(57)【要約】【課題】ショット形状の違いによる寸法差を低減する。【解決手段】本実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを偏向して、ビームＯＮとビームＯＦＦのいずれかの状態になるようにブランキング制御するブランキング偏向器２１２と、描画データから、ショット毎のビームサイズ及びショット位置を含むショットデータを生成するショットデータ生成部５０と、前記荷電粒子ビームのドーズ量及び電流密度と、前記ブランキング偏向器によるビーム偏向方向におけるビームサイズに基づくオフセット時間とから、各ショットの照射時間を算出する照射時間算出部５２と、算出された照射時間を含む前記ショットデータに基づいて、前記ブランキング偏向器と、ビーム形状及びビームサイズを変化させる偏向器２０５と、ビーム照射位置を調整する偏向器２０８，２０９，２１６とを制御する偏向制御回路１２０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームを放出する放出部と、
前記荷電粒子ビームを偏向して、ビームＯＮとビームＯＦＦのいずれかの状態になるようにブランキング制御するブランキング偏向器と、
描画データから、ショット毎のビームサイズ及びショット位置を含むショットデータを生成するショットデータ生成部と、
前記荷電粒子ビームのドーズ量及び電流密度と、前記ブランキング偏向器によるビーム偏向方向におけるビームサイズに基づくオフセット時間とから、各ショットの照射時間を算出する照射時間算出部と、
算出された照射時間を含む前記ショットデータに基づいて、前記ブランキング偏向器と、ビーム形状及びビームサイズを変化させる偏向器と、ビーム照射位置を調整する偏向器とを制御する偏向制御部と、
を備える荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項２】
前記オフセット時間は、図形情報をパラメータとして予め求められた計算式により求められることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項３】
求められる前記オフセット時間は、ブランキング偏向器によるビーム偏向方向におけるビームサイズが小さい程短く設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷電粒子ビーム描画装置。
【請求項４】
荷電粒子ビームを放出する工程と、
ブランキング偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し、ビームＯＮとビームＯＦＦのいずれかの状態になるようにブランキング制御する工程と、
描画データから、ショット毎のビームサイズ及びショット位置を含むショットデータを生成する工程と、
前記荷電粒子ビームのドーズ量及び電流密度と、前記ブランキング偏向器によるビーム偏向方向におけるビームサイズに基づくオフセット時間とから、各ショットの照射時間を算出する工程と、
算出された照射時間を含む前記ショットデータに基づいて、前記ブランキング偏向器と、ビーム形状及びビームサイズを変化させる偏向器と、ビーム照射位置を調整する偏向器とを制御し、基板上にパターンを描画する工程と、
を備える荷電粒子ビーム描画方法。
【請求項５】
前記オフセット時間は、図形情報をパラメータとして予め求められた計算式により求められることを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
光リソグラフィ技術の進展や、ＥＵＶによる短波長化に伴い、マスク描画に必要な電子ビームのショット数が増加している。一方で、微細化に必要な線幅精度を確保するために、レジストを低感度化し、照射量を上げることで、ショットノイズやパターンのエッジラフネスの低減を図っている。ショット数と照射量の増加に伴い、描画時間が増加している。そのため、電流密度を上げることで描画時間の短縮を図ることが検討されている。
【０００４】
電子ビーム描画装置では、ブランキング偏向器を用いてビームを偏向し、アパーチャによりビームを遮蔽するか否かにより、ビームのＯＦＦとОＮを切り替えている。ブランキング偏向器は１対の電極を有し、ビームの偏向方向（ブランキング方向）は固定である。照射しているビームのブランキング方向のサイズが大きい場合と小さい場合とで、ブランキングに要する時間が異なる。例えば、ブランキング方向が−ｘ方向の場合、ｘ方向のサイズが小さいビームは早くブランキングされ、ｘ方向のサイズが大きいビームは遅くブランキングされる。その結果、ショット形状により実効照射量が異なり、寸法差が生じる。特に、上述したように電流密度が高い場合、この寸法差が問題になり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６９７０２８号公報
【特許文献２】特開平２−１２５４１７号公報
【特許文献３】特開平６−１４０３１４号公報
【特許文献４】特開２００６−２６１２９１号公報
【特許文献５】特開２０００−１８２９３７号公報
【特許文献６】特開平１０−２４２０２５号公報
【特許文献７】特開２００６−３２６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、ショット形状の違いによる寸法差を低減する荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置は、荷電粒子ビームを放出する放出部と、前記荷電粒子ビームを偏向して、ビームＯＮとビームＯＦＦのいずれかの状態になるようにブランキング制御するブランキング偏向器と、描画データから、ショット毎のビームサイズ及びショット位置を含むショットデータを生成するショットデータ生成部と、前記荷電粒子ビームのドーズ量及び電流密度と、前記ブランキング偏向器によるビーム偏向方向におけるビームサイズに基づくオフセット時間とから、各ショットの照射時間を算出する照射時間算出部と、算出された照射時間を含む前記ショットデータに基づいて、前記ブランキング偏向器と、ビーム形状及びビームサイズを変化させる偏向器と、ビーム照射位置を調整する偏向器とを制御する偏向制御部と、を備えるものである。
【０００８】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置において、前記オフセット時間は、図形情報をパラメータとして予め求められた計算式により求められる。
【０００９】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置において、求められる前記オフセット時間は、ブランキング偏向器によるビーム偏向方向におけるビームサイズが小さい程短く設定される。
【００１０】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビームを放出する工程と、ブランキング偏向器を用いて前記荷電粒子ビームを偏向し、ビームＯＮとビームＯＦＦのいずれかの状態になるようにブランキング制御する工程と、描画データから、ショット毎のビームサイズ及びショット位置を含むショットデータを生成する工程と、前記荷電粒子ビームのドーズ量及び電流密度と、前記ブランキング偏向器によるビーム偏向方向におけるビームサイズに基づくオフセット時間とから、各ショットの照射時間を算出する工程と、算出された照射時間を含む前記ショットデータに基づいて、前記ブランキング偏向器と、ビーム形状及びビームサイズを変化させる偏向器と、ビーム照射位置を調整する偏向器とを制御し、基板上にパターンを描画する工程と、を備えるものである。
【００１１】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画方法において、前記オフセット時間は、図形情報をパラメータとして予め求められた計算式により求められる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ショット形状の違いによる寸法差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム描画装置の概略図である。
【図２】第１成形アパーチャ及び第２成形アパーチャの斜視図である。
【図３】偏向領域を説明する概念図である。
【図４】（ａ）（ｂ）はビーム形状の例を示す図である。
【図５】（ａ）はブランキング信号の例を示すグラフであり、（ｂ）は検出された電流値の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１は、実施の形態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成形アパーチャ２０３、投影レンズ２０４、成形偏向器２０５、第２成形アパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６が配置されている。
【００１６】
描画室１０３内には、少なくともＸＹ方向に移動可能な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基板１０１が配置される。基板１０１には、半導体装置を製造するための露光用のマスクやシリコンウェハ等が含まれる。
【００１７】
電子鏡筒１０２内に設けられた電子銃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偏向器２１２によって、電子ビームを基板に照射するか否か切り替えられる。
【００１８】
電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により、矩形の開口Ａ１（図２参照）を有する第１成形アパーチャ２０３に照射される。第１成形アパーチャ２０３の開口Ａ１を通過することで、電子ビームＢは矩形に成形される。
【００１９】
第１成形アパーチャ２０３を通過した第１アパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により、可変成形開口Ａ２（図２参照）を有した第２成形アパーチャ２０６上に投影される。その際、成形偏向器２０５によって、第２成形アパーチャ２０６上に投影される第１アパーチャ像が偏向制御され、可変成形開口Ａ２を通過する電子ビームの形状と寸法を変化させる（可変成形を行う）ことができる。
【００２０】
第２成形アパーチャ２０６の可変成形開口Ａ２を通過した第２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、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５上に載置された基板１０１に照射される。
【００２１】
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、偏向制御回路１２０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバータ）アンプ１３０，１３２，１３４，１３６、１３８（偏向アンプ）、及び記憶装置１４０を有している。
【００２２】
偏向制御回路１２０にはＤＡＣアンプ１３０，１３２，１３４，１３６，１３８が接続されている。ＤＡＣアンプ１３０は、ブランキング偏向器２１２に接続されている。ＤＡＣアンプ１３２は、副偏向器２０９に接続されている。ＤＡＣアンプ１３４は、主偏向器２０８に接続されている。ＤＡＣアンプ１３６は、副副偏向器２１６に接続されている。ＤＡＣアンプ１３８は、成形偏向器２０５に接続されている。
【００２３】
制御計算機１１０は、ショットデータ生成部５０、照射時間算出部５２、及び描画制御部５４を備える。ショットデータ生成部５０、照射時間算出部５２、及び描画制御部５４の各機能は、ソフトウェアで構成されてもよいし、ハードウェアで構成されてもよい。
【００２４】
図３は、偏向領域を説明するための概念図である。図３において、基板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。そして、主偏向器２０８の偏向可能幅で、ストライプ領域２０をｘ方向に分割した領域が主偏向器２０８の偏向領域（主偏向領域）となる。
【００２５】
この主偏向領域は、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に仮想分割される。そして、各ＳＦ３０は、副副偏向器２１６の偏向可能サイズで、メッシュ状に複数のアンダーサブフィールド（ここでは第３の偏向を意味するＴｅｒｔｉａｒｙ  Ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｆｉｅｌｄの略語を用いて「ＴＦ」とする。以下、同じ）４０に仮想分割される。
【００２６】
各ＴＦ４０の各ショット位置４２にショット図形が描画される。このように、電子ビーム２００を偏向する３段の偏向器によって、各偏向領域は、それぞれ偏向される領域サイズの異なる大きい方から順に主偏向領域、ＳＦ３０、ＴＦ４０となる。
【００２７】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３０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。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、ブランキング偏向器２１２に印加する。この偏向電圧によって電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのブランキング制御が行われる。
【００２８】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３８に対して、成形偏向用のデジタル信号が出力される。ＤＡＣアンプ１３８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。この偏向電圧によって電子ビーム２００が第２成形アパーチャ２０６の特定の位置に偏向され、所望の寸法及び形状の電子ビームが形成される。
【００２９】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３４に対して、主偏向制御用のデジタル信号が出力される。ＤＡＣアンプ１３４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。この偏向電圧によって、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）の基準位置Ａ（例えば、該当するＳＦの中心位置或いは左下の角位置等）に偏向される。また、ＸＹステージ１０５が連続移動しながら描画する場合には、かかる偏向電圧には、ステージ移動に追従するトラッキング用の偏向電圧も含まれる。
【００３０】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３２に対して、副偏向制御用のデジタル信号が出力される。ＤＡＣアンプ１３２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。この偏向電圧によって、電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームが最小偏向領域となるＴＦ４０の基準位置Ｂ（例えば、該当するＴＦの中心位置或いは左下の角位置等）に偏向される。
【００３１】
偏向制御回路１２０からＤＡＣアンプ１３６に対して、副副偏向制御用のデジタル信号が出力される。ＤＡＣアンプ１３６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、副副偏向器２１６に印加する。この偏向電圧によって、電子ビーム２００が偏向させられ、各ショットのビームがＴＦ４０内の各ショット位置４２に偏向される。
【００３２】
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、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６といった３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。
【００３３】
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、ＴＦ４０の基準位置Ｂに電子ビーム２００を順に偏向する。そして、副副偏向器２１６が、各ＴＦ４０の基準位置Ｂから、当該ＴＦ４０内に照射されるビームのショット位置４２に電子ビーム２００を偏向する。
【００３４】
このように、主偏向器２０８、副偏向器２０９、及び副副偏向器２１６は、サイズの異なる偏向領域をもつ。ＴＦ４０は、複数段の偏向器の偏向領域のうち、最小偏向領域となる。
【００３５】
記憶装置１４０は、例えば磁気ディスク装置であり、基板１０１にパターンを描画するための描画データを記憶する。この描画データは、設計データ（レイアウトデータ）が描画装置１００用のフォーマットに変換されたデータであり、外部装置から記憶装置１４０に入力されて保存されている。
【００３６】
ショットデータ生成部５０が、記憶装置１４０に格納されている描画データに対して、複数段のデータ変換処理を行い、描画対象となる各図形パターンを１回のショットで照射可能なサイズのショット図形に分割し、描画装置固有のフォーマットとなるショットデータを生成する。ショットデータには、ショット毎に、例えば、各ショット図形の図形種を示す図形コード、図形サイズ、ショット位置、照射時間等が定義される。生成されたショットデータはメモリ１１２に一時的に記憶される。
【００３７】
ショットデータに含まれる照射時間は、照射時間算出部５２により算出される。照射時間算出部５２は、近接効果、フォギング効果、ローディング効果といった、パターンの寸法変動を引き起こす要因を考慮して描画領域１０の各位置における電子ビームの照射量（ドーズ量）Ｑを算出し、算出した照射量Ｑを電流密度Ｊで割って得られた時間に、オフセット時間Δｔを加算して、照射時間を算出する。
【００３８】
本実施形態では、このオフセット時間を、電子ビームのブランキング方向におけるビームサイズ（ショットサイズ）に応じて異なる値にする。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、ブランキング方向（ブランキング偏向器２１２がビームをＯＦＦにする際にビームを偏向する方向）におけるビームサイズが小さい場合、ビームは速やかにブランキングされる（ＯＦＦになる）。一方、図４（ｂ）に示すように、ブランキング方向におけるビームサイズが大きい場合、図４（ａ）と比較してビームのブランキングに時間がかかり、その分、照射量が多くなる。この照射量の違いは寸法差を生じさせ得る。
【００４０】
そのため、本実施形態では、ブランキング方向におけるビームサイズから照射時間のオフセット時間Δｔを算出するための計算式を予め作成し、記憶装置１４０に格納しておく。照射時間算出部５２は、ショットデータに定義された図形コード及び図形サイズから、ブランキング方向のビームサイズを求め、計算式に代入してオフセット時間Δｔを算出する。
【００４１】
オフセット時間Δｔを算出するための計算式は、例えば、以下のようにして求めることができる。まず、電子ビームを継続的に照射している（ブランキングを行わない）状態で、ＸＹステージ１０５に設けた検出器（図示略）でビーム電流Ｉ０を測定する。検出器は例えばファラデーカップ及び電流計を用いることができる。
【００４２】
次に、図５（ａ）に示すように、照射時間Ｔ１、周期Ｔ２の矩形波からなるブランキング信号を作成し、このブランキングに基づくビーム電流Ｉ１を測定する。ビーム電流Ｉ０、Ｉ１の測定値の例を図５（ｂ）に示す。
【００４３】
設定した照射時間Ｔ１に対する誤差（オフセット時間）をΔＴとした場合、ビーム電流Ｉ１は以下の式で表される。
Ｉ１＝Ｉ０×（（Ｔ１−ΔＴ）／Ｔ２）
【００４４】
従って、ΔＴは以下の式で表される。
ΔＴ＝Ｔ１−Ｉ１×Ｔ２／Ｉ０
【００４５】
図形情報に含まれるビーム形状（サイズ）を変えてＩ０、Ｉ１の測定を行い、複数のΔＴを求める。求められた複数のΔＴをビーム形状（サイズ）をパラメータとして近似する式が、上述のオフセット時間Δｔを算出するための計算式となる。計算式でなく、マップ補間としてもよい。
【００４６】
ショットデータには、照射量Ｑを電流密度Ｊで割って得られた時間に、ブランキング方向におけるビームサイズに応じたオフセット時間Δｔを加算した時間が、照射時間として設定される。例えば、ブランキング方向におけるビームサイズが大きい程、オフセット時間Δｔは短くなる。
【００４７】
描画工程では、ショットデータを用いて描画処理が行われる。描画制御部５４が、ショットデータを偏向制御回路１２０に転送する。偏向制御回路１２０は、ショットデータに設定された照射時間になる偏向データ（ブランキング信号）をブランキング偏向器２１２用のＤＡＣアンプ１３０に出力する。
【００４８】
このように、本実施形態では、ブラキング方向におけるビームサイズに応じて、各ショットの照射時間に異なるオフセット時間を加算することで、ビーム形状によらず実効照射量を同程度にし、寸法差を低減できる。
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
５０  ショットデータ生成部
５２  照射時間算出部
５４  描画制御部
１００  描画装置
１１０  制御計算機
１５０  描画部
１６０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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