JP2010245099A - パターンの評価方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はパターンの評価方法及び装置に関し、パターン描画時のＣＤリニアリティを評価することができるパターンの評価方法及び装置を提供することを目的としている。
【解決手段】第１のパターンと該第１の整数倍の幅を持つパターンを順次１ショットで形成してｎ個のパターンを得る第１の描画工程と、第１のパターンを基準パターンとし、この基準パターンのショットを整数倍繰り返してｎ個のパターンを得る第２の描画工程と、予めパターン幅が既知のパターンを任意の比率で２回ショットで描画してｎ個のパターンを得る第３の描画工程と、を有し、前記線幅測定工程で得られた第２の描画工程で得られたパターン幅を基準として、前記線幅測定工程で得られた前記第１の描画工程と第３の描画工程で得られたパターン幅を比較して描画パターンのリニアリティを評価する評価手段を設けて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明はパターンの評価方法及び装置に関し、描画パターンのリニアリティ（線形性）を評価するようにしたパターンの評価方法及び装置に関する。

可変面積型電子ビーム描画装置の描画精度を表わすものの一つとして、ＣＤ ｌｉｎｅａｒｉｔｙ（線幅の線形性：以下ＣＤリニアリティと表す）がある。ここで、ＣＤはＣｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎの略で線幅のことである。ＣＤリニアリティとは、例えば図２の（ａ）に示すようにターゲット線幅（設計値）を可変させたパターンを描画し、ターゲット線幅との差が線形であることを確認する項目である。

図３は線幅の直線性（リニアリティ）の説明図である。横軸は線幅設計値、縦軸は線幅実測値である。線幅はＣＤ−ＳＥＭで測定することができる。描画に直線性がある時は、図に示すように線幅設計値と線幅測定値とは直線関係がある。図のｆ１とｆ２はオフセットΔを有する２つの直線を表している。ｆ１とｆ２は、線幅設計値が大きくなると、線幅実測値も大きくなることを示している。これは、描画にリニアリティがあることを示している。直線ｆ１とｆ２の傾きは、成形偏向器のゲインアンプを調整することで変えることができる。図４は設計ＣＤとＣＤエラーの関係を示す図である。横軸はＣＤ設計値、縦軸は測定誤差である。測定誤差も直線状になっている。

前述したように、線幅測定には、ＣＤ−ＳＥＭ等が用いられ測定されている。ＣＤ−ＳＥＭ等の測定装置は、基準となる試料を用いて、ＣＤリニアリティの較正を実施しているが、この基準となる試料のＣＤリニアリティが正しくない場合がある。可変面積型電子ビーム描画装置は、成形偏向器のアンプのゲインを変更することで、ＣＤリニアリティを調整することが可能である。

よって、ＣＤ−ＳＥＭのＣＤリニアリティが正しくない場合にも、描画装置の成形偏向器のゲインを調整することで、ＣＤ−ＳＥＭのＣＤリニアリティに合わせ込むことが可能である。また、描画後のベーク、現像、エッチング等のプロセスがＣＤリニアリティに影響した場合にも、そのエラーを描画装置の成形偏向器のゲインにて調整することが可能である。

従来のこの種の装置としては、基板上に形成された感光材料に対するパターン露光に用いる可変成形ビームの寸法を評価する可変成形ビーム評価方法において、同一寸法の複数の矩形パターン１を用意し、そのうち少なくとも１つは単一のショットで矩形パターンを描画し、残りは矩形パターンの一方の辺に平行な直線でパターンを分割して２つのショット２，３で描画し、これらを現像して得られた実際のパターンに対し、ＳＥＭを用いて分割線と垂直方向のパターン寸法を測定し、測定されたパターン寸法と分割の有無或いは分割位置との関係を調査することによって可変成形ビームの寸法精度を評価する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

また、順次異なる長さの矩形ビームをつなぎ合わせることにより形成した縦線及び横線パターンと、分割した同一幅の矩形ビームを組み合わせ、さらにこの幅を順次変化させていくことにより形成した縦線及び横線パターンの、パターン形状を観察することにより評価する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。

特開平９−１８６０７０号公報（段落００２６〜段落００３３、図９、図１０） 特開平７−５０２４８号公報（段落００１３〜００１８、図２、図３）

可変面積型電子ビーム描画装置の描画精度には、ショット分割精度がある。ショット分割精度とは、ターゲット線幅を統一したパターンを、複数種類の線幅の２ショットに分割し、その均一性を確認する項目である（図２の（ｃ））。図２の（ｃ）のパターンは、一定幅１０００[ｎｍ]のパターンを比率を変えて２ショットする場合を示している。図では、９００：１００と、５００：５００と、１００：９００の場合を示している。

このショット分割精度における線幅測定においては、ターゲット線幅を統一しているため、ＣＤ−ＳＥＭなどの測定装置が持つＣＤリニアリティの影響を受けずに評価することが可能であり、描画後のベーク、現像、エッチング等のプロセスによる影響もうけない。そのため、ＣＤ−ＳＥＭのＣＤリニアリティが正しくない場合、描画後のベーク、現像、エッチング等のプロセスによってＣＤリニアリティが変化する場合に、描画装置にてＣＤリニアリティをＣＤ−ＳＥＭの測定結果に合わせ込んでしまうと、ＣＤ−ＳＥＭのＣＤリニアリティとプロセスの影響を受けないショット分割精度が悪化するケースがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、パターン描画時のＣＤリニアリティを評価することができるパターンの評価方法及び装置を提供することを目的としている。

（１）請求項１記載の発明は、可変面積型電子ビーム装置における描画材料への描画工程と、該描画工程で描画された材料を現像、エッチングするプロセス工程と、該描画材料に描画された線幅を測定する線幅測定工程とを有し、前記描画工程と、プロセス工程と、線幅測定工程の精度を評価するために、特定のパターンを基準パターンとし、この基準パターンのショットを整数倍繰り返してｎ個のパターンを得る描画工程を用いることを特徴とする。

（２）請求項２記載の発明は、可変面積型電子ビーム装置における描画材料への描画工程と、該描画工程で描画された材料を現像、エッチングするプロセス工程と、該描画材料に描画された線幅を測定する線幅測定工程とを有し、第１のパターンと該第１の整数倍の幅を持つパターンを順次１ショットで形成してｎ個のパターンを得る第１の描画工程と、
第１のパターンを基準パターンとし、この基準パターンのショットを整数倍繰り返してｎ個のパターンを得る第２の描画工程と、予めパターン幅が既知のパターンを任意の比率で２回ショットで描画してｎ個のパターンを得る第３の描画工程と、を有し、前記線幅測定工程で得られた第２の描画工程で得られたパターン幅を基準として、前記線幅測定工程で得られた前記第１の描画工程と第３の描画工程で得られたパターン幅を比較して描画パターンのリニアリティを評価することを特徴とする。

（３）請求項３記載の発明は、前記第１の描画工程から第３の描画工程を描画材料の余白領域に描画して実施することを特徴とする。
（４）請求項４記載の発明は、前記第２の描画工程により得られたパターンを線幅測定工程で測定して、プロセス工程及び線幅測定工程のリニアリティの評価を行なうことを特徴とする。

（５）請求項５記載の発明は、可変面積型電子ビーム装置における描画材料への描画工程と、該描画工程で描画された材料を現像、エッチングするプロセス工程と、該描画材料に描画された線幅を測定する線幅測定工程とを有し、第１のパターンと該第１の整数倍の幅を持つパターンを順次１ショットで形成してｎ個のパターンを得る第１の描画工程と、第１のパターンを基準パターンとし、この基準パターンのショットを整数倍繰り返してｎ個のパターンを得る第２の描画工程と、予めパターン幅が既知のパターンを任意の比率で２回ショットで描画してｎ個のパターンを得る第３の描画工程と、を有し、前記線幅測定工程で得られた第２の描画工程で得られたパターン幅を基準として、前記線幅測定工程で得られた前記第１の描画工程と第３の描画工程で得られたパターン幅を比較して描画パターンのリニアリティを評価する評価手段を設けたことを特徴とする。

（１）請求項１記載の発明によれば、特定のパターンを基準パターンとして、このパターンのショットを整数倍繰り返して得られた複数のパターンは、描画装置側の影響はないので、プロセス工程及び／又は線幅測定工程に問題があると判定することができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、第２の描画工程で得られたパターンを基準として、第１の描画工程及び第３の描画工程のＣＤリニアリティを評価することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、前記第１の描画工程から第３の描画工程を描画材料の余白に描画して実施することで、描画材料を有効利用することができる。

（４）請求項４記載の発明によれば、前記第２の描画工程により得られたパターンを線幅測定工程で測定すると、その測定には描画装置に基づく誤差要因が含まれないので、残りの工程、即ちプロセス工程及び／又は線幅測定工程のＣＤリニアリティを評価することができる。

（５）請求項５記載の発明によれば、第２の描画工程で得られたパターンを基準として、第１の描画工程及び第３の描画工程のＣＤリニアリティを評価することができる。

本発明の一実施例を示す構成図である。 評価パターンの例を示す図である。 線幅の直線性の説明図である。 設計ＣＤとＣＤエラーの関係を示す図である。 ショットサイズに依存するサイズずれがある場合の線幅を示す図である。 ショットサイズに依存するショット量ずれ、もしくはビームぼけがある場合の線幅を示す図である。 評価パターン形成領域の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す構成図である。図において、１は鏡筒、１Ａは該鏡筒１と接続される試料室である。鏡筒１において、２は電子ビームを発生する電子銃、ＥＢは電子ビームである。３は電子ビームＥＢをオン／オフするブランカー、４はブランカー３の下に配置された照射レンズ、５は照射レンズ４の下に配置された第１成形アパーチャ、６は第１成形アパーチャ５の下に配置された成形偏向器である。

７は成形偏向器６の下に配置された成形レンズ、８は成形レンズ７の下に配置された第２成形アパーチャ、９は第２成形アパーチャ８の下に配置された縮小レンズ、１０は該縮小レンズ９の下に配置された対物レンズである。１１は対物レンズ１０の下に配置された位置決め偏向器である。試料室１Ａにおいて、１２は試料ステージ、１３は該試料ステージ１２の上に配置された描画材料である。

１４はブランカー３を制御するブランキングコントロール回路、１５は成形偏向器６を制御する成形偏向器制御回路、１６は該成形偏向器制御回路１５の出力を受けて増幅するゲインアンプで、該ゲインアンプ１６の出力は成形偏向器６に印加される。１７は位置決め偏向器１１を制御する位置決め偏向器制御回路、１８は試料ステージ１２を制御するステージ駆動回路である。

２０は装置全体の動作を制御する制御ＣＰＵ、２１は描画パターンを記憶するパターンデータディスク、２２は制御ＣＰＵ２０からの制御信号を受けてブランキングコントロール回路１４，成形偏向器制御回路１５及び位置決め偏向器制御回路１６に制御データを与えるデータ転送回路である。また、制御ＣＰＵ２０はステージ駆動回路１７にステージ駆動のための制御信号を与えるようになっている。

このように構成された装置において、電子銃２から発生した電子ビームＥＢは、照射レンズ４を介して第１成形アパーチャ５上に照射される。第１成形アパーチャ５の開口像は、成形レンズ７により第２成形アパーチャ８上に結像されるが、その結像の位置は、成形偏向器６により変えることができる。第２成形アパーチャ８により成形された像は、縮小レンズ９，対物レンズ１０を経て描画材料１３上に照射される。第２成形アパーチャ８により成形された像は、成形偏向器６により任意のビームサイズに設定することができる。

本発明では、ＣＤ−ＳＥＭが持つＣＤリニアリティと描画後のベーク、現像、エッチング等のプロセスにより生じるＣＤリニアリティを評価するパターンを提案する。図２の（ｂ）に示すように、ＣＤリニアリティ評価パターンを全て同一の線幅のショットサイズに分割する。この時、分割されたショットサイズの位置の基準はショットの左上である。同一サイズに分割されたショットにおいては、可変面積型電子ビーム描画装置が持つシステマチックなエラー、成形偏向器６のアンプ１６のゲイン（ショットサイズに依存するショットサイズずれ）、ショットサイズに依存するショット量のずれ、ショットサイズに依存するビームボケなどの影響を受けないため（図５，図６）、このパターン測定結果から得られるＣＤリニアリティには、描画装置以外のＣＤ−ＳＥＭが持つＣＤリニアリティと、プロセスにより生じるＣＤリニアリティの評価が可能である。

図５はショットサイズに依存するサイズずれがある場合の線幅を示す図である。ショットサイズに依存するサイズずれがある場合のエラーは線幅の片側だけに発生する。（ａ）に示す１ショットの場合は線幅（Ｌｉｎｅ Ｗｉｄｔｈ）は１００＋Ｘ（ｎｍ）で表される。ここで、１００は本来の線幅、Ｘはエラー分である。（ｂ）は２ショットの場合の線幅である。ここでは分かりやすくするために線幅に段差を設けて示している。この場合の線幅は、２００＋Ｘ（ｎｍ）で表される。（ｃ）は３ショットの場合の線幅である。この場合の線幅は３００＋Ｘ（ｎｍ）で表される。このように、本発明で用いるパターンを用いると、本来の線幅はリニアリティよく再現される。エラー分は、線幅の増加に関わらずＸ（ｎｍ）と一定である。即ち、ショットによる累積エラーが発生しないことを示している。

図６はショットサイズに依存するショット量ずれ、若しくはビームぼけがあった場合の線幅を示す図である。ショット量ずれ、若しくはビームぼけがあった場合のエラーは本来の線幅の両端に生じる。（ａ）に示す１ショットの場合は線幅は１００＋２Ｘ（ｎｍ）で表される。（ｂ）は２ショットの場合の線幅である。この場合の線幅は、２００＋２Ｘ（ｎｍ）で表される。（ｃ）は３ショットの場合の線幅である。この場合の線幅は３００＋２Ｘ（ｎｍ）で表される。このように、本発明で用いるパターンを用いると、本来の線幅はリニアリティよく再現される。エラー分は、線幅の増加に関わらず２Ｘ（ｎｍ）と一定である。即ち、ショットによる累積エラーが発生しないことを示している。

そこで、図２の（ｂ）に示すように、ＣＤリニアリティ評価パターンを全て同一線幅のショットサイズに分割する。この時、分割されたショットサイズの位置の基準はショットの左上である。このショット方法だと、全て同じショットで打つので、可変面積型電子ビーム描画装置が持つシステマチックなエラー、成形偏向器６のゲイン（ショットサイズに依存するショットサイズずれ）、ショットサイズに依存するショット量のずれ、ショットサイズに依存するビームぼけなどの影響を受けないため（図５，図６）、このパターン測定結果から得られるＣＤリニアリティには、描画装置以外のＣＤ−ＳＥＭが持つＣＤリニアリティと、プロセスにより生じるＣＤリニアリティの評価が可能となる。

本発明で用いる評価パターンは、描画材料の余白部を用いて形成することができる。図７は評価パターン形成領域の説明図である。図において、１３は描画材料、１３ａは描画材料１３の余白領域に設けた評価パターン形成領域である。この評価パターン形成領域１３ａには、前述した図２に示す（ａ）〜（ｃ）に示す３種類の評価パターンが形成される。この余白領域は、必ずしも図に示す描画材料１３の左上に形成する必要はなく、任意の余白領域に形成することができる。このようにすれば、描画材料の有効利用を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、図２の（ｂ）に示すパターンを基準パターンとして、このパターンのショットを整数倍繰り返して得られた複数のパターンは、描画装置側の影響はないので、プロセス工程及び／又は線幅測定工程に問題があると判定することができる。

また、本発明によれば、図２の（ｂ）の描画工程で得られたパターンを基準として、図２の（ａ）と図２の（ｃ）の描画工程のＣＤリニアリティを評価することができる。
また、本発明によれば、前記図２の（ａ）〜（ｃ）の描画工程を描画材料の余白に描画して実施することで、描画材料を有効利用することができる。

また、本発明によれば、前記図２の（ｂ）描画工程により得られたパターンを線幅測定工程（ＣＤ−ＳＥＭ）で測定すると、その測定には描画装置に基づく誤差要因が含まれないので、残りの工程、即ちプロセス工程及び／又は線幅測定工程のＣＤリニアリティを評価することができる。

また、本発明によれば、図２の（ｂ）の描画工程で得られたパターンを基準として、図２の（ａ）及び図２の（ｃ）の描画工程のＣＤリニアリティを評価することができる。

１ 鏡筒
１Ａ 試料室
２ 電子銃
３ ブランカー
４ 照射レンズ
５ 第１成形アパーチャ
６ 成形偏向器
７ 成形レンズ
８ 第２成形アパーチャ
９ 縮小レンズ
１０ 対物レンズ
１１ 位置決め偏向器
１２ 試料ステージ
１３ 描画材料
１４ ブランキングコントロール回路
１５ 成形偏向器制御回路
１６ ゲインアンプ
１７ 位置決め偏向器制御回路
１８ ステージ駆動回路
２０ 制御ＣＰＵ
２１ パターンデータディスク
２２ データ転送回路
ＥＢ 電子ビーム

Claims (5)

1. 可変面積型電子ビーム装置における描画材料への描画工程と、該描画工程で描画された材料を現像、エッチングするプロセス工程と、該描画材料に描画された線幅を測定する線幅測定工程とを有し、
   前記描画工程と、プロセス工程と、線幅測定工程の精度を評価するために、特定のパターンを基準パターンとし、この基準パターンのショットを整数倍繰り返してｎ個のパターンを得る描画工程を用いることを特徴とするパターンの評価方法。
2. 可変面積型電子ビーム装置における描画材料への描画工程と、該描画工程で描画された材料を現像、エッチングするプロセス工程と、該描画材料に描画された線幅を測定する線幅測定工程とを有し、
   第１のパターンと該第１の整数倍の幅を持つパターンを順次１ショットで形成してｎ個のパターンを得る第１の描画工程と、
   第１のパターンを基準パターンとし、この基準パターンのショットを整数倍繰り返してｎ個のパターンを得る第２の描画工程と、
   予めパターン幅が既知のパターンを任意の比率で２回ショットで描画してｎ個のパターンを得る第３の描画工程と、
   を有し、
   前記線幅測定工程で得られた第２の描画工程で得られたパターン幅を基準として、前記線幅測定工程で得られた前記第１の描画工程と第３の描画工程で得られたパターン幅を比較して描画パターンのリニアリティを評価することを特徴とするパターンの評価方法。
3. 前記第１の描画工程から第３の描画工程を描画材料の余白領域に描画して実施することを特徴とする請求項２記載のパターンの評価方法。
4. 前記第２の描画工程により得られたパターンを線幅測定工程で測定して、プロセス工程及び線幅測定工程のリニアリティの評価を行なうことを特徴とする請求項２記載のパターンの評価方法。
5. 可変面積型電子ビーム装置における描画材料への描画工程と、該描画工程で描画された材料を現像、エッチングするプロセス工程と、該描画材料に描画された線幅を測定する線幅測定工程とを有し、
   第１のパターンと該第１の整数倍の幅を持つパターンを順次１ショットで形成してｎ個のパターンを得る第１の描画工程と、
   第１のパターンを基準パターンとし、この基準パターンのショットを整数倍繰り返してｎ個のパターンを得る第２の描画工程と、
   予めパターン幅が既知のパターンを任意の比率で２回ショットで描画してｎ個のパターンを得る第３の描画工程と、
   を有し、
   前記線幅測定工程で得られた第２の描画工程で得られたパターン幅を基準として、前記線幅測定工程で得られた前記第１の描画工程と第３の描画工程で得られたパターン幅を比較して描画パターンのリニアリティを評価する評価手段を設けたことを特徴とするパターンの評価装置。

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