JP2013161990A - 描画装置および物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 荷電粒子線の走査速度の変更に有利な描画装置を提供する。
【解決手段】 描画装置は、複数の荷電粒子線を個別にブランキングするブランキング器と、前記複数の荷電粒子線を偏向させて前記基板の上で走査する走査偏向器と、周期信号を発生し前記走査偏向器による前記複数の荷電粒子線の周期的な偏向動作を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数の荷電粒子線の走査速度が目標速度となるように、前記周期信号の一周期の間の前記走査偏向器による前記複数の荷電粒子線の偏向量を調整する。
【選択図】 図1
【解決手段】 描画装置は、複数の荷電粒子線を個別にブランキングするブランキング器と、前記複数の荷電粒子線を偏向させて前記基板の上で走査する走査偏向器と、周期信号を発生し前記走査偏向器による前記複数の荷電粒子線の周期的な偏向動作を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数の荷電粒子線の走査速度が目標速度となるように、前記周期信号の一周期の間の前記走査偏向器による前記複数の荷電粒子線の偏向量を調整する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置および物品の製造方法に関する。
半導体集積回路の製造に用いられる電子線描画装置においては、近年、半導体集積回路内の素子の微細化、回路パターンの複雑化、パターンデータの大容量化が進み、描画精度の向上と共に、スループットの向上が要求されている。このため、複数の電子線を一斉にラスター偏向し、基板の露光/非露光部に対して複数の電子線を同時に独立にオン/オフして描画し、任意のパターンを描画していくラスター方式の電子線描画装置がある。本描画装置では、一度のラスター偏向を行うことにより、偏向範囲×電子線の本数の面積を描画することが可能となるため、スループットを向上させることが可能となる。
また、電子線描画装置において、基板を所望の露光量にて描画を行うために、ラスター偏向器の偏向速度を調整するという方法がある(特許文献1)。さらに、複数の電子線のオン/オフ制御を多値の描画データに基づいて行って基板を描画する方法がある(特許文献2)。ラスター方式のマルチ電子線描画装置では、同期クロック信号に基づいて、電子線のオン/オフ制御とラスター偏向のための偏向器制御とが行われる。
多値の描画データに基づいて描画する際には、描画データの数値に応じて、同期クロック信号の1クロック周期における電子線のオフ/オフ時間の比、すなわち、デューティー比が変更される。このとき、電子線のオン/オフ時間は、例えば、次のステップ1〜4を通して実現する。ステップ1では、同期クロック信号からPLL(Phase Locked Loop)回路等を使用して逓倍もしくは分周されたクロック信号であるブランキングクロック信号を生成する。ステップ2では、生成したブランキングクロック信号を描画データの数値分カウントするなどして、ブランキング信号を生成する。ステップ3では、ブランキング信号を静電偏向電極であるブランキング偏向器まで転送する。ステップ4では、ブランキング偏向器により電子線が静電偏向されることでオン/オフ時間を調整する。例えば、描画データの数値が0であれば、同期クロック信号の1クロック周期の間、電子線をオフし続ける。また、描画データの数値が最大値に近ければ、同期クロック信号の1クロック周期の間、電子線をほぼオンし続けることになる。
ラスター偏向器への入力信号であるラスター偏向器信号は、一般的に偏向器アンプからの出力信号である。偏向器アンプへの入力信号は、偏向器信号制御回路の一部を構成するディジタル・アナログ変換器(DAC)からの出力信号である。そのため、ラスター偏向器の偏向速度の調整は、ディジタル・アナログ変換器(DAC)からの出力信号の更新周期を調整することで実現できる。ディジタル・アナログ変換器(DAC)からの出力信号の更新は、通常ラスター偏向器クロック信号のタイミングにて行われる。また、ラスター偏向器クロック信号は、電子線描画装置の全体制御系で利用される同期クロック信号を逓倍もしくは分周したクロック信号である。そのため、ディジタル・アナログ変換器(DAC)からの出力信号の更新周期の変更は、大元のクロック信号である同期クロック信号の周期を変更することで実現できる。
ラスター方式の電子線描画装置では、全ての電子線のオン/オフ制御のタイミングのばらつきは、ある許容値以内である必要がある。タイミングのばらつきが大きいと、そのばらつきを吸収させるための整定時間を別途設定することになり、結果的に、描画スループットを上げられないという問題が発生する。また、ラスター偏向器信号の波形が、ランプ波形そのもの、または、ランプ波形に近い場合には、基板の誤った場所に描画してしまうという問題も発生する。タイミングのばらつきが発生する理由としては、ブランキング信号を生成するブランキング制御回路と複数のブランキング偏向器との間の配線長において、製造上や設計上のばらつきが発生してしまうことなどがあげられる。ブランキング偏向器へのブランキング信号の到達時間のばらつきが発生することで、電子線のオン/オフ制御タイミングのばらつきが発生する。よって、電子線のオン/オフ制御のタイミングのばらつきを低減させるための調整が必要となる。以降、タイミングのばらつきとは、ブランキング偏向器へのブランキング信号の到達時間のばらつきであるとして説明する。
この信号の到達時間のばらつきの粗調整方法として、ブランキング制御回路におけるブランキングクロック信号のカウント開始タイミングを個々のブランキング信号に応じて遅らせるなどして、ブランキングクロック信号の1クロック周期単位で調整する方法がある。微調整方法として、ブランキング制御回路とブランキング偏向器の間のケーブル配線の長さを調整する方法や、個々のブランキング信号配線上に遅延素子と遅延素子のバイパスラインとを複数配置して遅延素子の通過個数を変更する方法などの調整方法がある。信号の到達時間のばらつきの調整方法は複雑であるが、電子線描画装置で使用する同期クロック信号の周期において、上述した問題を回避するため、少なくとも一度は調整される必要がある。次に、同期クロック信号の周期を変更した場合について考える。同期クロック信号の周期が変更されているため、粗調整方法であるカウント開始タイミングも個々のブランキング信号に応じて変える必要がある。粗調整の結果、微調整も必要となる。微調整方法では、物理的にケーブル配線の長さを変更することは難しいため、遅延素子の通過個数を変えるなどの調整をする必要がある。これらの調整は、同期クロック信号周期の変更範囲において、信号の到達時間のばらつきが許容範囲内になるように行う必要がある。
特に、近年のラスター方式のマルチ電子線描画装置では、スループットのさらなる向上のために、電子線の数を数万〜数百万へ増やす傾向にある。これは、ブランキング偏向器が数万〜数百万個に増えることと等価である。その結果、ブランキング信号の配線数も非常に多くなるため、信号の到達時間のばらつきの調整は非常に複雑になり、調整時間は長くなる。さらに、同期クロック信号の周期が変更される場合には、変更範囲における調整が必要となり、一層調整時間は長くなる。また、電子線をオン/オフするブランキング偏向器の配置ピッチが、設計上や製造上の問題により従来の電子線描画装置に対してそれほど狭ピッチに配置出来ない場合も考えられる。この場合には、ブランキング偏向器が増えた分、ブランキング偏向器が構成されるブランキング偏向器アレイのサイズが大きくなってしまう。その結果、個々のブランキング偏向器へ接続されるブランキング信号の配線長の差異はより大きくなるため、信号の到達時間のばらつきの調整は非常に複雑になり、調整時間は長くなる。さらに、同期クロック信号の周期が変更される場合には、上述したように一層調整時間は長くなる。
本発明は、荷電粒子線の走査速度の変更に有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
本発明は、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を個別にブランキングするブランキング器と、前記複数の荷電粒子線を偏向させて前記基板の上で走査する走査偏向器と、周期信号を発生し前記走査偏向器による前記複数の荷電粒子線の周期的な偏向動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数の荷電粒子線の走査速度が目標速度となるように、前記周期信号の一周期の間の前記走査偏向器による前記複数の荷電粒子線の偏向量を調整する、ことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、荷電粒子線の走査速度の変更に有利な描画装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。本発明は、電子線、イオンビーム等の複数の荷電粒子線で基板にパターンを描画する描画装置に適用可能であるが、複数の電子線で基板にパターンを描画するラスター方式の描画装置に適用した例について説明する。
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態における複数の電子線を用いて基板にパターンを描画するラスター方式の描画装置の構成を示す図である。電子銃211はクロスオーバ像212を形成する。クロスオーバ像212から発散した電子線は、電磁レンズで構成されたコリメーターレンズ213の作用により平行ビームとなり、アパーチャアレイ216に入射する。アパーチャアレイ216は、マトリクス状に配列した複数の円形状の開口を有し、入射した電子線は複数の電子線に分割される。電子銃211、コリメーターレンズ213、アパーチャアレイ216は、複数の電子線を生成する生成部を構成している。
図1は本発明の第1実施形態における複数の電子線を用いて基板にパターンを描画するラスター方式の描画装置の構成を示す図である。電子銃211はクロスオーバ像212を形成する。クロスオーバ像212から発散した電子線は、電磁レンズで構成されたコリメーターレンズ213の作用により平行ビームとなり、アパーチャアレイ216に入射する。アパーチャアレイ216は、マトリクス状に配列した複数の円形状の開口を有し、入射した電子線は複数の電子線に分割される。電子銃211、コリメーターレンズ213、アパーチャアレイ216は、複数の電子線を生成する生成部を構成している。
アパーチャアレイ216を通過した電子線は、円形状の開口を有した3枚の電極板(図中では、3枚を一体で図示している)から構成される静電レンズ217に入射する。静電レンズ217が最初にクロスオーバ像を形成する位置に開口をマトリクス状に配置したブランキングアパーチャ219が配置される。ブランキング偏向器アレイ226にマトリクス状に配置したブランキング偏向器(ブランキング器)218は、複数の電子線を個別にブランキングしてブランキングアパーチャ219により電子線を個別にオン/オフする。ブランキング偏向器218は、ブランキング制御回路105により制御される。ブランキング制御回路105は、描画パターン発生回路102、ビットマップ変換回路103、ビットマップメモリ113、エネルギー量指令生成回路104によって生成される信号により制御される。ビットマップメモリ113には、ビットマップ変換回路103によりビットマップ変換された描画データが記憶されている。ブランキング偏向器218、ブランキングアパーチャ219、ブランキング制御回路105等は、ブランキング部を構成している。
ブランキングアパーチャ219を通過した電子線は、静電レンズ221により結像され、ウエハ、マスクなどの基板222や電子線検出部224に元のクロスオーバ像212を結像する。基板222にパターンが描画される間、基板222はY方向にステージ223により連続的にスキャンされ、ステージ223に対する測長結果を基準として、基板222の上の像がラスター偏向器(走査偏向器)220によりX方向に偏向される。また同時に、基板222の上の像が、ステージ追従偏向器225により、ステージスキャン方向であるY方向にステージ移動に追従するように偏向される。さらに、ブランキング偏向器218により、描画に必要なタイミングで電子線がオン/オフされる。ラスター偏向器220とステージ追従偏向器225とは、偏向器信号制御回路109により発生し偏向器アンプ110を経由したラスター偏向器信号およびステージ追従偏向器信号により制御される。ステージ223は、ステージ制御回路108により制御される。偏向器信号制御回路109の出力段には、ディジタル・アナログ変換回路(DAC)が構成されている。
信号処理回路107は、電子線検出部224からの信号(出力)を検出し、信号処理を行っている。電子線検出部224を使用することにより、基板222上の電子線の電流密度の計測も行える。コリメーターレンズ213、静電レンズ217は、レンズ制御回路101により制御され、静電レンズ221は、レンズ制御回路106により制御される。さらに、全ての描画動作に関わるものはコントローラー100により統括される。データ記憶回路111は、コントローラー100が統括し描画動作等を行う際に使用する各種データや、各種制御回路等に関わるデータを記憶する。同期クロック信号生成回路112は、描画装置の各種制御回路の同期を取るために使用されるクロック信号の元となる同期クロック信号を生成する。偏向速度算出回路114は、コントローラー100経由で得られる基板222のレジスト感度の情報、基板222上の電子線の電流密度の情報、ビットマップメモリ113に記憶されている描画データの画素密度の情報を得る。そして、偏向速度算出回路114は、得られた情報のうち少なくとも1つを使用して、ラスター偏向器220の偏向速度(電子線の走査速度)を決定する。コントローラー100、偏向速度算出回路114、各種の制御回路等は、描画装置の描画動作を制御する制御部Cを構成している。
図2はラスター方式の複数の電子線による描画方法を示す図である。図2(a)に示されるように、基板222に描画されるパターンは、主フィールド301にそれぞれ分割された上で、描画される。主フィールド301は、チップサイズである26mm×33mmと略一致する。図2(b)に示されるように、主フィールド301内で、基板222上の電子線302は、ラスター偏向器220とステージ追従偏向器225により偏向されて主フィールド301全面を描画する。図2(b)では電子線の本数が64本の場合を示しているが、実際には、数万〜数百万本となる。図2(c)に示されるように、主フィールド301の1つの電子線が描画を受け持つ領域はマイクロフィールド303である。
マイクロフィールド303内は、電子線302の径と略同じ大きさである画素304を単位として、左下角から順に電子線302のラスター偏向動作が行われる。主フィールド301内の全ての電子線は、一括してラスター偏向器220とステージ追従偏向器225により偏向されて走査される。この画素単位の偏向に同期して各電子線のオン/オフのデューティー比を調整することにより主フィールド内のパターンの描画を行われる。また、この画素単位のデューティー比の情報に関し基本的に対応するデータとして、ビットマップ形式の描画データがあり、ビットマップメモリ113に保存されている。
1つの主フィールドの描画が完了した後、ステージは主フィールド分だけステップ動作を行う。そして上述した描画方法にて次の主フィールドの描画も行われる。このとき、1つの主フィールドに対する描画中は、ステージは連続的に移動させられる。また、それぞれのフィールドのサイズは、例えば、画素は16nm×16nm、マイクロフィールドは2μm×2μm、主フィールドは26mm×33mmである。
次に、ラスター偏向動作中の同期クロック信号、ブランキングクロック信号、ブランキング信号、ラスター偏向器クロック信号、ラスター偏向器信号のタイミングチャートを説明する。図3はタイミングチャートを示す図である。図3の横軸は、全て時間に対応している。図3の縦軸のうち、同期クロック信号、ブランキングクロック信号、ラスター偏向器クロック信号は、信号のActive/Inactiveを示している。画素目標カウント値は、描画データに関連する数値であって、電子線のオン/オフのデューティー比に対応する数値を示している。ブランキング信号は、ブランキング偏向器への指令電圧を示しており、電子線のオン/オフのタイミングに対応する。ラスター偏向器信号は、ラスター偏向器220への偏向電圧を示し、基板222における偏向位置に対応する。ラスター偏向器信号は、ラスター偏向器220による複数の電子線の周期的な偏向動作を制御するためにDACから発生される周期信号である。図3に示されるように、偏向電圧が一定の周期で複数周期に亙って間欠的に変化する場合、電子線の走査速度は、複数の周期の間の平均速度とすることができる。
図3では、ブランキングクロック信号は、同期クロック信号を8逓倍したものとなっており、画素目標カウント値が7であれば、同期クロック信号の1周期の間、電子線をほぼオンし続けるデューティー比87.5%(=7÷8×100(%))となる。画素目標カウント値が0であれば、電子線をオフし続けるデューティー比0%(=0÷8×100(%))となり、画素目標カウント値が4であれば、電子線をオンとオフの時間が同じであるデューティー比50%(=4÷8×100(%))となる。ブランキング信号は、いわゆるPWM制御により出力された信号である。図3では、ラスター偏向器信号は、同期クロック信号を1逓倍したものとなっている。また、ラスター偏向器信号は、ラスター偏向器クロック信号のActiveのタイミングで更新される。
次に、偏向速度の算出フローについて説明する。図4は、偏向速度の算出フローを示す図である。基板222に所望のパターンを描画するためには、電子線のオン/オフのデューティー比に加えて、基板222のレジスト感度、電子線の電流密度および描画データの画素密度の3つの情報のうち少なくとも1つの情報を考慮する必要がある。S301で、コントローラー100は、電子線検出部224を使用して全電子線の特性を測定する。コントローラー100は、基板222上の全電子線の電流密度J(A/cm2)を電子線検出部224の出力及び信号処理回路107による計算処理結果から取得する。そして、コントローラー100は、データ記憶回路111に全電子線の電流密度Jの情報を記憶させる。
S302で、偏向速度算出回路114は、ラスター偏向器220の偏向速度変換係数αを算出する。偏向速度算出回路114は、コントローラー100経由により、基板222のレジスト感度D(C/cm2)の情報を取得する。また、偏向速度算出回路114は、コントローラー100経由により、全電子線の中で最小の電流密度Jminの情報を取得する。偏向速度算出回路114は、さらに、コントローラー100経由により、ビットマップメモリに保存されている描画データの画素密度Pdata(Pixel/cm2)の情報を取得する。そして、偏向速度算出回路114は、基板222上のある画素における最大照射時間Tmax(sec)を以下の式1を用いて算出する。
Tmax = D / Jmin (1)
Tmax = D / Jmin (1)
偏向速度算出回路114は、コントローラー100経由により、同期クロック信号の周期Tclk(sec)を取得する。また、偏向速度算出回路114は、基準画素密度Pinit(Pixel/cm2)を取得する。そして、偏向速度算出回路114は、ラスター偏向器220の偏向速度変換係数αを以下の式2を用いて算出する。
α = (Tclk / Tmax)×(Pinit / Pdata) (2)
α = (Tclk / Tmax)×(Pinit / Pdata) (2)
S303で、偏向速度算出回路114は、主フィールド301描画時のラスター偏向器220の偏向速度を算出する。偏向速度算出回路114は、コントローラー100経由により、描画装置固有の描画データにおけるラスター偏向方向の基準画素サイズLx(nm)を取得する。また、偏向速度算出回路114は、同期クロック信号の周期Tclk(sec)の情報を取得する。そして、偏向速度算出回路114は、ラスター偏向器220の基準偏向速度Vinit(mm/sec)を以下の式3を用いて算出する。
Vinit = Lx ÷ Tclk × (10−6)(3)
Vinit = Lx ÷ Tclk × (10−6)(3)
ここで、ステージスキャン方向の基準画素サイズLy(nm)は、一般的に以下の関係式4が成り立つ。
Lx = Ly (4)
Lx = Ly (4)
そして、偏向速度算出回路114は、S302で算出した偏向速度変換係数αを使用して、基板222を描画するときのラスター偏向器220の偏向速度(目標速度)Vnew(mm/sec)を以下の式5を用いて算出する。偏向速度変換係数αは、電子線の偏向速度が目標速度となるように、ラスター偏向器信号の一周期を一定に保持しつつ一周期の間の電子線の偏向量を調整するための係数である。偏向速度変換係数αは、数値が大きいならば偏向速度を大きくする方向に作用し、数値が小さいならば偏向速度を小さくする方向に作用する係数である。
Vnew = α × Vinit (5)
Vnew = α × Vinit (5)
S304で、コントローラー100は、基板222描画時に、ラスター偏向器220の偏向速度Vnewにて描画するように統括制御する。
上述した式5では、描画するときのラスター偏向器220の偏向速度Vnew(mm/sec)を算出するために偏向速度変換係数αを使用した。しかし、以下の方法により、偏向速度変換係数αを使用することなくラスター偏向器220の偏向速度Vnewを算出することも可能である。基準画素密度Pinit(Pixel/cm2)は、基準画素サイズLx(nm)、Ly(nm)と次の関係がある。
Pinit = 1/(Lx × Ly)×(1014) (6)
Pinit = 1/(Lx × Ly)×(1014) (6)
また、偏向速度算出回路114は、コントローラー100経由で、ビットマップメモリに保存されている描画データにおける画素サイズを取得することができるとする。そして、ラスター偏向方向の画素サイズがLx_new(nm)であり、ステージスキャン方向の画素サイズが基準画素サイズと同じであるLy(nm)であれば、描画データの画素密度Pdata(Pixel/cm2)は、次の式7のように表現できる。
Pdata = 1/(Lx_new × Ly)×(1014) (7)
Pdata = 1/(Lx_new × Ly)×(1014) (7)
よって、式2、式3、式5、式6及び式7から、基板222描画時のラスター偏向器220の偏向速度Vnew(mm/sec)は、以下の式8を用いて算出できる。
Vnew = Lx_new ÷ Tmax × (10−6) (8)
Vnew = Lx_new ÷ Tmax × (10−6) (8)
次に、上述した図4のステップを使用して、画素密度Pdataが基準画素密度Pinitに対して、2倍の変化がある場合について説明する。またこのとき、同期クロック信号の周期Tclkと最大照射時間Tmaxは一致していたとする。図5は、描画データの画素密度Pdataが基準画素密度Pinitに対して2倍大きい場合を示す図である。また図5は、1つの電子線が描画を受け持つ領域であるマイクロフィールド303を示す。図5(a)は基準画素密度Pinitにおける画素304のサイズを、図5(b)は画素密度Pdataが基準画素密度に対して2倍のときの画素305のサイズを示している。上述した図4のステップの過程で、偏向速度変換係数αは1/2と算出される。その結果、ラスター偏向器220の偏向速度Vnewは、描画装置固有の基準偏向速度Vinitに対して1/2の偏向速度になる。
図6は、偏向速度変換係数αが1/2のときのタイミングチャートを示す図である。図6の軸の説明は、図3と同じである。図6のラスター偏向器信号において、点線401はVinitのときの動作を示し、実線402はVnewのときの動作を示す。図6から偏向器速度が1/2になっていることが分かる。また、図6に示されるように、VinitとVnewと間に偏向速度の違いがあっても、同期クロック信号の周期、ブランキング信号の周期、ラスター偏向器クロック信号の周期は一定に保持され、変更しなくて良い。ラスター偏向器220の偏向速度の調整は、ラスター偏向器信号の更新時における偏向電圧の変更量をα倍することで実現する。ラスター偏向器信号の更新時における偏向電圧の目標値算出は、偏向器信号制御回路109により行われる。このような動作をすることで、同期クロック信号周期を変更することに伴うブランキング偏向器へのブランキング信号の到達時間のばらつきを調整する複雑な作業が不要になる。
さらに、上述した図4のフローを使用して、レジスト感度D(及び/又は最小の電流密度Jmin)が変化した場合について説明する。またこのとき、画素密度Pdataと基準画素密度Pinitは一致していたとする。図4のフローの過程で、最大照射時間Tmaxが算出される。ここで、最大照射時間Tmaxが同期クロックシング御の周期Tclkに対して、2倍と計算されたとする。その結果、偏向速度変換係数αは1/2と算出される。
図7は、レジスト感度D(及び/又は最小の電流密度Jmin)が変化して偏向速度変換係数αが1/2のときのタイミングチャートを示す。図7の軸の説明は、図3、図6と同じである。図7(a)は、レジスト感度D(及び/又は最小の電流密度Jmin)が変化する前のタイミングチャートを示し、図7(b)は、レジスト感度D(及び/又は最小の電流密度Jmin)が変化した後のタイミングチャートを示す。図7(a)、(b)から、ラスター偏向器220の変更速度がα(=1/2)倍となっていることが分かる。また図7において、レジスト感度D(及び/又は最小の電流密度Jmin)の変化前後において、画素目標カウント値が異なっている。これは、ラスター偏向器220の変更速度が変わったことにより、ビットマップメモリ113に記憶されている描画データの画素サイズと一致しなくなりデータの過不足が生じる。そこで、エネルギー量指令生成回路104が、ビットマップメモリ113から描画データを読み出す際に、隣接する画素の描画データの値から、線形補間等のアルゴリズムを使用して、対応する偏向位置の画素目標カウント値を算出したりする。
図7(b)における画素目標カウント値の算出について、線形補間の場合を例にとって、もう少し詳細に説明する。2次元座標系における座標(x0、y0)と座標(x1、y1)の2点を通る直線上で、x座標の点x_newにおけるy座標の点y_newは、次の線形補間の式9により表わされる。
(y_new−y0)/(y1−y0)=(x_new−x0)/(x1−x0) (9)
ここで、式9を図7(b)に適用させるためには、式9におけるx座標の点をラスター偏向器信号の偏向電圧に対応させ、式(9)におけるy座標の点を画素目標カウント値に対応させることになる。
(y_new−y0)/(y1−y0)=(x_new−x0)/(x1−x0) (9)
ここで、式9を図7(b)に適用させるためには、式9におけるx座標の点をラスター偏向器信号の偏向電圧に対応させ、式(9)におけるy座標の点を画素目標カウント値に対応させることになる。
図7(a)において、クロックNo.1のときのラスター偏向器信号の偏向電圧(偏向位置に相当)をx_1とし、クロックNo.2、No.3のときのラスター偏向器信号の偏向電圧をそれぞれx_2、x_3とする。さらに、ステージスキャン方向における基板222上の描画位置は図7(a)と図7(b)において同じであったとする。図7(b)において、ラスター偏向器220の偏向速度は、図7(a)に対して1/2となっている。そのため、図7(b)におけるクロックNo.1’のときのラスター偏向器信号の偏向電圧がx_1であったとすると、図7(b)におけるクロックNo.3’、クロックNo.5’のときのラスター偏向器信号の偏向電圧はそれぞれx_2、x_3となる。図7(b)におけるクロックNo.2’のときのラスター偏向器信号の偏向電圧x_1_2は、次の式10の関係がある。
x_1_2 = (x_1 + x_2)/2 (10)
x_1_2 = (x_1 + x_2)/2 (10)
また、図7(b)におけるクロックNo.4’のときのラスター偏向器信号の偏向電圧x_2_3は、次の式11の関係がある。
x_2_3 = (x_2 + x_3)/2 (11)
x_2_3 = (x_2 + x_3)/2 (11)
次に、図7(b)における画素目標カウント値の算出について説明する。図7(b)におけるクロックNo.1’のラスター偏向器信号の偏向電圧はx_1であり、図7(a)におけるクロックNo.1のラスター偏向器信号の偏向電圧と同じである。よって、クロックNo.1’の画素目標カウント値は、図7(a)におけるクロックNo.1の画素目標カウント値と同じ6となる。図7(b)におけるクロックNo.3’、No.5’のときの画素目標カウント値は、クロックNo.1’のときと同じ理由により、画素目標カウント値はそれぞれ0と2になる。
図7(b)におけるクロックNo.2’のときの画素目標カウント値は、式9に、次の値を代入し、y_newについて解くことにより算出できる。
x0=x_1、
y0=6、
x1=x_2、
y1=0、
x_new=x_1_2=(x_1+x_2)/2
その結果、y_new=3が得られる。よって、図7(b)におけるクロックNo.2’のときの画素目標カウント値は3となる。
x0=x_1、
y0=6、
x1=x_2、
y1=0、
x_new=x_1_2=(x_1+x_2)/2
その結果、y_new=3が得られる。よって、図7(b)におけるクロックNo.2’のときの画素目標カウント値は3となる。
図7(b)におけるクロックNo.4’のときの画素目標カウント値は、式9に、次の値を代入し、y_newについて解くことにより同様に算出する。
x0=x_2、
y0=0、
x1=x_3、
y1=2、
x_new=x_2_3=(x_2+x_3)/2
その結果、y_new=1が得られる。よって、図7(b)におけるクロックNo.4’のときの画素目標カウント値は1となる。
x0=x_2、
y0=0、
x1=x_3、
y1=2、
x_new=x_2_3=(x_2+x_3)/2
その結果、y_new=1が得られる。よって、図7(b)におけるクロックNo.4’のときの画素目標カウント値は1となる。
以下同様にして、次々に画素目標カウント値が算出できる。図7を使用して、偏向速度変換係数αが1/2のときを説明したが、αが実数であれば、どのような場合でも線形補間により算出できる。また、必ずしも線形補間である必要はなく、2次以上の高次多項式により補間しても良い。
図8は、レジスト感度D(及び/又は最小の電流密度Jmin)が変化した場合に、従来技術と本発明とによる電子線の積算露光量分布がほぼ同じであることを示す図である。図8では、最大照射時間Tmax(=D/Jmin)が同期クロック信号の周期Tclkに対して2倍になってしまった場合の露光結果を示す。図8(a)は従来の描画方法での電子線の積算露光量分布であり、図8(b)は本発明の方法での電子線の積算露光量分布を示す。従来の描画方法では、同期クロック信号の周期を最大照射時間Tmaxと一致させるようにする。その結果、ブランキングクロック信号の周期やラスター偏向器クロック信号も変更される。
図8において、横軸は偏向位置のx座標を示し、縦軸は露光量を示す。各々の電子線の露光量分布501を積算したものが、複数の電子線による積算露光量分布503である。ある露光量閾値502における複数の電子線の積算露光量分布503の幅が、実際に露光されたときに実現されるパターンの線幅504となる。図8(b)では図8(a)に対して、1つの電子線における最大露光量が1/2倍になっている。これは、同期クロック信号の周期を最大照射時間の周期に一致させないからである。その代わり、ラスター偏向器220の偏向速度が1/2倍になるため、電子線の照射ピッチが1/2倍になっている。また、それぞれの電子線の露光量は、式9にて示した線形補間を利用して決定している。図8(a)と図8(b)の比較から、本発明の方法でも、従来の描画方法とほぼ同じ線幅504が得られることが分かる。
以上、描画データの画素密度Pdataのみが基準画素密度Pinitと違った場合と、基板222のレジスト感度D(及び/又は最小の電流密度Jmin)が変化した場合の2通りについて説明した。しかしながら、描画データの画素密度Pdataが基準画素密度Pinitに対して変化し、さらに、レジスト感度Dかつ全電子線中の最小の電流密度Jminが変化した場合でも、上述した方法により、ラスター偏向器220の偏向速度が算出できる。その結果、基板222を正しく描画することが可能となる。また、レジスト感度D、全電子線中の最小の電流密度Jmin、描画データの画素密度Pdataの3つの情報の中の1つの情報に着目し、他の2つの情報について変化は無いとして、ラスター偏向器220の偏向速度を算出しても良い。
[第2実施形態]
第1実施形態では、同期クロック信号の周期とラスター偏向器クロック信号の周期とが一致していた場合について説明した。しかしながら、両者は必ずしも一致している必要は無く、ラスター偏向器クロック信号は、同期クロック信号の逓倍または分周したクロック信号でも良い。図9は、ラスター偏向器クロック信号が、同期クロック信号を4逓倍したものと一致しているときのタイミングチャートを示す図である。
第1実施形態では、同期クロック信号の周期とラスター偏向器クロック信号の周期とが一致していた場合について説明した。しかしながら、両者は必ずしも一致している必要は無く、ラスター偏向器クロック信号は、同期クロック信号の逓倍または分周したクロック信号でも良い。図9は、ラスター偏向器クロック信号が、同期クロック信号を4逓倍したものと一致しているときのタイミングチャートを示す図である。
図9に示すようなタイミングチャートにおいても、図4に示したフローチャートに従うことにより、レジスト感度D、最小の電流密度Jmin、ビットマップの画素密度Pdataに変化があった場合にも、正しく描画を行うことができる。図9に示したものよりも、ラスター偏向器クロック信号の周期を小さくして、ラスター偏向器信号の波形が、実質ランプ波形であったとしても、正しく描画を行うことができる。
[物品の製造方法]
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。
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。
Claims (4)
- 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を個別にブランキングするブランキング器と、
前記複数の荷電粒子線を偏向させて前記基板の上で走査する走査偏向器と、
周期信号を発生し前記走査偏向器による前記複数の荷電粒子線の周期的な偏向動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記複数の荷電粒子線の走査速度が目標速度となるように、前記周期信号の一周期の間の前記走査偏向器による前記複数の荷電粒子線の偏向量を調整する、ことを特徴とする描画装置。 - 前記制御部は、前記基板に含まれるレジストの感度、前記複数の荷電粒子線の電流密度および描画データの画素密度の少なくとも1つに基づいて、前記目標速度を決定する、ことを特徴とする請求項1に記載の描画装置。
- 前記制御部は、前記複数の荷電粒子線のうち最小の電流密度を有する荷電粒子線の電流密度に基づいて、前記目標速度を決定する、ことを特徴とする請求項1に記載の描画装置。
- 請求項1ないし請求項3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。
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