JP2006253556A - 荷電粒子ビーム描画装置の校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の個性等に適応した周期で荷電粒子ビーム描画装置の校正を行う方法を実現する。
【解決手段】 荷電粒子ビーム描画装置の校正を周期的に繰り返すにあたり（１０１）、判定項目の値が第１の許容範囲に継続的にとどまるときは、校正の繰り返し回数を数えてその計数値が予め定められた回数に達したときに校正周期を短縮し（１０２−１０５）、判定項目の値が第１の許容範囲を逸脱するときは、第２の許容範囲にとどまるか否かに応じてそれぞれ校正周期を維持または短縮する（１０７−１１０）。
【選択図】 図１

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置の校正方法に関し、特に荷電粒子ビーム描画装置の校正を周期的に行う方法に関する。

電子ビームやイオンビームによって半導体ウェハやマスク材料等に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置については、描画精度を維持するための校正が行われる。校正は、例えばビームの偏向位置やビーム電流等所定の項目について行われ、それら項目の値が許容範囲内となるように補正される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１１５４３９号公報（第３−４頁、図１−４）

校正は荷電粒子ビーム描画装置の稼動中に適宜の周期で行われる。校正中は描画が中断するので、校正の頻度は描画のスループットに影響する。このため、校正の周期を描画精度が維持可能な範囲でできるだけ長くすることが望まれるが、装置間の個性や稼動環境の相違を考慮して短めの周期とせざるを得ない。このため、装置本来のスループットが実現できていない。

そこで、本発明の課題は、装置の個性等に適応した周期で荷電粒子ビーム描画装置の校正を行う方法を実現することである。

上記の課題を解決するための請求項１に係る発明は、荷電粒子ビーム描画装置の校正を周期的に繰り返すにあたり、判定項目の値が第１の許容範囲に継続的にとどまるときは、校正の繰り返し回数を数えてその計数値が予め定められた回数に達したときに校正周期を延長し、判定項目の値が第１の許容範囲を逸脱するときは、第２の許容範囲にとどまるか否かに応じてそれぞれ校正周期を維持または短縮することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の校正方法である。

上記の課題を解決するための請求項２に係る発明は、前記校正周期の延長は予め定められた長さずつの延長であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法である。

上記の課題を解決するための請求項３に係る発明は、前記校正周期の延長は予め定められた比率での延長であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法である。

上記の課題を解決するための請求項４に係る発明は、前記校正周期の延長に上限を設けることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法である。

上記の課題を解決するための請求項５に係る発明は、前記校正周期の短縮は予め定められた長さずつの短縮であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法である。

上記の課題を解決するための請求項６に係る発明は、前記校正周期の短縮は予め定められた比率での短縮であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法である。

上記の課題を解決するための請求項７に係る発明は、前記校正周期の短縮に下限を設けることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法である。

上記の課題を解決するための請求項８に係る発明は、前記校正周期の短縮は予め定められた最短周期への一挙の短縮であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法である。

請求項１に係る発明によれば、荷電粒子ビーム描画装置の校正を周期的に繰り返すにあたり、判定項目の値が第１の許容範囲に継続的にとどまるときは、校正の繰り返し回数を数えてその計数値が予め定められた回数に達したときに校正周期を延長し、判定項目の値が第１の許容範囲を逸脱するときは、第２の許容範囲にとどまるか否かに応じてそれぞれ校正周期を維持または短縮するので、装置の個性等に適応した周期で荷電粒子ビーム描画装置の校正を行う方法を実現することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記校正周期の延長は予め定められた長さずつの延長であるので、校正周期を等差的に延長することができる。
請求項３に係る発明によれば、前記校正周期の延長は予め定められた比率での延長であるので、校正周期を等比的に延長することができる。

請求項４に係る発明によれば、前記校正周期の延長に上限を設けるので、周期の過度の長期化を防止することができる。
請求項５に係る発明によれば、前記校正周期の短縮は予め定められた長さずつの短縮であるので、校正周期を等差的に短縮することができる。

請求項６に係る発明によれば、前記校正周期の短縮は予め定められた比率での短縮であるので、校正周期を等比的に短縮することができる。
請求項７に係る発明によれば、前記校正周期の短縮に下限を設けるので、周期の過度の短期化を防止することができる。

請求項８に係る発明によれば、前記校正周期の短縮は予め定められた最短周期への一挙の短縮であるので、次回の校正を最短周期で開始することができる。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。図１に、荷電粒子ビーム描画装置の校正動作の一例のフロー図を示す。このフロー図によって、荷電粒子ビーム描画装置の校正方法に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。図２に、校正時の判定項目の一例を示す。

図３に、荷電粒子ビーム描画装置の一例のブロック図を示す。先ず、図３により荷電粒子ビーム描画装置について説明する。荷電粒子ビーム描画装置は電子銃１を有する。電子銃１から発生した電子ビームＥＢは、照明レンズ２を介して第１成形アパーチャ３上に照射される。

第１成形アパーチャの開口像は、成形レンズ４により、第２成形アパーチャ６上に結像されるが、その結像の位置は、成形偏向器５により変えることができる。第２成形アパーチャ６により成形された像は、縮小レンズ７、対物レンズ８を経て材料１０上に照射される。材料１０への照射位置は、位置決め偏向器９により変えることができる。

コンピュータ１１は、メモリ１２からのパターンデータをデータ転送回路１３を通じてショット分割器１４に転送する。パターンデータはショット分割器１４によってショット分割される。

ショット分割器１４からの描画データに応じた信号は、ＤＡ変換器１５を介して、成形偏向器５に偏向電圧を供給する増幅器１６に供給される。また、偏向器制御回路２８およびＤＡ変換器１７を介して、位置決め偏向器９に偏向電圧を供給する増幅器１８に供給される。さらに、ＤＡ変換器１９を介して、電子銃１から発生した電子ビームのブランキングを行うブランキング電極２０を制御するブランキングコントロール回路２１に供給される。

コンピュータ１１は、材料のフィールドごとの移動のために、材料１０が載せられたステージ２２の駆動機構２３を制御する。このステージ２２の移動量は、レーザ測長器２４によって測定され、その測定結果はコンピュータ１１に供給される。

材料１０への電子ビームＥＢの照射によって２次電子や反射電子が発生するが、例えば、反射電子は一対の反射電子検出器２５によって検出される。反射電子検出器２５の検出信号は、加算器２６によって加算された後、マーク信号処理装置２７を通じてコンピュータ１１に供給される。

ステージ２２上にはファラデーカップ２０２が設けられ、電子ビームＥＢがファラデーカップ２０２に入射する位置にステージ２２を移動させることにより、電子ビームＥＢの電流を測定できるようになっている。測定結果は電流信号処理回路２９を通じてコンピュータ１１に供給される。

本装置の描画動作について説明する。メモリ１２に格納されたパターンデータは逐次読み出され、データ転送回路１３を経てショット分割器１４に供給される。ショット分割器１４で分割されたデータに基づき、電子ビームの成形データはＤＡ変換器１５を介して増幅器１６に供給され、増幅器１６によって増幅された信号が成形偏向器５に供給される。また、描画パターンに応じた電子ビームの偏向信号は、偏向器制御回路２８およびＤＡ変換器１７を介して増幅器１８に供給され、増幅器１８によって増幅された信号が位置決め偏向器９に供給される。

この結果、各分割されたパターンデータに基づき、成形偏向器５により電子ビームの断面が所望の面積の矩形や台形に成形され、そのような断面のビームが、位置決め偏向器９に供給される偏向信号に応じて順々に材料上にショットされ、所望の形状のパターン描画が行われる。なお、このとき、ブランキングコントロール回路２１からブランキング電極２０へのブランキング信号により、材料１０への電子ビームのショットに同期して電子ビームのブランキングが実行される。

このような電子ビームの偏向による描画動作はフィールド単位で行われ、ひとつのフィールド内の描画が終了した後は、ステージ２２が駆動機構２３によってフィールドの長さ分移動させられ、次のフィールドの描画が行われる。このステージ２２の移動量は、レーザ測長器２４によって測定され、その測定値はコンピュータ１１に供給される。コンピュータ１１は移動量測定値に基づいて駆動機構２３を制御することにより、正確なステージ２２の移動が行われる。

本装置の校正動作を図１のフロー図によって説明する。校正はコンピュータ１１による制御の下で行われる。描画スタート後、ステップ１００でｎの値を０に初期化し、ステップ１０１で定期校正を実施する。なお、ｎは本装置の安定度を確認するための計数値である。

定期校正は所定の周期で実施される。１回目の定期校正は最短の周期で実施される。最短周期は例えば５分である。なお、最短周期はこれに限らず適宜の時間としてよい。以下、最短周期が５分である例で説明する。

校正結果についてステップ１０２で判定を行う。ここでは、予め定められた判定項目の全てについての校正結果が周期延長範囲に入っているか否かが判定される。周期延長範囲とは判定項目の値に関する第１の許容範囲であり、個々の判定項目ごとに予め規定されている。この許容範囲は、装置の動作が極めて安定していると見なせる範囲であって、通常の許容範囲よりも狭く設定されている。

図２に、判定項目の一例を示す。DRIFTは描画の位置ズレ量についての判定項目であり、単位はｎｍである。位置ズレ量は、ｘ方向およびｙ方向の校正結果についてそれぞれ判定される。CURRENTは電子ビームの電流密度についての判定項目であり、単位はＡ／ｃｍ²である。電流密度は電子ビームの断面形状ごとの校正結果について判定される。断面形状は、矩形、Ｘ台形およびＹ台形の３種類である。

PDEFBEは位置決め偏向についての判定項目であり、単位はｐｏｉｎｔである。位置決め偏向については、２種類のゲイン補正値PDEF，SUBDEFおよび２種類のローテーション補正値PDEEF，SUBDEEFがそれぞれ判定される。

SDEF,SDEFC,SDEFCG,SDEFCS,SDEFCS2は、成形偏向についての判定項目であり、単位はｐｏｉｎｔである。このうち、SDEFはビームサイズより算出したゲイン補正値、SDEFCはビームサイズより算出したシフト補正値、SDEFCGはビームサイズより算出したローテーション補正値、SDEFCSは電流量から算出したゲイン補正値、SDEFCS2電流量から算出した算出したシフト補正値である。

SDEFTRは成形偏向と位置決め偏向についての判定項目であり、成形偏向に関する成形シフト値（単位ｎｍ）と位置決め偏向に関するビーム位置（単位ｐｏｉｎｔ）がある。
これら校正結果が全てそれぞれの周期延長範囲に入っているときは、ステップ１０３で、ｎの値が安定度確認回数より小さいか否かが判定される。安定度確認回数としては所定の回数が予め規定されている。安定度確認回数は例えば３回である。なお、安定度確認回数は３回に限らず適宜の回数としてよい。以下、安定度確認回数が３回である例で説明する。

ｎの値が安定度確認回数より小さいときは、ステップ１０４でｎの値を１つ増やし、ステップ１０１で次回の定期校正を前回と同じ周期で実施する。その結果がステップ１０２で判定され、全ての判定項目が周期延長範囲内にあるときは、ステップ１０３でｎの値が安定度確認回数より小さいか否かが判定され、小さいときはステップ１０４で１が加算される。毎回の校正結果が周期延長範囲内にあるときは、上記の動作が繰り返されてその都度ｎの値が１ずつ増加する。

ｎの値が安定度確認回数（例えば３回）に達すると、ステップ１０５で周期延長を行う。周期延長は、現周期に所定の延長時間を加算することによって行われる。延長時間は例えば２分である。これによって、当初の例えば５分の校正周期が例えば７分に延長される。なお、延長時間は２分に限らず適宜の時間としてよい。以下、延長時間が２分である例で説明する。

周期延長の後に、ステップ１０６でｎの値を０にリセットし、ステップ１０１の定期校正に戻る。今度の定期校正は延長された周期（例えば７分）で行われ、その結果がステップ１０２で判定される。延長された周期での定期校正の結果が安定度確認回数にわたって周期延長範囲内にあるときは、ステップ１０５でさらに周期延長が行われる。これによって、校正周期は例えば９分となる。

このようにして、毎回の校正結果が周期延長範囲内にあるときは、校正の回数が安定度確認回数に達するたびに校正周期は延長時間ずつ等差的に延長される。なお、校正周期の延長に上限を設けて校正周期の過度の長期化を防止するのが好ましい。

周期延長は所定の比率で行うようにしてもよい。延長の比率は例えば４０％である。これによって、毎回の校正結果が周期延長範囲内にあるときは、校正の回数が安定度確認回数に達するたびに校正周期は４０％ずつ等比的に延長される。なお、延長比率は４０％に限らず適宜の比率としてよい。この場合も、校正周期の延長に上限を設けて校正周期の過度の長期化を防止するのが好ましい。

ステップ１０２において、判定項目のうち１つでも周期延長範囲から外れていると判定されたときは、ステップ１０７でｎは０にリセットされる。そして、ステップ１０８で、判定項目の全てについて、校正結果が周期維持範囲に入っているか否かを判定する。

周期維持範囲とは判定項目の値に関する第２の許容範囲であり、個々の判定項目ごとに予め規定されている。第２の許容範囲は装置の動作が概ね安定していると見なせる許容範囲すなわち通常の許容範囲であって、第１の許容範囲（周期延長範囲）よりも広く設定されている。

判定項目の全てについて、校正結果が周期維持範囲に入っているときは、ステップ１０９で校正周期を現状維持とする。これによって、次回の定期校正は今回と同じ周期で行われる。判定項目の全てについて校正結果が周期維持範囲に入っているが、周期延長範囲からは外れるものが１つでもあるときは、このように、周期を現状維持にして校正が行われる。現状維持される周期は、それまでに例えば１１分に延長されてい他とすると１１分となる。

判定項目のうち１つでも校正結果が周期維持範囲から外れるときは、ステップ１１０で周期短縮が行われる。周期短縮は、現周期から所定の短縮時間を減算することによって行われる。短縮時間は例えば２分である。これによって、例えば１１分の校正周期が例えば９分に短縮される。なお、短縮時間は２分に限らず適宜の時間としてよい。

このようにして、毎回の校正結果に周期延長範囲外となるものがあるときは、校正周期は短縮時間ずつ等差的に短縮される。周期短縮は所定の比率で行うようにしてもよい。短縮の比率は例えば４０％である。これによって、毎回の校正結果に周期延長範囲外となるものがあるときは、校正周期は４０％ずつ等比的に短縮される。なお、校正周期の短縮に下限を設けて校正周期の過度の短期化を防止するのが好ましい。

あるいは、判定項目のうちの１つでも校正結果が周期維持範囲から外れるときは、校正周期を一挙に初期周期すなわち最短周期に短縮するようにしてもよい。これによって、次回の校正を最短周期で行うことができる。

このようにして、校正周期は個々の装置の状態に合わせて自動的に調節される。このため、最初に装置間の個性や稼動環境の相違を考慮して校正周期を最短に設定し場合でも、個々の装置本来のスループットを実現することができる。以上は電子ビームを用いる描画装置の例であるが、イオンビームを用いる描画装置についても同じ効果を得ることができる。

本発明を実施するための最良の形態の一例の校正方法による荷電粒子ビーム描画装置の動作を示すフロー図である。 校正状態の判定に用いられる項目の一例を示す図である。 本発明を実施するための最良の形態の一例の校正方法が適用される荷電粒子ビーム描画装置の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電子銃
２ 照明レンズ
３ 第２成形アパーチャ
４ 成形レンズ
５ 成形偏向器
６ 第２成形アパーチャ
７ 縮小レンズ
８ 対物レンズ
９ 位置決め偏向器
１０ 材料
１１ コンピュータ
１２ メモリ
１３ データ転送回路
１４ ショット分割器
１５，１７，１９ ＤＡ変換器
１６，１８ 増幅器
２０ ブランキング電極
２１ ブランキングコントロール回路
２２ ステージ
２３ 駆動機構
２４ レーザ測長器
２５ 反射電子検出器
２６ 加算器
２７ マーク信号処理回路
２８ 偏向器制御回路
２９ 電流信号処理回路
２０２ ファラデーカップ

Claims (8)

1. 荷電粒子ビーム描画装置の校正を周期的に繰り返すにあたり、
   判定項目の値が第１の許容範囲に継続的にとどまるときは、校正の繰り返し回数を数えてその計数値が予め定められた回数に達したときに校正周期を延長し、
   判定項目の値が第１の許容範囲を逸脱するときは、第２の許容範囲にとどまるか否かに応じてそれぞれ校正周期を維持または短縮する、
   ことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置の校正方法。
2. 前記校正周期の延長は予め定められた長さずつの延長である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法。
3. 前記校正周期の延長は予め定められた比率での延長である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法。
4. 前記校正周期の延長に上限を設ける、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法。
5. 前記校正周期の短縮は予め定められた長さずつの短縮である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法。
6. 前記校正周期の短縮は予め定められた比率での短縮である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法。
7. 前記校正周期の短縮に下限を設ける、
   ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法。
8. 前記校正周期の短縮は予め定められた最短周期への一挙の短縮である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちのいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム描画装置の校正方法。

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