特開2016-207826(P2016-207826A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社ニューフレアテクノロジーの特許一覧
特開2016-207826荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法
<>
  • 特開2016207826-荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法 図000003
  • 特開2016207826-荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法 図000004
  • 特開2016207826-荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法 図000005
  • 特開2016207826-荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法 図000006
  • 特開2016207826-荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法 図000007
  • 特開2016207826-荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法 図000008
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-207826(P2016-207826A)
(43)【公開日】2016年12月8日
(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/027 20060101AFI20161111BHJP
   G03F 1/84 20120101ALN20161111BHJP
【FI】
   H01L21/30 541D
   G03F1/84
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2015-87661(P2015-87661)
(22)【出願日】2015年4月22日
(71)【出願人】
【識別番号】504162958
【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100086911
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100144967
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 隆之
(72)【発明者】
【氏名】高橋 正純
(72)【発明者】
【氏名】三宮 嘉政
【テーマコード(参考)】
2H195
5F056
【Fターム(参考)】
2H195BB10
2H195BD04
2H195BD16
2H195BE06
5F056AA04
5F056BA08
5F056BB10
5F056DA30
5F056EA06
(57)【要約】      (修正有)
【課題】荷電粒子ビーム描画装置の描画異常の要因や描画装置の故障部位の特定が容易化できる方法を提供する。
【解決手段】基板上に荷電粒子ビームを照射して製品パターン及び疑似エラーパターンを描画する工程S101,S102と、前記製品パターンを検査装置で検査する工程S103と、前記製品パターンに欠陥パターンが検出された場合、該欠陥パターンと前記疑似エラーパターンとを比較し、該欠陥パターンに対応する疑似エラーパターンを抽出する工程S106と、を備える。
【選択図】図6
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に荷電粒子ビームを照射して製品パターン及び疑似エラーパターンを描画する工程と、
前記製品パターンを検査装置で検査する工程と、
前記製品パターンに欠陥パターンが検出された場合、該欠陥パターンと前記疑似エラーパターンとを比較し、該欠陥パターンに対応する疑似エラーパターンを抽出する工程と、
を備える荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法。
【請求項2】
前記描画する工程は、パターン描画時のショットサイズ、ドーズ量、ショット位置又はセトリング時間が異なるパターンのいずれかを含む疑似エラーパターンを描画す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の描画エラー検出方法。
【請求項3】
前記疑似エラーパターンと併せて正常パターンを描画す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の描画エラー検出方法。
【請求項4】
前記疑似エラーパターンは、製品パターン領域の外周に位置する前記基板の周縁領域に描画され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荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法。
【請求項5】
基板中央部の製品パターン領域に荷電粒子ビームを照射して製品パターンを描画する工程と、
前記基板の所定領域に、荷電粒子ビームを照射して前記製品パターンと比較するために描画条件を変えた疑似エラー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装置のエラー検出用パターンの描画方法。
【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の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの描画方法に関する。
【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などの荷電粒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】
電子ビーム描画装置により描画された基板に対し、現像処理及びエッチング処理を行うことでパターンが形成される。マスク製造では、描画された製品パターンの位置及び寸法を測定して描画精度の評価を行い、描画精度が所定の規格を満たしたものが出荷される。この精度評価において描画異常が検出された場合、描画装置の故障箇所を特定するために、別途基板を準備して評価パターンを描画し、描画したパターンの位置・寸法を測定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2013−16561号公報
【特許文献2】特開2010−74039号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このように、従来は、製品パターンに欠陥が含まれている場合、別途基板を準備して評価パターンを描画していたため、描画異常の要因検出に手間がかかっていた。
【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、描画異常の要因や描画装置の故障部位の特定を容易化する荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法及びエラー検出用パターンの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の描画エラー検出方法は、基板上に荷電粒子ビームを照射して製品パターン及び疑似エラーパターンを描画する工程と、前記製品パターンを検査装置で検査する工程と、前記製品パターンに欠陥パターンが検出された場合、該欠陥パターンと前記疑似エラーパターンとを比較し、該欠陥パターンに対応する疑似エラーパターンを抽出する工程と、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の描画エラー検出方法において、前記描画する工程は、パターン描画時のショットサイズ、ドーズ量、ショット位置又はセトリング時間が異なるパターンのいずれかを含む疑似エラーパターンを描画することを特徴とする。
【0009】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法において、前記疑似エラーパターンと併せて正常パターンを描画してもよい。
【0010】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置の描画エラー検出方法において、前記疑似エラーパターンは、製品パターン領域の外周に位置する前記基板の周縁領域に描画されることを特徴とする。
【0011】
本発明の一態様による荷電粒子ビーム描画装置のエラー検出用パターンの描画方法は、基板中央部の製品パターン領域に荷電粒子ビームを照射して製品パターンを描画する工程と、前記基板の所定領域に、荷電粒子ビームを照射して前記製品パターンと比較するために描画条件を変えた疑似エラーパターンを描画する工程と、を備えるものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、描画異常の要因や描画装置の故障部位の特定を容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の実施形態による描画装置の概略構成図である。
図2】電子ビームによる描画方法を説明する図である。
図3】製品パターン領域及び周縁領域を示す図である。
図4】テストパターンの例を示す図である。
図5】パターン検査装置の概略構成図である。
図6】本発明の実施形態によるエラー検出方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
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なく、イオンビーム等の荷電粒子ビームでもよい。また、荷電粒子ビーム描画装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
【0015】
図1は、本発明の実施形態における描画装置の概略構成図である。図1の通り、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(VSB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(ブランカ)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、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及び副偏向器209が配置されている。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、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。マスクにはマスクブランクスが含まれる。
【0016】
制御部160は、制御計算機110、偏向制御回路120、デジタルアナログ変換(DAC)アンプユニット132、134、136、138を有している。偏向制御回路120は各DACアンプ132、134、136、138に接続されている。DACアンプユニット132は副偏向器209に接続されている。DACアンプユニット134は主偏向器208に接続されている。DACアンプユニット136は偏向器205に接続されている。DACアンプユニット138はブランキング偏向器212に接続されている。
【0017】
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、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で遮蔽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。
【0018】
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で基板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。
【0019】
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、例えば長方形の穴を持つ第1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。
【0020】
そして、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により第2成形アパーチャ206上に投影される。偏向器205によって、第2成形アパーチャ206上での第1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ことができる。このような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。
【0021】
第2成形アパーチャ206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に配置された基板101の所望する位置に照射される。以上のように、各偏向器によって、電子ビーム200の複数のショットが順に基板101上へと偏向される。
【0022】
図2は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、基板101上に描画されるパターン(製品パターン)1は、短冊状のフレーム領域2に分割されている。電子ビームによる描画は、ステージ105が一方向(例えば、X方向)に連続移動しながら、フレーム領域2毎に行われる。フレーム領域2は、さらに副偏向領域3に分割されており、副偏向領域3内のパターンは、さらにショット図形4に分解されている。偏向器205および第2成形アパーチャ206でショット図形に対応して成形された電子ビームを用いて副偏向領域3内にショットを行い、描画する。なお、フレーム領域2は、主偏向器208の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域3は、副偏向器209の偏向幅で決まる描画領域である。
【0023】
副偏向領域3の基準位置の位置決めは、主偏向器208で行われ、副偏向領域3内でのショット位置移動は、副偏向器209によって行われる。すなわち、主偏向器208によって、電子ビームが所定の副偏向領域3に位置決めされ、副偏向器209によって、副偏向領域3内での電子ビームのショット図形4の描画位置が決められる。なお、電子ビームの各ショット図形は、偏向器205と第1成形アパーチャ203、第2成形アパーチャ206によって、電子ビームを所定の形状と寸法に成形して生成される。
【0024】
ステージ105を一方向に連続移動させながら、副偏向領域3内を描画し、1つの副偏向領域3の描画が終了したら、次の副偏向領域3を描画する。フレーム領域2内の全ての副偏向領域3の描画が終了したら、ステージ105を連続移動させる方向と直交する方向(例えば、Y方向)にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域2を順次描画して行く。
【0025】
描画用パターンデータは、描画装置用に所定の形式でフォーマットされたデータとして準備され、制御計算機110に接続された記憶装置(図示せず)に格納されている。パターンデータは、描画前に、制御計算機110によりフレーム単位、副偏向領域単位に分割され、さらに、ショット位置、形状およびサイズの情報を有したショットデータに分割される。偏向制御回路120は、ショットデータに基づいてブランカ212、偏向器205、主偏向器208及び副偏向器209へ制御信号を送信する。DACアンプユニット132、134、136、138は、偏向制御回路120から出力された制御信号(デジタル信号)をアナログ信号に変換し、増幅して、偏向電圧として主偏向器208、副偏向器209、偏向器205、ブランキング偏向器212に印加する。
【0026】
本実施形態では、図3に示す基板101の製品パターン領域10に製品パターン(LSIパターン)を描画し、基板101の周縁領域20に後述するテストパターンを描画する。製品パターン領域10は基板101の中心部に位置する。周縁領域20は製品パターン領域10の外周部に位置し、テストパターンだけでなく、例えばマスクのIDパターン等も描画される。
【0027】
周縁領域20に描画されるテストパターンは、製品パターンに描画異常(エラー)が生じた場合に、エラー要因や描画装置の故障部位の特定のために参照されるパターンである。テストパターンは、正常パターンと、疑似エラーパターンとを含む。正常パターンは、例えばラインアンドスペースパターンやホールパターンなど製品パターンを単純化したパターンを好適な条件で描画したパターンである。疑似エラーパターンは、正常パターンと比較して、ショット位置をずらす、ショットサイズやドーズ量、セトリング時間等を変えるなど、描画エラーを発生させる要因となる描画条件を変動させて描画したパターンであり、描画エラーを模擬したパターンである。
【0028】
図4に、ラインアンドスペースパターンについての正常パターン及び疑似エラーパターンを示す。図4(a)は正常パターンP1を示す。図4(b)は、1つのラインパターンについて描画時のドーズ量を増加させた疑似エラーパターンP2を示す。図4(c)は、1つのラインパターンについてショット位置をずらした疑似エラーパターンP3を示す。
【0029】
例えば、図4(b)に示すように、ドーズ量を増加させた場合、ラインパターンの幅が大きくなる。また、図4(c)に示すように、ショット位置をずらした場合、ラインパターンが歪む。
【0030】
正常パターンは、描画装置がパターンを正常に描画できるか否かを判定するために描画する。正常パターンに欠陥がある場合、描画装置に根本的な不具合があると判定される。
【0031】
このような正常パターン及び複数種の疑似エラーパターンを含むテストパターンを周縁領域20に描画する。そして、パターン検査装置を用いて製品パターン領域10に描画した製品パターンを検査した結果、所定の精度を満たさない欠陥(異常)パターンが検出された場合、検出された欠陥パターンと疑似エラーパターンとを比較し、対応する(近似する)疑似エラーパターンを抽出する。
【0032】
例えば、描画した製品パターン内の欠陥パターンが図4(c)に示す疑似エラーパターンP3に近似している場合、ショット位置のずれが異常要因の1つとして考えられ、故障部位の候補をDACアンプユニット132、134に絞り込むことができる。
【0033】
図5は、パターン検査装置の概略構成図である。パターン検査装置は、光学画像取得部541と制御系回路548を備えている。光学画像取得部541は、XYθテーブル542、光源543、拡大光学系544、フォトダイオードアレイ545、センサ回路506、レーザ測長システム522、オートローダ530、及び照明光学系570を備えている。
【0034】
制御系回路548では、装置全体制御の機能を持つ制御計算機510が、データ伝送路となるバス520を介して、位置回路507、欠陥検出回路508、オートローダ制御回路513、テーブル制御回路514、記憶装置の一例となる磁気ディスク装置509、磁気テープ装置515、フレシキブルディスク装置(FD)516、CRT517、パターンモニタ518、及びプリンタ519に接続されている。また、XYθテーブル542は、X軸モータ、Y軸モータ、θ軸モータにより駆動される。
【0035】
上述した描画装置100により、製品パターン領域10に製品パターンが描画され、周縁領域20にテストパターンが描画された基板101が、XYθテーブル542上に載置される。XYθテーブル542は、XYθ各軸のモータによって水平方向及び回転方向に移動可能に設けられている。基板101に形成されたパターンには、XYθテーブル542の上方に配置されている適切な光源543によって光が照射される。光源543から照射される光束は、照明光学系570を介して基板101を照射する。
【0036】
基板101の下方には、拡大光学系544、フォトダイオードアレイ545及びセンサ回路506が配置されており、基板101を透過した光は拡大光学系544を介して、フォトダイオードアレイ545に光学像として結像し、入射する。拡大光学系544は図示しない自動焦点機構により自動的に焦点調整がなされていてもよい。
【0037】
フォトダイオードアレイ545上に結像されたパターンの像は、フォトダイオードアレイ545によって光電変換され、更にセンサ回路506によってA/D(アナログデジタル)変換される。フォトダイオードアレイ545には、TDI(タイムディレイインテグレータ)センサのようなセンサが設置されている。ステージとなるXYθテーブル542をX軸方向に連続的に移動させることにより、TDIセンサは基板101のパターンを撮像する。これらの光源543、拡大光学系544、フォトダイオードアレイ545、センサ回路506により高倍率の検査光学系が構成されている。
【0038】
XYθテーブル542は、制御計算機510の制御の下にテーブル制御回路514により駆動される。X方向、Y方向、θ方向に駆動する3軸(X−Y−θ)モータの様な駆動系によって移動可能となっている。これらの、Xモータ、Yモータ、θモータは、例えばステップモータを用いることができる。そして、XYθテーブル542の移動位置はレーザ測長システム522により測定され、位置回路507に供給される。また、XYθテーブル542上の基板101はオートローダ制御回路513により駆動されるオートローダ530により自動的に搬送され、オペレータが楽に基板101の出し入れが行えるものとなっている。XYθテーブル542の可動範囲には拡大光学系544とは別のレビュー用の撮像光学系を持ち、検査装置が検出した欠陥をITV(工業用テレビ)カメラ付の顕微鏡でオペレータが目視確認することが可能になっている。
【0039】
センサ回路506から出力された測定データ(光学画像)は、位置回路507から出力されたXYθテーブル542上における基板101の位置を示すデータとともに欠陥検出回路508に送られる。測定データは例えば8ビットの符号なしデータであり、各画素の明るさの階調を表現している。欠陥検出回路508は、受け取ったデータに基づいて、製品パターンの欠陥判定を行う。欠陥検出結果は、例えば、磁気ディスク装置509、磁気テープ装置515、FD516、CRT517、パターンモニタ518、或いはプリンタ519に出力される。
【0040】
製品パターン領域10内の製品パターンに欠陥が検出された場合、オペレータが、この欠陥パターンと、周縁領域20内の疑似エラーパターンとを比較する検査を行う。欠陥パターンに近似する疑似エラーパターンを抽出すると、この疑似エラーパターンと正常パターンとで異なる点(描画条件)から、製品パターンに欠陥が発生した要因を推定し、描画装置故障部位の候補を絞り込む。
【0041】
図6は、本実施形態によるパターン描画及びエラー検出の方法を説明するフローチャートである。まず、描画装置100を用いて基板101の製品パターン領域10に製品パターンを描画し、周縁領域20にテストパターンを描画する(ステップS101、S102)。
【0042】
テストパターンの描画は、製品パターンの描画前に行ってもよいし、描画中、或いは描画後に行ってもよい。
【0043】
製品パターン及びテストパターンが描画された基板101に対して、現像処理及びエッチング処理を行い、パターンを形成する。パターン検査装置を用いて、パターンが形成された基板101を検査する(ステップS103)。
【0044】
欠陥が検出された場合(ステップS104_Yes)、製品パターン内の欠陥パターンと、複数種の疑似エラーパターンのそれぞれとを比較する(ステップS105)。
【0045】
複数種の疑似エラーパターンのうち、欠陥パターンに近似する疑似エラーパターンを抽出し(ステップS106)、抽出した疑似エラーパターンの描画条件から、製品パターンに欠陥が生じた要因や、描画装置の故障部位を絞り込む(ステップS107)。例えば、欠陥パターンが、ショットサイズを大きくした疑似エラーパターン及びドーズ量を大きくした疑似エラーパターンに近似している場合、故障部位の候補をDACアンプユニット136、138に絞り込むことができる。
【0046】
検査の結果、欠陥がないと判定された場合(ステップS104_No)、処理を終了する。
【0047】
このように、描画異常の要因や描画装置の故障部位の候補を絞り込むことで、実際の異常要因や故障部位の特定を容易に行うことができる。製品パターン内の欠陥パターンと比較される疑似エラーパターンは、製品パターンと同じ基板101上に形成されており、別途基板を準備して評価用のパターンを描画する必要がないため、描画異常の要因検出にかかる手間を軽減できる。
【0048】
疑似エラーパターンは、必ずしもこれら想定しうるすべての描画条件を変動させて描画させる必要はなく、予め実描画結果などによりエラーの多いと考えられる描画条件を変動させたパターンを選択してもよい。また、製品パターン領域10に描画されるパターン形状によらず同じものとしてもよいし、製品パターンの特徴に合わせたパターン形状としてもよい。例えば、製品パターンに欠陥が生じやすいパターン形状が含まれている場合、このパターン形状に対応する疑似エラーパターンを描画することができる。
【0049】
テストパターンは、周縁領域20だけでなく、製品パターン領域10内に描画してもよい。また、描画する疑似エラーパターンの種類・数は、テストパターンを形成する周縁領域20の大きさから決定してもよい。
【0050】
上記実施形態では、正常パターン及び疑似エラーパターンを含むテストパターンを描画する例について説明したが、疑似エラーパターンのみ描画し、正常パターンを省略してもよい。
【0051】
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】
【0052】
10 製品パターン領域
20 周縁領域
100 描画装置
101 基板
102 電子鏡筒
103 描画室
110 制御計算機
150 描画部
160 制御部
図1
図2
図3
図4
図5
図6