その方法は、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の変化量を示すベクトル(像ベクトル)から、前記3つのフォーカスコイルに流す電流と、前記2組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を示すベクトル(操作量ベクトル)を求める9行9列の行列(補正行列)を予め求めておき、前記像ベクトルを決定することにより、前記操作量ベクトルを前記像ベクトルと前記補正行列の積として求める方法である。 The method includes rotation of the image, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degree astigmatism, 45-135 degree astigmatism, image x-direction position, and y-direction position. From the vector (image vector) indicating the amount of change, the current to be passed through the three focus coils, the current to be passed through the coils of the two sets of stigmeters or the voltage applied to the electrodes, and the coils of the one or more sets of deflectors A 9-by-9 matrix (correction matrix) for obtaining a vector (operation amount vector) indicating a change amount of a current to be applied or a voltage applied to an electrode is obtained in advance, and the image vector is determined to determine the operation amount vector. Is obtained as a product of the image vector and the correction matrix.
すなわち、像の回転をRot、像の倍率をMag、焦点位置をFoc、非等方倍率をAniMag、直交度をOrtho、0−90度非点ボケをS1、45−135度非点ボケをS2、像のx方向位置をX、像のy方向位置をYとし、第1のフォーカスコイルに流す電流をIFC1、第2のフォーカスコイルに流す電流をIFC2、第3のフォーカスコイルに流す電流をIFC3、第1組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をIstig1=0、Istig1=45、第2組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をIstig2=0、Istig2=45、1組の偏向器に流す電流をIDFx、IDFyとするとき、 That is, the rotation of the image is Rot, the magnification of the image is Mag, the focal position is Foc, the anisotropic magnification is AniMag, the orthogonality is Ortho, 0-90 degrees astigmatic blur is S1, and 45-135 degrees astigmatic blur is S2. The position of the image in the x direction is X, the position of the image in the y direction is Y, the current that flows through the first focus coil is I FC1 , the current that flows through the second focus coil is I FC2 , and the current that flows through the third focus coil I FC3 , a current applied to the coil of the first set of stigmeters, or a voltage applied to the electrode, I stig1 = 0 , I stig1 = 45 , applied to the current or electrode supplied to the coils of the second set of stigmeters When the voltage is I stig2 = 0 , I stig2 = 45 , and the current flowing through one set of deflectors is I DFx , I DFy ,
となる関係を与えるような、C11〜C99を要素とする行列[C]を予め求めておき、変化させたい像の回転Rot、像の倍率Mag、焦点位置Foc、非等方倍率AniMag、直交度Ortho、0−90度非点ボケS1、45−135度非点ボケS2、像のx方向位置X、像のy方向位置Yが分かったとき、(3)式に代入することにより、各操作量を求めるものである。ただし、(3)式においてΔは変化量を表す。 A matrix [C] having C 11 to C 99 as elements is given in advance so as to give the following relationship, and the rotation Rot of the image to be changed, the magnification Mag of the image, the focal position Foc, the anisotropic magnification AniMag, When the orthogonality Ortho, 0-90 degree astigmatic blur S1, 45-135 degree astigmatic blur S2, the x-direction position X of the image, and the y-direction position Y of the image are known, by substituting into the equation (3), Each operation amount is obtained. However, in equation (3), Δ represents the amount of change.
このような行列[C]のことを、本明細書及び特許請求の範囲では「補正行列」と呼ぶ。補正行列を求めるには、各操作量であるIFC1、IFC2、IFC3、Istig1=0、Istig1=45、Istig2=0、Istig2=45、IDFx、IDFyを変化させ、そのときに回転Rot、像の倍率Mag、焦点位置Foc、非等方倍率AniMag、直交度Ortho、0−90度非点ボケS1、45−135度非点ボケS2、像のx方向位置X、像のy方向位置Yの変化量を実測し、これらの関係から、最小2乗法等を用いて補正行列[C]の逆行列である感度行列[S]を求める。そして、[S]の逆行列を求めることにより、補正行列[C]を決定するようにしている。 Such a matrix [C] is referred to as a “correction matrix” in the present specification and claims. In order to obtain the correction matrix, I FC1 , I FC2 , I FC3 , I stig1 = 0 , I stig1 = 45 , I stig2 = 0 , I stig2 = 45 , I DFx , I DFy are changed, At that time, rotation Rot, image magnification Mag, focal position Foc, anisotropic magnification AniMag, orthogonality Ortho, 0-90 degrees astigmatism S1, 45-135 degrees astigmatism S2, image x-direction position X, The amount of change in the y-direction position Y of the image is measured, and the sensitivity matrix [S], which is the inverse matrix of the correction matrix [C], is obtained from these relationships using the least square method or the like. Then, the correction matrix [C] is determined by obtaining the inverse matrix of [S].
しかしながら、一度求めた補正行列[C]は、その後の経時変化により露光条件が変化すると、元の値からずれてくることがある。また、オーバホール等により、鏡筒を分解して再立ち上げしたような場合には、元の状態とかなり違った値になることがある。 However, once obtained, the correction matrix [C] may deviate from the original value when the exposure conditions change due to subsequent changes over time. In addition, when the lens barrel is disassembled and restarted due to overhaul or the like, the value may be considerably different from the original state.
これに対応するためには、最初に補正行列[C]を求めたときと同じ手法を使って、補正行列[C]を作り直せばよい。しかしながら、一般に最初に感度行列[S]を求める際には、IFC1、IFC2、IFC3、Istig1=0、Istig1=45、Istig2=0、Istig2=45、IDFx、IDFyを、ある程度の感や経験に基づいて変化させているものの、その結果、像の位置がどこになるかを予測することは困難であり、像の位置やその他の実際の像ベクトルの要素の値を計測することにかなりの手間を要する。 In order to cope with this, the correction matrix [C] may be recreated by using the same method as when the correction matrix [C] is first obtained. However, in general, when first obtaining the sensitivity matrix [S], I FC1 , I FC2 , I FC3 , I stig1 = 0 , I stig1 = 45 , I stig2 = 0 , I stig2 = 45 , I DFx , I DFy As a result, it is difficult to predict where the position of the image will be, and the values of the image position and other elements of the actual image vector will be changed. It takes considerable effort to measure.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、決められた補正行列を補正したり再度決定したりする場合に、像ベクトルの実際値を計測するのが容易な荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in a charged particle beam exposure apparatus in which an actual value of an image vector can be easily measured when a predetermined correction matrix is corrected or determined again. It is an object of the present invention to provide a correction matrix correction method.
前記課題を解決するための第1の手段は、荷電粒子線露光装置において、像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置のうち少なくとも一つを、3つのフォーカスコイルに流す電流と、2組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧のうち少なくとも一つを変化させることによって変化させる調整方法であって、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の各変化量を示すベクトル(像ベクトル)から、前記3つのフォーカスコイルに流す電流と、前記2組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を示すベクトル(操作量ベクトル)を求める9行9列の行列(補正行列)を予め求めておき、前記像ベクトルを決定することにより、前記操作量ベクトルを前記像ベクトルと前記補正行列の積として求めるものにおいて、前記荷電粒子線露光装置の状態が変化したときに、前記補正行列を修正する方法であって、以下の工程を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法(請求項1)である。
(1)前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置のうち少なくとも一つを変化させて、その像ベクトルに前記補正行列をかけることにより、前記操作量ベクトルを求める工程
(2)前記荷電粒子線露光装置に、前記操作量ベクトルに相当する前記3つのフォーカスコイルに流す電流と、前記2組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を与える工程
(3)前記(2)の工程における変化量を与えた状態で、実際の像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の各変化量を測定する工程
(4)前記像ベクトルにおいて、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の全てが変化するように、前記像ベクトルの組み合わせを決定し、前記像ベクトルを変化させて、前記(2)と(3)の工程を所定回数繰り返えす工程
(5)前記各(3)の工程によって測定された実際の像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の各変化量と、そのときの前記操作量ベクトルの組み合わせの関係から、前記補正行列の逆行列である感度行列を求める工程
(6)前記(5)の工程で求めた感度行列から、新しい補正行列を求める工程
本手段においては、操作量ベクトルを決定する場合に、感や経験に基づかず、あらかじめ像ベクトルを決定し、この像ベクトルと今まで使用していた補正行列を使用して操作量ベクトルを求め、求められた操作量ベクトルに対応する操作量を与えて、その結果として表れる像ベクトルの各要素の実際値を測定している。今まで使用していた補正行列は、ある程度信用できると考えられるので、その結果として形成される像の位置は、操作量ベクトルの決定に使用した像ベクトルにおける像のx方向位置、y方向位置の変化量から計算される位置とそれほどずれていないはずである。よって、実際の像ベクトルの測定において、あらかじめ像が形成される位置が予測できるので、実際の像ベクトルの測定が容易となる。
The first means for solving the above problem is that in a charged particle beam exposure apparatus, image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degree astigmatism, 45-135. Astigmatism, at least one of the x-direction position and the y-direction position of the image, a current flowing through the three focus coils, a current flowing through the coils of the two sets of stigmeters, or a voltage applied to the electrodes, An adjustment method for changing by changing at least one of a current flowing through a coil of the deflector or a voltage applied to an electrode, the rotation of the image, the magnification of the image, the focal position, the orthogonality, the unequal A current flowing through the three focus coils from a vector (image vector) indicating each amount of change in the direction magnification, 0-90 degrees astigmatism, 45-135 degrees astigmatism, x-direction position of the image, and y-direction position. The two sets of stigmes 9 rows and 9 columns to obtain a vector (operation amount vector) indicating the amount of change in the current applied to the coil of the data or the voltage applied to the electrode and the current applied to the coil of the one or more sets of deflectors or the voltage applied to the electrode. A matrix (correction matrix) is obtained in advance, and by determining the image vector, the state of the charged particle beam exposure apparatus is changed in obtaining the manipulated variable vector as a product of the image vector and the correction matrix. In some cases, the correction matrix is corrected by the correction matrix in the charged particle beam exposure apparatus (Claim 1).
(1) Among the image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degree astigmatism, 45-135 degree astigmatism, image x direction position, y direction position Step (2) for obtaining the manipulated variable vector by changing at least one and multiplying the image vector by the correction matrix (2) In the charged particle beam exposure apparatus, the three focus coils corresponding to the manipulated variable vector A step of applying a current flowing through the coil of the two sets of stigmators, a voltage applied to the electrodes or a voltage applied to the electrodes, and a change amount of the current flowing through the coils of the one or more deflectors or the voltage applied to the electrodes (3 ) With the amount of change in the step (2) given, actual image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degree astigmatism, 45-135 degree non-focus Point blur, x-direction position of image, y-direction position (4) In the image vector, the rotation of the image, the magnification of the image, the focal position, the orthogonality, the anisotropic magnification, the 0-90 degree astigmatism, and the 45-135 degree astigmatism. The combination of the image vectors is determined so that all of the blur, the x-direction position, and the y-direction position of the image are changed, the image vectors are changed, and the steps (2) and (3) are repeated a predetermined number of times. Returning step (5) Actual image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degree astigmatism, 45-135 degree measured in the steps (3) (6) A step of obtaining a sensitivity matrix that is an inverse matrix of the correction matrix from the relationship between astigmatism blur, each change amount of the x-direction position and the y-direction position of the image, and the combination of the manipulated variable vectors at that time Step for obtaining a new correction matrix from the sensitivity matrix obtained in step 5) In the means, when determining the manipulated variable vector, the image vector is determined in advance without using feeling or experience, and the manipulated variable vector is obtained by using this image vector and the correction matrix used so far. An operation amount corresponding to the obtained operation amount vector is given, and the actual value of each element of the image vector that appears as a result is measured. Since the correction matrix used so far is considered to be reliable to some extent, the position of the image formed as a result is the position of the x-direction position and y-direction position of the image in the image vector used to determine the manipulated variable vector. It should not deviate much from the position calculated from the amount of change. Therefore, since the position where the image is formed can be predicted in advance in the measurement of the actual image vector, the actual image vector can be easily measured.
なお、(5)の工程において、求めるべき未知数と測定点数が同じの場合は方程式を解くことにより、求めるべき未知数より測定点数が多い場合は、最小2乗法に代表される公知のフィッティング手法を用いることができる。 In the step (5), when the number of unknowns to be obtained is the same as the number of measurement points, the equation is solved. When the number of measurement points is larger than the number of unknowns to be obtained, a known fitting technique represented by the least square method is used. be able to.
前記課題を解決するための第2の手段は、前記第1の手段であって、前記像の回転をRot、前記像の倍率をMag、前記焦点位置をFoc、前記非等方倍率をAniMag、前記直交度をOrtho、前記0−90度非点ボケをS1、前記45−135度非点ボケをS2、前記像のx方向位置をX、前記像のy方向位置をYとし、第1のフォーカスコイルに流す電流をIFC1、第2のフォーカスコイルに流す電流をIFC2、第3のフォーカスコイルに流す電流をIFC3、第1組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をIstig1=0、Istig1=45、第2組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をIstig2=0、Istig2=45、1組の偏向器に流す電流をIDFx、IDFyとするとき、 The second means for solving the problem is the first means, wherein the rotation of the image is Rot, the magnification of the image is Mag, the focal position is Foc, the anisotropic magnification is AniMag, The orthogonality is Ortho, the 0-90 degree astigmatic blur is S1, the 45-135 degree astigmatic blur is S2, the x-direction position of the image is X, and the y-direction position of the image is Y. The current flowing through the focus coil is applied to I FC1 , the current flowing through the second focus coil is I FC2 , the current flowing through the third focus coil is applied to I FC3 , and the current or electrode applied to the coil of the first set of stigmators I stig1 = 0 , I stig1 = 45 , current flowing through the coil of the second set of stigmeters , or voltage applied to the electrodes I stig2 = 0 , I stig2 = 45 , current flowing through the one set of deflectors I DFx, and I DFy Come,
で表される感度行列を、 The sensitivity matrix represented by
と表して、前記(5)の工程を実施することを特徴とするもの(請求項2)である。なお、Δは変化量を表す。 And the step (5) is performed (claim 2). Note that Δ represents the amount of change.
一般の荷電粒子線露光装置の投影光学系においては、スティグメータを操作しても、焦点位置、像の回転、倍率には、ほとんど変化を生じない。また、フォーカスコイルを操作しても、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケには、ほとんど変化を生じない。よって、感度行列[S]のうち、これらに対応する要素は0と見なして差し支えない。 In a projection optical system of a general charged particle beam exposure apparatus, even if the stigmator is operated, the focal position, the rotation of the image, and the magnification hardly change. Further, even if the focus coil is operated, there is almost no change in the orthogonality, the anisotropic magnification, the 0-90 degree astigmatism, and the 45-135 degree astigmatism. Therefore, elements corresponding to these in the sensitivity matrix [S] can be regarded as 0.
このようにすることによって、感度行列の未知数の値が減少し、少ない測定回数で感度行列を求めることができる。 By doing so, the value of the unknown number of the sensitivity matrix decreases, and the sensitivity matrix can be obtained with a small number of measurements.
前記課題を解決するための第3の手段は、前記第2の手段であって、感度行列の要素S18、S19、S68、S69、S78、S79を、さらに0としたことを特徴とするもの(請求項3)である。 The third means for solving the problem is the second means, wherein elements S 18 , S 19 , S 68 , S 69 , S 78 , and S 79 of the sensitivity matrix are further set to 0. (Claim 3).
偏向器を操作しても、焦点位置と0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケの変化の程度は小さいので、これらも近似的に0と見なすことができる。このようにすれば、少ない回数の測定で感度行列を求めることができる。 Even if the deflector is operated, since the degree of change of the focal position, 0-90 degree astigmatism, and 45-135 degree astigmatism is small, these can also be regarded as approximately 0. In this way, the sensitivity matrix can be obtained with a small number of measurements.
前記課題を解決するための第4の手段は、前記第2の手段であって、感度行列の要素S11、S12、S13、S64、S65、S66、S67、S74、S75、S76、S77は、更新前の補正行列の値をそのまま使用することを特徴とするもの(請求項4)である。 The fourth means for solving the problem is the second means, and the sensitivity matrix elements S 11 , S 12 , S 13 , S 64 , S 65 , S 66 , S 67 , S 74 , S 75 , S 76 , and S 77 use the values of the correction matrix before update as they are (claim 4).
フォーカスコイルを操作したときの焦点位置の変化量、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケの変化量は、たとえ鏡筒の分解、再組み立てを行っても、変化しないものと考えられる。よって、本手段においては、これらの値は、元の感度行列の値をそのまま使用することにする。これにより、少ない回数の測定で感度行列を求めることができる。 The amount of change in the focus position when the focus coil is operated, the amount of change in 0-90 degree astigmatism, and 45-135 degree astigmatism do not change even if the lens barrel is disassembled and reassembled. Conceivable. Therefore, in this means, the values of the original sensitivity matrix are used as they are. Thus, the sensitivity matrix can be obtained with a small number of measurements.
前記課題を解決するための第5の手段は、前記第1の手段から第4の手段のいずれかであって、前記補正行列及び感度行列は、主偏向方向に並んだ各々のサブフィールドに対応して、それぞれ設定されるものであることを特徴とするもの(請求項5)である。 A fifth means for solving the problem is any one of the first to fourth means, and the correction matrix and the sensitivity matrix correspond to each subfield arranged in the main deflection direction. In this case, they are respectively set (claim 5).
背景技術の欄で説明したように、主偏向方向に対する偏向量は大きいが、それと直角な方向に対する偏向量は、正負方向にそれぞれ1サブフィールド分のみであり、従って、主偏向方向に直角な方向については、サブフィールドによって補正行列は同一であるとして扱ってもよい。例えば、これにより、求めるべき補正行列を半数にすることができる。 As described in the background art section, the deflection amount with respect to the main deflection direction is large, but the deflection amount with respect to the direction perpendicular thereto is only one subfield in each of the positive and negative directions, and therefore, the direction perpendicular to the main deflection direction. May be treated as the same correction matrix depending on the subfield. For example, this makes it possible to halve the correction matrix to be obtained.
前記課題を解決するための第6の手段は、前記補正行列及び感度行列は、主偏向方向に並んだ各々のサブフィールドに対応して、それぞれ設定されるものである荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法であって、前記第1の手段から第5の手段のいずれかである荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法を、主偏向方向の両端(荷電粒子線の主偏向方向最大偏向位置)にあるサブフィールドを含む5つ以上のサブフィールドに対して行い、残りのサブフィールドに対しては、その結果を利用して、補正行列の各要素を、計算により求めることを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法。(請求項6)である。 A sixth means for solving the above-mentioned problem is that the correction matrix and the sensitivity matrix are respectively set corresponding to the respective subfields arranged in the main deflection direction. A correction method for a correction matrix in a charged particle beam exposure apparatus, which is one of the first to fifth means, is a matrix correction method, wherein both ends of a main deflection direction (maximum main deflection direction of a charged particle beam) This is performed for five or more subfields including the subfield at the deflection position), and for the remaining subfields, each result of the correction matrix is obtained by calculation using the result. Of correcting correction matrix in charged particle beam exposure apparatus. (Claim 6).
本手段においては、測定しなかったサブフィールドにおける補正行列を測定したサブフィールドの補正行列から計算によって求めるようにしているので、測定回数を少なくすることができる。なお、主偏向方向の両端(荷電粒子線の主偏向方向最大偏向位置)にあるサブフィールドについて、必ず実測を行うようにしているのは、外挿計算では精度が出ない可能性があるためである。また、5つ以上のサブフィールドに対して実測を行っているのは、感度行列の各要素を、偏向位置の関数として表した場合、少なくとも2次以上のべき級数で近似しないと精度が出ないためである。2次のべき級数を定めるためには3つのパラメータが必要であるので3つのサブフィールドのデータで良いが、冗長性を持たせて測定誤差をキャンセルするために、少なくとも5つのサブフィールドについて実測を行うようにしている。 In this means, since the correction matrix in the subfield that was not measured is obtained by calculation from the correction matrix of the measured subfield, the number of measurements can be reduced. The reason why the subfields at both ends of the main deflection direction (the maximum deflection position of the charged particle beam in the main deflection direction) is always measured is that the extrapolation calculation may not be accurate. is there. In addition, the actual measurement is performed on five or more subfields when each element of the sensitivity matrix is expressed as a function of the deflection position, and accuracy cannot be obtained unless it is approximated by a power series of at least a second order or higher. Because. Since three parameters are required to determine the secondary power series, the data of three subfields may be sufficient. However, in order to cancel the measurement error with redundancy, actual measurement is performed on at least five subfields. Like to do.
前記課題を解決するための第7の手段は、前記第6の手段であって、前記計算は、補正行列の各要素を、各サブフィールドに対応する荷電粒子線の偏向位置を変数とする3次までのべき級数にフィティングさせるものであることを特徴とするもの(請求項7)である。 A seventh means for solving the above-mentioned problem is the sixth means, wherein the calculation uses each element of the correction matrix and a deflection position of the charged particle beam corresponding to each subfield as a variable 3. Fitting to the power series up to the next (Claim 7).
発明者が実験した結果によれば、一般に、補正行列の各要素は、荷電粒子線の偏向位置を変数とする3次までのべき級数で表すことができる。 According to the results of experiments conducted by the inventor, in general, each element of the correction matrix can be expressed by a power series up to the third order with the deflection position of the charged particle beam as a variable.
前記課題を解決するための第8の手段は、前記第1の手段から第7の手段のいずれかであって、各サブフィールドにおける像のX方向位置変化量、Y方向位置変化量を測定する際に、前記像ベクトルにおいて、X方向位置変化量、Y方向位置変化量を共にゼロとするような1つのサブフィールド、又はX方向位置変化量、Y方向位置変化量をそれぞれゼロとするような2つのサブフィールドを基準サブフィールドとして設定し、他のサブフィールドにおける実際のX方向位置変化量、Y方向位置変化量を測定するときは、基準サブフィールドにおける像のX方向位置、Y方向位置を基準として測定を行うことを特徴とするもの(請求項8)である。 An eighth means for solving the problem is any one of the first to seventh means, and measures an X-direction position change amount and a Y-direction position change amount of an image in each subfield. In this case, in the image vector, one subfield in which both the X direction position change amount and the Y direction position change amount are set to zero, or the X direction position change amount and the Y direction position change amount are set to zero. When two subfields are set as reference subfields, and the actual X direction position change amount and Y direction position change amount in other subfields are measured, the X direction position and Y direction position of the image in the reference subfield are determined. Measurement is performed as a reference (claim 8).
像ベクトルのうちX方向位置変化量、Y方向位置変化量は、何かを基準にして測定しなければならないが、像の位置変化を測定する場合には、その基準位置となるものがない。そこで、本手段においては、像ベクトルにおいて、X方向位置変化量、Y方向位置変化量を共にゼロとするようなサブフィールドを1つ、又はX方向位置変化量、Y方向位置変化量をそれぞれゼロとするようなサブフィールドを基準サブフィールドとして設定する。そして、この基準サブフィールドの実際の位置を基準にして、他のサブフィールドにおけるX方向位置変化量、Y方向位置変化量を測定するようにしている。 Of the image vectors, the X-direction position change amount and the Y-direction position change amount must be measured with reference to something, but when measuring the position change of the image, there is no reference position. Therefore, in this means, in the image vector, one subfield in which both the X direction position change amount and the Y direction position change amount are set to zero, or the X direction position change amount and the Y direction position change amount are each zero. Is set as a reference subfield. Then, with reference to the actual position of the reference subfield, the X direction position change amount and the Y direction position change amount in other subfields are measured.
前記課題を解決するための第9の手段は、前記第1の手段から第8の手段のうちいずれかの方法によって求められた補正行列と、元の補正行列とを線形結合したものを、新しい補正行列とすることを特徴とする荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法(請求項7)である。 According to a ninth means for solving the above problem, a linear combination of the correction matrix obtained by any one of the first to eighth means and the original correction matrix is newly obtained. A correction matrix correction method in a charged particle beam exposure apparatus, wherein a correction matrix is used (claim 7).
鏡筒を分解してオーバホールを行ったような場合は別として、通常の経時変化においては、補正行列の変化は緩やかに起こると考えられ、新たに求められた補正行列が誤差を含んでいることも考えられる。そこで、本手段においては、新しく求められた補正行列のみでなく、元の補正行列も勘案して、これらを線形結合することにより新しい補正行列を決定する。典型的な例は、指数平滑計算により新しい補正行列を計算する。これにより、補正行列の急激な変化を無くし、ノイズの影響を受けにくくすることができる。 Apart from the case where the lens barrel is disassembled and overhauled, the change in the correction matrix is considered to occur moderately during normal aging, and the newly obtained correction matrix contains an error. It is also possible. Therefore, in this means, not only the newly obtained correction matrix but also the original correction matrix is taken into consideration, and a new correction matrix is determined by linearly combining them. A typical example calculates a new correction matrix by exponential smoothing calculation. As a result, it is possible to eliminate a sudden change in the correction matrix and make it less susceptible to noise.
本発明によれば、決められた補正行列を補正したり再度決定したりする場合に、像ベクトルの実際値を計測するのが容易な荷電粒子線露光装置における補正行列の修正方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a correction matrix correction method in a charged particle beam exposure apparatus that makes it easy to measure an actual value of an image vector when a determined correction matrix is corrected or determined again. Can do.
以下、本発明の実施の形態の例を説明する。以下の説明において、像の回転をRot、像の倍率をMag、-焦点位置をFoc、非等方倍率をAniMag、直交度をOrtho、0−90度非点ボケをS1、45−135度非点ボケをS2、像のx方向位置をX、像のy方向位置をYとし、これらを要素とするベクトル(像ベクトル)のうち、変化させるものとして決定した像ベクトルを<E>で表す。 Hereinafter, examples of embodiments of the present invention will be described. In the following description, the rotation of the image is Rot, the magnification of the image is Mag, the focal point is Foc, the anisotropic magnification is AniMag, the orthogonality is Ortho, 0-90 degrees astigmatic blur is S1, 45-135 degrees The point blur is S2, the x-direction position of the image is X, the y-direction position of the image is Y, and an image vector determined to be changed among these vectors (image vectors) is represented by <E>.
又、第1のフォーカスコイルに流す電流をIFC1、第2のフォーカスコイルに流す電流をIFC2、第3のフォーカスコイルに流す電流をIFC3、第1組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をIstig1=0、Istig1=45、第2組目のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧をIstig2=0、Istig2=45、1組の偏向器に流す電流をIDFx、IDFyとし、これらを要素とする操作量ベクトルを<I>で表す。又、操作ベクトル<I>に相当する操作量を与えたときに観測される像ベクトルを<F>で表す。 Also, the current flowing through the first focus coil is I FC1 , the current flowing through the second focus coil is I FC2 , the current flowing through the third focus coil is I FC3 , and the current flowing through the coil of the first set of stigmeters Alternatively, the voltage applied to the electrodes is I stig1 = 0 , I stig1 = 45 , the current flowing through the coil of the second set of stigmeters , or the voltage applied to the electrodes is I stig2 = 0 , I stig2 = 45 , one set of deflection I DFx and I DFy are currents flowing through the device, and an operation amount vector having these elements as <I>. An image vector observed when an operation amount corresponding to the operation vector <I> is given is represented by <F>.
又、前述のこれらを結合する補正行列を前述のように[C]、感度行列を[S]で表すものとする。そして、更新前の補正行列、感度行列にはとその要素にはそれぞれ「’」(ダッシュ)をつけて、更新後のこれらのものと区別をするものとする。 In addition, the correction matrix for combining these is represented by [C] as described above, and the sensitivity matrix is represented by [S]. Then, “′” (dash) is added to each of the correction matrix and sensitivity matrix before the update to distinguish them from those after the update.
最初に、補正行列[C’]を更新する必要があるかどうかを調べる。この時点において、
<I>=[C’]<E> …(4)
の関係があるので、所定の像ベクトル<E>を決定し、それを(4)式に代入して操作量ベクトル<I>を求める。そして、決定された操作量ベクトル<I>に対応する変化を各フォーカスコイル、スティグメータ、偏向器に与えて、その結果得られる実際の像ベクトル<F>が、前記所定の像ベクトル<E>とどの程度異なっているかを調べる。この違いが許容値を超える場合に、補正行列の更新を行う。
First, it is checked whether the correction matrix [C ′] needs to be updated. At this point
<I> = [C ′] <E> (4)
Therefore, a predetermined image vector <E> is determined, and the manipulated variable vector <I> is obtained by substituting it into the equation (4). Then, a change corresponding to the determined manipulated variable vector <I> is given to each focus coil, stigmator, and deflector, and the actual image vector <F> obtained as a result is the predetermined image vector <E>. Find out how different it is. When this difference exceeds the allowable value, the correction matrix is updated.
前記所定の像ベクトル<E>を決めるのに、最も簡単な方法は、1つの要素だけゼロでなく、他の要素はゼロであるベクトルを選択する方法である。そして、全要素について、順次それがゼロでない像ベクトル<E>を決定し、それぞれについて、上述のような方法で、設定した像ベクトル<E>と測定された像ベクトル<F>の乖離を求める。 The simplest method for determining the predetermined image vector <E> is to select a vector in which only one element is zero and the other elements are zero. Then, for all elements, image vectors <E> that are not zero are sequentially determined, and for each, the difference between the set image vector <E> and the measured image vector <F> is obtained by the method described above. .
以上のような方法により、補正行列[C]の更新が必要であると判断された場合には、以下のような方法により、新しい像ベクトル<E”>を求める。 When it is determined that the correction matrix [C] needs to be updated by the above method, a new image vector <E ″> is obtained by the following method.
まず、N個の像ベクトルを決定する。これらを<En>(n=1〜N:N≧9)とする。そして、これらを(4)式に代入し、対応する操作量ベクトル<In>(n=1〜N)を求め、これらの操作量を各フォーカスコイル、スティグメータ、偏向器に与えて、実際の像ベクトル<Fn>を求める。そして、これらから、新しい感度行列[S]を求める。 First, N image vectors are determined. Let these be <E n > (n = 1 to N: N ≧ 9). Then, by substituting these into the equation (4), the corresponding manipulated variable vector <I n > (n = 1 to N) is obtained, and these manipulated variables are given to each focus coil, stigmator, and deflector to actually An image vector <F n > is obtained. From these, a new sensitivity matrix [S] is obtained.
もし、N=9であれば、
<Fn>=[S]<In> (n=1〜9) …(5)
なる方程式を解いて、[S]を求めることができるが、この場合は、測定誤差により求められた[S]が不正確になることが考えられる。
If N = 9,
<F n > = [S] <I n > (n = 1 to 9) (5)
[S] can be obtained by solving the following equation. In this case, it is considered that [S] obtained by the measurement error becomes inaccurate.
よって、通常はN>9とし、最小2乗法により[S]を決定する。すなわち、 Therefore, normally, N> 9 and [S] is determined by the method of least squares. That is,
により決定されるWを最小にするようにSji([S]の要素)を決定する。ここで、(Fj)n、(Ij)nは、それぞれFn、Inの要素である。周知のように、これは、 S ji (element of [S]) is determined so as to minimize W determined by. Here, (F j) n, is (I j) n, which is an element of each F n, I n. As is well known, this is
を解くことによって決定することができる。このようにして新しい感度行列[S]が求まれば、その逆行列として新しい補正行列[C]を求めることができる。 Can be determined by solving If a new sensitivity matrix [S] is obtained in this way, a new correction matrix [C] can be obtained as its inverse matrix.
以上の説明においては、(5)式が成り立つものとして計算を行った。しかし、実施には、(5)式が測定上のバイアスを含み、
<Fn>=[S]<In>+<f> …(7)
で表されると考えた方が適切である場合がある。ここで、<f>はバイアスベクトル(9要素)である。この場合には、(6)式の代わりに、
In the above description, calculation was performed on the assumption that equation (5) holds. However, in practice, equation (5) includes a measurement bias,
<F n > = [S] <I n > + <f> (7)
It may be more appropriate to think that Here, <f> is a bias vector (9 elements). In this case, instead of the equation (6),
を用いることにより、Sjiとfjを決定すればよい。 S ji and f j may be determined by using.
実際には、像ベクトルと操作量ベクトルの間には、フォーカスコイル、スティグメータ、及び偏向器の物理的な性質によって決まる関係があり、この関係を利用すれば、新しい感度行列をより簡単に求めることができる。その方法を以下に示す。 Actually, there is a relationship between the image vector and the manipulated variable vector that is determined by the physical properties of the focus coil, stigmator, and deflector. By using this relationship, a new sensitivity matrix can be obtained more easily. be able to. The method is shown below.
すなわち、スティグメータを操作しても、焦点位置、像の回転、倍率には、ほとんど変化を生じない。また、フォーカスコイルを操作しても、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケには、ほとんど変化を生じない。よって、感度行列[S]のうち、これらに対応する要素は0と見なして差し支えない。同様、偏向器を操作しても、焦点位置と0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケの変化の程度は小さいので、これらも近似的に0と見なすことができる。 That is, even if the stigmator is operated, the focal position, the rotation of the image, and the magnification hardly change. Further, even if the focus coil is operated, there is almost no change in the orthogonality, the anisotropic magnification, the 0-90 degree astigmatism, and the 45-135 degree astigmatism. Therefore, elements corresponding to these in the sensitivity matrix [S] can be regarded as 0. Similarly, even if the deflector is operated, since the degree of change of the focal position, 0-90 degree astigmatism, and 45-135 degree astigmatism is small, these can also be regarded as approximately 0.
以上の関係から、求める感度行列[S]は、 From the above relationship, the required sensitivity matrix [S] is
と表すことができる。以下の説明では、前述のバイアス<f>を考慮すると、(7)式に基づいて最小2乗法を使用することになる。前述の仮定から、S11、S12、S13、S64、S65、S66、S67、S74、S75、S76、S77は決定されており、これを求める必要はない。 It can be expressed as. In the following description, considering the bias <f>, the least square method is used based on the equation (7). From the above assumptions, S 11 , S 12 , S 13 , S 64 , S 65 , S 66 , S 67 , S 74 , S 75 , S 76 , and S 77 are determined and need not be obtained.
j=2,3について、 For j = 2, 3,
であるので、最小2乗法によりこれらの式から、Sji、Sj2、Sj3、Sj8、Sj9、fiを求める。 Therefore, S ji , S j2 , S j3 , S j8 , S j9 , and f i are obtained from these equations by the least square method.
すなわち、j=2,3について That is, for j = 2,3
をそれぞれ最小とするようにSji、Sj2、Sj3、Sj8、Sj9、fiを決定する。
それには、
The S ji to minimize respectively, to determine the S j2, S j3, S j8 , S j9, f i.
To do that,
を連立させて解けばよく、その結果として、 As a result,
が得られる。
ここに、
Is obtained.
here,
である。 It is.
j=4,5については、 For j = 4,5,
が成り立っており、かつ、スティグメータについての対称性から、S54=S45,S55=−S44,S56=−S47,S57=S46の関係がある。
これらの関係を利用して、2乗和
And S 54 = S 45 , S 55 = −S 44 , S 56 = −S 47 , S 57 = S 46 because of the symmetry with respect to the stigmator.
Using these relationships, the sum of squares
を最小にするような各Sjiを求めればよい。
それには、
Each S ji may be obtained so as to minimize.
To do that,
を連立させて解けばよく、その結果として、 As a result,
が得られる。ここに、 Is obtained. here,
である。 It is.
j=8,9については、 For j = 8,9,
について、最小2乗法によりSjiの値を定めることになる。よって、j=8,9の各々について , The value of S ji is determined by the least square method. Therefore, for each of j = 8, 9
を最小にするような各Sjiを求めればよい。
それには、j=8,9の各々について
Each S ji may be obtained so as to minimize.
For each j = 8,9
を連立させて解けばよく、その結果として、 As a result,
が得られる。
ここに、
Is obtained.
here,
である
以上のようにして感度行列が求まると、その逆行列として補正行列を求めることができる。又、以上の例においては、最小2乗法を用いてフィッティングを行ったが、他の周知のフィッティング手法を用いて感度行列を決定してもよいことはいうまでもない。
When the sensitivity matrix is obtained as described above, a correction matrix can be obtained as an inverse matrix thereof. In the above example, the fitting is performed using the least square method, but it goes without saying that the sensitivity matrix may be determined using another known fitting method.
又、全要素を最小2乗法で求めるのではない、第2の例においては、行の区分毎に最小2乗法を適用して計算を行ったが、この場合においても、感度行列を(2)式のようなものとして、かつ、特定の要素を変数でなく定数として(6)式を求め、これを0又は定数でない要素Sijについて偏微分したものを0とする最小2乗法により、未知数である各要素Sijを求めるようにしてもよい。 In addition, in the second example in which all elements are not obtained by the least square method, the calculation is performed by applying the least square method for each row division. In this case, the sensitivity matrix is (2). as a kind of formula, and calculates the expression (6) as a constant rather than variable specific elements, by the least square method to 0 those obtained by partially differentiating the elements S ij which not zero or constant, with unknown Each element S ij may be obtained.
ところで、補正行列は、厳密にはサブフィールド毎に求める必要がある。サブフィールド毎とは言っても、露光は、偏向量を8の字に変化させて行われるため、主偏向方向については、全サブフィールドに対応して偏向量が大きく変化するが、主偏向方向と直角な方向には、2つ分のサブフィールドにおいて偏向量が異なるだけあり、かつ、偏向量も少ない。よって、主偏向方向と直角な方向については、偏向量をゼロとして補正行列を求め、これを全てのサブフィールドについて共通に用いても大きな問題とはならない。このようにすると、測定は、主偏向方向に偏向量を変化させ、主偏向方向のサブフィールド毎に行えばよいことになる。 By the way, strictly speaking, it is necessary to obtain the correction matrix for each subfield. Even if it is every subfield, the exposure is performed by changing the deflection amount into a figure of 8. Therefore, the deflection amount changes greatly corresponding to all subfields in the main deflection direction, but the main deflection direction. In the direction perpendicular to the direction, the amount of deflection differs only in two subfields, and the amount of deflection is small. Therefore, in a direction perpendicular to the main deflection direction, it is not a big problem to obtain a correction matrix with the deflection amount being zero and to use it in common for all subfields. In this way, the measurement can be performed for each subfield in the main deflection direction by changing the deflection amount in the main deflection direction.
通常、主偏向方向にはサブフィールドは20個程度並べられているので、20個程度のサブフィールドについて(主偏向方向と直角な方向に対する偏向量をゼロとした状態で)、各々前述のような方法で、補正行列の更新を行えばよい。 Usually, about 20 subfields are arranged in the main deflection direction, so about 20 subfields (with the deflection amount in a direction perpendicular to the main deflection direction being zero) are as described above. The correction matrix may be updated by the method.
しかし、このようにしても、20個程度のサブフィールド毎に、かなりの数の測定データを採取しなければならないことになり、かなりの手間を要する。このような問題に対処するために、発明者が、各サブフィールド毎の補正行列の要素の関係を調べたところ、これらが、主偏向方向の偏向量の2次又は3次のべき級数として近似できることを発見した。 However, even in this case, a considerable number of measurement data must be collected for every 20 subfields, which requires a lot of labor. In order to deal with such a problem, the inventor examined the relationship between the elements of the correction matrix for each subfield, and these were approximated as the second or third power series of the deflection amount in the main deflection direction. I found it possible.
よって、2次のべき級数で近似する場合は、3個以上のサブフールドについて測定を行って補正行列を作成し、そのデータから2次のべき級数を方程式を解くか最小2乗法等のフィッティングにより近似を行えばよい。同様、3次のべき級数で近似する場合は、4個以上のサブフールドについて測定を行い、そのデータから4次のべき級数を方程式を解くか最小2乗法等のフィッティングにより近似を行えばよい。しかし、測定誤差を緩和するために、少なくとも5つのサブフィールドについて測定により補正行列を作成し、そのデータから他のサブフィールドの補正行列を、計算により求めるようにすることが好ましい。 Therefore, when approximating with a quadratic power series, measure three or more sub-fields to create a correction matrix, and approximate the quadratic power series from the data by solving an equation or fitting such as the least squares method Can be done. Similarly, when approximating with a third-order power series, measurement is performed on four or more subfields, and the fourth-order power series may be approximated by solving an equation from the data or by fitting such as a least square method. However, in order to mitigate measurement errors, it is preferable to create a correction matrix by measurement for at least five subfields, and to obtain a correction matrix for other subfields from the data by calculation.
又、いずれの場合も、主偏向方向の両端にあるサブフィールドについては、実測により補正行列を求めることが好ましい。外挿計算は、内挿計算に比べて誤差が大きくなる可能性があるので、これを避けるためである。 In any case, it is preferable to obtain a correction matrix by actual measurement for the subfields at both ends in the main deflection direction. The extrapolation calculation is for avoiding the possibility that the error may be larger than that of the interpolation calculation.
又、像の位置を測定する場合に、正確な絶対的な基準として使用できるものが無いので、各条件における像の位置変動を測定することが困難になる。そこで、像ベクトルにおいて、X方向位置変化量、Y方向位置変化量を共にゼロとするようなサブフィールドを1つ、又はX方向位置変化量、Y方向位置変化量をそれぞれゼロとするようなサブフィールドを基準サブフィールドとして設定することが望ましい。そして、この基準サブフィールドの実際の位置を基準にして、他のサブフィールドにおけるX方向位置変化量、Y方向位置変化量を測定するようにすれば、他のサブフィールドにおけるX方向位置変化量、Y方向位置変化量を正確に測定することができる。基準サブフィールドを作るには、操作量ベクトルを決定するための像ベクトルにおいてX=0、Y=0とするか、X=Y=0とすればよい。 Further, since there is nothing that can be used as an accurate absolute reference when measuring the position of an image, it is difficult to measure the position fluctuation of the image under each condition. Therefore, in the image vector, one subfield in which both the X direction position change amount and the Y direction position change amount are set to zero, or the X direction position change amount and the Y direction position change amount are set to zero. It is desirable to set the field as a reference subfield. If the X direction position change amount and the Y direction position change amount in the other subfields are measured with reference to the actual position of the reference subfield, the X direction position change amount in the other subfields, The amount of change in position in the Y direction can be accurately measured. In order to create the reference subfield, X = 0 and Y = 0 or X = Y = 0 in the image vector for determining the operation amount vector may be used.
以上のようにして求められた新しい補正行列は、鏡筒の分解、再組み立てを行ったような場合は、これに伴う投影光学系の変化により、元の補正行列とは大きくずれていることが考えられるので、そのまま試用する方が好ましい。 The new correction matrix obtained as described above may greatly deviate from the original correction matrix due to a change in the projection optical system when the lens barrel is disassembled and reassembled. Since it is considered, it is preferable to try it as it is.
それに対して、経時変化に対応するために求められた新しい補正行列は、元の補正行列から急激に変化することは希であり、測定誤差が相対的に大きくなっている可能性がある。よって、このような場合には、新しく求められた補正行列[C]と、元の補正行列[C’]との間で指数平滑を行ったものを、実際に使用する補正行列[C”]とするようにすることが好ましい。すなわち、
[C”]=(1−α)[C’]+α[C]
として実際に使用する補正行列[C”]を求める。αは指数平滑係数である。これにより、新しく求められた補正行列[C]がノイズを含むような場合でも、ノイズの影響を低減することができる。
On the other hand, the new correction matrix obtained to cope with the change with time rarely changes rapidly from the original correction matrix, and the measurement error may be relatively large. Therefore, in such a case, a correction matrix [C ″] that is actually used after exponential smoothing between the newly obtained correction matrix [C] and the original correction matrix [C ′]. It is preferable that
[C ″] = (1−α) [C ′] + α [C]
The correction matrix [C ″] that is actually used is obtained as follows. Α is an exponential smoothing coefficient. This reduces the influence of noise even when the newly obtained correction matrix [C] includes noise. Can do.
11…荷電粒子線源、12A〜12C…照明用レンズ、13…ビーム成形アパーチャ、14…開口絞り、15…レチクル、16A、16B…投影用レンズ、17…散乱アパーチャ、18…ウエハ、19A〜19C…フォーカスコイル、20A,20B…スティグメータ、21A〜21D…偏向器、100…レチクル、100a…サブフィールド、100b…境界領域110…感応基板、AX…光軸、EB…荷電粒子線、CO…クロスオーバポイント
DESCRIPTION OF
Claims (9)
(1)前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置のうち少なくとも一つを変化させて、その像ベクトルに前記補正行列をかけることにより、前記操作量ベクトルを求める工程
(2)前記操作量ベクトルに相当する前記3つのフォーカスコイルに流す電流と、前記2組のスティグメータのコイルに流す電流又は電極に印加する電圧と、前記一組以上の偏向器のコイルに流す電流又は電極に印加する電圧の変化量を与える工程
(3)前記荷電粒子線露光装置に、前記(2)の工程における変化量を与えた状態で、実際の像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の各変化量を測定する工程
(4)前記像ベクトルにおいて、前記像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の全てが変化するように、前記像ベクトルの組み合わせを決定し、前記像ベクトルを変化させて、前記(2)と(3)の工程を所定回数繰り返えす工程
(5)前記各(3)の工程によって測定された実際の像の回転、像の倍率、焦点位置、直交度、非等方倍率、0−90度非点ボケ、45−135度非点ボケ、像のx方向位置、y方向位置の各変化量と、そのときの前記操作量ベクトルの組み合わせの関係から、前記補正行列の逆行列である感度行列を求める工程
(6)前記(5)の工程で求めた感度行列から、新しい補正行列を求める工程 In a charged particle beam exposure apparatus, image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degrees astigmatism, 45-135 degrees astigmatism, image x-direction position, y-direction At least one of the positions is applied to the current that flows through the three focus coils, the current that flows through the coils of the two sets of stigmeters or the voltage that is applied to the electrodes, and the current that flows through the coils of one or more sets of deflectors An adjustment method for changing at least one of the voltages to be applied, the rotation of the image, the magnification of the image, the focal position, the orthogonality, the anisotropic magnification, the 0-90 degree astigmatism, 45- From the 135 degree astigmatism, a vector (image vector) indicating the amount of change in each of the x-direction position and the y-direction position of the image, the current that flows to the three focus coils and the current that flows to the coils of the two sets of stigmeters Apply to electrode A matrix of 9 rows and 9 columns (correction matrix) for obtaining a vector (a manipulated variable vector) indicating a voltage and a change amount of a current applied to the coils of the one or more sets of deflectors or a voltage applied to the electrode is obtained in advance. By determining the image vector to obtain the manipulated variable vector as a product of the image vector and the correction matrix, the correction matrix is corrected when the state of the charged particle beam exposure apparatus changes. A method for correcting a correction matrix in a charged particle beam exposure apparatus, comprising the following steps.
(1) Among the image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degree astigmatism, 45-135 degree astigmatism, image x direction position, y direction position A step of obtaining the manipulated variable vector by changing at least one and applying the correction matrix to the image vector; and (2) a current passed through the three focus coils corresponding to the manipulated variable vector, and the two sets A step of giving a change amount of a current applied to a coil of a stigmator or a voltage applied to an electrode and a current applied to a coil of one or more sets of deflectors or a voltage applied to an electrode (3) to the charged particle beam exposure apparatus , With the amount of change in the step (2) given, actual image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degrees astigmatism, 45-135 degrees non-focus Point blur, x-direction position of image, y-direction position (4) In the image vector, the rotation of the image, the magnification of the image, the focal position, the orthogonality, the anisotropic magnification, the 0-90 degree astigmatism, and the 45-135 degree astigmatism. The combination of the image vectors is determined so that all of the blur, the x-direction position, and the y-direction position of the image are changed, the image vectors are changed, and the steps (2) and (3) are repeated a predetermined number of times. Returning step (5) Actual image rotation, image magnification, focal position, orthogonality, anisotropic magnification, 0-90 degree astigmatism, 45-135 degree measured in the steps (3) (6) A step of obtaining a sensitivity matrix that is an inverse matrix of the correction matrix from the relationship between astigmatism blur, each change amount of the x-direction position and the y-direction position of the image, and the combination of the manipulated variable vectors at that time Step for obtaining a new correction matrix from the sensitivity matrix obtained in step 5)
A new correction matrix obtained by linearly combining the correction matrix obtained by the correction matrix correcting method in the charged particle beam exposure apparatus according to any one of claims 1 to 8 and the original correction matrix. A correction matrix correction method in a charged particle beam exposure apparatus.
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|---|---|---|---|---|
| US20130286369A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Nikon Corporation | Using Customized Lens Pupil Optimization to Enhance Lithographic Imaging in a Source-Mask Optimization Scheme |
| JP2024540047A (en) * | 2021-10-25 | 2024-10-31 | カール ツァイス マルティセム ゲゼルシヤフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | Methods for global and local optimization of imaging resolution in multibeam systems. |
| KR102922046B1 (en) | 2021-10-25 | 2026-02-04 | 칼 짜이스 멀티셈 게엠베하 | Global and local optimization methods for imaging resolution in multibeam systems |
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2004
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