JP3982913B2

JP3982913B2 - 荷電粒子ビーム露光装置

Info

Publication number: JP3982913B2
Application number: JP20364998A
Authority: JP
Inventors: 知博坂崎; 正実滝川
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1998-07-17
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: JP2000036452A; DE19934049C2; KR100337596B1; US6344655B1; DE19934049A1; KR20000011670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光装置に係り、特に、露光パターンデータに応じて被露光試料（特定的にはウエハ）上で電子ビームを偏向・走査してウエハ上にパターンを描画していくコラムを複数個備えたマルチコラム電子ビーム露光装置において主偏向器用のアンプ部の整定待ち時間を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、集積回路の高密度化に伴い、長年微細パターン形成の主流であったフォトリソグラフィ技術に代わって、電子ビームやイオンビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光法、或いはＸ線を用いる新しい露光法が検討され、実現化されてきている。このうち、電子ビームを用いてパターンを形成する電子ビーム露光は、電子ビームの断面を数十ｎｍにまで絞ることができ、１μｍ以下の微細なパターンを形成できることに大きな特徴がある。ところが、電子ビームを用いた露光はいわゆる「一筆書き」の描画方法であるため、微細なパターンになればなるほど小さなビームで露光しなければならなくなり、そのために露光時間が莫大に長くなってしまう。そこで、かかる不都合を解消するため、ブロック露光法が考案され、実用化されている。
【０００３】
ブロック露光法とは、繰り返し図形の単位となる基本の幾つかのパターンに応じた開口部が形成されたブロックマスクを備え、このブロックマスクの所望の開口部にビームを透過させることで単位パターンを一度に発生し、これを被露光試料上に描画し、更にこれを繋いで繰り返し図形を露光する方法である。従って、かかるブロック露光法は、１Ｇｂ（ギガビット）ＤＲＡＭや４ＧｂＤＲＡＭのように微細ではあるが露光する殆どの面積がある基本パターンの繰り返しであるようなパターンを露光する場合に、極めて有効な方法である。
【０００４】
図１にはブロック露光方式を用いた電子ビーム露光装置の典型的な一構成例が一部模式的に示される。
図示のように、電子ビーム露光装置は、露光部１０と制御部４０によって構成されている。露光部１０において、一点鎖線で囲まれた部分ＣＬＭは「コラム」と呼ばれている。このコラムＣＬＭにおいて、１１は電子ビームを放出する電子銃、１２は放出された電子ビームを平行光にするレンズ、１３は電子ビームの断面を矩形状に成形するアパーチャを有するマスク、１４は成形された電子ビームを収束させるレンズ、１５は成形された電子ビームのブロックマスク（後述の１８で示す部分）上での照射位置を偏向するための偏向器、１６及び１７は電子ビームの流れの方向に沿って互いに対向配置されたレンズ、１８はレンズ１６及び１７間で水平方向に移動可能に配置され、電子ビームの断面を所望の形状に成形するための開口部（透過パターン）が形成されたブロックマスク、１９〜２２はブロックマスク１８上で電子ビームを偏向させて所望の透過パターンを選択すると共に、所望の透過パターンを透過した電子ビームを元の光軸上に戻すためのマスク偏向器、２３及び２４はそれぞれ電子ビームを偏向補正するためのダイナミックフォーカスコイル及びダイナミックスティグコイル、２５は電子ビームを遮断し或いは透過させるためのブランキング偏向器、２６は電子ビームの断面を縮小するレンズ、２７は電子ビームの断面を円形状に成形するアパーチャを有するマスク、２８及び２９は成形された電子ビームを被露光試料（後述のウエハＷ）上に照射するための投影レンズ、３０及び３１はそれぞれウエハＷ上でのビーム位置決めを行うための主偏向器及び副偏向器を示す。
【０００５】
また、３２はブロックマスク１８を保持して水平方向に移動させるためのマスクステージ、３３はウエハＷを搭載して水平方向に移動可能なウエハステージを示す。このウエハステージ３３は、特に図示はしないが、コラムＣＬＭとの間に真空状態を保って結合されたチャンバ内に配設されており、当該ステージの水平方向の座標位置を検出する手段（レーザ干渉計等）と、その検出結果に基づいて当該ステージを移動させるステージ移動機構に接続されている。
【０００６】
一方、制御部４０において、４１は電子ビーム露光装置全体を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、４２はＣＰＵ４１にシステムバスＢＵＳを介して接続され、集積回路装置の設計データ等を格納する記憶媒体、４３はシステムバスＢＵＳを介してＣＰＵ４１に接続されたインタフェース、４４はインタフェース４３から転送された露光開始／終了情報に基づいて露光処理一般のシーケンスを制御する露光シーケンスコントローラ、４５はインタフェース４３から転送された描画パターンのデータやブロックマスク１８に関するデータ等を格納し、当該データの出力が露光シーケンスコントローラ４４によって制御されるデータメモリ、４６は露光シーケンスコントローラ４４の制御の下に、データメモリ４５からの主偏向器用偏向データに基づいて主偏向器３０に対する偏向量補正値を演算する処理等を行う主偏向器用補正回路、４７は露光シーケンスコントローラ４４の制御の下に、後述のパターン発生部及びパターン補正部から送られてくる１ショット毎の露光時間データ、露光時間補正データ及び整定待ち時間データに基づいて本露光装置全体が機能する演算処理クロック及びブランキングクロックを発生するクロック発生部、４８はクロック発生部４７からの演算処理クロックに応答し、データメモリ４５に格納されたデータに基づいてブロックマスク１８の透過パターンの１つを指定しその指定パターンのブロックマスク１８上での位置を示すマスク照射位置データ（つまり、どの透過パターンを使って所望の描画パターンを露光するかを示すパターンデータコードＰＤＣ）を発生すると共に、その描画パターンを露光するウエハＷ上の位置を示すウエハ露光位置データ（つまり、１回のビーム照射に対応するショットパターンデータＳＰＤ）を発生する処理等を行うパターン発生部、４９はブロックマスク１８上の各パターンの位置（パターンデータコードＰＤＣ）とそれに対応する各偏向データの関係が予め測定され（インタフェース４３を介して）取り込まれているマスクメモリ、５０はクロック発生部４７からの演算処理クロックに応答し、マスクメモリ４９からの偏向データとパターン発生部４８からのショットパターンデータＳＰＤに基づいて描画パターンの形状と指定パターンの形状との差に応じた補正値を演算する処理等を行うパターン補正部、５１はパターン補正部５０からの補正値をアナログ変換して適宜増幅し、補正偏向データとして偏向器１５に出力するＤＡＣ＆ＡＭＰ（以下、便宜上「アンプ部」という。）、５２及び５３はそれぞれマスクメモリ４９からの偏向データをアナログ変換して適宜増幅し、ダイナミックフォーカスコイル２３及びダイナミックスティグコイル２４と各マスク偏向器１９〜２２にそれぞれ出力するアンプ部、５４はクロック発生部４７からのブランキングクロックをアナログ変換して適宜増幅し、ブランキング信号としてブランキング偏向器２５に出力するアンプ部、５５及び５６はそれぞれパターン補正部５０及び主偏向器用補正回路４６からの補正値をアナログ変換して適宜増幅し、それぞれ補正偏向データとして副偏向器３１及び主偏向器３０に出力するアンプ部を示す。
【０００７】
以上の構成において、露光処理は以下のように行われる。
先ず、露光処理の対象となるデータが、ＣＰＵ４１によって記憶媒体４２から読み出されてデータメモリ４５に格納される。ＣＰＵ４１から露光シーケンスコントローラ４４に起動信号を与えて露光が開始されると、先ず、データメモリ４５に格納されている主偏向器用偏向データが主偏向器用補正回路４６に送られてその補正値が演算され、アンプ部５６を介して補正偏向データとして主偏向器３０に与えられる。次いで、出力値が安定化された後、露光シーケンスコントローラ４４は、クロック発生部４７に対し演算処理クロック及びブランキングクロックを発生するよう制御する。この演算処理クロックに応答してパターン発生部４８は、データメモリ４５に格納されているブロックデータ及びパターンデータを読み込み、各データに基づいてそれぞれパターンデータコードＰＤＣ及びショットパターンデータＳＰＤを発生する。次いで、パターンデータコードＰＤＣに対応する偏向データがマスクメモリ４９から読み出され、パターン補正部５０に入力される。パターン補正部５０では、演算処理クロックに応答して、この偏向データとパターン発生部４８からのショットパターンデータＳＰＤに基づいて補正値演算処理を行う。そして、パターン補正部５０から出力されたデータ、マスクメモリ４９から読み出されたデータ、及びクロック発生部４７から発生されたブランキングクロックは、それぞれ対応するアンプ部５１〜５５に入力されてアナログ変換され、適宜増幅された後、各偏向器又はコイルに印加される。
【０００８】
一方、電子銃１１から放出された電子ビームは、レンズ１２で平行光とされ、マスク１３の矩形状のアパーチャを通過した後、レンズ１４及び１６で収束されてブロックマスク１８上に照射される。照射された電子ビームはブロックマスク１８上で適宜偏向される。具体的には、ブロックマスク１８上での比較的大きい範囲（約５ｍｍ程度）の偏向は、マスク偏向器１９及び２０によって行われ、これら偏向器によってマスク１８上の所望の透過パターンが選択された後の比較的小さい範囲（約５００μｍ程度）の偏向は、偏向器１５によって行われる。次いで、ブロックマスク１８上の所望の透過パターンを通過した電子ビームは、マスク偏向器２１及び２２によって元の光軸上に戻され、レンズ１７によって収束された後、ビーム補正コイル（ダイナミックフォーカスコイル２３及びダイナミックスティグコイル２４）によって偏向補正され、更にブランキング偏向器２５の間を通過した後、レンズ２６によって断面が縮小され、マスク２７の円形状のアパーチャを通過した後、投影レンズ２８，２９を通してウエハＷ上に照射される（つまり露光される）。ウエハＷ上に照射された電子ビームは、主偏向器３０によって２ｍｍ程度の大偏向領域で偏向され、更に副偏向器３１によって１００μｍ程度の小偏向領域で偏向される。この際に、電子ビームをブランキング偏向器２５でオン／オフさせ、ウエハＷ上にパターンを描画していく。
【０００９】
以上、ブロック露光方式の電子ビーム露光装置について説明したが、他の露光方式（例えば可変矩形露光方式やブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）露光方式）を用いた電子ビーム露光装置についても、基本的な構成とその作用はブロック露光方式の場合と同じである。
近年の集積回路の高密度化に伴い、ビームの照射回数は、１０メガショット／チップ或いは１ギガショット／ウエハにも達している。ここにビームの照射周期は１０ＭＨｚ程度であり、この膨大な量のショットを高速に繰り返しても、スループットの向上には限界がある。これに鑑み、コラムを制御する制御部についてはその処理動作の更なる高速化が要求され、また露光部におけるウエハに塗布されるレジストについては高感度レジストの開発等が急務となっている。
【００１０】
電子ビーム露光装置は、フォトリソグラフィ装置に比べて分解能が良いという特徴を有するが、その反面、スループットが低いという問題がある。そこで、スループットを高めるために、前述のマルチコラム電子ビーム露光装置が有効であると考えられている。この場合、単純にコラムの個数を増加させただけでは、従来の単一コラムの電子ビーム露光装置（例えば図１に示すような電子ビーム露光装置）を複数個近接して配置した場合と比べて、スペース的に有利であるが十分なメリットとは言えない。従って、制御部を共通化して複数のコラムで同じパターンを露光させるようにすることが有効である。
【００１１】
図２には従来技術に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の要部、すなわち主偏向器用のアンプ部に対する整定待ち時間制御部、の構成が示される。
図中、ＭＤＤ₁〜ＭＤＤn は、それぞれ対応するコラムの主偏向器用補正回路（図１の主偏向器用補正回路４６参照）から出力される主偏向器用偏向データを示す。また、６１₁〜６１n はそれぞれ対応する主偏向器用偏向データＭＤＤ₁〜ＭＤＤn に応答する待ち時間決定部、６２₁〜６２n はそれぞれ対応する待ち時間決定部６１₁〜６１n の出力（時間データｔ₁〜ｔn ）に応答する待ち時間カウンタ、６３は待ち時間カウンタ６２₁〜６２n の各出力に応答する露光シーケンスコントローラを示す。この露光シーケンスコントローラ６３の機能は、基本的には図１に示す露光シーケンスコントローラ４４と同じである。
【００１２】
この構成において、待ち時間決定部６１₁〜６１n では、それぞれ対応するコラム毎に各々の主偏向器用偏向データＭＤＤ₁〜ＭＤＤn とその１個前の主偏向器用偏向データとの差分に基づいて、それぞれ対応する主偏向器用のアンプ部の整定待ち時間（時間データｔ₁〜ｔn ）を決定し、待ち時間カウンタ６２₁〜６２n では、それぞれ対応する時間データｔ₁〜ｔn に基づいてカウント動作を行い、カウントの終了を確認してそれぞれ終了フラグを露光シーケンスコントローラ６３に出力し、「待ち時間終了」としていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のマルチコラム電子ビーム露光装置における主偏向器用のアンプ部に対する整定待ち時間制御部の構成では、各コラムに対応してそれぞれ待ち時間決定部６１₁〜６１n 及び待ち時間カウンタ６２₁〜６２n が設けられていたため、回路規模が増大するといった問題があった。
【００１４】
また、待ち時間決定部６１₁〜６１n で決定される整定待ち時間は、それぞれ対応する主偏向器用偏向データの差分に基づいているので、例えば第１コラムと第２コラムにおいて同じ差分量の場合には、それぞれ対応する待ち時間カウンタ６２₁及び６２₂において同じ時間カウント動作を行うことになる。つまり、二重カウントとなるため、待ち時間カウンタ１個分が無駄になる。
【００１５】
本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作されたもので、各コラム間で同期露光を実現するために必要な主偏向器用のアンプ部に対する整定待ち時間制御部の回路構成を簡素化し、ひいては整定待ち時間制御の効率化に寄与することができる荷電粒子ビーム露光装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の課題を解決するため、本発明によれば、露光パターンデータに応じて被露光試料上で荷電粒子ビームを偏向・走査して該被露光試料上にパターンを描画していくコラムを複数個備えた荷電粒子ビーム露光装置において、各コラム間で同期露光を実現するために必要な主偏向器用のアンプ部の整定待ち時間を制御する制御部を備え、該制御部が、各コラム毎に各々の主偏向器用補正回路から出力される偏向データの変化量を比較してそのうちの最大値を選択する回路と、該選択された最大値の変化量に基づいて全てのコラムに対する整定待ち時間を決定する回路を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置が提供される。
【００１７】
本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置の構成によれば、偏向データの変化量の最大値を選択した後、その選択された最大値の変化量に基づいて全てのコラムに対する整定待ち時間を決定するようにしているので、従来技術に見られたような「二重カウント」といった無駄なカウント動作を防ぐことができる。また、整定待ち時間を決定する回路（待ち時間決定部）は各コラムに対して１個設けられているのみであるので、回路構成を簡素化することができる。これは、整定待ち時間制御の効率化に大いに寄与するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の一実施形態に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の要部、すなわち主偏向器用のアンプ部に対する整定待ち時間制御部、の構成を示す。
図中、ＭＤＤ₁〜ＭＤＤn は、各コラムの主偏向器用補正回路（図１の主偏向器用補正回路４６参照）から出力される主偏向器用偏向データを示す。また、７０は本発明の特徴をなす最大値選択回路を示し、この回路７０では、各コラム毎に各々の主偏向器用偏向データＭＤＤ₁〜ＭＤＤn とその１個前の主偏向器用偏向データとの差分（それぞれΔＤ₁〜ΔＤn とする）を求め、そのうちの最大値ΔＤ_MAXを選択する。差分データΔＤ₁〜ΔＤn は、各コラム毎に、ある時点で出力されるデータをｄ１、その次に出力されるデータをｄ２とすると、｜ｄ１−ｄ２｜＝ΔＤとして求められる。
【００１９】
また、７１は待ち時間決定部を示し、最大値選択回路７０から選択出力された最大値の差分データΔＤ_MAXに基づいて全てのコラムに対する整定待ち時間（時間データｔ_WT）を決定する回路である。この待ち時間決定部７１にはメモリ（図示せず）が内蔵されており、このメモリには、各コラムの主偏向器用のアンプ部の特性に応じてそれぞれ予め設定された整定待ち時間と差分量の関係を示すデータが格納されている。
【００２０】
また、７２は待ち時間決定部７１の出力（時間データｔ_WT）に応答する待ち時間カウンタ、７３は待ち時間カウンタ７２の出力に応答する露光シーケンスコントローラを示す。この露光シーケンスコントローラ７３についても、基本的には図１に示す露光シーケンスコントローラ４４と同じ機能を有している。
本実施形態の構成において、各コラムの主偏向器用補正回路から出力された主偏向器用偏向データＭＤＤ₁〜ＭＤＤn は最大値選択回路７０に入力され、各コラム毎に差分データΔＤ₁〜ΔＤn が求められ、そのうちの最大値ΔＤ_MAXが選択出力される。待ち時間決定部７１では、内蔵のメモリに格納されている整定待ち時間と差分量の関係を示すデータから、最大値の差分データΔＤ_MAXに応じた整定待ち時間（時間データｔ_WT）を決定する。待ち時間カウンタ７２では、整定待ち時間（時間データｔ_WT）に基づいてカウント動作を行い、カウントの終了を確認して終了フラグを露光シーケンスコントローラ７３に出力する。つまり、全てのコラムの主偏向器用のアンプ部に対する整定が完了したことを通知する。
【００２１】
このように、本実施形態に係るマルチコラム電子ビーム露光装置における主偏向器用のアンプ部に対する整定待ち時間制御部の構成では、図２に示した従来構成との対比からわかるように、最大値選択回路７０が付加されているものの、各コラムに対して１個の待ち時間決定部７１及び１個の待ち時間カウンタ７２が設けられているのみであり、回路構成を相対的に簡素化することができる。これによって、整定待ち時間制御の効率化を図ることが可能となる。
【００２２】
また、最大値選択回路７０において予め差分データの最大値ΔＤ_MAXを求め、それを待ち時間決定部７１に出力し、更に待ち時間カウンタ７２に出力しているので、従来技術に見られたような「二重カウント」といった無駄なカウント動作を防ぐことができる。
なお、上述した実施形態ではブロック露光方式を例にとって説明したが、本発明はその要旨からも明らかなように、露光方式の種類に関係なく、例えば可変矩形露光方式やブランキング・アパーチャ・アレイ（ＢＡＡ）露光方式にも同様に適用され得ることはもちろんである。
【００２３】
また、上述した実施形態では荷電粒子ビームとして電子ビームを用いた場合について説明したが、これは、電子ビームに限定されず、例えばイオンビームを用いてもよいことは明らかであろう。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る荷電粒子ビーム露光装置によれば、各コラム間で同期露光を実現するために必要な主偏向器用のアンプ部に対する整定待ち時間制御部の回路構成を簡素化することができ、ひいては整定待ち時間制御の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブロック露光方式を用いた電子ビーム露光装置の典型的な一構成例を一部模式的に示した図である。
【図２】従来技術に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の要部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
７０…最大値選択回路
７１…待ち時間決定部
７２…待ち時間カウンタ
７３…露光シーケンスコントローラ
ＭＤＤ₁〜ＭＤＤn …各コラムの主偏向器用偏向データ
ΔＤ_MAX…差分データの最大値
ｔ_wt…ΔＤ_MAXに応じた整定待ち時間（時間データ）

Claims

露光パターンデータに応じて被露光試料上で荷電粒子ビームを偏向・走査して前記被露光試料上にパターンを描画していくコラムを複数個備えた荷電粒子ビーム露光装置において、
各コラム間で同期露光を実現するために必要な主偏向器用のアンプ部の整定待ち時間を制御する制御部を備え、該制御部が、各コラム毎に各々の主偏向器用補正回路から出力される偏向データの変化量を比較してそのうちの最大値を選択する回路と、該選択された最大値の変化量に基づいて全てのコラムに対する整定待ち時間を決定する回路を有することを特徴とする荷電粒子ビーム露光装置。