JP2013502729A

JP2013502729A - キャラクタプロジェクションリソグラフィを用いて可変倍率で表面を製造するための方法および装置

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Publication number: JP2013502729A
Application number: JP2012525745A
Authority: JP
Inventors: 晶藤村
Original assignee: D2S Inc
Current assignee: D2S Inc
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2013-01-24
Also published as: US8852831B2; US20140146298A1; US20110045409A1; US8404404B2; WO2011022703A1

Abstract

ショット毎に倍率を変更可能な可変倍率縮小レンズを含む、キャラクタプロジェクション荷電粒子ビーム書込装置が開示される。計算された荷電粒子ビーム書込ショットの各々に倍率を割当てるステップを含む、フラクチャリングまたはマスクデータ準備または光学近接効果補正のための方法も開示される。荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、ショット毎に倍率を変更するステップとを含む、表面にパターンを形成するための方法も開示される。レチクル上にパターンを形成するために荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、ショット毎に荷電粒子ビーム書込装置の倍率を変更するステップとを含む、光リソグラフィを用いて集積回路を製造するための方法も開示される。

Description

関連出願
本願は、２００９年８月２１日に出願された「キャラクタプロジェクションリソグラフィを用いて可変サイズのパターンを有する表面を製造するための方法および装置（Method and System For Manufacturing a Surface Having Variable Sized Patterns Using Character Projection Lithography）」と題された米国仮特許出願連続番号第６１／２３６，０５０号に基づく優先権を主張し、この米国仮特許出願連続番号第６１／２３６，０５０号はすべての目的で引用によって本明細書に援用される。

発明の背景
本発明はリソグラフィに関し、特に、荷電粒子ビーム書込装置の設計、およびレチクル、ウェハ、またはいずれかの他の表面であり得る表面を製造するための荷電粒子ビーム書込装置の使用方法に関する。

集積回路などの半導体装置の生産または製造では、半導体装置を作製するために光リソグラフィが用いられ得る。光リソグラフィは、レチクルから製造されたリソグラフィマスクまたはフォトマスクを用いて、半導体またはシリコンウェハなどの基板にパターンを転写して集積回路を作る印刷工程である。他の基板として、フラットパネルディスプレイまたは他のレチクルも含まれ得る。さらに、極紫外（ＥＵＶ）またはＸ線リソグラフィも一種の光リソグラフィであると考えられる。一枚のレチクルまたは複数のレチクルは、集積回路の個別層に対応する回路パターンを含み得、このパターンが、フォトレジストまたはレジストとして公知の放射線感受性材料の層で被覆された基板上の一定の区域に撮像され得る。パターニング層が転写されると、当該層はエッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、および研磨などのさまざまな他の工程を受け得る。これらの工程を用いて、基板の個別層を完成させる。いくつかの層が必要である場合は、新たな層の各々について工程全体またはその変形例を繰返す。最終的に、複数の装置または集積回路の組合せが基板上に現れる。これらの集積回路は次にダイシングまたはソーイングによって互いに分離され得、その後、個々のパッケージに搭載され得る。より一般的な場合は、基板上のパターンを用いて、表示画素、ホログラムまたは磁気記録ヘッドなどの加工品が規定され得る。

集積回路などの半導体装置の生産または製造では、半導体装置を作製するためにマスクレス直接書込も用いられ得る。マスクレス直接書込は、荷電粒子ビームリソグラフィを用いて、半導体またはシリコンウェハなどの基板にパターンを転写して集積回路を作る印刷工程である。他の基板として、フラットパネルディスプレイ、ナノインプリント用インプリントマスク、またはレチクルも含まれ得る。層の所望のパターンが、この場合は基板でもある表面に直接的に書込まれる。パターニング層が転写されると、当該層はエッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、および研磨などのさまざまな他の工程を受け得る。これらの工程を用いて、基板の個別層を完成させる。いくつかの層が必要である場合は、新たな層の各々について工程全体またはその変形例を繰返す。同一基板を作製するために、光リソグラフィを用いて書込まれる層もあれば、マスクレス直接書込を用いて書込まれる層もある。最終的に、複数の装置または集積回路の組合せが基板上に現れる。これらの集積回路は次にダイシングまたはソーイングによって互いに分離された後、個々のパッケージに搭載される。より一般的な場合は、表面上のパターンを用いて、表示画素、ホログラムまたは磁気記録ヘッドなどの加工品が規定され得る。

上述のように、光リソグラフィでは、リソグラフィマスクまたはレチクルは、基板上に集積すべき回路部品に対応する形状パターンを有する。レチクルを製造するために用いられるパターンは、コンピュータ援用設計（ＣＡＤ）ソフトウェアまたはプログラムを用いて生成され得る。パターンを設計する際、ＣＡＤプログラムは、レチクルを製造するための予め定められた一連の設計ルールに従い得る。これらのルールは加工、設計、および最終用途制限事項によって設定される。最終用途制限事項の一例は、トランジスタの形状を、トランジスタが所定の供給電圧で十分に動作することができないように規定することである。特に、設計ルールは、回路装置同士または相互接続配線同士の間の空間公差を規定し得る。設計ルールを用いて、たとえば、回路装置同士または配線同士が望ましくない態様で互いに相互作用しないようにする。たとえば、設計ルールを用いて、配線同士が短絡を生じ得るように互いに近づきすぎないようにする。設計ルール制限事項は中でも、確実に作製可能な最小寸法を反映する。これらの小さな寸法について述べるとき、通常は限界寸法の概念が導入される。これらはたとえば配線の最小幅または２本の配線同士の間の最小スペースとして規定され、それらの寸法には精巧な制御が必要である。

光リソグラフィによる集積回路作製の１つの目標は、レチクルを用いることによって当初の回路設計を基板上に再現することである。集積回路製造者は、半導体ウェハ面積を最大限有効に活用することを常に試みている。技術者は、回路を小型化し続けることによって、同じ数の回路素子を有する集積回路の小型化および消費電力低下、または同じサイズの集積回路がより多くの回路素子を有することを可能にしている。集積回路限界寸法のサイズが小さくなり、その回路密度が高まるにつれて、回路パターンまたは物理的設計の限界寸法は、光リソグラフィに用いられる光学露光ツールの解像限界に近づく。回路パターンの限界寸法が小さくなって露光ツールの解像値に近づくにつれて、レジスト層上に現像される実際の回路パターンに物理的設計を正確に転写することが困難になる。光リソグラフィプロセスに用いられる光波長よりも小さいフィーチャを有するパターンを転写するための光リソグラフィの使用を促進するため、光学近接効果補正（optical proximity correction：ＯＰＣ）として公知のプロセスが開発されている。ＯＰＣでは、物理的設計を変更して、特徴の光回折および光学的相互作用などの効果によって生じる歪みを、近接フィーチャで補償する。ＯＰＣは、レチクルを用いて実行されるすべての解像度向上技術を含む。

ＯＰＣはサブ解像度リソグラフィフィーチャをマスクパターンに追加して、当初の物理的設計パターン、すなわち設計と、基板上の最終転写回路パターンとの差を小さくし得る。サブ解像度リソグラフィフィーチャは、物理的設計における当初のパターンと相互作用し、かつ互いに相互作用し、近接効果を補償して最終転写回路パターンを向上させる。パターンの転写を向上させるために用いられる１つのフィーチャは、サブ解像度補助フィーチャ（sub-resolution assist feature：ＳＲＡＦ）である。パターン転写を向上させるために追加される別の特徴は、「セリフ（serif）」と称される。セリフは、パターンの角に位置決めされて最終転写像の角を鋭利にし得る小さなフィーチャである。ＳＲＡＦのための表面製造工程に要求される精度は、しばしば主要フィーチャと称される、基板上への印刷が意図されるパターンの精度よりも低いことが多い。セリフは主要フィーチャの一部である。光リソグラフィの限界が波長未満領域まで拡大するにつれて、さらに微妙な相互作用および効果を補償するためにＯＰＣフィーチャをますます複雑にする必要がある。撮像装置が装置の限界に追い込まれるにつれて、十分微細なＯＰＣフィーチャを有するレチクルの生産能力が極めて重要になる。セリフまたは他のＯＰＣフィーチャをマスクパターンに追加することは有利であるが、これによってマスクパターンの全フィーチャ数も実質的に増える。たとえば、従来技術を用いて正方形の各角にセリフを追加すると、マスクまたはレチクルパターンに８つのさらなる矩形が追加される。ＯＰＣフィーチャの追加は非常に手間のかかる作業であり、費用のかかる演算時間が必要となり、より高価なレチクルとなってしまう。ＯＰＣパターンは複雑であるだけでなく、光学近接効果は最小配線および空間寸法と比べて長距離であるため、所与の位置における正確なＯＰＣパターンは、近傍にどのような他の形状があるかに大きく依存する。したがってたとえば、配線端は、レチクル上で何が近くにあるかに依存してサイズが異なるセリフを有する。これは、ウェハ上に全く同じ形状を生産することが目的であり得る場合も同様である。レチクル上に書込むべきＯＰＣ装飾パターンは従来、主要フィーチャ、すなわちＯＰＣ装飾前の設計を反映するフィーチャ、ならびにセリフ、ジョグ、およびＳＲＡＦを含み得るＯＰＣフィーチャとして論じられる。若干のばらつきが意味するものを定量化すると、近傍から近傍へのＯＰＣ装飾の典型的な若干のばらつきは、主要フィーチャサイズの５％〜８０％であり得る。なお、明確にするために、ここで言及するのはＯＰＣの設計におけるばらつきである。実際の表面パターンには、配線端縁粗度および角取りなどの製造上のばらつきも現れる。これらのＯＰＣばらつきがウェハ上に実質的に同じパターンを生産する場合、ウェハ上の形状は、たとえばトランジスタまたは配線などの、形状が実行するように設計される機能の詳細に依存する所定誤差内で同一であることが目標とされることを意味する。しかし、典型的な仕様は主要フィーチャ範囲の２％〜５０％である。このほかにもばらつきの原因となる多数の製造上の要因があるが、その総合誤差のＯＰＣ成分は上記範囲内にあることが多い。サブ解像度補助フィーチャなどのＯＰＣ形状は、光リソグラフィを用いてウェハに転写され得る最小フィーチャのサイズに基づくルールなどの、さまざまな設計ルールに支配される。他の設計ルールはマスク製造工程から、またはキャラクタプロジェクション荷電粒子ビーム書込装置を用いてレチクル上にパターンを形成する場合は、ステンシル製造工程からもたらされ得る。なおまた、マスク上のＳＲＡＦフィーチャの精度要件は、マスク上の主要フィーチャの精度要件よりも低いことがある。

インバースリソグラフィ技術（inverse lithography technology：ＩＬＴ）は一種のＯＰＣ技術である。ＩＬＴは、レチクル上に形成すべきパターンが、シリコンウェハなどの基板上に形成されることが望まれるパターンから直接的に演算される工程である。これは、表面上の所望パターンを入力として用いて、光リソグラフィプロセスを逆方向にシミュレートすることを含み得る。ＩＬＴ演算レチクルパターンは純粋に曲線、すなわち完全に非直線であり得、円形、略円形、環状、略環状、楕円形および／または略楕円形のパターンを含み得る。曲線パターンは従来技術を用いてレチクル上に形成することが困難で高価であるため、曲線パターンの直線近似が用いられ得る。本発明では、ＩＬＴ、ＯＰＣ、ソースマスク最適化（source mask optimization：ＳＭＯ）、および演算リソグラフィは同じ意味で用いられる用語である。

最小フィーチャサイズがムーアの法則に従って減少するにつれて、特に基板上の寸法が５０ｎｍ未満のフィーチャが浸漬技術によって１９３ｎｍの照明光源を用いて光リソグラフィによって形成される際、フォトマスク上のＯＰＣフィーチャは形状が非常に複雑になる。具体的には、レチクル上の形状を直交形状および直線形状に限定しつつ、許容可能な処理歩留まりを得るのに十分なウェハ作製プロセスウィンドウを達成することは実際的ではない。

レチクル上にパターンを形成するために用いる技術は、光リソグラフィまたは荷電粒子ビーム装置の使用など、多数ある。もっとも一般に用いられる装置は可変成形ビーム（variable shape beam：ＶＳＢ）タイプであり、精密な電子ビームが成形されてレチクルのレジスト被覆面上に方向付けられる。これらの形状は単純な形状であり、通常、一定の最小および最大サイズの矩形と、一定の最小および最大サイズの、３つの内角が４５度、４５度および９０度である三角形とに限定される。予め定められた位置で、ある線量の電子がこれらの単純な形状のレジストに打込まれる。この種類の装置についての全書込時間は、ショット数とともに長くなる。第２のタイプの装置は、本発明ではＣＰと称されるキャラクタプロジェクション装置である。この場合、装置内にステンシルがあり、装置内には、直線、任意角線形、円形、環状、一部円形、一部環状、もしくは任意曲線形状であり得、かつ接続された複雑な形状セットもしくは接続された複雑な形状セットのばらばらなセットのグループであり得る、さまざまな形状がある。ステンシルを介して電子ビームを打込んで、レチクル上にさらに複雑なパターン（すなわち、キャラクタとも称されるＣＰキャラクタ）を効率的に生成することができる。理論上では、このような装置は、毎回時間のかかるショットによってさらに複雑な形状を打込むことが可能であるため、ＶＳＢ装置よりも速いことがある。したがって、Ｅのショットについては、ＶＳＢ装置を用いると４つのショットが必要であるが、キャラクタプロジェクション装置を用いると１つのショットで済む。なお、成形ビーム装置は、キャラクタが通常は矩形または４５−４５−９０三角形である単純なキャラクタにすぎない、キャラクタプロジェクションの特別な（単純な）場合であると考えることができる。キャラクタを部分的に露光することも可能である。これはたとえば、粒子ビームの一部を遮ることによって行うことができる。たとえば、上記のＥは、ビームの異なる部分がアパーチャによって遮られることによって、ＦまたはＩとして部分的に露光され得る。非常に複雑なレチクルについては、パターンをほぼ何十億もの、場合によっては何兆にもなる素子形状にフラクチャリングしなければならない。たとえば、ＶＳＢ装置またはキャラクタプロジェクション装置内の限られた数のキャラクタについての単純な矩形形状がある。パターン内の素子形状(キャラクタ）の全インスタンスが増加するにつれて、書込時間が長く高価になる。しかし、より小さなパターン同士の間にも多数の微細な変化があるＯＰＣ装飾レチクルなどの面に書込むには、そのような投影装置は今日では非実用的である。プロジェクション機械によるキャラクタの選択時間が最小である、利用可能とすることができるキャラクタの数は限られており、今日では約１０〜１０００キャラクタしかない。レチクル上への配置が要求される、若干異なる大量のＯＰＣパターンに直面したとき、この課題を達成可能な装置および方法はこれまで存在しなかった。

したがって、基板に用いられるレチクルを準備および製造するのにかかる時間および費用を減少させることが有利であろう。より一般的には、任意の表面を準備および製造するのにかかる時間および費用を減少させることが有利であろう。この目標に向かって、利用可能なセットのサイズが限られた、ＣＰキャラクタを用いて表面に書込可能なパターンの数を最大化することも望ましいであろう。したがって、荷電粒子ビーム書込装置、および表面の準備に関する上記問題を解決する表面の製造方法が必要とされている。

発明の要約
ショット毎に倍率を変更可能な可変倍率縮小レンズを含む、キャラクタプロジェクション荷電粒子ビーム書込装置が開示される。

計算された荷電粒子ビーム書込ショットの各々に倍率を割当てるステップを含む、フラクチャリングまたはマスクデータ準備または光学近接効果補正のための方法も開示される。

荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、ショット毎に倍率を変更するステップとを含む、表面にパターンを形成するための方法も開示される。

レチクル上にパターンを形成するために荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、ショット毎に荷電粒子ビーム書込装置の倍率を変更するステップとを含む、光リソグラフィを用いて集積回路を製造するための方法も開示される。

本発明のこれらおよび他の利点は、添付の図面に関連して以下の詳細な説明を考慮すると明らかになるであろう。

表面を製造するために用いられるキャラクタプロジェクション荷電粒子ビーム書込装置を示す図である。環状パターンを示す図である。図２Ａのパターンよりも厚い、別の環状パターンを示す図である。図２Ａのパターンと同様であるが、全体サイズがより大きい、別の環状パターンを示す図である。長円形パターンを示す図である。長円環状パターンを示す図である。サブ解像度補助フィーチャ（ＳＲＡＦ）構成に配置された４つの矩形のセットを示す図である。閉じた円形孔を有する正方形からなるパターンを示す図である。円と正方形が合体したパターンを示す図である。２つの同心環によって囲まれた円からなる複雑なパターンを示す図である。パラメータ化グリフを用いて表面上に作成可能な円形パターンを示す図である。シリコンウェハ上の集積回路などの基板を製造する際に用いる表面の準備方法の、概念的な流れ図の一例を示す図である。

実施例の詳細な説明
本発明の改良点および利点は、ショット毎に縮小が調整可能な荷電粒子ビーム書込装置を使用することよって、ならびにショットごとの倍率を含むショットリストを作成および使用することによって達成可能である。

同様の番号は同様の物を指す図面を参照して、番号１０は、キャラクタプロジェクションを利用して表面３０を製造する、この場合は電子ビーム書込装置である粒子ビーム書込装置などのリソグラフィ装置の実施例を示す。電子ビーム書込装置１０は、電子ビーム１４をアパーチャ板１６に向けて投影する電子ビーム源１２を有する。板１６には、電子ビーム１４が通過可能なアパーチャ１８が形成されている。電子ビーム１４はアパーチャ１８を通過すると、レンズ装置（図示せず）によって電子ビーム２０として、別の矩形のアパーチャ板またはステンシルマスク２２に向けて方向付けられるか偏向される。ステンシル２２には、さまざまな種類のキャラクタ２６を規定する多数の開口またはアパーチャ２４が形成されている。ステンシル２２に形成された各キャラクタ２６を用いて、シリコンウェハ、レチクルまたは他の基板などの基板３２の表面３０上にパターン２８が形成され得る。部分露光、部分投影、部分キャラクタプロジェクション、または可変キャラクタプロジェクションでは、電子ビーム２０は、キャラクタ２６の一部にのみ当たるか照らすことによって、キャラクタ２６のサブセットであるパターン２８を形成するように位置決めされ得る。電子ビーム３４がキャラクタ２６のうちの１つから出て、キャラクタ２６からのパターンのサイズを縮小する電子縮小レンズ３８を通過する。一般に利用可能な荷電粒子ビーム書込装置では、縮小係数は１０〜６０である。縮小された電子ビーム４０は縮小レンズ３８から出て、一連の偏向器３９によって、キャラクタ「Ｈ」の形状として描かれているパターン２８として、表面３０上に方向付けられる。パターン２８は、縮小レンズ３８のせいでキャラクタ２６よりもサイズが小さい。パターン２８は、電子ビーム装置１０の１つのショットによって描かれる。これによって、可変成形ビーム（ＶＳＢ）投影装置または方法を用いる場合と比べて、パターン２８を完成させる全書込時間が短くなる。１つのアパーチャ１８が板１６に形成されているとして示されているが、板１６には２つ以上のアパーチャがあってもよい。この例では２枚の板１６および２２が示されているが、各々が１つ以上のアパーチャを有する１枚のみまたは３枚以上の板があってもよい。従来の荷電粒子ビーム書込装置では、縮小レンズは固定縮小係数を提供するように較正される。

図７は、コンタクト用パターンまたは集積回路用ビアなどの、ＩＬＴ生成パターン７００の一例を示す。第１の円形または略円形形状７０２が、２つの環状または略環状のサブ解像度補助フィーチャ（ＳＲＡＦ）である環７０４および環７０６によって囲まれている。本発明では、円形、円、円筒、円筒形、環状、および環は、それぞれ、複数を含む略円形、略円、略円筒、略円筒形、略環状および略環を表わすのに用いられる。集積回路パターンは、無数のコンタクトまたはビアパターンを有し得る。しかし、円７０２、環７０４および／または環７０６のサイズは、何百万ものパターン同士の間で若干異なり得る。また、環７０４および環７０６の厚みも異なり得る。ＶＳＢ技術を用いてパターン７００を表面に転写するには、パターン７００の曲線性質のために多数のＶＳＢショットが必要となる。理想的には、パターン７００全体が１つまたは２、３個のＣＰショットを用いて打込まれる。しかし、パターンの多くの変形例は、ステンシルの利用可能な容量を超える。この多数のパターンを表面に露光するのに実用的なＣＰを利用するためには、１つまたは２、３個のＣＰキャラクタがさまざまなサイズの形状７０２、７０４および７０６、ならびにさまざまな厚みの環７０４および７０６を打込むことができなければならない。

図２Ａ〜図２Ｃは、環状パターンの２種類の変形例を示す。図２Ａは、外半径２０４および厚み２０６を有する環状パターン２０２を示す。図２Ｂは、２０２と同様の環状パターン２２２を示す。パターン２２２は、外半径２２４および厚み２２６を有する。特に、厚み２２６は厚み２０６よりも大きい。パターン２２２の外半径２２４も、パターン２０２の外半径２０４よりも大きい。具体的には、外半径２２４から外半径２０４を引いた差は、厚み２２６から厚み２０６を引いた差の半分である。したがって、環２０２よりも大きい環２２２の外半径は、厚み２２６が厚み２０６よりも大きいためであって、倍率変化によるものではない。Fujimura（米国特許第７，７５９，０２６号）などの先行技術文献には、ショット線量を変更することによって線幅を変える方法が開示されている。この技術は、図２Ａおよび図２Ｂのパターンに適用され得る。具体的には、線量変更を利用して、単一のＣＰキャラクタを用いて表面上に環２０２および環２２２が形成され得る。

図２Ｃは、外半径２１４および厚み２１６を有する環２１２を示す。環２１２は、環２０２と比べてスケール変更または拡大されている。換言すれば、外半径２０４に対する外半径２１４の比は、厚み２０６に対する厚み２１６の比と同じである。縮小レンズ３８は典型的に１０〜６０の固定較正縮小比または係数を有するため、従来の荷電粒子ビーム書込装置では可変スケール変更は不可能である。これとは対照的に、本発明の１つの実施例は、ショット毎に個別に特定可能な可変比率によって縮小レンズ３８がパターン２６を縮小可能な荷電粒子ビーム書込装置である。倍率変更とは、ショット毎に自身の倍率を変化または変更可能な縮小レンズ３８の能力を指す。縮小レンズ３８の設計は静電気学、電磁気学、または静電気学と電磁気学との組合せであり得る。縮小レンズ３８は、サイズが異なり得る、板もしくはコイルの単一のセット、または板および／もしくはコイルの複数のセットからなり得る。１つの実施例では、板および／またはコイルの特定のサブセットは、主に、または限定的に、倍率変更の微細なレベル制御のためのものであり得る。同様に、板および／またはコイルのサブセットは、主に、または限定的に、倍率変更の大きなレベル制御のためのものであり得る。１つの実施例では、荷電粒子ビーム書込装置は、デカルト平面のＸ軸およびＹ軸について異なる倍率変更が可能であり得る。別の実施例では、倍率変更は、４５度などの９０度以外の角度だけ離れた複数の軸における倍率の変更能力を有し得る。別の実施例では、個別に較正される複数の倍率が存在し得る。さらに別の実施例では、荷電粒子ビーム書込装置は、較正点同士の間の係数に拡大する際に補間し得、補間には一次の、二次の、または別の技術を用いる。ＳＲＡＦの精度要求は主要フィーチャの精度要求よりも低いことが多いため、また曲線のＳＲＡＦは典型的にＣＰを用いない主要フィーチャよりも多くのＶＳＢショットを必要とするため、部分投影からのキャラクタを含むＣＰキャラクタの使用は、ＳＲＡＦにとって特に魅力的である。主要フィーチャは、倍率変更を用いて投影することもできる。したがって、環２１２はＳＲＡＦまたは主要フィーチャであり得る。部分投影を用いて、環２１２の一部が１つのＣＰショットとして表面に投影され得、そのような部分の各々は倍率変更されるので、環２１２を含むＣＰキャラクタから投影され得る形状の数が大きく増加する。

再び図２Ａおよび図２Ｃを参照して、上述のように、環２１２の厚み２１６は環２０２の厚み２０６よりも大きい。環２１２を打込む際に、荷電粒子ビーム書込線量を環２０２の線量よりも減少させることによって、厚み２１６を厚み２０６に近づけるか同じにすることができる。倍率変更と線量調節との組合せによって、環２０２の厚みなどのパターンまたは形状の幅を変えることなく、環２０２などのパターンまたは形状のサイズを変えることができる。当業者であれば、当該技術において公知のＣＰショット調節および／または部分投影の他の方法を本発明の倍率変更と組合せて、１つまたは２、３個のＣＰキャラクタを用いて多数のパターンを形成できることを認識するであろう。

図３Ａは、たとえばＩＬＴＯＰＣ処理から出力され得るような長円形パターン３００の一例を示す。パターン３００は大径３０２および小径３０４を有し、大径３０２は小径３０４よりも大きい。換言すれば、パターン３００はデカルト平面のＸ方向よりもＹ方向のほうが長い。パターン３００は、Ｘ軸倍率よりも大きいＹ軸倍率を特定することによって、円形ＣＰキャラクタの１つのショットで、本発明の荷電粒子ビーム書込装置を用いることによって表面に形成され得る。同様に、略長円形パターンが略円形ＣＰキャラクタから表面に形成され得る。

図３Ｂは、長円環状パターン３１０の一例を示す。パターン３１０の内側寸法は、Ｘ寸法が３１２であり、Ｙ寸法が３１４であり、この例ではＸ寸法３１２がＹ寸法３１４よりも大きい。パターン３１０は、Ｙ倍率係数よりも大きいＸ倍率係数を特定することによって、本発明の荷電粒子ビーム書込装置および環状ＣＰキャラクタを用いて表面に形成され得る。なお、ＸおよびＹ寸法におけるスケール変更が異なるため、パターン３１０の厚みは一定でない。むしろ、Ｘ軸近傍の厚み３２２はＹ軸近傍の厚み３２４よりも大きい。同様に、略長円環状のパターンが、略円形のＣＰキャラクタを用いて形成され得る。パターン３１０などの長円形または略長円環状パターンが、ＩＬＴＯＰＣ処理から出力され得る。

図４は、デカルト平面のＸ、Ｙ軸に関して４５度の角度をつけられた４つの矩形のセット４００の一例を示す。セット４００は、矩形４０２、矩形４０４、矩形４０６および矩形４０８からなる。この矩形の相対的な形成は、ＯＰＣ処理によってＳＲＡＦとして出力され得、さまざまな若干異なるサイズで出力され得る。本発明の荷電粒子ビーム書込装置を使用して、この４つの矩形のセットを含む単一のＣＰキャラクタを用いて、荷電粒子ビームの倍率を変更することによってこの４つの矩形ＳＲＡＦをさまざまなサイズで打込むことができる。

図５および図６は、複数のサイズでＯＰＣ処理から出力され得る他の種類のパターンを示す。図５は、正方形の内部の円形孔からなるパターン５０２を示す。図６は、円と正方形が合体したパターン６０２を示す。本発明の荷電粒子ビーム書込装置を使用して、荷電粒子ビームの倍率を変更することによって、単一のＣＰキャラクタのみを用いてパターン５０２を複数のサイズで書込むことができる。同様に、荷電粒子ビームの倍率を変更することによって、単一のＣＰキャラクタのみを用いてパターン６０２を複数のサイズで書込むことができる。異なるＸ軸およびＹ軸倍率を用いることによって、長円形と矩形が合体したパターンを、パターン６０２に用いるのと同じＣＰキャラクタを用いて書込むことができる。

単一の荷電粒子ビームショットまたは荷電粒子ビームショットの組合せによって表面上に生成されることが知られている２次元の線量マップをグリフと称する。各グリフは、当該グリフを含む荷電粒子ビームショットの各々についての位置およびショット線量情報を、自身に関連付けて有し得る。グリフのライブラリが予め演算され、フラクチャリングまたはマスクデータ準備機能に利用可能とされ得る。グリフはまた、パラメータ化され得る。図８は、パラメータ化グリフによって形成され得るパターンのセットを表わす、表面上の円形パターンの一例を示す。グリフ８０２のパラメータはその直径「ｄ」であり、「ｄ」は５０〜１００単位の任意の値であり得る。１つの実施例では、グリフは、表面に形成されるパターンのサイズを変更するための異なるショット倍率を用いて、１つ以上の円形ＣＰキャラクタを用いて計算され得る。倍率変更は、線量変更やショット重複などのＣＰショット調節の他の公知の技術と組合されてグリフを形成し得る。

図９は、シリコンウェハ上の集積回路などの表面を作製する際に用いるレチクルの準備方法の、例示的および概念的な流れ図２５０である。第１のステップ２５２では、集積回路の物理的設計などの物理的設計が設計される。これは、論理ゲート、トランジスタ、金属層、および集積回路内などの物理的設計において存在することが要求される他の項目を決定することを含み得る。次にステップ２５４において、光学近接効果補正（ＯＰＣ）が決定される。本発明のある実施例では、これは、予め計算されたグリフまたはパラメータ化グリフ２７６のライブラリを入力として取込むことを含み得る。これは、代替的に、またはこれに加えて、ステップ２６２においてステンシル２６０上に利用可能となる複雑なキャラクタを含む予め設計されたＣＰキャラクタ２７０のライブラリを入力として取込むことも含み得る。本発明の別の実施例では、ＯＰＣステップ２５４はさらに、ショット数または書込時間の同時最適化も含み得、フラクチャリング動作、ショット配置動作、線量割当動作も含み得、またはショット順序最適化動作、もしくは他のマスクデータ準備動作も含み得る。この実施例では、ＯＰＣステップ２５４は、利用可能な倍率範囲を含み得る荷電粒子ビーム書込装置情報２５５を使用し得る。光学近接効果補正が完了すると、ステップ２５６においてマスク設計が展開される。次にステップ２５８において、フラクチャリング動作、ショット配置動作、線量割当動作が含まれ得るマスクデータ準備（mask data preparation: ＭＤＰ）動作においてショットのセットが決定されるか、ショット順序最適化が行なわれ得る。ＯＰＣステップ２５４もしくはＭＤＰステップ２５８のステップ、またはこれら２つのステップ２５４もしくは２５８とは無関係の別のプログラムのいずれかは、必要なパターンのすべてまたは大部分をレチクル上に書込むために、異なる線量、位置、および部分露光の程度でステンシル上に存在する必要のあるキャラクタを組合せることによって、少数のショットでステンシル上に存在する必要のある限られた数のステンシルキャラクタまたは表面に打込まれ得る多数のグリフもしくはパラメータ化グリフを決定するためのプログラムを含み得る。なお、本発明全体にわたって、マスクデータ準備ステップ２５８はＯＰＣを含まないことが理解されるべきである。１つのステップにおいてＯＰＣをマスクデータ準備のさまざまな動作のいずれかまたはすべてと組合せることが本発明において意図される。マスクデータ準備ステップ２５８はフラクチャリング動作を含み得、さらに、グリフを一致させて、マスク設計と厳密に一致するマスクを作製するためのパターンマッチング動作も含み得る。マスクデータ準備はさらに、表面に形成される、互いに若干異なるパターンを入力するステップと、ステンシルマスク上に装着され、異なるキャラクタ線量もしくは異なるキャラクタ位置に基づく、多数のパターンを形成するために用いるキャラクタのセットを選択するステップと、またはキャラクタ倍率を変更するステップと、またはショット数もしくは全書込時間を減らすためにキャラクタのセット内の１つのキャラクタの部分露光を適用するステップとを含み得る。表面上の若干異なるパターンのセットを設計して、基板上に実質的に同じパターンを生成することができる。また、キャラクタのセットは、予め定められたキャラクタのセットから選択され得る。マスクデータ準備ステップ２５８はさらに、利用可能な倍率の離散値範囲などの、荷電粒子ビーム書込装置についての情報を入力として取込むことを含み得る。本発明の１つの実施例では、マスク書込ステップ２６２においてセット内のキャラクタを迅速に選択できるようにするためにステンシル上に利用可能とされるＣＰキャラクタのセットが、ステップ２７２において特定のマスク設計について準備され、ＣＰキャラクタライブラリ２７０に入力され得る。当該実施例では、マスクデータ準備ステップ２５８が完了すると、ステップ２６０においてステンシルが準備される。本発明の別の実施例では、ＭＤＰステップ２５８の前または同時に、ステップ２６０においてステンシルが準備され、特定のマスク設計とは無関係であり得る。この実施例では、ＣＰキャラクタライブラリ２７０およびステンシルレイアウトにおいて利用可能なキャラクタがステップ２７２において設計され、多くの可能性のあるマスク設計２５６のために総括的に出力されて、特定のＯＰＣプログラム２５４もしくは特定のＭＤＰプログラム２５８によって出力される可能性のある若干異なるパターン、またはメモリ、フラッシュメモリ、システムオンチップ設計などの物理的設計２５２を特徴付ける特定の種類の設計、または物理的設計２５２において設計される特定の処理技術、または物理的設計２５２において用いる特定のセルライブラリ、またはマスク設計２５６における若干異なるパターンの異なるセットを形成し得る任意の他の共通のフィーチャを組込む。ステンシルは、調節キャラクタのセットを含む、ステップ２５８において決定された限られた数のキャラクタなどの、キャラクタのセットを含み得る。ステンシルが完成すると、ステンシルを電子ビーム装置などの荷電粒子ビーム書込装置内で用いて、ステップ２６２においてレチクルの表面にパターンを形成する。荷電粒子ビーム書込装置の各ショットは特定の倍率を有し得る。レチクル上に像が形成された後、レチクルはさまざまな処理ステップ２６３を経てフォトマスク２６４になる。その後、ステップ２６６において示される光リソグラフィ機械内でフォトマスクが用いられ得る。最後にステップ２６８において、シリコンウェハなどの基板を製造する。上述のように、ＣＰライブラリ２７０内のキャラクタはＯＰＣステップ２５４またはＭＤＰステップ２５８に与えられ得る。ＣＰライブラリ２７０は、キャラクタおよびステンシル設計ステップ２７２またはグリフ生成ステップ２７４にもキャラクタを与える。キャラクタおよびステンシル設計ステップ２７２は、ステンシルステップ２６０およびＣＰキャラクタライブラリ２７０に入力を与える。グリフ生成ステップ２７４は、グリフまたはパラメータ化グリフライブラリ２７６に情報を与える。また、上述のように、グリフまたはパラメータ化グリフライブラリ２７６は、ＯＰＣステップ２５４またはＭＤＰステップ２５８に情報を与える。

本発明全体にわたって、荷電粒子ビーム書込装置の縮小レンズにおいて利用可能なＣＰキャラクタ倍率の範囲は１未満であると考えられることを理解すべきである。したがって本発明では、拡大および縮小という言葉は同一の動作を指す。

本発明全体にわたって、「演算する」および「演算」という用語は、式などの通常の決定論的方法に加えて、前演算、テーブルルックアップ、構成的アルゴリズム、欲張りアルゴリズム、逐次改善法を含み得る。

本明細書を特定的な実施例を参照して詳細に説明したが、当業者であれば、上記を理解することによって、これらの実施例の変化、変形例および均等物を容易に想到し得ることが認識されるであろう。本発明の可変倍率荷電粒子ビーム書込装置およびそのような装置を用いたフラクチャリングおよびパターン形成のための方法に対するこれらおよび他の変更例および変形例は、添付の請求項により特定的に記載される本発明の主題の思想および範囲から逸脱することなく当業者によって実践され得る。さらに、当業者であれば、上記の説明は例示的なものに過ぎず、限定的であることが意図されていないことを認識するであろう。したがって、本発明の主題は、添付の請求項およびその均等物の範囲内に入るそのような変更例および変形例も包含することが意図される。

Claims

荷電粒子ビームリソグラフィのための装置であって、
ショットのセットを読出す入力装置であって、前記ショットのセットの中の各ショットは倍率を有する入力装置と、
キャラクタパターンを含むキャラクタプロジェクション（ＣＰ）ステンシルと、
前記パターンを表面上に書込む際に前記ステンシルのキャラクタパターンの倍率変更を導入する縮小レンズであって、前記倍率はショット毎に異なり得る縮小レンズとを備える、装置。
前記縮小レンズの１つの軸上の前記倍率変更は、前記縮小レンズの異なる軸上の前記倍率変更とは異なり得る、請求項１に記載の装置。
前記縮小レンズは複数の倍率に較正され得る、請求項１に記載の装置。
２つの較正倍率同士の間の倍率で書込む際に補間法が用いられる、請求項３に記載の装置。
フラクチャリングまたはマスクデータ準備（ＭＤＰ）または光学近接効果補正（ＯＰＣ）のための方法であって、
表面上に形成すべきパターンを入力するステップと、
前記パターンを形成するためのキャラクタプロジェクションのキャラクタのショットのセットを決定するステップとを備え、前記ショットのセットの中の複数のショットについての倍率変更が計算され、前記方法はさらに、
前記複数のショットについての前記倍率変更の情報を出力するステップを備える、方法。
前記倍率変更は異なる軸について別個に割当てられ得る、請求項５に記載の方法。
前記ショットのセットの中の各ショットの線量を決定するステップをさらに備える、請求項５に記載の方法。
前記ショットのセットの中の各ショットについての前記倍率変更が計算される、請求項５に記載の方法。
表面上にパターンを形成するための方法であって、
前記表面上に前記パターンを形成するためのステンシルマスクを有する荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、
各ショットが倍率変更を有するショットのセットを入力するステップと、
ショット毎に前記荷電粒子ビーム書込装置の前記倍率を変更するステップとを備える、方法。
前記荷電粒子ビーム書込装置の１つの軸に沿った前記倍率変更は、前記荷電粒子ビーム書込装置の異なる軸に沿った前記倍率変更とは異なり得る、請求項９に記載の方法。
前記ショットのセットの中の各ショットはショット線量をさらに含む、請求項９に記載の方法。
レチクルを使用する光リソグラフィプロセスを用いて集積回路を製造するための方法であって、
前記レチクル上にパターンを形成するためのステンシルマスクを有する荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、
各ショットが倍率変更を有する、前記レチクル上に前記パターンを形成するために用いるべきショットのセットを入力するステップと、
ショット毎に前記荷電粒子ビーム書込装置の前記倍率を変更するステップとを備える、方法。
前記荷電粒子ビーム書込装置の１つの軸に沿った前記倍率変更は、前記荷電粒子ビーム書込装置の異なる軸に沿った前記倍率変更とは異なり得る、請求項１２に記載の方法。
前記ショットのセットの中の各ショットはショット線量をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
表面を有する集積回路を製造するための方法であって、
前記表面上にパターンを形成するためのステンシルマスクを有する荷電粒子ビーム書込装置を用いるステップと、
各ショットが倍率変更を有する、前記表面上に前記パターンを形成するために用いるべきショットのセットを入力するステップと、
ショット毎に前記荷電粒子ビーム書込装置の前記倍率を変更するステップとを備える、方法。
前記荷電粒子ビーム書込装置の１つの軸に沿った前記倍率変更は、前記荷電粒子ビーム書込装置の異なる軸に沿った前記倍率変更とは異なり得る、請求項１５に記載の方法。