(57)【要約】      （修正有）【課題】複数のブランカーを含む荷電粒子線描画装置に関しスループットおよび実装の点で有利な技術を提供する。【解決手段】複数のブランキングアパーチャを有するブランキングアパーチャアレイ１１７と、基板１２０に照射すべきでない荷電粒子線はブランキングアパーチャアレイ１１７によって遮断されるように複数の荷電粒子線をそれぞれ制御する複数のブランカーを有するブランキングユニット１１６と、複数のブランカーを制御するためのブランキング指令を生成するブランキング指令生成回路１０４と、ブランキング指令生成回路１０４によって生成されたブランキング指令をブランキングユニット１１６に送るシリアル伝送ケーブル１０５とを含み、ブランキングユニット１１６は、ブランキング指令をパラレルデータに変換して、パラレルデータに変換されたブランキング指令に基づいて複数のブランカーを駆動する。【選択図】図１
2012023316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電粒子線によって基板にパターンを描画する荷電粒子線描画装置であって、
複数のブランキングアパーチャを有するブランキングアパーチャアレイと、
基板に照射すべき荷電粒子線は前記ブランキングアパーチャを通過し、前記基板に照射すべきでない荷電粒子線は前記ブランキングアパーチャアレイによって遮断されるように前記複数の荷電粒子線をそれぞれ制御する複数のブランカーを有するブランキングユニットと、
前記複数のブランカーを制御するためのブランキング指令を生成するブランキング指令生成回路と、
前記ブランキング指令生成回路によって生成されたブランキング指令を前記ブランキングユニットに送るシリアル伝送ケーブルとを含み、
前記ブランキングユニットは、前記ブランキング指令生成回路から前記シリアル伝送ケーブルを介して送られてきたブランキング指令をパラレルデータに変換して、パラレルデータに変換されたブランキング指令に基づいて前記複数のブランカーを駆動する、
ことを特徴とする荷電粒子線描画装置。
【請求項２】
前記ブランキングユニットは、欠陥を有する回路を置き換えるための冗長回路を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項３】
前記ブランキングユニットは、前記欠陥を有する回路を前記冗長回路で置き換えるための置換制御回路を更に含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項４】
少なくとも２つの前記ブランキングユニットを荷電粒子線の経路に沿って直列に有し、１つの前記ブランキングユニットのあるブランカーが欠陥を有する場合に、当該欠陥を有するブランカーの代わりに他の前記ブランキングユニットのブランカーが使用される、
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項５】
前記ブランキングユニットは、
前記複数のブランカーをそれぞれ駆動する複数のドライバを含む支持基板と、
前記複数のドライバによってそれぞれ駆動されるブランキング電極とを含み、
前記支持基板は、前記複数のドライバが形成された半導体基板と、前記半導体基板の上に配置された配線層および層間絶縁膜の積層構造とを含み、
前記ブランキング電極は、前記積層構造の上に配置され、
各ドライバの少なくとも一部分は、それが駆動する前記ブランキング電極の下に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項６】
前記複数のドライバは、それぞれプッシュプル回路を含む、
ことを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項７】
前記プッシュプル回路は、ＣＭＯＳインバータを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項８】
前記ブランキングユニットは、前記複数のドライバにそれぞれ制御信号を供給する複数の制御信号発生回路を含み、前記支持基板は、前記複数のブランカーを取り囲む鏡筒ハウジングの内側空間から外側空間に延びるように配置されていて、前記複数の制御信号発生回路は、前記外側空間において前記支持基板の上に配置されている、
ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項９】
前記ブランキングユニットは、パラレルデータに変換されたブランキング指令に基づいて前記複数のブランカーをそれぞれ制御する複数の駆動信号を発生するブランキング制御回路を更に含み、
前記荷電粒子線描画装置は、前記ブランキング制御回路を冷却する冷却ユニットを更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の荷電粒子線描画装置。
【請求項１０】
感光剤が塗布された基板に請求項１乃至９のいずれか１項に記載の荷電粒子線描画装置によってパターンを描画する工程と、
前記工程で前記パターンを描画さ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、荷電粒子線描画装置、および、それを用いて物品を製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線等の荷電粒子線を使って基板にパターンを描画する荷電粒子線描画装置がある。荷電粒子線描画装置における最大の課題は、描画速度を向上することである。描画速度を向上させるための方式として、荷電粒子源から放出される荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割し、複数の荷電粒子線によって基板に同時にパターンを描画するマルチ荷電粒子線方式が有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の荷電粒子線によって基板にパターンを描画する荷電粒子線描画装置では、基板への荷電粒子線の照射・非照射を制御するブランカー（ブランキング偏向器）を制御するための駆動信号線が荷電粒子線の数の増加に伴って増大することが問題となる。複数のブランカーが配列されたブランカーアレイを内包する鏡筒と該複数のブランカーにそれぞれ対応する複数のドライバを含む電気部品とは、複数の駆動信号線によって接続される。ドライバは、駆動信号線の寄生容量や寄生抵抗を考慮した駆動能力を有する必要があるので、電気部品は大型化しうる。また、駆動信号線の数はブランカーの個数に応じて増えるので、駆動信号線を束ねたケーブルは、ブランカーの個数に応じて太くなる。ケーブルが太くなると、ケーブルを介して電気部品から鏡筒に振動が伝達されうるので、そのための対策が必要になる。このように、鏡筒から離れた位置に電気部品を配置して、ブランカーとドライバとを個別の駆動信号線で接続する方式は、種々の制限を受けうる。
【０００５】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、複数のブランカーを含む荷電粒子線描画装置に関しスループットおよび実装の点で有利な技術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】
【０００６】
本発明の１つの側面は、複数の荷電粒子線によって基板にパターンを描画する荷電粒子線描画装置に係り、複数のブランキングアパーチャを有するブランキングアパーチャアレイと、基板に照射すべき荷電粒子線は前記ブランキングアパーチャを通過し、前記基板に照射すべきでない荷電粒子線は前記ブランキングアパーチャアレイによって遮断されるように前記複数の荷電粒子線を制御する複数のブランカーを有するブランキングユニットと、前記複数のブランカーを制御するためのブランキング指令を生成するブランキング指令生成回路と、前記ブランキング指令生成回路によって生成されたブランキング指令を前記ブランキングユニットに送るシリアル伝送ケーブルとを含み、前記ブランキングユニットは、前記ブランキング指令生成回路から前記シリアル伝送ケーブルを介して送られてくるブランキング指令をパラレルデータに変換して、パラレルデータに変換されたブランキング指令に基づいて前記複数のブランカーを駆動する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数のブランカーを含む荷電粒子線描画装置に関しスループットおよび実装の点で有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一つの実施形態の荷電粒子線描画装置の概略構成を示す図。
【図２】ブランキングユニットおよびそれに関連する部分の構成例を示す模式的平面図。
【図３】ブランキングユニットおよびそれに関連する部分の構成例を示す模式的断面図。
【図４】ブランキング制御回路の構成例を示す図。
【図５】ブランキングユニットの構成例を示す模式的断面図。
【図６】本発明の他の実施形態の荷電粒子線描画装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。まず、図１を参照しながら本発明の１つの実施形態の荷電粒子線露光装置について説明する。なお、ここでは、荷電粒子線として電子線を使用する例を説明するが、荷電粒子線は、例えばイオン線であってもよい。
【００１０】
荷電粒子線描画装置は、感光剤が塗布された基板１２０を位置決めする位置決め機構（ステージ機構）１２１と、基板１２０に電子線を照射することによって基板１２０にパターンを描画する鏡筒１３０とを含む。電子線描画装置は、その他、コントローラー１００、レンズ制御回路１０１、１０８、ブランキング指令生成回路１０４、偏向制御回路１０７を含みうる。
【００１１】
鏡筒１３０は、例えば、電子銃１０９、コリメーターレンズ１１１、アパーチャアレイ１１４、ブランキングユニット１１６、ブランキングアパーチャアレイ１１７、偏向器１１８、静電レンズ１１９を含みうる。電子銃（荷電粒子源）１０９は、クロスオーバ像１１０を形成し、クロスオーバ１１０から電子が放射される。クロスオーバ１１０から放射された電子は、電磁レンズで構成されたコリメーターレンズ１１１の作用により平行な電子線となり、アパーチャアレイ１１４に入射する。なお、図１における１１２は、電子の軌道を例示している。
【００１２】
アパーチャアレイ１１４は、マトリクス状に配列された複数の円形状のアパーチャ（開口）を有し、アパーチャアレイ１１４に入射した電子線は、アパーチャアレイ１１４によって複数の電子線に分割される。アパーチャアレイ１１４のアパーチャを通過した電子線は、マトリクス状に配列された静電レンズ１１５に入射する。静電レンズ１１５は、例えば、それぞれ円形状のアパーチャを有する３枚の電極板で構成されうる。
【００１３】
静電レンズ１１５の焦点面には、ブランキングアパーチャアレイ１１７が配置されている。ブランキングアパーチャアレイ１１７には、複数の静電レンズ１１５に対応するように複数のブランキングアパーチャがマトリクス状に配列されている。静電レンズ１１５とブランキングアパーチャアレイ１１７との間には、複数のブランカーがマトリクス状に配列されたブランキングユニット１１６が配置されている。各ブランカーは、それを支持する支持基板に形成されたアパーチャを挟んで対向する一対のブランキング電極を含む。該一対のブランキング電極の間に電位差を与えない場合には、電子線がブランキングアパーチャアレイ１１７のブランキングアパーチャを通過し基板１２０に照射される。一方、該一対のブランキング電極の間に所定の電位差を与えた場合には、電子線は偏向されてブランキングアパーチャアレイ１１７によって遮断されるので、電子線は通過し基板１２０に照射されない。即ち、ブランキングユニット１１６は、基板１２０に照射すべき電子線はブランキングアパーチャを通過し、基板１２０に照射すべきでない電子線はブランキングアパーチャアレイ１１７によって遮断されるように複数のブランカーを制御する。ここで、ブランキングユニット１１６は、ブランキング指令生成回路１０４からシリアル伝送ケーブル１０５を介して与えられるブランキング指令に応じて電子線のブランキング（基板１２０への電子線の照射・非照射）を制御する。
【００１４】
ブランキングアパーチャアレイ１１７を通過した電子線は、静電レンズ１１９により基板１２０の表面に結像される。基板１２０へのパターンの描画中は、基板１２０は、位置決め機構１２１によってＸ方向に連続的に駆動され、電子線は、偏向器１１８によってＹ方向に走査されるとともにブランキングユニット１１６によって基板１２０への照射・非照射が制御される。
【００１５】
コントローラー１００は、例えば、基板１２０に描画すべきパターンのデータを不図示の装置から受信し、それをビットマップデータに変換し、ブランキング指令生成回路１０４に提供する。ブランキング指令生成回路１０４は、コントローラー１００から提供されたビットマップデータに基づいて複数のブランカー２０７をそれぞれ制御するための複数のブランキング指令を生成する。レンズ制御回路１０１は、コリメーターレンズ１１１および静電レンズ１１５を制御する。レンズ制御回路１０８は、静電レンズ１１９を制御する。偏向制御回路１０７は、偏向器１１８を制御する。
【００１６】
図２および図３を参照しながらブランキングユニット１１６およびそれに関連する部分の構成例を説明する。ブランキングユニット１１６は、例えば、支持基板２０９と、ブランカーアレイ２０８と、ブランキング制御回路２０３とを含む。支持基板２０９には、複数のアパーチャ２０６がマトリクス状に配列されている。ブランカーアレイ２０８は、複数のアパーチャ２０６のそれぞれに対応する複数のブランカー２０７がマトリクス状に配列されて構成されている。ブランキング制御回路２０３は、支持基板２０９に配置されていて、駆動信号線２０４を介して複数のブランカー２０７を制御する。ブランカー２０７は、電子線を偏向させる偏向器であり、支持基板２０９に形成されたアパーチャ２０６を挟んで対向する一対のブランキング電極２０７ａ、２０７ｂを有する。
【００１７】
支持基板２０９は、複数のブランカー２０７を取り囲む鏡筒ハウジング２１０の内側空間２３１から外側空間２３０に延びるように配置されている。ブランカーアレイ２０８は、鏡筒ハウジング２１０の内側空間２３１に配置されている。内側空間２３１と外側空間２３０とはシール２３６によって分離されうる。ブランキング制御回路２０３の全体または一部分は、例えば、鏡筒ハウジング２１０の外側空間２３０に配置されうる。ブランキング制御回路２０３は、鏡筒１３０から離れた位置に配置されたブランキング指令生成部１０４からシリアル伝送ケーブル１０５を介してブランキング指令をシリアルデータの形式で受信する。ブランキング指令は、例えば、複数のブランカー２０７のそれぞれについて、電子線の照射・非照射を示すドットデータと、照射・非照射の切り替え（即ち、ブランキング）のタイミングを示すタイミングデータとを含みうる。
【００１８】
シリアル伝送ケーブル１０５は、ブランキング指令生成部１０４に設けられたインターフェース２２０とブランキングユニット１１６に設けられたインターフェース２０２とを接続している。インターフェース２２０および２０２は、シリアルインターフェースでありうる。シリアル伝送ケーブル１０５は、光ファイバーケーブルでありうる。ブランキング制御回路２０３は、ブランキング指令生成部１０４から受信したランキング指令に基づいて複数のブランカー２０７を制御する複数の駆動信号を発生して複数の駆動信号線２０４にそれぞれ出力する。ブランキングユニット１１６のブランキング制御回路２０３は、その全体または一部分が冷却ユニット２６０によって冷却されうる。冷却ユニット２６０は、ブランキング制御回路２０３の全体または一部分から熱を回収する熱交換器２１１と、熱交換器２１１を通る循環経路を構成する管路２１２と、熱交換器２１１を通る冷媒を冷却する冷却器とを含みうる。
【００１９】
図４を参照しながらブランキング制御回路２０３の構成例を説明する。ブランキング制御回路２０３は、シリアルパラレル変換回路（ＳＰ変換回路）４０１と、制御回路４０２と、複数の制御信号発生回路４０５ａと、複数のドライバ４０９とを含みうる。シリアルパラレル変換回路４０１は、インターフェース２０２によってブランキング指令生成回路１０４から受信したブランキング指令のシリアルデータをパラレルデータに変換する。複数の制御信号発生回路４０５ａは、複数のブランカー２０７のそれぞれに対応する。各制御信号発生回路４０５ａは、それに対応するブランカー２０７に対する制御信号を発生する。その制御信号は、信号線２９０を介してドライバ４０９に供給され、ドライバ４０９は、制御信号に応じてブランカー２０７を駆動する。ドライバ４０９は、プッシュプル回路、例えばＣＭＯＳインバータを含みうる。プッシュプル回路を採用することによってブランカー２０７をオン状態からオフ状態に切り替える際にブランキング電極に残留する電荷を速やかに引き抜くことができるので、オン状態からオフ状態への切り替えを高速化することができる。制御回路４０２は、シリアルパラレル変換回路４０１によってパラレルデータに変換されたブランキング指令に基づいてドットデータおよびタイミングデータを生成し、それらを複数の制御信号発生回路４０５ａのそれぞれに供給する。
【００２０】
ここで、ブランカー２０７の個数の増大に応じてブランキング制御回路２０３の規模が大きくなり、それに応じてブランキング制御回路２０３の製造時に欠陥が発生する可能性が高まる。そこで、ブランキング制御回路２０３は、冗長回路を含み、欠陥が発生した場合にその冗長回路によって欠陥に係る回路を置き換えることが好ましい。図４に示す例では、冗長回路として、制御信号発生回路４０５ａが欠陥を有する場合に、制御信号発生回路４０５ａの代わりに用いられる制御信号発生回路４０５ｂが設けられている。ブランキング制御回路２０３は、置換制御回路４０３を有しうる。置換制御回路４０３は、例えば、欠陥を有する回路（例えば、制御信号発生回路４０５ａ）を特定する情報に基づいて当該欠陥を有する回路を冗長回路（例えば、制御信号発生回路４０５ｂ）によって置き換える。当該情報は、置換制御回路４０３の内部又は外部のメモリに格納されうる。当該情報は、ブランキング指令生成回路１０４またはコントローラー１００から提供されてもよい。例えば、制御信号発生回路４０５ａが欠陥を有する場合を考える。この場合、置換制御回路４０３は、制御信号発生回路４０５ａとドライバ４０９との間に配置されたスイッチ４０７ａをオフさせ、冗長回路としての制御信号発生回路４０５ｂとドライバ４０９との間に配置されたスイッチ４０７ｂをオンさせうる。ここで、スイッチ４０７ａ、４０７ｂに代えてヒューズを採用してもよい。このような構成では、制御信号発生回路４０５ａが欠陥を有する場合には、制御信号発生回路４０５ｂとドライバ４０９との間に配置されたヒューズを切断する。そして、制御信号発生回路４０５ｂが欠陥を有する場合には、制御信号発生回路４０５ａとドライバ４０９との間に配置されたヒューズを切断する。制御信号発生回路４０５ａ、４０５ｂのいずれも欠陥を有しない場合には、いずれか一方のヒューズを切断することになる。
【００２１】
置換制御回路４０３は、欠陥を有する制御信号発生回路に対するクロック信号ＣＬＫおよび電源電圧の少なくとも一方の供給を停止させることが好ましい。図４には、欠陥を有する制御信号発生回路に対するクロック信号ＣＬＫを停止させる構成が例示されている。例えば、制御信号発生回路４０５ａが欠陥を有する場合を考える。この場合、置換制御回路４０３は、スイッチ４２０ａをオフさせることによって、欠陥を有する制御信号発生回路４０５ａに対するクロック信号ＣＬＫの供給を停止させる。また、置換制御回路４０３は、スイッチ４２０ｂをオンさせることによって、冗長回路としての制御信号発生回路４０５ｂに対してクロック信号ＣＬＫを供給させる。
【００２２】
図５を参照しながらブランキングユニット１１６の構成例を説明する。ブランカー２０７を構成する一方のブランキング電極２０７ａには駆動信号線２０４が接続され、他のブランキング電極２０７ｂ（図５では、ブランキング電極２０７ａに隠れている）には接地線等の固定電位に維持される線が接続されうる。ブランキング電極２０７ａの下には、プッシュプル回路（例えば、ＣＭＯＳインバータ）を含んで構成されうるドライバ４０９の全体または一部分が配置されうる。このような配置を採用することにより、駆動信号線２０４の配線長を短くし、ブランカー２０７のオン・オフを高速化することができる。支持基板２０９は、半導体基板、又は半導体基板および他の基板で構成され、ドライバ４０９は、半導体基板に形成されうる。半導体基板の上には、配線層および層間絶縁膜の積層構造が配置されうる。半導体基板には、シリアルパラレル変換回路（ＳＰ変換回路）４０１、制御回路４０２、制御信号発生回路４０５ａ、４０５ｂおよびスイッチ４０７ａ、４０７ｂも形成されうる。図５に示す例では、シリアルパラレル変換回路４０１、制御回路４０２、制御信号発生回路４０５ａ、４０５ｂおよびスイッチ４０７ａ、４０７ｂは、鏡筒ハウジング２１０の外側空間に配置され、ドライバ４０９は、鏡筒ハウジング２１０の内側空間に配置される。
【００２３】
以上のように、この実施形態では、鏡筒１３０に組み込まれたブランキングユニット１１６と鏡筒１３０から離れた位置に配置されたブランキング指令生成回路１０４とは、シリアル伝送ケーブル１０５で接続されている。ブランキング指令生成回路１０４が発生したブランキング指令は、シリアル伝送ケーブル１０５を介してブランキングユニット１１６に送られる。これにより、鏡筒１３０とブランキング指令生成回路１０４とを接続する構成を単純化するとともにブランキング指令生成回路１０４を小型化することができる。また、シリアル伝送ケーブル１０５を細くすることができるので、ブランキング指令生成回路１０４から鏡筒１３０に伝達される振動を低減することができる。
【００２４】
冗長化は、上記のようにブランキング制御回路２０３に冗長回路を組み込むことのほか、例えば、少なくとも２つのブランキングユニット１１６を鏡筒１３０の中に電子線（荷電粒子線）の経路に沿って直列に組み込むことによってなされてもよい。図６に示す例では、少なくとも２つのブランキングユニット１１６として、２段のブランキングユニット１１６ａ、１１６ｂが設けられている。また、これに伴って、静電レンズ１１５に代えて静電レンズ１１５ａ、１１５ｂが設けられ、ブランキングアパーチャアレイ１１７に代えてブランキングアパーチャアレイ１１７ａ、１１７ｂが設けられている。
【００２５】
ブランキングユニット１１６ａ、１１６ｂとブランキング指令生成回路１０４とをシリアル伝送ケーブル１０５で接続することによって鏡筒１３０の周りの配線が単純化されるので、２以上のブランキングユニット１１６ａ、１１６ｂを配置することが容易になる。このような構成において、例えば、ブランキングユニット１１６ａのあるブランカーまたはそれを駆動する回路が欠陥を有する場合には、それに代えてブランキングユニット１１６ｂの対応するブランカーを使用することができる。
【００２６】
本発明に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスの製造に好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板に上記の荷電粒子線描画装置によってパターンを描画する工程と、当該描画工程でパターンを描画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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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