JP2010212583A - 成形アパーチャ部材のクリーニング方法及び描画方法 - Google Patents

Abstract

【目的】アパーチャ部材の開口部端に成長した不純物をクリーニングすることができる描画方法並びにクリーニング方法を提供することを目的とする。
【構成】本発明の一態様の成形アパーチャ部材のクリーニング方法は、荷電粒子ビームを放出する工程と、開口部端の一部を用いて荷電粒子ビームを成形する成形アパーチャ部材に対し、開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に荷電粒子ビームによって照射されるように荷電粒子ビームを偏向する工程と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、成形アパーチャ部材のクリーニング方法及び描画方法に係り、例えば、電子ビームを可変成形させながら試料にパターンを描画する描画装置における成形アパーチャ部材のクリーニング方法に関する。

半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。

図６は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１の成形アパーチャ部材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の成形アパーチャ部材４２０には、第１の成形アパーチャ部材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の成形アパーチャ部材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の成形アパーチャ部材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の成形アパーチャ部材４１０の開口４１１と第２の成形アパーチャ部材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の成形アパーチャ部材４１０の開口４１１と第２の成形アパーチャ部材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方式という。第２の成形アパーチャ部材として、ＸＹ方向の二辺から構成される角部と、互いに逆方向に４５度傾けた二辺から構成される角部をもつビーム成形用のアパーチャ部材を使って、第１の成形アパーチャ部材との組み合わせにより４５度や９０度の角度をもつ形状にビームを成形している（例えば、特許文献１参照）。

ここで、上述したビーム成形用のアパーチャ部材を長期間使用した場合、アパーチャ部材の開口部のエッジ部分に不純物が成長し、成形時のエッジラフネスを劣化させてしまうといった問題があった。従来、定期的にアパーチャ部材そのものを交換していたため、装置稼動率を低下させる一因となっていた。

特開平１１−１３５４０３号公報

上述したように、ビーム成形用のアパーチャ部材を長期間使用した場合、アパーチャ部材の開口部のエッジ部分に不純物が成長し、成形時のエッジラフネスを劣化させてしまうといった問題があった。しかし、従来、かかる問題を解決する手法が確立されていなかった。

本発明は、かかる問題を克服し、アパーチャ部材の開口部端に成長した不純物をクリーニングすることができる描画方法並びにクリーニング方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の成形アパーチャ部材のクリーニング方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
開口部端の一部を用いて荷電粒子ビームを成形する成形アパーチャ部材に対し、開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に荷電粒子ビームによって照射されるように荷電粒子ビームを偏向する工程と、
を備えたことを特徴とする。

不純物が付着した開口部端にビームを照射することで不純物を除去することができる。

かかる複数の領域には、試料にパターンを描画する際に、荷電粒子ビームの成形に使用されない、或いは使用頻度の少ない部分が含まれると好適である。

本発明の一態様の描画方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
成形アパーチャ部材の開口部端の一部を用いて荷電粒子ビームを成形する工程と、
成形された荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
描画が行なわれる前に、荷電粒子ビームが試料に照射されない状態で開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に荷電粒子ビームによって照射されるように荷電粒子ビームを偏向する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の他の態様の描画方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
成形アパーチャ部材の開口部端の一部を用いて荷電粒子ビームを成形する工程と、
成形された荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
描画が行なわれた後に、荷電粒子ビームが試料に照射されない状態で開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に荷電粒子ビームによって照射されるように荷電粒子ビームを偏向する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の他の態様の描画方法は、
荷電粒子ビームを放出する工程と、
成形アパーチャ部材の開口部端の一部を用いて荷電粒子ビームを成形する工程と、
成形された荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
描画の途中に、荷電粒子ビームが試料に照射されない状態で開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に荷電粒子ビームによって照射されるように荷電粒子ビームを偏向する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、アパーチャ部材の開口部端に成長した不純物をクリーニングすることができる。よって、高精度な寸法のパターンを描画することができる。

実施の形態１における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における成形アパーチャ部材をクリーニングする際の照射位置の一例を示す図である。 実施の形態１における成形アパーチャ部材への不純物の付着状況の一例を示す図である。 実施の形態１における成形アパーチャ部材への不純物の付着状況の一例を示す図である。 従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。

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、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。図１において、描画装置１００は、描画部１５０と制御回路１６０を備えている。描画装置１００は、可変成形型の荷電粒子ビーム描画装置の一例となる。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を有している。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１（放出部）、照明レンズ２０２、偏向器２１２、ブランキングアパーチャ部材２１４、第１の成形アパーチャ部材２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２の成形アパーチャ部材２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。また、描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置されている。ＸＹステージ１０５上には、描画対象となる試料１０１が配置される。描画部１５０は、制御回路１６０により制御される。

また、電子鏡筒１０２内およびＸＹステージ１０５が配置された描画室１０３内は、図示していない真空ポンプにより真空引きされ、大気圧よりも低い圧力となる真空雰囲気となっている。

図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。

図２は、実施の形態１における描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。図２においては、複数のクリーニング工程が記載されているが、すべて行なう必要はなく、一連の工程が実施される際に、少なくとも１つのクリーニング工程が実施されればよい。例えば、描画前にクリーニング工程（Ｓ１０２）を実施してもよいし、描画の途中でクリーニング工程（Ｓ１０８）を実施してもよいし、描画後にクリーニング工程（Ｓ１１４）を実施してもよい。或いは、これらの内の複数の組み合わせで実施してもよい。

電子銃２０１から電子ビーム２００が放出される（Ｓ１０４）。電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、ビームＯＮ（ブランキングＯＦＦ）の場合、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴（開口部）を持つ第１の成形アパーチャ部材２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ部材２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２の成形アパーチャ部材２０６上に投影される。かかる第２の成形アパーチャ部材２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、第２の成形アパーチャ部材２０６の開口部端の一部を用いて第１のアパーチャ像の電子ビーム２００が成形される（Ｓ１０６）。ビーム成形により、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２の成形アパーチャ部材２０６の開口部を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向され、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上のレジストが塗布された試料１０１に照射される（Ｓ１０８）。そして、所定の照射時間が経過するとビームＯＦＦ（ブランキングＯＮ）となり、１回のショットが終了する。そして、描画が終了しているかどうかが判断される（Ｓ１１２）。まだ、次のショットが必要であれば、ビームＯＮ（ブランキングＯＦＦ）となり、ビーム成形（Ｓ１０４）から順次繰り返される。このようにして、各ショットの成形された第２のアパーチャ像の電子ビーム２００が所望の位置に照射されることで試料１０１上に所望のパターンが描画される。

ビームＯＮ（ブランキングＯＦＦ）の場合、偏向器２１２には電圧が印加されず、電子銃２０１から出た電子ビーム２００が、照明レンズ２０２により図１の実線で示したような軌道を進む。ビームＯＮの場合、電子ビーム２００が、第１の成形アパーチャ部材の開口部全体を照明する。そして、図１の実線で示したような軌道を通って、電子ビーム２００が試料１０１の所望の位置に照射される。

これに対して、ビームＯＦＦ（ブランキングＯＮ）の場合、偏向器２１２に電圧が印加される。偏向器２１２に電圧が印加されると、電子ビーム２００が偏向され、図１の点線に示すようにブランキングアパーチャ部材２１４の開口部以外の遮へい部に照射される。これにより、ブランキングアパーチャ部材２１４で電子ビーム２００がカットされ、それ以降には照射されなくなる。図１の例では、ブランキングアパーチャ部材２１４が第１の成形アパーチャ部材２０３の上流側に配置されているが、これに限るものではなく、第２の成形アパーチャ部材２０６の下流側にあっても構わない。或いは、その中間に配置されても構わない。試料１０１へと電子ビーム２００が届く前にビームをカットできる位置であればどこでもよい。

以上のようにビームのＯＮ／ＯＦＦを行なうことで、１回のショットが形成され、必要な箇所に必要な照射量の電子ビーム２００のショットを行なうことができる。かかるショット形成とビーム成形が可能な構成にすることにより可変成形型（ＶＳＢ型）ＥＢ描画装置とすることができる。

次に、クリーニング工程（Ｓ１０２），（Ｓ１０８），（Ｓ１１４）の内容について説明する。いずれのクリーニング工程も実施する時期が異なるだけで動作内容は同様である。

図３は、実施の形態１における成形アパーチャ部材をクリーニングする際の照射位置の一例を示す図である。成形アパーチャ部材２０６をクリーニングする方法では、電子銃２０１から電子ビーム２００が放出される。電子銃２０１から放出された電子ビーム２００は、ビームＯＮ（ブランキングＯＦＦ）の場合、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴（開口部）を持つ第１の成形アパーチャ部材２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１の成形アパーチャ部材２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２の成形アパーチャ部材２０６上に投影される。その際、第２の成形アパーチャ部材２０６の開口部２０端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域１０が順に電子ビーム２００の各ショットによって照射されるように偏向器２０５で第１のアパーチャ像の電子ビーム２００を偏向する。これにより、第２の成形アパーチャ部材２０６の開口部２０端（エッジ）に順にビームが照射され、開口部２０端に付着した不純物を除去することができる。図３の例では、第２の成形アパーチャ部材２０６に、０度と９０度に延びた２辺により形成される９０度の角度を持つ２箇所の角と、４５度と１３５度に延びた２辺により形成される９０度の角度を持つ２箇所の角と、０度と４５度に延びた２辺により形成される２２５度の角度を持つ１箇所の角と、０度と１３５度に延びた２辺により形成される２２５度の角度を持つ１箇所の角と、１３５度と９０度に延びた２辺により形成される１３５度の角度を持つ１箇所の角と、４５度と９０度に延びた２辺により形成される１３５度の角度を持つ１箇所の角との略８角形の開口部２０が形成された例を示している。９０度に延びた２辺には一部にくぼみが形成されているが、かかるくぼみについては８角形の角数に数えていないことは言うまでもない。また、図３の例では、図３に向かって水平方向を０度として上述した各角度を示している。

図３の例では、開口部２０端が含まれる領域１０に第１のアパーチャ像が偏向器２０５によって偏向され、開口部２０の周囲を一周するように（１）から順に（１５）に向かって各ショットが照射される。ここでは、開口部２０の周囲を一周するように照射しているが、これに限るものではなく不純物が付着した端部にランダムにショットしてもよい。ショットする複数の領域に不純物が付着した端部が含まれるようにすればよい。また、クリーニングする際は、描画対象となる試料１０１に電子ビーム２００が照射されない状態で行なうことは言うまでもない。例えば、ＸＹステージ１０５を移動させることで、電子ビーム２００の照射領域から試料１０１を外部に位置させればよい。或いは、描画前であれば試料１０１をＸＹステージ１０５上に搬入する前にクリーニング動作を行なってもよい。或いは、描画後であれば試料１０１をＸＹステージ１０５上から搬出した後にクリーニング動作を行なってもよい。或いは、描画対象となる試料１０１ではなくダミー基板をＸＹステージ１０５上に配置して行なっても構わない。また、ブランキングアパーチャ部材２１４が第２の成形アパーチャ部材２０６よりもＸＹステージ１０５側に配置されている場合であれば、ビーム０ＦＦの状態で第２の成形アパーチャ部材２０６をクリーニングするように偏向器２０５で電子ビーム２００を偏向させても構わない。

図４及び図５は、実施の形態１における成形アパーチャ部材への不純物の付着状況の一例を示す図である。図４（ａ）では、第２の成形アパーチャ部材２０６の開口部２０全体を示している。例えば、図４（ｂ）（ｃ）に示すように、２２５度の角度を持つ角部では、不純物の膜が形成されている様子がわかる。かかる箇所は、試料１０１にパターンを描画する際に、電子ビーム２００の成形にほぼ使用されない部分となる。図５に示す斜め４５度の二辺により形成される９０度の角度を持つ角部も電子ビーム２００の成形に使用されない部分であり、不純物の膜が形成されている様子がわかる。また、図４（ｅ）に示すように、斜め４５度の辺では、２２５度の角度を持つ角部ほどではないが、薄く不純物が形成されている様子がわかる。かかる箇所は、４５度の辺を成形する際に用いられ、試料１０１にパターンを描画する際に、９０度の辺を成形する場合に比べて電子ビーム２００の成形に使用される使用頻度の少ない部分となる。また、９０度の辺を成形する部分となる９０度の角度を持つ角部付近は、電子ビーム２００の成形に使用される使用頻度が高く、かかる箇所には図４（ｄ）に示すように不純物が形成されていないことがわかる。このように、電子ビームの成形に使用されない、或いは使用頻度の少ない部分に不純物が付着していることがわかる。よって、クリーニングする際にショットされる複数の領域には、試料１０１にパターンを描画する際に、電子ビーム２００の成形に使用されない、或いは使用頻度の少ない部分が含まれるようにすると好適である。また、第１の成形アパーチャ部材２０３は常に開口部全体が照射されるので不純物が付着しにくい。そのため、特に、クリーニングは不要である。

また、照射する電子ビームの照射量は、適宜設定すればよく、描画の際に使用する電流密度で１ショットあたり電子ビーム２００を１〜３０秒程度照射するとよい。例えば、２秒照射するとよい。かかる場合、開口部２０の周囲を一周するのに３０秒程度で済ますことができる。

クリーニング工程は、描画前、描画の途中、或いは描画後に定期的に実施することが望ましい。図４（ｄ）に示した結果でもわかるようにビームの照射頻度が高い位置には不純物の付着が無い。よって、定期的にクリーニングすることで常に不純物の成長を防ぐことができる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、上述した例では、開口部周囲の照射を各ショットを繰り返すことで行なっていたが、これに限るものではなく、開口部周囲を連続照射しながら移動させてもよい。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての成形アパーチャ部材のクリーニング方法及び描画方法は、本発明の範囲に包含される。

１０ 領域
２０ 開口部
１００ 描画装置
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１５０ 描画部
１６０ 制御回路
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１の成形アパーチャ部材
２０４ 投影レンズ
２０５，２０８ 偏向器
２０６，４２０ 第２の成形アパーチャ部材
２０７ 対物レンズ
２１２ 偏向器
２１４ ブランキングアパーチャ部材
３３０ 電子線
３４０ 試料
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームを放出する工程と、
   開口部端の一部を用いて荷電粒子ビームを成形する成形アパーチャ部材に対し、前記開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に前記荷電粒子ビームによって照射されるように前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
   を備えたことを特徴とする成形アパーチャ部材のクリーニング方法。
2. 前記複数の領域には、試料にパターンを描画する際に、前記荷電粒子ビームの成形に使用されない、或いは使用頻度の少ない部分が含まれることを特徴とする請求項１記載の成形アパーチャ部材のクリーニング方法。
3. 荷電粒子ビームを放出する工程と、
   成形アパーチャ部材の開口部端の一部を用いて前記荷電粒子ビームを成形する工程と、
   成形された前記荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
   前記描画が行なわれる前に、前記荷電粒子ビームが前記試料に照射されない状態で前記開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に前記荷電粒子ビームによって照射されるように前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
   を備えたことを特徴とする描画方法。
4. 荷電粒子ビームを放出する工程と、
   成形アパーチャ部材の開口部端の一部を用いて前記荷電粒子ビームを成形する工程と、
   成形された前記荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
   前記描画が行なわれた後に、前記荷電粒子ビームが前記試料に照射されない状態で前記開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に前記荷電粒子ビームによって照射されるように前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
   を備えたことを特徴とする描画方法。
5. 荷電粒子ビームを放出する工程と、
   成形アパーチャ部材の開口部端の一部を用いて前記荷電粒子ビームを成形する工程と、
   成形された前記荷電粒子ビームを用いて、試料にパターンを描画する工程と、
   前記描画の途中に、前記荷電粒子ビームが前記試料に照射されない状態で前記開口部端のそれぞれ異なる一部を含む複数の領域が順に前記荷電粒子ビームによって照射されるように前記荷電粒子ビームを偏向する工程と、
   を備えたことを特徴とする描画方法。