(57)【要約】【課題】  目標とする照射量分布を実現するのに有利な描画装置を提供する。【解決手段】  荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置は、荷電粒子線の前記基板上における複数の照射位置それぞれの照射位置に対応する目標照射位置からのずれの情報と、前記目標照射位置における荷電粒子線の目標照射量とに基づいて、前記複数の照射位置それぞれにおける荷電粒子線の照射量を制御する制御部を備える。【選択図】  図７
2015029045.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描画装置であって、
前記荷電粒子線の前記基板上における複数の照射位置それぞれの照射位置に対応する目標照射位置からのずれの情報と、前記目標照射位置における前記荷電粒子線の目標照射量とに基づいて、前記複数の照射位置それぞれにおける前記荷電粒子線の照射量を制御する制御部を備える、ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記荷電粒子線を検出する検出器を備え、
前記制御部は、前記検出器の出力に基づいて前記ずれの情報を得る、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記荷電粒子線のブランキングを行うブランキング部を備え、
前記制御部は、前記ブランキング部を制御することによって前記照射量を制御する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の照射位置のそれぞれに重複して照射される荷電粒子線の数を制御することによって前記照射量を制御する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の描画装置。
【請求項５】
前記描画装置は、複数の荷電粒子線で前記描画を行い、
前記描画装置は、前記複数の荷電粒子線を前記基板に投影する投影系を備え、
前記制御部は、前記投影系の投影倍率を決定し、該投影倍率で投影されて前記基板上に照射される前記複数の照射位置それぞれの照射位置に対応する目標照射位置からのずれの情報を得る、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６】
複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
前記複数の荷電粒子線それぞれの前記基板上における目標照射位置と、前記複数の荷電粒子線それぞれの前記目標照射位置における目標照射量と、前記複数の荷電粒子線それぞれの前記基板上における照射位置とに基づいて、前記複数の荷電粒子線それぞれの前記照射位置における照射量を制御する制御部を備える、ことを特徴とする描画装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の荷電粒子線それぞれの前記目標照射位置と前記照射位置とに基づいて前記複数の荷電粒子線それぞれの前記目標照射量を分配することにより、前記複数の荷電粒子線の前記照射位置における前記照射量を求める、ことを特徴とする請求項６に記載の描画装置。
【請求項８】
前記複数の荷電粒子線それぞれを検出する検出器を備え、
前記制御部は、前記検出器の出力に基づいて前記複数の荷電粒子線の前記基板上における前記照射位置の情報を得る、ことを特徴とする請求項６または７に記載の描画装置。
【請求項９】
前記複数の荷電粒子線それぞれのブランキングを行うブランキング部を備え、
前記制御部は、前記ブランキング部を制御することによって前記複数の荷電粒子線それぞれの前記照射量を制御する、ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記複数の荷電粒子線それぞれの前記照射位置に重複して照射される荷電粒子線の数を制御することによって前記複数の荷電粒子線それぞれの前記照射量を制御する、ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項１１】
前記描画装置は、前記複数の荷電粒子線を前記基板に投影する投影系を備え、
前記制御部は、前記投影系の投影倍率を決定し、該投影倍率で投影されて前記基板上に照射される前記複数の荷電粒子線それぞれの前記照射位置の情報を得る、ことを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、生産性を高めるために、規則的に配列された複数の電子線を用いて基板にパターン描画する装置が提案されている。特許文献１記載の描画装置は、規則的に配列された電子線で任意形状のパターンを任意の位置に描画するために、各電子線の照射量の変調を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４８５８７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の描画装置は、複数の電子線を基板上に配列させ、それらの電子線を変調することにより、等ピッチで形成される描画ピクセルの階調を調整して、基板上に任意のパターンを描画する。その描画の様子を、図１を用いて説明する。電子線Ｂ１〜Ｂ３は、設計上ではピッチ１０ｎｍで配列されるとする。電子線Ｂ１〜Ｂ３に対応する描画ピクセルにおける電子線Ｂ１〜Ｂ３の強度プロファイルをＰ１〜Ｐ３とし、Ｐ１〜Ｐ３を合算した合成強度プロファイル（照射量分布）をＳＵＭ_Ｐとする。図１の（ａ）のように、電子線Ｂ１〜Ｂ３が設計通りに配列されれば、Ｐ１およびＰ３の強度をＰ２の強度の５０％とすることにより、ＳＵＭ_Ｐがレジストの現像閾値ＲＴ以上となる領域の幅すなわち線幅が２０ｎｍのレジストパターンが所定位置に形成される。付け加えて言うならば、Ｐ１およびＰ３の強度をＰ２の強度の１００％とすると、設計上は、線幅３０ｎｍのレジストパターンが形成される。
【０００５】
しかしながら、電子線Ｂ１〜Ｂ３は、実際には、設計通りのピッチ１０ｎｍでは配列されず、図１の（ｂ）のように誤差を持って配列される。そうすると、目標とする合成強度プロファイル（照射量分布）ＳＵＭ_Ｐが得られず、線幅も形成位置も異なるレジストパターンが形成されることとなり、設計パターンに対応したレジストパターンを忠実に形成できなかった。
【０００６】
本発明は、目標とする照射量分布を実現するのに有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、荷電粒子線の前記基板上における複数の照射位置それぞれの照射位置に対応する目標照射位置からのずれの情報と、前記目標照射位置における荷電粒子線の目標照射量とに基づいて、前記複数の照射位置それぞれにおける荷電粒子線の照射量を制御する制御部を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、目標とする照射量分布を実現するのに有利な描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電子線に配列誤差があるときのパターンを説明する図。
【図２】電子光学系の構成を示す図。
【図３】描画装置を示す図。
【図４】多重描画を説明する図。
【図５】設計上の電子線の配列と実際の電子線の配列とを説明する図。
【図６】設計上の電子線の配列と実際の電子線の配列とを説明する図。
【図７】電子線の配列誤差の補正結果を説明する図。
【図８】補間方法の別例を説明する図。
【図９】補間方法の別例の詳細なフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
［描画装置］
図２は、本発明に係る描画装置に使用される電子光学系（荷電粒子光学系）１００の構成を示す図である。本実施形態では、電子線を用いて基板に描画を行う描画装置について説明するが、本発明は、イオンビーム等の他の荷電粒子線を用いて基板に描画を行う描画装置にも利用できる。電子源１０１として、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）などを含むいわゆる熱電子型の電子源を用いうる。コリメータレンズ１０２として、電界により電子線を収束させる静電型のレンズを用いうる。電子源１０１から放射された電子線は、コリメータレンズ１０２によって略平行の電子線となる。
【００１２】
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からの電子線を２次元配列された開口で複数の電子線に分割し、分割された電子線毎に駆動可能な不図示の静電型のブランカーにより、各電子線の描画領域ＥＡへの通過を制御する。ブランキングアパーチャアレイ１０３および不図示の静電型のブランカーは、電子線の基板への照射または非照射を決定するブランキング部を構成している。静電型レンズ１０４および磁界型電子レンズ１０５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の複数の開口の中間像を形成する。磁界型電子レンズ１０６は、対物レンズとして作用し、開口の中間像を描画領域ＥＡに投影する。静電型レンズ１０４、磁界型電子レンズ１０５、磁界型電子レンズ１０６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ウエハ１０上に投影する投影系を構成している。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する。
【００１３】
図３は、本発明に係る描画装置の一例を示す。描画装置は、前述した電子光学系１００に加えて、ウエハ（基板）１０を保持して光軸と直交するＸ−Ｙ平面（水平面）内で可動なＸ−Ｙステージ（ステージ）１１を有する。ステージ１１は、ウエハ１０を保持するための静電チャックを含み、ステージ１１の上には、ウエハ１０を照射する電子線の基板上における照射位置および電流を検出する検出器１２が配置されている。
【００１４】
ブランキング制御回路１３は、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の制御データを生成する。倍率制御回路１５は、磁界型電子レンズ１０５の倍率を制御する。電子線位置処理回路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の位置を制御する。
【００１５】
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、描画装置で設定されている幅のストライプ単位に分割して、後続の処理を容易に行えるようにした中間図形データに変換する。中間データメモリ２０は、データ変換部１９により変換された中間図形データを格納する。中間データメモリ２０は、ストライプ単位のデータを、その単位で圧縮処理された形式で格納している。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、処理回路等は、描画装置の制御部を構成している。
【００１６】
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による描画領域ＥＡ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、指定された照射量となる照射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、ｋ、ｌ、ｍ、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的に移動しているとする。
【００１７】
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）のような照射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上の同じ照射位置１〜６にそれぞれ照射される各行(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)の照射パターンは、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ある。
【００１８】
電子線のオンとされた行数、すなわち基板上の同一の位置に重複して照射された電子線の数は、照射パターンの階調を決定する。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照射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ストライプの幅に相当する。実際は、ウエハ上で、列ピッチは、数十ｎｍ、列数は４０００、よってストライプの幅は、８０〜１００μｍとなる。
【００１９】
本実施形態の描画装置における電子線の配列誤差を補正する方法を以下説明する。図５の（ａ）は、基板１０上における設計上の電子線配列と、実際の電子線配列を表示している。実際の電子線配列は、検出器１２の出力に基づき、電子線位置処理回路１６が算出した各電子線の基板１０上の実際の照射位置に基づく。ここでは、電子線の列方向の照射位置を電子線のピッチで規格化している。
【００２０】
したがって、設計上の電子線配列における各電子線の列方向の照射位置（目標照射位置）の座標は整数となる。Δ（ｎ）は、座標ｎを持つ目標照射位置に対応する照射位置の目標照射位置からのずれを示す。図５の(ｂ)は、目標照射位置の座標ｎとそれに対応する実際の照射位置とのずれΔ（ｎ）との関係を表示している。描画装置は、電子線の行数（実際は４０００以上）に比べ列数（実際は２４８）が少ないので、同一の列における照射位置のずれ量は同一であるとしている。
【００２１】
目標照射位置の座標ｎに対応する実際の照射位置の座標の値Ｆ（ｎ）は、次式１で表される。
Ｆ（ｎ）＝ｎ＋Δ（ｎ）・・・（１）
ストライプの幅は、装置によって固定である。したがって、列方向の両端に位置する電子線を目標照射位置の座標値（ｎ＝Ｎｍａｘ、−Ｎｍａｘ）となるように、電子光学系１００の投影倍率を調整する必要がある。電子光学系１００の調整倍率をβとすると、βは次式２で表される。
β＝２×Ｎｍａｘ／｛｜（−Ｎｍａｘ＋Δ（−Ｎｍａｘ）｜＋（Ｎｍａｘ＋Δ（Ｎｍａｘ））｝・・・（２）
倍率制御回路１５は、この調整倍率βに基づいて磁界型電子レンズ１０５の倍率を調整する。座標ｎの目標照射位置に対応する倍率調整後の電子線の実際の照射位置の座標値をＧ（ｎ）とすると、Ｇ（ｎ）は次式３で表される。
Ｇ（ｎ）＝β×Ｆ（ｎ）・・・（３）
列方向の両端に位置する電子線の照射位置は、倍率調整によって、目標照射位置に調整されている。しかし、配列誤差が存在していた場合には倍率調整を行っても、倍率調整後の実際の照射位置Ｇ（ｎ）は通常整数とはならず、一方、目標照射位置の座標はｎという整数である。したがって、倍率調整後の電子線配列で目標とする合成強度プロファイル（ＳＵＭ_Ｐ：目標照射量分布）を得るには、電子線の目標照射位置における強度から実際の照射位置における強度を補間しなければならない。
【００２２】
今、Ｇ（ｎ）を挟む整数がｋと（ｋ＋１）であるとする。また、位置ｎにおける強度をＩ（ｎ）とすると、位置Ｇ（ｎ）における強度はＩ（Ｇ（ｎ））で表される。同様に、位置Ｇ（ｎ）を挟む２つの整数ｋ、（ｋ＋１）の位置における強度はそれぞれＩ（ｋ）、Ｉ（ｋ＋１）で表される。そして、位置Ｇ（ｎ）における強度はＩ（Ｇ（ｎ））は、２つの整数ｋ、（ｋ＋１）の位置の２つの強度Ｉ（ｋ）、Ｉ（ｋ＋１）を用いて次式４のように線形補間で算出することができる。ここで、ｕ＝（ｋ＋１）−Ｇ（ｎ）、ｖ＝Ｇ（ｎ）−ｋとする。
Ｉ（Ｇ（ｎ））＝ｕ×Ｉ（ｋ）+Ｖ×Ｉ（ｋ＋１）・・・（４）
本実施形態では、このように整数ｋ、（ｋ＋１）で表される複数の目標照射位置における強度を用いて倍率調整後の実際の照射位置Ｇ（ｎ）の強度を求めることによって電子線の配列誤差を補正する。図７に、倍率調整後に上述の補正を行わなかった場合（ａ）と補正を行った場合（ｂ）とにおける合成強度プロファイル（ＳＵＭ_Ｐ）を示す。補正を行わなかった（ａ）の場合では、実際に形成されるパターンの中心位置、幅ともに目標値より大きくずれている。
【００２３】
一方、倍率調整後に配列誤差の補正を行った（ｂ）の場合では、電子線の配列に誤差があっても、合成強度プロファイル（ＳＵＭ_Ｐ）とその目標とするものとの差が許容範囲内に収められている。その結果、照射位置のずれの情報に基づいて配列誤差の補正を行った（ｂ）の場合では、設計パターンに対応した幅および位置のパターンが精度よく形成されている。図７の（ｂ）に示されるように、倍率調整後もなお電子線Ｂ１〜Ｂ３の配列は点線で示される目標位置からずれている。図７の（ｂ）では、配列誤差の補正によって、Ｂ２の強度を設計上の１００％より少し増大し、Ｂ３の強度を設計上の５０％より大きく増大し（約７０％）、Ｂ１の強度を設計上の５０％より大きく減少させている（約３０％）。その結果、図７の（ｂ）では、３つの電子線Ｂ１〜Ｂ３による合成強度プロファイルＳＵＭ_Ｐ（ａ）の閾値ＲＴ以上の領域が右方向に是正されかつその幅が設計幅に近づけられたことがわかる。
【００２４】
つづいて、電子線の配列誤差を補正（補償）する方法の他の例を以下説明する。まず、式３の右辺は、さらに、次式３’の最右辺のように表せる。
Ｇ（ｎ）＝β×Ｆ（ｎ）＝ｎ＋Δｇ（ｎ）・・・（３’）
Ｇ（ｎ）に関して、目標照射位置の座標ｎとそれに対応する実際の照射位置とのずれΔｇ（ｎ）との関係を図６に示す。図６においては、改めて座標ｎとΔ（ｎ）との関係を示した。ここで、図５の（ｂ）とは異なり、ｎが負の場合に、Δ（ｎ）は、ずれの方向を考慮して負の値をとるようにした。図６からわかるように、行方向の両端に位置する電子線の照射位置は、倍率調整によって、目標照射位置に調整されている。しかし、配列誤差が存在していた場合には、倍率調整を行っても、倍率調整後の実際の照射位置Ｇ（ｎ）は通常整数とはならず、一方、目標照射位置の座標は整数である。
【００２５】
倍率調整後の電子線配列で目標とする合成強度プロファイル（ＳＵＭ_Ｐ：目標照射量分布）を得るための、電子線の目標照射位置における強度から実際の照射位置における強度を補間する補間方法の別例を図８に示す。黒丸(ｎ１、ｎ２、ｎ３)はそれぞれ電子線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の目標照射位置の座標である。白丸（Ｇ（ｎ１）、Ｇ（ｎ２）、Ｇ（ｎ３））はそれぞれ電子線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の実際の照射位置の座標である。図８の補間方法では、目標照射位置ｎに対応する実際の照射位置Ｇ（ｎ）での強度ＩＧ（ｎ）は、近傍の目標照射位置の強度Ｉ（ｎ）を分配する形で次式（４’）、（５’）、（６’）のように決定される。
ＩＧ（ｎ１）＝Ｉ（ｎ１）×｛ｖ１／（ｕ１＋ｖ１）｝・・・・（４’）
ＩＧ（ｎ２）＝Ｉ（ｎ１）×｛ｕ１／（ｕ１＋ｖ１）｝＋Ｉ（ｎ２）×｛ｖ２／（ｕ２＋ｖ２）｝＋Ｉ（ｎ３）×｛ｖ３／（ｕ３＋ｖ３）｝・・・・（５’）
ＩＧ（ｎ３）＝Ｉ（ｎ２）×｛ｕ２／（ｕ２＋ｖ２）｝＋Ｉ（ｎ３）×｛ｕ３／（ｕ３＋ｖ３）｝・・・・（６’）
倍率調整後に式（４’）〜（６’）の補正を行わなかった場合には、図７の（ａ）と同様に、実際に形成されるパターンの中心位置、幅ともに目標値より大きくずれる。一方、倍率調整後に配列誤差の補正を行った場合には、電子線の配列に誤差があっても、図７の（ｂ）と同様に、合成強度プロファイル（ＳＵＭ_Ｐ）とその目標とするものとの差が許容範囲内に収められる。その結果、照射位置のずれの情報に基づいて配列誤差の補正（補償）を行った場合では、設計パターンに対応した幅および位置のパターンが精度よく形成されている。
【００２６】
図９に、上述した補間処理の詳細な処理フローを示す。ここで、ｎは、整数で、電子線の目標照射位置およびビームアドレスを示す。Ｇ（ｎ）は、電子線の実際の照射位置を示す。Ｉ（ｎ）は、目標照射位置ｎに対応する強度のデータ列を示す。ＩＧ（ｎ）は、位置Ｇ（ｎ）での補間後の強度のデータ列を示す。ＩＮＴＥＧＥＲ（Ｇ）は、Ｇ（Ｎ）を超えない最大の整数を返す関数を示す。データ処理回路１４は、図９の補間処理を行って、目標照射位置の強度のデータ列Ｉ（ｎ）を、補間後の強度のデータ列ＩＧ（ｎ）に変換する。当該データ列は、制御データとして、ブランキング制御回路１３に転送される。
【００２７】
本実施形態では、基板上の各位置における電子線の照射量を調整するために同一の位置に重複して照射される電子線の数を調整した。しかし、電子線の照射量の調整は、ブランキング部により決定される電子線の照射時間を調整することによって行ってもよい。本実施形態では、電子線の配列誤差を補正する前に磁界型電子レンズ１０５の倍率を調整した。しかし、例えば、倍率誤差を有する下地層にパターンが重なるように描画を行うような場合には、磁界型電子レンズ１０５の倍率を、その倍率誤差を考慮して調整して、または調整することなく、電子線の配列誤差を補正（補償）することがありうる。
【００２８】
［物品の製造方法］
上述の描画装置は、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使用することができる。物品の製造方法は、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。
【００２９】
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。
【図１】
2015029045.tif 000003
【図２】
2015029045.tif 000004
【図３】
2015029045.tif 000005
【図４】
2015029045.tif 000006
【図５】
2015029045.tif 000007
【図６】
2015029045.tif 000008
【図７】
2015029045.tif 000009
【図８】
2015029045.tif 000010
【図９】
2015029045.tif 000011