JP2011040450A - 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】本発明の一態様の描画装置100は、共にパターン面積密度に依存する帯電減衰量と帯電減衰時定数とを用いて、試料の描画領域に荷電粒子ビームを照射することにより帯電する帯電量分布を演算する帯電量分布演算部120と、帯電量分布の各帯電量に応答関数を畳み込み積分することにより、帯電量分布の各位置の帯電量に起因した描画位置の位置ずれ量を演算する位置ずれ量分布演算部122と、位置ずれ量が補正された位置に、荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する描画部150と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
可変成形型電子線(EB:Electron beam)描画装置は以下のように動作する。第1のアパーチャ410には、電子線330を成形するための矩形例えば長方形の開口411が形成されている。また、第2のアパーチャ420には、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口421が形成されている。荷電粒子ソース430から照射され、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向され、第2のアパーチャ420の可変成形開口421の一部を通過して、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340に照射される。すなわち、第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過できる矩形形状が、X方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340の描画領域に描画される。第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形(VSB:Variable Shaped Beam)方式という。
共にパターン面積密度に依存する帯電減衰量と帯電減衰時定数とを用いて、試料の描画領域に荷電粒子ビームを照射することにより帯電する帯電量分布を演算する帯電量分布演算部と、
帯電量分布の各帯電量に応答関数を畳み込み積分することにより、帯電量分布の各位置の帯電量に起因した描画位置の位置ずれ量を演算する位置ずれ量演算部と、
位置ずれ量が補正された位置に、荷電粒子ビームを用いて試料に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。
描画部は、複数の描画単位領域の描画単位領域毎に描画し、
描画装置は、試料上の各位置について描画開始時刻から実際に描画する時刻までの経過時間を演算する描画経過時間演算部と、
既に描画が終了した描画単位領域の描画にかかった描画時間を累積した累積時間を演算する累積時間演算部と、
をさらに備え、
帯電量分布演算部は、累積時間と経過時間との差分を用いて、帯電量分布を演算すると好適である。
帯電減衰量は、帯電用パターンの位置に応じて生じる帯電減衰量のずれが帯電減衰時定数を用いて補正された関数から得られるように構成すると好適である。
共にパターン面積密度に依存する帯電減衰量と帯電減衰時定数を用いて、試料の描画領域に荷電粒子ビームを照射することにより帯電する帯電量分布を演算する工程と、
帯電量分布の各帯電量に応答関数を畳み込み積分することにより、帯電量分布の各位置の帯電量に起因した描画位置の位置ずれ量を演算する工程と、
位置ずれ量が補正された位置に、荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する工程と、
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要部構成の一例を示す概念図である。図1において、描画装置100は、描画部150および制御部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である。描画部150は、電子鏡筒102と描画室103を有している。電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、及び偏向器208が配置される。また、描画室103内には、XYステージ105が配置される。XYステージ105上には、描画対象となる試料101が配置される。試料101には、半導体製造の露光に用いるフォトマスクや半導体装置を形成するウェハ等が含まれる。また、描画されるフォトマスクには、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。描画される際には、試料上には電子ビームにより感光するレジスト膜が形成されていることは言うまでもない。また、XYステージ105上には、試料101が配置される位置とは異なる位置にステージ位置測定用のミラー209が配置される。
図4は、図3の評価パターンが形成されてから所定の時間が経過した後に測定用パターンが描画された状態の一例を示す図である。
図3において、評価パターン211は、複数のフレーム領域220のうち、2以上のフレーム領域220に跨る帯電用パターン230(或いは、帯電パッドとも言う)を含む。図3の例では、試料101の描画領域210の中央部に測定用パターン240に比べて電子ビーム200の照射面積が十分大きい帯電用パターン230が、レジストが塗布された評価基板上に描画される。帯電用パターン230は、複数の矩形パターン232がほぼ均等に配列されることで形成される。例えば、縦横980μm角の矩形パターン232が所定の隙間を空けてほぼ均等に配列される。例えば、100%のパターン面積密度の帯電用パターン230を形成する際には、例えば、縦横980μm角の矩形パターン232が20μmの隙間を空けてほぼ均等に配列される。配列数を可変にすることで、所望するパターン面積密度の帯電用パターン230を描画する。測定用パターン240は、その位置が測定できるパターンであればよい。例えば、十字形のパターンが好適である。例えば、1μm程度の幅のパターンで構成されればよい。そして、測定用パターン240をアレイ配置する。
図6は、実施の形態1における帯電用パターンのパターン面積密度が50%と25%での描画結果を示すグラフである。
図5,6では、帯電用パターン230が配置された領域を照射部(帯電パッド描画部)、それ以外の領域を非照射部(非描画部)としている。図5(a)で示すパターン面積密度が100%での結果から、照射部では時間経過による位置ずれ量(位置ずれ誤差)に差が顕著に把握できるように生じているのに対し、非照射部では位置ずれ量(位置ずれ誤差)に差が生じていない。図5(b)で示すパターン面積密度が75%での結果からは、パターン面積密度が100%の場合と同様の傾向、かつ強度としてさらに大きい差が見られた。図6(a)で示すパターン面積密度が50%での結果からは、パターン面積密度が75%の場合ほどの差ではないが、同様の傾向にある結果が得られた。図6(b)で示すパターン面積密度が25%での結果からは、照射部でも非照射部でも位置ずれ量(位置ずれ誤差)に差が生じていない結果が得られた。かかる結果からは、パターン面積密度が小さくなるにしたがい、時間経過による位置ずれ量(位置ずれ誤差)の差が小さくなることがわかった。
(1−1) C=κ・exp(−t/λ)
(1−2) κ(ρ)=κ0+κ1ρ+κ2ρ2
(1−3) λ(ρ)=λ0+λ1ρ+λ2ρ2
(1−4) C(x,y)=κ(ρ)・exp(−t/λ(ρ))
図16は、実施の形態1における帯電減衰を考慮せずに所定のモデルで得られた帯電量に起因した位置ずれを補正して描画した場合の位置ずれの一例を示す図である。
図17は、実施の形態1における帯電減衰を考慮した帯電量に起因した位置ずれを補正して描画した場合の位置ずれの一例を示す図である。
図18は、実施の形態1における帯電に起因した位置ずれを補正しない場合と帯電減衰を考慮せずに所定のモデルで得られた帯電量に起因した位置ずれを補正した場合と帯電減衰を考慮した帯電量に起因した位置ずれを補正した場合とでの位置ずれ量の一例を示した図である。
(1−5) C(x,y)=κ(ρ)・exp{−(t−T)/λ(ρ)}
実施の形態1では、時間的に変化しない帯電による位置ずれと帯電の時間的減衰による位置ずれとのうち、後者の帯電の時間的減衰による位置ずれを補正する構成について説明した。実施の形態2では、さらに、所定のモデルを用いた時間的に変化しない帯電による位置ずれをも補正する構成について説明する。以下、特に説明しない内容は実施の形態1と同様である。
電子銃5から発せられた電子ビーム6は、照明レンズ7により矩形開口部を有するS1アパーチャ8全体を照明する。S1アパーチャ8を透過したS1アパーチャ像の電子ビーム6は、投影レンズ9により鍵型開口部を有するS2アパーチャ11上に投影される。S2アパーチャ11上の第1アパーチャ像の位置は、成形偏向器10によって偏向される。そうすると、所望のビーム形状と寸法に成形される。S2アパーチャ11を透過したS2アパーチャ像の電子ビーム6は、対物レンズ12によって焦点が合わせられると共に、対物偏向器13により偏向され、XYステージ3上の試料2の所望位置に照射される。
D=D0×{(1+2×η)/(1+2×η×ρ)}・・・(2−1)
(上式(1)において、D0は基準ドーズ量であり、ηは後方散乱率である。)
う必要があり、そのためには位置ずれ量分布p(x,y)(「位置ずれ量分布」ともいう)を高精度に算出する必要がある。
ための新たなモデルを見出した。
g(x,y)=(1/πσ2)×exp{−(x2+y2)/σ2}・・・(2−2)
F(x,y,σ)=∫∫g(x−x″,y−y″)E(x″,y″)dx″dy″・・・(2−3)
C(E,F)=CE(E)+CF(F)・・・(2−4)
CF(F)=−c1×Fα・・・(2−5)
CF(aF)/CF(F)=A・・・(2−6)
p(x)=c0×p0(x)+c1×pi(x)・・・(2−7)
に、上記モデルを修正した。かかるモデルでは、照射域での帯電量分布を次式(2−8)のように表した。但し、非照射部の帯電量分布は、上記モデルと同様とした。
C(E,F)=CE(E)+CFe(F)=c0−c1×Fα・・・(2−8)
CF(F)=f1×F+f2×F2+f3×F3・・・(2−9)
。そして、照射域の帯電量分布C(E,F)を照射量分布Eと、上式(2−9)で求められたかぶり電子量分布Fとを用いて、次式(2−10)のような多項式関数によって表した。次式(2−10)では、かぶり電子が寄与する帯電量分布CFe(F)が考慮されている。
C(E,F)=CE(E)+CFe(F)
=(d0+d1×ρ+d2×D+d3×E)
+(e1×F+e2×F2+e3×F3)・・・(2−10)
ストを別のレジストとして、上記方法に従って個別に最適なかぶり半径σを求めるように
してもよい。
C(E,F)=CE(E)+CFe(F)+κ(ρ)・exp{−(t−T)/λ(ρ)}
=(d0+d1×ρ+d2×D+d3×E)
+(e1×F+e2×F2+e3×F3)
+κ(ρ)・exp{−(t−T)/λ(ρ)}・・・(2−11)
いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビーム
を用いた場合にも適用可能である。また、本発明は電子ビーム描画装置の使用目的を限定するものでは無い。例えば、マスクやウェハ上に直接レジストパターンを形成するという使用目的以外にも、光ステッパー用マスク、X線マスクなどを作成する際にも利用可能である。
101,340 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
110,130 制御計算機
112 描画データ処理部
114 パターン面積密度分布演算部
116 描画経過時間演算部
118 累積時間演算部
120 帯電量分布演算部
122 位置ずれ量分布演算部
124 位置ずれ量マップ作成部
132 ショットデータ生成部
134 位置ずれ補正部
136 ステージ位置検出部
138 ステージ駆動部
140 偏向制御回路
142 メモリ
144 記憶装置
146 外部I/F回路
150 描画部
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203,410 第1のアパーチャ
204 投影レンズ
205,208 偏向器
206,420 第2のアパーチャ
207 対物レンズ
210 描画領域
220 フレーム領域
230 帯電用パターン
232 矩形パターン
240,242 測定用パターン
330 電子線
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
Claims (5)
- 共にパターン面積密度に依存する帯電減衰量と帯電減衰時定数とを用いて、試料の描画領域に荷電粒子ビームを照射することにより帯電する帯電量分布を演算する帯電量分布演算部と、
前記帯電量分布の各帯電量に応答関数を畳み込み積分することにより、前記帯電量分布の各位置の帯電量に起因した描画位置の位置ずれ量を演算する位置ずれ量演算部と、
前記位置ずれ量が補正された位置に、荷電粒子ビームを用いて前記試料に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。 - 前記試料の描画領域は、複数の描画単位領域に仮想分割され、
前記描画部は、前記複数の描画単位領域の描画単位領域毎に描画し、
前記描画装置は、前記試料上の各位置について描画開始時刻から実際に描画する時刻までの経過時間を演算する描画経過時間演算部と、
既に描画が終了した描画単位領域の描画にかかった描画時間を累積した累積時間を演算する累積時間演算部と、
をさらに備え、
前記帯電量分布演算部は、前記累積時間と前記経過時間との差分を用いて、前記帯電量分布を演算することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム描画装置。 - 前記帯電減衰量は、前記複数の描画単位領域のうち、2以上の描画単位領域に跨る帯電用パターンを含む評価パターンを事前に描画した結果から求められ、
前記帯電減衰量は、前記帯電用パターンの位置に応じて生じる帯電減衰量のずれが前記帯電減衰時定数を用いて補正された関数から得られることを特徴とする請求項2記載の荷電粒子ビーム描画装置。 - 前記帯電減衰量と前記帯電減衰時定数は、それぞれ、測定用パターンと帯電用パターンとを含み、前記帯電用パターンのパターン面積密度が異なる複数の評価パターンを事前に描画して得られた前記測定用パターンの位置ずれ誤差をフィッティングすることによって求められることを特徴とする請求項1又は2記載の荷電粒子ビーム描画装置。
- 共にパターン面積密度に依存する帯電減衰量と帯電減衰時定数を用いて、試料の描画領域に荷電粒子ビームを照射することにより帯電する帯電量分布を演算する工程と、
前記帯電量分布の各帯電量に応答関数を畳み込み積分することにより、前記帯電量分布の各位置の帯電量に起因した描画位置の位置ずれ量を演算する工程と、
前記位置ずれ量が補正された位置に、荷電粒子ビームを用いて前記試料にパターンを描画する工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
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