JP2008311311A - Charged particle beam exposure method and charged particle beam exposure system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路やその他の微細な素子パターンを半導体ウェハやパターン転写用マスク等の試料上に形成するための荷電粒子ビーム露光技術に係わり、例えば試料基板からの反射荷電粒子によるかぶりを補正することが可能な荷電粒子ビーム露光方法及び荷電粒子ビーム露光装置に関するものである。 The present invention relates to a charged particle beam exposure technique for forming a semiconductor integrated circuit or other fine element pattern on a sample such as a semiconductor wafer or a pattern transfer mask, for example, fogging by reflected charged particles from a sample substrate. The present invention relates to a charged particle beam exposure method and a charged particle beam exposure apparatus that can be corrected.
近年、デバイスパターンの微細化が進み、配線ピッチ（ＨＰ）１００ｎｍ以下のリソグラフィが必要になってきた。このような微細化の影響を受けて、マスクコストの上昇は、多品種少量生産を特徴とするシステムオンチップ（System on Chip(SoC)）デバイス生産においてますます深刻な問題となっている。この増大するマスクコストとターンアラウンドタイム（Turn-Around-Time(TAT)）の短縮を実現するための解決策として、電子ビーム露光装置を用いたマスクレス描画が実用されている。 In recent years, miniaturization of device patterns has progressed, and lithography with a wiring pitch (HP) of 100 nm or less has become necessary. Under the influence of such miniaturization, an increase in mask cost has become an increasingly serious problem in system on chip (SoC) device production characterized by high-mix low-volume production. Maskless lithography using an electron beam exposure apparatus has been put to practical use as a solution for realizing the increasing mask cost and shortening of the turn-around time (TAT).
電子ビーム露光は高精度であるがスループットが低いのが欠点であり、スループット向上のために様々な技術開発がなされてきた。かつてはポイントビームをラスタースキャンして描画を行っていたが、スループットが極端に低いため、現在は可変成形方式の露光方法が主流となっている。この方法は、２枚の成形アパーチャ（ＡＰ）を用いてビームを所望サイズの矩形に成形して描画する方式である。最近では、セルプロジェクション、キャラクタープロジェクションあるいはブロック露光と呼ばれる図形部分一括露光方式が実用化されている。図形部分一括露光方式では、繰り返し性のある回路小パターン（ウェハ（感応基板）上で５μｍ角程度）を、同様の小パターンが複数種類形成されたレチクルを用いて繰り返し転写露光を行う。レチクル上のキャラクタ開口で描画できないパターンは、同レチクル上にある可変成形ビーム用の開口を用いて、可変成形ビームで描画する。このキャラクタープロジェクション方式を用いることによって、可変成形方式と比較して大きくターンアラウンドタイムを改善することが可能である。 Electron beam exposure is highly accurate but has a drawback of low throughput, and various techniques have been developed to improve throughput. In the past, drawing was performed by raster scanning of a point beam, but since the throughput is extremely low, the exposure method of the variable shaping method is currently the mainstream. This method is a method in which a beam is formed into a rectangle having a desired size and drawn using two forming apertures (AP). Recently, a graphic part batch exposure method called cell projection, character projection, or block exposure has been put into practical use. In the figure partial batch exposure method, repetitive transfer exposure is performed using a repetitive circuit small pattern (about 5 μm square on a wafer (sensitive substrate)) using a reticle on which a plurality of similar small patterns are formed. A pattern that cannot be drawn with the character opening on the reticle is drawn with a variable shaped beam using the variable shaped beam opening on the reticle. By using this character projection method, it is possible to greatly improve the turnaround time compared to the variable molding method.
しかし、電子ビームを用いた露光装置においては、ウェハ面上にパターンを露光する際、照射された電子線の後方散乱電子やウェハ面からの反射電子が発生する。反射電子は、ウェハ面と対向する位置にある投影光学系のレンズ下面の部材などに衝突し、一部は同面で再度反射する。この反射電子は、今度は、ウェハ面上の非露光面を含めた広い範囲に渡って照射される。このようなパターンビームでない電子による露光現象を、かぶりという。 However, in an exposure apparatus using an electron beam, when a pattern is exposed on the wafer surface, backscattered electrons of the irradiated electron beam and reflected electrons from the wafer surface are generated. The reflected electrons collide with a member on the lower surface of the lens of the projection optical system at a position facing the wafer surface, and a part of the reflected electrons are reflected again on the same surface. This reflected electron is then irradiated over a wide range including the non-exposed surface on the wafer surface. Such an exposure phenomenon caused by electrons other than the pattern beam is called fogging.
かぶり補正に関する技術はこれまでにも多くの技術が提案されている。例えば、描画パターンの粗密を示す面積密度マップを作成して露光量を補正する方法や、露光量補正部分を補償するように多重露光する予備露光法またはゴースト法、投影光学系のレンズの下面の構造・材質を変えることで、かぶり量を減少させることのできる装置が開発されている（例えば、特許文献１、２参照）。
Many techniques for fog correction have been proposed so far. For example, an area density map showing the density of the drawing pattern is created to correct the exposure amount, a pre-exposure method or a ghost method in which multiple exposure is performed to compensate for the exposure amount correction portion, and a lower surface of the lens of the projection optical system. Devices that can reduce the amount of fogging by changing the structure and material have been developed (see, for example,
しかしながら、上記の方法にはそれぞれ以下のような問題がある。 However, each of the above methods has the following problems.
（１） 面積密度マップを作成して露光量を補正する方法は、描画対象となるデバイスパターンの１チップのみの計算を行って露光量の補正を行う。よって、かぶりの影響が数ｍｍ角の広範囲に及んでいる場合には、その影響を完全に取り込むことができず、不完全な露光量補正となってしまう。 (1) The method of correcting the exposure amount by creating an area density map is to correct the exposure amount by calculating only one chip of the device pattern to be drawn. Therefore, when the influence of the fog covers a wide range of several mm square, the influence cannot be taken in completely, resulting in incomplete exposure amount correction.
（２） 多重描画を行った場合は、スループットが大きく低下してしまう。 (2) When multiple drawing is performed, the throughput is greatly reduced.
（３） 投影光学系のレンズ下面の材質を電子に対して低反射材にする、もしくはハニカム構造の反射防止板を設置したとしても、かぶりの影響を完全に抑制することは難しい。 (3) Even if the material of the lower surface of the lens of the projection optical system is made of a low reflection material with respect to electrons, or an antireflection plate having a honeycomb structure is installed, it is difficult to completely suppress the influence of fogging.
また、上記問題を解決するために描画設計データの補正処理を試みるためには、問題（１）と同様に、設計データとウェハ上のチップレイアウトを考慮した補正演算が必要となる。しかしながら、ウェハ上のチップレイアウトを考慮した補正演算は非常に複雑かつ膨大になるため、スループットの観点から、設計データのパターン形状を補正することによって行うかぶり補正は非常に難しい。 Further, in order to attempt to correct the drawing design data in order to solve the above-described problem, a correction operation in consideration of the design data and the chip layout on the wafer is required as in the problem (1). However, since the correction calculation considering the chip layout on the wafer is very complicated and enormous, the fog correction performed by correcting the pattern shape of the design data is very difficult from the viewpoint of throughput.
ウェハ全面にパターンを露光したとき、かぶりはウェハの中心付近の領域ほど多く、周囲に近くなるほど少なく発生するという性質をもつ。このようなウェハ上のレジストを現像すると、ウェハの中心付近で露光ドーズ量が多く、周囲に近いほど露光ドーズ量が少ないのと同じ結果になる。そして、ウェハの中心付近では、ビーム照射部分のパターンの線幅が太くなってしまう。これにより、ウェハ面内でのクリティカルディメンジョン（ＣＤ）、すなわちレジストに転写されたパターン寸法の均一性が悪くなり、デバイスの精度劣化・歩留まりの低下をまねく。
本発明は、かぶりによって露光領域に生じるパターン線幅（ＣＤ）の不均一性を改善できる荷電粒子ビーム露光方法及び荷電粒子ビーム露光装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a charged particle beam exposure method and a charged particle beam exposure apparatus that can improve non-uniformity of a pattern line width (CD) generated in an exposure region by fogging.
本発明の一実施態様の荷電粒子ビーム露光方法は、荷電粒子ビームの照射量をパターン配置に応じて制御することにより、所望のパターンを試料基板上に露光する荷電粒子ビーム露光方法において、予め荷電粒子ビームによる露光によって生じるかぶりの影響が及ぶ領域を求める工程と、前記試料基板の前記パターンの露光領域を、前記かぶりの影響が及ぶ領域より小さい小領域に分割して、前記小領域において前記かぶりにより前記試料基板に与えられるかぶり照射量を演算する工程と、前記試料基板の最外周から前記かぶりの影響が及ぶ領域に含まれている前記パターンに対して、前記演算にて求めた前記かぶり照射量に応じて、前記小領域毎に前記荷電粒子ビームの照射量を補正する工程とを具備することを特徴とする。 A charged particle beam exposure method according to an embodiment of the present invention is a charged particle beam exposure method in which a desired pattern is exposed on a sample substrate by controlling an irradiation amount of a charged particle beam according to a pattern arrangement. A step of obtaining an area affected by the fog caused by exposure by the particle beam, and dividing the exposure area of the pattern of the sample substrate into smaller areas smaller than the area affected by the fog; Calculating the amount of fog irradiation given to the sample substrate by the above, and the fog irradiation obtained by the calculation for the pattern included in the region affected by the fog from the outermost periphery of the sample substrate And a step of correcting the irradiation amount of the charged particle beam for each of the small regions according to the amount.
本発明の他の実施態様の荷電粒子ビーム露光装置は、荷電粒子ビームの照射量をパターン配置に応じて制御することにより、所望のパターンを試料基板上に露光する荷電粒子ビーム露光装置において、前記荷電粒子ビームによる露光によって生じるかぶりの影響が及ぶ領域の情報を格納する記憶手段と、前記試料基板の前記パターンの露光領域を、前記かぶりの影響が及ぶ領域より小さい小領域に分割して、前記小領域において前記かぶりにより前記試料基板に与えられるかぶり照射量を演算する第１の演算手段と、前記試料基板の最外周から前記かぶりの影響が及ぶ領域に含まれている前記パターンに対して、前記第１の演算手段により求めた前記かぶり照射量に応じて、前記小領域毎に前記荷電粒子ビームの照射量を補正する第２の演算手段とを具備することを特徴とする。 A charged particle beam exposure apparatus according to another embodiment of the present invention provides a charged particle beam exposure apparatus that exposes a desired pattern on a sample substrate by controlling an irradiation amount of a charged particle beam according to a pattern arrangement. Storage means for storing information on an area affected by fog caused by exposure with a charged particle beam, and dividing an exposure area of the pattern of the sample substrate into smaller areas smaller than the area affected by fog, First calculation means for calculating the amount of fog irradiation given to the sample substrate by the fog in a small area, and the pattern included in the area affected by the fog from the outermost periphery of the sample substrate, A second calculation for correcting the irradiation amount of the charged particle beam for each of the small regions in accordance with the fog irradiation amount obtained by the first calculation means. Characterized by comprising a stage.
本発明によれば、かぶりによって露光領域に生じるパターン線幅（ＣＤ）の不均一性を改善できる荷電粒子ビーム露光方法及び荷電粒子ビーム露光装置を提供することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the charged particle beam exposure method and charged particle beam exposure apparatus which can improve the nonuniformity of the pattern line width (CD) which arises in an exposure area | region by fogging.
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。荷電粒子ビーム露光装置及び荷電粒子ビーム露光方法としては、荷電粒子として電子を用いた電子ビーム露光装置及び電子ビーム露光方法を例に取る。説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As the charged particle beam exposure apparatus and the charged particle beam exposure method, an electron beam exposure apparatus and an electron beam exposure method using electrons as charged particles are taken as an example. In the description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係わる電子ビーム露光装置の構成を示す概略図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an electron beam exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
電子光学鏡筒８内に電子銃１０が設置されている。鏡筒８内には、電子銃１０から照射された電子ビーム２８の経路に沿って、ブランキング用電極１１、ブランキングアパーチャ１２、ビーム走査用副偏向器１３、ビーム走査用主偏向器１４が設置されている。そして、鏡筒８に接続された試料室９内に、平面内を移動する試料ステージ１６が設置され、試料ステージ１６上に試料基板１５が載置されている。電子銃１０から放出された電子ビーム２８は、ブランキング用電極１１によってブランキングアパーチャ１２への照射位置を制御することにより、試料基板１５に対する電子ビーム２８のオンまたはオフ、すなわち電子ビームを照射するか遮断するかが制御される。電子ビーム２８のオンまたはオフ時間を制御することにより、電子ビーム２８の照射量を変化させている。照射量の調整は、描画制御回路３内で算出された照射量を照射量制御部６で照射時間に換算し、ブランキングアンプ７を介してブランキング用電極１１によるブランキング時間を制御することによって行う。
An
なお、実際の露光装置（描画装置）の電子光学鏡筒８内には、図示されていない電子光学レンズ、偏向器及びアパーチャが設置されている。電子ビーム２８を試料基板上の所望の位置に照射するための調整は、これら電子光学レンズ、偏向器及びアパーチャを用いて行われている。
Note that an electro-optic lens, a deflector, and an aperture (not shown) are installed in the electron-optical column 8 of the actual exposure apparatus (drawing apparatus). Adjustment for irradiating a desired position on the sample substrate with the
また、描画設計データ２９、及び試料基板１５へのチップレイアウト３０が制御計算機１に入力される。そして、制御計算機１の演算モジュール３１により補正演算や描画設定が行われ、データ展開回路２に所定の小領域単位の描画データが分割されて転送される。描画データは、描画制御回路３に転送されて描画位置の詳細な補正及び制御が行われ、さらに主偏向アンプ５及び副偏向アンプ４により所望の描画位置に電子ビーム２８を偏向するための電圧信号に変換される。そして、主偏向アンプ５及び副偏向アンプ４から出力される電圧信号により、主偏向器１４及び副偏向器１３を制御する。
Further, the
なお、ステージ制御部１７に設けられたレーザー干渉計１８によって試料ステージ１６の位置を常にモニタし、受信部１９、演算部２３を介して主偏向アンプ５にフィードバックすることにより、試料基板１５の描画位置が補正されている。このとき、演算部２３では、レーザー干渉計１８からのモニタ出力を用いて、描画位置を補正するための演算がリアルタイムで行われる。副偏向アンプ４及び主偏向アンプ５は、それぞれデジタル回路部２４，２６、及びアナログ回路部２５，２７より構成されており、これらアンプ内部で描画制御回路３からのデジタル入力信号をアナログ電圧信号に変換している。
The position of the
ブランキングアパーチャ１２を通過した電子ビーム２８は、図示されないビーム成形偏向器と成形用アパーチャにより矩形ビームに成形され、またその矩形の寸法が制御される。そして、この成形された電子ビーム２８はビーム走査用偏向器１３及び１４によって試料基板１５上を偏向走査し、試料基板１５に所望のパターンが描画される。
The
なお、ビーム走査用主偏向器１４は１ｍｍ程度の大きな距離の偏向を行い、ビーム走査用副偏向器１３は、５０μｍ程度のサブフィールドと呼ばれる領域内の偏向を高速に行う。サブフィールド内の描画が終わると、主偏向器１４によって次のサブフィールドに電子ビームを偏向させて、次のサブフィールドの描画を行う。
The beam scanning main deflector 14 deflects a large distance of about 1 mm, and the beam
また、制御計算機１の演算モジュール３１において、入力された描画設計データ２９およびチップレイアウト３０を用いて、かぶりを補正するための演算を実行した結果、生成される照射量補正ファイルを描画制御回路３内部のメモリ２０に格納する。さらに、描画制御回路３内の演算部２２で偏向領域単位の照射量を決定して、照射量制御部６に照射量を転送する。同時に、演算部２３に照射量の補正値を伝達して、偏向位置での滞在時間をコントロールする。
Further, the
次に、本発明の第１実施形態の電子ビーム露光方法について説明する。 Next, the electron beam exposure method according to the first embodiment of the present invention will be described.
本実施形態では、電子ビーム露光装置を用いた描画の際に生じる、試料基板上の広範囲の描画パターンに影響を及ぼすかぶり（露光）を簡便に補正する描画方法を述べる。 In the present embodiment, a drawing method for simply correcting fog (exposure) that occurs in drawing using an electron beam exposure apparatus and affects a wide range of drawing patterns on a sample substrate will be described.
最初に、電子ビーム露光装置におけるかぶりについて、図２を用いて説明する。試料基板１５上の照射位置Ａに電子ビーム２８を照射したとき、電子ビーム２８の一部が試料基板から反射して、対物レンズ３３下面のポールピース３４に衝突して反射し、再び試料基板１５の照射位置Ｂに再入射する。この現象をかぶりと呼ぶ。ポールピース３４部分が低反射率材料でコーティングされている装置や、ポールピース３４部分をハニカム構造にしてかぶりを低減する装置などが提案されているものの、かぶりを完全に防ぐことはできないため、従来は試料基板１５の全面に渡った高精度な描画を行うことができなかった。
First, fogging in the electron beam exposure apparatus will be described with reference to FIG. When the irradiation position A on the
この問題に対して、描画パターンの粗密を示す面積密度マップを作成して露光量を補正する方法が提案されている。この方法では、高精度な描画を実現することができるが、かぶりは試料基板上の数ｍｍ〜数十ｍｍといった広い領域に及ぶ現象であるため、チップをまたいだグローバルな露光量補正演算を実施する必要があり、膨大な計算時間が必要となる。このため、描画に要する時間が増大し、スループットを極端に損なってしまう。 In order to solve this problem, a method of correcting an exposure amount by creating an area density map indicating the density of a drawing pattern has been proposed. With this method, high-precision drawing can be achieved, but fogging is a phenomenon that covers a wide area such as several mm to several tens of mm on the sample substrate, so global exposure correction calculation across chips is performed. Enormous calculation time is required. For this reason, the time required for drawing increases, and the throughput is extremely impaired.
そこで、第１実施形態の電子ビーム露光方法を用いることによって、スループットの大幅な短縮を実現し、かつ試料面内にわたる寸法精度を損なうことの無い描画を実現することができる。 Therefore, by using the electron beam exposure method according to the first embodiment, it is possible to realize drawing that does not impair the dimensional accuracy over the sample surface while realizing a significant reduction in throughput.
以下、第１実施形態の電子ビーム露光方法（描画方法）の詳細について説明する。まず、描画に先立って、電子ビーム露光装置を用いて「かぶりの広がり」について述べる。「かぶりの広がり」とは、かぶりによって試料基板上に再入射した電子により、レジストパターンの仕上がり寸法に変動が生じる領域を指す。すなわち、ポジレジストのラインパターン描画においては、仕上がり寸法が所定の寸法よりも太く形成されている領域である。本実施形態では、かぶりの広がりを実験によって求める。 Details of the electron beam exposure method (drawing method) of the first embodiment will be described below. First, prior to drawing, “fogging spread” will be described using an electron beam exposure apparatus. The “fogging spread” refers to a region in which the final dimension of the resist pattern varies due to electrons re-incident on the sample substrate due to the fogging. That is, in the positive resist line pattern drawing, the finished dimension is an area formed thicker than a predetermined dimension. In this embodiment, the spread of the fog is obtained by experiment.
図３は、かぶりの広がりを確認するための描画パターンの試料基板上のレイアウトを示す図である。試料基板１５上に、孤立パターン３５と埋め尽くしパターン３６とを図３に示すように配置する。そして、埋め尽くしパターン３６の上端部の境界部分を０として、試料基板１５の上方向を座標軸の正方向とする。ここで、孤立パターン３５は例えば１００ｎｍの孤立したラインパターンである。埋め尽くしパターン３６は、例えば可変成形ビームで一面を埋め尽くしたべたパターンである。
FIG. 3 is a diagram showing a layout on the sample substrate of a drawing pattern for confirming the spread of the fog. On the
図３に示した描画パターンを本実施形態の露光装置で描画し、走査型電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）にて中央の孤立パターン３５を、図３に示す座標軸方向に複数箇所測定した結果を図４に示す。縦軸は中央の孤立パターン３５の寸法値で、横軸は図３に示す座標軸方向の位置を示す。図４に示す三角マーク３７でプロットされているのが、金属膜上にレジスト膜を積層した基板での描画結果である。丸マーク３８でプロットされているのが、シリコン（Ｓｉ）基板上にレジスト膜を塗布した基板での描画結果である。それぞれ座標０を境に急激な寸法変動が発生しており、変動のスロープが数ｍｍに渡って影響を及ぼしている。図４に示した実験結果より、かぶりの広がりは約１０ｍｍ程度と見積もれる。三角マーク３７と丸マーク３８で孤立ラインでの基準寸法（設計値）３９、４０が異なるのは、金属膜が積層されている場合は、下地金属膜からの後方散乱による電子ビームの反射量が大きいためと考えられる。
The drawing pattern shown in FIG. 3 is drawn by the exposure apparatus of the present embodiment, and the result of measuring a plurality of central isolated patterns 35 in the coordinate axis direction shown in FIG. 3 with a scanning electron microscope (CD-SEM) is shown. 4 shows. The vertical axis represents the dimension value of the central isolated pattern 35, and the horizontal axis represents the position in the coordinate axis direction shown in FIG. Plotted with a
しかし、より正確にかぶりの広がりを算出するために、第１実施形態では、かぶりの影響を式（１）の第２項で示すものとする。
ここで、関数Ｆ(x, y, σ)は、
である。 It is.
式（１）の第１項は主に近接効果による寄与を表し、第２項がかぶりによる寄与を示すものとする。式（１）中のＷは、図５に示したフィッティングカーブ４４で表される。式（１）の第１項がフィッティングカーブ４５で表され、第２項すなわちかぶりの寄与分がフィッティングカーブ４６で表される。図５に示すグラフは、縦軸を寄与率とし、横軸を電子ビームのショット位置からの距離としている。かぶりの寄与は広範囲におよぶため、フィッティングカーブ４６は非常に広がったグラフを示している。 The first term of equation (1) mainly represents the contribution due to the proximity effect, and the second term represents the contribution due to fogging. W in Formula (1) is represented by the fitting curve 44 shown in FIG. The first term of Expression (1) is represented by a fitting curve 45, and the second term, that is, the contribution of fogging is represented by a fitting curve 46. In the graph shown in FIG. 5, the vertical axis represents the contribution rate, and the horizontal axis represents the distance from the electron beam shot position. Since the contribution of the fog covers a wide range, the fitting curve 46 shows a very wide graph.
式（１）のＷ１、Ｗ２はそれぞれの寄与分に対する重みを表す。σは標準偏差であり、σ１＜＜σ２としたとき、σ２をかぶりの影響の及ぶ範囲、すなわちかぶりの広がりとする。図４に示した実験データを式（１）でフィッティングして、σ２を求め、かぶりの広がりとする。ここで、３×σ２をかぶりの広がりとして定義してもよいし、上式によるフィッティングによらずに、丸マーク（実験データ）３８の外挿直線と基準寸法４０の交点をかぶりの広がりとして定義してもよい。 W 1 and W 2 in equation (1) represent weights for the respective contributions. σ is a standard deviation, and when σ 1 << σ 2 , σ 2 is defined as a range affected by fogging, that is, the spread of fogging. The experimental data shown in FIG. 4 is fitted with the equation (1) to obtain σ 2 and set as the fog spread. Here, 3 × σ 2 may be defined as the extent of the cover, and the intersection of the extrapolated straight line of the round mark (experiment data) 38 and the reference dimension 40 is defined as the extent of the cover, regardless of the fitting by the above formula. It may be defined.
次に、第１実施形態におけるかぶり補正を実行する描画方法を、図６に示すフローチャートを用いて説明する。 Next, a drawing method for performing fog correction in the first embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まずは、基板構造の違いによって異なる、かぶりの影響が及ぶ範囲を、上述したように、実験により予め求めておく（ステップ１）。求めた値を制御計算機１の所定の場所に格納しておく。そして、描画すべきパターンデータ及び重み付けファイルの入力を行う（ステップ２，３）。パターンデータの入力は、描画設計データ２９を図１に図示されていないデータ変換マシンより転送して、所定の描画レシピを設定し、試料基板１５上に描画するチップをレイアウトすることを指す。一方、重み付けファイルとは、電子ビームのショット位置からの距離に応じて、かぶりの寄与率に重みを付けるためのパラメータファイルのことである。これは、上述したかぶりの広がりの式を用いることができる。上記式を用いなくても、実験によってビームのショット位置からの距離に応じた寸法変動の割合をマップとし、これを重み付けファイルとしてもよい。
First, as described above, a range in which the influence of fogging, which varies depending on the difference in substrate structure, is obtained in advance by experiments (step 1). The obtained value is stored in a predetermined location of the
必要なデータの入力が終了すれば、次にステップ４で面積密度演算を行う。図７（ａ）、図７（ｂ）に、面積密度マップの作成方法を説明するための図を示す。描画すべきデータを小領域のデータに分割する。ここでは、副偏向領域（例えば、５０μｍ角）を単位として全描画データを分割する。これを示すのが図７（ａ）である。分割した副偏向領域に対して、描画すべきパターンの面積の総和を求め、副偏向領域サイズで割った数字が、その副偏向領域の面積密度を示す。そして、各副偏向領域の面積密度を記述したファイルを、面積密度マップとして作成する。通常、面積密度マップはウェハ全面に渡って作成する必要があるが、本実施形態においては、ウェハ最外周からかぶりの広がり距離分、すなわち図９に示すかぶり補正領域４３だけを補正するため、図８に示す補正計算対象領域４８に含まれる副偏向領域のみを演算対象領域とする。図８の補正計算対象領域４８は、図９に示すように、ウェハ最外周からかぶりの広がり距離４７の２倍の幅分の領域を示す。
When the input of necessary data is completed, area density calculation is performed in
次に、ステップ４で求めた各副偏向領域における面積密度マップを用いて、各副偏向領域における最適な電子ビームの照射量を求める（ステップ５）。この各副偏向領域における照射量の補正演算は、次の一般的な関係式を用いて行う。最適な照射量Ｄ(x, y)は、後方散乱電子による近接効果の影響とかぶりの影響を考慮したとき、
を満たす。ここで、Ｅは積分領域を示し、ηは前方散乱に対する後方散乱係数、ｆ(x′−x，y′−y)は後方散乱電子による露光分布関数、θは入射電子照射量に対するかぶりによる寄与を示す係数で、ｇ(x′−x，y′−y)はかぶりの分布関数である。Ｄ(x′−x，y′−y)が積分領域内でほぼ一定とすると、積分記号の外に出せる。これにより、近接効果の分布関数、かぶりの分布関数が既知であれば、畳み込み積分演算を行って座標（x, y）の最適な照射量Ｄ(x, y)を算出することができる。本実施形態では、近接効果補正を含む局所的な寸法変動は、設計データに対して所定のデータ補正演算を施すことで描画設計データが補正されているため、近接効果の補正演算は実施しない。すなわち、式（２）の第２項は不要となる。また、図７（ｂ）に示した最も右にあるパターンへのかぶりの影響はその隣に配置するデータからのかぶりデータが最も大きく、かぶりの広がりの距離内で離れれば離れるほど、かぶりの寄与は減少する。この効果を関数ｇ(x′−x，y′−y)が表しており、かぶりの重み付けを意味する。ここでは、ステップ１で実験により「かぶりの広がり」を求めた際に、用いたフィッティングガウシアン関数を用いる。もちろん、求めたガウシアン関数を用いずに、別途用意したかぶりの重み付けマップファイルを用いるなどしてもよい。なお、式（２）のθには、フィッティングガウシアン関数の係数Ｗ２を用いる。
Meet. Here, E denotes an integration region, η is a backscattering coefficient for forward scattering, f (x′−x, y′−y) is an exposure distribution function due to backscattered electrons, and θ is a contribution due to fogging to an incident electron irradiation amount. G (x′−x, y′−y) is a fog distribution function. If D (x′−x, y′−y) is substantially constant in the integration region, it can be out of the integration symbol. Thereby, if the distribution function of the proximity effect and the distribution function of the fogging are known, the optimal dose D (x, y) at the coordinates (x, y) can be calculated by performing the convolution integral calculation. In the present embodiment, the local dimensional variation including the proximity effect correction is not performed because the drawing design data is corrected by applying a predetermined data correction calculation to the design data. That is, the second term of Equation (2) is not necessary. Further, the influence of the fog on the rightmost pattern shown in FIG. 7B is that the fog data from the data arranged next to it is the largest, and the farther it is within the distance of the spread of the fog, the more the fog contributes. Decrease. This effect is expressed by the function g (x′−x, y′−y), which means the weighting of the fog. Here, the fitting Gaussian function used when the “fogging spread” is obtained by experiment in
上記のように設定して、照射量の補正演算を実施し、照射量補正ファイルを作成する。照射量補正ファイルは、副偏向領域ごとに求めた照射量Ｄ(x, y)を、補正前の設定照射量Ｄ0で割った補正係数Ｍ(x, y)を副偏向領域単位で保持しておき、描画方法の設定を読み込んで（ステップ６）、算出された補正係数Ｍ(x, y)を描画順に副偏向領域単位に並び替え（ステップ７）て作成する。照射量補正ファイルは、ストライプ単位で作成される。描画方法がステージ連続移動方式の描画である場合、ストライプとは主偏向領域サイズを、ステージを一方向に連続移動して描画できる範囲を示す。このストライプを説明するのが図１０である。基板１５上の描画チップ４９から描画チップ５０に向かってステージ連続移動方式で描画を実施する場合、図中の斜線で示されている帯部分がストライプ５１であり、ストライプの短辺のサイズは主偏向領域サイズを表す。なお、照射量補正ファイルは描画する全副偏向領域について作成し、照射量補正ファイル作成時に補正演算を行わなかった副偏向領域の補正係数Ｍ(x, y)には、１を入力する。
The dose correction calculation is performed by setting as described above, and the dose correction file is created. The dose correction file holds a correction coefficient M (x, y) obtained by dividing the dose D (x, y) obtained for each sub deflection region by the set dose D0 before correction in units of sub deflection regions. Then, the drawing method setting is read (step 6), and the calculated correction coefficient M (x, y) is rearranged into sub-deflection area units in the drawing order (step 7). The dose correction file is created in units of stripes. When the drawing method is the drawing of the stage continuous movement method, the stripe indicates the range in which the main deflection area size can be drawn by continuously moving the stage in one direction. FIG. 10 illustrates this stripe. When drawing is performed by the stage continuous movement method from the drawing chip 49 on the
最後に、ストライプ単位に照射量補正ファイルをメモリ２０に転送して（ステップ８）、ストライプ単位の連続移動描画を実行する（ステップ９）。描画の手順は、ストライプ単位の描画データを、データ展開回路２を介して描画制御回路３に転送し、演算部２１で偏向位置データと照射時間データにデータが展開されて、後段の回路にデータが転送される。そして、ステージ１６を連続移動させながらレーザー干渉計１８で試料基板１５の位置をモニタしておき、所定のパターン描画位置にレーザー干渉計１８の数値が達すると、演算部２２でメモリ２０から所定副偏向の照射量補正データを読み出して照射時間を補正する。副偏向領域ごとにデータが読み出されると、内部のカウンターがインクリメントされる。補正方法は、転送されてきた照射時間に照射量補正データを乗じる演算である。算出された照射時間で副偏向アンプ４及び主偏向アンプ５を制御し、照射量制御部６を介してブランキングアンプ７に所定時間だけ電圧を印加することで、補正された照射量で試料基板１５に描画を実施する。レーザー干渉計１８の数値によって、次の副偏向領域の描画位置を検知し、メモリ２０より次の副偏向領域の補正係数Ｍ(x, y)を読み出し、内部のカウンターをインクリメントする。更に、一つのストライプの描画が終了した後、次のストライプにステージを移動させるのと同時に、次のストライプの描画データ及び、照射量補正ファイルを描画制御回路３に転送する。このとき、演算部２２内部のカウンターは０にリセットされる。これを繰り返すことにより、試料基板１５の全面に渡る描画を実施することが可能である。
Finally, the dose correction file is transferred to the
このように、副偏向領域の位置に応じてショットタイムを変化させることにより、ウェハ上の全ての副偏向領域に、反射電子によるかぶりの影響を考慮したほぼ均一な照射量を与えることができる。このため、ウェハ上でのパターン線幅（ＣＤ）の再現性をほぼ均一とすることができ、かつ試料の最外周からかぶりの広がり距離にある副偏向領域についてのみ照射量の補正演算を実施することにより、演算時間を大幅に短縮することが可能であり、簡便にかぶり補正を実現することができる。 As described above, by changing the shot time in accordance with the position of the sub-deflection area, it is possible to give a substantially uniform dose to all the sub-deflection areas on the wafer in consideration of the influence of fogging by the reflected electrons. For this reason, the reproducibility of the pattern line width (CD) on the wafer can be made substantially uniform, and the irradiation amount correction calculation is performed only for the sub-deflection region located at the fog spreading distance from the outermost periphery of the sample. As a result, the calculation time can be greatly shortened, and the fog correction can be easily realized.
以上説明したようにこの第１実施形態によれば、電子ビーム描画における近接効果による後方散乱電子及び、電子ビームを照射したウェハからの反射電子によるかぶり露光を補正するため、ウェハ中心部に対する露光量に対して、かぶりの補正領域であるウェハ周辺部の露光量を増やして描画することにより、広範囲に及ぶかぶり露光の影響を比較的容易に補正し、ウェハ面内でのパターン線幅（ＣＤ）の均一性を向上させることができる。 As described above, according to the first embodiment, the amount of exposure with respect to the wafer central portion is corrected in order to correct the backscattered electrons due to the proximity effect in the electron beam drawing and the fog exposure due to the reflected electrons from the wafer irradiated with the electron beam. On the other hand, the influence of the fog exposure over a wide range can be corrected relatively easily by increasing the exposure amount at the peripheral portion of the wafer, which is the fog correction area, and the pattern line width (CD) within the wafer surface. Can improve the uniformity.
次に、第１実施形態の変形例について説明する。 Next, a modification of the first embodiment will be described.
本発明の第１実施形態の変形例として、描画設計データ２９とチップレイアウト３０を用いて、図1に図示されない別の計算機を用いて、予めかぶりの補正演算を実施するものである。
As a modification of the first embodiment of the present invention, the fog correction calculation is performed in advance using the drawing
図６に示したステップ１〜５または７までを、露光装置が備える制御計算機１と別の計算機で事前に演算することによって、描画前の補正演算に要する時間を省くことが可能となる。このため、第１実施形態に対してさらに実質的な描画時間の短縮を図ることができる。
By calculating in
［第２実施形態］
次に、この発明の第２実施形態について説明する。前記第１実施形態における構成と同様の部分には同じ符号を付してその説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next explained is the second embodiment of the invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本発明の第２実施形態では、第１実施形態においてウェハ単位で行われた補正演算を、チップ単位で行うことによって、さらに簡易的にかぶりの補正を行うことができる。 In the second embodiment of the present invention, the correction of fogging can be more simply performed by performing the correction calculation performed in wafer units in the first embodiment in chip units.
図１１に、本発明の第２実施形態における描画方法のフローチャートを示す。 FIG. 11 shows a flowchart of a drawing method according to the second embodiment of the present invention.
まず、第１実施形態と同様に、予め実験によってかぶりの影響の及ぶ距離である「かぶりの広がり」を求める（ステップ１１）。同時に、本実施形態においては、かぶりの補正量に関するデータ取得のために、図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示すようなパターンを描画する。一つのチップは、例えば１００ｎｍのラインアンドスペースパターンで構成されており、全チップ同じパターンである。このパターンを用いてかぶりの補正量を算出する（ステップ１２）。ステップ１２で算出するかぶりの補正量は、次のような手順で求める。
First, in the same manner as in the first embodiment, the “fogging spread”, which is the distance that the influence of the fogging, is obtained in advance by experiments (step 11). At the same time, in this embodiment, a pattern as shown in FIG. 12A, FIG. 12B, and FIG. One chip is composed of, for example, a 100 nm line and space pattern, and all the chips have the same pattern. The amount of fog correction is calculated using this pattern (step 12). The fog correction amount calculated in
（１） 図１２（ａ）〜図１２（ｃ）のパターンをそれぞれ複数の照射量条件で描画し、現像する。 (1) Each of the patterns shown in FIGS. 12A to 12C is drawn and developed under a plurality of dose conditions.
（２） 図１２（ａ）〜図１２（ｃ）のパターンのうち、それぞれの評価チップ５２，５４，５６中のラインアンドスペースパターンの寸法を、照射量条件ごとに測定する。 (2) Of the patterns shown in FIGS. 12A to 12C, the dimension of the line and space pattern in each evaluation chip 52, 54, 56 is measured for each irradiation condition.
（３） 評価チップ５２のパターン寸法が狙い寸法（１００ｎｍ）に仕上がっている照射量ＤＢを決定し、評価チップ５４、５６のパターン寸法が狙い寸法（１００ｎｍ）に仕上がっている照射量Ｄtateyoko、Ｄnanameも同時に決定する。 (3) Evaluation chip pattern size 52 determines the dose D B which has finished in the target dimension (100 nm), the test chip 54, 56 of the pattern dimension dose D Tateyoko which has finished in the target dimension (100 nm), D naname is determined at the same time.
（４） （Ｄtateyoko−ＤＢ）／４を図１２（ｂ）に示した縦横配置の際のチップ５５一つ分のかぶり寄与量とする。 (4) Let (D tateyoko -D B ) / 4 be the fog contribution amount for one chip 55 in the vertical and horizontal arrangement shown in FIG.
（５） （Ｄnaname−ＤＢ）／４を図１２（ｃ）に示した斜め配置の際のチップ５７一つ分のかぶり寄与量とする。ステップ１２では、かぶりの影響が及ぶ領域に少なくとも１部分が含まれるチップ毎に、このチップに隣接するチップの配置に応じてかぶり照射量を演算する。
(5) Let (D naname −D B ) / 4 be the fogging contribution amount for one chip 57 in the oblique arrangement shown in FIG. In
次に、ウェハ全面の照射量の補正演算を行う（ステップ１３）。ステップ１３における補正演算を、図１３を用いて説明する。予めステップ１１で求めたかぶりの広がり距離を用いて、ウェハ最外周からのかぶり補正領域５９を設定する。試料基板１５上のチップレイアウト３０を読み込んで、かぶり補正領域５９に部分的に含まれるチップを抽出する。図１３では、例えば描画チップ６０がかぶり補正領域５９に部分的に含まれるチップの一つである。そして、抽出した描画チップ６０に対して照射量の補正演算を行い、試料基板１５内の照射量マップに格納する（ステップ１４）。例として、描画チップ６０についての補正演算について説明する。
Next, a correction calculation of the irradiation amount on the entire wafer surface is performed (step 13). The correction calculation in
描画チップ６０は、例えば描画チップ６１と比べて、隣接するチップの数が少ないため、かぶりの影響が小さいと考えられる。ここでは、チップ６２とチップ６３が存在しないため、照射量がこれらチップのかぶり寄与分だけ少ない。よって、描画チップ６１の照射量と同等に補正するために、
（（Ｄtateyoko−ＤＢ）／４）×２＋（Ｄnaname−ＤＢ）／４の照射量を補正量として、基準照射量に加える。これを描画チップ６０の照射量マップに格納する。ここで、照射量マップとは、チップ一つに対して一つの照射量を記述したものであり、試料基板１５上のレイアウトに対応したマップファイルとして制御計算機１内に格納されている。
Since the drawing chip 60 has a smaller number of adjacent chips than the drawing chip 61, for example, it is considered that the influence of fogging is small. Here, since the chip 62 and the chip 63 do not exist, the irradiation amount is small by the fogging contribution of these chips. Therefore, in order to correct to the irradiation amount of the drawing chip 61,
An irradiation amount of ((D tateyoko -D B ) / 4) × 2 + (D naname -D B ) / 4 is added as a correction amount to the reference irradiation amount. This is stored in the irradiation amount map of the drawing chip 60. Here, the irradiation amount map describes one irradiation amount for one chip, and is stored in the
以上のようにして、作成した照射量マップを描画直前に図１に示したメモリ２０に転送し（ステップ１５）、演算部２２でメモリ２０の照射量マップの対応するチップの照射量を読み出して、設定照射時間の演算を行い、所望のパターンの描画を行う（ステップ１６）。
As described above, the created dose map is transferred to the
上述した第２実施形態におけるかぶり補正方法を用いることによって、さらに簡便かつ高速にかぶりの補正を実施することができる。さらに、描画開始前に照射量マップを一括して描画制御回路３に転送して、照射量の補正を行うことが可能なため、制御計算機１からの照射量補正ファイルの転送を無くすことができ、かつ描画回路の演算をより冗長な処理にすることができるため、さらなる描画時間の短縮を実現することができる。
By using the fog correction method according to the second embodiment described above, the fog correction can be performed more easily and at high speed. Furthermore, since the dose map can be transferred to the
本発明の実施形態によれば、電子ビーム描画における近接効果による後方散乱電子及び、照射基板からの反射電子によるかぶり露光補正のため、ウェハ中心部に対する露光量に対して、かぶりの補正領域であるウェハ周辺部の露光量を増やして描画することにより、広範囲に及ぶかぶり露光の影響を比較的容易に補正し、ウェハ面内でのパターン線幅（ＣＤ）の均一性を向上させることができる。 According to the embodiment of the present invention, the fog correction region is the exposure amount with respect to the exposure amount with respect to the center of the wafer in order to correct the fog exposure by the backscattered electrons due to the proximity effect in electron beam writing and the reflected electrons from the irradiation substrate. By drawing with the exposure amount at the periphery of the wafer being increased, the influence of fog exposure over a wide range can be corrected relatively easily, and the uniformity of the pattern line width (CD) within the wafer surface can be improved.
本発明の実施形態では、電子ビームにより試料基板に所望のパターンを露光する際、電子ビームの照射位置において、試料基板に対して与えられる実照射量が所定照射量になるように照射量を求め、求めた照射量に基づいて電子ビームを照射する電子ビーム露光方法を提供できる。 In the embodiment of the present invention, when a desired pattern is exposed to the sample substrate by the electron beam, the irradiation amount is obtained so that the actual irradiation amount given to the sample substrate becomes a predetermined irradiation amount at the irradiation position of the electron beam. It is possible to provide an electron beam exposure method for irradiating an electron beam based on the obtained irradiation amount.
また、前述した各実施形態はそれぞれ、単独で実施できるばかりでなく、適宜組み合わせて実施することも可能である。さらに、前述した各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、各実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することも可能である。 In addition, each of the above-described embodiments can be implemented not only independently but also in an appropriate combination. Furthermore, the above-described embodiments include inventions at various stages, and the inventions at various stages can be extracted by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments.
１…制御計算機、２…データ展開回路、３…描画制御回路、４…副偏向アンプ、５…主偏向アンプ、６…照射量制御部、７…ブランキングアンプ、８…電子光学鏡筒、９…試料室、１０…電子銃、１１…ブランキング用電極、１２…ブランキングアパーチャ、１３…ビーム走査用副偏向器、１４…ビーム走査用主偏向器、１５…試料基板、１６…試料ステージ、１７…ステージ制御部、１８…レーザー干渉計、１９…受信部、２０…メモリ、２１，２２，２３…演算部、２４，２６…デジタル回路部、２５，２７…アナログ回路部、２８…電子ビーム、２９…描画設計データ、３０…チップレイアウト、３１…演算モジュール、３２…対物偏向器、３３…対物レンズ、３４…ポールピース、３５…孤立パターン、３６…埋め尽くしパターン、３７…三角マーク、３８…丸マーク、３９，４０…基準寸法（設計値）、４１，４２…描画チップ、４３，５９…かぶり補正領域、４４，４５，４６…フィッティングカーブ、４７，５８…かぶりの広がり距離、４８…補正計算対象領域、４９，５０…描画チップ、５１…ストライプ、５２，５４，５６…評価チップ、５３，５５，５７…チップ、６０，６１…描画チップ、６２，６３…チップ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
予め荷電粒子ビームによる露光によって生じるかぶりの影響が及ぶ領域を求める工程と、
前記試料基板の前記パターンの露光領域を、前記かぶりの影響が及ぶ領域より小さい小領域に分割して、前記小領域において前記かぶりにより前記試料基板に与えられるかぶり照射量を演算する工程と、
前記試料基板の最外周から前記かぶりの影響が及ぶ領域に含まれている前記パターンに対して、前記演算にて求めた前記かぶり照射量に応じて、前記小領域毎に前記荷電粒子ビームの照射量を補正する工程と、
を具備することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。 In the charged particle beam exposure method of exposing a desired pattern on a sample substrate by controlling the irradiation amount of the charged particle beam according to the pattern arrangement,
A step of previously obtaining a region that is affected by fogging caused by exposure with a charged particle beam;
Dividing the exposure area of the pattern of the sample substrate into smaller areas smaller than the area affected by the fog, and calculating a fog irradiation amount given to the sample substrate by the fog in the small area;
Irradiation of the charged particle beam for each of the small regions according to the amount of fog irradiation obtained by the calculation on the pattern included in the region affected by the fog from the outermost periphery of the sample substrate Correcting the amount;
A charged particle beam exposure method comprising:
前記荷電粒子ビームによる露光によって生じるかぶりの影響が及ぶ領域の情報を格納する記憶手段と、
前記試料基板の前記パターンの露光領域を、前記かぶりの影響が及ぶ領域より小さい小領域に分割して、前記小領域において前記かぶりにより前記試料基板に与えられるかぶり照射量を演算する第１の演算手段と、
前記試料基板の最外周から前記かぶりの影響が及ぶ領域に含まれている前記パターンに対して、前記第１の演算手段により求めた前記かぶり照射量に応じて、前記小領域毎に前記荷電粒子ビームの照射量を補正する第２の演算手段と、
を具備することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。 In a charged particle beam exposure apparatus that exposes a desired pattern on a sample substrate by controlling the irradiation amount of a charged particle beam according to the pattern arrangement,
Storage means for storing information on a region that is affected by fogging caused by exposure with the charged particle beam;
A first calculation for dividing the exposure area of the pattern of the sample substrate into smaller areas smaller than the area affected by the fog, and calculating the fog irradiation amount given to the sample substrate by the fog in the small area Means,
The charged particles for each of the small regions according to the fogging dose obtained by the first calculation means for the pattern included in the region affected by the fogging from the outermost periphery of the sample substrate. A second calculating means for correcting the irradiation amount of the beam;
A charged particle beam exposure apparatus comprising:
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|---|---|---|---|---|
| JP2011033932A (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Nuflare Technology Inc | Device and method for drawing charged particle beam |
| JP2012015244A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Nuflare Technology Inc | Device and method for drawing charged particle beam |
| JP2013084883A (en) * | 2011-09-30 | 2013-05-09 | Toppan Printing Co Ltd | Back scattering correction device, back scattering correction method, and back scattering correction program |
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- 2007-06-12 JP JP2007155610A patent/JP2008311311A/en active Pending
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