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JP6262007B2 - セトリング時間の取得方法 - Google Patents

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Description

本発明は、セトリング時間の取得方法に係り、例えば、電子ビーム描画装置における電子ビームの偏向を行う偏向用のアンプのセトリング時間の取得方法に関する。
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10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:Electron beam)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(VSB方式)という。
描画装置では、電子ビーム等の荷電粒子ビームを偏向器で偏向させて描画するが、かかるビーム偏向にはDAC(デジタル・アナログコンバータ)アンプが用いられている。このようなDACアンプを用いたビーム偏向の役割としては、例えば、ビームショットの形状やサイズの制御、ショット位置の制御、及びビームのブランキングが挙げられる。ビーム偏向を行うためには、設定される移動量を誤差なく偏向させるために必要なDACアンプのセトリング時間を設定する必要がある。セトリング時間が足りないと偏向移動量に誤差が生じる。また、セトリング時間が長すぎるとスループットが劣化してしまう。そのため、誤差が生じない範囲でできるだけ短いセトリング時間に設定されることが望ましい。
ここで、近年の半導体装置に代表される回路パターンの高精度化および微細化が進むに伴い、電子ビーム描画装置においても、描画精度の高精度化およびスループットの向上が求められている。そのため、上述したビーム偏向によりマスク上の所望の位置へ描画されるパターンのわずかな位置変動も半導体回路を製造するうえで寸法精度に影響を与える。そのため、DACアンプを用いたビーム偏向における、特に、ショット位置の制御について、上述したセトリング時間の最適化が必要となる。従来、位置測定器を用いて、描画位置を測定し、位置測定器で測定可能な範囲で位置ずれが生じないようにセトリング時間を設定していた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、今後のさらなる微細化、高精度化に伴って、かかる手法ではセトリング時間を高精度に評価することができなくなってきている。
特開2010−74039号公報
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、描画されるパターンのショット位置精度を高精度に維持しながらより好適なセトリング時間を取得する手法を提供することを目的とする。
本発明の一態様のセトリング時間の取得方法は、
DAC(デジタル・アナログコンバータ)アンプからの偏向信号によって荷電粒子ビームを偏向する偏向器を用いて、第1の時間にDACアンプのセトリング時間を設定して、DACアンプのセトリング時間を評価するための評価偏向移動量よりも小さい偏向移動量になるように偏向器で荷電粒子ビームを試料上に偏向させることにより、幅寸法の両端が異なる2ショットのビームで描画されるリファレンスパターンを形成する工程と、
DACアンプのセトリング時間を複数の異なる第2の時間を用いて可変に設定しながら、可変に設定された第2の時間毎に、連続する2ショットの偏向移動量がDACアンプのセトリング時間を評価するための評価偏向移動量になるように偏向器で荷電粒子ビームを試料上に偏向させることにより、リファレンスパターンと設計上同じ幅寸法の両端がかかる連続する2ショットのビームで描画される評価パターンを形成する工程と、
リファレンスパターンの幅寸法を測定する工程と、
可変に設定された第2の時間毎に、評価パターンの幅寸法を測定する工程と、
可変に設定された第2の時間毎に、評価パターンの幅寸法とリファレンスパターンの幅寸法との差分を演算する工程と、
第2の時間毎の差分を用いて、偏向移動量だけ偏向させるために必要なDACアンプのセトリング時間を取得する工程と、
を備えたことを特徴とする。
また、リファレンスパターンは、かかる幅寸法と直交する方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインが構成され、
リファレンスラインは、かかる幅寸法と直交する方向に移動するように順にビームがショットされることにより形成されると好適である。
また、リファレンスラインは、かかる幅寸法と直交する方向に向かって互いに接するように連続ショットにより形成されると好適である。
また、評価パターンは、かかる幅寸法の両端の2ショットの間に隙間が形成されるように構成すると好適である。
或いは、リファレンスパターンは、かかる幅寸法方向に3ショット以上のショットのビームによって形成され、
かかる幅寸法の両端の2ショットの間のショットのショットサイズが、両端の2ショットのショットサイズよりも小さいサイズで描画されると好適である。
本発明の一態様によれば、描画されるパターンのショット位置精度を高精度に維持しながらより好適なセトリング時間を取得できる。
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における各領域を説明するための概念図である。 実施の形態1におけるDACアンプのセトリング時間の取得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におけるリファレンスパターンの一例を示す図である。 実施の形態1におけるリファレンスパターンの他の一例を示す図である。 実施の形態1におけるリファレンスパターンの他の一例を示す図である。 実施の形態1における評価パターンの一例を示す図である。 実施の形態1における評価パターンの他の一例を示す図である。 実施の形態1におけるセトリング時間と差分ΔCDとの関係の一例を示すグラフである。 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。
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。また、荷電粒子ビーム装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
実施の形態1.
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る。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部150は、電子鏡筒102と描画室103を備えている。電子鏡筒102内には、電子銃201、照明レンズ202、ブランキング偏向器212、ブランキングアパーチャ214、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、主偏向器208及び副偏向器209が配置されている。描画室103内には、XYステージ105が配置される。XYステージ105上には、レジストが塗布された、描画対象となるマスク等の試料101が配置される。試料101には、半導体装置を製造する際の露光用マスクが含まれる。また、試料101には、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が含まれる。
制御部160は、制御計算機110、メモリ111、偏向制御回路120、制御回路122、DAC(デジタル・アナログコンバータ)アンプ130,132、及び磁気ディスク装置等の記憶装置140,142を有している。制御計算機110、メモリ111、偏向制御回路120、制御回路122、及び記憶装置140,142は、図示しないバスを介して接続されている。
制御計算機110内には、セトリング時間T設定部112、描画データ処理部114、描画制御部116、判定部117、判定部118、及び、セトリング時間T変更部119が配置される。セトリング時間設定部112、描画データ処理部114、描画制御部116、判定部117、判定部118、及び、セトリング時間変更部119といった機能は、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。セトリング時間設定部112、描画データ処理部114、描画制御部116、判定部117、判定部118、及び、セトリング時間変更部119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。
ここで、図1では、実施の形態1を説明する上で必要な構成を記載している。描画装置100にとって、通常、必要なその他の構成を備えていても構わない。例えば、位置偏向用には、主偏向器208と副偏向器209の主副2段の多段偏向器を用いているが、1段の偏向器或いは3段以上の多段偏向器によって位置偏向を行なう場合であってもよい。また、描画装置100には、マウスやキーボード等の入力装置、モニタ装置、及び外部インターフェース回路等が接続されていても構わない。
図2は、実施の形態1における各領域を説明するための概念図である。図2において、試料101の描画領域10は、主偏向器208の偏向可能幅で、例えばy方向に向かって短冊状に複数のストライプ領域20に仮想分割される。また、各ストライプ領域20は、副偏向器209の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のサブフィールド(SF)30(小領域)に仮想分割される。そして、各SF30の各ショット位置にショット図形52,54,56が描画される。
偏向制御回路120から図示しないブランキング制御用のDACアンプに対して、ブランキング制御用のデジタル信号が出力される。そして、ブランキング制御用のDACアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、ブランキング偏向器212に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム200が偏向させられ、ビームONとビームOFFの切り替えが行われ、これにより各ショットのビームが形成される。
偏向制御回路120から図示しない成形偏向制御用のDACアンプに対して、成形偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、成形偏向制御用のDACアンプでは、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、偏向器205に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム200が偏向させられ、第1のアパーチャ203を通過した電子ビーム200の第2のアパーチャ206の開口部通過位置が制御され、これにより各ショットのビームが可変成形される。
偏向制御回路120からDACアンプ132に対して、主偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、DACアンプ132では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、主偏向器208に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム200が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された所定のサブフィールド(SF)30の基準位置に偏向される。
偏向制御回路120からDACアンプ130に対して、副偏向制御用のデジタル信号が出力される。そして、DACアンプ130では、デジタル信号をアナログ信号に変換し、増幅させた上で偏向電圧として、副偏向器209に印加する。かかる偏向電圧によって電子ビーム200が偏向させられ、各ショットのビームがメッシュ状に仮想分割された所定のサブフィールド(SF)内にの各ショット位置に偏向される。
描画装置100では、複数段の偏向器を用いて、ストライプ領域20毎に描画処理を進めていく。ここでは、一例として、主偏向器208、及び副偏向器209といった2段偏向器が用いられる。XYステージ105が例えば−x方向に向かって連続移動しながら、1番目のストライプ領域20についてx方向に向かって描画を進めていく。そして、1番目のストライプ領域20の描画終了後、同様に、或いは逆方向に向かって2番目のストライプ領域20の描画を進めていく。以降、同様に、3番目以降のストライプ領域20の描画を進めていく。そして、主偏向器208が、XYステージ105の移動に追従するように、SF30の基準位置Aに電子ビーム200を順に偏向する。また、副偏向器209が、各SF30の基準位置Aから当該SF30内に照射されるビームの各ショット位置に電子ビーム200を偏向する。このように、主偏向器208、及び副偏向器209は、サイズの異なる偏向領域をもつ。そして、SF30は、かかる複数段の偏向器の偏向領域のうち、最小偏向領域となる。
実施の形態1では、かかる最小偏向領域となるSF30内の各ショット位置に電子ビーム200を偏向する副偏向器209用のDACアンプ130に設定されるべき最適なセトリング時間を取得する手法について、以下、重点をおいて説明する。
図3は、実施の形態1におけるDACアンプのセトリング時間の取得方法の要部工程を示すフローチャート図である。図3において、実施の形態1におけるDACアンプのセトリング時間の取得方法は、リファレンスパターン描画工程(S102)と、セトリング時間設定工程(S104)と、評価パターン描画工程(S105)と、判定工程(S106)と、セトリング時間変更工程(S107)と、現像工程(S108)と、エッチング工程(S110)と、測定工程(S112)と、差分ΔCD演算工程(S114)と、判定工程(S116)と、セトリング時間取得(決定)工程(S118)と、いう一連の工程を実施する。
リファレンスパターン描画工程(S102)として、まず、T設定部112は、時間T(第1の時間)にDACアンプ130のセトリング時間を設定する。リファレンスパターンは、複数のショットのビームによって形成されるが、各ショット間の偏向移動量は、DACアンプ130のセトリング時間Tを評価するための偏向移動量Q(評価偏向移動量)よりも小さい偏向移動量に設定される。
そして、DACアンプ130からの偏向信号によって電子ビーム200を偏向する副偏向器209を用いて、DACアンプ130のセトリング時間を評価するための評価偏向移動量よりも小さい偏向移動量になるように副偏向器209で電子ビーム200を試料101上に偏向させることにより、幅寸法の両端が異なる2ショットのビームで描画されるリファレンスパターンを描画(形成)する。
図4は、実施の形態1におけるリファレンスパターンの一例を示す図である。図4において、リファレンスパターン60は、幅寸法Dが、例えば、電子ビーム4ショット分の幅寸法で設定される。幅寸法Dは、各ショットの電子ビームの幅サイズN(ショットサイズ)の4倍、すなわち、4Nに設定される。また、ここでは、リファレンスパターン60の両端を形成する2ショット間ピッチを後述する評価パターンにおける評価対象の偏向移動量Q(評価偏向移動量)として想定している。言い換えれば、幅寸法Dは、偏向移動量Qと、1ショット分のビーム幅サイズNを加算した値である、D=Q+Nとなる。例えば、N=0.1μmとすると、図4の例では、Q=0.3μm、D=0.4μmとなる。なお、図4の例では、偏向移動量Qを3Nに設定しているが、これに限るものではなく、3Nよりも大きくても良いし、小さくても構わない。但し、例えば、Q=Nにする場合には、ショットサイズNを大きくすることが望ましい。
リファレンスパターン60は、かかるx方向の幅寸法Dを連続する例えば4ショットのビームで形成する。4ショットの各ビームは隣り合うビームと端部同士が接するようにショットする。言い換えれば、ピッチP=Nで連続ショットする。図4の例では、y方向1段目を左端から右方向に連続する4ショットのビーム(図4の1,2,3,4で示すショット)で形成する。y方向2段目は、逆に右端から左方向に連続する4ショットのビーム(図4の5,6,7,8で示すショット)で形成する。以下、同様に、ショットを繰り返し、リファレンスパターンは、x方向の幅寸法Dと直交するy方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインが構成される。
ここで、リファレンスパターン60を形成する際のショット間の各ショット間の偏向移動量は、例えば1ショット分のサイズNなので、十分小さい。そのため、時間T(第1の時間)は、短く設定されてセトリングが仮に不十分であったとしても、結果的にx方向の2ショット間の位置誤差は小さい。よって、時間T(第1の時間)は、十分長い時間が設定されてもよいが、短く設定されても構わない。このように、図4の例では、互いに端部が接触するように連続ショットを繰り返すため、リファレンスパターン60を形成する際のセトリング時間の最適化を省くことができる。ショットサイズNが大きい、例えば、N=0.3μm以上の場合には、セトリング時間不足による2ショット間の位置誤差が許容可能とは言えなくなるので、時間T(第1の時間)を十分なセトリング時間に設定するとよい。
リファレンスパターン60が形成されたチップ1のパターンデータは、外部から入力され、記憶装置140に記憶される。かかるチップ1のチップパターンを描画するため、描画装置100は以下のように動作する。まず、描画データ処理部114は、記憶装置140からチップ1のパターンデータ(描画データ1)を読み出し、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。チップ1のパターンデータには、図4に示したリファレンスパターン60が定義される。しかしながら、描画装置100で図形パターンを描画するためには、1回のビームのショットで照射できるサイズにチップ1のパターンデータに定義されたリファレンスパターン60を分割する必要がある。そこで、描画データ処理部114は、実際に描画するために、各図形パターンを1回のビームのショットで照射できるショットサイズNに分割してショット図形を生成する。そして、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、及び照射位置といった図形データが定義される。その他、照射量に応じた照射時間が定義される。生成されたショットデータは記憶装置142に格納される。ここでは、リファレンスパターン60は、図4に示すように、例えば、複数の矩形のショット図形に分割されることになる。
次に、描画制御部116は、偏向制御回路120および制御回路122を制御して、チップ1のチップパターンに対応するショットデータの描画処理を行うように制御信号を出力する。偏向制御回路120では、ショットデータを記憶装置142から読み出し、ショットデータに定義される照射位置データに応じて、ショット図形毎に、主偏向データと副偏向データを生成する。主偏向データは、DACアンプ132に出力される。副偏向データは、DACアンプ130に出力される。その際、DACアンプ130のセトリング時間Tを上述した時間TになるようにDACアンプ130に制御信号を出力する。また、偏向制御回路120は、ショットデータに定義される照射時間に応じて、ショット図形毎に、ブランキングデータを生成し、図示しないブランキング用のDACアンプに出力する。また、偏向制御回路120は、ショットデータに定義される図形種および図形サイズに応じて成形データを生成し、図示しないビーム成形用のDACアンプに出力する。そして、制御回路122および偏向制御回路120から制御された各DACアンプからの信号に基づいて、描画部150は、電子ビーム200を用いて、当該図形パターンを試料100に描画する。具体的には、以下のように動作する。
電子銃201(放出部)から放出された電子ビーム200は、ブランキング偏向器212内を通過する際にブランキング用のDACアンプからの偏向信号によって制御されるブランキング偏向器212によって、ビームONの状態では、ブランキングアパーチャ214を通過するように制御され、ビームOFFの状態では、ビーム全体がブランキングアパーチャ214で遮へいされるように偏向される。ビームOFFの状態からビームONとなり、その後ビームOFFになるまでにブランキングアパーチャ214を通過した電子ビーム200が1回の電子ビームのショットとなる。ブランキング偏向器212は、通過する電子ビーム200の向きを制御して、ビームONの状態とビームOFFの状態とを交互に生成する。例えば、ビームONの状態では電圧を印加せず、ビームOFFの際にブランキング偏向器212に電圧を印加すればよい。かかる各ショットの照射時間tで試料101に照射される電子ビーム200のショットあたりの照射量が調整されることになる。
以上のようにブランキング偏向器212とブランキングアパーチャ214を通過することによって生成された各ショットの電子ビーム200は、照明レンズ202により矩形の穴を持つ第1の成形アパーチャ203全体を照明する。ここで、電子ビーム200をまず矩形に成形する。そして、第1の成形アパーチャ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の成形アパーチャ206上に投影される。偏向器205によって、かかる第2の成形アパーチャ206上での第1のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる(可変成形を行なう)ことができる。かかる可変成形はショット毎に行なわれ、通常ショット毎に異なるビーム形状と寸法に成形される。但し、ここでは、リファレンスパターン60を同じショットサイズの図形に分割しているので、同じショット図形の形状になる。そして、第2の成形アパーチャ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、主偏向器208及び副偏向器209によって偏向され、連続的に移動するXYステージ105に配置された試料101の所望する位置に照射される。図1では、位置偏向に、主副2段の多段偏向を用いた場合を示している。かかる場合には、主偏向器208でSF30の基準位置にステージ移動に追従しながら該当ショットの電子ビーム200を偏向し、副偏向器209でSF内の各照射位置にかかる該当ショットのビームを偏向すればよい。かかる動作を繰り返し、各ショットのショット図形を繋ぎ合わせることで、図4に示すリファレンスパターン60を描画する。
図5は、実施の形態1におけるリファレンスパターンの他の一例を示す図である。図5において、リファレンスパターン62は、図4と同様、幅寸法Dが、例えば、電子ビーム4ショット分の幅寸法で設定される。但し、リファレンスパターン62は、各ショットの描画順序が異なる。リファレンスパターン62は、y方向1段目を左端からy方向に向かって連続する複数のショットのビーム(図5の1,2,3,4,・・・10で示すショット)で形成する。これにより、y方向に並ぶ複数のショットのビームによる1列目を形成する。続いて、2列目をy方向上段から下段(−y方向)に向かって連続する複数のショットのビームで形成する。以下、同様に、ショットを繰り返し、リファレンスパターンは、x方向の幅寸法Dと直交するy方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインパターンが構成される。各ショット間のビームは隣り合うビームと端部同士が接するようにショットする。ピッチP=Nで連続ショットする。言い換えれば、リファレンスラインパターンは、幅寸法Dと直交するy方向に向かって互いに接するように連続ショットにより形成される。
以上のように、図5に示すリファレンスラインパターンは、x方向の幅寸法Dと直交するy方向に移動するように順にビームがショットされることにより形成される。かかる描画順序でリファレンスパターン62を形成することにより、偏向方向がy方向なので、x方向についての偏向誤差を無くすことができる。また、図5の例でも、互いに端部が接触するように連続ショットを繰り返すため、時間T(第1の時間)は、短く設定されても構わない。よって、リファレンスパターン62を形成する際のセトリング時間の最適化を省くことができる。図5の例では、x方向の移動がないため、ショットサイズNが大きい、例えば、N=0.3μm以上の場合でも時間T(第1の時間)は、短く設定されても構わない。
図6は、実施の形態1におけるリファレンスパターンの他の一例を示す図である。図6において、リファレンスパターン64は、図4と同様、幅寸法Dが、例えば、ショットサイズNの電子ビーム4ショット分の幅寸法で設定される。但し、リファレンスパターン64は、両端の2ショットはショットサイズNのビームで形成され、両端の間の隙間については、ショットサイズNよりも小さいショットサイズN’のビームで形成される。このように、リファレンスパターン64は、幅寸法D方向(x方向)に3ショット以上のショットのビームによって形成され、幅寸法Dの両端の2ショットの間のショットのショットサイズN’が、両端の2ショットのショットサイズNよりも小さいサイズで描画される。リファレンスパターン64は、y方向1段目を左端から右方向に向かって連続する複数のショットのビーム(図6の1,2,3,4,5,6で示すショット)で形成する。その際、2ショット目から5ショット目までは、ショットサイズN’のビームで描画する。これにより、y方向1段目に並ぶ複数のショットのビームを形成する。続いて、y方向2段目を左端から右方向に向かって連続する複数のショットのビーム(図6の7,8,9,10,11,12で示すショット)で形成する。その際、8ショット目から11ショット目までは、ショットサイズN’のビームで描画する。これにより、y方向2段目に並ぶ複数のショットのビームを形成する。以下、同様に、ショットを繰り返し、リファレンスパターンは、x方向の幅寸法Dと直交するy方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインパターンが構成される。両端の間の隙間を埋めるダミーショットのショットサイズN’を両端のショットのショットサイズNより小さくすることで偏向移動量を小さくし、セトリング時間不足に起因した位置ずれをさらに小さくできる。
次に、DACアンプ130のセトリング時間を複数の異なる時間T(第2の時間)を用いて可変に設定しながら、可変に設定された時間T毎に、連続する2ショットの偏向移動量がDACアンプ130のセトリング時間を評価するための評価偏向移動量Qになるように副偏向器209で電子ビーム200を試料101上に偏向させることにより、リファレンスパターン60(或いはリファレンスパターン62)と設計上同じ幅寸法Dの両端が連続する2ショットのビームで描画される評価パターンを形成する。
まず、セトリング時間設定工程(S104)として、セトリング時間T設定部112は、セトリング時間T(第2の時間)として、初期値をDACアンプ130用に設定する。ここでは、偏向移動量Qの評価パターンを形成するためのセトリング時間Tを設定する。セトリング時間Tは、可変に設定するので、ここではまず初期値を設定すればよい。初期値は例えば偏向移動量Qのためのセトリング時間としては足りない(短い)と想定される値でよい。可変によって徐々に長くすることで最適値を求めればよい。
評価パターン描画工程(S105)として、設定されたセトリング時間Tで、評価偏向移動量Qだけ偏向するように副偏向器209で電子ビーム200を試料101上に偏向させることにより、幅寸法Dの両端が連続する2ショットのビームで描画される評価パターンを描画(形成)する。
図7は、実施の形態1における評価パターンの一例を示す図である。図7において、評価パターン70は、設計上、幅寸法が、例えば、電子ビーム4ショット分の幅寸法Dで設定される。幅寸法Dは、各ショットの電子ビームの幅サイズN(ショットサイズ)の4倍、すなわち、4Nに設定される。また、ここでは、評価パターン70の両端を形成する2ショット間ピッチを評価対象の偏向移動量Q(評価偏向移動量)として想定している。言い換えれば、幅寸法Dは、偏向移動量Qと、1ショット分のビーム幅サイズNを加算した値である、D=Q+Nとなる。例えば、N=0.1μmとすると、図7の例では、図4〜図6と同様、Q=0.3μm、D=0.4μmとなる。なお、図7の例では、偏向移動量Qを3Nに設定しているが、これに限るものではなく、3Nよりも大きくても良いし、小さくても構わない。但し、例えば、Q=Nにする場合には、ショットサイズNを大きくすることが望ましい。
評価パターン70は、かかるx方向の幅寸法Dの両端を連続する2ショットのビームで形成する。そして、両端をショットしたのちに、その間の隙間をショットする。例えば、2ショットのビームで間の隙間を埋める。そして、4ショットの各ビームは隣り合うビームと端部同士が接するようにショットする。図7の例では、y方向1段目を左端にまず1ショット目(図7の「1」で示すショット)のビームをショットした後、続けて右端に2ショット目(図7の「2」で示すショット)のビームをショットする。この1ショット目から偏向移動量Qの位置にある2ショット目のビームを照射する際のセトリング時間Tが評価対象となる。そして、2ショット目の後、両端の間の隙間を例えば右側から3ショット目のビームのショット、4ショット目のビームのショットを行う(図7の「3,4」で示すショット)。これにより、1段目のパターンが形成される。両端部のショットを形成後、移動量が小さくなる側から両端の間の隙間を埋めるようにショットするとよい。両端の間の隙間を埋めるショットはダミーショットになるので精度は悪くても構わない。y方向2段目は、左端にまず5ショット目(図7の「5」で示すショット)のビームをショットした後、続けて右端に6ショット目(図7の「6」で示すショット)のビームをショットする。この5ショット目から偏向移動量Qの位置にある6ショット目のビームを照射する際のセトリング時間Tが評価対象となる。そして、6ショット目の後、両端の間の隙間を例えば右側から7ショット目のビームのショット、8ショット目のビームのショットを行う(図7の「7,8」で示すショット)。これにより、2段目のパターンが形成される。以下、同様に、ショットを繰り返し、評価パターンは、x方向の幅寸法Dと直交するy方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせにより評価ラインパターンが構成される。
評価パターン70が形成されたチップ2のパターンデータは、外部から入力され、記憶装置140に記憶される。かかるチップ2のチップパターンを描画するため、描画装置100は以下のように動作する。まず、描画データ処理部114は、記憶装置140からチップ2のパターンデータ(描画データ2)を読み出し、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。チップ2のパターンデータには、図7に示した評価パターン70が定義される。しかしながら、描画装置100で図形パターンを描画するためには、1回のビームのショットで照射できるサイズにチップ2のパターンデータに定義された評価パターン70を分割する必要がある。そこで、描画データ処理部114は、実際に描画するために、各図形パターンを1回のビームのショットで照射できるショットサイズNに分割してショット図形を生成する。そして、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、及び照射位置といった図形データが定義される。その他、照射量に応じた照射時間が定義される。生成されたショットデータは記憶装置142に格納される。ここでは、評価パターン70は、図7に示すように、例えば、複数の矩形のショット図形に分割されることになる。
次に、描画制御部116は、偏向制御回路120および制御回路122を制御して、チップ1のチップパターンに対応するショットデータの描画処理を行うように制御信号を出力する。偏向制御回路120では、ショットデータを記憶装置142から読み出し、ショットデータに定義される照射位置データに応じて、ショット図形毎に、主偏向データと副偏向データを生成する。主偏向データは、DACアンプ132に出力される。副偏向データは、DACアンプ130に出力される。その際、DACアンプ130のセトリング時間Tを上述したそれぞれ設定された時間TになるようにDACアンプ130に制御信号を出力する。また、偏向制御回路120は、ショットデータに定義される照射時間に応じて、ショット図形毎に、ブランキングデータを生成し、図示しないブランキング用のDACアンプに出力する。また、偏向制御回路120は、ショットデータに定義される図形種および図形サイズに応じて成形データを生成し、図示しないビーム成形用のDACアンプに出力する。そして、制御回路122および偏向制御回路120から制御された各DACアンプからの信号に基づいて、描画部150は、電子ビーム200を用いて、当該図形パターンを試料100に描画する。具体的な動作は、描画順序を除いてリファレンスパターン60を描画する際と同様である。
判定工程(S106)として、判定部117は、時間TがTmaxまで変更されたかどうかを判定する。変更されている場合には、現像工程(S108)に進む。まだ、変更されていない時間が残っている場合には、セトリング時間変更工程(S107)に進む。
セトリング時間変更工程(S107)として、セトリング時間T変更部119は、セトリング時間T(第2の時間)をTからT+αの時間に変更し、T+αを新たなセトリング時間T(第2の時間)としてDACアンプ130用に設定する。そして、評価パターン描画工程(S105)に戻る。
評価パターン描画工程(S105)として、新たに設定されたセトリング時間Tで、評価偏向移動量Qだけ偏向するように副偏向器209で電子ビーム200を試料101上に偏向させることにより、幅寸法Dの両端が連続する2ショットのビームで描画される評価パターンを描画(形成)する。n番目に設定されたセトリング時間Tで評価パターンを描画する場合には、図7に示すように、n−1番目に設定されたセトリング時間Tで描画された評価パターンからピッチPだけ例えばx方向にずれた位置に描画する。n−1番目の評価パターンとn番目の評価パターンとの間の距離Rは、寸法測定機でn−1番目の評価パターンとn番目の評価パターンとを区別可能な距離に設定すればよい。
以上のセトリング時間変更工程(S107)と評価パターン描画工程(S105)と判定工程(S106)とをセトリング時間TがTmaxになるまで変更されるまで繰り返す。
図8は、実施の形態1における評価パターンの他の一例を示す図である。図8において、評価パターン72は、y方向に並ぶ2列のラインパターンにより構成される。かかる2つのラインパターンは、ピッチが評価対象の偏向移動量Q(評価偏向移動量)に設定される。2列のラインパターンにより構成される評価パターン72の両端間の幅寸法は、図7と同様、例えば、電子ビーム4ショット分の幅寸法Dで設定される。幅寸法Dは、各ショットの電子ビームの幅サイズN(ショットサイズ)の4倍、すなわち、4Nに設定される。図8の例では、評価パターン72は、幅寸法Dの両端の2ショットの間に隙間が形成される。
評価パターン72は、かかるx方向の幅寸法Dの両端を連続する2ショットのビームで形成する。そして、両端をショットしたのちに、その間の隙間を埋めないままとする。図8の例では、y方向1段目を左端にまず1ショット目(図8の「1」で示すショット)のビームをショットした後、続けて右端に2ショット目(図8の「2」で示すショット)のビームをショットする。この1ショット目から偏向移動量Qの位置にある2ショット目のビームを照射する際のセトリング時間Tが評価対象となる。これにより、1段目のパターンが形成される。y方向2段目は、左端にまず3ショット目(図8の「3」で示すショット)のビームをショットした後、続けて右端に4ショット目(図8の「4」で示すショット)のビームをショットする。この3ショット目から偏向移動量Qの位置にある4ショット目のビームを照射する際のセトリング時間Tが評価対象となる。これにより、2段目のパターンが形成される。以下、同様に、ショットを繰り返し、評価パターンは、x方向の幅寸法Dと直交するy方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせにより評価ラインパターンが構成される。
以上のように評価パターンは、図7のように両端の間の隙間をダミーショットで埋める構成でもよいし、埋めないで隙間のままにしてもよい。
現像工程(S108)として、リファレンスパターン60(或いはリファレンスパターン62,64)とセトリング時間Tを可変にして形成された複数の評価パターン70(或いは評価パターン72)とが描画された試料101を現像処理する。これにより、リファレンスパターン60(或いはリファレンスパターン62,64)とセトリング時間Tを可変にして形成された複数の評価パターン70(或いは評価パターン72)が形成されたレジストパターンが形成される。
エッチング工程(S110)として、試料101上に残ったレジストパターンをマスクとして、エッチングを行う。試料101上には例えば予めクロム(Cr)等の遮光膜を全面に形成しておき、その上にレジスト膜を塗布させておけばよい。エッチング工程(S110)によって、試料101上には、遮光膜によるリファレンスパターン60(或いはリファレンスパターン62,64)とセトリング時間Tを可変にして形成された複数の評価パターン70(或いは評価パターン72)が形成される。
測定工程(S112)として、寸法測定機を用いて、遮光膜によるリファレンスパターン60(或いはリファレンスパターン62,64)とセトリング時間Tを可変にして形成された複数の評価パターン70(或いは評価パターン72)の両端の幅寸法を測定する。言い換えれば、可変に設定されたセトリング時間T(第2の時間)毎に、評価パターンの幅寸法を測定する。
差分ΔCD演算工程(S114)として、可変に設定されたセトリング時間T(第2の時間)毎に、評価パターン70(或いは評価パターン72)の幅寸法とリファレンスパターン60(或いはリファレンスパターン62,64)の幅寸法との差分ΔCDを演算する。
判定工程(S116)として、判定部118は、差分ΔCDが閾値以下かどうかを判定する。
図9は、実施の形態1におけるセトリング時間と差分ΔCDとの関係の一例を示すグラフである。縦軸に評価パターン70(或いは評価パターン72)の幅寸法とリファレンスパターン60(或いはリファレンスパターン62,64)の幅寸法との差分ΔCDを示す。横軸に評価パターン70(或いは評価パターン72)を描画する際のDACアンプ130のセトリング時間を示す。図9の例では、セトリング時間Tが、stl1〜setl2までは、許容値(閾値)を超えており、stl3以降では、許容値(閾値)以内に収まっている。図9の例では、同じセトリング時間Tについて複数の評価パターン70(或いは評価パターン72)を作成し、その幅寸法の平均値をそれぞれ用いている。
セトリング時間取得(決定)工程(S118)として、セトリング時間T(第2の時間)毎の差分ΔCDを用いて、偏向移動量Qだけ偏向させるために必要なDACアンプ130のセトリング時間Tを取得する。すなわち、差分ΔCDが閾値以下になる時間Tを取得する。そして、取得した中から最も短い時間をDACアンプ130のセトリング時間Tとして取得する。
なお、ここで、評価対象の偏向移動量Qに対して十分なセトリング時間に設定されたDACアンプを用いて、互いに偏向移動量Qだけ離れた位置関係で2列のリファレンスラインを描画する。そして、2列のリファレンスラインの一方と端部同士がそれぞれ接するように各リファレンスラインに対応するそれぞれ一方が隣接する2列の評価ラインパターンを描画する。そして、1列目のリファレンスラインと評価ラインの組の合成パターンの幅と、1列目の合成パターンからピッチが偏向移動量Qとなる位置に形成された2列目のリファレンスラインと評価ラインの組の合成パターンの幅とを測定する。かかる1列目の合成パターンと2列目の合成パターンの組は、2列目の評価ラインパターンを描画する際のセトリング時間を可変に設定して、複数の組を描画する。そして、かかる1列目の合成パターンの幅寸法と2列目の合成パターンの幅寸法との差分が閾値以下になる2列目の評価ラインパターンを描画した際のセトリング時間を最適値なセトリング時間として取得する方法がある。かかる手法では、評価対象の偏向移動量が2列の合成パターンに跨るので、評価するセトリング時間を変更する毎に、必ず2列描画する必要がある。これに対して、実施の形態1では、リファレンスラインと評価ラインパターンは別々なので、リファレンスラインは1回形成すれば足りる。さらに、評価対象の偏向移動量が2列の合成パターンに跨るので、2列の合成パターンの間の距離を寸法測定機の解像限界以上に設定する必要がある。その結果、評価する偏向移動量を小さくするにも限界がある。
これに対して、実施の形態1では、リファレンスラインと評価ラインパターンは別々なので、評価対象の偏向移動量が2列に跨ることはない。よって、2列の合成パターンを用いて評価する場合よりも、評価する偏向移動量Qを小さくすることができる。その結果、従来、測定不能であった短い移動量のセトリング時間の評価も可能となる。
以上のように実施の形態によれば、描画されるパターンのショット位置精度を高精度に維持しながらより好適なセトリング時間を取得できる。
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荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。
10 描画領域
20 ストライプ領域
30 SF
52,54,56 ショット図形
60,62,64 リファレンスパターン
70,72 評価パターン
100 描画装置
101,340 試料
102 電子鏡筒
103 描画室
105 XYステージ
110 制御計算機
111 メモリ
112 セトリング時間設定部
114 描画データ処理部
116 描画制御部
118 判定部
119 セトリング時間変更部
120 偏向制御回路
122 制御回路
130,132 DACアンプ
140,142 記憶装置
150 描画部
160 制御部
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203,410 第1のアパーチャ
204 投影レンズ
205 偏向器
206,420 第2のアパーチャ
207 対物レンズ
208 主偏向器
209 副偏向器
212 ブランキング偏向器
214 ブランキングアパーチャ
330 電子線
411 開口
421 可変成形開口
430 荷電粒子ソース
500 描画データ変換装置

Claims (5)

  1. DAC(デジタル・アナログコンバータ)アンプからの偏向信号によって荷電粒子ビームを偏向する偏向器を用いて、第1の時間に前記DACアンプのセトリング時間を設定して、前記DACアンプのセトリング時間を評価するための評価偏向移動量よりも小さい偏向移動量になるように前記偏向器で荷電粒子ビームを試料上に偏向させることにより、幅寸法の両端が異なる2ショットのビームで描画されるリファレンスパターンを形成する工程と、
    前記DACアンプのセトリング時間を複数の異なる第2の時間を用いて可変に設定しながら、可変に設定された第2の時間毎に、連続する2ショットの偏向移動量が前記DACアンプのセトリング時間を評価するための評価偏向移動量になるように前記偏向器で荷電粒子ビームを試料上に偏向させることにより、前記リファレンスパターンと設計上同じ幅寸法の両端が前記連続する2ショットのビームで描画される評価パターンを形成する工程と、
    前記リファレンスパターンの幅寸法を測定する工程と、
    可変に設定された第2の時間毎に、前記評価パターンの幅寸法を測定する工程と、
    可変に設定された第2の時間毎に、前記評価パターンの幅寸法と前記リファレンスパターンの幅寸法との差分を演算する工程と、
    前記第2の時間毎の差分を用いて、前記偏向移動量だけ偏向させるために必要な前記DACアンプのセトリング時間を取得する工程と、
    を備えたことを特徴とするセトリング時間の取得方法。
  2. 前記リファレンスパターンは、前記幅寸法と直交する方向に並ぶ複数のショットのビームによるパターンの組み合わせによりリファレンスラインが構成され、
    前記リファレンスラインは、前記幅寸法と直交する方向に移動するように順にビームがショットされることにより形成されることを特徴とする請求項1記載のセトリング時間の取得方法。
  3. 前記リファレンスラインは、前記幅寸法と直交する方向に向かって互いに接するように連続ショットにより形成されることを特徴とする請求項2記載のセトリング時間の取得方法。
  4. 前記評価パターンは、前記幅寸法の両端の2ショットの間に隙間が形成されることを特徴とする請求項1記載のセトリング時間の取得方法。
  5. 前記リファレンスパターンは、前記幅寸法方向に3ショット以上のショットのビームによって形成され、
    前記幅寸法の両端の2ショットの間のショットのショットサイズが、両端の2ショットのショットサイズよりも小さいサイズで描画されることを特徴とする請求項1記載のセトリング時間の取得方法。
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