JP2016086102A - リソグラフィーシステム及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターンデータを共通化し、かつ複数の光学系の位置ずれに対応可能なリソグラフィーシステムを提供することを目的とする。【解決手段】 リソグラフィ—システム１０００は複数の光学系１００を有し、該複数の光学系で各々整形されたビームによって基板１０上にパターンを描画する描画装置１と、複数の光学系１００で共用する、複数種類のパターンデータを記憶する記憶手段２２と、複数種類のパターンデータのうち、前記描画装置が用いるパターンデータを選択して、前記描画装置に送信する送信手段とを有する。パターンデータは複数のサブパターンデータの集合データであり、かつ１つのサブパターンデータに対応する帯状の描画領域の幅は前記ビームによる描画幅を整数分割した長さであることを特徴とする【選択図】 図１

Description

本発明は、リソグラフィーシステム及び物品の製造方法に関する。

複数の電子光学系（以下、光学系と称す）で複数の電子ビームを照射して、基板上にパターンを描画する描画装置が知られている。各光学系が例えば水平面内で一列に配列されている場合、１つの光学系あたり、配列方向と直交する方向を長辺とする帯状の領域単位でパターンを描画する。複数の光学系によって、異なるショット領域に対して同時にパターンを描画していく。

この場合、配列方向の各光学系の光軸間の距離と、同方向におけるショット領域のピッチとの間に整数比の関係があることが好ましい。回路パターン等の描画パターンに係る設計図形データからパターンデータに変換する処理、及び変換したパターンデータを各光学系に転送する処理を共通化させることができるからである。

しかし、ショット領域のサイズが変わると前述の整数比の関係が崩れるため、パターンデータの共通化が困難になる。そこで、特許文献１は、鉛直方向の軸を回転軸として旋回可能な支持部材上に複数の光学系を配列した描画装置を開示している。当該描画装置は、支持部材の旋回角度を調整することで、各光学系間の光軸間の距離を調整している。

特開２００４−１７２４２８号公報

特許文献１に記載の描画装置であっても、経時的に複数の光学系の位置が変化してしまうと、再度パターンデータへの変換をし直す必要が生じる。

そのため、データ変換処理を経た、複数の描画パターンに係るパターンデータを予めメモリに記憶する方式の場合は、全てのパターンデータを最初から変換しなおす必要が生じるおそれがある。一方、パターンデータを描画直前に変換する方式の場合は、１つのパターンを描画し終えるごとに要するパターンデータへの変換処理の時間がロスタイムとなり、恒常的なスループット低下の要因となるおそれがある。

そこで本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、パターンデータを共通化し、かつ複数の光学系の位置ずれに対応可能なリソグラフィーシステムを提供することを目的とする。

本発明のリソグラフィーシステムは複数の光学系を有し、該複数の光学系で各々整形されたビームによって基板上にパターンを描画する描画装置と、前記複数の光学系で共用する、複数種類のパターンデータを記憶する記憶手段と、前記複数種類のパターンデータのうち、前記描画装置が用いるパターンデータを選択して、前記描画装置に送信する送信手段とを有し、前記パターンデータは複数のサブパターンデータの集合データであり、かつ１つの前記サブパターンデータに対応する帯状の描画領域の幅は前記ビームによる描画幅を整数分割した長さであることを特徴とする。

本発明に係るリソグラフィーシステムによれば、パターンデータを共通化しつつ複数の光学系の位置ずれに対応可能となる。

リソグラフィーシステムの構成図。 光学系の構成図。 描画装置の構成図。 描画領域について説明する図。 描画方法について説明する図。 データの流れを示すフローチャート。 データ分割について説明する図。 データ変換について説明する図。 スティッチングデータについて説明する図。

［実施形態１］
図１は、第１及び第２の実施形態に係るリソグラフィーシステム１０００の構成図である。リソグラフィーシステム１０００は、４台の電子ビーム描画装置１（以下、描画装置１と称す）を有している。

リソグラフィーシステム１０００は、ショットパターンに係る設計図形データをパターンデータに変換する（生成する）変換回路２０と、変換されたパターンデータを記憶する主メモリ（記憶手段）２２を有している。主メモリ２２は、複数種類の設計図形データを変換した、複数種類のパターンデータを記憶している。

さらに、サーバー（送信手段）２１を有している。サーバー２１は、変換後のパターンデータを主メモリ２２に記憶させ、かつ主メモリ２２内のデータから適切なショットパターンに係るパターンデータを選択して各描画装置１の中間データメモリ１８（以下、中間メモリ１８と称す）に転送する。

ここで、ショットパターンとは、１つあるいは複数のチップパターンに係るパターンの形成単位である。ショットパターンのサイズは、他のリソグラフィ装置や加工装置の処理単位と共通であることが好ましく、例えば短手方向の幅が約２０ｍｍ〜２５ｍｍである。設計図形データとは、例えばベクター形式のデータである。また、パターンデータとは例えばビットマップ形式の画像データであり、本実施形態ではパターンデータは、後述するサブストライプデータ（サブパターンデータ）を単位データとする。変換回路２０によるデータ変換の方法やデータの転送方法については、後で詳述する。

図２は１つの描画装置１の光学系１００の構成を示す図である。電子ビームを放射する電子源１０１は、ＬａＢ_６又はＢａＯ／Ｗ等を電子放出材として含む熱電子型の電子源である。コリメータレンズ１０２は、電界により電子ビームを収束可能な静電型のレンズである。電子源１０１から放射された電子ビームが互いに平行になるように、電子ビームを整形する。

ブランキングアパーチャアレイ１０３は、コリメータレンズ１０１を通過した電子ビームを２次元に配列された開孔（不図示）で複数の電子ビームに分割する。さらに、ブランキングアパーチャアレイ１０３の静電型のブランカー（不図示）は、後述するブランキング制御回路１３からの指示に従って、開孔で分割された複数の電子ビームを個別に偏向する。偏向動作によって、光学系１００の描画領域１０８への照射又は非照射を制御する。

レンズ１０４は静電型の電子レンズで、レンズ１０５は磁界型の電子レンズである。レンズ１０４とレンズ１０５は、それぞれ、ブランキングアパーチャアレイ１０３の複数の開孔での電子ビームの中間像を形成する。

レンズ１０６は磁界型の電子レンズである。レンズ１０６は光学系１００での対物レンズとして作用し、レンズ１０４及びレンズ１０５が形成した中間像を描画領域１０８に投影する。偏向器１０７は、複数の電子ビームを一括して所定の方向に偏向し、ウエハ（基板）１０（図３に図示）に対する描画領域１０８の位置を微調整する。

図３は、１台の描画装置１の構成を示す図である。１台の描画装置１は３つの光学系１００を有している。３つの光学系１００で整形された電子ビームが、それぞれ、ウエハ１０上にパターンを描画する。ステージ１１は、静電チャック（不図示）によりウエハ１０を吸着保持した状態で、光学系１００の光軸と直交するＸＹ平面内で移動する。ステージ１１上には検出器１２が載置されている。検出器１２は、電子ビームの位置及び電流を検出する。

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の複数のブランカーの駆動を個別に制御する。データ処理回路１４は、メモリ１４ｂ、１４ｄ（図８に図示）と、データ処理回路１４ａ、１４ｃ（図８に図示）とを有している。データ処理回路１４ａ、１４ｃは、各光学系１００のブランキングアパーチャアレイ１０３の制御に必要となるストライプデータを生成する。

偏向器制御回路１５は、各光学系１００の偏向器１０７をそれぞれ制御する。検出処理回路１６は、検出器１２からの信号に基づいて、複数の電子ビームの実際の配列座標と電流値とを算出する。ステージ制御回路１７は、レーザ干渉計（不図示）によるステージ１１の位置の計測結果を用いて、ステージ１１の位置決めを制御する。

中間メモリ１８は、主メモリ２２に格納されていた複数種類のショットパターンに係るパターンデータのうちの１つを記憶するメモリである。

主制御系１９は、描画装置１で描画するショットパターンに応じたパターンデータをサーバー２１に要求する。これを受けて、中間メモリ１８にパターンデータが転送される。また、ブランキング制御回路１３、データ処理回路１４、偏向器制御回路１５、検出処理回路１６、ステージ制御回路１７を統括的に制御する。

描画装置１の制御手段は、本実施形態ではブランキング制御回路１３、データ処理回路１４、偏向器制御回路１５、検出処理回路１６、ステージ制御回路１７、主制御系１９により構成されているが、これは一例にすぎず、適宜変更が可能である。

図４（ａ）（ｂ）は、描画領域について説明する図である。図４（ａ）は、ウエハ１０上に描画すべきショット領域１０９の配置例、あるいは既に形成された、ショット領域１０９の配置例である。図４（ｂ）は、Ｘ軸方向に配列された電子ビームによる描画領域１０８とウエハ１０との関係を示す図である。

ウエハ１０が載置されたステージ１１が、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に移動することで、３つの光学系１００のそれぞれの描画領域１０８がウエハ１０上を走査する。３つの光学系１００のそれぞれにおいて、ストライプ領域（帯状の描画領域）に対応するストライプデータに基づいて電子ビームの照射（ＯＮ）又は非照射（ＯＦＦ）が制御される。これにより、３つのストライプ領域（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）に対してパターンが描画されていく。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、階調制御を伴う描画方法を説明する図である。図５（ａ）は、描画領域１０８あたりの電子ビームの配列を示している。ブランキングアパーチャアレイ１０３で分割された電子ビームは５行２０列で構成され、列のピッチに対して行のピッチは２倍である。

図５（ａ）に示すように紙面に対して上から下方向にステージ１１が移動すると、ウエハ１０上の各位置に対して、対象のビーム列のｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ行の電子ビームが順に走査する。

図５（ｂ）は、ウエハ１０上の位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）（１）〜（６）と露光量（Ｄｏｓｅ）の関係を示す図である。例えば、位置（１）は、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ行の電子ビームを用いることで露光量５で照射されることを示している。全ての電子ビームはクロック信号に基づきウエハ１０を照射し、ステージ１１は単位クロックあたり列ピッチ分移動する速度で連続的に移動する。

図５（ｂ）のデータに基づいて設定した、ＯＮ／ＯＦＦ信号のタイムテーブルを図５（ｃ）に示す。ウエハ１０のステージの移動方向に並んでいる位置（１）〜位置（６）を露光する、各行（ｊ〜ｎ行）による電子ビームのＯＮ／ＯＦＦ信号を示している。単位クロック２個分で、ステージが１ピッチ分移動する様子を示している。

電子ビームの列の幅が光学系１００の描画幅であり、かつストライプ領域の幅に相当する。例えば、数十ｎｍのピッチで、１列あたり４０００本のビームが配置された場合は、ストライプの幅は８０〜１００μｍ程度となる。

つづいて、リソグラフィーシステム１０００におけるパターンデータの変換プロセスと、このリソグラフィーシステムにおける描画方法について説明する。

図６は、リソグラフィーシステム１０００におけるデータの流れを示すフローチャートである。まず、変換回路２０が、ショットパターンに係る設計図形データをサブストライプ領域の幅に対応するように整数分割する。そして、ビットマップ形式のデータに変換したサブストライプデータを圧縮する（Ｓ１０）。

図７は、パターンデータに対応するショット領域と、サブストライプデータに対応するサブストライプ領域、及びストライプデータに対応するストライプ領域との関係を示す図である。図７に示すように、ショットパターンに係るパターンデータ、及びストライプデータは、サブストライプデータを単位データとし、複数のサブストライプデータで構成された集合データである。

変換回路２０は、サブストライプ領域の幅（例えば、５〜１０μｍ）がストライプ領域（例えば、８０〜１００μｍ）を整数分割した長さとなるように分割する。すなわち、サブストライプ領域の幅は、複数の電子ビームによる描画幅を整数分割した長さである。変換回路２０は、偏向器１０７による偏向幅、ストライプ領域の幅（すなわち、描画領域１０８の幅）、ショット領域の幅に基づいてサブストライプ領域の幅を決定する。照射位置の微調整は偏向器１０７により行われる。

図６の説明に戻る。変換回路２０は、サブストライプデータを、サーバー２１に転送する。サーバー２１は、変換したパターンデータを主メモリ２２に記憶させる（Ｓ２０）。変換回路２０は、同様にして他のショットパターンに係る設計図形データをパターンデータに変換し、複数種類のパターンデータを主メモリ２２に記憶させる。

描画装置１で描画すべきショットパターンが決定されると、描画装置１の主制御系１９はサーバー２１にそのショットパターンに係るパターンデータを要求する（Ｓ３０）。サーバー２１は、要求されたパターンデータを、主メモリ２２内に記憶されている複数種類のパターンデータから選択する。そして、要求のあった描画装置１の中間メモリ１８に転送する（Ｓ４０）。

データ処理回路１４は、光学系１００で使用するストライプデータを逐次変換する。そのために、描画装置１の主制御系１９は、中間メモリ１９に転送されたパターンデータの一部を選択して抜き出し、各光学系１００に必要なサブストライプデータを配信するための選択条件を決定する。選択条件は、各光学系１００の描画領域１０８の端の位置を始点として、サブストライプデータの数を示す。

描画領域１０８の端の位置は、ショット領域のレイアウトと光学系１００の相対的位置関係に基づいて定まる。サブストライプデータの数は、描画幅方向（前述のＸ軸方向）における描画領域１０８の描画幅に基づいて定まる。

このとき、複数の光学系１００に係る光軸の位置を示す、描画領域１０８の位置（複数の光学系に係るビームの位置情報）は、設計値から求まる位置ではなく実測値に基づくことが好ましい。機械的な加工精度や、描画装置１の組み立ての精度によって描画装置１ごとに光学系１００同士の距離が異なる場合があるからである。係る場合は、描画装置１毎に異なる選択条件を設定すれば良い。

また、各光学系１００の相対的な位置関係も描画動作時の振動によって経時的に変化する恐れがあることから、電子ビームの位置情報も定期的に更新し、選択条件を更新する。

描画の指令を受けた主制御部１９は、データ処理回路１４にそのデータ処理回路１４で処理する複数のサブストライプデータを選択するように指示する。データ処理回路１４は、前述の選択条件に従って、各々のデータ処理回路１４の接続先の光学系１００で使用する、複数のサブストライプデータを選択し、データを展開する（Ｓ５０）。

図８の模式図を用いてデータ変換（Ｓ５０）について説明する。データ処理回路１４のデータ処理回路１４ａ（選択手段）は、前述の選択条件に従って、複数のサブストライプデータを選択する。そして、メモリ１４ｂに一時的に記憶させる。データ処理回路１４ｃは、ストライプデータに係るサブストライプデータの圧縮データを展開して、光学系１００ごとに特有の収差補正などの補正処理を施す。データ処理回路１４ｃは生成したストライプデータをメモリ１４ｄに記憶させる。メモリ１４ｄは２つのストライプデータを記憶可能な、２面バッファメモリである。

図７の説明に戻る。生成されたストライプデータに基づいて、ブランキング制御回路１３は、ブランキングアレイ１０３を制御するための照射の制御データを作成する。主制御部１９はブランキング制御回路で作成した照射データに基づいて、ウエハ１０にパターンを描画する（Ｓ６０）。

主制御部１９は、ブランキングブランキング制御回路１３にブランキングアパーチャアレイ１０３を制御させ、ステージ制御回路１７にステージ１１の移動を制御させる。各光学系１００のバッファメモリ１４ｄに記憶させたデータのうち、１つのストライプ領域分のストライプデータに相当する描画領域を描画させる。

１つのストライプ領域の描画が終了したら、主制御系１９は２面バッファメモリ１４ｄのもう片方のメモリに記憶されている次のストライプデータを読み出す。このデータに基づいて、次のストライプ領域の描画を実行させる。２つ目のストライプ領域の描画と並行して、データ制御回路１４ａは、さらに次に描画するストライプデータを前述と同様の手法により選択する。データ処理回路１４ｃは圧縮したサブストライプデータで構成されたストライプデータを展開し、既に描画が終了したストライプデータが記憶されているバッファメモリ１４ｄの一方に上書きする。

データ処理回路１４ａは、光学系１００に必要なサブストライプデータを逐次選択し、展開して、メモリ１４ｄに記憶させる。逐次ストライプデータを生成していくことにより、１つの光学系１００あたり１ショットパターン分のパターンデータを記憶する必要が無くなる。よって、実装増大の抑制やコストの低減を図ることができる。

本実施形態のリソグラフィーシステムにおいて、主メモリ２２は多種多様なショットパターンに係るパターンデータをサブストライプデータ単位で記憶している。そして、各描画装置１で、光学系１００のそれぞれが必要とする複数のサブストライプデータを選択することによりストライプデータを生成する。

そのため、異なる光学系においても１つのパターンデータを共通して使用する（共用する）ことができる。光学系１００の光軸位置が設計位置に対してずれている場合も、データ処理回路１４が選択するストライプデータを変更するだけで同じパターンデータを使用することができる。よって、異なる描画装置間で光学系の位置に機差が生じている場合も、１つのパターンデータを共通して使用することができる。

さらに、経時的に光軸の位置ずれが生じる場合であっても、主制御系１９が選択条件を変更し、データ処理回路１４が各光学系１００のために選択するサブストライプデータを変更するだけで良い。そのため、種々のデータ変換において最も時間を要する設計図形データからパターンデータへの変換工程を描画動作と並行して行い、主メモリ２２にまとめて記憶させておくことができる。変換済みのパターンデータを用いて光学系の位置ずれに対応できるため、１つのパターンを描画し終えるごとにパターンデータへの変換を実行した場合に生じるスループットの低下を防ぐ効果がある。

このようにして、パターンの切り替え時に配列変化が生じた場合であっても、すぐに記憶しているデータを用いて次のショットパターンを描画することが可能となる。

［実施形態２］
実施形態１では、各々の電子ビームが描画する領域が重複しない実施形態であった。しかしながら、ウエハ１０への照射熱の影響で描画位置がずれてストライプ領域間のパターンが分断してしまう可能性がある。係る場合は、隣り合う領域の一部を重複させながら描画する。

実施形態２のリソグラフィーシステムは、リソグラフィーシステム１０００とほぼ同様の構成である。実施形態１に比べて、ステージ制御部１７がステージ１１をＸ軸方向に移動させる際の１回あたりの移動量が描画領域１０８の幅よりも小さくなる点が異なる。さらに、データ処理回路１４ａは、選択した複数のサブストライプデータのうち両端に位置する少なくとも２つのサブストライプデータ（一部のサブパターンデータ）を、重複して描画する領域のスティッチングデータ（多重描画領域用のサブパターンデータ）としている。

スティッチングデータには、所定のルール（露光量を半分にする、等）に従いデータ修正を施してから、ストライプデータを生成する。ストライプ領域の両端を重複しながら描画する場合であっても、選択するサブストライプデータの組み合わせを変更することで、描画装置１の機差、及び光学系１００の光軸の位置ずれに対して対応可能となる。

［その他の実施形態］
主メモリ２２の構成は、１つの大容量のメモリでも、複数のメモリを組み合わせたものでも構わない。サーバー２１が複数種類のパターンデータにアクセス可能であり、描画装置１に必要なパターンデータを転送可能であれば良い。

リソグラフィーシステムが有する描画装置は何台でも良い。また、描画装置同士が同じパターンを描画する場合はもちろん、前述の実施形態１、２のように異なるパターンを描画する場合にも適用可能である。

光学系ごとに描画幅が異なっていても共通のパターンデータを用いることが可能である。１つの光学系による描画領域を所定幅に変更しながら描画する場合には、その所定幅がビームの描画幅に該当する。

描画データに基づいて複数の電子ビームの露光量や照射又は非照射を電子ビームごとに制御できるデバイスであれば、各電子ビームの照射又は非照射の制御は、ブランキングアパーチャアレイ１０３以外のデバイスで制御しても良い。光学系の数、及び、１つの光学系あたりのビーム本数は、実施形態１、２に限定されるものではなく適宜変更可能である。

実施形態１、２では、電子ビームを用いてパターンを描画する描画装置を例に説明したが、本発明のリソグラフィーシステムに適用できる描画装置はこれに限られない。イオンビーム等の荷電粒子線、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、ＥＵＶ光を用いて基板上にパターンを描画する描画装置にも適用しても良い。

［物品の製造方法］
本発明の実施形態に係る物品（半導体集積回路素子、液晶表示素子、撮像素子、磁気ヘッド、ＣＤ−ＲＷ、光学素子、フォトマスク等）の製造方法は、前述の描画装置を用いて基板（ウエハやガラス板等）上にパターンを描画する工程と、描画した基板を現像する工程とを含む。さらに、他の周知の処理工程（酸化、成膜、蒸着、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）を含んでも良い。

１ 描画装置
１０ ウエハ
１４ データ処理回路
２２ 主メモリ
２１ サーバー
１００ 光学系
１０００ リソグラフィーシステム

Claims (6)

1. 複数の光学系を有し、該複数の光学系で各々整形されたビームによって基板上にパターンを描画する描画装置と、
   前記複数の光学系で共用する、複数種類のパターンデータを記憶する記憶手段と、
   前記複数種類のパターンデータのうち、前記描画装置が用いるパターンデータを選択して、前記描画装置に送信する送信手段とを有し、
   前記パターンデータは複数のサブパターンデータの集合データであり、かつ１つの前記サブパターンデータに対応する帯状の描画領域の幅は前記ビームによる描画幅を整数分割した長さであることを特徴とするリソグラフィーシステム。
2. 前記描画装置は選択手段を有し、該選択手段は前記複数の光学系に対応するビームの位置情報と前記描画幅に基づいて、前記複数の光学系の各々で用いられる複数の前記サブパターンデータを選択することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィーシステム。
3. 前記選択手段は、選択した複数の前記サブパターンデータのうち、一部の前記サブパターンデータを多重描画領域用のサブパターンデータとすることを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィーシステム。
4. 前記描画装置は複数あり、前記送信手段は、前記複数種類のパターンデータから選択したパターンデータを、該パターンデータを用いる前記描画装置に送信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリソグラフィーシステム。
5. 前記描画装置は、前記複数の光学系に対応するビームの位置情報を更新することを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィーシステム。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィーシステムを用いて基板に描画を行う工程と、前記工程で描画された基板を現像する工程とを有することを特徴とする物品の製造方法。

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