JP4394872B2 - 荷電粒子ビーム露光方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は荷電粒子ビーム露光方法に関するものであり、例えば、ブロックマスクを用いた電子ビーム露光方法における電子ビーム照射履歴によるブロックマスクの変形を補正するための手法に特徴ある荷電粒子ビーム露光方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子ビーム露光装置においては、スループット向上のため第2スリット部に所望とするパターンの基本形状の開口を複数有するブロックマスクを設け、露光時に必要とする開口にビームを偏向して、パターンを形成していくブロック露光/セルプロジェクションという露光方式がある。
【0003】
この場合、必要とする開口の選択は、ブロックマスクの前段に設けられた偏向器によってデータに応じて電子ビームを偏向することによって行われる。
この場合の偏向位置は、予め調整時に補正係数等を求め正確にその位置に偏向されるようにしてある。
【0004】
ここで、図9乃至図11を参照して、ブロック露光の一例を説明する(例えば、特許文献1参照)。
図9参照
図9は、ブロック露光に用いる電子ビーム露光装置の概念的構成図であり、最上部には電子ビームの発生源である電子銃21が設けられると共に、次段には、電子ビームを所定断面形状で通過させる開口部を有する第1スリット22が設けられている。
【0005】
第1スリット22で例えば矩形に整形された電子ビームは電磁レンズ23で収束されたのち、偏向器24で第2スリットとなるブロックマスク10に設けられた所定の透過孔群11に設けられた可変矩形開口やブロック開口等の開口部を選択するように偏向され、次いで、電磁レンズ25で集束されたのちブロックマスク10に設けられた所定の透過孔群11に設けられた開口部を通過する。
【0006】
透過孔群11に設けられた開口部を通過した電子ビームは、電磁レンズ26で集束されたのち、偏向器27によってコラム軸に戻され、次いで、ブランキング28において、所定のブランキング信号に応じて遮断或いは通過されることになる。
【0007】
ブランキング28を通過した電子ビームは電磁レンズ29で収束されてラウンドアパーチャ30に設けた開口部を通過したのち、電磁レンズ31によって集束され、次いで、副偏向器32及び主偏向器33によって所定の位置に偏向されて電磁レンズ34によって試料36に照射される。
なお、主偏向器33の下部には反射電子検出器35が設けられている。
【0008】
図10(a)参照
図10(a)は、ブロックマスクの概念的構成図であり、ブロックマスク10には、可変矩形形成用の開口及び所定の基本回路パターンを形成した開口からなる透過孔群11が設けられている。
【0009】
図10(b)参照
図10(b)は、ブロックマスク10に形成されている透過孔群11の具体的構成の一例を示す図であり、透過孔群11の四隅には可変矩形開口12が設けられ、また、中央部に設けられたブロック開口13には、半導体デバイスを構成するための基本回路パターン開口が形成されており、この基本回路パターン開口及び可変矩形開口12を組み合わせ或いは繰り返して選択して露光することによって、所望のパターンを形成する。
【0010】
なお、透過孔群11は、偏向器24で偏向可能な領域であり、透過孔郡間の移動は、機械的移動手段によって行われる。
【0011】
図11参照
図11は、ブロック露光に用いる電子ビーム露光装置のシステム構成図であり、コラム51及び露光室52からなる電子ビーム露光装置の装置本体部50は、XYステージ防振装置53上に固定され、ステージ制御装置54を介して、制御用EWS(エンジニアリングワークステーション)70によって、試料36を載置したXYステージ37を駆動制御する。
なお、この制御用EWS70には、表示部71、HDD(ハードディスクドライブ装置)72、CMT(カートリッジ磁気テープ)73、及び、メモリ部74等が設けられている。
【0012】
また、コラム51には、EOS55を介して電子銃や各電磁レンズに電源電流が加えられるとともに、デジタル制御部56及びアナログ回路61を介して各偏向器に電流が加えられる。
【0013】
この場合、デジタル制御部56は、バッファメモリ57、パターンジェネレータPG58、パターンコレクタPC59、および、補正メモリ60等で構成され、また、アナログ回路61は、D/A変換器(DAC)62及び増幅器(AMP)63等により構成される。
【0014】
また、制御用EWS70により制御されるマーク検出部64により、試料36に設けられたマークを検出して電子ビームのサイズ等を測定する。
また、制御用EWS70により制御される搬送制御部65により、試料36の露光室52内への搬入、露光室52からの搬出を行う。
【0015】
【特許文献1】
特開平11−224642号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ブロックマスクには絶えず電子ビームが照射されており、その影響でブロックマスク自体の変形、膨張、或いは、移動等が起こってしまうという問題がある。
なお、各開口部においては、抜けパターン部では、電子ビームはそのまま下に透過する。
【0017】
すると、予め調整してあった照射位置( 偏向位置) から開口位置が移動し所望の開口パターンの全体を照射出来なくなってしまう問題が発生する。
【0018】
また、開口パターンの一部にビームを照射して汎用性を持たせた使用方法であると、所望パターン寸法が得られなくなったり、パターン繋ぎ部が離れたり、オーバーラップし過ぎたりしてしまう問題が生じる。
【0019】
また、ブロックマスク内の一箇所のみの位置測定ではその部分での変化及び1ベクトル方向の補正しか出来ないという問題が生じていた。
【0020】
したがって、本発明は、ブロックマスクの照射位置ズレをなくし精度良いパターンを形成することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の原理的構成図であり、この図1を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図1参照
上記目的を達成するため、本発明は、複数の基本回路パターンの開口3を有するブロックマスクを使用し、所望とするパターンに応じて選択的に基本回路パターンの開口3を照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム露光方法において、ビームサイズの変化測定可能な測定用開口2を複数個形成し、露光開始時及び露光中の任意の時間間隔毎に、前記複数の測定用開口2上のビームサイズを測定して前記ブロックマスクの経時的変形量を求め、前記経時的変形量と前記複数の測定用開口2と前記基本回路パターンとの相互の位置関係に基づいて、偏向補正量を求め、前記偏向補正量を用いて偏向量を補正して前記ブロックマスクにビームを照射し、前記基本回路パターンを基板にパターンを露光することを特徴とする。
【0022】
このように、ブロックマスクに、変化測定が可能な複数の測定用開口2を設けてることによって測定用開口2の位置の経時変化の正確な測定が可能になり、測定結果に基づいて偏向補正量を決定することによって精度の高い露光を高速に行うことができる。
【0023】
この場合、測定用開口2としては、基本回路パターンの開口3の他に設けられている可変矩形形成用開口を用いることが望ましく、また、ビーム位置の測定は、試料上に照射されたビームのサイズ又は電流値を測定することによって行えば良い。
【0024】
また、偏向補正量を求める場合には、各測定用開口位置における経時変化による変移量を、補間によって求めれば良い。
【0026】
或いは、各露光パターン毎の各測定用開口位置の変量を記憶しておき、露光時には各露光パターン毎に記憶した変量に基づいて変動量を予測して、予測に基づいて補正を加えながら露光を行なっても良いものであり、それによって、露光中に位置変動の測定を行う必要はなくなる。
【0027】
これらの場合、測定用開口2は、ブロックマスク透過孔群1の四隅に設けることが望ましいが、必ずしも四隅である必要はなく, 三隅或いは二隅でも良い。
【0028】
【発明の実施の形態】
ここで、図2を参照して、本発明の第1の実施の形態の偏向補正量の決定方法を説明する。
図2参照
図2は、ブロックマスクに規則的に配置して設けた透過孔群11の一例を表す概念的構成図であり、まず、基本回路パターンを形成したブロック開口13(a〜i)を設けた透過孔群11の四隅に設けた可変矩形開口12を変移測定用開口A〜Dとして用いて、この変移測定用開口A〜Dに電子ビームを偏向し、そこを通過して形成された電子ビームで、試料上に設けたマークを走査してビームサイズを測定する。
【0029】
この測定は、露光前及び露光中の任意の時間に繰り返し、前回測定したビームサイズと今回測定したビームサイズとの差、即ち変移量を求め、求めた変移量を基にして測定した変移測定用開口A〜Dとブロック開口13(a〜i)の位置関係より補間する。
【0030】
例えば、各変移測定用開口A〜Dでの変移量を各々( dxa ,dya ),( dxb ,dyb ),( dxc ,dyc ),( dxd ,dyd )とし、各座標をA(−1x ,−1y ),B(1x ,−1y ),C(1x ,1y ),D(−1x ,1y )とすると、照射開口(X,Y)でのズレ量( 補正量) dx,dyは、
dx=gx ×X+rx ×Y+hx ×X×Y+ox
dy=gy ×Y+ry ×X+hy ×X×Y+oy
となる。
この場合の、補正係数g(拡縮),r(回転),h(台形),o(オフセット)は、
x =(−dxa +dxb +dxc −dxd )/4lx
y =(−dya −dyb +dyc +dyd )/41y
x =(−dxa −dxb +dxc +dxd )/4ly
y =(−dya +dyb +dyc −dyd )/4lx
x =(dxa −dxb +dxc −dxd )/4(lx ×ly
y =(dya −dyb +dyc −dyd ) /4(lx ×ly
x =(dxa +dxb +dxc +dxd )/4
y =(dya +dyb +dyc +dyd )/4
となる。
【0031】
この補正係数g,r,h,oで次回の測定まで補正して露光を行なう。
この場合の測定時間間隔は可変であり、露光開始直後は密に行なって細かい補正をかけても良い。
たとえば、所定の露光中で一度だけでも良いし、10分毎に行っても良く、照射電子ビーム量に応じて適宜設定すれば良い。
【0032】
このように、本発明の第1の実施の形態においては、ブロックマスクに設けた透過孔群11の四隅に設けた可変矩形開口12を利用して開口の変移量を測定し、測定結果に基づいて上述の補正係数をかけて偏向を行っているので、露光工程における経時的な透過孔群11の変形を手早く精度良く補正することができ、露光工程のスループットを向上することができる。
【0033】
次に、図3を参照して、本発明の第2の実施の形態の偏向補正量の決定方法を説明する。
図3(a)及び(b)参照
図3(a)は、ある露光工程における、電子ビームの累積露光量の透過孔群11内における分布を模式的に示したもので、図3(b)は、透過孔群11に設けた各開口に対するショット数を示すショット回数データメモリであり、測定用開口Aには10000ショット、ブロック開口d,eには1000ショット、ブロック開口fには500ショットの電子ビームが照射されたことを示している。
【0034】
このように、電子ビームの照射位置に偏りがあるばあい、透過孔群11、ひいては、ブロックマスク10の面内変形は一様ではないので、露光するパターンデータにより偏向位置の頻度を記憶し、補正の掛け方を変える、即ち、照射頻度に応じて補正量の重み付けをする。
【0035】
なお、補正の仕方は、予めある開口を使用し、ショット数と周辺開口の位置ズレ量の相関関係を求めておき、露光開始から現在までのショットに使用した開口でのショット数を順次メモリに貯えておき、この2つの情報を基にして図2に示した補正に、局所的に開口の使用頻度に応じた補正量を加算する。
【0036】
次に、図4を参照して、本発明の第3の実施の形態の偏向補正量の決定方法を説明する。
図4(a)参照
図4(a)は、前回露光時のズレ量変化であり、この前回露光時のズレ量変化をメモリしておき、露光前に初期値のみを測定し、その測定値にメモリした前回露光時の情報を加えて露光する。
【0037】
図4(b)参照
図4(b)は、前回露光時のズレ量変化であり、この前回露光時のズレ量変化を測定間隔の変動分として補正をかけ、測定毎に補正値を更新して露光する。
【0038】
次に、図5を参照して、本発明の第4の実施の形態の偏向補正量の決定方法を説明する。
図5参照
まず、基本回路パターンを形成したブロック開口13(a〜i)を設けた透過孔群11の四隅に設けた可変矩形開口12の内の3箇所を変移測定用開口A,B,Dとして用いて、この変移測定用開口A,B,Dに電子ビームを偏向し、そこを通過して形成された電子ビームで、試料上に設けたマークを走査してビームサイズを測定する。
【0039】
この測定は、露光前及び露光中の任意の時間に繰り返し、前回測定したビームサイズと今回測定したビームサイズとの差、即ち変移量を求め、求めた変移量を基にして測定した変移測定用開口A,B,Dとブロック開口13(a〜i)の位置関係より補間する。
【0040】
例えば、各変移測定用開口A,B,Dでの変移量を各々( dxa ,dya ),( dxb ,dyb ),( dxd ,dyd )とし、各座標をA(−1x ,−1y ),B(1x ,−1y ),D(−1x ,1y )とすると、照射開口(X,Y)でのズレ量( 補正量) dx,dyは、
dx=gx ×X+rx ×Y+ox
dy=gy ×Y+ry ×X+oy
となる。
この場合の、補正係数g,r,oは、
x =(−dxa +dxb )/2lx
y =(−dya +dyd )/21y
x =(−dxa +dxd )/2ly
y =(−dya +dyb )/2lx
x =(dxb +dxd )/2
y =(dyb +dyd )/2
となる。
【0041】
この補正係数g,r,oで次回の測定まで補正して露光を行なう。
この場合の測定時間間隔は可変であり、露光開始直後は密に行なって細かい補正をかけても良い。
また、可変矩形開口12が3箇所しかない場合も同様である。
【0042】
次に、図6を参照して、本発明の第5の実施の形態の偏向補正量の決定方法を説明する。
図6参照
まず、基本回路パターンを形成したブロック開口13(a〜i)を設けた透過孔群11の四隅に設けた可変矩形開口12の2箇所を変移測定用開口A,Dとして用いて、この変移測定用開口A,Dに電子ビームを偏向し、そこを通過して形成された電子ビームで、試料上に設けたマークを走査してビームサイズを測定する。
【0043】
この測定は、露光前及び露光中の任意の時間に繰り返し、前回測定したビームサイズと今回測定したビームサイズとの差、即ち変移量を求め、求めた変移量を基にして測定した変移測定用開口A,Dとブロック開口13(a〜i)の位置関係より補間する。
【0044】
例えば、各変移測定用開口A,Dでの変移量を各々( dxa ,dya ),( dxd ,dyd )とし、各座標をA(−1x ,−1y ),D(−1x ,1y )とすると、照射開口(X,Y)でのズレ量( 補正量) dx,dyは、
dx=rx ×Y+ox
dy=gy ×Y+oy
となる。
この場合の、補正係数g,r,oは、
y =(−dya +dyd )/21y
x =(−dxa +dxd )/2ly
x =(dxa +dxd )/2
y =(dya +dyd )/2
となる。
【0045】
この補正係数g,r,oで次回の測定まで補正して露光を行なう。
この場合の測定時間間隔は可変であり、露光開始直後は密に行なって細かい補正をかけても良い。
また、可変矩形開口12が2箇所しかない場合も同様である。
【0046】
次に、図7を参照して、本発明の第6の実施の形態の偏向補正量の決定方法を説明する。
図7参照
まず、基本回路パターンを形成したブロック開口13(a〜i)を設けた透過孔群11の四隅に設けた可変矩形開口12の2箇所を変移測定用開口A,Bとして用いて、この変移測定用開口A,Bに電子ビームを偏向し、そこを通過して形成された電子ビームで、試料上に設けたマークを走査してビームサイズを測定する。
【0047】
この測定は、露光前及び露光中の任意の時間に繰り返し、前回測定したビームサイズと今回測定したビームサイズとの差、即ち変移量を求め、求めた変移量を基にして測定した変移測定用開口A,Bとブロック開口13(a〜i)の位置関係より補間する。
【0048】
例えば、各変移測定用開口A,Bでの変移量を各々( dxa ,dya ),( dxb ,dyb )とし、各座標をA(−1x ,−1y ),B(1x ,−1y )とすると、照射開口(X,Y)でのズレ量( 補正量) dx,dyは、
dx=gx ×X+ox
dy=ry ×X+oy
となる。
この場合の、補正係数g,r,oは、
x =(−dxa +dxb )/2lx
y =(−dya +dyb )/2lx
x =(dxa +dxb )/2
y =(dya +dyb )/2
となる。
【0049】
この補正係数g,r,oで次回の測定まで補正して露光を行なう。
この場合の測定時間間隔は可変であり、露光開始直後は密に行なって細かい補正をかけても良い。
また、可変矩形開口12が2箇所しかない場合も同様である。
【0050】
次に、図8を参照して、本発明の第7の実施の形態の偏向補正量の決定方法を説明する。
図8参照
まず、基本回路パターンを形成したブロック開口13(a〜i)を設けた透過孔群11の四隅に設けた可変矩形開口12の2箇所を変移測定用開口B,Dとして用いて、この変移測定用開口B,Dに電子ビームを偏向し、そこを通過して形成された電子ビームで、試料上に設けたマークを走査してビームサイズを測定する。
【0051】
この測定は、露光前及び露光中の任意の時間に繰り返し、前回測定したビームサイズと今回測定したビームサイズとの差、即ち変移量を求め、求めた変移量を基にして測定した変移測定用開口B,Dとブロック開口13(a〜i)の位置関係より補間する。
【0052】
例えば、各変移測定用開口B,Dでの変移量を各々( dxb ,dyb ),( dxd ,dyd )とし、各座標をB(1x ,−1y ),D(−1x ,1y )とすると、照射開口(X,Y)でのズレ量( 補正量) dx,dyは、
dx=ox
dy=oy
となる。
この場合の、補正係数oは、
x =(dxb +dxd )/2
y =(dyb +dyd )/2
となる。
【0053】
この補正係数oで次回の測定まで補正して露光を行なう。
この場合の測定時間間隔は可変であり、露光開始直後は密に行なって細かい補正をかけても良い。
また、可変矩形開口12が2箇所しかない場合も同様である。
【0054】
以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施の形態においては電子ビーム露光方法として説明しているが、電子ビームに限られるものではなく、各種のイオン等の荷電粒子ビーム露光方法にも適用されるものである。
【0055】
また、上記の第4乃至第7の実施の形態においても、図3に示したように、ビーム照射頻度に基に重み付けして偏向補正量を求めるようにしても良いものである。
【0056】
また、上記の第4乃至第7の実施の形態においても、図4に示したように、前回露光時のズレ量のデータをメモリしておき、この前回露光時のズレ量のデータを今回露光時の測定値に組み入れて偏向補正量を求めるようにしても良いものである。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、露光中のブロックマスクのビーム照射による熱等による変形での開口位置ズレの経時変化を測定し、補間によって偏向位置を補正することでマスク開口位置に正確にビームを照射することができるので、所望とするパターン寸法を安定して得ることができ、ひいては、荷電粒子ビーム露光の高速化、高精度化に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の偏向補正量の決定方法の説明図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の偏向補正量の決定方法の説明図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態の偏向補正量の決定方法の説明図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態の偏向補正量の決定方法の説明図である。
【図6】本発明の第5の実施の形態の偏向補正量の決定方法の説明図である。
【図7】本発明の第6の実施の形態の偏向補正量の決定方法の説明図である。
【図8】本発明の第7の実施の形態の偏向補正量の決定方法の説明図である。
【図9】電子ビーム露光装置の概念的構成図である。
【図10】ブロックマスクの構成説明図である。
【図11】ブロック露光に用いる電子ビーム露光装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
1 ブロックマスク透過孔群
2 測定用開口
3 基本パターンの開口
10 ブロックマスク
11 透過孔群
12 可変矩形開口
13 ブロック開口
21 電子銃
22 第1スリット
23 電磁レンズ
24 偏向器
25 電磁レンズ
26 電磁レンズ
27 偏向器
28 ブランキング
29 電磁レンズ
30 ラウンドアパーチャ
31 電磁レンズ
32 副偏向器
33 主偏向器
34 電磁レンズ
35 反射電子検出器
36 試料
37 XYステージ
50 装置本体部
51 コラム
52 露光室
53 XYステージ防振装置
54 ステージ制御装置
55 EOS
56 デジタル制御部
57 バッファメモリ
58 パターンジェネレータ
59 パターンコレクタ
60 補正メモリ
61 アナログ回路
62 D/A変換器
63 増幅器
64 マーク検出部
65 搬送制御部
70 制御用EWS
71 表示部
72 HDD
73 CMT
74 メモリ部

Claims (5)

  1. 複数の基本回路パターンの開口を有するブロックマスクを使用し、所望とするパターンに応じて選択的に基本回路パターンの開口を照射してパターンを描画する荷電粒子ビーム露光方法において、ビームサイズの変化測定可能な測定用開口を複数個形成し、露光開始時及び露光中の任意の時間間隔毎に、前記複数の測定用開口上のビームサイズを測定して前記ブロックマスクの経時的変形量を求め、前記経時的変形量と前記複数の測定用開口と前記基本回路パターンとの相互の位置関係に基づいて、偏向補正量を求め、前記偏向補正量を用いて偏向量を補正して前記ブロックマスクにビームを照射し、前記基本回路パターンを基板に露光することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
  2. 前記測定用開口を前記基本回路パターンの開口より外側の周辺部に設けたことを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム露光方法。
  3. 前記測定用開口を可変矩形形成用開口とし、上記ビーム位置の測定を試料上に照射されたビームのサイズ又は電流値とすることを特徴とする請求項1または2に記載の荷電粒子ビーム露光方法。
  4. 前記各測定用開口位置における経時変化による変移量を、補間によって求めることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム露光方法。
  5. 前記各露光パターン毎の各測定用開口位置の変移量を記憶しておき、露光時には各露光パターン毎に記憶した変移量に基づいて変動量を予測して、前記予測に基づいて補正を加えながら露光を行なうことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の荷電粒子ビーム露光方法。
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