JP5432780B2

JP5432780B2 - 描画装置及び基板の判定方法

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Publication number: JP5432780B2
Application number: JP2010060231A
Authority: JP
Inventors: 孝幸大西; 博人安瀬
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: JP2011192948A

Description

本発明は、描画装置及び基板の判定方法に係り、例えば、複数の種類の基板に使用可能な電子ビームを用いた描画装置およびかかる装置に搬入された基板の判定方法に関する。

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９は、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：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ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のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ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のアパーチャ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のアパーチャ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のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ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のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ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。

近年、マスクを製造する際、様々な種類のマスクブランクスを使用するようになってきた。そして、ブランクスの種類によって、電子ビーム描画装置における描画条件や感度が違う。例えば、レジスト膜下の下地側のブランクスの種類として、最も一般的なバイナリ型の他、ハーフトーン型やＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）型等がある（例えば、特許文献１参照）。また、同じ種類のマスクブランクスにおいても、さらに、組み合わせるレジスト種が異なる場合がある。そのため、レジストが塗布された状態の描画前のマスクブランクスの種類は非常に多い。今後もさらに種類が増加することが予想される。当然、条件を間違えて描画されたブランクスはフォトマスク（レチクル）として使用できないことになる。そのため、これらのマスクブランクスの種類を見分けることが必要となるが、描画前の段階でブランクスの種類を見分けることは非常に難しい。一旦、保管用ケースから取り出してしまうと見分けがつかない場合が多い。そのため、オペレータのミス等により誤ったブランクスに描画してしまう可能性があるといった問題があった。また、描画装置では複数のブランクスをセットできるものが存在するので、異なる種類のブランクスが１つの装置内で混在する場合があり、間違える可能性がさらに高くなってしまう。

ここで、描画前のブランクスにブランクスの種類を特定するための目印等を形成することも考えられるが、かかる目印を入れるとなると膜を削ることになるのでパーティクルの発生につながってしまう。

特開２００７−２１２７３８号公報

上述したように、数多くの種類のレジストが塗布された状態の描画前のマスクブランクスが存在し、描画前の段階でブランクスの種類を見分けることは非常に難しい。そのため、誤ったブランクスに描画してしまう可能性があるといった問題があった。しかしながら、かかる問題を十分に解決する手法は従来確立されていなかった。

そこで、本発明は、かかる問題を克服し、描画前の段階でブランクスの種類を判定することが可能な描画装置およびその方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の描画装置は、
基板の種類に応じた複数の抵抗値を記憶する記憶装置と、
搬入された基板の抵抗値を測定する測定部と、
搬入された基板の基板情報を入力し、基板情報に基づいて対応する基板の種類の抵抗値を記憶装置に記憶された複数の抵抗値の中から取得する取得部と、
取得された抵抗値と測定された抵抗値とを比較し、基板情報に沿った基板の種類かどうかを判定する判定部と、
判定の結果、基板情報に沿った基板の種類であった場合に、荷電粒子ビームを用いて前記搬入された基板にパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。

かかる構成により、描画前に搬入された基板が基板情報に沿った基板の種類かどうかを判定できる。

また、判定の結果、基板情報に沿った基板の種類であった場合に、測定された抵抗値を用いて、記憶装置に記憶された対応する基板の種類の抵抗値を更新する更新部をさらに備えると好適である。

また、判定部は、取得された抵抗値と測定された抵抗値との差に応じた大小２段階の閾値を用いて判定し、小さい方の閾値に達した場合には警告が出力され、大きい方の閾値に達した場合にはその場で描画処理が中止されるように構成すると好適である。

また、基板の種類として、ハーフトーン型のマスク基板とＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）型のマスク基板とが含まれると好適である。

本発明の一態様の基板の判定方法は、
描画装置に搬入された基板の抵抗値を測定する工程と、
搬入された基板の基板情報を入力し、基板情報に基づいて対応する基板の種類の抵抗値を記憶装置に記憶された基板の種類に応じた複数の抵抗値の中から取得する工程と、
取得された抵抗値と測定された抵抗値とを比較し、基板情報に沿った基板の種類かどうかを判定し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、描画前に基板の種類を判定できる。その結果、間違った基板に描画を行うことを防止できる。

実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。実施の形態１における搬入された基板と基板の抵抗値の測定の仕方を説明するための概念図である。実施の形態１における基板の一例を示す断面概念図である。実施の形態１における基板の他の一例を示す断面概念図である。実施の形態１における基板の他の一例を示す断面概念図である。実施の形態１における複数の基板種と抵抗値を示したグラフである。図６のグラフを表で示した図である。実施の形態１における基板の判定工程を含む描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。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。

実施の形態１
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、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。

図１は、実施の形態１における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と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例であり、図１では、特に可変成形型電子線描画装置の一例を示している。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を有している。

そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、及び偏向器２０８が配置されている。描画室１０３には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５には、基板１０１を昇降可能に支持する支持ピン１０６が配置され、支持ピン１０６上に試料となる基板１０１が配置される。基板１０１には、まだ何も描画されていない、レジスト膜が形成されたマスクブランクスを用いる。マスクブランクスは、描画された後に最終的に半導体装置を製造する際の露光用マスクとなる。基板１０１の種類として、例えば、ハーフトーン型のマスク基板とＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）型のマスク基板とバイナリ型のマスク基板とが含まれる。そして、ＸＹステージ１０５上には、基板１０１の抵抗値を測定するための導電性の複数の切り込み部材１２，１３が支持部材１４，１５によって支持されている。切り込み部材１２，１３は、例えば、先端がナイフエッジ形状となったものや、先端が先細りしたピン状になった部材を用いると好適である。

制御部１６０は、制御計算機１１０、磁気ディスク等の記憶装置１４０、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１２４、測定器１３０、及び制御回路１７０を有している。制御計算機１１０、磁気ディスク等の記憶装置１４０、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１２４、測定器１３０、及び制御回路１７０は、図示しないバスを介して互いに接続されている。制御計算機１１０内には、メモリ１１１、抵抗値測定部１１２、データベース（ＤＢ）値取得部１１４、判定部１１６、更新部１１８、描画処理部１２０、及び出力部１２２が配置される。抵抗値測定部１１２、データベース（ＤＢ）値取得部１１４、判定部１１６、更新部１１８、描画処理部１２０、及び出力部１２２は、それぞれ電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。また、抵抗値測定部１１２、データベース（ＤＢ）値取得部１１４、判定部１１６、更新部１１８、描画処理部１２０、及び出力部１２２に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１１にその都度格納される。

ＸＹステージ１０５上に基板１０１が搬入されると、複数の切り込み部材１２，１３が基板１０１の上方から基板１０１上に形成された膜を切り込み、導電性の膜に接続する。複数の切り込み部材１２，１３は、測定器１３０に接続され、複数の切り込み部材１２，１３間の抵抗値が測定器１３０によって測定される。測定された抵抗値は、抵抗値測定部１１２に出力される。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における搬入された基板と基板の抵抗値の測定の仕方を説明するための概念図である。図１において、描画室１０３内に基板１０１が搬入され、ＸＹステージ１０５上に基板１０１が載置された状態で２つの切り込み部材１２，１３が基板１０１の上方から基板１０１上に形成された膜を切り込み、導電性の膜に接続する。図２では、２つの切り込み部材１２，１３が切り込む位置をＡ，Ｂで示している。例えば、切り込み部材１２がＡで示す位置、切り込み部材１３がＢで示す位置で基板１０１上に形成された膜を切り込む。２つの切り込み部材１２，１３は、所定の間隔で配置される。例えば、５０〜１００ｍｍ程度の間隔で配置される。そして、描画処理を開始する前に、Ａ，Ｂで示す２つの切り込み部材１２，１３間の基板抵抗値Ｒを測定する。

図３は、実施の形態１における基板の一例を示す断面概念図である。図３では、ハーフトーン型の基板の断面を示している。ハーフトーン型のマスクブランクスでは、ガラス基板２３０上にハーフトーン膜２３２が形成され、ハーフトーン膜２３２上に例えばクロム（Ｃｒ）等の遮光膜２３４が形成される。そして、遮光膜２３４上にレジスト膜２３６が形成されている。かかる状態で、２つの切り込み部材１２，１３がレジスト膜２３６下の遮光膜２３４或いはハーフトーン膜２３２まで切り込む。

図４は、実施の形態１における基板の他の一例を示す断面概念図である。図４では、ＥＵＶ型の基板の断面を示している。ＥＵＶ型のマスクブランクスでは、ガラス基板２１０上にモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の例えば４０層の積層膜２１２が形成され、積層膜２１２上に吸収体膜２１４が形成される。そして、吸収体膜２１４上にレジスト膜２１６が形成されている。かかる状態で、２つの切り込み部材１２，１３がレジスト膜２１６下の吸収体膜２１４或いは積層膜２１２まで切り込む。ここでは、キャップ膜や反射防止膜等の図示は省略している。

図５は、実施の形態１における基板の他の一例を示す断面概念図である。図５では、バイナリ型の基板の断面を示している。バイナリ型のマスクブランクスでは、ガラス基板２２０上に例えばクロム（Ｃｒ）等の遮光膜２２４が形成される。そして、遮光膜２２４上にレジスト膜２２６が形成されている。かかる状態で、２つの切り込み部材１２，１３がレジスト膜２２６下の遮光膜２２４まで切り込む。

ここで、発明者等は、かかる異なる種類のレジストと異なる種類のマスクブランクスの組合せによって、図２で示した測定法で測定した場合の基板抵抗値に差が生じることを見出した。

図６は、実施の形態１における複数の基板種と抵抗値を示したグラフである。図６において、異なる種類のレジストと異なる種類のマスクブランクスの組合せをＮｏ．１〜５の５種類用意し、それぞれ５枚ずつその基板抵抗値を測定した結果を示している。同じ組み合わせでも多少の誤差は生じるが、組合せ種によって、抵抗値に違いがあることがわかる。特に、Ｎｏ．１，３，５の組合せ種とＮｏ．２，４の組合せ種では、大きく抵抗値が異なっている。

図７は、図６のグラフを表で示した図である。図７では、２種類のレジストＡ，Ｂと３種類のマスクブランクスでの組み合わせによる抵抗値の測定結果の一例を示している。図７において、Ｎｏ．１の組合せ種は、ハーフトーン型の基板（マスクブランクス）にレジストＡを塗布した基板であり、その抵抗値が２．３５×１０^３Ωとなっている。Ｎｏ．２の組合せ種は、ＥＵＶ型の基板１（マスクブランクス）にレジストＡを塗布した基板であり、その抵抗値が１．３８×１０^２Ωとなっている。Ｎｏ．３の組合せ種は、ＥＵＶ型の基板２（マスクブランクス）にレジストＡを塗布した基板であり、その抵抗値が２．２２×１０^２Ωとなっている。Ｎｏ．４の組合せ種は、ハーフトーン型の基板（マスクブランクス）にレジストＢを塗布した基板であり、その抵抗値が２．５４×１０^３Ωとなっている。Ｎｏ．５の組合せ種は、ＥＵＶ型の基板１（マスクブランクス）にレジストＢを塗布した基板であり、その抵抗値が１．４６×１０^２Ωとなっている。ここでは、異なる種類のレジストと異なる種類のマスクブランクスの組合せ種のほんの一部の例を示したに過ぎないが、組合せ種によって基板抵抗値が異なることがわかる。

そこで、実施の形態１では、基板１０１を描画装置に搬入し、描画前の段階で搬入された基板１０１の抵抗値を測定することで、予め容易したデータベースと照合することでかかる基板１０１の種類を判定する。

図８は、実施の形態１における基板の判定工程を含む描画方法の要部工程を示すフローチャート図である。まず、予め、異なる種類のレジストと異なる種類のマスクブランクスの組合せ種ごとに図２で示した方法で基板抵抗値を測定しておく。そして、かかる基板の組合せ種類に相関させた抵抗値テーブル５０を作成しておく。かかる抵抗値テーブル５０は、外部から描画装置１００に入力され、記憶装置１４０に格納される。抵抗値テーブル５０に定義された抵抗値は、例えば、１つのレジストと１つの種類のマスクブランクスの組合せ基板を複数枚用意し、測定された全ての基板抵抗値の平均値にすると好適である。但し、平均値に限るものではなく、例えば、中央値を用いてもよい。このように、記憶装置１４０は、基板の種類に応じた複数の抵抗値を記憶する。

また、基板１０１を描画するための描画処理登録を描画装置１００に行なう際に、かかる基板１０１の基板情報を登録しておく。かかる基板情報には、レジストとマスクブランクスの組合せ種を識別する識別子が定義される。例えば、基板１と定義される。

抵抗値測定工程（Ｓ１０２）において、抵抗値測定部１１２は、描画装置１００に基板１０１がセットされ、ＸＹステージ１０５上に基板１０１が搬入されると、切り込み部材１２，１３と測定器１３０を用いて搬入された基板１０１の抵抗値を測定する。測定器１３０或いは抵抗値測定部１１２は、測定部の一例となる。

ＤＢ値取得工程（Ｓ１０４）において、データベース（ＤＢ）値取得部１１４は、搬入された基板１０１の基板情報を入力し、基板情報に基づいて対応する基板の種類の抵抗値を記憶装置１４０に記憶された複数の抵抗値の中から取得する。ＤＢ値取得部１１４は、取得部の一例となる。ＤＢ値取得部１１４は、データベースとなる記憶装置１４０に格納された抵抗値テーブル５０を読み出し、基板情報に定義されたレジストとマスクブランクスの組合せ種を識別する識別子を基に、抵抗値テーブル５０に定義された抵抗値を取得する。

判定工程（Ｓ１０６）において、判定部１１６は、データベース（ＤＢ）値となる取得された抵抗値と実際に測定された抵抗値とを比較し、基板情報に沿った基板の種類かどうかを判定する。具体的には、取得された抵抗値（ＤＢ値：Ｒ１）と測定された抵抗値Ｒとの差が所定の閾値内にあるかどうかを判定すると好適である。ここで、閾値は、大小２段階の閾値α，βを用いると好適である。そして、ＤＢ値Ｒ１と測定された抵抗値Ｒとの差の絶対値が小さい方の閾値αに達した場合（ＮＧ１の場合）には出力部１２２が警告を出力する。例えば、図示しないモニタやプリンタ等に警告を出力する。或いは、外部Ｉ／Ｆ回路１２４を介して外部装置に警告を出力してもよい。また、大きい方の閾値βに達した場合（ＮＧ２の場合）にはその場で描画処理が中止される。このように、２段階の判定基準を用いたことで、誤差が小さい場合には、ユーザに描画を中止するか或いは続行させるかを選択させることができる。また、誤差が大きい場合には、基板自体が描画予定の基板とは違っている可能性が高い。そのため、かかる場合は描画を中止する。かかる工程までが基板の判定方法となる。判定結果は、基板情報に沿った基板の種類であった場合（ＯＫの場合）にもＮＧの場合と同様に出力されると好適である。

描画工程（Ｓ１０８）において、描画部１５０は、判定の結果、基板情報に沿った基板の種類であった場合（ＯＫの場合）に、描画処理を開始する。そして、描画部１５０は、電子ビーム２００を用いて搬入された基板１０１にパターンを描画する。まず、描画装置１００は、外部から描画データを入力し、描画処理部１２０が複数段のデータ変換処理を行って、描画装置固有のショットデータを生成する。ショットデータは、制御回路１７０に出力され、制御回路１７０は入力されたショットデータに沿って描画部１５０を制御して描画部１５０に描画処理を実行させる。描画部１５０は以下のように動作する。

電子銃２０１から照射された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により集光され、矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ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のアパーチャ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のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ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、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のアパーチャ２０６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により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料となる基板１０１の所望する位置に照射される。

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。

ここで、実施の形態１では、さらに、判定の結果、搬入された基板１０１が基板情報に沿った基板の種類であった場合に、測定された抵抗値を用いて、記憶装置１４０に記憶された対応する基板の種類の抵抗値を更新する。更新部１１８が記憶装置１４０に記憶された対応する基板の種類の抵抗値を更新する。抵抗値テーブル５０には、基板の組合せ種類の識別子と抵抗値の他に、抵抗値の算出の基となる測定した基板枚数を平均値の母数として定義されている。そして、実際に描画装置１００で描画対象となった基板１０１の判定結果がＯＫとなった場合に、ＸＹステージ１０５上で測定された抵抗値を平均値の母数に加えて、新たな平均値に更新する。かかる構成により、より高精度な抵抗値のデータベースを作成できる。

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。

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描画装置、描画方法及び基板の判定方法は、本発明の範囲に包含される。

１２，１３切り込み部材
１４，１５支持部材
５０抵抗値テーブル
１００描画装置
１０１基板
１０２電子鏡筒
１０３描画室
１０５ＸＹステージ
１０６支持ピン
１１０制御計算機
１１１メモリ
１１２抵抗値測定部
１１４ＤＢ値取得部
１１６判定部
１１８更新部
１２０描画処理部
１２２出力部
１２４外部Ｉ／Ｆ回路
１３０測定器
１４０記憶装置
１５０描画部
１６０制御部
１７０制御回路
２００電子ビーム
２０１電子銃
２０２照明レンズ
２０３第１のアパーチャ
２０４投影レンズ
２０５，２０８偏向器
２０６第２のアパーチャ
２０７対物レンズ
２１０，２２０，２３０ガラス基板
２１２積層膜
２１４吸収体膜
２１６，２２６，２３６レジスト膜
２２４，２３４遮光膜
２３２ハーフトーン膜
３３０電子線
３４０試料
４１０第１のアパーチャ
４１１開口
４２０第２のアパーチャ
４２１可変成形開口
４３０荷電粒子ソース

Claims

基板の種類に応じた複数の抵抗値を記憶する記憶装置と、
搬入された基板の抵抗値を測定する測定部と、
搬入された基板の基板情報を入力し、前記基板情報に基づいて対応する基板の種類の抵抗値を前記記憶装置に記憶された複数の抵抗値の中から取得する取得部と、
取得された抵抗値と測定された抵抗値とを比較し、前記基板情報に沿った基板の種類かどうかを判定する判定部と、
判定の結果、前記基板情報に沿った基板の種類であった場合に、荷電粒子ビームを用いて前記搬入された基板にパターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする描画装置。
判定の結果、前記基板情報に沿った基板の種類であった場合に、測定された抵抗値を用いて、前記記憶装置に記憶された対応する基板の種類の抵抗値を更新する更新部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の描画装置。
前記判定部は、取得された抵抗値と測定された抵抗値との差に応じた大小２段階の閾値を用いて判定し、小さい方の閾値に達した場合には警告が出力され、大きい方の閾値に達した場合にはその場で描画処理が中止されることを特徴とする請求項１又は２記載の描画装置。
前記基板の種類として、ハーフトーン型のマスク基板とＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）型のマスク基板とが含まれることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の描画装置。
描画装置に搬入された基板の抵抗値を測定する工程と、
前記搬入された基板の基板情報を入力し、前記基板情報に基づいて対応する基板の種類の抵抗値を記憶装置に記憶された基板の種類に応じた複数の抵抗値の中から取得する工程と、
取得された抵抗値と測定された抵抗値とを比較し、前記基板情報に沿った基板の種類かどうかを判定し、結果を出力する工程と、
を備えたことを特徴とする基板の判定方法。