JP2008192675A - パターン形成方法及び荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一態様のパターン形成方法は、Cr膜上に所定の膜厚のレジスト膜が塗布された基板を第1の時間現像処理する事前現像工程S102と、第1の時間現像後のレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程S104と、減膜量に基づいて寸法を補正した所定のパターンを描画する描画工程S106と、描画後に、現像処理する現像工程S108と、現像後のレジスト膜をマスクとして、被エッチング膜をエッチングするエッチング工程S110と、を備える。
【選択図】図5
Description
可変成形型電子線描画装置(EB(Electron beam)描画装置)では、以下のように描画される。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、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、開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向される。そして、可変成形開口421の一部を通過して、ステージ上に搭載された試料340に照射される。その際、ステージは、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動している。すなわち、開口411と可変成形開口421との両方を通過できる矩形形状が、試料340の描画領域に描画される。開口411と可変成形開口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。可変成形型の電子ビーム描画装置については、開示された文献が存在する(例えば、特許文献1参照)。
被エッチング膜上に所定の膜厚のレジスト膜が塗布された基板を第1の時間現像処理する第1の現像工程と、
第1の時間現像後のレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
荷電粒子ビームを用いて、レジスト膜上にレジスト膜の減膜量に基づいて寸法を補正した所定のパターンを描画する描画工程と、
描画後に、基板を第1の時間よりも長い第2の時間現像処理する第2の現像工程と、
第2の時間現像後のレジスト膜をマスクとして、被エッチング膜をエッチングするエッチング工程と、
を備えたことを特徴とする。
予め膜厚測定で得られたレジスト膜の膜厚値を入力し、減膜量を演算し、減膜量に基づいて所定のパターンの寸法を補正するための補正情報を生成する補正部と、
補正情報に基づいて所定のパターンの寸法を修正する修正部と、
荷電粒子ビームを用いて、修正された寸法になるように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。
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、試料101に所定のパターンを描画する。試料101としては、例えば、半導体装置製造用のマスクが含まれる。描画装置100は、描画部150と制御部160を備えている。描画装置100は、荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。描画部150は、電子鏡筒102と描画室103を有している。そして、電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、ブランキング(BLK)偏向器216、BLKアパーチャ232、投影レンズ222、第1のアパーチャ203、成形偏向器205、投影レンズ204、第2のアパーチャ206、縮小レンズ224、副偏向器212、対物レンズ207、主偏向器214が配置されている。描画室103内には、XYステージ105が配置され、XYステージ105上に描画される試料101が載置される。また、XYステージ105には、レーザ測長用のミラー209が配置されている。一方、制御部160は、偏向制御部110、BLK回路112、ビーム成形器ドライバ114、主偏向器ドライバ116、副偏向器ドライバ118、制御計算機120、パターンメモリ122、ショットデータ修正部130、ステージ駆動回路140、位置回路142、磁気ディスク装置144,146,172、インターフェース回路180を有している。偏向制御部110、制御計算機120、パターンメモリ122、ショットデータ修正部130、ステージ駆動回路140、位置回路142、磁気ディスク装置144,146,172、インターフェース回路180は、図示しないバスを介して互いに接続されている。また、偏向制御部110には、BLK回路112、ビーム成形器ドライバ114、主偏向器ドライバ116、副偏向器ドライバ118が、図示しないバスを介して接続されている。また、磁気ディスク装置172には描画データが格納されている。そして、磁気ディスク装置146には、後述するレジスト膜の膜厚h’とΔCDとの相関データ、及びレジスト膜の減膜量ΔhとΔCDとの相関データが格納されている。また、電子鏡筒102内および描画室103内は、図示していない真空ポンプにより真空引きされ、大気圧よりも低い圧力となる真空雰囲気となっている。図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成部分について記載している。描画装置100にとって、その他の構成が含まれても構わない。
図2は、実施の形態1におけるレジスト膜の減膜量と△CDとの相関関係を説明するための図である。
まず、評価用の評価基板520を用意する。評価基板520は、次のような構成となる。すなわち、ガラス基板510上に遮光膜となるクロム(Cr)膜512を形成する。そして、Cr膜512上にレジスト膜516を形成する。レジスト膜516の材料としては、化学増幅型レジストを用いる。ここでは、ポジ型の化学増幅型レジストを用いる。そして、まず、レジスト膜516の膜厚hを測定しておく。次に、評価基板520を描画装置100のXYステージ105上に設置して、所定の幅寸法CDを持つラインパターンを描画する。そして、所定の時間tだけ現像液に浸漬して現像する。そして、現像後のパターン幅CD’とレジスト膜の膜厚h’を測定する。続いて、また、所定の時間tだけ現像液に浸漬して現像する。そして、現像後のパターン幅CD’とレジスト膜の膜厚h’を測定する。この作業を繰り返す。
また、ΔCDとh’の関係を調べるため、所定の幅寸法CDを持つラインパターンをマスク上に複数描画する。その際h’の幅を振るため、パターンは広い範囲に配置するようにする。そして、所定の時間tだけ現像液に浸漬して現像する。そして、現像後のラインパターン幅CD’とレジスト膜の膜厚h’をそれぞれ測定する。
図4は、実施の形態1におけるレジスト感度むら、現像むら、及びレジスト塗布むらの一例を示す図である。
現像時間t毎のパターン幅CD’を測定することで、図3に示すような減膜量ΔhとCD’−CDである寸法変動量△CDとの相関関係を得ることができる。また、図3では、ΔCDとΔhの相関関係を示しているが、同様に、CD’とレジスト膜の膜厚h’をそれぞれ測定することで、ΔCDとh’の相関関係も別に得ることができる。ΔCDとh’の相関関係は、図示していないが、例えば、横軸がh’縦軸がΔCDとなるグラフとして得ることができる。ここで、図2に示すように、現像により、レジスト膜516の表面では、膜厚hが膜厚h’になり、Δhだけ減膜する。一方、パターン寸法についても、寸法幅CDがCD’になり、ΔCDだけ寸法変動する。また、レジスト膜516の表面のレジスト材とパターン壁面のレジスト材は、所定の相関で減膜する。そして、現像むら及びレジスト塗布むらは図4(a)に示すように場所に無関係に等間隔で減膜するのに対し、スプレータイプの現像装置で生じる現像むら及びレジスト感度むらは図4(b)に示すように場所によって減膜量が異なってくる。よって、レジスト感度ムラによるΔCDは膜厚h’と関係があるのに対し、現像ムラ及びレジスト感度ムラによるΔCDは減膜量Δhと関係がある。よって、膜厚h’、減膜量ΔhとΔCDの関係は、関数f、gを用いてΔCD=f(h’)×g(Δh)と定義することができる。ここで、レジスト塗布ムラの影響はf(h’)、現像ムラ、レジスト感度ムラの影響はg(Δh)で表している。f(h’)はh’とΔCDの関係から、g(Δh’)はΔhとΔCDの関係から求めることができる。現像むら及びレジスト塗布むらに起因するΔCDは現像時間に無関係に値が定まるのに対し、レジスト感度むらに起因するΔCDは現像時間によってその値が異なってくる。そのため、後述するように、事前現像時と実現像時の現像時間に差を設け、事前現像時のΔhで実現像時のΔCDを求める場合には、感度むらの項を係数kで補正する必要がある。その場合の寸法変動量を△CD’とすると、ΔCD’=f(h’)×kg(Δh)で定義することができる。ここで、k=t2/t1となる。t1は事前現像の時間、t2は実現像の時間である。よって、事前現像時の膜厚h’と減膜量Δhがわかれば、実現像時のパターン幅の変動量ΔCD’を予測することができる。以上のように、実現像時のパターン幅の広がり量△CD’は、f(h’)×kg(Δh)で定義することができる。よって、その分だけ描画時にパターン幅を補正して描画すれば実現像後に所望する寸法に仕上げることができる。以下、各工程に沿って、説明する。
図5において、パターン形成方法は、短時間の事前現像工程(S102)と、描画を行なうにあたって事前に膜厚を測定する膜厚測定工程(S104)と、描画工程(S106)と、PEB(Post Exposure Bake)工程(S108)と、現像工程(S110)と、エッチング工程(S112)と、剥離・洗浄工程(S114)という一連の工程を実施する。
図7は、実施の形態1における膜厚測定位置の一例を示す図である。
図7では、試料101の描画領域を所定の寸法のグリッドで格子状に仮想分割して、12×12=144箇所の位置で膜厚を測定する。そして、後述する描画工程では、それぞれの位置での減膜量に基づいて補正する。このように、複数の領域で膜厚測定を行なうことで位置に依存した減膜量に基づいてパターン寸法を補正することができる。また、グリッドとグリッドの間の補正はスムージングした値を使うなどして補完すればよい。
実施の形態1では、レジスト膜が塗布された時点では、試料面全面にて均一な膜厚hであると仮定していた。しかしながら、レジストの塗布むらも生じ得る。そこで、実施の形態2では、事前現像前に膜厚を測定する構成を追加する。
図9において、パターン形成方法は、事前現像工程(S102)前に、レジスト膜の膜厚を測定する事前膜厚測定工程(S101)を追加した以外は、図5と同様である。
レジスト膜504の表面は、試料面全面にて均一な膜厚hではなく、図10(a)に示すように、位置によってレジストの塗布むらも生じ得る。そこで、事前現像工程として、第1の時間t1だけ現像する前に、レジスト膜506の膜厚を測定する。測定箇所は、図7で示した位置で構わない。そして、事前現像工程(S102)から膜厚測定工程(S104)までは、実施の形態1と同様である。そして、描画工程では、制御計算機120が、I/F回路180を介して、現像前後の膜厚測定で得られたレジスト膜506の膜厚値hとh’の両方を入力する。図10(a)では、現像前の事前膜厚測定で得られたレジスト膜506の膜厚値hの一例となるh1〜h3を示している。そして、図10(b)では、現像後の膜厚測定で得られたレジスト膜506の膜厚値h’の一例となるh’1〜h’3を示している。そして、入力された膜厚値hとh’の差分を演算し、減膜量Δhを演算する。そして、制御計算機120は、磁気ディスク装置146から膜厚値h’とΔCDとの相関データ及び減膜量ΔhとΔCDとの相関データを読み出し、膜厚値h’と減膜量Δhに基づいて所定のパターンの寸法を補正するための補正データを生成する。それ以降の工程は実施の形態1と同様である。
100 描画装置
101,340 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
110 偏向制御部
112 BLK回路
114 ビーム成形器ドライバ
116 主偏向器ドライバ
118 副偏向器ドライバ
120 制御計算機
122 パターンメモリ
130 ショットデータ修正部
140 ステージ駆動回路
142 位置回路
144,146,172 磁気ディスク装置
150 描画部
160 制御部
180 I/F回路
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
204,222 投影レンズ
205 成形偏向器
206,420 第2のアパーチャ
207 対物レンズ
209 ミラー
212 副偏向器
214 主偏向器
216 BLK偏向器
224 縮小レンズ
232 BLKアパーチャ
330 電子線
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
442 電子線
500,510 ガラス基板
502,512 Cr膜
506,516 レジスト膜
520 評価基板
Claims (5)
- 被エッチング膜上に所定の膜厚のレジスト膜が塗布された基板を第1の時間現像処理する第1の現像処理工程と、
前記第1の時間現像後の前記レジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定工程と、
荷電粒子ビームを用いて、前記レジスト膜上に前記レジスト膜の減膜量に基づいて寸法を補正した所定のパターンを描画する描画工程と、
描画後に、前記基板を前記第1の時間よりも長い第2の時間現像処理する第2の現像処理工程と、
前記第2の時間現像後の前記レジスト膜をマスクとして、前記被エッチング膜をエッチングするエッチング工程と、
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。 - 前記寸法は、前記減膜量と前記寸法との相関関係に基づいて補正されることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
- 前記寸法は、前記減膜量に前記第1と第2の時間の比と所定の係数とを乗じた値が減算された寸法に補正されることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
- 前記第1の時間現像前に、前記レジスト膜の膜厚を測定する事前膜厚測定工程をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
- 予め膜厚測定で得られたレジスト膜の膜厚値を入力し、減膜量を演算し、前記減膜量に基づいて所定のパターンの寸法を補正するための補正情報を生成する補正部と、
前記補正情報に基づいて前記所定のパターンの寸法を修正する修正部と、
荷電粒子ビームを用いて、修正された前記寸法になるように試料に前記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。
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