JP2007258659A - 荷電粒子ビーム描画方法及び荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】本発明の荷電粒子ビーム描画方法は、近接効果補正照射量計算工程(S504)と、近接効果補正残差補正照射量計算工程(S102)と、近接効果補正照射量等の補正照射量が近接効果補正残差補正照射量で補正された照射量で試料に荷電粒子ビームを照射する照射工程(S516)と、を備えたことを特徴とする。本発明によれば、補正残差を低減させることができる。
【選択図】 図1
Description
可変成形型電子線描画装置(EB(Electron beam)描画装置)における第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。
荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する近接効果補正照射量を少なくとも含む荷電粒子ビーム描画における補正照射量を計算する補正照射量計算工程と、
かかる補正照射量の補正残差を補正する補正残差補正照射量を計算する補正残差補正照射量計算工程と、
補正残差補正照射量で補正された補正照射量により補正される荷電粒子ビームの照射量を計算する照射量計算工程と、
かかる照射量になるように試料に荷電粒子ビームを照射する照射工程と、
を備えたことを特徴とする。
荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画における近接効果に起因するパターンの寸法変動を補正する近接効果補正照射量を計算する近接効果補正照射量計算部と、
近接効果補正照射量の補正残差を補正する近接効果補正残差補正照射量を計算する近接効果補正残差補正照射量計算部と、
かぶりに起因するパターンの寸法変動を補正するかぶり補正照射量を計算するかぶり補正照射量計算部と、
ローディング効果に起因するパターンの寸法変動を補正するローディング効果補正照射量を計算するローディング効果補正照射量計算部と、
近接効果補正照射量と近接効果補正残差補正照射量とかぶり補正照射量とローディング効果補正照射量とを合成して、荷電粒子ビームの照射量を計算する照射量計算部と、
かかる照射量で試料を荷電粒子ビームを用いて描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
図1において、電子ビーム描画方法は、電子ビーム描画動作前の準備工程と電子ビーム描画動作工程とを行なう。電子ビーム描画動作前の準備工程として、補正照射量計算工程の一例となる近接効果補正残差補正照射量計算工程(S102)、補正残差補正照射量計算工程の一例となる近接効果補正残差補正マップ作成工程(S104)、近接効果補正残差補正データテーブル作成工程(S106)、補正照射量計算工程の一例となるかぶり補正照射量計算工程(S202)、かぶり補正マップ作成工程(S204)、かぶり補正データテーブル作成工程(S206)、補正照射量計算工程の一例となるローディング効果補正照射量計算工程(S302)、ローディング効果補正マップ作成工程(S304)、ローディング効果補正データテーブル作成工程(S306)、マップ合成工程(S402)という一例の工程を実施する。かかる準備を経て、電子ビーム描画方法は、描画動作工程として、入力工程(S502)、近接効果補正照射量計算工程(S504)、近接効果補正残差補正データ取得工程(S506)、かぶり補正データ取得工程(S508)、ローディング効果補正データ取得工程(S510)、照射量合成工程(S512)、照射時間計算工程(S514)、照射工程(S516)という一例の工程を実施する。
図2において、荷電粒子ビーム描画装置の一例であり電子ビーム描画装置の一例となる描画装置100は、描画部150となる電子鏡筒102と描画室103を備え、制御系として、制御計算機110、記憶装置の一例となるメモリ130、制御計算機210、記憶装置の一例となるメモリ230、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置146、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置148、偏向制御回路140を備えている。電子鏡筒102内には、電子銃201、ブランキング(BLK)偏向器205、ブランキング(BLK)アパーチャ206を有している。描画室103内には、XYステージ105を有している。制御計算機110内では、近接効果補正照射量計算部112、補正照射量取得演算部114、照射量合成部116、照射時間計算部118、描画データ処理部120といった各機能を有している。制御計算機210内では、近接効果補正残差補正照射量計算部212、かぶり補正照射量計算部214、ローディング効果補正照射量計算部216、マップ作成部218、テーブル作成部220といった各機能を有している。
図3において、基板50には、パターン密度(パターン面積密度)がほぼ0%のパターンと50%のパターンとほぼ100%のパターンとで1組となる近接効果補正評価パターン52が複数配列されている。近接効果補正評価パターン52は、基板50の各位置において寸法変動が評価できるように規則的に複数配列されているものを用いる。
まず、図3に示す近接効果補正評価パターン52でパターン密度によらず寸法が一定になるように近接効果補正係数ηを変えながら描画し、ηを最適化する。このηを用いて、式2から基準となる近接効果補正照射量Dp(x,y)が決めることができる。
図4に示すように、それぞれのパターン(密度)毎に、近接効果補正照射量Dp(x,y)は一意に決まるので、近接効果補正照射量Dp(x,y)はパターン密度の情報をもつことがわかる。近接効果補正照射量Dp(x,y)は実際に描画に用いる照射量D(x,y)に対する相対値であるが、デジタルデータとして計算処理を簡略化するために、以下の式(式3)で2048階調化する。
図5に示すように、各パターンは、パターン密度によって照射量に対するパターン寸法変動量が異なることがわかる。
図6は、実施形態1における近接効果補正照射量と寸法感度との関係を示す図である。
寸法感度[nm/%]は照射量が1%変化した時の寸法CD変動量[nm]である。図6に示すように、寸法感度は、パターン(密度)毎に異なることになる。この寸法感度は後述するように寸法誤差を補正照射量に変換するのに用いる。図6では、横軸に照射量として、近接効果補正照射量Dp(x,y)の階調値Ipで示した。
図7では、近接効果補正照射量Dp(x,y)について、階調値Ipで示した。ここで、近接効果補正が完全な場合には、実線で示す「補正モデル」のようにパターン寸法は近接効果補正照射量Dp(x,y)に依存しないはずである。しかしながら、図7に示すように、例えばレジスト種類等によっては、点線で示すように、寸法誤差、すなわち補正残差が存在し、補正残差は近接効果補正照射量、言い換えれば、パターン密度に依存することがわかる。かかる寸法誤差は、図6に示した近接効果補正照射量毎の寸法感度を使って、近接効果補正残差を補正する近接効果補正残差補正照射量dp(x,y)に変換することができる。
図8の点線に示すグラフは、以下の多項式(式4)で近似することができる。
図8の例では、オーダーN=2の2次多項式が最適となり、多項式の係数Ajは、図9に示す値となる。
図10は、実施の形態1における近接効果補正残差の分布の一例を示す図である。
図10に示すように、マスク面内でメッシュ領域毎に近接効果補正残差が領域1〜4と異なる場合がある。同様の理由により、寸法感度も異なる場合がある。ここで、レジスト膜厚や現像むらはmmからcmのオーダーで変化するため、図10では、マスク面内を例えば1mm角程度のメッシュに分割してメッシュ領域毎に近接効果補正残差の分布を示している。
図11に示すように、パターンは、領域毎に近接効果補正照射量に対するパターン寸法CDが異なることがわかる。図11では、横軸を近接効果補正照射量Dp(x,y)の階調値Ipで示した。
図12は、実施の形態1における領域毎の近接効果補正照射量と寸法感度との関係を示す図である。
図11に示す近接効果補正照射量変化に対する寸法CD変動量を寸法感度[nm/%]とすると、図12に示すように、寸法感度は、領域毎に異なることがわかる。すなわち、寸法感度は、試料の面内位置で変化する。図12でも、横軸を近接効果補正照射量Dp(x,y)の階調値Ipで示した。
図14は、図13における領域毎の点線で示すグラフの多項式の係数を示す図である。
図14では、2次多項式でフィットした場合の領域毎の係数Aj(k)を示す。kは補正種類番号で、4つの領域(領域1〜4)に対応し、例えば領域1をk=0として、図13、図14の例では、補正種類番号kは、0〜3の4種類の番号をとる。また、上述した式4は、以下の式(式5)のように示すことができる。式4と同様、式5についても、多項式を用いたが、関数系は任意に選んでもよい。
上述したように、レジスト膜厚や現像むらはmmからcmのオーダーで変化するため、マスク面内を例えば1mm角程度のメッシュに分割し、図10に示す各メッシュで使うべき補正種類番号を格納し、近接効果補正残差補正マップとする。ここでは、補正種類番号kの値が格納されるため、例えば補正種類番号k=0〜4の場合には、各メッシュ領域毎の情報量として2ビットの情報量で格納すればよい。
図15では、Ipが894以上でkが1や2をとる場合には、近接効果補正残差補正データTp(Ip,k)の値が大きくなり負であることがわかる。
S202において、かぶり補正照射量計算工程として、かぶり補正照射量計算部214は、かぶりに起因するパターンの寸法変動を補正するかぶり補正照射量を計算する。かぶり補正照射量DF(x,y)を計算するために、式13の分母となる以下の式(式20)の積分を実行することになる。
かぶり補正照射量DF(x,y)の最小値をFminとして、最大値をFmaxとして、各かぶり補正メッシュ領域毎のかぶり補正照射量DF(x,y)を以下の式(式22)に従って、64階調化する。かぶりに起因する寸法変動量は、上述したように10〜20nmなので、64に階調化すれば十分な解像度を得ることができる。
S302において、ローディング効果補正照射量計算工程として、ローディング効果補正照射量計算部216は、ローディング効果に起因するパターンの寸法変動を補正するローディング効果補正照射量を計算する。
まず、1mmメッシュ領域毎にパターン密度を計算し、式8に従い、各メッシュ領域毎のローディング効果による寸法エラーL(x,y)を計算する。
ローディング効果による寸法エラーL(x,y)の最小値をLminとして、最大値をLmaxとして、各メッシュ領域毎のローディング効果による寸法エラーL(x,y)を以下の式(式26)に従って、64階調化する。ローディング効果に起因する寸法変動量は、上述したように10〜20nmなので、64に階調化すれば十分な解像度を得ることができる。
S402において、マップ合成工程として、マップ作成部218は、近接効果補正残差補正マップ、かぶり補正マップ、ローディング効果補正マップを合成する。
マップ作成部218は、近接効果補正残差補正マップ10とかぶり補正マップ20とローディング効果補正マップ30を図16のように、補正マップ154として1つのマップに合成する。近接効果残差補正マップ10のメッシュデータ(2ビット)、かぶり補正マップ20のメッシュデータ(6ビット)、ローディング効果補正マップ30のメッシュデータ(6ビット)を合成して、各メッシュ領域毎に14ビットのマップデータをもつマップにする。
上述した実施の形態1によるかぶり補正が完全であれば、現像後の面内寸法分布は一様になる。しかし、現像の不均一性、計算に用いた近似等により補正残差が存在する場合がある。実施の形態2には、実施の形態1における補正残差補正照射量の因子として、さらに、かぶり補正残差照射量DR(x,y)を加える場合について説明する。
図17において、電子ビーム描画方法は、電子ビーム描画動作前の準備工程と電子ビーム描画動作工程とを行なう。電子ビーム描画動作前の準備工程として、近接効果補正残差補正照射量計算工程(S102)、補正残差補正照射量計算工程の一例となる近接効果補正残差補正マップ作成工程(S104)、近接効果補正残差補正データテーブル作成工程(S106)、かぶり補正照射量計算工程(S202)、かぶり補正マップ作成工程(S204)、かぶり補正データテーブル作成工程(S206)、かぶり補正残差補正照射量計算工程(S212)、かぶり補正残差補正マップ作成工程(S214)、ローディング効果補正照射量計算工程(S302)、ローディング効果補正マップ作成工程(S304)、ローディング効果補正データテーブル作成工程(S306)、マップ合成工程(S402)という一例の工程を実施する。かかる準備を経て、電子ビーム描画方法は、描画動作工程として、入力工程(S502)、近接効果補正照射量計算工程(S504)、近接効果補正残差補正データ取得工程(S506)、かぶり補正データ取得工程(S508)、ローディング効果補正データ取得工程(S510)、照射量合成工程(S512)、照射時間計算工程(S514)、照射工程(S516)という一例の工程を実施する。図17において、かぶり補正残差補正照射量計算工程(S212)とかぶり補正残差補正マップ作成工程(S214)が追加された点以外は、図1と同様である。
図18において、荷電粒子ビーム描画装置の一例であり電子ビーム描画装置の一例となる描画装置100は、描画部150となる電子鏡筒102と描画室103を備え、制御系として、制御計算機110、記憶装置の一例となるメモリ130、制御計算機210、記憶装置の一例となるメモリ230、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置146、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置148、偏向制御回路140を備えている。電子鏡筒102内には、電子銃201、ブランキング(BLK)偏向器205、ブランキング(BLK)アパーチャ206を有している。描画室103内には、XYステージ105を有している。制御計算機110内では、近接効果補正照射量計算部112、補正照射量取得演算部114、照射量合成部116、照射時間計算部118、描画データ処理部120といった各機能を有している。制御計算機210内では、近接効果補正残差補正照射量計算部212、かぶり補正照射量計算部214、ローディング効果補正照射量計算部216、マップ作成部218、テーブル作成部220、かぶり補正残差補正照射量計算部222といった各機能を有している。
図19は、かぶりとローディング効果補正残差評価レイアウトを示す概念図である。
まず、図19を実施の形態1の補正を行ない描画し、図19の寸法評価用50%パターンの現像後の面内寸法分布R(x,y)を測定する。そして、図12の寸法感度を用いて、かぶり補正残差を補正するための照射量となるかぶり補正残差照射量DR(x,y)は、以下の式(式31)で求めることができる。
上述した実施形態1によるローディング効果補正が完全であれば、エッチング後の寸法分布は一様になる。しかし、エッチングガスの不均一性により、補正残差が存在する場合がある。実施の形態3には、実施の形態1における補正残差を補正する因子として、さらに、ローディング効果補正残差P(x,y)を加える場合について説明する。
図20において、電子ビーム描画方法は、電子ビーム描画動作前の準備工程と電子ビーム描画動作工程とを行なう。電子ビーム描画動作前の準備工程として、近接効果補正残差補正照射量計算工程(S102)、近接効果補正残差補正マップ作成工程(S104)、近接効果補正残差補正データテーブル作成工程(S106)、かぶり補正照射量計算工程(S202)、かぶり補正マップ作成工程(S204)、かぶり補正データテーブル作成工程(S206)、ローディング効果補正照射量計算工程(S302)、ローディング効果補正マップ作成工程(S304)、ローディング効果補正データテーブル作成工程(S306)、ローディング効果補正残差補正寸法測定工程(S312)、ローディング効果補正残差補正寸法マップ作成工程(S314)、マップ合成工程(S402)という一例の工程を実施する。かかる準備を経て、電子ビーム描画方法は、描画動作工程として、入力工程(S502)、近接効果補正照射量計算工程(S504)、近接効果補正残差補正データ取得工程(S506)、かぶり補正データ取得工程(S508)、ローディング効果補正データ取得工程(S510)、照射量合成工程(S512)、照射時間計算工程(S514)、照射工程(S516)という一例の工程を実施する。図20において、ローディング効果補正残差補正寸法計算工程(S312)とローディング効果補正残差補正寸法マップ作成工程(S314)が追加された点以外は、図1と同様である。また、描画装置100の構成は、図2と同様であるため説明を省略する。
20 かぶり補正マップ
30 ローディング効果補正マップ
50 基板
52 近接効果補正評価パターン
100 描画装置
101,340 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
110,210 制御計算機
112 近接効果補正照射量計算部
114 補正照射量取得演算部
116 照射量合成部
118 照射時間計算部
120 描画データ処理部
130,230 メモリ
140 偏向制御回路
146,148 磁気ディスク装置
150 描画部
152 パターンデータ
154 補正マップ
156 近接効果補正残差補正データテーブル
158 かぶり補正データテーブル
162 ローディング効果補正データテーブル
200 電子ビーム
201 電子銃
205 ブランキング偏向器
206 ブランキングアパーチャ
212 近接効果補正残差補正照射量計算部
214 かぶり補正照射量計算部
216 ローディング効果補正照射量計算部
218 マップ作成部
220 テーブル作成部
222 かぶり補正残差補正照射量計算部
330 電子線
410 第1のアパーチャ
411 開口
420 第2のアパーチャ
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
Claims (10)
- 荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画における近接効果を補正する近接効果補正照射量を少なくとも含む前記荷電粒子ビーム描画における補正照射量を計算する補正照射量計算工程と、
前記補正照射量の補正残差を補正する補正残差補正照射量を計算する補正残差補正照射量計算工程と、
前記補正残差補正照射量で補正された前記補正照射量により補正される前記荷電粒子ビームの照射量を計算する照射量計算工程と、
前記照射量になるように前記試料に前記荷電粒子ビームを照射する照射工程と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。 - 前記補正残差補正照射量計算工程において、前記補正残差補正照射量として、前記近接効果補正照射量の補正残差を補正する近接効果補正残差補正照射量を計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方法。
- 前記試料の面内位置で変化する寸法感度を用いて、前記近接効果補正残差補正照射量を計算す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方法。
- 前記補正照射量計算工程において、前記補正照射量として、前記近接効果補正照射量の他に、前記試料の面内位置で変化する寸法感度を用いてローディング効果に起因する前記パターンの寸法変動を補正するローディング効果補正照射量を計算することを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の荷電粒子ビーム描画方法。
- 前記ローディング効果補正照射量には、ローディング効果補正残差が加算されることを特徴とする請求項4記載の荷電粒子ビーム描画方法。
- 前記ローディング効果補正照射量には、前記試料を半導体デバイスの製造に用いられるマスクとして用いて製造されるウェハ上に生じると予測される寸法誤差の値が加算されることを特徴とする請求項4記載の荷電粒子ビーム描画方法。
- 前記ローディング効果補正照射量には、さらに、ローディング効果補正残差が加算されることを特徴とする請求項6記載の荷電粒子ビーム描画方法。
- 前記補正照射量計算工程において、前記補正照射量として、前記近接効果補正照射量の他に、かぶりに起因する前記パターンの寸法変動を補正するかぶり補正照射量を計算することを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の荷電粒子ビーム描画方法。
- 前記かぶり補正の補正残差を、かぶり補正照射量に乗算することを特徴とする請求項8記載の荷電粒子ビーム描画方法。
- 荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画における近接効果に起因するパターンの寸法変動を補正する近接効果補正照射量を計算する近接効果補正照射量計算部と、
前記近接効果補正照射量の補正残差を補正する近接効果補正残差補正照射量を計算する近接効果補正残差補正照射量計算部と、
かぶりに起因する前記パターンの寸法変動を補正するかぶり補正照射量を計算するかぶり補正照射量計算部と、
ローディング効果に起因する前記パターンの寸法変動を補正するローディング効果補正照射量を計算するローディング効果補正照射量計算部と、
前記近接効果補正照射量と前記近接効果補正残差補正照射量と前記かぶり補正照射量と前記ローディング効果補正照射量とを合成して、前記荷電粒子ビームの照射量を計算する照射量計算部と、
前記照射量で前記試料を前記荷電粒子ビームにより描画する描画部と、
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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