圖案測定方法、帶電粒子束裝置的裝置條件設定方法以及帶電粒子束裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖案測定方法以及帶電粒子束裝置，尤其涉及一種對于在自組裝光刻技術(shù)中使用的高分子化合物的測定適合的圖案測定方法以及帶電粒子束裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，半導體裝置為了生成細微化圖案，正在探討使用了定向自組裝(DirectedSelf-Assembly,DSA)方法的蝕刻用掩模圖案的形成。在DSA法中，利用連接或混合了 2個種類的聚合物的復合聚合物材料的自對準特性。在專利文獻I中說明了通過掃描電子顯微鏡觀察通過DSA技術(shù)形成的圖案的例子和進行圖案的尺寸測定的例子。
[0003]預先以掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)為代表的可進行細微的圖案的測定和檢測的帶電粒子束裝置在DSA技術(shù)的發(fā)展中也承擔重要的作用。在專利文獻2、3中說明了使試樣帶電，使試樣的特征顯現(xiàn)后觀察試樣的方法。
[0004]此外，在專利文獻42中公開了如下的技術(shù)，在通過電子顯微鏡進行圖案的測定的情況下，累計多個圖像數(shù)據(jù)來形成圖像，并且根據(jù)能否進行圖案識別的判斷，自動地決定成為該累計對象的幀數(shù)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2010-269304號公報(對應美國專利USP8，114，306)
[0008]專利文獻2:日本特開平10-313027號公報(對應美國專利USP6，091, 249)
[0009]專利文獻3:日本特開2006-234789號公報(對應美國專利USP7，683，319)
[0010]專利文獻4:日本特開2010-092949號公報(對應美國專利公開公報US2011/0194778)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]DSA技術(shù)是在晶片上進行涂覆從而在通過一般的光刻法形成的細微圖案之間填充多種聚合物化學結(jié)合后的高分子化合物，并通過熱處理使聚合物分離來形成圖案的技術(shù)。是能夠形成超過了基于光學鄰近效應(Optical Proximity Effect)的縮小曝光界限的細微圖案的技術(shù)，但熱處理后的高分子化合物的表面平坦，因此在主要檢測通過邊緣效應產(chǎn)生的二次電子的掃描電子顯微鏡的情況下，有時無法足夠地得到對比。在專利文獻I中公開了使用電子顯微鏡觀察通過DSA技術(shù)形成的圖案，但并沒有敘述如何提高對比的具體的方法。此外，在專利文獻2、3中沒有公開將通過DSA技術(shù)形成的圖案作為觀察對象。
[0013]以下，說明一種圖案測定方法以及帶電粒子束裝置，其第一目的在于使用高對比圖像或信號來高精度地測定或檢查通過DSA技術(shù)形成的圖案。
[0014]此外，當在基板上通過光學光刻和蝕刻形成的成為引導的孔圖案上涂覆嵌段共聚物、混合的聚合物后進行退火時，由于誘導組裝現(xiàn)象聚合物圓筒狀地分離。之后，通過顯影去除一方的聚合物，經(jīng)過蝕刻工序后孔圖案完成。
[0015]另一方面，在用電子顯微鏡測定通過退火分離的圖案的情況下，在基于嵌段共聚物、混合的聚合物的誘導組裝的狀態(tài)下幾乎沒有圖案的凹凸，也難以檢測可測量的圖案邊緣。此外，還難以設定恰當?shù)臏y量范圍、照射時間。尤其在半導體制造工序中，在評價圖案的完成情況的帶電粒子束裝置中，需要預先決定裝置條件。在專利文獻I中沒有具體說明如何決定這樣的裝置條件。此外，雖然在專利文獻4中公開了自動決定成為累計對象的圖案數(shù)據(jù)的幀數(shù)的方法，但沒有公開在測定幾乎沒有凹凸的圖案時應如何設定裝置條件的具體的解決方法。
[0016]另一方面，發(fā)明人確認了通過照射帶電粒子束，特定的聚合物收縮的現(xiàn)象。通常，在分離的多個聚合物內(nèi)，通過照射射束而收縮的聚合物是通過顯影被去除的聚合物，因此如果恰當?shù)卦O定射束條件，不會對試樣產(chǎn)生實際的損害，而能夠進行以帶有凹凸的圖案為對象的高精度的測定。
[0017]以下，說明一種將以下作為第2目的的帶電粒子束裝置的裝置條件設定方法以及帶電粒子束裝置，即使是DSA圖案那樣的沒有凹凸，且難以通過利用了邊緣效應的帶電粒子束的掃描進行測定和檢查的圖案，也可基于恰當?shù)难b置條件設定進行高精度的圖案測定和檢查。
[0018]用于解決課題的手段
[0019]以下，作為用于實現(xiàn)上述第I目的的一個方式，提出了一種圖案測定方法或?qū)崿F(xiàn)該測定的帶電粒子束裝置，其根據(jù)在對自組裝光刻技術(shù)中使用的高分子化合物照射帶電粒子而使形成該高分子化合物的多個聚合物內(nèi)的特定的聚合物相對于其他聚合物大幅收縮后，或者與收縮一起向包含該其他聚合物的區(qū)域掃描帶電粒子束而得到的信號，進行所述其他聚合物的多個邊緣之間的尺寸測定。
[0020]并且，作為用于實現(xiàn)上述第2目的的一個方式，提出了一種帶電粒子裝置的裝置條件設定方法，其設定根據(jù)對自組裝光刻技術(shù)中使用的高分子化合物掃描帶電粒子束而得到的帶電粒子形成圖像時的帶電粒子束的掃描條件，對所述高分子化合物掃描帶電粒子束以及進行根據(jù)該掃描得到的圖像的評價，直到該評價結(jié)果滿足預定條件為止，重復所述帶電粒子束的掃描和圖像的評價，將所述圖像滿足該預定條件時的掃描條件設定為用于取得累計用圖像的掃描前的所述帶電粒子束的掃描條件。
[0021]此外，提出了一種帶電粒子束裝置，其具備:掃描偏轉(zhuǎn)器，其掃描從帶電粒子源釋放的帶電粒子束；檢測器，其檢測通過對試樣掃描所述帶電粒子束而得到的帶電粒子；以及控制裝置，其累計該檢測器的輸出來形成圖像，該控制裝置評價根據(jù)所述帶電粒子束的掃描而得到的圖像，直到該評價結(jié)果滿足預定的條件為止，重復所述帶電粒子束的掃描和圖像的評價，將所述評價結(jié)果滿足所述預定條件時的所述帶電粒子束的掃描條件設定為用于取得累計用圖像的掃描前的所述帶電粒子束的掃描條件。
[0022]上述照射條件例如是在用于進行測定、檢測的圖像的形成中所使用的取得圖像信號前的特定聚合物的收縮的條件，在進行特定聚合物的收縮后，執(zhí)行用于測定和檢查的射束掃描或圖像取得。
[0023]發(fā)明效果
[0024]根據(jù)上述第I結(jié)構(gòu)，即使是表面平坦的多個聚合物結(jié)合后的高分子化合物，也能夠進行使用了高對比信號的高精度的測定。
[0025]此外，根據(jù)上述第2結(jié)構(gòu)，即使是DSA圖案那樣的沒有凹凸，且難以通過利用了邊緣效應的帶電粒子束的掃描進行測定和檢查的圖案，也可基于恰當?shù)难b置條件設定進行高精度的圖案測定和檢查。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示通過DSA法生成的圖案的一例的圖。
[0027]圖2是表示掃描電子顯微鏡的概要的圖。
[0028]圖3是表示DSA圖案的截面與SEM圖像的關(guān)系的圖。
[0029]圖4是表示DSA圖案的截面與根據(jù)斜方檢測器的輸出形成的SEM圖像的關(guān)系的圖。
[0030]圖5是表示4個斜方檢測器的圖。
[0031]圖6是表示由分割為4個元件的檢測元件構(gòu)成的斜方檢測器的圖。
[0032]圖7是表不具備加工用電子源的掃描電子顯微鏡的一例的圖。
[0033]圖8是表不面狀電子源的一例的圖。
[0034]圖9是表示面狀電子源的配置例的圖。
[0035]圖10是表示面狀電子源的配置例的圖。
[0036]圖11是表示面狀電子源的配置例的圖。
[0037]圖12是表不具備面狀電子源的掃描電子顯微鏡的一例的圖。
[0038]圖13是表示照射了加工用射束時的電子的軌跡的圖。
[0039]圖14是表示從DSA圖案的加工至DSA圖案的測定的工序的流程圖。
[0040]圖15是表示用于進行預備照射條件的設定的⑶I畫面的一例的圖。
[0041]圖16是表示存儲與針對每個預備照射目的設置的圖案的種類對應的預備照射條件的表的例子的圖。
[0042]圖17是表不包含掃描電子顯微鏡的圖案尺寸測定系統(tǒng)的一例的圖。
[0043]圖18是表不掃描型電子顯微鏡的概要的圖。
[0044]圖19是表示帶引導圖案的DSA孔圖案圖像的一例的圖。
[0045]圖20是表示在照射了電子束的情況下將引導圖案和DSA孔圖案成像的樣態(tài)的幀圖像。
[0046]圖21是表示前后的幀圖像的差分圖像的圖。
[0047]圖22是繪制了根據(jù)圖20的幀圖像群求出的評價值的圖表。
[0048]圖23是繪制了根據(jù)圖21的差分圖像群求出的評價值的圖表。
[0049]圖24是表示使用了累計圖像的測定工序的流程圖。
[0050]圖25是表示對差分圖像進行了累計的圖像例子的圖。
[0051]圖26是說明對使用了模板的孔圖案中心進行檢測的方法的圖。
[0052]圖27是說明引導圖案的檢測方法的圖。
[0053]圖28是表示用于輸入測量參數(shù)的⑶I畫面的一例的圖。
【具體實施方式】
[0054]圖1不意性地表不基于DSA法的細微圖案。圖1 (a)表不成為生成圖案的基板的娃晶片101。在圖1(b)中，在101上通過光刻技術(shù)生成比期望的細微圖案的重復間距寬的寬間距圖案102。之后，在圖1(c)上涂覆復合聚合物材料110。通過適當?shù)臒崽幚?退火)，110以圖案102為引導，向特定方向進行自對準。110通過2個種類的不同的聚合物111和聚合物112的重復而構(gòu)成。在圖1(d)中，通過選擇去除一方的聚合物(例如112)，可以生成比引導圖案102間距窄的窄間距圖案103。
[0055]在熱處理后，在進行蝕刻前判定是否恰當?shù)剡M行了相分離這對于早期知道是否選擇了恰當?shù)母叻肿硬牧希嘶饤l件是否恰當?shù)仁侵匾?，但如圖1(c)所示，與在高分子材料內(nèi)包含多個聚合物無關(guān)，表面平坦因此通過掃描電子顯微鏡無法得到高對比的圖像。發(fā)明人根據(jù)上述的狀況，新發(fā)現(xiàn)了進行DSA圖案的檢查/測量的SEM應具備的結(jié)構(gòu)之一是用于強調(diào)對比的表面處理。在圖案的測定、檢查中，為了降低時間/經(jīng)濟成本盡早檢測圖案的不良是重要的，優(yōu)選不經(jīng)過圖1(d)的步驟而在圖1 (c)的階段實施。在該狀態(tài)下，聚合物111與聚合物112沒有高低差，難以進行通常的SEM觀察。并且，在聚合物111與聚合物112的質(zhì)量密度上沒有大的差異，也無法得到利用了質(zhì)量密度差的對比。此外，聚合物111和聚合物112的電氣特性都是絕緣體的情況多，也無法得到利用了帶電電位差的電位對比。
[0056]在以下說明的實施例中，為了觀察通過DSA法生成的窄間距圖案，提供一種在預先向被觀察區(qū)域照射帶電粒子束后進行觀察的方法及其裝置。通過預先向被觀察區(qū)域照射帶電粒子束，可以減少一對聚合物(圖1的111和112)中的一方的體積。通過該方法，可以在聚合物表面形成與圖案形狀對應的階梯，能夠?qū)嵤└呔鹊臏y量/檢查。此外，特征之一在于，預先向被觀察區(qū)域照射的帶電粒子束與在之后的觀察中所使用的帶電粒子束相同。
[0057]實施例1
[0058]使用