(57)【要約】      （修正有）【課題】フットプリントあたりの基板処理スループットを向上したマルチ荷電粒子ビームリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】荷電粒子線で基板に描画を行うリソグラフィ装置は、それぞれ荷電粒子光学系を構成する複数のカラムユニット１２と、それぞれ基板を保持して移動可能な複数のステージ１４と、複数のカラムユニットの配置に対応した位置関係で、複数のステージを同期して移動させ、複数のステージに保持された複数の基板に同時に描画を行う制御部とを有する。【選択図】図１
2015056450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線で基板に描画を行うリソグラフィ装置であって、
それぞれ荷電粒子光学系を構成する複数のカラムユニットと、
それぞれ基板を保持して移動可能な複数のステージと、
前記複数のカラムユニットの配置に対応した位置関係で前記複数のステージを相互に同期して移動させ、前記複数のステージに保持された複数の基板に同時に描画を行う制御部と、
を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
前記複数のステージを相互に同期して移動させるために、前記複数のステージの位置を計測する計測部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記複数のカラムユニットは、平面視で同一直線上に配置されるカラムユニットが２つ以下となるように配置されることを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記複数のカラムユニットは、３つのカラムユニットであり、平面視で三角形のそれぞれの頂点の位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記複数のカラムユニットは、４つのカラムユニットであり、平面視で四角形のそれぞれの頂点の位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記複数のカラムユニットの各々は、それぞれが荷電粒子光学系を構成し１つの基板に対して複数の電子ビームを照射可能な複数のカラムを含み、前記複数のカラムの配列方向は、前記複数のカラムユニットの配列方向と平行であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記複数のカラムユニットの各々は、それぞれが荷電粒子光学系を構成し１つの基板に対して複数の電子ビームを照射可能な複数のカラムを含み、前記複数のカラムの配列方向は、前記複数のカラムユニットの配列方向と直交することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
粗動ステージを更に有し、
前記複数のステージは、前記粗動ステージの上に設けられる微動ステージである
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記微動ステージを少なくとも１自由度で位置決めする機構を更に有することを特徴とする請求項８に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記複数のカラムユニットと前記複数のステージとを収容する真空チャンバを更に有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
前記基板を前記真空チャンバに対して搬入又は搬出する基板搬送部を更に有し、
前記基板搬送部は、前記複数の基板の配列方向と直交する方向に移動可能な基板搬送ハンドを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を含むクラスタを複数有することを特徴とするリソグラフィシステム。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置又は請求項１２に記載のリソグラフィシステム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前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの生産において、解像線幅の微細化は年々厳しくなっている。線幅数１０nm以下の解像力を得る生産装置の一つとして、電子ビームリソグラフィ装置がある。特に、マスクを用いずに複数本の電子ビームで同時にパターンを描画するマルチ電子ビームリソグラフィ装置の提案がなされている（特許文献１）。マルチ電子ビームリソグラフィ装置は、製造コスト要因の一つであるマスクが不要となること、プログラマブルに各電子ビームを制御でき多品種少量デバイスの製造に向いていること、など実用化に向けて多くの利点を備えている。
【０００３】
しかし、一般に電子ビームリソグラフィは、光リソグラフィに比べ、同じフィールドサイズで約１０倍以上の描画時間がかかるためスループットが悪い。そのため、電子ビームリソグラフィ装置を１クラスタとして、複数のクラスタを並べてスループットを高めた構成が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１１−５１３９０５号公報
【特許文献２】特表２０１２−５１８９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のクラスタ型電子ビームリソグラフィ装置は、１つのクラスタに１つのチャンバを有し、その内部に１つの基板移動ステージと、１つの電子ビームカラムユニットを備える。そのため、１クラスタあたり１つの基板を処理することになる。従って、移動ステージのアクチュエータを構成する空間や、チャンバ壁の空間が冗長なため、クラスタ化しても、フットプリントあたりの基板処理スループットの効率が悪い。
【０００６】
そこで、本発明は、例えば、フットプリントあたりの基板処理スループットを向上したリソグラフィ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によれば、荷電粒子線で基板に描画を行うリソグラフィ装置であって、それぞれ荷電粒子光学系を構成する複数のカラムユニットと、それぞれ基板を保持して移動可能な複数のステージと、前記複数のカラムユニットの配置に対応した位置関係で前記複数のステージを相互に同期して移動させ、前記複数のステージに保持された複数の基板に同時に描画を行う制御部とを有することを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フットプリントあたりの基板処理スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す図。
【図２】第２実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す図。
【図３】第３実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す図。
【図４】第３実施形態における変形例に係るリソグラフィ装置の構成を示す図。
【図５】第４実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す図。
【図６】第５実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す図。
【図７】第６実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す図。
【図８】第７実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す図。
【図９】第８実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態におけるリソグラフィ装置の構成を示す平面図である。本実施形態のリソグラフィ装置１０は、例えば、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置である。基板は例えば、シリコンウェハやガラス基板などである。リソグラフィ装置１０は真空チャンバ１１を有する。この真空チャンバ１１の内部には、それぞれ荷電粒子光学系を構成する複数のカラムユニットが設けられている。本実施形態では、例えば２つのカラムユニット１２が配置されている。また、真空チャンバ１１の内部には、それぞれ基板１３を保持してＸ−Ｙ方向に移動可能な複数のステージが設けられている。本実施形態では、例えば２つのステージ１４が設けられている。制御部１５は、カラムユニット１２における荷電粒子光学系の制御、並びに、ステージ１４を含む各構成要素の制御を行う。
【００１２】
真空チャンバ１１は、荷電粒子を生成してから照射するまで、安定に維持するために必要である。カラムユニット１２は、真空チャンバ１１に収容、固定され、所定の位置に荷電粒子を照射することができる。本実施形態において、カラムユニットが複数設けられているのは、複数の基板を同時並行して処理するためである。また、カラムユニット内部の荷電粒子カラムは、一度に照射できる荷電粒子の数が多い方が望ましい。そのため、１カラムユニット内に複数カラムを備え、１カラム個別に電子銃、レンズ、偏向器等の荷電粒子光学系を有し、多数の電子ビームを照射できることが望ましい。その具体例については第４、第５実施形態において後述する。
【００１３】
基板全面を照射するために、照射位置を変える必要がある。この機能は、ステージによって基板をカラムユニット直下に位置決めすることで実現できる。特に、本実施形態では、基板毎にカラムユニットを有し、また、複数のカラムユニットは固定されている。そして制御部１５は、基板１３の相対距離（図１の一点鎖線Ｒで示される）を略一定に保ちながら、ステージ１４を移動させることができる。こうして、複数のカラムユニット１２の配置に対応した位置関係で複数のステージ１４を相互に同期して移動させことができる。これにより、ステージ１４に保持された基板１３に、同時に並行して描画を行うことができる。そのため、各基板の移動距離及び複数基板間の相対距離を必要な範囲で最小化することができ、フットプリントあたりの基板処理スループットを向上させることができる。
【００１４】
＜第２実施形態＞
次に、図２に基づいて第２実施形態のリソグラフィ装置について説明する。本発明は、複数の基板を同時に処理するものである。そのため、全基板について、同じように高いオーバレイ精度が要求される。その要求を満たすため、本実施形態の装置は、全ての基板の位置、又は、全てのステージの基板保持ユニットの位置を、所定位置に設けられた計測部で計測する。この構成とすることで、全基板について、照射位置の目標値からの偏差を、詳細に計測することができる。また、各カラムユニットは、ビーム位置を制御することができる。ビーム位置制御は、例えば、偏向器や、描画パターンの変更によって可能である。照射位置の偏差がこのビーム位置制御の範囲内であれば、偏差の計測値に基づいてビーム位置制御によって補正することができる。
【００１５】
図２は同時基板処理枚数が２枚の例を示している。本実施形態では、Ｘ−Ｙ方向に移動可能な粗動ステージ２１上に２つの微動ステージ２２が設けられ、各微動ステージ上に基板１３が保持される。真空チャンバ１１の所定位置に固定された計測部としてのレーザ干渉計２３は、測定光Ｍの反射光により各微動ステージの側面位置を計測し、各基板の並進位置ｘ，ｙ，及びｚ軸周りの角度θｚを計測することができる。なお、図２において、カラムユニット１２、粗動ステージ２１、微動ステージ２２、レーザ干渉計２３は、第１実施形態と同様、制御部１５によって制御されうるが、その図示は省略している（以下同様。）。
【００１６】
また、位置計測原理は、レーザ干渉計に限らず、レーザ変位計、静電容量センサ、エンコーダ、磁歪センサや、それらの組み合わせでもよい。
【００１７】
＜第３実施形態＞
次に、図３に基づいて第３実施形態のリソグラフィ装置について説明する。本実施形態では、平面視で同一直線上に配置されるカラムユニットが２つ以下となるように複数のカラムユニットが配置される。かかる構成により、３つ以上の基板を扱う構成であっても、各基板についてそれぞれ固定された位置からＸ−Ｙ方向の位置計測が可能となる。また、フットプリント効率を高めることも可能になる。
【００１８】
図３の例では、３つのカラムユニット１２が平面視で三角形のそれぞれの頂点の位置に配置されている。図３の一点鎖線Ｐがこの三角形を表す。このカラムユニットの配置に対応した位置に、粗動ステージ２１上に３つの微動ステージ２２が配置される。これにより、カラムユニットの配置に対応した位置関係で複数の微動ステージを相互に同期して移動させ、各微動ステージに保持された基板１３に同時に描画を行うことができる。
【００１９】
各微動ステージの位置ｙ及び回転θzは、真空チャンバ１１に固定されたレーザ干渉計２３によって計測されうる。また、各微動ステージに固定されたレーザ干渉計３１により、真空チャンバ１１に固定されたバーミラー３２を計測することによって、各微動ステージの位置ｘが計測されうる。
【００２０】
図４の例では、４つのカラムユニット１２が平面視で四角形のそれぞれの頂点の位置に配置されている。図４の一点鎖線がこの四角形を表す。このカラムユニットの配置に対応した位置に、粗動ステージ２１上に４つの微動ステージ２２が配置される。これにより、カラムユニットの配置に対応した位置関係で複数の微動ステージを相互に同期して移動させ、各微動ステージに保持された基板１３に同時に描画を行うことができる。
【００２１】
各微動ステージの位置ｙ及び回転θzは、真空チャンバ１１に固定されたレーザ干渉計２３によって計測されうる。また、各微動ステージに固定されたレーザ干渉計３１により、真空チャンバ１１に固定されたバーミラー３２を計測することによって、各微動ステージの位置ｘが計測されうる。
【００２２】
＜第４実施形態＞
次に、図５に基づいて第４実施形態のリソグラフィ装置について説明する。本実施形態では、各カラムユニットが複数のカラムを含む。各カラムは個別に、電子銃、レンズ、偏向器等の荷電粒子光学系を構成する。制御部１５は各カラムの電子ビームを独立に制御する。これにより、１つの基板に対して複数の電子ビームを照射可能である。図５の例では、カラムユニット１２は２つのカラム１２ａ、１２ｂを含む。ここで、カラム１２ａ、１２ｂの配列方向は、２つカラムユニットの配列方向と平行である。具体的には、２つのカラムユニットをｘ軸方向に配置するとともに、各カラムユニット内の２つのカラムもｘ軸方向に配置する。このとき、描画スキャンはｙ軸方向に実施される。図示のように、帯状の描画パターンＷを基板１３に転写し、次にｘ方向に２つの基板をステップ移動させ、次の描画パターンを基板に転写し、これらの工程を繰り返して、基板全面に描画パターンを転写することができる。カラム配列によって描画スキャン方向Ｓが規定されるため、カラム配列と基板配列とを平行とすることで、無駄な移動距離がなく、基板間の相対距離を最小化することができる。本実施形態は、カラムの配列方向がカラムユニットの配列方向（すなわち基板の配列方向）に対して斜めになっている態様に対して有利である。
【００２３】
＜第５実施形態＞
次に、図６に基づいて第５実施形態のリソグラフィ装置について説明する。図６の例では、カラムユニット１２は２つのカラム１２ａ、１２ｂを含む。ここで、カラム１２ａ、１２ｂの配列方向は、２つのカラムユニットの配列方向と直交する。具体的には、２つのカラムユニットをｙ軸方向に配置する一方、各カラムユニット内の２つのカラムをｘ軸方向に配置する。このとき、描画スキャンはy軸方向に実施される。図示のように、帯状の描画パターンＷを基板１３に転写し、次にｘ方向に２つの基板をステップ移動させ、次の描画パターンを基板に転写し、これらの工程を繰り返して、基板全面に描画パターンを転写することができる。こうすることによっても、基板間の相対距離を最小化することができる。本実施形態も、カラムの配列方向がカラムユニットの配列方向（すなわち基板の配列方向）に対して斜めになっている態様に対して有利である。
【００２４】
＜第６実施形態＞
次に、図７に基づいて第７実施形態のリソグラフィ装置について説明する。本実施形態では、真空チャンバ１１の外部に、基板搬送部７０が配置される。基板搬送部７０は、基板１３を真空チャンバ１１に対して搬入又は搬出するためのユニットである。基板搬送部７０は、基板１３を保持して搬送するための基板搬送ハンド７１を有する。基板搬送ハンド７１は、基板の搬送を行う際に、カラムユニットの配列方向（すなわち基板の配列方向）と直交する方向Ｈに移動可能である。このため、ステージ１４及び基板搬送ハンド７１の移動距離を最小化することができ、フットプリント効率を高めることができる。
【００２５】
＜第７実施形態＞
次に、図８に基づいて第７実施形態のリソグラフィ装置について説明する。本実施形態において、粗動ステージ２１上に基板毎に設けられた微動ステージ２２は、少なくとも１自由度で位置決めする機構を有する。本発明では、複数の基板を処理する。そのため、基板毎に基板の保持工程が必要となる。そのため、基板搬送ハンドの精度に依存して、基板の位置ｘ、ｙ、及びｚ軸周りの角度θzが基板毎に異なる。このx、y、θz誤差がビーム位置制御の範囲以上となる場合、微動位置決め機構によって、x、y、θzの誤差を補正することができる。特に、基板毎に構成された位置計測機構で得られた値をフィードバックして、位置制御することが望ましい。
【００２６】
また、基板毎に、基板の厚みむらや、平坦度が異なる。これらは、描画パターンの誤差となりうる。そのため、位置ｚ及び回転角度θx,θyを補正する自由度を持つとよい。
【００２７】
図８の例では、２つのｘ方向アクチュエータ８１、２つのｙ方向アクチュエータ８２により、微動ステージ２２をx、y、θz方向に移動させることができる。また、４つのｚ方向アクチュエータ８３により、微動ステージ２２をｚ、θx、θy方向に移動させることができる。
【００２８】
＜第８実施形態＞
次に、図９に基づいて第８実施形態のリソグラフィシステムについて説明する。本実施形態のリソグラフィシステムは、上述のいずれかの実施形態におけるリソグラフィ装置を１クラスタとし、このようなクラスタを複数有する。この構成においても、各クラスタの基板移動距離が最小化されているため、トータルの基板処理スループットを向上させることができる。また、１クラスタで複数基板を処理しているため、１クラスタで１基板処理する従来構成に比べ、ステージに要するアクチュエータの空間を削減でき、また、チャンバ壁による冗長な空間を削減できる。
【００２９】
図９の例では、４台のクラスタ９０から構成され、その間に１つの共通基板輸送システム９５を有する。各クラスタは、２つの基板をｘ方向に配置して描画処理を行うことができる。共通基板輸送システム９５は、ｘ方向に基板を輸送させ、各クラスタからｙ方向に基板を搬入及び搬出することができる。
【００３０】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態におけ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。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された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、かかる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む。更に、かかる製造方法は、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）を含む。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。
【００３１】
以上、本発明の種々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及び変更が可能である。
【図１】
2015056450.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015056450.tif 000007
【図６】
2015056450.tif 000008
【図７】
2015056450.tif 000009
【図８】
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【図９】
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