JP2007316201A - 電子線描画装置による描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子線描画装置の描画において、条件数を増加させることなく、簡便な方法により、露光量の補正パラメータηを設定する、高精度の描画方法を提供することにある。
【解決手段】複数水準の描画面積率のパターン及びＣＤのパターンデータにより、複数水準の露光量毎に描画し、描画面積率毎に、露光量と寸法変動量との曲線群１のグラフを作製し、基準描画面積率の基準ΔＣＤ₀に直線を引き、描画面積率α₀とΔＣＤ₀直線の交点に対応する基準露光量Ｄ₀、各々の曲線αとΔＣＤ₀の交点に対応する露光量Ｄを読み取り、数式１を用い、描画面積率α毎に、ＳＴＭＲ実験値を算出、プロットし、曲線群２グラフを作製と、数式３を用いて、複数水準の各々の補正パラメータηに対応する描画面積率α毎にＳＴＭＲ理論値を算出、プロットし、曲線群２のグラフに合致するようなη’を選別し、補正パラメータとし描画する特電子線描画装置による描画方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子線描画装置による描画方法、特に露光量の補正パラメータηに関する。

電子線描画装置は、フォトマスクの製造におけるパターン形成に用いる装置である。
電子線描画装置は、電子ビームを発生する電子銃が装置最上部に配置され、電子銃から発生した電子ビームは、ブランカー、照射レンズを介して第１形成スリット上に照射され、成形偏向器、成型レンズを介して第２形成スリットを通過し、第２形成スリットで形成された像は、縮小レンズ、対物レンズを介して縮小された後、位置決め偏向器により位置決め偏向されて、装置最下部に配置のステージ上の載置したマスクブランクの表面へ電子ビームのＥＢ粒子として照射される。

一方、パターンを形成する描画では、パターンデータを用いる。電子線描画装置のパターンデータメモリーヘ格納され、ショット分割ユニットで分割され、分割された各パターンデータに基づき、順次マスクブランク上に照射され、パターン形状に描画される。パターン形状の照射は、ブランカーにより操作され、すなわち照射では、開であり、それ以外は閉、電子ビームを通過させず、マスクブランク上では未照射となる。前記ブランカーの開では、電子ビームのＥＢ粒子の照射に同期し、電子ビームのブランキングが実行され、調整された照射時間のみＥＢ粒子が照射される。

前記ＥＢ粒子の照射は、パターンの密度、照射面積率からの強い影響があり、電子ビームの強さ、例えば露光量（Ｄｏｓｅ量）、例えばＥＢ粒子の照射時間等の加減により最適化されている。パターンデータ内の最小線幅（ＣＤ）は、益々狭くなる微細化の傾向となり、描画パターンの最小線幅（ＣＤ）が寸法変動してしまう、近接効果現象が発生する頻度が増加する問題がある。

さらに、高加速度の電子線描画装置の場合、電子線照射時にレジストの層内での散乱のほかに、基板表面に反射して戻ってくる電子線の影響（後方散乱）を受ける。

描画パターンの密度（以下描画面積率と記す）が高い場合には、前記後方散乱の影響を強くうけるために、描画パターンの最小線幅（ＣＤ）が寸法変動してしまう現象が発生する。

この問題を解決するために、描画装置では描画面積率に合わせて露光量の調整を行い、ＣＤの寸法のバランスが崩れないようにパラメータによる描画補正を行っている。

従来の露光量の補正パラメータηの最適化は、以下の方法により行われる。マスクブランクにテストパターンを描画する。該描画条件のうち、露光量（Ｄｏｓｅ量）とηパラメータを各々複数条件水準に設定して、マスクブランク上にマトリックス配置で描画した後、マトリックス内の各々テストパターンを計測し、最適なグループを選別し、その条件パラメータを露光量の補正パラメータηとする方法である。

図２は、従来の電子線描画装置による描画方法、特に露光量を最適化に設定するための描画方法を説明するテストパターンの基板の上面図である。以下に説明する。

図２は、テストパターンの基板の上面図である。描画用のマスクパターンのデータは、複数水準の描画面積率、例えば描画面積率が１０％、２０％、から９０％の９水準のパタ
ーンデータの配列であり、前記各々のパターンデータの近傍にＣＤ（最小線幅）のパターンが付属された１ファイルのテストパターンデータを準備する。次いで、描画手順を指示するジョブファイルを作成して、テストパターンデータのマトリックス状の配置位置、及び描画条件のうち、露光量（Ｄｏｓｅ量）の複数水準、例えば７、８、９、１０、１１、１２μＣ／ｃｍ²に設定し、各々露光量毎に複数水準のパラメータη量、例えば０．５、０．６、０．７、０．８、０．９の５水準に設定し、図２に示すテストマスクを作製する。図２に示すテストマスク（１０）では、横方向に露光量の複数水準を、縦方向にパラメータηの複数水準を組み合わせた描画条件の異なる、テストパターン（１２）が形成されている。

テストマスク（１０）の３０個の各々テストパターン（１２）毎に、ΔＣＤ、すなわちＣＤの寸法変動量を測定し、その形状等を観察し、最適な状態のテストパターン（２０）を選択する。最後に、最適な状態のテストパターン（２０）より、最適な露光条件、例えば、Ｄｏｓｅ量は、例えば１０．０μＣ／ｃｍ²であり、パラメータηは、例えば０．７を選択し、該条件を用いてフォトマスクを描画する。

前記描画補正における補正パラメータηを選択し、ＣＤバランスが崩れない状態を実現するためには最適なηの設定が必要となる。

被描画基板であるマスクブランクでは、レジストのコートロット毎にレジスト感度が異なるために、露光量の設定では、描画面積率の影響、さらに、レジスト感度も影響を受けるために、描画パターンの最小線幅（ＣＤ）が寸法変動してしまう現象が発生する。

そのために、レジスト感度を補完するための露光量の補正とともに、描画面積率に合わせた最適な補正パラメータηの設定が必要となる。

電子線描画装置のパターンの描画では、そのレジストの感度の差も考慮に入れつつ、描画面積率に合わせて露光量を最適にするために、露光量の補正パラメータηの最適化することが重要となる。

従来の補正パラメータηの最適化では、テストマスクの露光条件を細かい幅で設定、すなわち条件水準を細分化して、条件数を増加させるほど、算出精度が高くなるが、テストマスクの描画や結果の測定、又は評価に手間がかかる上に、厳密な最適値に到達することが困難となる場合が発生する。

以下に公知文献を記す。
特開２０００−３４０４８０号公報

本発明の課題は、電子線描画装置による描画において、条件水準を細分化して、条件数を増加させることなく、簡便な方法により、露光量（Ｄｏｓｅ量）の補正パラメータηを精度よく設定することにより、精度の高い描画方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、レジストを塗布したフォトマスク用ブランク上にパターンデータを用いて電子線描画装置により描画する電子線描画装置による描画方法であって、少なくとも以下の手順により描画することを特徴とする電子線描画装置による描画方法である。
（ａ）テストブランク上に、複数水準の描画面積率のパターン及びＣＤ（最小線幅）のパターンのパターンデータを用いて、複数水準の露光量（Ｄｏｓｅ量）毎にマトリックス状に配置し、描画し、テストパターンを作製する手順。
（ｂ）前記複数水準の描画面積率毎に、複数水準の露光量（Ｄｏｓｅ量）とその前記ＣＤの寸法変動量（ΔＣＤ）の関係を表す曲線をプロットし、描画面積率毎のＤｏｓｅ量とΔＣＤのグラフ（曲線群１）を作製する手順。
（ｃ）前記曲線群１より、基準となる描画面積率（α₀）の曲線を選択する手順。
（ｄ）前記曲線群１より、基準となるＣＤ変動量（ΔＣＤ₀）を選択し、該ΔＣＤ₀に直線を引く手順。
（ｅ）前記α₀の曲線とΔＣＤ₀の交点に対応するＤｏｓｅ量を基準露光量（Ｄ₀）とする手順。
（ｆ）前記α₀を除く曲線群１の曲線毎に、各々の曲線とΔＣＤ₀の交点に対応するＤｏｓｅ量を露光量（Ｄ）として読み取り、
ＳＴＭＲ実験値 ＝ （Ｄ／Ｄ₀−１）＊１００
―――数式１
を用いて、各々の描画面積率（α）毎に、ＳＴＭＲ実験値を算出する手順。
（ｇ）前記α₀及びαとＳＴＭＲ実験値の関係を表す曲線をプロットし、α₀及びαの描画面積率とＳＴＭＲ実験値のグラフ（曲線群２）を作製する手順。
（ｈ） Ｄ／Ｄ₀ ＝ （１＋η＊α₀）／（１＋η＊α）
―――数式２
を前記数式１に当てはめて、
ＳＴＭＲ理論値 ＝（（１＋η＊α₀）／（１＋η＊α）―１）＊１００
―――数式３
とする手順。
（ｉ）前記数式３を用いて、複数水準の補正パラメータηを設定し、各々の補正パラメータηに対応する描画面積率α毎にＳＴＭＲ理論値を算出し、αとＳＴＭＲ理論値の表す関係をプロットし、該曲線が前記曲線群２に合致するようなη’を選別する手順。
（ｊ）前記η’を最適な補正パラメータηとし、補正パラメータη’を設定し描画する手順。

本発明の電子線描画装置による描画方法によれば、簡便な方法により、露光量の補正パラメータηを精度良く設定することができるので、その補正パラメータηを施した描画を行うことにより、精度の高い描画方法を提供することが可能となる。

本発明の電子線描画装置による描画方法、特に露光量の補正パラメータηに関する一実施形態について図１を用いて以下説明する。

図１は、本発明の電子線描画装置による描画方法、特に露光量の補正パラメータηを用いた描画方法を説明する図面であり、（ａ）は、テストマスクの基板の上面図で、（ｂ）は、曲線群１のグラフであり、（ｃ）は、曲線群２のグラフである。

図１（ａ）は、テストマスク（１０）の基板の上面図である。描画用のマスクパターンのデータは、複数水準の描画面積率、例えば描画面積率が１０％、２０％、から９０％の９水準のパターンデータの配列であり、前記各々のパターンデータの近傍にＣＤ（最小線幅）のパターンが付属された１ファイルのテストパターンデータを準備する。次いで、描画手順を指示するジョブファイルを作成して、テストパターンデータのマトリックス状の配置位置の指示、及び描画条件のうち露光量（Ｄｏｓｅ量）の複数水準、例えば５μＣ／ｃｍ²〜１９μＣ／ｃｍ²の範囲で複数水準のＤｏｓｅ量、例えばＤｏｓｅ量が２０水準に
設定し、図１（ａ）に示すＤｏｓｅ量と描画面積率とを組み合わせたテストパターン（１２）を形成したテストマスク（１０）を作製する。

図１（ｂ）は、手順（ａ）〜（ｂ）を遂行して出来上がる曲線群１のグラフ（１００）である。曲線は、９本あり、各々は、描画面積率毎に分けられてプロットされている。横軸に５〜２０μＣ／ｃｍ²のＤｏｓｅ量であり、縦軸にΔＣＤ、すなわちＣＤの寸法変動量として、曲線群１の左端より描画面積率が９０％、から２０％、１０％、の９水準の曲線が各々プロットされている。

図１（ｃ）は、（ｃ）〜（ｇ）を遂行して出来上がる曲線群２のグラフ（２００）である。横軸に描画面積率、縦軸にＳＴＭＲ実験値として、数式１により算出した計算値を各々プロットした曲線が示されている。

本発明の電子線描画装置による描画方法は、レジストを塗布したフォトマスク用ブランク上にパターンデータを用いて電子線描画装置による描画において、少なくとも以下の手順により描画する方法である。

以下に前記描画方法の手順を詳細に説明する。最初に、手順（ａ）では、テストブランク上に、複数水準の描画面積率のパターン及びＣＤ（最小線幅）のパターンのパターンデータを用いて、複数水準の露光量（Ｄｏｓｅ量）毎にマトリックス状に配置し、描画し、テストパターンを作製する。基板上には、Ｄｏｓｅ量と描画面積率とを組み合わせたテストパターン（１２）が形成され、各々のＣＤの寸法変動量（ΔＣＤ）を測定し、その寸法変動量（ΔＣＤ）を各々の描画面積率毎にグループ分けにして、各々の描画面積率毎にＤｏｓｅ量とその寸法変動量（ΔＣＤ）関連図表を作製する（図１（ａ）参照）。

次いで、手順（ｂ）では、前記複数水準の描画面積率毎に、複数水準のＤｏｓｅ量とその前記ＣＤの寸法変動量（ΔＣＤ）の関係を表す曲線をプロットし、描画面積率毎のＤｏｓｅ量とΔＣＤのグラフ（曲線群１のグラフ（１００）を作製する。曲線群１のグラフ（１００）は、図左側より、９０％の描画面積率の曲線から、８０％、７０％、図右の１０％の描画面積率の曲線までの９本の曲線がグラフ化されている（図１（ｂ）参照）。

次いで、手順（ｃ）では、前記曲線群１のグラフ（１００）より、基準となる描画面積率（α₀）の曲線を選択する。例えば、基準描画面積率（α₀）は、５０％とし、図１（ｂ）上の曲線（１０２）を基準の曲線（１０２）として選択した（図１（ｂ）参照）。

次いで、手順（ｄ）では、前記曲線群１のグラフ（１００）より、基準となるＣＤ変動量（ΔＣＤ₀）を選択する。例えば、基準のΔＣＤ₀は、０．０１として、０．０１に基準の直線（１０３）を引き、基準の直線（１０３）とした（図１（ｂ）参照）。

次いで、手順（ｅ）では、前記曲線群１のグラフ（１００）より、α₀の基準の曲線（１０２）とΔＣＤ₀の基準の直線（１０３）との交点に対応するＤｏｓｅ量を選択する。例えば基準のＤｏｓｅ量（Ｄ₀）は、８．３μＣ／ｃｍ²として、８．３μＣ／ｃｍ²に基準の点（１０４）をプロットし、基準の点（１０４）とした（図１（ｂ）参照）。

次いで、手順（ｆ）では、前記α₀を除く曲線α毎に、例えば１０％〜４０％及び６０％〜９０％の各々の曲線毎に、各々の曲線とΔＣＤ₀の基準の直線（１０３）の交点に対応するＤｏｓｅ量の基準の点（１０４）の露光量Ｄ（１０６）を読み取り、
ＳＴＭＲ実験値 ＝ （Ｄ／Ｄ₀−１）＊１００
―――数式１
を用いて、各々の描画面積率（α）毎に、ＳＴＭＲ実験値を算出する。すなわち各々の描
画面積率（α）毎に順次算出する。

次いで、手順（ｇ）では、９本の描画面積率（α₀及びα）毎に、算出したＳＴＭＲ実験値とＤｏｓｅ量の関係を表す曲線をプロットし、α₀及びαの描画面積率とＳＴＭＲ実験値のグラフ（曲線群２のグラフ（２００））を作製する（図１（ｃ）参照）。

次いで、手順（ｈ）では、
Ｄ／Ｄ₀ ＝ （１＋η＊α₀）／（１＋η＊α）
―――数式２
を前記数式１に当てはめて、
ＳＴＭＲ理論値 ＝（（１＋η＊α₀）／（１＋η＊α）―１）＊１００
―――数式３
とする。

次いで、手順（ｉ）では、前記数式３を用いて、複数水準の補正パラメータηを設定し、各々の補正パラメータηに対応する、すなわち補正パラメータηを定数とし、目的の描画面積率α’の曲線（１０７）におけるＳＴＭＲ理論値を算出し、目的の描画面積率α’とＳＴＭＲ理論値の表す関係をプロットし、補正パラメータη毎の曲線群３のプロット図を作製する。なお、曲線群３のグラフは、図上から省略した（図１（ｂ）参照）。

前記手順（ｉ）において、前記曲線群３のプロット図のうち、目的の描画面積率α’のプロット図より、前記曲線群２のグラフ（２００）に合致するような補正パラメータηを選別し、目的の描画面積率α’の補正パラメータη’を抽出する（図１（ｃ）参照）。

前記曲線群２のグラフ（２００）に合致するように選択する方法は、グラフによる方法以外に種々あるが、例えば統計手法である最小自乗法により算出することも便利であり、パソコン等による自動計算ソフト等の活用も便利である。

次いで、手順（ｊ）では、前記η’を目的の描画面積率α’の最適な補正パラメータηとし、補正パラメータη’を設定して、目的のＤｏｓｅ量Ｄ’（１０８）及び補正パラメータη’を用いて目的の描画面積率α’のマスクパターンを描画する。以上手順（ａ）〜（ｊ）を経て目的の描画面積率α’のマスクにおける目的のＤｏｓｅ量Ｄ’及び目的の補正パラメータη’を設定することができる（図１（ｂ）参照）。

本発明の電子線描画装置による描画方法、特に露光量の補正パラメータηを用いた描画方法を説明する面図であり、（ａ）は、テストパターンの基板の上面図で、（ｂ）は、曲線群１のグラフであり、（ｃ）は、曲線群２のグラフである。 従来の電子線描画装置による描画方法、特に露光量を設定した描画方法を説明するテストパターンの基板の上面図である。

符号の説明

１０…テストマスク
１１…マスクブランク（基板）
１２…テストパターン
２０…最適なテストパターン
１００…曲線群１のグラフ
１０２…基準の曲線（基準の描画面積率α₀）
１０３…（基準のΔＣＤの）基準の直線
１０４…（基準の露光量Ｄ₀の）基準の点
１０５…基準以外の描画面積率（α）
１０６…基準以外のＤｏｓｅ量（Ｄ）
１０７…目的の描画面積率（α’）
１０８…目的のＤｏｓｅ量（Ｄ’）
２００…曲線群２のグラフ

Claims (1)

1. レジストを塗布したフォトマスク用ブランク上にパターンデータを用いて電子線描画装置により描画する電子線描画装置による描画方法であって、少なくとも以下の手順により描画することを特徴とする電子線描画装置による描画方法。
   （ａ）テストブランク上に、複数水準の描画面積率のパターン及びＣＤ（最小線幅）のパターンのパターンデータを用いて、複数水準の露光量（Ｄｏｓｅ量）毎にマトリックス状の配置で、描画し、テストパターンを作製する手順。
   （ｂ）前記複数水準の描画面積率毎に、複数水準の露光量（Ｄｏｓｅ量）とその前記ＣＤの寸法変動量（ΔＣＤ）の関係を表す曲線をプロットし、描画面積率毎のＤｏｓｅ量とΔＣＤのグラフ（曲線群１）を作製する手順。
   （ｃ）前記曲線群１のグラフより、基準となる描画面積率（α₀）の曲線を選択する手順。
   （ｄ）前記曲線群１のグラフより、基準となるＣＤ変動量（ΔＣＤ₀）を選択し、該ΔＣＤ₀に直線を引く手順。
   （ｅ）前記基準の描画面積率のα₀の曲線とΔＣＤ₀の交点に対応するＤｏｓｅ量を基準露光量（Ｄ₀）とする手順。
   （ｆ）前記α₀を除く曲線群１の曲線毎に、各々の曲線とΔＣＤ₀の交点に対応するＤｏｓｅ量を露光量（Ｄ）として読み取り、
   ＳＴＭＲ実験値 ＝ （Ｄ／Ｄ₀−１）＊１００
   ―――――数式１
   を用いて、各々の描画面積率（α）毎に、ＳＴＭＲ実験値を算出する手順。
   （ｇ）前記α₀及びαとＳＴＭＲ実験値の関係を表す曲線をプロットし、α₀及びαの描画面積率とＳＴＭＲ実験値のグラフ（曲線群２）を作製する手順。
   （ｈ） Ｄ／Ｄ₀ ＝ （１＋η＊α₀）／（１＋η＊α）
   ―――――数式２
   を前記数式１に当てはめて、
   ＳＴＭＲ理論値 ＝（（１＋η＊α₀）／（１＋η＊α）―１）＊１００
   なお、ηは、補正パラメータ
   ―――――数式３
   とする手順。
   （ｉ）前記数式３を用いて、複数水準の補正パラメータηを設定し、各々の補正パラメータηに対応する描画面積率α毎にＳＴＭＲ理論値を算出し、描画面積率αとＳＴＭＲ理論値の表す関係をプロットし、該曲線が前記曲線群２に合致するようなη’を選別する手順。
   （ｊ）前記η’を最適な補正パラメータηとし、補正パラメータη’を設定し描画する手順。