JP2017168630A - ブランキングプレートの検査方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ブランキングプレートの欠陥検出を効率良く行うことができる検査方法を提供する。【解決手段】ブランキングプレート２０の検査方法は、複数の孔が設けられた成形アパーチャアレイ１８を荷電粒子ビームが通過することにより複数のビームを生成する工程と、ブランキングプレート２０に配置された複数のブランカを用いて、前記複数のビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う工程と、前記複数のブランカで偏向されなかったビームが基板に照射される第１描画モードを用いて、前記基板上に第１検査パターンを描画する工程と、前記複数のブランカで偏向されたビームが基板に照射される第２描画モードを用いて、前記基板上に第２検査パターンを描画する工程と、前記基板上に形成された前記第１検査パターン及び前記第２検査パターンのパターン像を取得する工程と、取得したパターン像を比較して欠陥を判定する工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビームの各ビームのブランキングを行うブランキングプレートの検査方法に関する。
ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路線幅はさらに微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ回路パターンを形成するための露光用マスク（ステッパやスキャナで用いられるものはレチクルともいう。）を形成する方法として、優れた解像性を有する電子ビーム描画技術が用いられている。
例えば、マルチビームを使った描画装置がある。１本の電子ビームで描画する場合に比べて、マルチビームを用いることで一度（１回のショット）に多くのビームを照射できるのでスループットを向上させることができる。マルチビーム描画装置では、例えば、電子銃から放出された電子ビームを複数の孔を持った成形アパーチャアレイに通してマルチビームを形成し、ブランキングプレートにて各ビームのブランキング制御を行い、遮蔽されなかったビームが試料上の所望の位置に照射される。
ブランキングプレートには、成形アパーチャアレイの各孔の配置位置に合わせてビームの通過孔が形成されている。各通過孔には、対となる２つの電極からなるブランカが配置されている。各ブランカに印加する電圧を制御することで、各通過孔を通過する電子ビームをそれぞれ独立に偏向し、ブランキング制御を行う。
ブランカに欠陥があり、所望の電圧を印加することができない場合、ビームのオン／オフを切り替えることができなくなったり、ビームを所望の位置に照射できなくなったりして、描画精度が劣化する。そのため、どのブランカに欠陥があるかを特定する必要がある。しかし、マルチビームは多数のビームからなり、ビーム１本ずつの描画結果から欠陥箇所を特定するには膨大な時間がかかるという問題があった。
特開２００５−１１６７４３号公報 特開２０１５−１６２５０４号公報 特開２０１２−２２２０６８号公報 特開２０１１−１２９６２４号公報
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、ブランキングプレートの欠陥検出を効率良く高精度に行うことができるブランキングプレートの検査方法を提供することを課題とする。
本発明の一態様によるブランキングプレートの検査方法は、複数の孔が設けられた成形アパーチャアレイを荷電粒子ビームが通過することにより複数のビームを生成する工程と、ブランキングプレートに配置された複数のブランカを用いて、前記複数のビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う工程と、前記複数のブランカで偏向されなかったビームが基板に照射される第１描画モードを用いて、前記基板上に第１検査パターンを描画する工程と、前記複数のブランカで偏向されたビームが基板に照射される第２描画モードを用いて、前記基板上に第２検査パターンを描画する工程と、前記基板上に形成された前記第１検査パターン及び前記第２検査パターンのパターン像を取得する工程と、取得したパターン像を比較して欠陥を判定する工程と、を備えるものである。
本発明の一態様によるブランキングプレートの検査方法は、前記第１検査パターンのパターン像と設計パターンとを比較して欠陥を判定する工程をさらに備える。
本発明の一態様によるブランキングプレートの検査方法は、前記第２描画モードを用いて、前記第２検査パターンとは異なるフォーカスで前記基板上に第３検査パターンを描画する工程と、前記基板上に形成された前記第２検査パターンのパターン像と前記第３検査パターンのパターン像とを比較して欠陥を判定する工程と、をさらに備える。
本発明の一態様によるブランキングプレートの検査方法は、フォーカスを変えて複数の第３検査パターンを描画することを特徴とする。
本発明の一態様によるブランキングプレートの検査方法において、前記第１検査パターン及び第２検査パターンはラインアンドスペースパターンであることを特徴とする。
本発明によれば、ブランキングプレートの欠陥検出を効率良く高精度に行うことができる。
本発明の実施形態による描画装置の概略図である。 成形アパーチャアレイの平面図である。 （ａ）は電圧オフビーム照射モードのビーム照射例を示し、（ｂ）は電圧オフビーム照射モードのビーム照射例を示す図である。 同実施形態による検査方法を説明するフローチャートである。 マルチビームの照射領域を示す図である。 検査パターンの描画方法を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は検査パターンの模式図であり、（ｄ）は設計パターンの模式図である。 検出される欠陥の一例を示す図である。 検出される欠陥の一例を示す図である。 ブランカに欠陥がある場合のビーム照射例を示す図である。 検出される欠陥の一例を示す図である。 （ａ）はブランカに欠陥がない場合のビーム照射例を示す図であり、（ｂ）はブランカに欠陥がある場合のビーム照射例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態による描画装置の概略図である。図１に示す描画装置１は、マスクやウェーハ等の対象物に電子ビームを照射して所望のパターンを描画する描画部１０と、描画部１０の動作を制御する制御部５０とを備えたマルチ荷電粒子ビーム描画装置である。
描画部１０は、電子ビーム鏡筒１２及び描画室３０を有している。電子ビーム鏡筒１２内には、電子銃１４、照明レンズ１６、成形アパーチャアレイ１８、ブランキングプレート２０、アライメント部２１、縮小レンズ２２、偏向器２３、制限アパーチャ部材２４、対物レンズ２６、及び偏向器２８が配置されている。
描画室３０内には、ステージ３２が配置される。ステージ３２は、ＸＹ軸ステージとＺ軸ステージとを組み合わせたステージである。ステージ３２上には、描画対象の基板３４が載置されている。描画対象基板には、例えば、ウェーハや、ウェーハにエキシマレーザを光源としたステッパやスキャナ等の縮小投影型露光装置や極端紫外線露光装置を用いてパターンを転写する露光用のマスクが含まれる。また、描画対象基板には、既にパターンが形成されているマスクも含まれる。例えば、レベンソン型マスクは２回の描画を必要とするため、１度描画されマスクに加工された物に２度目のパターンを描画することもある。
制御部５０は、制御計算機５２、偏向制御部５４、及びステージ制御部５６を有している。制御計算機５２、偏向制御部５４、及びステージ制御部５６の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、電気回路を含むコンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。
電子ビーム鏡筒１２において、電子銃１４から放出された電子ビーム４０は、照明レンズ１６によりほぼ垂直にマルチビーム成形用の成形アパーチャアレイ１８全体を照明する。
図２は、成形アパーチャアレイ１８の平面図である。図２に示すように、成形アパーチャアレイ１８には、縦（Ｙ方向）及び横（Ｘ方向）に複数列の孔（開口部）Ｈが所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。各孔Ｈは、共に同じ設計寸法の矩形で形成される。これらの複数の孔Ｈを電子ビーム４０が通過することで、図１に示すようなマルチビーム４０ａ〜４０ｅが形成される。
ブランキングプレート２０には、成形アパーチャアレイ１８の各孔Ｈの配置位置に合わせてビームの通過孔２０ａが形成されている。各通過孔２０ａの近傍位置に、該当する通過孔２０ａを挟んで、ブランキング偏向用の電極３６，３７の組（ブランカＢ）が配置されている。例えば、一方の電極３６に偏向電圧が印加され、他方の電極３７が接地される。各通過孔２０ａを通過する電子ビームは、それぞれ独立に、２つの電極３６，３７に印加される電圧によって偏向される。
ブランキングプレート２０を通過したマルチビーム４０ａ〜４０ｅは、縮小レンズ２２によって縮小され、制限アパーチャ部材２４に形成された中心の穴に向かって進む。制限アパーチャ部材２４の中心の穴から位置がはずれたビームは、制限アパーチャ部材２４によって遮蔽される。
制限アパーチャ部材２４は、ブランキングプレート２０のブランカＢによってビームＯＦＦの状態になるように偏向された各ビームを遮蔽する。そして、ビームＯＮになってからビームＯＦＦになるまでに制限アパーチャ部材２４を通過したビームが、１回分のショットのビームとなる。制限アパーチャ部材２４の中心の穴を通過したビームは、対物レンズ２６により焦点が合わされ、所望の縮小率のパターン像となり、偏向器２８によって同方向にまとめて偏向されて、基板３４上の所望の照射位置に照射される。
ブランキングプレート２０と縮小レンズ２２との間には、レンズの光軸に一致するように電子ビームを入射させる（光軸合わせを行う）ための偏向コイルからなるアライメント部２１が設けられている。
本実施形態による描画装置１は、このアライメント部２１による電子ビームの偏向量を制御することで、図３（ａ）に示すように、ブランキングプレート２０のブランカＢにより偏向されなかった電子ビームが制限アパーチャ部材２４の中心の穴を通過する「電圧オフビーム照射モード（第１描画モード）」と、図３（ｂ）に示すように、ブランキングプレート２０のブランカＢにより偏向された電子ビームが制限アパーチャ部材２４の中心の穴を通過する「電圧オンビーム照射モード（第２描画モード）」とを切り替えることができる。
「電圧オフビーム照射モード」では、ブランキングプレート２０のブランカＢにより偏向されなかった電子ビームが基板３４に照射され、偏向された電子ビームは制限アパーチャ部材２４によって遮蔽される。
一方、「電圧オンビーム照射モード」では、ブランキングプレート２０のブランカＢにより偏向された電子ビームが基板３４に照射され、ブランカＢにより偏向されなかった電子ビームは制限アパーチャ部材２４によって遮蔽される。
ステージ３２が連続移動している時、ビームの照射位置がステージ３２の移動に追従するように偏向器２８によって制御される。ステージ３２の移動はステージ制御部５６により行われる。
制御計算機５２は、描画データに対し複数段のデータ変換処理を行って装置固有のショットデータを生成する。ショットデータには、各ショットの照射量及び照射位置座標等が定義される。
制御計算機５２は、ショットデータに基づき各ショットの照射量を偏向制御部５４に出力する。偏向制御部５４は、入力された照射量を電流密度で割って照射時間ｔを求める。そして、偏向制御部５４は、対応するショットを行う際、照射時間ｔだけビームＯＮするように、対応するブランカＢに印加する偏向電圧を制御する。
また、制御計算機５２は、ショットデータが示す位置（座標）に各ビームが偏向されるように、偏向位置データを偏向制御部５４に出力する。偏向制御部５４は、偏向量を演算し、偏向器２８に偏向電圧を印加する。これにより、その回にショットされるマルチビームがまとめて偏向される。
このような描画装置１において、ブランキングプレート２０のブランカＢに欠陥がある場合、欠陥があることを考慮しないで描画を行うと描画精度が劣化する。そのため、欠陥のあるブランカＢ（欠陥発生箇所）の特定と、欠陥種類の分類とを行う必要がある。
また、成形アパーチャアレイ１８の孔Ｈやブランキングプレート２０の通過孔２０ａの形状誤差も描画精度の劣化をもたらすため、形状誤差のある孔の特定を行う必要がある。以下、ブランキングプレート２０及び成形アパーチャアレイ１８の欠陥を検出する方法について説明する。
図４は、ブランキングプレート２０及び成形アパーチャアレイ１８を検査する方法を説明するフローチャートである。図４に示すように、この方法は、基板上のレジスト膜に欠陥検出用の検査パターンを描画する工程（ステップＳ１０１）と、現像処理を行ってレジストパターンを形成する工程（ステップＳ１０２）と、レジストパターンをマスクにしてエッチング処理を行い、遮光膜に検査パターンを形成する工程（ステップＳ１０３）と、検査パターンのパターン像を取得する工程（ステップＳ１０４）と、パターン像のダイ比較検査（Die to Die検査）及びデータ比較検査（Die to Database検査）を行い、欠陥を検出する工程（ステップＳ１０５）と、を備える。
ステップＳ１０１では、ステージ３２上に載置された検査用の基板３４にマルチビームを照射し、検査パターンを描画する。検査用の基板３４は、例えば、ガラス基板上にクロム膜などの遮光膜とレジスト膜とが積層されたものである。
図５は、縦４列×横４列に１６個の孔Ｈが設けられた成形アパーチャアレイ１８により形成されたマルチビームの照射領域と描画対象画素との一例を示す。
図５に示すように、基板３４の検査パターン描画領域がメッシュ状のメッシュ領域に分割され、各メッシュ領域が描画対象画素７０（描画位置）となる。１回のマルチビームの照射で照射可能な照射領域７２内に、１回のマルチビームの照射で照射可能な複数（この例では１６個）の画素７４が示されている。隣り合う画素７４間のピッチがマルチビームの各ビーム間のピッチとなる。
図５の例では、Ｘ方向及びＹ方向の１辺の長さがビームピッチとなる正方形の領域で１つのグリッド７６を構成する。図５の例では、各グリッド７６は、５×５画素で構成される。
図６に示すように、各グリッド７６内において、Ｙ方向（又はＸ方向）にそれぞれ１列に並ぶ５個の画素を露光し、Ｙ方向（又はＸ方向）に沿ったラインアンドスペースパターンＰを描画する。検査パターンとしてのラインアンドスペースパターンＰを描画する際、マルチビームの照射位置の移動は、偏向器２８による偏向でもよいし、ステージ３２の移動によるものでもよい。
基板３４には、描画モード及びフォーカス（焦点位置）を変えながら複数の検査パターン（ラインアンドスペースパターン）を描画する。まず、描画モードを電圧オフビーム照射モード（第１描画モード）に設定し、全てのブランカＢの印加電圧を０Ｖとし（電圧を印加せず）、フォーカスをベストフォーカスにして、第１検査パターンを描画する。
次に、基板３４上の別の領域において、描画モードを電圧オンビーム照射モード（第２描画モード）に設定し、全てのブランカＢに所定電圧（例えば５Ｖ）を印加し、フォーカスをベストフォーカスにして、第２検査パターンを描画する。
続いて、基板３４上の別の領域において、描画モードを電圧オンビーム照射モード（第２描画モード）とし、全てのブランカＢに所定電圧（例えば５Ｖ）を印加し、フォーカスをベストフォーカスからずらして、第３検査パターンを描画する。フォーカスの変更は、対物レンズ２６の調整によるものでもよいし、ステージ３２を駆動して基板３４の高さ（Ｚ方向の位置）を変えることによるものでもよい。第１〜第３検査パターンの描画順は任意である。
第１〜第３検査パターンの描画後、公知の現像装置及び現像液を用いて電子ビームが照射されたレジスト膜を現像する（ステップＳ１０２）。レジスト膜のうち、電子ビームが照射された箇所が現像液に対して可溶化し、レジストパターンが形成される。
続いて、レジストパターンをマスクとして、表面が露出した遮光膜をエッチングする（ステップＳ１０３）。これにより遮光膜が加工され、ラインアンドスペースの検査パターンが形成される。エッチング処理後、アッシング等によりレジストパターンを除去する。
ＳＥＭ等の検査装置を用いて検査パターンのパターン像を取得する（ステップＳ１０４）。例えば、図７（ａ）〜（ｃ）に示すような、第１〜第３検査パターンのパターン像が取得される。図７（ｄ）は設計データに基づくパターン（設計パターン）である。
パターン像を比較して、欠陥を検出する（ステップＳ１０５）。例えば、第１検査パターンのパターン像（第１パターン像）と、設計パターンとを比較検査（Die to Database検査）することで、図８に示すような差分Ｄ１が得られる。差分Ｄ１に対応する箇所の成形アパーチャアレイ１８の孔Ｈ又はブランキングプレート２０の通過孔２０ａに欠陥（形状誤差）があると判定する。このように、第１検査パターンと設計パターンとを比較検査して、成形アパーチャアレイ１８の孔Ｈ又はブランキングプレート２０の通過孔２０ａの形状誤差の欠陥を検出する。
第１検査パターンと、第２検査パターンとを比較検査（Die to Die検査）することで、図９に示すような差分Ｄ２が得られる。第１検査パターンと第２検査パターンとでは、電子ビーム描画時の描画モードが異なっている。
第１検査パターンは、図３（ａ）に示す電圧オフビーム照射モード（第１描画モード）で描画されており、ブランキングプレート２０の全てのブランカＢの印加電圧を０Ｖとして描画を行っている。この電圧オフビーム照射モードでは、ブランカＢにより偏向されなかった電子ビームが基板３４に照射されるため、偏向電圧を印加できないブランカＢが存在する場合でも、全てのビームが基板３４に照射される。
一方、第２検査パターンは、電圧オンビーム照射モード（第２描画モード）で描画されており、ブランカＢにより偏向された電子ビームが基板３４に照射される。図１０に示すように、偏向電圧を印加できないブランカＢ１が存在する場合、偏向されなかった電子ビーム４０ｆは制限アパーチャ部材２４によって遮蔽され、基板３４に照射されない。
そのため、第１検査パターンと第２検査パターンとの差分Ｄ２に対応する箇所のブランキングプレート２０のブランカＢには、電圧を印加できない欠陥があると判定する。
第２検査パターンと、第３検査パターンとを比較検査（Die to Die検査）することで、図１１に示すような差分Ｄ３が得られる。第２検査パターンと第３検査パターンとでは、電子ビーム描画時のフォーカスが異なっている。
第２検査パターン及び第３検査パターンは、ブランキングプレート２０のブランカＢにより偏向された電子ビームが基板３４に照射される電圧オンビーム照射モード（第２描画モード）で描画されている。この描画モードでは、ブランカＢが所望の偏向電圧を印加している場合、図１２（ａ）に示すように、フォーカスを変えても、基板３４上において、隣接するビームとの距離（ビーム間隔）Ｌは変わらない。
しかし、図１２（ｂ）に示すように、所望の偏向電圧を印加できない（印加電圧にずれが生じている）ブランカＢ２が存在する場合、偏向量に差が生じ、フォーカス（焦点位置）が異なると、基板３４上において、隣接するビームとの距離（ビーム間隔）に差ΔＬが発生する。
そのため、第２検査パターンと第３検査パターンとの差分Ｄ３に対応する箇所のブランキングプレート２０のブランカＢには、所定の偏向電圧が印加できない（印加電圧が所定値からずれている）欠陥があると判定する。
このように、パターン描画時の描画モードやフォーカスを変えて第１〜第３検査パターンを形成し、ダイ比較検査（Die to Die検査）やデータ比較検査（Die to Database検査）を行うことで、ブランキングプレート２０や成形アパーチャアレイ１８の欠陥発生箇所を検出（特定）することができる。また、検出した欠陥が、成形アパーチャアレイ１８の孔Ｈ又はブランキングプレート２０の通過孔２０ａの形状誤差であるか、ブランキングプレート２０のブランカＢが動作しないか、又はブランカＢの印加電圧が所定値からずれているか、分類することができる。ビーム１本ずつの描画結果から欠陥箇所を特定する必要はなく、欠陥検出を効率良く高精度に行うことができる。
上記実施形態において、フォーカスの変更量を変えて複数の第３検査パターンを描画してもよい。例えば、フォーカスをベストフォーカスからプラス側にずらした場合と、マイナス側にずらした場合との２種類の第３検査パターンを描画してもよい。ベストフォーカスにずれが生じている場合でも、どちらかの第３検査パターンは第２検査パターンとの差分Ｄ３が明確に現れ、欠陥検出の精度を向上させることができる。
上記実施形態では、検査パターンとしてラインアンドスペースパターンを形成する例について説明したが、検査パターンの形状はこれに限定されず、例えばコンタクトホールでもよい。
上記実施形態では、電子ビームを照射する構成について説明したが、イオンビーム等の他の荷電粒子ビームを照射してもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１ 描画装置
１０ 描画部
１２ 電子ビーム鏡筒
１４ 電子銃
１６ 照明レンズ
１８ 成形アパーチャアレイ
２０ ブランキングプレート
２１ アライメント部
２２ 縮小レンズ
２３ 偏向器
２４ 制限アパーチャ部材
２６ 対物レンズ
２８ 偏向器
３０ 描画室
３２ ステージ
３４ 基板
３６，３７ 電極
５０ 制御部
５２ 制御計算機
５４ 偏向制御部
５６ ステージ制御部

Claims (5)

  1. 複数の孔が設けられた成形アパーチャアレイを荷電粒子ビームが通過することにより複数のビームを生成する工程と、
    ブランキングプレートに配置された複数のブランカを用いて、前記複数のビームのうち、それぞれ対応するビームのブランキング偏向を行う工程と、
    前記複数のブランカで偏向されなかったビームが基板に照射される第１描画モードを用いて、前記基板上に第１検査パターンを描画する工程と、
    前記複数のブランカで偏向されたビームが基板に照射される第２描画モードを用いて、前記基板上に第２検査パターンを描画する工程と、
    前記基板上に形成された前記第１検査パターン及び前記第２検査パターンのパターン像を取得する工程と、
    取得したパターン像を比較して欠陥を判定する工程と、
    を備えるブランキングプレートの検査方法。
  2. 前記第１検査パターンのパターン像と設計パターンとを比較して欠陥を判定する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のブランキングプレートの検査方法。
  3. 前記第２描画モードを用いて、前記第２検査パターンとは異なるフォーカスで前記基板上に第３検査パターンを描画する工程と、
    前記基板上に形成された前記第２検査パターンのパターン像と前記第３検査パターンのパターン像とを比較して欠陥を判定する工程と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のブランキングプレートの検査方法。
  4. フォーカスを変えて複数の第３検査パターンを描画することを特徴とする請求項３に記載のブランキングプレートの検査方法。
  5. 前記第１検査パターン及び第２検査パターンはラインアンドスペースパターンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のブランキングプレートの検査方法。
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