JP2021044352A - マルチ荷電粒子ビーム評価方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置 - Google Patents

マルチ荷電粒子ビーム評価方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2021044352A
JP2021044352A JP2019164710A JP2019164710A JP2021044352A JP 2021044352 A JP2021044352 A JP 2021044352A JP 2019164710 A JP2019164710 A JP 2019164710A JP 2019164710 A JP2019164710 A JP 2019164710A JP 2021044352 A JP2021044352 A JP 2021044352A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
charged particle
particle beam
evaluation
pattern
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019164710A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7310466B2 (ja
Inventor
理恵子 西村
Rieko Nishimura
理恵子 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nuflare Technology Inc
Original Assignee
Nuflare Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nuflare Technology Inc filed Critical Nuflare Technology Inc
Priority to JP2019164710A priority Critical patent/JP7310466B2/ja
Priority to TW109127906A priority patent/TWI757832B/zh
Priority to US17/001,952 priority patent/US11211227B2/en
Priority to KR1020200110765A priority patent/KR102436194B1/ko
Priority to CN202010944725.1A priority patent/CN112558420B/zh
Publication of JP2021044352A publication Critical patent/JP2021044352A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7310466B2 publication Critical patent/JP7310466B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2059—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a scanning corpuscular radiation beam, e.g. an electron beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • H01J37/3177—Multi-beam, e.g. fly's eye, comb probe
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/045—Beam blanking or chopping, i.e. arrangements for momentarily interrupting exposure to the discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H01J37/3045—Object or beam position registration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/04—Means for controlling the discharge
    • H01J2237/043—Beam blanking
    • H01J2237/0435—Multi-aperture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24578—Spatial variables, e.g. position, distance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/304—Controlling tubes
    • H01J2237/30433—System calibration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/304—Controlling tubes
    • H01J2237/30455—Correction during exposure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography
    • H01J2237/31761—Patterning strategy
    • H01J2237/31764—Dividing into sub-patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography
    • H01J2237/31776—Shaped beam
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3175—Lithography
    • H01J2237/31793—Problems associated with lithography
    • H01J2237/31798—Problems associated with lithography detecting pattern defects

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

【課題】グレイビームの制御性や解像力を容易に評価する。【解決手段】マルチ荷電粒子ビーム評価方法は、マルチ荷電粒子ビームを用いて、基板に、線幅を変化させた複数の評価パターンを、所定のピッチで描画する工程と、描画した前記複数の評価パターンの線幅を測定する工程と、前記複数の評価パターンの線幅測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数を解析する工程と、を備える。前記基板に描画する前記複数の評価パターンの線幅の変化量は、データ分解能以上で前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチ荷電粒子ビーム評価方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置に関する。
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。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、縮小投影型露光装置を用いて、石英上に形成された高精度の原画パターン（マスク、或いは特に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。）をウェーハ上に縮小転写する手法が採用されている。高精度の原画パターンは、電子ビーム描画装置によって描画され、所謂、電子ビームリソグラフィ技術が用いられている。
マルチビームを使った描画装置は、１本の電子ビームで描画する場合に比べて、一度に多くのビームを照射できるので、スループットを大幅に向上させることができる。マルチビーム描画装置の一形態であるブランキングアパーチャアレイを使ったマルチビーム描画装置では、例えば、１つの電子銃から放出された電子ビームを複数の開口を持った成形アパーチャアレイに通してマルチビーム（複数の電子ビーム）を形成する。マルチビームは、ブランキングアパーチャアレイのそれぞれ対応するブランカ内を通過する。ブランキングアパーチャアレイは、ビームを個別に偏向するための電極対を有し、電極対の間にビーム通過用の開口が形成されている。電極対（ブランカ）の一方の電極をグラウンド電位で固定し、他方の電極をグラウンド電位とそれ以外の電位とに切り替えることにより、通過する電子ビームのブランキング偏向を行う。ブランカによって偏向された電子ビームは遮蔽され、偏向されなかった電子ビームは基板上に照射される。
マルチビーム描画装置は、基板の描画領域をメッシュ状の複数の画素に分割し、各画素に必要な照射量のビームを照射することで形成される画素パターン（ビットパターン）の組み合わせにより、所望のパターンを描画する。画素サイズがビームサイズの場合、１本のビームで１画素を照射する。描画データに定義された図形パターンを画素に割り当て、画素毎に配置される図形パターンの面積密度に基づいて、各画素の照射量が算出される。従って、面積密度が１００％の画素を照射するビームの照射量を１００％とした場合、照射量が１００％に満たないビームが存在する。
マルチビーム描画では、光学系の特性などが原因で、照射位置がずれるビームが生じ得る。マルチビームは、全体を一括して偏向するため、ビームの位置を個別に補正することができない。そのため、ビームの位置ずれ量に応じて周囲のビームに照射量を分配する照射量変調処理を行い、位置ずれしたビームで露光した場合でも、レジストに与えるドーズ分布にビーム位置ずれの影響が現れないようにしている。
このように、対応する画素のパターン面積密度や照射量変調処理により、照射量が１００％とならないビーム（グレイビーム）が多数存在する。照射量の調整が適切に行われない場合、描画パターンの寸法精度や位置精度に影響を与えることがある。また、各ビームのボケの影響が現れることがある。そのため、グレイビームの制御性や解像力を定量的に、かつ容易に評価する手法が求められている。
特開昭６０−００７１２８号公報 特開２０１０−２２５７２９号公報 特開２００６−０７３８６７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、グレイビームの制御性や解像力を容易に評価できるマルチ荷電粒子ビーム評価方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置を提供することを課題とする。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム評価方法は、マルチ荷電粒子ビームを用いて、基板に、線幅を変化させた複数の評価パターンを、所定のピッチで描画する工程と、描画した前記複数の評価パターンの線幅を測定する工程と、前記複数の評価パターンの線幅測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数を解析する工程と、を備え、前記基板に描画する前記複数の評価パターンの線幅の変化量は、データ分解能以上で前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さいものである。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム評価方法は、マルチ荷電粒子ビームを用いて、基板に、複数の評価パターンを、設計上のピッチを変化させて描画する工程と、描画した前記複数の評価パターンのピッチを測定する工程と、前記複数の評価パターンのピッチの測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数を解析する工程と、を備え、前記基板に描画する前記複数の評価パターンのピッチの変化量は、前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さいものである。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム評価方法は、マルチ荷電粒子ビームを用いて、基板に、複数の評価パターンを、所定のピッチで描画する工程と、描画した前記複数の評価パターンの線幅及びピッチを測定する工程と、前記複数の評価パターンの線幅測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数を解析する工程と、を備え、各評価パターンは、幅方向にずらして連結させた複数の矩形部を有し、前記複数の矩形部のずらし幅は、データ分解能以上で前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さく、描画した前記複数の評価パターンの各矩形部の線幅を測定するものである。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム評価方法では、前記描画において、補正機能をオフにして描画する。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム評価方法では、前記評価パターンを前記画素に分割したメッシュの開始座標に、前記評価パターンのパターンデータを配置し、前記パターンデータの配置ピッチが前記メッシュの整数倍になるように前記評価パターンの描画データを作成する。
本発明の一態様によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置は、マルチ荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを描画する描画部と、前記基板に、所定のピッチで線幅の変化量がデータ分解能以上で前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さくなる複数のライン状の評価パターンを描画するように前記描画部を制御する制御部と、を備えるものである。
本発明によれば、グレイビームの制御性や解像力を容易に評価できる。
本発明の実施形態によるマルチ荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。 スキャン動作の例を説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は描画動作の一例を説明する図である。 （ａ）はオングリッドの例を示し、（ｂ）（ｃ）はオフグリッドの例を示す図である。 （ａ）はオングリッドの例を示し、（ｂ）はオフグリッドの例を示す図である。 同実施形態に係るマルチビーム評価方法を説明するフローチャートである。 評価パターンの例を示す図である。 評価パターンの寸法測定結果と設計値との差分の分布の例を示すグラフである。 評価パターンの例を示す図である。 評価パターンの例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。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なく、イオンビーム等でもよい。
図１は、本実施形態による描画装置の概略構成図である。描画装置は、制御部１と描画部２とを備えている。描画装置は、マルチ荷電粒子ビーム描画装置の一例である。描画部２は、電子鏡筒２０と描画室３０を備えている。電子鏡筒２０内には、電子銃２１、照明レンズ２２、成形アパーチャアレイ基板２３、ブランキングアパーチャアレイ基板２４、縮小レンズ２５、制限アパーチャ部材２６、対物レンズ２７、及び偏向器２８が配置されている。縮小レンズ２５及び対物レンズ２７は共に電磁レンズで構成され、縮小レンズ２５及び対物レンズ２７によって縮小光学系が構成される。
描画室３０内には、ＸＹステージ３２が配置される。ＸＹステージ３２上には、描画対象の基板４０が載置される。基板４０は、半導体装置を製造する際の露光用マスク、半導体装置が製造される半導体基板（シリコンウェハ）、レジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクス等である。
成形アパーチャアレイ基板２３には、ｍ行ｎ列（ｍ，ｎ≧２）の開口が所定の配列ピッチでマトリクス状に形成されている。各開口は、共に同じ寸法形状の矩形又は円形で形成される。
電子銃２１から放出された電子ビームＢは、照明レンズ２２によりほぼ垂直に成形アパーチャアレイ基板２３の複数の開口全体を照明する。電子ビームＢが成形アパーチャアレイ基板２３の複数の開口を通過することによって、ｍ行ｎ列の電子ビーム（マルチビーム）ＭＢが形成される。
ブランキングアパーチャアレイ基板２４には、成形アパーチャアレイ基板２３の各開口の配置位置に合わせて通過孔が形成されている。各通過孔には、対となる２つの電極の組（ブランカ：ブランキング偏向器）が、それぞれ配置される。各ビーム用の２つの電極の一方には、電圧を印加するアンプが接続され、他方は接地される。各通過孔を通過する電子ビームは、それぞれ独立に、対となる２つの電極に印加される電圧によって偏向される。この電子ビームの偏向によって、ブランキング制御が行われる。
ブランキングアパーチャアレイ基板２４を通過したマルチビームＭＢは、縮小レンズ２５によって縮小され、制限アパーチャ部材２６に形成された中心の開口に向かって進む。ブランキングアパーチャアレイ基板２４のブランカによって偏向された電子ビームは、制限アパーチャ部材２６の中心の開口から位置がはずれ、制限アパーチャ部材２６によって遮蔽される。一方、ブランカによって偏向されなかった電子ビームは、制限アパーチャ部材２６の中心の開口を通過する。
このように、制限アパーチャ部材２６は、ブランカによってビーム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になるまでに形成された、制限アパーチャ部材２６を通過したビームにより１回分のショットのビームが形成される。
制限アパーチャ部材２６を通過したマルチビームＭＢは、対物レンズ２７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によってまとめて偏向され、基板４０に照射される。例えば、ＸＹステージ３２が連続移動している時、ビームの照射位置がＸＹ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。
一度に照射されるマルチビームＭＢは、理想的には成形アパーチャアレイ基板２３の複数の開口の配列ピッチに上述した所望の縮小率を乗じたピッチで並ぶことになる。描画装置は、ショットビームを連続して順に照射していくラスタースキャン方式で描画動作を行い、所望のパターンを描画する際、パターンに応じて必要なビームがブランキング制御によりビームＯＮに制御される。
図２に示すように、基板４０の描画領域５０は、例えば、ｙ方向に向かって所定の幅で短冊状の複数のストライプ領域５２に仮想分割される。例えば、ＸＹステージ３２を移動させて、第１番目のストライプ領域５２の左端に、一回のマルチビームＭＢの照射で照射可能な照射領域が位置するように調整し、描画が開始される。ＸＹステージ３２を−ｘ方向に移動させることにより、相対的にｘ方向へと描画を進めることができる。
第１番目のストライプ領域５２の描画終了後、ステージ位置を−ｙ方向に移動させて、第２番目のストライプ領域５２の右端に照射領域が位置するように調整し、描画が開始される。そして、ＸＹステージ３２を例えばｘ方向に移動させることにより、−ｘ方向に向かって描画を行う。
第３番目のストライプ領域５２では、ｘ方向に向かって描画し、第４番目のストライプ領域５２では、−ｘ方向に向かって描画するといったように、交互に向きを変えながら描画することで描画時間を短縮できる。但し、交互に向きを変えながら描画する場合に限らず、各ストライプ領域５２を描画する際、同じ方向に向かって描画を進めるようにしても構わない。
図３（ａ）〜（ｄ）はストライプ領域５２内の描画動作の一例を説明する図である。図３（ａ）〜（ｄ）は例えば、ｘ，ｙ方向に４×４のマルチビームを用いてストライプ領域５２内を描画する例を示している。
ストライプ領域５２は、例えば格子状に複数の画素領域ＰＸ（以下、画素ＰＸと記載する）に分割される。この例では、ｘ方向又はｙ方向に１画素ＰＸずつ照射位置をずらしながら１６回のショットでマルチビーム全体の１つの照射領域が露光（描画）される。１つの画素ＰＸは、１本のビームあたりの照射単位領域となる。すなわち、画素ＰＸのサイズは、ビームサイズとなる。
図３（ａ）は、１回のショットで照射した画素ＰＸを示している。次に、図３（ｂ）に示すように、ｙ方向に１画素ずつ位置をずらしながら、２，３，４回目のショットを順に行い、続いて、図３（ｃ）に示すように、ｘ方向に１画素位置をずらし、５回目のショットを行う。次に、ｙ方向に１画素ずつ位置をずらしながら、６，７，８回目のショットを順に行う。同様の動作を繰り返して、図３（ｄ）に示すように、残りの９〜１６回目のショットを順に行う。１６回のショットにより、ビームピッチで区画される範囲を１本のビームで描画できる。
描画処理の際、制御部１は、記憶部（図示略）から描画データを読み出し、描画データに定義されたパターンを用いて、各ストライプ領域５２内の全ての画素ＰＸのパターン面積密度ρを算出する。制御部１は、パターン面積密度ρに基準照射量Ｄ０を乗じて、各画素ＰＸに照射されるビームの照射量ρＤ０を算出する。
例えば、ラインパターンを各画素に割り当てた場合、短手方向の端部の画素は、パターン面積密度ρが１００％になる場合と、１００％未満になる場合とがある。端部の画素のパターン面積密度ρが１００％の場合は、図４（ａ）に示すように、パターン（図中斜線部）の端辺と、画素ＰＸの境界とが一致する。
パターン面積密度ρが１００％未満の場合、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、パターンの端辺と、画素ＰＸの境界とが不一致となる。端部の画素ＰＸは、照射量がパターン面積密度ρに応じたグレイビームが照射される。端部の画素ＰＸに対する照射量を調整することで、ラインパターンの線幅（Ｗ、Ｗ１、Ｗ２）を制御することができる。
図４（ａ）〜４（ｃ）は図中右端部の画素ＰＸに対する照射量を調整する例を示しているが、図５（ａ）、５（ｂ）に示すように、左端部の画素ＰＸに対する照射量を調整することもできる。
なお、以下の説明では、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、パターンの端辺と画素ＰＸの境界とが一致する状態を“オングリッド”、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図５（ｂ）に示すように、グレイビームを照射し、パターンの端辺と画素ＰＸの境界とが不一致となる状態を“オフグリッド”ともいう。
このように、マルチビーム描画では、各画素の照射量（照射時間を示す諧調値）を調整することで、ｘ方向又はｙ方向のビームサイズより小さく、データ分解能より大きいサイズで、パターンの寸法や、配置位置が制御できる。そのため、グレイビームの制御性や解像力を評価する必要がある。
本実施形態によるマルチビームのビーム照射量制御性の評価方法は、図６に示すように、評価パターン描画工程（ステップＳ１）と、描画した評価パターンの寸法を測定する工程（ステップＳ２）と、寸法測定結果から照射量制御性を解析する工程（ステップＳ３）とを有する。
評価パターン描画工程では、ＸＹステージ３２を停止し、基板４０に評価パターンとして、図７に示すような、線幅を、データ分解能以上かつビームサイズ（画素サイズ）以下のステップで徐々に変化させた複数のラインパターンを、互いに平行に、所定のピッチＮで描画する。例えば、ピッチＮは、偏向器２８により１ビームを偏向可能なサイズである。ラインパターンの線幅方向の一方の端辺（図中左側の端辺）同士のピッチが同一の値Ｎとなる。１つのラインパターンは１本のビームで描画される。複数のラインパターンは、それぞれ別のビームで同時に描画される。
図７に示す例では、ビームサイズをＲとし、線幅をＲ／１０ずつ変える。すなわち、線幅Ｎ／２のパターンＰ０、線幅Ｎ／２＋Ｒ／１０のパターンＰ１、線幅Ｎ／２＋２Ｒ／１０のパターンＰ２、線幅Ｎ／２＋３Ｒ／１０のパターンＰ３、・・・、線幅Ｎ／２＋９Ｒ／１０のパターンＰ９が繰り返し配置されるように、評価パターンを描画する。例えば、ビームサイズＲが１０ｎｍである場合、パターンＰ０〜Ｐ９の線幅は１ｎｍずつ異なる。
各パターンの幅方向の端部（図中右端部）の画素の照射量を調整することで、ピッチＮを固定しつつ、互いに線幅が異なるパターンを描画できる。パターンＰ０は、両端部がオングリッドとなる。パターンＰ１〜Ｐ９は、左端部がオングリッド、右端部がオフグリッドとなる。
なお、評価パターンの描画時は、ブランキングアパーチャアレイ基板２４の歪補正や、基板４０のたわみ補正などの補正機能をオフにしておくことが好ましい。このとき、描画領域を画素に分割するメッシュの開始座標に評価パターンのパターンデータを配置し、かつそのパターンデータの配置ピッチがメッシュの整数倍になるように描画データを作成し、描画することにより、完全なオングリッド描画を実施することができるため、これと比較することで、より高精度のオン／オフグリッド評価を行うことができる。また、オングリッドとオフグリッドを重ねて描画することによって、多重パスにおけるオングリッド、オフグリッドについて評価してもよい。
このような評価パターンの描画後、現像、エッチング処理を行い、基板４０上に形成されたパターンの線幅を、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）等を用いて測定する。
解析工程では、線幅の測定結果と、設計値との差分（ΔＣＤ）を算出する。算出した差分をパターンの順にプロットすると、例えば、図８に示すようなグラフが得られる。この差分の分布に対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行い、空間周波数を算出する。空間周波数のピーク値が所定の閾値以下である場合は、所望の描画精度が実現できていると判定する。空間周波数のピーク値が所定の閾値を超える場合、プロセスの変動、グレイビームの階調ずれ、フォーカスずれ等が生じている可能性があると判定される。
このように、ビームサイズ未満の大きさで少しずつ寸法を変化させた評価パターンを描画し、評価パターンの寸法測定結果をＦＦＴ処理し、任意の周期が発生していないか確認することで、グレイビームの制御性や解像力を容易かつ定量的に評価することができる。
図７に示す評価パターンは、線幅をＮ／２からＲ／１０ずつ大きくしていく例について説明したが、Ｒ／１０ずつ小さくしてもよい。評価パターンの線幅の差分はＲ／１０でなくてもよい。評価パターンのピッチはＮに限定されず、ｋ×Ｎ（ｋは２以上の整数）であってもよい。評価パターンの基準となる線幅はＮ／２に限定されず、ｊ×Ｎ（ｊは１以上の整数）であってもよい。
上記実施形態では、評価パターンのピッチを固定し、線幅を変える例について説明したが、線幅を固定し、ピッチを変えてもよい。
例えば、図９に示すように、ピッチをデータ分解能以上となるＲ／１０ずつ変えて、線幅Ｎ／２の評価パターンを描画する。すなわち、パターンＰ１０とＰ１１とのピッチがＮ、パターンＰ１１とＰ１２とのピッチがＮ＋Ｒ／１０、パターンＰ１２とＰ１３とのピッチがＮ＋２Ｒ／１０、・・・、パターンＰ１９とＰ１０とのピッチがＮ＋９Ｒ／１０となるように、パターンＰ１０〜Ｐ１９を繰り返し配置する。例えば、ビームサイズＲが１０ｎｍである場合、パターンのピッチは１ｎｍずつ異なる。
各パターンの幅方向の両端部の画素の照射量を調整することで、線幅を固定しつつ、ピッチが徐々に変わる評価パターンを描画できる。例えば、パターンＰ０は、両端部がオングリッドとなる。パターンＰ１１は左端部がオングリッド、右端部がオフグリッドとなる。パターンＰ１２〜Ｐ１９は両端部がオフグリッドとなる。
描画したパターンの線幅を測定し、線幅の測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数から、特定周期での異常を容易に発見できる。また、描画パターンのピッチを測定し、測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数から、描画位置の制御性を評価することができる。
評価パターンは、ビームサイズ未満のずらし幅で少しずつ幅方向にずらしながら複数の矩形部を長手方向に連結させたライン状のパターンを、一定のピッチで描画したものでもよい。
例えば、図１０に示すように、１本のライン状のパターンＰ２０は、幅Ｎ／２の矩形部Ｃ１〜Ｃ４を幅方向にＲ／１０ずつずらしながら連結したものである。すなわち、矩形部Ｃ２は矩形部Ｃ１から幅方向にＲ／１０ずれ、矩形部Ｃ３は矩形部Ｃ１から幅方向に２Ｒ／１０ずれ、矩形部Ｃ４は矩形部Ｃ１から幅方向に３Ｒ／１０ずれている。複数のパターンＰ２０を所定のピッチＮで描画する。
各矩形部の幅方向の両端の画素の照射量を調整することで、矩形部をずらして連結させたようなライン状のパターンを描画できる。各パターンＰ２０の矩形部Ｃ１は、幅方向の両端部がオングリッドとなる。各パターンＰ２０の矩形部Ｃ２〜Ｃ４は、幅方向の両端部がオフグリッドとなる。
描画したパターンの各矩形部の線幅を測定し、線幅の測定結果と設計値との差分に基づく空間周波数から、特定周期での異常を容易に発見できる。また、両端がオングリッドである矩形部Ｃ１の線幅測定結果を考慮することで、ブランキングアパーチャアレイ基板２４の歪の影響を除去できる。
評価パターンを多重描画により描画してもよい。１パス目の描画と２パス目の描画とで、オングリッドとする端部の画素とオフグリッドとする端部の画素とを入れ替えてもよい。また、評価パターンは、ライン形状に限定されず、一定の線幅を有する形状であればよく、例えばコンタクトホールパターンでもよい。
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 制御部
２ 描画部
２０ 電子鏡筒
２１ 電子銃
２２ 照明レンズ
２３ 成形アパーチャアレイ基板
２４ ブランキングアパーチャアレイ基板
２５ 縮小レンズ
２６ 制限アパーチャ部材
２７ 対物レンズ
２８ 偏向器
３０ 描画室
３２ ＸＹステージ
４０ 基板
５０ 描画領域
５２ ストライプ領域

Claims (6)

  1. マルチ荷電粒子ビームを用いて、基板に、線幅を変化させた複数の評価パターンを、所定のピッチで描画する工程と、
    描画した前記複数の評価パターンの線幅を測定する工程と、
    前記複数の評価パターンの線幅測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数を解析する工程と、
    を備え、
    前記基板に描画する前記複数の評価パターンの線幅の変化量は、データ分解能以上で前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さいことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム評価方法。
  2. マルチ荷電粒子ビームを用いて、基板に、複数の評価パターンを、設計上のピッチを変化させて描画する工程と、
    描画した前記複数の評価パターンのピッチを測定する工程と、
    前記複数の評価パターンのピッチの測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数を解析する工程と、
    を備え、
    前記基板に描画する前記複数の評価パターンのピッチの変化量は、前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さいことを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム評価方法。
  3. マルチ荷電粒子ビームを用いて、基板に、複数の評価パターンを、所定のピッチで描画する工程と、
    描画した前記複数の評価パターンの線幅及びピッチを測定する工程と、
    前記複数の評価パターンの線幅測定結果と設計値との差分の分布の空間周波数を解析する工程と、
    を備え、
    各評価パターンは、幅方向にずらして連結させた複数の矩形部を有し、
    前記複数の矩形部のずらし幅は、データ分解能以上で前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さく、
    描画した前記複数の評価パターンの各矩形部の線幅を測定することを特徴とするマルチ荷電粒子ビーム評価方法。
  4. 前記描画において、補正機能をオフにして描画することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチ荷電粒子ビーム評価方法。
  5. 前記評価パターンを前記画素に分割したメッシュの開始座標に、前記評価パターンのパターンデータを配置し、前記パターンデータの配置ピッチが前記メッシュの整数倍になるように前記評価パターンの描画データを作成する、請求項４に記載のマルチ荷電粒子ビーム評価方法。
  6. マルチ荷電粒子ビームを用いて基板にパターンを描画する描画部と、
    前記基板に、所定のピッチで線幅の変化量がデータ分解能以上で前記マルチ荷電粒子ビームの１つのビームあたりの照射単位領域となる画素のサイズより小さくなる複数のライン状の評価パターンを描画するように前記描画部を制御する制御部と、
    を備えるマルチ荷電粒子ビーム描画装置。
JP2019164710A 2019-09-10 2019-09-10 マルチ荷電粒子ビーム評価方法 Active JP7310466B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019164710A JP7310466B2 (ja) 2019-09-10 2019-09-10 マルチ荷電粒子ビーム評価方法
TW109127906A TWI757832B (zh) 2019-09-10 2020-08-17 多帶電粒子束評估方法以及多帶電粒子束描繪裝置
US17/001,952 US11211227B2 (en) 2019-09-10 2020-08-25 Multi charged particle beam evaluation method and multi charged particle beam writing device
KR1020200110765A KR102436194B1 (ko) 2019-09-10 2020-09-01 멀티 하전 입자 빔 평가 방법 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치
CN202010944725.1A CN112558420B (zh) 2019-09-10 2020-09-10 多带电粒子束评价方法以及多带电粒子束描绘装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019164710A JP7310466B2 (ja) 2019-09-10 2019-09-10 マルチ荷電粒子ビーム評価方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021044352A true JP2021044352A (ja) 2021-03-18
JP7310466B2 JP7310466B2 (ja) 2023-07-19

Family

ID=74851138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019164710A Active JP7310466B2 (ja) 2019-09-10 2019-09-10 マルチ荷電粒子ビーム評価方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11211227B2 (ja)
JP (1) JP7310466B2 (ja)
KR (1) KR102436194B1 (ja)
CN (1) CN112558420B (ja)
TW (1) TWI757832B (ja)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59124128A (ja) * 1982-12-28 1984-07-18 Toshiba Corp ビ−ム露光装置の露光精度測定方法
JP2008004596A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Canon Inc 荷電粒子線描画方法、露光装置、及びデバイス製造方法
JP2010225729A (ja) * 2009-03-23 2010-10-07 Jeol Ltd 描画位置誤差の要因分析装置及び方法
JP2013511152A (ja) * 2009-11-12 2013-03-28 ケーエルエー−テンカー・コーポレーション フォトレジストシミュレーション
JP2013205484A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Toppan Printing Co Ltd パターン描画装置管理用基板及びパターン描画装置管理方法
JP2013546165A (ja) * 2010-10-01 2013-12-26 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド レジストフィーチャの表面粗度を低減する方法、パターニングレジストフィーチャの粗度を修正する方法、および、レジストフィーチャを処理するシステム
JP2014240765A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ ラインパターンの形状評価方法及びその装置
JP2015162504A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 大日本印刷株式会社 マルチビーム電子線描画装置を用いたパターニング方法
JP2017211426A (ja) * 2016-05-23 2017-11-30 凸版印刷株式会社 テストパターン、テストパターン評価方法、パターン転写特性評価方法およびフォトマスクならびに転写用原版
US20190025706A1 (en) * 2017-07-24 2019-01-24 Asml Netherlands B.V. Determining an edge roughness parameter of a periodic structure
JP2019020719A (ja) * 2017-07-13 2019-02-07 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Ｏｐｃ方法、及びそのｏｐｃ方法を利用したマスク製造方法
JP2020087957A (ja) * 2018-11-15 2020-06-04 大日本印刷株式会社 荷電マルチビーム描画装置の描画データ作成方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607128A (ja) 1983-06-24 1985-01-14 Toshiba Corp レジストパタ−ンの形成方法
CA2137632A1 (en) * 1993-12-17 1995-06-18 Douglas S. Dunn Ablative flashlamp imaging
JP4370608B2 (ja) * 1998-03-09 2009-11-25 株式会社ニコン 走査露光方法、走査型露光装置及びその製造方法、並びにデバイス製造方法
EP1508157B1 (en) * 2002-05-08 2011-11-23 Phoseon Technology, Inc. High efficiency solid-state light source and methods of use and manufacture
JP4253289B2 (ja) 2004-09-03 2009-04-08 株式会社東芝 パターン描画方法
JP3983238B2 (ja) * 2004-09-09 2007-09-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子ビーム描画装置
JP2011066236A (ja) * 2009-09-17 2011-03-31 Nuflare Technology Inc 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法
JP5254270B2 (ja) * 2010-04-09 2013-08-07 株式会社ニューフレアテクノロジー 検査方法および検査装置
JP2014055789A (ja) * 2012-09-11 2014-03-27 Nuflare Technology Inc パターン評価方法およびパターン評価装置
JP6057797B2 (ja) * 2013-03-21 2017-01-11 株式会社ニューフレアテクノロジー セトリング時間の取得方法
JP6209369B2 (ja) * 2013-06-13 2017-10-04 株式会社ニューフレアテクノロジー マルチ荷電粒子ビーム描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置
JP2017009379A (ja) * 2015-06-19 2017-01-12 株式会社ニューフレアテクノロジー 検査装置および検査方法
JP6627632B2 (ja) * 2016-02-08 2020-01-08 株式会社ニューフレアテクノロジー マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法
US10546790B2 (en) * 2016-03-01 2020-01-28 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus to determine a patterning process parameter
JP6951174B2 (ja) * 2016-09-28 2021-10-20 株式会社ニューフレアテクノロジー 電子ビーム装置及び電子ビームの位置ずれ補正方法
JP6869695B2 (ja) * 2016-10-28 2021-05-12 株式会社ニューフレアテクノロジー 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法
JP2019078578A (ja) * 2017-10-23 2019-05-23 株式会社日立ハイテクノロジーズ パターン計測方法、パターン計測装置、及びコンピュータープログラム
EP3489756A1 (en) * 2017-11-23 2019-05-29 ASML Netherlands B.V. Method and apparatus to determine a patterning process parameter
JP2019113329A (ja) * 2017-12-21 2019-07-11 株式会社ニューフレアテクノロジー 変位計測装置及び電子ビーム検査装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59124128A (ja) * 1982-12-28 1984-07-18 Toshiba Corp ビ−ム露光装置の露光精度測定方法
JP2008004596A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Canon Inc 荷電粒子線描画方法、露光装置、及びデバイス製造方法
JP2010225729A (ja) * 2009-03-23 2010-10-07 Jeol Ltd 描画位置誤差の要因分析装置及び方法
JP2013511152A (ja) * 2009-11-12 2013-03-28 ケーエルエー−テンカー・コーポレーション フォトレジストシミュレーション
JP2013546165A (ja) * 2010-10-01 2013-12-26 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド レジストフィーチャの表面粗度を低減する方法、パターニングレジストフィーチャの粗度を修正する方法、および、レジストフィーチャを処理するシステム
JP2013205484A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Toppan Printing Co Ltd パターン描画装置管理用基板及びパターン描画装置管理方法
JP2014240765A (ja) * 2013-06-11 2014-12-25 株式会社日立ハイテクノロジーズ ラインパターンの形状評価方法及びその装置
JP2015162504A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 大日本印刷株式会社 マルチビーム電子線描画装置を用いたパターニング方法
JP2017211426A (ja) * 2016-05-23 2017-11-30 凸版印刷株式会社 テストパターン、テストパターン評価方法、パターン転写特性評価方法およびフォトマスクならびに転写用原版
JP2019020719A (ja) * 2017-07-13 2019-02-07 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Ｏｐｃ方法、及びそのｏｐｃ方法を利用したマスク製造方法
US20190025706A1 (en) * 2017-07-24 2019-01-24 Asml Netherlands B.V. Determining an edge roughness parameter of a periodic structure
JP2020087957A (ja) * 2018-11-15 2020-06-04 大日本印刷株式会社 荷電マルチビーム描画装置の描画データ作成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112558420A (zh) 2021-03-26
JP7310466B2 (ja) 2023-07-19
CN112558420B (zh) 2024-03-15
US20210074510A1 (en) 2021-03-11
TW202119458A (zh) 2021-05-16
US11211227B2 (en) 2021-12-28
KR20210030867A (ko) 2021-03-18
KR102436194B1 (ko) 2022-08-26
TWI757832B (zh) 2022-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5859778B2 (ja) マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法
TWI485745B (zh) Multi - charged particle beam rendering method and multi - charged particle beam rendering device
KR101712533B1 (ko) 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법
KR20130025347A (ko) 멀티 하전 입자빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자빔 묘화 방법
JP7024616B2 (ja) データ処理方法、データ処理装置、及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置
JP6653125B2 (ja) マルチ荷電粒子ビーム描画方法及びマルチ荷電粒子ビーム描画装置
CN108508707B (zh) 多带电粒子束描绘装置及其调整方法
CN115113490A (zh) 多带电粒子射束描绘装置及其调整方法
TWI757832B (zh) 多帶電粒子束評估方法以及多帶電粒子束描繪裝置
CN112213925B (zh) 多射束描绘方法及多射束描绘装置
JP7110831B2 (ja) マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びマルチ荷電粒子ビーム描画方法
JP7484523B2 (ja) マルチビーム描画方法及びマルチビーム描画装置
JP7238672B2 (ja) マルチビーム描画方法及びマルチビーム描画装置
US10586682B2 (en) Method of obtaining beam deflection shape and method of obtaining arrangement angle of blanking aperture array plate
JP2018026516A (ja) マルチ荷電粒子ビーム描画装置及びその調整方法
KR20230039530A (ko) 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 및 멀티 하전 입자 빔 묘화 방법
KR20180087885A (ko) 성형 애퍼처 어레이의 평가 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220517

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230104

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230320

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230619

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7310466

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150