JP2006261342A - 荷電粒子露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 1枚の試料を露光する時間内での試料への荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、ブランカーと偏向器を制御し露光サイクルを変化させるため、試料の描画時間を短縮し、スループットが向上し、デバイス製造方法によればデバイス製造能率が向上する。
【選択図】 図1
Description
以上の多くの形態の荷電粒子線露光装置では試料上のある部分の露光を行った後一旦ビーム照射を中止し、次に照射すべき試料上の位置を計算し、さらに補正を加え、偏向器に所望の電流もしくは電圧を印加し、更に前記電流もしくは電圧値が安定した後に再びビーム照射を行う。
一枚の試料の描画は以上の動作の繰り返しである。近年では荷電粒子線露光装置のスループット向上が望まれており、そのために上記サイクルを短縮するための工夫が各々なされている。試料へのビーム照射時間はビーム電流の増加、レジスト感度の向上等によって短縮が図られているが、試料にビームを露光しない時間の短縮については特にラスタースキャン型露光装置に関して最適化が図られていなかった。
また、特開2005−32888号公報(特許文献1)にて「荷電粒子線露光装置及び荷電粒子線露光方法」が提案され、露光装置の照明光学系中は、照明ビームをレチクルの各サブフィールドに向けて偏向する主偏向器と、照明ビームをレチクルに当てないようにブランキングするブランキング偏向器と、を有し、ブランキング偏向器を制御してブランキング時間を変えて、ウェハステージとレチクルステージの加減速中にも露光を行うことができるため、装置のスループットを向上できる。
すなわち露光量が変化してもクロックが一定であるため、荷電粒子線ビーム照射量が短縮されても荷電粒子線ビームの照射される時間と荷電粒子線ビームの照射されない時間の和は常に一定であり、描画時間が短縮されなかった。
そこで、本発明は、試料への荷電粒子線の照射されない時間を短縮することにより試料の描画時間を短縮し、スループットが向上するラスタースキャン型の荷電粒子露光装置およびその荷電粒子線露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
前記荷電粒子源からの荷電粒子線を試料上に投影するレンズと、
前記荷電粒子線を偏向するブランカー、および前記荷電粒子線を通過させるための開口部を有するブランキング絞りを用いて、前記荷電粒子線の前記試料上への照射を制御するブランカー手段と、
前記荷電粒子線を前記試料上で走査する偏向器と、を有する荷電粒子線露光装置において、
前記荷電粒子線が前記試料上に照射されない時間を小さくするように露光サイクルを変化させ、前記露光サイクルに基づいて前記ブランカーおよび前記偏向器を制御することを特徴とする。
さらに、本発明の荷電粒子線露光装置は、前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算は荷電粒子線電流、試料への露光量、近接効果補正値に基づいてなされる。
さらに、本発明の荷電粒子線露光装置は、前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算結果の設定を描画する前記試料毎に行う。
さらに、本発明の荷電粒子線露光装置は、前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算結果の設定を前記試料が搭載される試料台1ストローク毎に行う。
さらに、本発明の荷電粒子線露光装置は、前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算結果の設定を前記偏向器の露光フィールド毎に行う。
さらに、本発明の荷電粒子線露光装置は、前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算結果の設定は前記偏向器の1走査毎に行う。
さらに、本発明の荷電粒子線露光装置は、前記試料に露光される前記荷電粒子線は複数本存在するマルチビーム型である。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記荷電粒子線露光装置を用いて、露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明のデバイス製造方法によれば、上記荷電粒子線露光装置を用いるため、試料の描画時間を短縮し、スループットが向上し、デバイス製造能率が向上する。
本発明の本実施例1のラスタースキャン型の荷電粒子線露光装置として、ラスタースキャン型マルチ電子ビーム露光装置が示される。
なお、電子ビームである荷電粒子線に限らずイオンビームを用いた露光装置にも同様に適用でき、マルチ電子ビームに限らずシングルビームについても同様の効果が得られる。
図1は本発明の実施例1の荷電粒子線露光装置の要部概略構成図である。
電子源1より放射状に放出される電子ビームである荷電粒子線10はコリメータレンズ2によって所望の大きさを持った面積ビームに成形された後、マスク3にほぼ垂直入射される。マスク3は複数のパターンを持つマスクである。マスク3を通して成形された荷電粒子線10はレンズアレイ4によって、各々ブランキングアレイ6に収束される。ブランキングアレイ6は偏向板アレイであり、ビームを個別に偏向することが出来る。ブランキングアレイ6によって偏向されたビームはブランキング絞り9によって遮蔽されるが、ブランキングアレイ6によって偏向されないビームはレンズ7,8によって縮小され、偏向器5によって試料11上の所望の位置に照射される。
一方、描画を行うための描画データはコントローラ12から描画パターン発生回路14に転送され、その後ビットマップ変換回路15によってビットマップに変換し、露光時間制御回路16によって個々のビームのブランキング時間が計算され、ブランキング制御回路17により制御信号が各々のブランキングアレイ6に印加される。また、レンズ2,4、7、8にはレンズ制御回路13から所望のレンズ電流及びレンズ電圧が、偏向器5には偏向信号発生回路18、偏向アンプ19によって計算された、試料11の所望の位置に荷電粒子線10を照射するべき偏向電圧が印加される。
ブランキングアレイ6に電圧を印加しない場合には荷電粒子線10は試料11に到達するため描画が行われるが、電圧を印加した場合にはビームはブランキング絞り9によって遮蔽されるため描画は行われない。
図2(a)(b)(c)は、全ての塗りつぶしパターンの場合を示しているが、他のパターンの場合においても同様である。
ブランキングアレイ6は決められた露光サイクル21で動作し、1クロック内である時間設定されたビーム照射時間20a,20bの間、荷電粒子線10の照射を行う。
図2(a)に示されるようにビーム照射時間20aが1クロック時間とほぼ同一である場合効率的に描画を行うことが出来る。
しかし、ビーム電流の増加、レジスト感度の向上等により、図2(b)に示される従来例のラスタースキャン型の荷電粒子線露光装置においては、短いビーム照射時間20bが要求された場合にはクロック時間である露光サイクル21に対してビーム照射時間20bが短く荷電粒子線10の照射されない時間20cが増加する。荷電粒子線10の照射されない時間20cは待ち時間であり、待ち時間が長くなるほど装置の使用効率は落ちる。しかしながら露光サイクル21が一定の場合には試料11へのビーム照射時間の制御を行うことが出来るが、描画に要する総時間を短縮することが出来ない。
上記問題を解決するための本発明の実施例1の荷電粒子線露光装置のブランキング制御例を図2(c)に示す。
本実施例1ではビーム電流、レジスト感度に従い、露光クロックの最適化を行う。つまり大ビーム電流、高レジスト感度の系においては図2(c)に示されるように露光サイクル21aを高速に変化させ、小ビーム電流、低感度の系においては図2(a)に示されるように露光サイクル21を低速に変化させ、荷電粒子線10が照射されない時間20dを極力短くするよう変化させる。
最適露光サイクル21,21aはビーム電流、レジスト感度から計算され、設定される。
ビットマップ変換回路15より転送されたビットマップデータ及びあらかじめ設定されたレジスト感度データ23と、あらかじめ設定もしくは測定されたビーム電流データ22より必要な露光時間計算24を行う。露光時間が計算されると、露光時間に基づいた最適露光サイクル21,21aを最適露光サイクル計算25により計算し、個々のブランキング制御回路17に転送する。同時に露光サイクルが変化すると、荷電粒子線10の走査時間も変化するため、データは偏向信号発生回路18にも送られる。
以上の一連の動作は荷電粒子線10の1走査毎に行われ、走査ごとに露光サイクル21,21aの最適化が図られる。
以上の構成によるマルチ電子ビーム露光装置を用い描画を行ったところ、総ビーム電流1マイクロアンペア、7マイクロアンペアの何れも場合にも1時間要していた描画時間がビーム電流1マイクロアンペアの場合には1時間、7マイクロアンペアの場合には10分と大幅な向上を図ることが出来た。
なお、以上の本発明の実施例1においては荷電粒子線10の走査毎に露光サイクル21,21aを計算していたが、描画前にビーム電流データ、レジスト感度データから最適露光サイクル21,21aを計算し設定する方法、また偏向器の偏向領域ごとに露露光サイクル21,21aを計算する方法の他、決められた露光領域ごとに最適露光サイクル21,21aを計算し設定する方法を用いても同様の効果をあげることが出来る。
本発明の実施例1においてはビーム電流とレジスト感度によって露光時間、露光サイクル21,21aを決定する方法を説明したが、本実施例2ではさらに近接効果補正による影響を考慮した方式について説明する。
図4に本実施例2を説明するための最適クロックを設定する回路を示す。
ビットマップ変換回路15より転送されたビットマップデータ及びあらかじめ設定されたレジスト感度データ23、あらかじめ設定、もしくは測定されたビーム電流データ22、あらかじめ計算された近接効果補正データ25より必要な露光時間計算を24により行う。露光時間が計算されると、露光時間に基づいた最適露光サイクル21,21aを最適露光サイクル計算25により計算し、個々のブランキング制御回路17に転送する。
以上の一連の動作はビームの1走査毎に行われ、露光サイクル21,21aの計算、最適化が図られる。また、1走査内の各ピクセルの露光量は近接効果補正によって増減するが、露光サイクルは1走査内の最大露光量によって規定される。また同時に露光サイクル21,21aが変化すると、ビームの走査時間も変化するため、データは偏向信号発生回路18にも送られる。
以上の構成によるマルチ電子ビーム露光装置を用い近接効果補正描画を行ったところ、総ビーム電流1マイクロアンペア、7マイクロアンペアの何れも場合にも1時間要していた描画時間がビーム電流1マイクロアンペアの場合には1時間、7マイクロアンペアの場合には9分と大幅な向上を図ることが出来た。
なお、以上の説明ではビームの走査毎に露光サイクル21,21aを計算していたが、描画前にビーム電流データ、レジスト感度データ、近接効果補正データから走査毎の最適露光サイクル21,21aを計算し設定する方法、また偏向器の偏向領域ごとに最適露光サイクル21,21aを計算する方法の他、決められた露光領域ごとに最適露光サイクル21,21aを計算し設定する方法を用いても各方式に応じたデータ、記憶領域を用意することによって同様の効果をあげることが出来る。
また近接効果補正に限らず、露光量補正データを同様に最適露光サイクル計算25に適用することによって本実施例2と同様の効果をあげることが出来る。
図5は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2(EBデータ変換)では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作成する。
一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記露光制御データが入力された露光装置とウエハを用い、リソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の組み立て工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ7でこれを出荷する。
上記ステップ4のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するCVDステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付け露光する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
3 マスク 4 レンズアレイ
5 偏向器 6 ブランキングアレイ
7、8 レンズ 9 ブランキング絞り
10 荷電粒子線 11 試料
12 コントローラ 13 レンズ制御回路
14 描画パターン発生回路 15 ビットマップ変換回路
16 露光時間制御回路 17 ブランキング制御回路
18 偏向信号発生回路 19 偏向アンプ
20 露光時間 21,21a 露光サイクル
22 ビーム電流データ 23 レジスト感度データ
24 露光時間計算 25 最適露光サイクル計算
26 近接効果補正露光量マップ
Claims (8)
- 荷電粒子源と、
前記荷電粒子源からの荷電粒子線を試料上に投影するレンズと、
前記荷電粒子線を偏向するブランカー、および
前記荷電粒子線を通過させるための開口部を有するブランキング絞りを用いて、前記荷電粒子線の前記試料上への照射を制御するブランカー手段と、
前記荷電粒子線を前記試料上で走査する偏向器と、を有する荷電粒子線露光装置において、
前記荷電粒子線が前記試料上に照射されない時間を小さくするように露光サイクルを変化させ、前記露光サイクルに基づいて前記ブランカーおよび前記偏向器を制御することを特徴とする荷電粒子線露光装置。 - 前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算は荷電粒子線電流、試料への露光量、近接効果補正値に基づいてなされる請求項1記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算結果の設定を描画する前記試料毎に行う請求項1記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算結果の設定を前記試料が搭載される試料台1ストローク毎に行う請求項1記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算結果の設定を前記偏向器の露光フィールド毎に行う請求項1記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記試料への前記荷電粒子線の照射されない時間を小さくするように、前記ブランカーと前記偏向器を制御し前記露光サイクルを変化させるための演算結果の設定は前記偏向器の1走査毎に行う請求項1記載の荷電粒子線露光装置。
- 前記試料に露光される前記荷電粒子線は複数本存在するマルチビーム型である請求項1から請求項6のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置。
- 請求項1から請求項7のいずれかに記載の荷電粒子線露光装置を用いて、露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程と、を具備することを特徴とするデバイス製造方法。
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