JP2018006748A - 表面上に書込む形状をバイアスするための方法およびシステム - Google Patents
表面上に書込む形状をバイアスするための方法およびシステム Download PDFInfo
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Abstract
Description
本願は、2016年6月28に出願され「Bias Correction in Charged Particle Beam Lithography」と題された米国仮特許出願第62/355,869号に基づく優先権を主張する2017年6月23日に出願され「Bias Correction for Lithography」と題された米国特許出願第15/631,331号に基づく優先権を主張し、これらすべてを本明細書に引用により援用する。
集積回路等の半導体装置の生産または製造において、光学リソグラフィを利用して半導体装置を作製する場合がある。光学リソグラフィは印刷プロセスであり、この印刷プロセスでは、リソグラフィマスクまたはフォトマスクまたはレチクルを用いてパターンを半導体またはシリコンウェハ等の基板に転写して集積回路(I.C.)を作る。その他の基板は、フラットパネルディスプレイ、ホログラフィーマスク、または他のレチクルも含み得る。従来の光学リソグラフィは波長193nmの光源を用いるが、本願では極端紫外線(extreme ultraviolet:EUV)またはX線リソグラフィも光学リソグラフィの一種とみなされる。1枚のまたは複数枚のレチクルは、集積回路の個々の層に対応する回路パターンを含み得る。このパターンは、フォトレジストまたはレジストとして知られている感光性材料の層で覆われている基板上の特定領域上に投影することができる。パターン形成された層が転写されると、この層に対してエッチング、イオン注入(ドーピング)、メタライゼーション、酸化、および研磨等の他のさまざまな処理を施し得る。これらのプロセスを用いて基板の個々の層を仕上げる。数個の層が必要な場合は、プロセス全体またはそのバリエーションを新たな各層ごとに繰返すことになる。最終的には複数の装置または集積回路を組合わせたものが基板上に出現する。次に、これらの集積回路をダイシングまたはソーイングによって切り離した後に個別のパッケージに実装する。より一般的には、基板上のパターンを用いてディスプレイ画素、ホログラム、誘導自己組織化(directed self-assembly:DSA)ガードバンド、または磁気記録ヘッド等の加工品を画定する。従来の光学リソグラフィ書込マシンは一般的に、光学リソグラフィプロセス中にフォトマスクパターンを4分の1に縮小する。このため、レチクルまたはマスク上に形成されているパターンは、基板またはウェハ上の所望のパターンのサイズの4倍でなければならない。
露光されて表面上に転写されるパターンの寸法をバイアスするための方法およびシステムが示される。この方法は、パターンのエッジを一定距離バイアスする機能を改善するとともに、従来の方法との比較においてバイアス計算効率を改善する。この方法は、線量を表わす画素のアレイを用いてパターンのエッジを識別し、このエッジを移動させてターゲットバイアスを得る。いくつかの実施形態において、線量マージンをバイアス作業の一部として向上させることもできる。バイアスする際に、線量計算を、エッジの近傍の画素のみに対して線量データを用いて実行することができる。本方法の計算は、パターンを露光して表面上に転写することに対してインライン方式で実行し得る。
次に、同様の番号が同様の要素を示している図面を参照すると、図1は、可変形ビーム(VSB)を用いて表面12を製造する、この場合は電子ビーム書込システム10である、荷電粒子ビーム書込システム等のリソグラフィシステムの実施形態を示す。電子ビーム書込システム10は、電子ビーム16をアパーチャプレート18に向かって照射する電子ビームソース14を有する。プレート18には、電子ビーム16を通すアパーチャ20が形成されている。電子ビーム16は、開口アパーチャを通過すると、レンズ系(図示せず)により、別の矩形アパーチャプレートまたはステンシルマスク24に向けて電子ビーム22として導かれるまたは偏向させられる。ステンシル24には、矩形または三角形等のさまざまな単純形状を画定する開口またはアパーチャ26が多数形成されている。ステンシル24に形成された各アパーチャ26を用いて、シリコンウェハ、レチクル、またはその他の基板等の基板34の表面12にパターンを形成することができる。電子ビーム30は、アパーチャ26のうちの1つから出て、アパーチャ26から出射されたパターンのサイズを縮小する電磁または静電縮小レンズ38を通過する。一般的に利用できる荷電粒子ビーム書込システムでは、縮小率は10と60の間である。縮小された電子ビーム40は、縮小レンズ38から出た後に一連のデフレクタ42によってパターン28として表面12上に導かれる。表面12は、電子ビーム40に反応するレジスト(図示せず)で被覆されている。電子ビーム22は、パターン28の大きさと形状に影響する、アパーチャ26の可変部分に重なるように導かれてもよい。ブランキングプレート(図示せず)を用いて、ビーム16または成形されたビーム22を偏向させることにより、各ショット後の、ビーム22を導くレンズおよびデフレクタ42が次のショットのために再調整されている期間中に、電子ビームが表面12に達しないようにする。一般的に、ブランキングプレートは、電子ビーム16を偏向させることによって電子ビームが開口20を照射することを防止するように配置される。従来、ブランキング期間は、固定長の時間である場合がある、または、たとえば、次のショットの位置についてデフレクタ42をどの程度再調整する必要があるかによって変わる場合がある。
表面上にパターンを製造するプロセスでは、表面上に投射する形状の幅を、所定の一定バイアスを与える機能によって制御することが望ましい。たとえば、1つの「マスク」が作られることが多く、そうすると、どのような理由にしても、マスク上のパターン特徴が、わずかに、たとえば2.3nm太すぎるまたは細すぎると判断される場合があるかもしれない。その場合、製作者は、もう一度繰返すときに、パターンにおけるエッジすべてを2.3nm/2=1.65nmバイアスすることにより、次のバージョンを改善したいと考えるであろう。一定のバイアスは図5に示されている。図5は、「Hello World」というテキストを含むパターンの一例510を示す。パターン520は、元のパターン510と同様であるが、パターン520では、エッジを正にバイアスする、すなわちエッジを外側に移動させることにより、文字を太くしている。バイアスするとき、パターン内の各形状のエッジを「内側に」または「外側」にバイアスすることにより、各パターンの幅をより細くまたは太くする。パターンのスケールは変わらない。バイアスすることにより、たとえば、エッチング特性の変化(オーバーエッチングまたはアンダーエッチング)を考慮することができる。
・正のバイアスは、外向きのバイアスであり、重なりが生じる可能性があるが、それは後処理ステップで除去しなければならない。
・負のバイアスは、内向きのバイアスであり、狭い領域が消える可能性がある。
・正のバイアスは、正しく実行されると、正方形の角が丸くなる。ほとんどのCADシステムにおいて、曲線形状は表現し処理するのが難しい。
・得られた出力ファイルは、通常、入力ファイルよりも大きく、書込にも、たとえばコンピュータディスクからの読取にも、多大な時間を要する。
・最小形状寸法が、半導体装置製造における先端マスクプロセスの>100nm(マスク座標)のように、書込プロセスの前方ブラーと比較してかなり大きい。
・長距離効果の補正前においてすべてのショットが「通常の」線量(1.0と呼ばれることもある)であった。
・ショットの重複は線量が異なる領域を生じさせるので、ショットは重複しない。
・半導体装置の先端フォトマスクの場合の約10〜30μmの範囲に典型的には含まれる、隣接するショットによって与えられる後方散乱の量が、表面全体で比較的一定である。
短距離効果は、バイアスにおいて何らかの不均一性を生じさせるが、相当に大きいショットの場合はこれは許容できるものであった。
・電子ビームリソグラフィのマスク座標の100nm未満のように、最小形状寸法が小さい。
・ショットの線量が変動する。
・ショットが重複する場合がある。
・10〜30μmスケールの局所密度が表面全体で大きく変化し得る。
この環境において、線量の変化は一定距離のバイアスをもたらさない。
・前方シグマ20nm。これは、前方散乱と、総称して「ビームブラー」と呼ばれているその他の効果をシミュレートする。
・PEC:パターン密度ISO。これは、近接効果補正(PEC)のためにラインが分離されていることを意味する。当業者には知られていることであるが、PECは後方散乱およびその他の長距離効果を補正する。
・VSBショットの2つの線量:1.0および2.0。
したがって、4つのシミュレーションがある。すなわち2つの形状幅各々に対して2つの線量を用いている。図8は、このシミュレーションの結果を示す。
・「線量」列:ショット線量。0.5のしきい値を想定。
・「ターゲットCD」:2つの所望パターン幅は30nmと200nm。
・「ショットサイズ」:実際のショットサイズ。線量1.0の場合、ショットサイズはターゲットCDと同一であることがわかる。線量2.0の場合、ターゲットCDを得るにはショットを細くしなければならない。
・「出力CD」:指定されたショット幅およびショット線量によって得られた、シミュレートされたCD。なお、幅30nmのショットは、ショットサイズが小さいため、線量1.0の場合は幅30nmのパターンを生成しない。
・「線量マージン/エッジ勾配」:パターンエッジで計算された線量マージン。
・「5%の線量バイアスによるデルタCD」:これは、線量を5%変化させることによって生じるであろうパターン幅の変化である。
改善されたバイアス補正
本開示は、マルチビームエネルギ源を用いて、マスク、ウェハ、フラットパネルディスプレイ(FPD)、またはFPDマスク等の何らかの表面上にパターンを製造することに適用される。エネルギ源の種類は、電子ビーム(eBeam)、陽子ビーム、フッ化アルゴン(ArF)光学レーザ、多周波レーザ(FPDライターが使用)、およびEUVを含む。マルチビームの場合、(コラムと呼ばれることが多い)1つのチャンバが、1つのソース(たとえば電子銃もしくは光源)または複数のソースいずれかを通して同時に複数の形状を発射する装置を収容する。複数の形状は、たとえば512×512のアレイであってもよいが、たとえば、総数がおよそ約10以下からそれよりも遥かに多い512×512を上回る数までの範囲の、どのような数であってもよい。これらの形状は、正方形でもよく、本開示では画素と呼ばれる。
Claims (21)
- 画素のアレイを入力するステップを含み、前記画素のアレイ内の各画素は画素線量を含み、前記画素のアレイは複数のパターンを用いて露光される表面上の線量を表わし、前記複数のパターンのうちの各パターンはエッジを含み、
ターゲットバイアスを入力するステップと、
前記複数のパターンのうちの各パターンのエッジを識別するステップと、
前記識別したエッジの近傍にある各画素ごとに、前記識別したエッジが前記ターゲットバイアスだけ移動するように、算出画素線量を計算するステップと、
前記画素のアレイを前記算出画素線量とともに出力するステップとを含む、方法。 - 前記出力した画素のアレイを用いて、前記表面を、マルチビーム装置によって露光するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記算出画素線量を計算するステップは、勾配ベクトルを計算するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記パターンのエッジを識別するステップは、前記画素のアレイの画素線量を用いて前記エッジの位置を計算するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記算出画素線量を計算するステップは、前記移動するエッジの線量マージンを計算するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記線量マージンは、前記移動するエッジの近くの画素の画素線量を増すことによって改善される、請求項5に記載の方法。
- 前記線量マージンは、少なくとも予め定められた最小線量マージンまで改善される、請求項6に記載の方法。
- 前記線量マージンは、予め定められた最大画素線量まで最大化される、請求項6に記載の方法。
- 前記計算するステップの一部はグラフィック処理装置を用いて実行される、請求項1に記載の方法。
- 前記表面に対する前記複数のパターンを入力するステップと、
前記複数のパターンのパターンデータをラスター化することにより前記画素のアレイを生成するステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記算出画素線量を計算するステップは、中距離散乱を補償するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 露光により表面上に転写される、各々がエッジを含む複数のパターンを入力するステップと、
ターゲットバイアスを入力するステップと、
前記複数のパターンをラスター化することにより画素のアレイを生成するステップとを含み、前記画素のアレイ内の各画素は露光線量を表わし、
前記画素のアレイ内の画素の線量を計算するステップを含み、前記計算した線量は、前記複数のパターンのうちの各パターンのエッジを移動させ、前記移動は前記ターゲットバイアスに基づいており、
前記計算した画素の線量を含む画素のアレイを出力するステップを含む、方法。 - 表面上に書込まれる形状をバイアスするためのシステムであって、前記システムは、
画素のアレイを入力するように構成された装置を備え、各画素は画素線量を含み、前記画素のアレイは、各々がエッジを含む複数のパターンを用いて露光される表面上の線量を表わし、
前記複数のパターンのうちの各パターンのエッジを識別するように構成された装置と、
前記識別したエッジがターゲットバイアスだけ移動するように、前記識別したエッジの近傍にある画素の算出画素線量を計算するように構成された装置と、
前記画素のアレイを前記算出画素線量とともに出力するように構成された装置とを備える、システム。 - 一組の幾何学形状を用いて前記画素のアレイにおける画素線量を求めるように構成された装置をさらに備える、請求項13に記載のシステム。
- 前記出力した画素のアレイを用いて前記表面を露光するように構成された装置をさらに備える、請求項13に記載のシステム。
- 前記算出画素線量を計算するように構成された装置は、前記表面を露光するように構成された装置と同時にインライン方式で動作する、請求項15に記載のシステム。
- 前記表面を露光するように構成された装置は複数のビームを含む、請求項15に記載のシステム。
- 電子ビームを用いて、レジストで被覆された表面に転写されるパターンを露光するように構成された装置と、
一定の距離バイアスを計算するように構成された装置とを備える、システム。 - 前記露光するように構成された装置は、前記レジストで被覆された表面を複数のビームを用いて露光する、請求項18に記載のシステム。
- 前記露光するように構成された装置および前記計算するように構成された装置はインライン方式で動作する、請求項18に記載のシステム。
- 前記計算するように構成された装置はグラフィック処理装置(GPU)を含む、請求項18に記載のシステム。
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