(57)【要約】  ビームぼけ半径を有する荷電粒子ビームの発生器を含む荷電粒子ビーム書込装置であって、ビームぼけ半径はショット毎に、またはショットの２つ以上のグループ同士の間で変更され得る装置が開示される。計算された荷電粒子ビーム書込ショットの各々にビームぼけ半径変更を割当てるステップを含む、フラクチャリングまたはマスクデータ準備または光学近接効果補正のための方法も開示される。荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、ショット毎にビームぼけ半径を変更するステップとを含む、表面にパターンを形成するための方法も開示される。レチクル上にパターンを形成するために荷電子粒子ビーム書込装置を用いるステップと、ショット毎に荷電粒子ビーム書込装置のビームぼけ半径を変更するステップとを含む、光リソグラフィを用いた集積回路の製造方法も開示される。
2013503486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビームリソグラフィのための装置であって、
ショットのセットを読出し、さらに、効率的な書込のための前記セットのショットを命令し得る入力装置と、
ショット毎に、またはショットの２つ以上のグループ同士の間で変更され得るビームぼけ半径を有する荷電粒子ビーム発生器とを備える、装置。
【請求項２】
前記ショットのセットの中の各ショットはビームぼけ半径変更を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ビームぼけ半径は、前記荷電粒子ビームの焦点面を調節することによって変更される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
キャラクタパターンを含むキャラクタプロジェクション（ＣＰ）ステンシルをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ビームぼけ半径が変更されない場合、前記荷電粒子ビームの前記ビームぼけ半径を変更するための整定時間は、ショット毎の整定時間よりも長い、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ショットのセットの命令は、ビームぼけ半径変更によって前記セットのショットをソートすることを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
フラクチャリングまたはマスクデータ準備（ＭＤＰ）または光学近接効果補正（ＯＰＣ）のための方法であって、
表面上に形成すべきパターンを入力するステップと、
前記パターンを形成するために荷電粒子ビーム書込装置からのショットのセットを決定するステップとを備え、前記荷電粒子ビーム書込装置は、ショット毎に、またはショットの２つ以上のグループ同士の間で変更され得るビームぼけ半径を有し、前記ショットのセットの中の複数のショットについて前記ビームぼけ半径変更が計算され、前記方法はさらに、
決定された前記ショットのセットについての前記ビームぼけ半径変更の情報を出力するステップを備える、方法。
【請求項８】
決定された前記ショットのセットは、少なくとも１つのキャラクタプロジェクション（ＣＰ）ショットを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
決定された前記ショットのセットは、複数の可変成形ビーム（ＶＳＢ）ショットを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記ショットのセットの中の各ショットは、ビームぼけ半径変更を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記出力するステップは、前記ショットのセットの中のショットを複数のグループに分けるステップを含み、ショットの各グループは、固有のビームぼけ半径変更に関連付けられる、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記ショットのセットの中の各ショットは線量を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
表面上にパターンを形成するための方法であって、
ビームぼけ半径を有する荷電粒子ビーム発生器を含む、前記表面上に前記パターンを形成するための荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、
ショットのセットを入力するステップと、
ショット毎に、またはショットの２つ以上のグループ同士の間で前記荷電粒子ビーム書込装置の前記ビームぼけ半径を変更するステップとを備える、方法。
【請求項１４】
前記ショットのセットはキャラクタプロジェクション（ＣＰ）ショットを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ショットのセットは複数の可変成形ビーム（ＶＳＢ）ショットを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記入力するステップでは、前記ショットのセットの中の各ショットがビームぼけ半径変更を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記入力するステップでは、前記ショットのセットがショットの複数のグループを含み、各グループの中のショットが同一のビームぼけ半径変更を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記ショットのセットの中の各ショットは線量を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記ビームぼけ半径を変更するステップは、第２のビームぼけ半径に変える前に、第１のビームぼけ半径を用いるサブフィールド、ストライプまたは全面の中のすべてのショットを１つのグループとして打込むステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
レチクルを使用する光リソグラフィプロセスを用いて集積回路を製造するための方法であって、
ビームぼけ半径を有する、前記レチクル上にパターンを形成するための荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、
前記レチクル上のパターンを形成するために用いるべきショットのセットを入力するステップと、
ショット毎に、またはショットの２つ以上のグループ同士の間で前記荷電粒子ビーム書込装置の前記ビームぼけ半径を変更するステップとを備える、方法。
【請求項２１】
前記ショットのセットの中の各ショットはショット線量をさらに有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ショットのセットはキャラクタプロジェクション（ＣＰ）ショットを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記ショットのセットは複数の可変成形ビーム（ＶＳＢ）ショットを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記ショットのセットの中の各ショットはビームぼけ半径変更を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記入力するステップでは、前記ショットのセットがショットの複数のグループを含み、前記ビームぼけ半径変更はショットのグループ毎に特定される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記ビームぼけ半径を変更するステップは、第２のビームぼけ半径に変える前に、第１のビームぼけ半径を用いるサブフィールド、ストライプまたは全面の中のすべてのショットを１つのグループとして打込むステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２００９年８月２６日に出願された「荷電粒子ビームリソグラフィを用いて表面を製造するための方法および装置（Method and System For Manufacturing a Surface Using Charged Particle Beam Lithography）」と題された米国仮特許出願連続番号第６１／２３７，２９０号に基づく優先権を主張し、この米国仮特許出願連続番号第６１／２３７，２９０号はすべての目的で引用によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
本発明はリソグラフィに関し、特に、荷電粒子ビーム書込装置の設計、およびレチクル、ウェハ、または任意の他の表面であり得る表面を製造するための荷電粒子ビーム書込装置の使用方法に関する。
【０００３】
集積回路などの半導体装置の生産または製造では、半導体装置を作製するために光リソグラフィが用いられ得る。光リソグラフィは、レチクルから製造されたリソグラフィマスクまたはフォトマスクを用いて、半導体またはシリコンウェハなどの基板にパターンを転写して集積回路を作る印刷工程である。他の基板として、フラットパネルディスプレイまたは他のレチクルも含まれ得る。さらに、極紫外（ＥＵＶ）またはＸ線リソグラフィも一種の光リソグラフィであると考えられる。一枚のレチクルまたは複数のレチクルは、集積回路の個別層に対応する回路パターンを含み得、このパターンが、フォトレジストまたはレジストとして公知の放射線感受性材料の層で被覆された基板上の一定の区域に撮像され得る。パターニング層が転写されると、当該層はエッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、および研磨などのさまざまな他の工程を受け得る。これらの工程を用いて、基板の個別層を完成させる。いくつかの層が必要である場合は、新たな層の各々について工程全体またはその変形例を繰返す。最終的に、複数の装置または集積回路の組合せが基板上に現れる。これらの集積回路は次にダイシングまたはソーイングによって互いに分離され得、その後、個々のパッケージに搭載され得る。より一般的な場合は、基板上のパターンを用いて、表示画素、ホログラムまたは磁気記録ヘッドなどの加工品が規定され得る。
【０００４】
集積回路などの半導体装置の生産または製造では、半導体装置を作製するためにマスクレス直接書込も用いられ得る。マスクレス直接書込は、荷電粒子ビームリソグラフィを用いて、半導体またはシリコンウェハなどの基板にパターンを転写して集積回路を作る印刷工程である。他の基板として、フラットパネルディスプレイ、ナノインプリント用インプリントマスク、またはレチクルも含まれ得る。層の所望のパターンが、この場合は基板でもある表面に直接的に書込まれる。パターニング層が転写されると、当該層はエッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、および研磨などのさまざまな他の工程を受け得る。これらの工程を用いて、基板の個別層を完成させる。いくつかの層が必要である場合は、新たな層の各々について工程全体またはその変形例を繰返す。同一基板を作製するために、光リソグラフィを用いて書込まれる層もあれば、マスクレス直接書込を用いて書込まれる層もある。最終的に、複数の装置または集積回路の組合せが基板上に現れる。これらの集積回路は次にダイシングまたはソーイングによって互いに分離された後、個々のパッケージに搭載される。より一般的な場合は、表面上のパターンを用いて、表示画素、ホログラムまたは磁気記録ヘッドなどの加工品が規定され得る。
【０００５】
上述のように、光リソグラフィでは、リソグラフィマスクまたはレチクルは、基板上に集積すべき回路部品に対応する形状パターンを有する。レチクルを製造するために用いられるパターンは、コンピュータ援用設計（ＣＡＤ）ソフトウェアまたはプログラムを用いて生成され得る。パターンを設計する際、ＣＡＤプログラムは、レチクルを製造するための予め定められた一連の設計ルールに従い得る。これらのルールは加工、設計、および最終用途制限事項によって設定される。最終用途制限事項の一例は、トランジスタの形状を、トランジスタが所定の供給電圧で十分に動作することができないように規定することである。特に、設計ルールは、回路装置同士または相互接続配線同士の間の空間公差を規定し得る。設計ルールを用いて、たとえば、回路装置同士または配線同士が望ましくない態様で互いに相互作用しないようにする。たとえば、設計ルールを用いて、配線同士が短絡を生じ得るように互いに近づきすぎないようにする。設計ルール制限事項は中でも、確実に作製可能な最小寸法を反映する。これらの小さな寸法について述べるとき、通常は限界寸法の概念が導入される。これらはたとえば配線の最小幅または２本の配線同士の間の最小スペースとして規定され、それらの寸法には精巧な制御が必要である。
【０００６】
光リソグラフィによる集積回路作製の１つの目標は、レチクルを用いることによって当初の回路設計を基板上に再現することである。集積回路製造者は、半導体ウェハ面積を最大限有効に活用することを常に試みている。技術者は、回路を小型化し続けることによって、同じ数の回路素子を有する集積回路の小型化および消費電力低下、または同じサイズの集積回路がより多くの回路素子を有することを可能にしている。集積回路限界寸法のサイズが小さくなり、その回路密度が高まるにつれて、回路パターンまたは物理的設計の限界寸法は、光リソグラフィに用いられる光学露光ツールの解像限界に近づく。回路パターンの限界寸法が小さくなって露光ツールの解像値に近づくにつれて、レジスト層上に現像される実際の回路パターンに物理的設計を正確に転写することが困難になる。光リソグラフィプロセスに用いられる光波長よりも小さいフィーチャを有するパターンを転写するための光リソグラフィの使用を促進するため、光学近接効果補正（optical proximity correction：ＯＰＣ）として公知のプロセスが開発されている。ＯＰＣでは、物理的設計を変更して、特徴の光回折および光学的相互作用などの効果によって生じる歪みを、近接フィーチャで補償する。ＯＰＣは、レチクルを用いて実行されるすべての解像度向上技術を含む。
【０００７】
ＯＰＣはサブ解像度リソグラフィフィーチャをマスクパターンに追加して、当初の物理的設計パターン、すなわち設計と、基板上の最終転写回路パターンとの差を小さくし得る。サブ解像度リソグラフィフィーチャは、物理的設計における当初のパターンと相互作用し、かつ互いに相互作用し、近接効果を補償して最終転写回路パターンを向上させる。パターンの転写を向上させるために用いられる１つのフィーチャは、サブ解像度補助フィーチャ（sub-resolution assist feature：ＳＲＡＦ）である。パターン転写を向上させるために追加される別の特徴は、「セリフ（serif）」と称される。セリフは、パターンの角に位置決めされて最終転写像の角を鋭利にし得る小さなフィーチャである。ＳＲＡＦのための表面製造工程に要求される精度は、しばしば主要フィーチャと称される、基板上への印刷が意図されるパターンの精度よりも低いことが多い。セリフは主要フィーチャの一部である。光リソグラフィの限界が波長未満領域まで拡大するにつれて、さらに微妙な相互作用および効果を補償するためにＯＰＣフィーチャをますます複雑にする必要がある。撮像装置が装置の限界に追い込まれるにつれて、十分微細なＯＰＣフィーチャを有するレチクルの生産能力が極めて重要になる。セリフまたは他のＯＰＣフィーチャをマスクパターンに追加することは有利であるが、これによってマスクパターンの全フィーチャ数も実質的に増える。たとえば、従来技術を用いて正方形の各角にセリフを追加すると、マスクまたはレチクルパターンに８つのさらなる矩形が追加される。ＯＰＣフィーチャの追加は非常に手間のかかる作業であり、費用のかかる演算時間が必要となり、より高価なレチクルとなってしまう。ＯＰＣパターンは複雑であるだけでなく、光学近接効果は最小配線および空間寸法と比べて長距離であるため、所与の位置における正確なＯＰＣパターンは、近傍にどのような他の形状があるかに大きく依存する。したがってたとえば、配線端は、レチクル上で何が近くにあるかに依存してサイズが異なるセリフを有する。これは、ウェハ上に全く同じ形状を生産することが目的であり得る場合も同様である。レチクル上に書込むべきＯＰＣ装飾パターンは従来、主要フィーチャ、すなわちＯＰＣ装飾前の設計を反映するフィーチャ、ならびにセリフ、ジョグ、およびＳＲＡＦを含み得るＯＰＣフィーチャとして論じられる。若干のばらつきが意味するものを定量化すると、近傍から近傍へのＯＰＣ装飾の典型的な若干のばらつきは、主要フィーチャサイズの５％〜８０％であり得る。なお、明確にするために、ここで言及するのはＯＰＣの設計におけるばらつきである。実際の表面パターンには、配線端縁粗度および角取りなどの製造上のばらつきも現れる。これらのＯＰＣばらつきがウェハ上に実質的に同じパターンを生産する場合、ウェハ上の形状は、たとえばトランジスタまたは配線などの、形状が実行するように設計される機能の詳細に依存する所定誤差内で同一であることが目標とされることを意味する。しかし、典型的な仕様は主要フィーチャ範囲の２％〜５０％である。このほかにもばらつきの原因となる多数の製造上の要因があるが、その総合誤差のＯＰＣ成分は上記範囲内にあることが多い。サブ解像度補助��ィーチャなどのＯＰＣ形状は、光リソグラフィを用いてウェハに転写され得る最小フィーチャのサイズに基づくルールなどの、さまざまな設計ルールに支配される。他の設計ルールはマスク製造工程から、またはキャラクタプロジェクション荷電粒子ビーム書込装置を用いてレチクル上にパターンを形成する場合は、ステンシル製造工程からもたらされ得る。なおまた、マスク上のＳＲＡＦフィーチャの精度要件は、マスク上の主要フィーチャの精度要件よりも低いことがある。
【０００８】
インバースリソグラフィ技術（inverse lithography technology：ＩＬＴ）は一種のＯＰＣ技術である。ＩＬＴは、レチクル上に形成すべきパターンが、シリコンウェハなどの基板上に形成されることが望まれるパターンから直接的に演算される工程である。これは、表面上の所望パターンを入力として用いて、光リソグラフィプロセスを逆方向にシミュレートすることを含み得る。ＩＬＴ演算レチクルパターンは純粋に曲線、すなわち完全に非直線であり得、円形、略円形、環状、略環状、楕円形および／または略楕円形のパターンを含み得る。曲線パターンは従来技術を用いてレチクル上に形成することが困難で高価であるため、曲線パターンの直線近似が用いられ得る。本発明では、ＩＬＴ、ＯＰＣ、ソースマスク最適化（source mask optimization：ＳＭＯ）、および演算リソグラフィは同じ意味で用いられる用語である。
【０００９】
最小フィーチャサイズがムーアの法則に従って減少するにつれて、特に基板上の寸法が５０ｎｍ未満のフィーチャが浸漬技術によって１９３ｎｍの照明光源を用いて光リソグラフィによって形成される際、フォトマスク上のＯＰＣフィーチャは形状が非常に複雑になる。具体的には、レチクル上の形状を直交形状および直線形状に限定しつつ、許容可能な処理歩留まりを得るのに十分なウェハ作製プロセスウィンドウを達成することは実際的ではない。
【００１０】
レチクル上にパターンを形成するために用いる技術は、光リソグラフィまたは荷電粒子ビーム装置の使用など、多数ある。もっとも一般に用いられる装置は可変成形ビーム（variable shape beam：ＶＳＢ）タイプであり、精密な電子ビームが成形されて、レチクルのレジスト被覆面上に方向付けられる。これらの形状は単純な形状であり、通常、一定の最小および最大サイズの矩形と、一定の最小および最大サイズの、３つの内角が４５度、４５度および９０度である三角形とに限定される。矩形の辺および直角三角形の辺は、Ｘ、Ｙ軸に平行である。予め定められた位置で、ある線量の電子がこれらの単純な形状のレジストに打込まれる。この種類の装置についての全書込時間は、ショット数とともに長くなる。第２のタイプの装置は、本発明ではＣＰと称されるキャラクタプロジェクション装置である。この場合、装置内にステンシルがあり、装置内には、直線、任意角線形、円形、環状、一部円形、一部環状、もしくは任意曲線形状であり得、かつ接続された複雑な形状セットもしくは接続された複雑な形状セットのばらばらなセットのグループであり得る、さまざまな形状がある。ステンシルを介して電子ビームを打込んで、レチクル上にさらに複雑なパターン（すなわち、キャラクタとも称されるＣＰキャラクタ）を効率的に生成することができる。理論上では、このような装置は、毎回時間のかかるショットによってさらに複雑な形状を打込むことが可能であるため、ＶＳＢ装置よりも速いことがある。しかし、レチクル上にパターンを形成するのに利用可能なＣＰ電子ビーム書込装置は今のところ存在しない。
【００１１】
ショットは、どのキャラクタまたはＶＳＢの第２のアパーチャのどの部分を表面上のどの場所にどの線量およびどの倍率で打込むべきかを特定するためのすべての必要な命令を含む。必要な命令は、たとえばさまざまな静電気または電磁偏向シールドの偏向仕様などの、荷電粒子ビーム書込装置に対する命令に直接対応する形態などの、多くの形態を取り得る。他の場合、命令は、表面上の所望の形状の幾何学的記述の形態を取り得る。さらに他の場合、命令は、特定の線量を用いるか用いずに、かつ特定の倍率係数を用いるか用いずに、必要なＶＳＢ、ＣＰ、またはＣＰキャラクタの部分投影を得るのに十分な、いずれかの他の符号化の形態を取り得る。
【００１２】
ＶＳＢ電子ビーム装置を用いて高忠実度でレチクル上に曲線パターンを形成することは、曲線形状を形成するのに非常に多数のＶＳＢショットが必要であるため、高価である。従来は、ＶＳＢショット数を減らすと、形成される曲線パターンの忠実度が低くなってパターンの凹凸が増大し、平坦度が低下してしまっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、基板に用いられるレチクルを準備および製造するのにかかる時間および費用を減少させることが有利であろう。より一般的には、任意の表面を準備および製造するのにかかる時間および費用を減少させることが有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
発明の要約
ビームぼけ半径を有する荷電粒子ビームの発生器を含む荷電粒子ビーム書込装置であって、ビームぼけ半径はショット毎に、またはショットの２つ以上のグループ同士の間で変更され得る装置が開示される。
【００１５】
計算された荷電粒子ビーム書込ショットの各々にビームぼけ半径変更を割当てるステップを含む、フラクチャリングまたはマスクデータ準備または光学近接効果補正のための方法も開示される。
【００１６】
荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、ショット毎に、またはショットの２つ以上のグループ同士の間でビームぼけ半径を変更するステップとを含む、表面にパターンを形成するための方法も開示される。
【００１７】
レチクル上にパターンを形成するために荷電子粒子ビーム書込装置を用いるステップと、ショット毎に、またはショットの２つ以上のグループ同士の間で荷電粒子ビーム書込装置のビームぼけ半径を変更するステップとを含む、光リソグラフィを用いた集積回路の製造方法も開示される。
【００１８】
本発明のこれらおよび他の利点は、添付の図面に関連して以下の詳細な説明を考慮すると明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】表面を製造するために用いられる荷電粒子ビーム書込装置を示す図である。
【図２Ａ】表面上に形成されることが望まれる４５度の一定幅パターンの一部の例を示す図である。
【図２Ｂ】２０ｎｍの前方散乱半径を用いてＶＳＢショットから形成される４５度のパターンを示す図である。
【図２Ｃ】４０ｎｍの前方散乱半径を用いてＶＳＢショットから形成される４５度のパターンを示す図である。
【図３Ａ】表面上に形成されることが望まれる環状パターンの一例を示す図である。
【図３Ｂ】１５ｎｍのビームぼけ半径を用いて、２２個のＶＳＢショットのセットで表面上に形成され得る略環状パターンを示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｂと同じＶＳＢショットを用いるが、３０ｎｍのビームぼけ半径を用いて表面上に形成され得る略環状パターンを示す図である。
【図４Ａ】矩形のＶＳＢショットからのグリフ線量マップを示す図である。
【図４Ｂ】正方形のＶＳＢショットからのグリフ線量マップを示す図である。
【図５】シリコンウェハ上の集積回路などの基板を製造する際に用いる表面の準備方法の、概念的な流れ図の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施例の詳細な説明
本発明の改良点および利点は、ビームぼけ半径をショット毎もしくは一連のショット毎に調節可能な荷電粒子ビーム書込装置を使用することによって、ならびにショット毎のビームぼけ半径変更を含むショットリストを作成および使用することによって、または一連のショットリストの各リストが当該リストの中のすべてのショットについてビームぼけ半径変更を用いる一連のショットリストを作成および使用することによって達成可能である。
【００２１】
荷電粒子ビーム書込装置は、入力サブ装置および荷電粒子ビーム発生器を含み得る。インプットサブ装置は、発生器によって書込まれるべきショットのセットを読出し、さらに、最適な書込のためのショットをソートまたは命令し得る。同様の番号は同様の物を指す図面を参照して、図１は、キャラクタプロジェクションを利用して表面３０を製造する、この場合は電子ビーム書込装置である荷電粒子ビーム書込装置の荷電粒子ビーム発生器部分を示す。荷電粒子ビーム発生器１０は、電子ビーム１４をアパーチャ板１６に向けて投影する電子ビーム源１２を有する。板１６には、電子ビーム１４が通過可能なアパーチャ１８が形成されている。電子ビーム１４はアパーチャ１８を通過すると、レンズ装置（図示せず）によって電子ビーム２０として、別の矩形のアパーチャ板またはステンシルマスク２２に向けて方向付けられるか偏向される。ステンシル２２には、さまざまな種類のキャラクタ２６を規定する多数の開口またはアパーチャ２４が形成されている。ステンシル２２に形成された各キャラクタ２６を用いて、シリコンウェハ、レチクルまたは他の基板などの基板３２の表面３０上にパターン２８が形成され得る。部分露光、部分投影、部分キャラクタプロジェクション、または可変キャラクタプロジェクションでは、電子ビーム２０は、キャラクタ２６の一部にのみ当たるか照らすことによって、キャラクタ２６のサブセットであるパターン２８を形成するように位置決めされ得る。電子ビーム３４がキャラクタ２６のうちの１つから出て、キャラクタ２６からのパターンのサイズを縮小する電子縮小レンズ３８を通過する。一般に利用可能な荷電粒子ビーム書込装置では、縮小係数は１０〜６０である。縮小された電子ビーム４０は縮小レンズ３８から出て、一連の偏向器３９によって、キャラクタ「Ｈ」の形状として描かれているパターン２８として、表面３０上に方向付けられる。パターン２８は、縮小レンズ３８のせいでキャラクタ２６よりもサイズが小さい。パターン２８は、電子ビーム装置１０の１つのショットによって描かれる。これによって、可変成形ビーム（ＶＳＢ）投影装置または方法を用いる場合と比べて、パターン２８を完成させる全書込時間が短くなる。１つのアパーチャ１８が板１６に形成されているとして示されているが、板１６には２つ以上のアパーチャがあってもよい。この例では２枚の板１６および２２が示されているが、各々が１つ以上のアパーチャを有する１枚のみまたは３枚以上の板があってもよい。従来の荷電粒子ビーム書込装置では、縮小レンズは固定縮小係数を提供するように較正される。縮小レンズ３８および／または偏向器３９はまた、ビームの焦点を表面３０の平面上に合わせる。表面のサイズは、偏向板３９の最大ビーム偏向能力よりもはるかに大きくてもよい。このため、パターンは通常、一連のストライプとして表面上に書込まれる。各ストライプは複数のサブフィールドを含み、サブフィールドは偏向板３９のビーム偏向能力内にある。
【００２２】
表面３０上に合理的な精度で投影可能な最小サイズパターンは、電子ビーム書込装置と、表面３０上のレジスト被膜とに関連付けられるさまざまな短距離の物理的効果によって制限される。これらの効果には、前方散乱、クーロン効果、およびレジスト拡散が含まれる。ビームぼけは、これらすべての短距離効果を含むとして用いられる用語である。最先端の電子ビーム書込装置は、２０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲の有効なビームぼけを達成することができる。前方散乱は、全ビームぼけの４分の１〜２分の１を占め得る。現在の電子ビーム書込装置は、ビームぼけの構成片の各々を最小化するための多数の機構を含む。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｃは、ＶＳＢショットを用いて表面上にパターンを形成する一例を示す。図２Ａは、ＸおよびＹ軸に対して４５度の角度を付けられたエッジ１０４および１０６を含むパターン１０２を示す。図２Ｂは、各々の高さが５０ｎｍである７個のＶＳＢショット１１０のセットを示す。曲線輪郭１１２は、２０ｎｍのビームぼけ半径を用いてショット１１０のセットで表面上に形成されるシミュレートパターンである。同様に、図２Ｃは、各々の高さが５０ｎｍである７個のＶＳＢショット１２０のセットを示す。曲線輪郭１２２は、４０ｎｍのビームぼけ半径を用いてショット１２０のセットで表面上に形成されるシミュレートパターンである。示されるように、図２Ｃのビームぼけ半径は図２Ｂよりも大きいため、パターン１２２はパターン１１２よりも平坦である。パターン１２２と同様のパターンを２０ｎｍのビームぼけ半径を用いて表面上に形成することができるが、パターン１２２を形成するのに用いられる７個のショット１２０よりも多くのショットが必要である。大きなビームぼけ半径を用いることによって、小さなビームぼけ半径を用いる場合よりも大幅に少ないショットで曲線パターンを形成することができる。なお、２０ｎｍおよび４０ｎｍのビームぼけ半径は例示的なものに過ぎず、他の値も可能であり、実際の値は所望の平坦量によって決定される。
【００２４】
上述のように、さまざまな短距離効果をひとまとめにして、ビームぼけと総称する。任意の光源からのビームぼけが増大することによって、曲線パターンを形成するためのショット数も同様に減少させることができる。本発明の新規性は、電子ビーム書込装置を、ビームぼけを最小化する１つ以上の機構が、ビームぼけ半径が当該電子ビーム書込装置にとって可能な最小値よりも大きいように調節され得るように、制御可能であることにある。ビームぼけ半径を変更するための規定は、２つの方法のうちの一方または両方を用い得る。すなわち、ａ）ビームぼけ半径の制御がショットデータを介した直接的なものであり得、各ショットがビームぼけ半径変更を含む方法、またはｂ）ビームぼけ半径の制御が別個の制御ストリームを介したものであり得、当該ストリームは、たとえば複数のショットデータ入力ストリームまたはショットリストの各々についてのビームぼけ半径を特定し得る方法である。１つの実施例では、電子ビームなどの荷電粒子ビームの焦点は、表面３０の平面の上方または下方に当たるように調節され得る。別の実施例では、ビームぼけを増大させるために粒子ビーム２０がステンシル２０に到達する前に通過するレンズまたは偏向器が調節され得る。別の実施例では、ビームぼけを増大させるために偏向器３９が調節され得る。さらに別の実施例では、ビームぼけを増大させるためにビーム電流が増加され得る。これら実施例のうちの２つ以上の組合せも用いられ得る。
【００２５】
図２Ｂのパターン１１２と比べて図２Ｃのパターン１２２に見られる改善は、ローパスフィルタとして作用し、表面上に形成されるパターンのフィーチャを平坦にする、図２Ｃのより大きなビームぼけ半径によるものである。本発明はこの効果を利用して、利用可能な最小ビームぼけ半径を用いて、同様に精密なパターンを生成するのに必要であるショット数よりも少ないショット数で、表面上により平坦な曲線の非直交パターンを生成する。図２Ｂおよび図２ＣにはＶＳＢショットが示されているが、ショットはＣＰショットまたは部分投影を用いたＣＰショットであってもよい。この効果は、ＶＳＢ、円形、略円形、環状、もしくは略環状のショットの組合せを重ね合わせたとき、または円形、略円形、環状、または略環状のショットの楕円変形例を重ね合わせて表面上にパターンを形成するときに特に顕著である。
【００２６】
したがって、パターンを打込みつつビームぼけ半径を変更する能力を有する、電子ビーム装置などの荷電粒子ビーム書込装置は、従来の荷電粒子ビーム書込装置を用いたときと比べて全ショット数を減らす効果を有し得る。
【００２７】
ぼけ半径の選択能力は、ショット同士の間にいくらかの付加的な整定時間を必要とし得る。１つのショットを精密モードで、すなわち利用可能な最小ビームぼけ半径で行い、次のショットをより大きなビームぼけ半径で行い、その次のショットを別のビームぼけ半径で行う場合、整定時間と称されるショット同士の間の時間は、ビームぼけ半径を変えずにそれらのＶＳＢまたはＣＰまたは部分ＣＰショットを打込む場合よりも長いことが要求され得る。ビームぼけレベルの選択は常に可変であり得るか、「精度」および「高ビームぼけ」のみを含み得る離散可能性を有し得る。理想的には、ビームぼけを変える際に必要な整定時間はショット同士の間の通常の整定時間と同じであり、通常の整定時間は、ビームぼけ半径が変化しない場合のショット同士の間の整定時間である。１つの実施例では、ビームぼけを変更する際の整定時間が通常の整定時間の約２倍以内である場合、任意の所与のぼけ半径のサブフィールド内のすべてのショットを１つのグループとして打込んだ後、ぼけ半径を変更し、次のぼけ半径を有するすべてのショットを１つのグループとして打込む、等とするようにショット順序が並べられ得る。別の実施例では、ぼけ半径を変更するための整定時間がさらに長い場合は、パターン形成方法は、全ストライプを書込むか、場合によっては全面を１つのグループとしての１つの統一ビームぼけ半径のすべてのショットで書込むステップと、次に第２のぼけ半径に変更するステップと、次に第２のビームぼけ半径を用いて同一のストライプまたは表面をすべてのショットで書込むステップ、等を含んで、全書込時間を最小化し得る。必要な整定時間がショット同士の間の通常の整定時間と異なる場合はいつでも、使用するぼけ半径選択肢の数を２などの小さい数に制限することが望ましい。１つの実施例では、荷電粒子ビーム装置の入力サブ装置は入力ショットデータをソートし、各ショットのビームぼけ半径変更に従ってショットをグループ化して、書込時間を最適化し得る。
【００２８】
図３Ａ〜図３Ｃは、曲線パターンを形成する際にビームぼけ半径を変更する効果を示す。図３Ａは表面上に形成すべき曲線パターン１５０の一例を示し、パターン１５０は内径５５ｎｍおよびリング幅２０ｎｍの環またはリングである。図３Ｂは、略環状パターン１５４が、２２個のＶＳＢショット１５２のセットを用いて、１５ｎｍのビームぼけ半径で表面上に形成され得る方法の一例を示す。図３Ｃは、同じ２２個のＶＳＢショット１６２のセットから形成されるが、３０ｎｍのビームぼけ半径を用いる別の略環状パターン１６４の一例を示す。示されるように、図３Ｃのパターン１６４は、図３Ｂのパターン１５４よりも略環状である。より大きいビームぼけ半径を用いることによって、所与のショット数についての略環状パターンをより正確に形成することができる。なお、図３Ａ〜図３Ｃに用いられるショット数およびビームぼけ値は、異なるビームぼけ半径の有益な効果を実証するための例示的なもの過ぎない。
【００２９】
グリフ作製は、１つのショットまたはショットグループの線量マップを計算し、ショット情報および計算された線量マップを将来使用するために記憶する工程である。計算された線量マップは、グリフを含むショットからレジスト被覆面によって受取られる線量を表わす。図４Ａおよび図４Ｂは、光学近接効果補正、フラクチャリング、近接効果補正、またはマスクデータ準備のいずれかの他のステップによって用いられ得るグリフの例を示す。図４Ａは、１つの矩形のＶＳＢショットの二次元の線量マップ２００の一例を示す。ショットの公称輪郭２０２も示される。この例におけるＶＳＢショットの公称線量は、通常線量の１．０倍である。各グリッド内に示される値は、表面上のＸ、Ｙサンプル点において表面が受取る通常線量の計算された分数を表わす。示されるように、ＶＳＢショットの公称境界の外側で有効エネルギが記録される。このグリフが、抵抗閾値が０．６のレジスト被覆面に打込まれ、有効線量に寄与する他のショットが存在しない場合、レジストは、矩形ショット輪郭２０２と同様のパターンを登録する。図４Ｂは、単一の正方形のＶＳＢショットのグリフ線量マップ２２０の一例を示し、公称ショット輪郭２２２も示される。この例におけるショットの公称線量は、通常線量の０．６倍である。このグリフが、抵抗閾値が０．５のレジスト被覆面に打込まれ、有効線量に寄与する他のショットが存在しない場合、レジストは、すべての辺がショット輪郭よりも若干小さく、かつ角取りされたパターンを登録する。線量グリッド２００および２２０は例示のために過ぎず、実際よりも粗くなっている。表面の尺度で１ｎｍ〜４０ｎｍのグリッドサイズが、現在の半導体プロセス用のグリフ線量を計算するのに有用であり得る。また、グリフ作製の１つの実施例では、線量は２００および２２０に示されるように二次元線量マップとして記憶されない場合があるが、二次元の線量値セットを作製するための命令セットとして記憶され得る。ビームぼけ半径変更は、線量変更、ショット重複、およびＣＰキャラクタ部分投影を含む他の公知のショット変更技術と組合されてグリフを作製し得る。
【００３０】
図５は、シリコンウェハ上の集積回路などの表面を作製する際に用いるレチクルの準備方法の、例示的および概念的な流れ図２５０である。第１のステップ２５２では、集積回路の物理的設計などの物理的設計が設計される。これは、論理ゲート、トランジスタ、金属層、および集積回路内などの物理的設計において存在することが要求される他の項目を決定することを含み得る。次にステップ２５４において、光学近接効果補正（ＯＰＣ）が決定される。本発明のある実施例では、これは、グリフ２７６のライブラリを入力として取込むことを含み得る。これは、代替的に、またはこれに加えて、ステップ２６２においてステンシル２６０上に利用可能となる複雑なキャラクタを含む予め設計されたＣＰキャラクタ２７０のライブラリを入力として取込むことも含み得る。本発明の別の実施例では、ＯＰＣステップ２５４はさらに、ショット数または書込時間の同時最適化も含み得、フラクチャリング動作、ショット配置動作、線量割当動作も含み得、またはショット順序最適化動作、もしくは他のマスクデータ準備動作も含み得る。この実施例では、ＯＰＣステップ２５４は、利用可能なビームぼけ半径の離散値範囲を含み得る荷電粒子ビーム書込装置情報２５５を使用し得る。光学近接効果補正が完了すると、ステップ２５６においてマスク設計が展開される。次にステップ２５８において、フラクチャリング動作、ショット配置動作、線量割当動作が含まれ得るマスクデータ準備（mask data preparation: ＭＤＰ）動作においてショットのセットが決定されるか、ショット順序最適化が行なわれ得る。ＯＰＣステップ２５４もしくはＭＤＰステップ２５８のステップ、またはこれら２つのステップ２５４もしくは２５８とは無関係の別のプログラムのいずれかは、必要なパターンのすべてまたは大部分をレチクル上に書込むために、異なる線量、位置、および部分露光の程度でステンシル上に存在する必要のあるキャラクタを組合せることによって、少数のショットでステンシル上に存在する必要のある限られた数のステンシルキャラクタまたは表面に打込まれ得る多数のグリフを決定するためのプログラムを含み得る。なお、本発明全体にわたって、マスクデータ準備ステップ２５８はＯＰＣを含まないことが理解されるべきである。１つのステップにおいてＯＰＣをマスクデータ準備のさまざまな動作のいずれかまたはすべてと組合せることが本発明において意図される。マスクデータ準備ステップ２５８はフラクチャリング動作を含み得、さらに、グリフを一致させて、マスク設計と厳密に一致するマスクを作製するためのパターンマッチング動作も含み得る。マスクデータ準備はさらに、表面に形成される、互いに若干異なるパターンを入力するステップと、ステンシルマスク上に装着され、異なるキャラクタ線量もしくは異なるキャラクタ位置に基づく、多数のパターンを形成するために用いるＣＰキャラクタのセットを選択するステップと、またはビームぼけ半径を変更するステップと、またはショット数もしくは全書込時間を減らすためにキャラクタのセット内の１つのキャラクタの部分露光を適用するステップとを含み得る。マスクデータ準備はさらに、ＣＰキャラクタとＶＳＢショットの組合わせを用いて多数の���ターンを形成するステップも含み得、ＣＰキャラクタは部分露光を用い得、ＣＰおよびＶＳＢショットの一方または両方が線量またはビームぼけ半径を変更し得る。表面上の若干異なるパターンのセットを設計して、基板上に実質的に同じパターンを生成することができる。また、キャラクタのセットは、予め定められたキャラクタのセットから選択され得る。マスクデータ準備ステップ２５８はさらに、利用可能なビームぼけ半径の離散値範囲などの、荷電粒子ビーム書込装置についての情報を入力として取込むことを含み得る。本発明の１つの実施例では、マスク書込ステップ２６２においてセット内のキャラクタを迅速に選択できるようにするためにステンシル上に利用可能とされるＣＰキャラクタのセットが、ステップ２７２において特定のマスク設計について準備され、ＣＰキャラクタライブラリ２７０に入力され得る。当該実施例では、マスクデータ準備ステップ２５８が完了すると、ステップ２６０においてステンシルが準備される。本発明の別の実施例では、ＭＤＰステップ２５８の前または同時に、ステップ２６０においてステンシルが準備され、特定のマスク設計とは無関係であり得る。この実施例では、ＣＰキャラクタライブラリ２７０およびステンシルレイアウトにおいて利用可能なキャラクタがステップ２７２において設計され、多くの可能性のあるマスク設計２５６のために総括的に出力されて、特定のＯＰＣプログラム２５４もしくは特定のＭＤＰプログラム２５８によって出力される可能性のある若干異なるパターン、またはメモリ、フラッシュメモリ、システムオンチップ設計などの物理的設計２５２を特徴付ける特定の種類の設計、または物理的設計２５２において設計される特定の処理技術、または物理的設計２５２において用いる特定のセルライブラリ、またはマスク設計２５６における若干異なるパターンの異なるセットを形成し得る任意の他の共通のフィーチャを組込む。ステンシルは、調節キャラクタのセットを含む、ステップ２５８において決定された限られた数のキャラクタなどの、キャラクタのセットを含み得る。ステンシルが完成すると、ステンシルを電子ビーム装置などの荷電粒子ビーム書込装置内で用いて、ステップ２６２においてレチクルの表面にパターンを形成する。荷電粒子ビーム書込装置の各ショットは特定の倍率を有し得る。レチクル上に像が形成された後、レチクルはさまざまな処理ステップ２６３を経てフォトマスク２６４になる。その後、ステップ２６６において示される光リソグラフィ機械内でフォトマスクが用いられ得る。最後にステップ２６８において、シリコンウェハなどの基板を製造する。上述のように、ＣＰライブラリ２７０内のキャラクタはＯＰＣステップ２５４またはＭＤＰステップ２５８に与えられ得る。ＣＰキャラクタライブラリ２７０は、キャラクタおよびステンシル設計ステップ２７２またはグリフ生成ステップ２７４にもキャラクタを与える。キャラクタおよびステンシル設計ステップ２７２は、ステンシルステップ２６０およびＣＰキャラクタライブラリ２７０に入力を与える。グリフ生成ステップ２７４は、グリフライブラリ２７６に情報を与える。また、上述のように、グリフライブラリ２７６は、ＯＰＣステップ���５４またはＭＤＰステップ２５８に情報を与える。
【００３１】
本発明全体にわたって、「計算する」および「計算」という用語は、式などの通常の決定論的方法に加えて、前演算、テーブルルックアップ、構成的アルゴリズム、欲張りアルゴリズム、逐次改善法を含み得る。
【００３２】
本明細書を特定的な実施例を参照して詳細に説明したが、当業者であれば、上記を理解することによって、これらの実施例の変化、変更例および均等物を容易に想到し得ることが認識されるであろう。本発明の荷電粒子ビーム書込装置およびそのような装置を用いたフラクチャリングおよびパターン形成のための方法に対するこれらおよび他の変形例および変更例は、添付の請求項により特定的に記載される本発明の主題の思想および範囲から逸脱することなく当業者によって実践され得る。さらに、当業者であれば、上記の説明は例示的なものに過ぎず、限定的であることが意図されていないことを認識するであろう。したがって、本発明の主題は、添付の請求項およびその均等物の範囲内に入るそのような変形例および変更例も包含することが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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