JP2010147449A - 荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】寸法変動を低減することのできる荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置を提供する。
【解決手段】電子ビーム描画装置は、レジスト膜のロット毎の平均膜厚が入力される入力部20と、フレーム情報をレジスト膜の膜厚に応じて補正する描画データ補正部31とを有する。描画データ補正部31は、平均膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、補正照射量から試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める照射量算出部とを有し、この照射量に基づいてマスク2に対し電子ビームで描画が行われる。補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも1つである。
【選択図】図1
【解決手段】電子ビーム描画装置は、レジスト膜のロット毎の平均膜厚が入力される入力部20と、フレーム情報をレジスト膜の膜厚に応じて補正する描画データ補正部31とを有する。描画データ補正部31は、平均膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、補正照射量から試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める照射量算出部とを有し、この照射量に基づいてマスク2に対し電子ビームで描画が行われる。補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも1つである。
【選択図】図1
Description
本発明は、荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置に関する。
近年、半導体装置の集積度の増加に伴い個々の素子の寸法は微小化が進み、各素子を構成する配線やゲートなどの幅も微細化されている。
この微細化を支えているフォトリソグラフィ技術には、加工や処理を受ける基板の表面にレジスト組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、光や電子線を照射して所定のレジストパターンを露光することによりレジストパターン潜像を形成する工程、必要に応じて加熱処理する工程、次いでこれを現像して所望の微細パターンを形成する工程、および、この微細パターンをマスクとして基板に対してエッチングなどの加工を行う工程が含まれる。
フォトリソグラフィ技術においては、露光光の波長が解像可能な配線パターン等の幅と比例関係にある。従って、パターンの微細化を図る手段の一つとして、上記のレジストパターン潜像を形成する際に使用される露光光の短波長化が進められている。また、より高解像度の露光技術として、電子線リソグラフィ技術の開発も進められている。電子線リソグラフィ技術は、利用する電子線が荷電粒子線であるために本質的に優れた解像度を有している。また、焦点深度を大きく確保することができるため、高い段差上でも寸法変動を抑制できるという利点を有しており、DRAMを代表とする最先端デバイスの開発に適用されている他、一部ASICの生産にも用いられている。さらに、ウェハにLSIパターンを転写する際の原版となるマスクまたはレチクルの製造現場では、電子線リソグラフィ技術が広く一般に使われている。
特許文献1には、電子線リソグラフィ技術に使用される可変成形型電子ビーム描画装置が開示されている。こうした装置における描画データは、CADシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ(CADデータ)に、補正や図形パターンの分割などの処理を施すことによって作成される。例えば、図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム(主偏向領域)単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。
副偏向領域は、副偏向器によって、主偏向領域よりも高速に電子ビームが走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第1のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第2のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、上述の通り、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。
近年、半導体デバイスのデザインルールが微細化、高精度化の一途を辿るなか、リソグラフィ技術に対する寸法精度(CD精度)に対する要求は厳しくなる一方である。特に、マスクヘの要求は非常に厳しいものとなっている。そこで、本発明は、こうした点に鑑み、寸法変動を低減することのできる荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
試料の膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応した近接効果補正照射量を求める工程と、
この近接効果補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。
試料の膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応した近接効果補正照射量を求める工程と、
この近接効果補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。
本発明の第2の態様は、所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
試料の膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応したかぶり補正照射量を求める工程と、
このかぶり補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。
試料の膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応したかぶり補正照射量を求める工程と、
このかぶり補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。
本発明の第3の態様は、所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
試料の膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応したローディング効果補正照射量を求める工程と、
このローディング効果補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。
試料の膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係を求める工程と、
ロット毎に試料の平均膜厚を求める工程と、
上記工程で求めた関係から平均膜厚に対応したローディング効果補正照射量を求める工程と、
このローディング効果補正照射量に基づいて、試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とするものである。
本発明の第4の態様は、試料のロット毎の平均膜厚が入力される入力部と、
平均膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、
補正照射量から試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める照射量算出部と、
この照射量に基づいて、試料に荷電粒子ビームで描画する描画部とを有する荷電粒子ビーム描画装置に関する。
この荷電粒子ビーム描画装置において、補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも1つである。
近接効果補正照射量は、平均膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係から求められる。
かぶり補正照射量は、平均膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係から求められる。
ローディング効果補正照射量は、平均膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係から求められる。
平均膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、
補正照射量から試料の所定位置における荷電粒子ビームの照射量を求める照射量算出部と、
この照射量に基づいて、試料に荷電粒子ビームで描画する描画部とを有する荷電粒子ビーム描画装置に関する。
この荷電粒子ビーム描画装置において、補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも1つである。
近接効果補正照射量は、平均膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係から求められる。
かぶり補正照射量は、平均膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係から求められる。
ローディング効果補正照射量は、平均膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係から求められる。
本発明の第5の態様においては、試料の膜厚を測定する膜厚測定部と、
測定した膜厚から試料のロット毎の平均膜厚を求める平均膜厚算出部とをさらに有することができる。
この場合、平均膜厚算出部から入力部に平均膜厚が入力される。
測定した膜厚から試料のロット毎の平均膜厚を求める平均膜厚算出部とをさらに有することができる。
この場合、平均膜厚算出部から入力部に平均膜厚が入力される。
本発明の第1の態様によれば、ロット毎の試料の平均膜厚に対応した近接効果補正照射量を求め、この値から試料に照射する荷電粒子ビームの照射量を求めるので、描画パターンの寸法変動を低減することができる。
本発明の第2の態様によれば、ロット毎の試料の平均膜厚に対応したかぶり補正照射量を求め、この値から試料に照射する荷電粒子ビームの照射量を求めるので、描画パターンの寸法変動を低減することができる。
本発明の第3の態様によれば、ロット毎の試料の平均膜厚に対応したローディング効果補正照射量を求め、この値から試料に照射する荷電粒子ビームの照射量を求めるので、描画パターンの寸法変動を低減することができる。
本発明の第4の態様によれば、ロット毎の試料の平均膜厚に対応した補正照射量を求め、この値から得られた照射量に基づいて試料に荷電粒子ビームで描画するので、描画パターンの寸法変動を低減することのできる荷電粒子ビーム描画装置が提供される。
電子ビーム描画装置における描画データは、CADシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ(CADデータ)に、補正や図形パターンの分割などの処理を施すことによって作成される。上記補正は、近接効果、かぶり、ローディング効果といった、レジストパターンの寸法変動を引き起こす要因に対して行われる。ここで、近接効果とは、レジスト膜に照射された電子がガラス基板の内部で反射してレジスト膜を再照射する現象を言う。一方、かぶりは、レジスト膜に照射された電子がその表面で反射し、さらに電子ビーム描画装置の光学部品に反射した後、レジスト膜を広範囲に渡って再照射してしまう現象である。この現象は、レジスト膜に電子が照射されて発生した二次電子によっても引き起こされる。また、ローディング効果は、レジストパターンをマスクとして下層の遮光膜等をエッチングする際に、面内でのレジスト膜や遮光膜の面積の違いが原因となって起こる寸法変動を言う。近接効果の影響半径σが十数μm程度であるのに対して、かぶりの影響半径σFは十mm程度、さらに、ローディング効果の影響半径σLは十mm〜数十mmにも及ぶ。
近接効果やかぶりの影響分布は、ガウス分布で近似される。図3は、マスク面内のx方向におけるかぶりの影響分布を示したものである。対応する描画パターンを図4に示す。図4において、201はマスク、202aおよび202bは描画パターンである。そして、図4のX方向に描画した際のかぶりの影響分布を示した結果が図3である。描画パターン202aと描画パターン202bとが重なる箇所ではパターン密度が高くなるために、図4に示すようにかぶりの影響が大きくなる。また、図3から分かるように、かぶりの影響分布、すなわち、かぶりの大きさやかぶりの影響半径は、レジスト膜の膜厚によって異なる。すなわち、レジスト膜の厚さが3000Åの方が、レジスト膜の厚さが2000Åのものより、かぶりの大きさが大きく、影響半径σFも大きくなっている。こうしたことは、近接効果やローディング効果についても言える。
近接効果や、かぶり、ローディング効果によるレジストパターンの寸法変動は、電子ビームの照射量を調整することによって補正される。一方、レジスト膜は製造ロットの違いにより膜厚に変動を生じ、ロット間での膜厚の変動はロット内での膜厚の変動より大きい。しかしながら、従来の補正方法では、ロット間の膜厚差に関係なく一定の補正係数を適用していた。そこで、本発明者は上記事実に鑑み、予めレジストの膜厚と補正係数との関係を求めておき、ロット毎の膜厚に応じた最適な補正係数を用いて電子ビームの照射量を決定することを考え、本発明に至った。この補正方法によれば、膜厚に応じて補正係数を変えるので、より厳密な補正が可能となる。したがって、電子ビームの照射量の最適化が図られ、レジストパターンの寸法変動を低減することが可能となる。
以下では、本発明の電子ビーム照射方法および電子ビーム照射装置の好ましい形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
まず、電子ビームによる描画対象である試料を準備する。本実施の形態においては、レジスト膜の膜厚が異なる試料を複数準備し、各試料について以下の方法により膜厚と補正係数との関係を求める。試料としては、例えば、石英等の透明ガラス基板上に、遮光膜としてクロム膜が形成され、さらにこの上にレジスト膜が形成されたものを用いることができる。
近接効果は、(式1)で表される。但し、Eはレジスト膜の電子ビーム吸収量で一定値、Dp(x,y)は近接効果補正照射量、ηは近接効果補正係数、κp(x,y)は近接効果影響分布である。
本実施の形態においては、実際に描画した結果を用いて、近接効果補正係数ηおよび近接効果影響分布κp(x,y)をレジスト膜の膜厚が異なる試料毎に求める。次いで、レジスト膜の膜厚毎にηとσを求めて補正テーブルを作成する。
一方、近接効果補正照射量Dp(x,y)は、(式1)を満たし、さらに以下の(式2−1)〜(式2−4)で表される。
近接効果補正照射量Dp(x,y)は、(式2−1)〜(式2−4)を解くことにより求められる。補正係数ηおよび近接効果影響分布κp(x,y)に、レジスト膜の膜厚に対応した値を用いることにより、レジスト膜の膜厚に対応した近接効果補正照射量Dp(x,y)が求められる。ここで、例えば、近接効果補正照射量の計算誤差を0.5%程度に抑えるには、上式でn=3までの補正項を考慮したDp(x,y)を計算すればよい。
以上のようにして、近接効果補正照射量Dp(x,y)とレジスト膜の膜厚との相関関係を求める。尚、レジスト膜の膜厚は、試料間で異なるだけではなく、厳密には、同一の試料であっても面内で分布を有している。例えば、試料表面を1mm程度のメッシュ状の小領域に区切った場合、レジスト膜の膜厚はメッシュ間で異なる。しかし、通常は、メッシュ間での膜厚のばらつきより、ロット間でのばらつきの方が大きい。したがって、本実施の形態では、レジスト面内での膜厚の平均値を求め、この値に対応する補正係数を適用する。但し、本発明においては、ロット間のレジスト膜厚差に応じて補正係数を変えるだけでなく、さらに、メッシュ領域毎に対応する補正係数を適用することとしてもよい。尚、後述するかぶりやローディング効果についても同様である。
かぶりやローディング効果がある場合には、上記の(式1)を拡張して(式3)のように表すことができる。但し、D(x,y)は補正照射量、θはかぶり補正係数、κp(x,y)はかぶり影響分布、S(x,y)は寸法感度(nm/%)、L(x,y)はローディング効果による寸法エラー(nm)である。
ローディング効果による寸法エラーL(x,y)は、(式4)のように表される。但し、γはローディング効果補正係数(nm)、P(x,y)はパターン密度、κL(x,y)はローディング効果影響分布である。
(式1)では、左辺のレジスト膜の電子ビーム吸収量Eについて、パターン密度に関係なく一定であるとした。また、ローディング効果も、パターン密度に関係なく寸法が一定量変化する現象である。しかし、寸法感度S(x,y)は、近接効果補正照射量Dp(x,y)に応じて変化し、近接効果補正照射量Dp(x,y)は、パターン密度に応じて変化するので、寸法感度S(x,y)はパターン密度毎に異なる値になる。したがって、パターン密度に応じて、(式4)の左辺のレジスト膜の電子ビーム吸収量Eを変える必要がある。
また、補正照射量D(x,y)は、(式5)に示すように、各補正照射量の積として求められる。(式5)において、Dp(x,y)は近接効果補正照射量であり、この値は、(式1)の解となる(式2−1)〜(式2−4)を満たす。また、DP(x,y)はかぶり補正照射量、DL(x,y)はローディング効果補正照射量である。
まず、ローディング効果が存在しない場合について考える。この場合、近接効果補正照射量DP(x,y)と、かぶり補正照射量DF(x,y)との積は、次の微分方程式(式6)を満足する。
近接効果の影響範囲は数十μmであるのに対し、かぶりの影響範囲はmm〜cmオーダーであり、近接効果に比べると非常に広いものとなる。したがって、かぶり補正照射量DF(x,y)は、(式8)の右辺2項目の積分において一定とみなすことができ、(式6)は(式7)のように変形できる。
(式7)に(式1)を代入すると、(式8)のようになる。
(式8)の積分内でDF(x,y)が一定であるとすると、(式8)は(式9)のように変形できる。
ローディング効果を含めた場合、(式3)に(式5)を代入すると(式10)のようになる。
近接効果の影響範囲(数十μm)に比べて、かぶりとローディング効果の影響範囲(mm〜cm)は非常に広いことから、(式10)において、DF(x,y)とDL(x,y)は右辺2項目の積分では一定値とみなすことができる。また、右辺3項目の積分で、DF(x,y)とDL(x,y)が一定であると仮定すると、(式10)は(式11)のようになる。
さらに、(式1)を用いると、(式11)は(式12)のようになる。
(式12)の右辺の分子は、一定値Eを外に出した関数として表すことで、(式13)のように変形できる。
(式13)を(式12)に代入すると、(式14)のようになる。
したがって、ローディング効果補正照射量DL(x,y)は、(式9)より(式15)のようになる。
以上の計算結果を踏まえて、まず、かぶり補正照射量DF(x,y)について計算する。
かぶり補正照射量DF(x,y)を求めるには、(式9)の分母となる(式16)の積分を実行する必要がある。
ここで、(式16)の積分計算をそのまま実行してもよいが、計算に要する時間を考慮して、次のようにしてもよい。すなわち、積分領域内で近接効果補正照射量DP(x,y)が一定であるとし、その値をE/{E+ηV(x,y)}と仮定して、(式9)を(式17)のように計算してもよい。
本実施の形態においては、実際に描画した結果を用いて、かぶり補正係数θおよびかぶり影響分布κF(x,y)をレジスト膜の膜厚が異なる試料毎に求める。次いで、レジスト膜の膜厚毎にθとκFを求めて補正テーブルを作成する。図5に一例として、レジスト膜の膜厚と、かぶり補正係数θおよびGaussianをカーネルとした場合のかぶりの影響半径σFとの関係を示す。
かぶり補正照射量DF(x,y)は(式9)より求められるので、かぶり補正係数θおよびかぶり影響分布κF(x,y)に、レジスト膜の膜厚に対応した値を用いることにより、レジスト膜の膜厚に対応したかぶり補正照射量DF(x,y)が求められる。
次に、ローディング効果補正照射量について計算する。
電子ビームの照射量に対するレジストパターンの寸法変動は、パターン密度によって異なる。具体的には、パターン密度が大きいほど、照射量に対する寸法変動が大きくなる。ここで、パターン寸法と照射量とが比例関係にあるとすると、ローディング効果による寸法変動がL(x,y)(nm)のとき、ローディング効果補正照射量DL(x,y)は(式18)で表される。但し、S(x,y)は寸法感度(nm/%)であり、近接効果補正照射量と場所に依存する値である。
また、パターン寸法が照射量の自然対数に比例する場合には、ローディング効果補正照射量DL(x,y)は(式19)で表される。
パターン寸法と照射量との関係は、プロセスに合わせて最適となるような関係式を選べばよい。
本実施の形態においては、実際に描画した結果を用いて、ローディング効果補正係数γおよびローディング効果影響分布κL(x,y)をレジスト膜の膜厚が異なる試料毎に求める。
例えば、κL(x,y)をガウス分布で近似すると、(式20)のようになる。但し、σLはローディング効果の影響半径であり、a’’はローディングの大きさを示す。b’’とC’’は被覆率が変わる境界の座標を示す。
(式20)および(式21)からγとσLが得られるので、レジスト膜の膜厚毎にγとσLを求めて補正テーブルを作成する。
ローディング効果補正照射量DL(x,y)は(式18)や(式19)から求められるので、ローディング効果補正係数γおよびローディング効果影響分布κL(x,y)に、レジスト膜の膜厚に対応した値を用いることにより、レジスト膜の膜厚に対応したローディング効果補正照射量DL(x,y)が求められる。
以上のようにして求めた近接効果補正照射量Dp(x,y)、かぶり補正照射量DP(x,y)、ローディング効果補正照射量DL(x,y)を(式7)に代入することにより、補正照射量D(x,y)が求められる。この補正照射量D(x,y)は、ロット間におけるレジスト膜の膜厚差を考慮した値であるので、電子ビームの照射量を最適化なものとして、レジストパターンの寸法変動を低減できる。
図1は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の構成図である。
図1に示すように、電子ビーム描画装置は、試料に電子ビームで描画する描画部と、描画を制御する制御部とを有する。試料室1内には、試料であるマスク2が設置されるステージ3が設けられている。マスク2は、例えば、石英等の透明ガラス基板上に、遮光膜としてクロム膜が形成され、さらにこの上にレジスト膜が形成されたものである。本実施の形態では、レジスト膜に対して電子ビームで描画を行う。ステージ3は、ステージ駆動回路4によりX方向(紙面における左右方向)とY方向(紙面における垂直方向)に駆動される。ステージ3の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路5により測定される。
試料室1の上方には、電子ビーム光学系10が設置されている。この光学系10は、電子銃6、各種レンズ7、8、9、11、12、ブランキング用偏向器13、成形偏向器14、ビーム走査用の主偏向器15、ビーム走査用の副偏向器16、および、2個のビーム成型用アパーチャ17、18等から構成されている。
図2は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、マスク2上に描画されるパターン51は、短冊状のフレーム領域52に分割されている。電子ビーム54による描画は、ステージ3が一方向(例えば、X方向)に連続移動しながら、フレーム領域52毎に行われる。フレーム領域52は、さらに副偏向領域53に分割されており、電子ビーム54は、副偏向領域53内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域52は、主偏向器15の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域53は、副偏向器16の偏向幅で決まる単位描画領域である。
副偏向領域の基準位置の位置決めは、主偏向器15で行われ、副偏向領域53内での描画は、副偏向器16によって制御される。すなわち、主偏向器15によって、電子ビーム54が所定の副偏向領域53に位置決めされ、副偏向器16によって、副偏向領域53内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器14とビーム成型用アパーチャ17、18によって、電子ビーム54の形状と寸法が決められる。そして、ステージ3を一方向に連続移動させながら、副偏向領域53内を描画し、1つの副偏向領域53の描画が終了したら、次の副偏向領域53を描画する。フレーム領域52内の全ての副偏向領域53の描画が終了したら、ステージ3を連続移動させる方向と直交する方向(例えば、Y方向)にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域52を順次描画して行く。
図1で、符号20は入力部であり、記憶媒体である磁気ディスクを通じて電子ビーム描画装置に、マスク2の描画データおよびロット毎のレジスト膜の平均膜厚データが入力される部分である。入力部20から読み出された描画データは、フレーム領域52毎にパターンメモリ21に一時的に格納される。パターンメモリ21に格納されたフレーム領域52毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、描画データ補正部31でレジスト膜の膜厚に応じて補正された後、データ解析部であるパターンデータデコーダ22と描画データデコーダ23に送られる。
描画データ補正部31は、レジスト膜の膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、補正照射量からマスク2の所定位置における電子ビームの照射量を求める照射量算出部とを有する。ここで、補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも1つである。上述の通り、近接効果補正照射量は、レジスト膜の膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係から求められる。また、かぶり補正照射量は、レジスト膜の膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係から求められる。さらに、ローディング効果補正照射量は、レジスト膜の膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係から求められる。
パターンデータデコーダ22からの情報は、ブランキング回路24とビーム成型器ドライバ25に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ22で上記データに基づいたブランキングデータが作成され、ブランキング回路24に送られる。また、所望とするビーム寸法データも作成されて、ビーム成型器ドライバ25に送られる。そして、ビーム成型器ドライバ25から、電子光学系10の成形偏向器14に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム54の寸法が制御される。
図1の偏向制御部30は、セトリング時間決定部29に接続し、セトリング時間決定部29は、副偏向領域偏向量算出部28に接続し、副偏向領域偏向量算出部28は、パターンデータデコーダ22に接続している。また、偏向制御部30は、ブランキング回路24と、ビーム成型器ドライバ25と、主偏向器ドライバ26と、副偏向器ドライバ27とに接続している。
描画データデコーダ23の出力は、主偏向器ドライバ26と副偏向器ドライバ27に送られる。そして、主偏向器ドライバ26から、電子光学系10の主偏向部15に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム54が所定の主偏向位置に偏向走査される。また、副偏向器ドライバ27から、副偏向器16に所定の副偏向信号が印加されて、副偏向領域53内での描画が行われる。
次に、電子ビーム描画装置による描画方法について説明する。
まず、試料室1内のステージ3上にマスク2を載置する。次いで、ステージ3の位置検出を位置回路5により行い、制御計算機19からの信号に基づいて、ステージ駆動回路4によりステージ3を描画可能な位置まで移動させる。
次に、電子銃6より電子ビーム54を出射する。出射された電子ビーム54は、照明レンズ7により集光される。そして、ブランキング用偏向器13により、電子ビーム54をマスク2に照射するか否かの操作を行う。
第1のアパーチャ17に入射した電子ビーム54は、第1のアパーチャ17の開口部を通過した後、ビーム成型器ドライバ25により制御された成形偏向器14によって偏向される。そして、第2のアパーチャ18に設けられた開口部を通過することにより、所望の形状と寸法を有するビーム形状になる。このビーム形状は、マスク2に照射される電子ビーム54の描画単位である。
電子ビーム54は、ビーム形状に成形された後、縮小レンズ11によって縮小される。そして、マスク2上における電子ビーム54の照射位置は、主偏向器ドライバ26によって制御された主偏向器15と、副偏向器ドライバ27によって制御された副偏向器16とにより制御される。主偏向器15は、マスク2上の副偏向領域53に電子ビーム54を位置決めする。また、副偏向器16は、副偏向領域53内で描画位置を位置決めする。
マスク2への電子ビーム54による描画は、ステージ3を一方向に移動させながら、電子ビーム54を走査することにより行われる。具体的には、ステージ3を一方向に移動させながら、各副偏向領域53内におけるパターンの描画を行う。そして、1つのフレーム領域52内にある全ての副偏向領域53の描画を終えた後は、ステージ3を新たなフレーム領域52に移動して同様に描画する。
上記のようにして、マスク2の全てのフレーム領域52の描画を終えた後は、新たなマスクに交換し、上記と同様の方法による描画を繰り返す。
次に、制御計算機19による描画制御について説明する。
制御計算機19は、入力部20で磁気ディスクに記録されたマスクの描画データを読み出す。読み出された描画データは、フレーム領域52毎にパターンメモリ21に一時的に格納される。
パターンメモリ21に格納されたフレーム領域52毎の描画データ、つまり、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、描画データ補正部31でレジスト膜の膜厚に応じて補正された後、データ解析部であるパターンデータデコーダ22と描画データデコーダ23を介して、副偏向領域偏向量算出部28、ブランキング回路24、ビーム成型器ドライバ25、主偏向器ドライバ26、副偏向器ドライバ27に送られる。
パターンデータデコーダ22では、描画データに基づいてブランキングデータが作成されてブランキング回路24に送られる。また、描画データに基づいて所望とするビーム形状データが作成されて副偏向領域偏向量算出部28とビーム成型器ドライバ25に送られる。
副偏向領域偏向量算出部28は、パターンデータデコーダ22により作成したビーム形状データから、副偏向領域53における、1ショットごとの電子ビームの偏向量(移動距離)を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部29に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。
セトリング時間決定部29で決定されたセトリング時間は、偏向制御部30へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部30より、ブランキング回路24、ビーム成型器ドライバ25、主偏向器ドライバ26、副偏向器ドライバ27のいずれかに適宜送られる。
ビーム成型器ドライバ25では、光学系10の成形偏向器14に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム54の形状と寸法が制御される。
描画データデコーダ23では、描画データに基づいて副偏向領域53の位置決めデータが作成され、このデータは主偏向器ドライバ26に送られる。次いで、主偏向器ドライバ26から主偏向器15へ所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム54は、副偏向領域53の所定位置に偏向走査される。
描画データデコーダ23では、描画データに基づいて、副偏向器16の走査のための制御信号が生成される。制御信号は、副偏向器ドライバ27に送られた後、副偏向器ドライバ27から副偏向器16に所定の副偏向信号が印加される。副偏向領域53内での描画は、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム54を繰り返し照射することによって行われる。
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
例えば、図1の例では、レジスト膜の平均膜厚を磁気ディスクに記録し、これを入力部20で読み出していた。しかし、本実施の形態では、図6に示すように、電子ビーム描画装置が、レジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定部101と、測定した膜厚からロット毎のレジスト膜の平均膜厚を求める平均膜厚算出部102とを有し、平均膜厚算出部102から入力部20に平均膜厚が入力される構成であってもよい。また、図6では、膜厚測定部101を試料室1内に設けているが、これに限られるものではなく、電子ビーム照射装置内の他の箇所に設けてもよい。例えば、試料室1内にマスク2が搬送される前段階、あるいは、試料室1外からマスク2が搬送された後段階で、マスクが載置される箇所に膜厚測定部を設けてもよい。例えば、図6では図示されていないが、マスク2がセットされる箇所であるレチクル管理システム(Reticle Management System)、電子ビーム描画装置内で大気と窒素ガスなどとの入れ替えを行うチャンバ、試料室1に搬入する前にマスク2の位置合わせを行うチャンバなどの内部に膜厚測定部を設けることができる。尚、図6において、図1と同じ符号は同じものであることを示している。
また、上記実施の形態では、レジスト膜の膜厚に対応した補正係数を求め、この値に基づいてレジスト膜に照射する電子ビームの照射量を決定したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、レジスト膜に代えて、クロム膜やハードマスクであってもよい。
また、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、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。
1 試料室
2 マスク
3 ステージ
4 ステージ駆動回路
5 位置回路
6 電子銃
7、8、9、11、12 各種レンズ
10 光学系
13 ブランキング用偏向器
14 成形偏向器
15 主偏向器
16 副偏向器
17 第1のアパーチャ
18 第2のアパーチャ
19 制御計算機
20 入力部
21 パターンメモリ
22 パターンデータデコーダ
23 描画データデコーダ
24 ブランキング回路
25 ビーム成形器ドライバ
26 主偏向器ドライバ
27 副偏向器ドライバ
28 副偏向領域偏向量算出部
29 セトリング時間決定部
30 偏向制御部
31 描画データ補正部
51 描画されるパターン
52 フレーム領域
53 副偏向領域
54 電子ビーム
101 膜厚測定部
102 平均膜厚算出部
201 マスク
202a、202b 描画パターン
2 マスク
3 ステージ
4 ステージ駆動回路
5 位置回路
6 電子銃
7、8、9、11、12 各種レンズ
10 光学系
13 ブランキング用偏向器
14 成形偏向器
15 主偏向器
16 副偏向器
17 第1のアパーチャ
18 第2のアパーチャ
19 制御計算機
20 入力部
21 パターンメモリ
22 パターンデータデコーダ
23 描画データデコーダ
24 ブランキング回路
25 ビーム成形器ドライバ
26 主偏向器ドライバ
27 副偏向器ドライバ
28 副偏向領域偏向量算出部
29 セトリング時間決定部
30 偏向制御部
31 描画データ補正部
51 描画されるパターン
52 フレーム領域
53 副偏向領域
54 電子ビーム
101 膜厚測定部
102 平均膜厚算出部
201 マスク
202a、202b 描画パターン
Claims (5)
- 所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて前記試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
前記試料の膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係を求める工程と、
前記ロット毎に前記試料の平均膜厚を求める工程と、
前記関係から前記平均膜厚に対応した近接効果補正照射量を求める工程と、
前記近接効果補正照射量に基づいて、前記試料の所定位置における前記荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。 - 所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて前記試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
前記試料の膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係を求める工程と、
前記ロット毎に前記試料の平均膜厚を求める工程と、
前記関係から前記平均膜厚に対応したかぶり補正照射量を求める工程と、
前記かぶり補正照射量に基づいて、前記試料の所定位置における前記荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。 - 所定数の試料により構成されるロットを製造単位とし、荷電粒子ビームを用いて前記試料に所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
前記試料の膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係を求める工程と、
前記ロット毎に前記試料の平均膜厚を求める工程と、
前記関係から前記平均膜厚に対応したローディング効果補正照射量を求める工程と、
前記ローディング効果補正照射量に基づいて、前記試料の所定位置における前記荷電粒子ビームの照射量を求める工程とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。 - 試料のロット毎の平均膜厚が入力される入力部と、
前記平均膜厚に対応した補正照射量を求める補正照射量算出部と、
前記補正照射量から前記試料の所定位置における前記荷電粒子ビームの照射量を求める照射量算出部と、
前記照射量に基づいて、前記試料に荷電粒子ビームで描画する描画部とを有し、
前記補正照射量は、近接効果補正照射量、かぶり補正照射量およびローディング効果補正照射量の少なくとも1つであって、
前記近接効果補正照射量は、前記平均膜厚と近接効果補正係数および近接効果影響分布との関係から求められ、
前記かぶり補正照射量は、前記平均膜厚とかぶり補正係数およびかぶり影響分布との関係から求められ、
前記ローディング効果補正照射量は、前記平均膜厚とローディング効果補正係数およびローディング効果影響分布との関係から求められることを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。 - 前記試料の膜厚を測定する膜厚測定部と、
前記測定した膜厚から前記試料のロット毎の平均膜厚を求める平均膜厚算出部とをさらに有し、
前記平均膜厚算出部から前記入力部に前記平均膜厚が入力されることを特徴とする請求項4に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008326613A JP2010147449A (ja) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008326613A JP2010147449A (ja) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2010147449A true JP2010147449A (ja) | 2010-07-01 |
Family
ID=42567522
Family Applications (1)
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JP2008326613A Pending JP2010147449A (ja) | 2008-12-22 | 2008-12-22 | 荷電粒子ビーム描画方法および荷電粒子ビーム描画装置 |
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JP (1) | JP2010147449A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011033932A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置および方法 |
-
2008
- 2008-12-22 JP JP2008326613A patent/JP2010147449A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011033932A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-02-17 | Nuflare Technology Inc | 荷電粒子ビーム描画装置および方法 |
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