JP6230295B2

JP6230295B2 - 描画装置及び物品の製造方法

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Publication number: JP6230295B2
Application number: JP2013134210A
Authority: JP
Inventors: 村木　真人; 真人村木; 剛土屋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-06-26
Also published as: JP2015012035A; US20150001419A1; US10361067B2

Description

本発明は、描画装置及び当該描画装置を使用する物品の製造方法に関する。

特許文献１には、半導体集積回路等のデバイス製造に用いられる描画装置として、複数の電子光学系（荷電粒子光学系）を用いて基板上の複数のショット領域に同時に描画を行う描画装置が提案されている。

特開２００５−１２９９４４号公報

特許文献１記載の描画装置を使用する場合に、複数の電子光学系が互いに異なるショット領域の同じ（対応する）場所を描画すれば、複数の電子光学系が使用する描画データを共通化でき、保持、ハンドリングすべき描画データの規模を低減することができる。さらに、ダイシングライン領域等のパターンの形成が不要な領域が各電子光学系でほぼ共通であれば、その領域をスキップできる利点があり、それだけ高スループット化が可能になる。

図１に示すウエハ１０上のショット領域のピッチＰｓと、複数の電子光学系のピッチ（隣接する光学系の光軸間の距離）Ｐｃとの間に簡単な整数比の関係があれば、複数の電子光学系が使用する描画データを共通化できる。しかし、図１の（ｂ）に示すように、描画対象のウエハ１０のショット寸法が変わると、ショット領域のピッチＰｓと電子光学系Ｃｏｌ_１〜Ｃｏｌ_３のピッチＰｃとの間で整数比の関係が成立しなくなり、描画データを共通化できなくなることがある。図１の（ｂ）の場合に、各電子光学系Ｃｏｌ_１〜Ｃｏｌ_３は、複数の電子線を照射する。電子光学系Ｃｏｌ_１〜Ｃｏｌ_３に対して、ウエハ１０を載置したステージによりウエハ１０が図面上方に移動することにより、各電子光学系Ｃｏｌ_１〜Ｃｏｌ_３は、ストライプ状の領域Ｓ１〜Ｓ３を描画する。ストライプ描画において、各電子光学系Ｃｏｌ_１〜Ｃｏｌ_３のウエハ１０移動方向に配列された複数行の電子線は、ウエハ１０を多重描画し、その照射（またはブランキング）のオンオフによりウエハ１０上の同一の位置における電子線の照射量が制御される。

特許文献１記載の描画装置では、描画対象のウエハによっては、ショット領域のピッチＰｓと電子光学系のピッチＰｃとの間で整数比の関係が崩れているため、各ストライプ描画のためのパターンデータが電子光学系により異なる。そのため、描画データを複数の電子光学系で共通化できず、したがって、並行してハンドリングすべき描画データの規模を低減したり、スループットを向上したりするのには不利であった。

本発明は、複数の荷電粒子光学系での描画データの共通化に有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置に係り、第１方向に沿って前記基板上のショット領域の幅より大きい間隔で配置された複数の荷電粒子光学系と、前記第１方向において前記基板上のショット領域を分割して得られるサブ描画領域を単位として、前記複数の荷電粒子光学系により共用される描画データを格納する格納部と、前記複数の荷電粒子光学系それぞれの前記基板上の描画領域を前記サブ描画領域の集合として決定し、前記複数の荷電粒子光学系に前記描画データに基づいて前記描画を並行して行わせるように、前記複数の荷電粒子光学系それぞれを前記集合に基づいて制御する制御部と、を備え、前記複数の荷電粒子光学系それぞれは、前記第１方向に沿って前記基板上で荷電粒子線を偏向する偏向器を含み、前記格納部は、第１描画領域のための第１描画データと、前記第１描画領域の次に描画される第２描画領域のための第２描画データとを格納しており、前記制御部は、前記複数の荷電粒子光学系のうちの少なくとも１つの荷電粒子光学系の前記描画領域の一端が前記基板上のショット領域の一端と重なるように、前記複数の荷電粒子光学系それぞれの前記偏向器を制御し、前記複数の荷電粒子光学系それぞれに、対応する前記第１描画領域の前記描画を前記第１描画データに基づいて行わせ、前記複数の荷電粒子光学系それぞれに、対応する前記第２描画領域の前記描画を前記第２描画データに基づいて行わせるとともに、前記第２描画領域の次に描画される第３描画領域のための第３描画データを生成し、該第３描画データを前記格納部の前記第１描画データに上書きすることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、複数の荷電粒子光学系での描画データの共通化に有利な描画装置を提供することができる。

ショットレイアウトと電子光学系のピッチとを説明する図。電子光学系の構成を示す図。描画装置を示す図。多重描画方法を説明する図。第１実施形態の描画装置の描画データの生成プロセスと描画方法を説明する図。第２実施形態の描画方法を説明する図。第３実施形態の描画データを説明する図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

［第１実施形態］
図２は、本発明の描画装置が備える複数の電子光学系（荷電粒子光学系）１００の１つの構成を示す図である。例えば、電子放出材としてＬａＢ６またはＢａＯ／Ｗ（ディスペンサーカソード）等を含むいわゆる熱電子型の電子源である。コリメータレンズ１０２は、例えば静電型のレンズであって、電界により電子線を収束させる。電子源１０１から射出された電子線は、コリメータレンズ１０２によって略平行の電子線となる。

ブランキングアパーチャアレイ１０３は、コリメータレンズ１０２からの略平行な電子線を、２次元に配列された開孔（不図示）で複数の電子線に分割する。分割された複数の電子線は、個別に駆動可能な静電型のブランカー（不図示）により、電子光学系１００のウエハ（基板）１０への照射のオンオフが制御されている。なお、電子線のブランキング（照射のオフ）は、例えば偏向器を含む構成により行いうるが、それ以外の構成によってもよい。静電型の電子レンズ１０４と磁界型の電子レンズ１０５とは、双方のレンズ作用により、ブランキングアパーチャアレイ１０３の複数の開孔の中間像を形成する。磁界型の電子レンズ１０６は、対物レンズとして作用し、先の中間像をウエハ１０に投影する。偏向器１０７は、ブランキングアパーチャアレイ１０３を通過した複数の電子線を、一括して所定の方向に偏向して描画位置を移動させる。

図３は、複数の電子光学系１００を用いて基板上の複数のショット領域に同時に描画を行う描画装置の構成を示す図である。なお、本実施形態の描画装置は、複数の電子線で基板に描画を行うが、イオン線等の電子線以外の荷電粒子線を用いてもよく、複数の荷電粒子光学系が配置された描画装置に一般化しうる。本実施形態の描画装置には、３つの電子光学系１００が配置されている。ステージ１１は、ウエハ１０を保持し、描画を行うときに、第１方向（Ｘ方向）とそれに直交する第２方向（Ｙ方向）とに沿って複数の電子光学系１００に対して相対的に移動可能である。ステージ１１は、ウエハ１０を保持するための静電チャック（不図示）と、ウエハ１０に入射する電子線の位置および電流値を検出する検出器１２とを含んでいる。

ブランキング制御回路１３は、各電子光学系１００のブランキングアパーチャアレイ１０３を個別に制御する。データ処理回路１４は、バッファメモリを含み、ブランキング制御回路１３の電子光学系１００ごとの制御データを生成する。偏向器制御回路１５は、各電子光学系１００の偏向器１０７を個別に制御する。電子線検出処理回路１６は、検出器１２からの信号に基づき、各電子線の実際の照射位置の座標値と電流値とを算出する。ステージ制御回路１７は、ステージ１１の位置を計測する不図示のレーザ干渉計と協働してステージ１１の位置決めを制御する。

設計データメモリ１８は、描画されるショットパターンの設計図形データを記憶する。データ変換部１９は、設計図形データを、各電子光学系１００による基板上の描画領域の幅Ｗｃを２以上の整数αで分割した部分領域（サブ描画領域）を単位とし、複数の電子光学系１００により共用できる中間図形データに変換する。中間データメモリ（格納部）２０は、中間図形データを、部分領域を単位として圧縮処理された形式で格納する。

主制御部２１は、第１方向における電子光学系１００の間隔に基づいて、各電子光学系１００による基板上の描画領域を部分領域の集合として決定する。そして、主制御部２１は、各電子光学系１００による基板上の描画領域をそれに対応する部分領域の集合として制御する。主制御部２１は、描画するパターンに応じて、中間図形データをデータ処理回路１４のバッファメモリに転送し、上記複数の制御回路、処理回路１３〜１７を制御し、描画装置を統括的に制御する。主制御部２１と上記複数の制御回路、処理回路１３〜１７等は、描画装置の制御部Ｃを構成している。

図４は、本実施形態の描画装置の基本的な描画方法を説明する図である。図４の（ａ）は、電子光学系１００によるウエハ１０上での電子線の配列を示す。本実施形態では、電子線配列は、５行２０列の電子線で構成され、行ピッチは列ピッチの２倍とされている。図４の（ａ）に矢印で示すように、ステージ１１は、図において上から下へ移動する。ここで、（ａ）に示す対象電子線列が、(ｂ)に示すウエハ１０上の同じ列の６つの位置１〜６に、指定された露光量となる露光パターンで描画する方法を説明する。すべての電子線は同一クロックでウエハ１０を照射する。対象電子線列の電子線の行をｊ〜ｎとし、ステージ１１は、単位クロックあたり列ピッチ１つだけ移動する速度で、連続移動しているとする。そのとき、対象電子線列の各行(ｊ〜ｎ）の単位クロックあたりのオンオフ信号のタイムテーブルを図４の（ｃ）のように設定すると、図４の（ｂ）のような露光パターンが得られる。図４の（ｃ）において、ライン１〜６は、ウエハ１０上で同じ位置１〜６にそれぞれ露光される各行(ｊ〜ｎ）の電子線のオンオフ信号である。同じ位置のラインが１行あたり２つの単位クロックだけずれているのは、ステージ１１が、２つの単位クロックで１つの行ピッチ分だけ移動するからである。すなわち、図４の(ｂ)の露光パターンは、単位クロック２つずつずらした行ｊ〜ｎの電子線を加算したもので、電子線のオンとされた行数は、露光パターンの階調を制御する。したがって、全ての行ｊ〜ｎの電子線が描画を終了しないと露光パターンを得ることができない。また、図４の（ａ）に示される電子線の複数の列全体の幅が、描画装置で設定されている描画可能領域の幅Ｗｃに相当する。実際は、ウエハ上で、列ピッチは、数十ｎｍ、列数は４０００、よって描画可能領域の幅Ｗｃは、８０〜１００μｍとなる。

第１実施形態の描画装置の描画データの生成プロセスと描画方法を下記に示す。本実施形態では、図５の（ａ）に示すように、ショット領域（幅Ｗｓ：約２０〜２５ｍｍ）は、幅Ｗｄの部分領域単位で分割されている。１つの部分領域は、電子光学系１００による基板上の描画領域を整数で分割した領域である。厳密にいうと、ショット領域は、部分領域単位では割り切れず端数が生じるが、部分領域の幅は、約５〜１０μｍであるので、その端数を無視しても他への影響はほとんどない。部分領域は、２５６本程度の電子線による描画領域である。

ステップ１で、主制御部２１は、描画対象のウエハ１０のショットレイアウト情報に基づき、電子光学系１００による基板上の描画領域から同一の幅Ｗｄで分割された複数の部分領域を算出する。図５の（ａ）では、１つのショット領域が１４の部分領域に分割されている。また、図５の（ａ）では、各電子光学系１００の１回の描画による描画領域が４つの部分領域から構成されている。図５の（ｂ）は、第１電子光学系Ｃｏｌ_１による描画の様子を示している。描画装置が描画を開始するときに、第１ショット領域の一端（左端辺）と第１電子光学系Ｃｏｌ_１による第１部分領域Ｓ１_１の一端（左端辺）を一致させるように、第１電子光学系Ｃｏｌ_１用の描画動作単位の描画データを生成する。図５の（ｃ）は、第２電子光学系Ｃｏｌ_２による描画の様子を示している。ショット領域の幅（ピッチ）と電子光学系１００のピッチとの比は、通常、整数同士の比ではない。そのため、描画装置が描画を開始するときに第２電子光学系Ｃｏｌ_２による第１描画領域Ｓ２_１の両端を規定する線分（左端辺）は、第Ｎショット領域の左端辺と一致しない。そこで、主制御部２１は、第Ｎショット領域を構成する部分領域のうちで第１描画領域Ｓ２_１の左端辺に最も近い部分領域を検出する。次いで、主制御部２１は、その検出された部分領域の境界線が第２電子光学系Ｃｏｌ_２による第１描画領域Ｓ２_１の左端辺と一致するように、第２電子光学系Ｃｏｌ_２用の描画動作単位の描画データを生成する。第２電子光学系Ｃｏｌ_２用の偏向器制御回路１５は、前記検出された部分領域の左端辺が第２電子光学系Ｃｏｌ_２による第１描画領域Ｓ２_１の左端辺と一致するように、第２電子光学系の描画領域を偏向器１０７により調整する。

ステップ２で、主制御部２１は、描画の指令が入ると、中間データメモリ２０に記憶されている部分領域単位の圧縮データから、電子光学系毎に設定された描画データの生成ルールに基づいて、逐次、描画順に描画動作単位で描画データを生成する。ステップ３で、データ処理回路１４は、圧縮された部分領域単位で構成された描画データを展開し、ブランキング制御回路用データに変換し２面バッファメモリ（２つの描画領域が記憶できる）に記憶させる。

ステップ４で、主制御部２１は、データ処理回路１４にブランキング制御回路１３を駆動させるともに、ステージ制御回路１７にステージ１１をＹ方向（走査方向）連続的に移動させて、各電子光学系に１つの描画領域を描画させる。ステップ５で、主制御部２１は、１つの描画領域の描画を終了すると、２面バッファメモリのもう一方に記憶されている次の描画領域の描画データに基づいて、次の描画領域を描画する。その描画と同時に、主制御部２１は、次に描画する描画領域の描画データを描画データの生成ルールに基づいて生成し、データ処理回路１４に転送する。さらに、主制御部２１は、圧縮された部分領域単位の描画データで構成された描画領域の描画データをデータ処理回路１４に展開させ、２面バッファの内の描画が終了した一方に上書きする。

以上の手順により、ショットパターンの寸法が変化しても、中間メモリデータに格納された部分領域単位の共用データから、各電子光学系の描画領域ごとの描画データが容易に迅速に生成できる。そのため、装置を簡素化でき、かつ実質的に高スループット化が出来る。

［第２実施形態］
ショット領域の幅Ｗｓが描画領域の幅βＷｄの整数倍でない場合には、第１実施形態を示す図５の（ｂ）のように、１つの電子光学系においても描画領域の並び方向のショット領域毎に描画領域が異なる。しかし、第２実施形態は、１つの電子光学系における描画領域の並び方向のショット領域毎に描画領域を同一にしている。

その描画データの生成プロセスと描画方法を、図６を用いて説明する。図６の（ａ）、（ｂ）は、第１電子光学系Ｃｏｌ_１による描画の様子を示している。描画装置が描画を開始するとき、（ａ）に示されるように、第１ショット領域の左端辺と、第１描画Ｓ１_１の左端辺を一致させるように、主制御部２１は、第１ショット領域を描画するための描画領域Ｓ１_１〜Ｓ１_４のデータを生成する。第１電子光学系Ｃｏｌ_１は、図６の（ａ）に示されるように、描画領域Ｓ１_１〜Ｓ１_４を順に描画する。第１電子光学系Ｃｏｌ_１は、そのとき、１つの描画領域を描画後、ウエハ１０をβＷＤの幅だけステップ移動（第１ステップ移動）する。なお、最後の描画領域Ｓ１_４のデータのうち隣接する第２ショット領域を照射する電子線に対してオフとするようにブランキング信号が設定されている。

第１実施形態では、第１電子光学系Ｃｏｌ_１が第２ショット領域を描画するとき、βＷＤの幅だけステップ移動させた。しかし、第２実施形態では、第１電子光学系Ｃｏｌ_１が第２ショット領域を描画するとき、（ｂ）のように、第２ショット領域の左端辺と描画領域Ｓ１_１の左端辺とが一致するようにウエハ１０をステップ移動（第２ステップ移動）させる。このように設けることで、第１電子光学系Ｃｏｌ_１は、第１ショット領域、第２ショット領域で同一の描画領域単位のデータを使用することができる。

第１電子光学系Ｃｏｌ_１が、図６の（ａ）、（ｂ）に示すように描画を行う場合、第２電子光学系Ｃｏｌ_２は、図６の（ｃ）、（ｄ）に示すように描画を行う。図６の（ｃ）は、描画装置が描画を開始するときの第２電子光学系Ｃｏｌ_２の様子を示す。ショット領域のピッチと電子光学系のピッチとの比が整数同士の比でないため、描画開始時の第２電子光学系Ｃｏｌ_２の描画領域の左端辺は、第Ｎショット領域の左端辺と一致しない。第１電子光学系Ｃｏｌ_１が描画領域Ｓ１_１〜Ｓ１_４を描画するとき、第２電子光学系Ｃｏｌ_２は、描画領域Ｓ２_１〜Ｓ２_４を描画する。

第２電子光学系Ｃｏｌ_２が次のショット領域の描画を開始するとき、第２電子光学系Ｃｏｌ_２が前のショット領域の描画を開始するときのショット領域と描画領域との相対位置関係と一致するように、ウエハ１０をステップ移動させる。このように設けることで、第２電子光学系Ｃｏｌ_１は、第Ｎショット領域、第（Ｎ＋１）ショット領域等で同一の描画領域単位のデータを使用することができる。

したがって、第２実施形態では、描画領域並び方向の他のショット領域でも共通のデータが使用できるようになり、装置を簡素化でき、かつ実質的に高スループット化ができる。

［第３実施形態］
第１、第２実施形態では、描画領域間の描画位置ずれにより描画パターンが分断したりするため、通常は、描画領域間を重複させて多重描画するようにしている。したがって、図７に示すように描画領域単位の描画データの端部に部分領域の単位のスティッチング領域のデータを付加しても構わない。

［第４実施形態］
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims

荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
第１方向に沿って前記基板上のショット領域の幅より大きい間隔で配置された複数の荷電粒子光学系と、
前記第１方向において前記基板上のショット領域を分割して得られるサブ描画領域を単位とする、前記複数の荷電粒子光学系により共用される描画データを格納する格納部と、
前記複数の荷電粒子光学系それぞれの前記基板上の描画領域を前記サブ描画領域の集合として決定し、前記複数の荷電粒子光学系に前記描画データに基づいて前記描画を並行して行わせるように、前記複数の荷電粒子光学系それぞれを前記集合に基づいて制御する制御部と、
を備え、
前記複数の荷電粒子光学系それぞれは、前記第１方向に沿って前記基板上で荷電粒子線を偏向する偏向器を含み、
前記格納部は、第１描画領域のための第１描画データと、前記第１描画領域の次に描画される第２描画領域のための第２描画データとを格納しており、
前記制御部は、
前記複数の荷電粒子光学系のうちの少なくとも１つの荷電粒子光学系の前記描画領域の一端が前記基板上のショット領域の一端と重なるように、前記複数の荷電粒子光学系それぞれの前記偏向器を制御し、
前記複数の荷電粒子光学系それぞれに、対応する前記第１描画領域の前記描画を前記第１描画データに基づいて行わせ、
前記複数の荷電粒子光学系それぞれに、対応する前記第２描画領域の前記描画を前記第２描画データに基づいて行わせるとともに、前記第２描画領域の次に描画される第３描画領域のための第３描画データを生成し、該第３描画データを前記格納部の前記第１描画データに上書きする
ことを特徴とする描画装置。
前記基板を保持して前記第１方向に沿って移動可能なステージを備え、
前記制御部は、前記描画を開始する場合、前記第１方向において、前記複数の荷電粒子光学系のうちの少なくとも１つの荷電粒子光学系の前記描画領域の一端が前記基板上のショット領域の一端と重なるように、前記ステージを制御する、ことを特徴とする請求項１記載の描画装置。
前記基板を保持して前記第１方向に沿って移動可能なステージを備え、
前記制御部は、前記複数の荷電粒子光学系それぞれによる前記描画領域の描画と、前記ステージを前記第１方向に前記描画領域の幅だけ移動させるステップ移動とを繰り返すように、前記複数の荷電粒子光学系および前記ステージを制御する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の描画装置。
前記基板を保持して前記第１方向に沿って移動可能なステージを備え、
前記制御部は、前記複数の荷電粒子光学系それぞれによる前記描画領域の描画と、前記ステージを前記第１方向に前記描画領域の幅だけ移動させる第１ステップ移動とを繰り返し行うことによって、前記複数の荷電粒子光学系それぞれにより前記基板上のショット領域の幅だけ第１の描画を行い、前記第１の描画での描画対象の各ショット領域と前記複数の荷電粒子光学系それぞれとの相対位置関係が第２の描画での描画対象の各ショット領域と前記複数の荷電粒子光学系それぞれとの相対位置関係となるようにして、前記複数の荷電粒子光学系それぞれによる前記描画領域の描画と、前記ステージを前記第１方向に前記描画領域の幅だけ移動させる第２ステップ移動とを繰り返し行うことによって、前記複数の荷電粒子光学系それぞれにより前記基板上のショット領域の幅だけ前記第２の描画を行うように、前記複数の荷電粒子光学系および前記ステージを制御する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の描画装置。
前記描画領域は、その端部に、スティッチング領域としてのサブ描画領域を含む、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の描画装置。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた基板を現像する工程と、
を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。