JP2018041790A - 露光装置および露光データ構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の荷電粒子ビームを発生する複数のカラム部にビーム制御データを分配する露光装置および露光データ構造を提供する。【解決手段】第1の方向に配列した複数の荷電粒子ビームを発生する複数のカラム部と、荷電粒子ビームの照射タイミングを個別に制御するカラム制御部と、デバイスパターンの配置座標を記述した設計データをもとに、1本の荷電粒子ビームの幅を有し第2の方向に伸びた帯状の領域に分割してなる第2のデータと第1の方向の位置に基づいて当該第2のデータを特定する第1のデータとよりなる露光データに変換する変換部と、露光データを格納する第1保存部と、露光順序に従って露光データを再構成してカラム部のそれぞれに分配する分配部と、を備える露光装置、およびそのような露光装置用の露光データ構造およびビーム制御データの作成方法を提供する。【選択図】図1
Description
本発明は、露光装置および露光データ構造に関する。
従来、線幅が十nm程度の光露光技術で形成した単純なラインパターンに、電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光技術を用いて加工することで、微細な回路パターンを形成するコンプリメンタリ・リソグラフィが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、複数の荷電粒子ビームを用いるマルチビーム露光技術も知られている(例えば、特許文献2参照)。さらに、複数の荷電粒子カラムを備えたマルチカラム露光技術も知られている(例えば、特許文献3参照)。
コンプリメンタリ・リソグラフィにおいて、荷電粒子ビームが露光するパターンは、ラインパターンと組み合わせるために、その位置および大きさなどに制限を受ける。このような制限のもとで、デバイスの設計データは、例えば、当該デバイスに設定された座標系のもとで個々のデバイスパターンの頂点位置の座標値を記述する。デバイスの設計データにおけるデータの並びは、デバイスの設計に使用した設計ツールに依存したものであり、必ずしも露光装置による露光順序を反映したものになっていない。デバイスの設計データから、複数の荷電粒子カラムの複数の荷電粒子ビームを個別に制御する制御データを作成するのは困難であった。
本発明の第1の態様において、試料に予め形成されたラインパターンの長手方向である第2の方向に試料を移動させながら、ラインパターンの長手方向に直交する第1の方向に並んだ複数の荷電粒子ビームを照射して、ラインパターンが形成された試料にカットパターンを形成する露光装置であって、第1の方向に配列した複数の荷電粒子ビームを発生する複数のカラム部と、荷電粒子ビームの照射タイミングを個別に制御するカラム制御部と、デバイスパターンの配置座標を記述した設計データをもとに、1本の荷電粒子ビームの幅を有し第2の方向に伸びた帯状の領域に分割してなる第2のデータと第1の方向の位置に基づいて当該第2のデータを特定する第1のデータとよりなる露光データに変換する変換部と、露光データを格納する第1保存部と、露光順序に従って露光データを再構成してカラム部のそれぞれに分配する分配部と、を備える露光装置を提供する。
本発明の第2の態様において、前記露光装置の露光データの構造であって、ラインパターンの最小幅と同一の幅を有し第2の方向に延伸するグリッドに含まれるパターンのうち、第2の方向に一定の長さのサブグリッドに含まれるパターンの配置座標を指定するサブグリッドデータと、一本のグリッドに含まれるサブグリッドデータを指定するグリッドデータと、第1の方向に一定の範囲毎に区分されたグリッドグループに属するグリッドデータを指定するグリッドグループデータと、により構成される露光データ構造を提供する。
本発明の第3の態様において、デバイスパターンの配置座標を記述した設計データを露光データに変換する方法、およびカラム部の露光順序に従って露光データを再構成して、カラム部の荷電粒子ビームを制御するビーム制御データとして分配する方法を提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本実施形態に係る露光装置100の構成例を示す。露光装置100は、予め定められたグリッドに基づいて試料上に形成されたラインパターンに応じた位置に、当該グリッドに対応した照射領域を有する荷電粒子ビームを照射して、カットパターンまたはビアパターンなどのデバイスパターンを形成する。
露光装置100は、図1に示された試料10に近い側に、一つのステージ部110および複数のカラム部120を備える。また、露光装置100は、これら一つのステージ部110と複数のカラム部120とを制御するために、一つのステージ制御部140と複数のカラム制御部130とを備える。複数のカラム制御部130のそれぞれは、対応するカラム部120を個別に制御する。ステージ制御部140は、ステージ部110の位置を検出するとともに、ステージ部110の位置の検出結果をもとに、ステージ部110の移動を制御する。
ステージ部110に載置される試料10は、一例として、シリコン等で形成された半導体ウエハであり、その表面に金属等の導電体で互いに平行な複数のラインパターンが形成されている。本実施形態に係る露光装置100は、当該ラインパターンに対して微細な加工(カッテングによる電極や配線の形成、および/またはビアホールによるコンタクトの形成)をすべく、ラインパターン上に塗布されたレジストに荷電粒子ビームを照射する。以下の明細書では、露光装置100を制御する第1の方向が当該ラインパターンの長手方向と直交する方向を表し、露光装置100を制御する第2の方向が当該ラインパターンの長手方向を表すものとして記載する。
試料10は、図1に示すXY平面内で、試料10表面に形成されたラインパターンの長手方向がX軸方向と略平行になるように、ステージ部110上に載置される。また、露光中においてステージ部110は、X軸方向に移動する。これにより、露光中のステージ部110は、試料10表面に形成されたラインパターンの長手方向と略平行な方向に試料10を移動させる。
複数のカラム部120のそれぞれは、電子またはイオンなどを有する荷電粒子ビームを発生し、ステージ部110上に載置された試料10を照射する。本実施形態において、カラム部120が、電子ビームを発生する例を説明する。カラム部120の数は、一例として88である。複数のカラム部120は、XY平面内で、例えば略30mmピッチで配置されている。ステージ部110に載置された直径略300mmの半導体ウエハである試料10の表面は、ステージ部110の可動範囲において、少なくとも一つのカラム部120から発生された電子ビームにより照射される。
複数のカラム部120のそれぞれは、一定の間隔を開けて一列に並んだ複数の電子ビームからなるアレイビームを発生する。それぞれのカラム部120は、Z軸回りに、アレイビームの配列方向が露光中のステージ部110の移動方向と直交する方向に略一致するように設置される。露光中のステージ部110の移動方向と試料10の表面に形成されたラインパターンの長手方向とが略一致するように試料10はステージ110上に搭載されているので、それぞれのカラム部120は、ラインパターンの長手方向と直交するラインパターンの幅方向に、照射位置が異なる複数の電子ビームからなるアレイビームを発生することになる。
アレイビーム全体のビーム幅は、例えば60umである。アレイビームに含まれる電子ビームの数は、例えば4098である。露光装置100は、アレイビームをラインパターンの長手方向に移動しながら、ラインパターンの幅方向に照射位置が異なる複数の電子ビームのそれぞれを試料10に照射するか(ON状態)、否か(OFF状態)を個別に切り換えて、試料10にパターンを露光する。
図1に露わには記載していないが、露光装置100は、露光装置100全体を統合して制御する中央演算処理ユニット(CPU)、および中央演算処理ユニットと装置を構成する各ユニットとの間で命令やデータの授受を行うためのバスを備える。中央演算処理ユニットは、例えばワークステーションであり、ユーザからの操作指示を入力する端末の機能も有する。
図1の左側から右側に向かう露光データの処理の流れに沿った露光装置100の構成を次に説明する。設計データ150は、露光装置100に入力されるデバイスパターンのデータである。設計データ150は、CAD(Computer−Aided Design)ツールを用いて設計されたデバイスパターンの位置、大きさ、および/または形状を示すデータである。設計データ150は、デバイスに設定された座標系で、一例として個々のデバイスパターンの頂点位置の座標値であるデバイスパターンの配置座標を記述したものである。
露光装置100に入力された設計データ150は、変換部152によって露光データ162に変換される。変換部152は、設計データ150から露光データ162へのデータ変換を行うデータ変換装置である。また、変換部152は、設計データ150から露光データ162へのデータ変換機能を有するソフトウェアであってもよい。露光データ162は、設計データ150と同等なパターン内容を表すデータであるが、本実施形態に係る露光装置100のビーム制御データを構成するために適切なデータ形式に変換されたデータである。
露光データ162は、ラインパターンの長手方向と直交する第1の方向の露光データを指定する第1のデータと、ラインパターンの長手方向と平行な第2の方向の露光データを指定する第2のデータと、から構成される。第1のデータは、アレイビームが配列する方向の露光データを指定する。第2のデータは、露光中にステージ部110が移動する方向の露光データを指定する。第1のデータおよび第2のデータは、ともに露光装置100の露光動作において、特徴的な方向と対応するデータである。
第1のデータおよび第2のデータはデータ内部に階層構造を有し、デバイスの相対的に広い領域を指定するデータが、その中に含まれる相対的に狭い領域を指定する。露光データ162は、露光に先立って作成され、露光装置100の第1保存部160に保存される。本明細書の後半で後程、露光データ162の構成例、および変換部152による露光データ162の作成方法の例について説明する。
図1に示される配置データ172も露光に先立って決定され、露光装置100の配置データ保存部170に保存される。配置データ172は、試料10の表面に形成されるデバイスの大きさ、デバイスの配置ピッチ、およびデバイスの配置位置などに関するデータである。配置データ172は、デバイスの設計データ150、および試料10である半導体ウエハ表面の有効露光範囲などに応じて決定される。尚、配置データ172のデータ容量は露光データ162のデータ容量と比較すると十分に小さいため、露光装置100は、配置データ172に対する専用の保存部170を持たなくてもよい。配置データ172は、例えば中央演算処理ユニット(CPU)の記憶部に保存してもよい。
分配部180は、配置データ172に基づいてデバイスの露光データ162の位置を決定することで、試料10の上のパターンの位置が確定する。その後、分配部180は、上記のデバイスの配置データ172および複数のカラム部120のそれぞれが生成する電子ビームと試料10との位置関係の測定結果などを用いて、露光データ162から、複数のカラム部120のそれぞれに対するビーム制御データ184を作成する。分配部180は、露光データ162を構成する上記の第1のデータおよび第2のデータから各カラム120の照射可能領域と重複する部分のデータを、露光の順序に従って抽出して再構成することで、カラム部120のそれぞれに対するビーム制御データ184を作成する。複数のカラム部120が、試料10表面の異なる位置に異なるパターンを略同時に露光することと対応して、分配部180は、カラム部120のそれぞれに対して異なるビーム制御データ184を分配する。なお、第1のデータおよび第2のデータは個々のパターンの位置座標データを直接的に含むものではなく、後述する所定の領域に含まれるパターンのデータ群を呼び出すポインタとして規定されたものである。これにより、直接パターンの位置座標データを収集して再構成するよりも高速にビーム制御データ184を作成できるようになっている。
カラム部120のそれぞれに分配されるビーム制御データ184は、カラム部120のそれぞれと対応する第2保存部182に保存される。第2保存部182は、試料10に対するビーム制御データ184を露光前に予めすべて求めて保存しておいてよい。これに代えて、第2保存部182は、それぞれのカラム部120が露光する試料10上の一部の領域に対するビーム制御データ184を一時的に保存してもよい。ビーム制御データ184を一時的に保存する場合、第2保存部182のそれぞれは、少なくとも2つの保存部分を備えてよい。2つの保存部分は、カラム部120のそれぞれが連続して露光する試料10上の2つの領域(後程説明する2フレームに相当する)に対するビーム制御データ184を交互に保存してよい。
第2保存部182の一方の保存部分が、それぞれのカラム部120が1回のX軸方向へのステージ移動によって露光する領域である第1フレームのビーム制御データ184を一時保存し、カラム制御部130に出力して露光している間に、第2保存部182の他方の保存部分は、当該カラム部120の次回のX軸方向へのステージ移動によって露光される領域である第2フレームに対するビーム制御データ184を分配部180から受け取って読み込んでよい。
試料10に対するビーム制御データ184を予めすべて求めて保存する場合に比べて、試料10の一部の領域に対するビーム制御データ184を一時的に保存する場合は、第2保存部182に保存すべきデータ容量が削減される。本明細書の後半で後程、ビーム制御データ184の構成例、および分配部180によるビーム制御データ184の作成方法の例について説明する。カラム制御部130は、第2保存部182から出力されたビーム制御データ184に従って、照射位置が指定された位置に到着したタイミングで、一定時間電子ビームを出力させてパターンの露光を行う。
収集部190は、第2保存部182とカラム制御部130との接続部から、カラム部120のそれぞれに対する履歴データ194を収集する。収集部190は、第2保存部182からカラム制御部130へ出力されるビーム制御データ184の一部を、カラム部のそれぞれが露光する順序に応じて収集する。収集部190は、複数のカラム部120のそれぞれと対応させて、収集した履歴データ194を第3保存部192に保存する。第3保存部192に保存される履歴データ194は、試料10の表面に露光されたパターンについて、どのカラム部120が、どのような順序で露光したものであるかを露光中に記録するデータである。本明細書の後半で後程、履歴データ194の構成例を説明する。
以上のような、図1に示す露光装置100は、設計データ150の入力部から、変換部152を経て露光動作を行うステージ部110およびカラム部120までの構成を含んでいる。これに代えて、露光装置100は、変換部152を除いた構成としてもよい。この場合には、露光装置100は、露光データ162を保存する第1保存部160から、露光動作を行うステージ部110およびカラム部120までの構成とすればよい。後者の場合、変換部152は、露光装置100とは切り離して設置すればよい。変換部152は、デバイスの設計工程において設計データ150が作成された後の適切な時期に、露光に先立って、設計データ150を露光データ162に変換する。この場合に変換部152は、例えば、露光装置100が設置された施設のローカルエリアネットワーク(LAN)に接続しておき、ローカルエリアネットワークを介して露光データ162を露光装置100の第1保存部160に転送すればよい。
露光データ162の構成例および作成方法の例、ビーム制御データ184の構成例および作成方法の例、および履歴データ194の構成例などを説明する前に、その前提となる、カラム部120の露光動作について次に説明する。
図2は、本実施形態に係る露光装置100が一つのカラム部120から出力されるアレイビームを走査して、試料10の表面の一部に形成する照射可能領域200の一例を示す。ステージ制御部140がステージ部110をラインパターンの長手方向である第2の方向と略平行なX軸方向に移動させる例を示す。すなわち、露光に先立って、試料10はラインパターンの長手方向をステージ部110の連続移動方向であるX軸方向に揃えて設置する。ここで、ステージ部110は、ステージ制御部130の制御の下に、連続移動方向について極めて高い位置精度及び速度安定性を保ちつつ試料10を移動させることができる。
一つのカラム部120が発生するアレイビームの照射位置210は、図示のようにY軸方向細長く伸びた領域である。その照射位置210は、ステージ部110の移動に伴って試料10の表面を+X方向に移動する。これによりアレイビームは、帯状の領域220を電子ビームで照射する。ステージ制御部140は、ステージ部110を予め定められた距離だけ−X方向に移動させて、第1フレーム232を照射可能領域とする。第1フレーム232は、一例として、ステージ部110の移動方向であるX軸方向に30mmの長さ、アレイビームのビーム幅方向であるY軸方向に60μmの幅(fw)を有し、30mm×60μmの面積を有する。
ステージ制御部140は、次に、−Y方向にステージ部110をアレイビームのビーム幅(図2のfwで示す幅)だけ移動させ、さらに、ステージ部110を戻すように+X方向に移動させる。これにより、アレイビームの照射位置210は、試料10の表面を第1フレーム232とは異なる経路を通って−X方向に移動し、第1フレーム232と略同一面積で+Y方向に隣り合う第2フレーム234を照射する。同様に、ステージ制御部140は、−Y方向にステージ部110をアレイビームのビーム幅だけ移動させ、再び、当該予め定められた距離だけ−X方向にステージ部110を移動させて第3フレーム236を照射する。
ステージ制御部140は、ラインパターンの長手方向である第2の方向と略平行なX軸方向においてステージ部110を往復動作させ、試料10の表面における予め定められた領域である照射可能領域200を、一つのカラム部120で照射する。照射可能領域200は、例えば略30×30mmの正方形状の領域とすることができる。この照射可能領域200のサイズは、ステージ制御部140の制御動作によって決定されるが、カラム部120の配置間隔と同程度にしておけば、全カラム部120で同時並行して露光を行うことで試料10表面の全体の露光を行えるので好適である。
それぞれのカラム部120およびそれを制御するカラム制御部130は、フレームごとに露光を進める。即ち、カラム制御部130は、当該カラム制御部130に接続された第2保存部182の一方の保存部分に一時的に保存された第1フレーム232に対するビーム制御データ184を取得して、カラム部120を制御することにより、第1フレーム232を露光する。カラム制御部130が、第1フレーム232の露光動作を制御している間に、同じカラム部120の第2保存部182の他方の保存部分は、第2フレーム234に対するビーム制御データ184を分配部180から受け取り保存する。
カラム制御部130が、第2フレーム234の露光動作を制御している間に、同じカラム部120の第2保存部182の一方の保存部分は、第3フレーム236に対するビーム制御データ184を分配部180から受け取り保存する。第2保存部182の一方の保存部分と他方の保存部分とが、少なくとも2フレーム分のビーム制御データ184の入力と出力を繰り返すことにより、カラム部120およびカラム制御部130は、複数のフレームに対して切れ目なく露光動作を進める。
図3は、一つのカラム部120から出力されるアレイビームが、図2の一本のフレーム232に含まれるカットパターンを露光する動作を、より詳細に示した図である。図3は、ラインパターンの長手方向である第2の方向がX軸方向であり、ラインパターンの長手方向と直交する方向である第1の方向がY軸方向である。
X軸方向に平行で、Y軸方向には間隔gを有する複数の破線は、グリッドライン400と呼ばれる。グリッドライン400で挟まれたY軸方向に幅gを有するX軸方向に細長い区画は、グリッド401と呼ばれる。幅gはグリッド幅である。また、試料10の表面に予め形成されたラインパターン402は、グリッド401の長手方向であるX軸方向と一致する長手方向を有する。ラインパターン402のY軸方向幅の最小値は、グリッド幅gと略等しい。
本実施形態に係る露光装置100が露光するパターンは、グリッドライン400およびグリッド401に基づいて設計される。図3において、第1パターン410、第2パターン420、および第3パターン430と記した矩形は、当該露光パターンの例を示す。露光パターンのY軸方向の長さ、およびパターン間のY軸方向の間隔は、グリッド幅gの(1以上の)整数倍の値が用いられる。
例えば、図3の第1パターン410のY軸方向の長さは4gに略等しく、第2パターン420のY軸方向の長さは2gに略等しく、第3パターン430のY軸方向の長さは4gに略等しい。また、第1パターン410および第2パターン420のY軸方向のパターン間隔は2gに略等しい。
また、露光パターンは、その第1の方向のY座標値がグリッドライン400の第1の方向のY座標値と略一致するように配置されてよい。例えば、第1パターン410の下端(−Y方向の端)のY座標値は、図の最下端のグリッドラインから数えて5番目のグリッドラインのY座標値と略一致し、第1パターン410の上端(+Y方向の端)のY座標値は、最下端のグリッドラインから数えて9番目のグリッドラインのY座標値と略一致する。第2パターン420の下端のY座標値は、最下端のグリッドラインのY座標値と略一致し、第2パターン420の上端のY座標値は、最下端のグリッドラインから数えて3番目のグリッドラインのY座標値と略一致する。
図3は、試料10の表面に予め形成されたラインパターン402と、露光パターンの例である第1パターン410、第2パターン420、および第3パターン430との位置関係の一例を示すXY平面図である。第1パターン410は、最上部から2本のラインパターン402を同時にカットするパターンであり、第2パターン420は、最下部のラインパターン402をカットするパターンであり、第3パターン430は、中央の2本のラインパターン402を同時にカットするパターンである。
図3は、試料10の表面に予め形成されるラインパターン402と、一つのカラム部120から出力されるアレイビーム500の照射領域502との位置関係の一例を示すXY平面図でもある。カラム部120は、第1の方向であるY軸に一定間隔を開けて一列に並んだ第1の電子ビーム群(例えば、左側の照射領域502の列に対応する電子ビーム群)と、第1の電子ビーム群の隣にX軸方向に距離δ離れて並列して配置され、第1の電子ビーム群と同じサイズ及びピッチで配置された第2の電子ビーム群(例えば、右側の照射領域502の列に対応する電子ビーム群)とを生成する。
カラム部120から出力されるアレイビーム500の照射領域502が、フレームの開始点(フレームの−X方向側の端部)に移動した場合の例を示す。カラム部120から出力されるアレイビーム500は、ステージ部110の移動に伴い試料10表面上を移動してフレームを形成する。図では、フレームは、4本のラインパターン402を有し、それぞれのラインパターン402のライン幅および隣り合うラインパターン402の間の間隔が、共にグリッド幅gと略等しい例を示す。
アレイビーム500は、B1からB8の合計8の電子ビームが示されている。B1、B3、B5、B7が第1の電子ビーム群に属し、B2、B4、B6、B8が第2の電子ビーム群に属する。アレイビーム500は、複数の照射領域502のそれぞれに電子ビームを照射する。電子ビームB1からB8それぞれのY軸方向ビーム幅はグリッド幅gと略等しい。また、電子ビームB1からB8の照射位置は、Y軸方向においてそれぞれグリッド幅gずつずらして配列されている。アレイビーム500は、全体で略8gのビーム幅を露光する。
アレイビーム500に含まれる複数の電子ビームの照射領域502は、ステージ部110の連続移動に伴って、対応するグリッド401をそれぞれ移動する。図示の例では、電子ビームB1の照射領域は、−Y方向側から1番目のグリッドを移動し、電子ビームB2の照射位置は、−Y方向側から2番目のグリッドを移動する例を示す。
カラム制御部130は、第2保存部182から取得したビーム制御データ184をもとに、露光するパターンの第1の方向のY座標の値を検出する。カラム制御部130は、パターンのY座標値に応じて、露光に用いる電子ビームを選択する。図3の第2パターン420を例に説明する。ビーム制御データ184をもとに検出した第2パターン420のY座標値が、−Y方向側から1番目および2番目のグリッド401の範囲にあることに応じて、カラム制御部130は、当該Y座標値の範囲が照射領域となる電子ビームB1およびB2を選択する。電子ビームB1は、第2パターン420の一部であるパターン422を露光するのに用いられ、電子ビームB2は、第2パターン420の一部であるパターン424を露光するのに用いられる。
また、カラム制御部130は、第2保存部182から取得したビーム制御データ184をもとに、露光するパターンの第2の方向のX座標の値を検出する。カラム制御部130は、図3の照射領域502を構成する第1の電子ビーム群および第2の電子ビーム群に含まれる電子ビームのそれぞれに対して、パターンのX座標の値に応じて電子ビームをON状態またはOFF状態に切り替える照射タイミングを設定する。
即ち、カラム制御部130は、パターンの第2方向のX座標値、ラインパターンの長手方向に予め設定した基準位置(図3参照)のX座標値、およびステージ部110の移動速度を用いて、アレイビーム500の照射領域502が基準位置を通過してからパターンのX座標値に到達するまでの経過時間を設定する。カラム制御部130は、アレイビーム500の照射領域502が基準位置を通過するタイミングをステージ制御部140から取得する。カラム制御部130は、基準位置を通過した時点から当該経過時間後に、対応する電子ビームのON/OFF状態を切り替える。
図3の第2パターン420を例に説明する。カラム制御部130は、第2保存部182のビーム制御データ184をもとに、第2パターン420の両端のX座標値XcおよびXc+Sxを検出する。アレイビーム500の照射領域502は、ステージ部110の移動により、ラインパターンの長手方向である+X方向または−X方向に所定の速度で走査される。
ステージ部110が+X方向に照射領域502を移動させる場合、カラム制御部130は、図3の第1基準位置から第2パターン420のX座標値Xcにステージ部110が達するまでの経過時間、および第1基準位置から第2パターン420のX座標値Xc+Sxにステージ部110が達するまでの経過時間を設定する。カラム制御部130は、アレイビーム500の照射領域502が第1基準位置を通過するタイミングをステージ制御部140から得て、X座標値Xcに達する経過時間後に電子ビームB1およびB2をOFF状態からON状態に切り替える。カラム制御部130は、X座標値Xc+Sxに達する経過時間後に電子ビームB1およびB2をON状態からOFF状態に切り替える。これにより、ラインパターンの長手方向で第2パターン420の範囲に電子ビームが照射される。
ステージ部110が−X方向に照射領域502を移動させる場合、カラム制御部130は、図3の第2基準位置から第2パターンのX座標値Xc+Sxにステージ部110が達するまでの経過時間、および第2基準位置から第2パターンのX座標値Xcにステージ部110が達するまでの経過時間を設定する。カラム制御部130は、アレイビーム500の照射領域502が第2基準位置を通過するタイミングをステージ制御部140から得て、X座標値Xc+Sxに達する経過時間後に電子ビームB1およびB2をOFF状態からON状態に切り替える。カラム制御部130は、X座標値Xcに達する経過時間後に電子ビームB1およびB2をON状態からOFF状態に切り替える。これにより、ラインパターンの長手方向で第2パターン420の範囲に電子ビームが照射される。
図3は、一つのカラム部120が、合計8個の電子ビームB1からB8を有するアレイビームを出力する場合を示した。一つのカラム部120が、一般にn個の電子ビームを有するアレイビームを出力する場合も同様な露光動作を行ってよい。
即ち、本実施形態に係る露光装置100は、第1の方向に並んだ第1の電子ビーム群および第2の電子ビーム群から構成されるアレイビームの照射領域をラインパターンの長手方向である第2の方向に走査することで、1番目からn番目までのグリッド401に相当するn×gの幅を有するフレームに存在するパターンを露光する。アレイビームに含まれる電子ビームBk(1≦k≦n)の照射領域は、k番目のグリッド401を移動するように設定され、カラム制御部130は、パターンの第1の方向のY座標値をもとに、当該パターンを露光する電子ビームを選択してよい。また、カラム制御部130は、選択した電子ビームのそれぞれに対して、パターンの第2の方向のX座標値に基づいて電子ビームをON状態またはOFF状態に切り替える照射タイミングを設定してよい。
さらに、本実施形態に係る露光装置100は、例えば88個のカラム部120を備える。露光装置100は、88個のカラム部120のそれぞれが図2および図3で示す露光動作を行う。露光装置100は、88個のカラム部120が試料10の表面全体を並行して露光する。それぞれのカラム部120が、例えば略30×30mmの正方形の照射可能領域200(図2参照)を露光する時間で、88個のカラム部120を備える露光装置100は、試料10表面の全体を露光する。
これにより、複数のカラム部120を備える露光装置100は、単一のカラム部120を有する露光装置に比べて、露光のスループットを大幅に向上することが可能である。また、露光装置100は、試料10が直径300mmを超える大口径の半導体ウエハ等であっても、カラム部120の数を増加させることで、スループットが著しく低下することを防止できる。
本実施形態に係る露光データ162、ビーム制御データ184および履歴データ194の構成例、ならびに露光データ162およびビーム制御データ184の作成方法の例を説明する。
(露光データ162の構成例および露光データ162の作成方法の例)
設計データ150を変換した露光データ162の構成例について説明する。
設計データ150を変換した露光データ162の構成例について説明する。
図4は、本実施形態に係る露光装置100が露光するカットパターン610の一例を示す。露光パターン610は、複数の矩形をデバイス600の範囲内に配置したものである。露光パターン610は、CADツールを用いて設計された設計データ150が記述するデバイスパターンの一例である。設計データ150におけるデータの並びは、通常、露光装置100による露光順序を反映したものにはなっていない。このため、露光装置100は、設計データ150を複数のカラム部120と複数の電子ビームとを有する露光装置100を制御する制御データに変換する必要がある。しかし、以下の理由により、設計データ150から直接に制御データを作成するのは困難である。
第1の理由は、設計データ150のデータ容量の問題である。設計データ150のデータ容量は、デバイス600の規模やパターンの複雑さに依存するが、最近のデバイス600では例えば1〜2TB(テラバイト)である。膨大な容量を有する設計データ150を個別に読み出してデータの順序を組み替える作業を露光中に実施するのは困難である。第2の理由は、デバイスサイズの問題である。露光すべきデバイス600のサイズは、通常はカラム部120の配置ピッチとは一致していない。このため、デバイス600の設計データ150を、複数のカラム部120のそれぞれに単純に振り分けることはできない。
一方、コンプリメンタリ・リソグラフィに適用される露光パターン610は、ラインパターン(所定の幅および間隔を有するライン・アンド・スペースパターン)と組み合せることにより、当該ラインパターンを切断するカットパターンや、当該ラインパターンとコンタクトするビアパターンを形成する。このため、露光パターン610を構成するそれぞれの矩形は、ラインパターンの長手方向に沿って配置される。露光パターン610を構成するそれぞれの矩形のラインパターンの長手方向と直交する方向の幅および間隔は、ラインパターンの幅および間隔の最小値の整数倍の値となっている。
図4において、ラインパターンの長手方向と平行する第2の方向は、デバイス600に設定した座標系のX軸方向と対応する。ラインパターンの長手方向と直交する第1の方向は、デバイス600に設定した座標系のY軸方向と対応する。破線620は、X軸方向に延伸し、Y軸方向に間隔gを有する直線である。隣り合う破線620の間隔gは、露光パターン610と組み合わせるラインパターンの最小幅と一致する。
露光パターン610を構成するそれぞれの矩形は、X軸方向には、破線620に沿って配列されている。露光パターン610を構成するそれぞれの矩形は、Y軸方向には、その端部が破線620のY座標値と一致するように配置してよい。即ち、図4の露光パターン610と破線620との関係は、その一部を拡大すると、図3のパターン410、420および430とグリッドライン400との関係と同等である。図4の破線620と図3のグリッドライン400とを一致させると、図4の露光パターン610並びに図3のパターン410、420及び430はそれぞれ、図4の破線620及び図3のグリッドライン400のうちY軸方向に一つ置きに並んでいる破線及びグリッドラインと重なって配置されるラインパターンを切断するカットパターンとなっている。
図5は、図4に示す露光パターン610の配置をもとに、露光パターン610をグリッド構造と対応づける一例を示す。図5(A)は、デバイス600のY軸方向の全域をグリッドラインによって複数のグリッドに分割したものである。グリッドのY軸方向の幅gは、露光パターン610の最小幅と同程度であり、例えば略10nmである。それぞれのグリッドは、その範囲内に、X軸方向に沿って並び、露光パターン610を構成する矩形または少なくともその一部分を含んでいる。即ち、それぞれのグリッドは、そのグリッドに含まれる露光パターン610と対応づけることができる。尚、本明細書において、露光パターン610という用語は、図4に示すパターン全体およびそれを構成する個々の矩形だけでなく、その一部分をも意味するものとする。
図5(A)は、Y軸方向に隣接する複数個のグリッドがグリッドグループを構成する例を示す。グリッドグループは、例えば100〜1000個の隣接するグリッドの集合として定義される。グリッドグループのY軸方向幅は、後程示す理由により、例えば1μm〜10μmである。任意のグリッドグループであるグリッドグループ_kは、そのグリッドグループに属する複数のグリッドであるグリッド_1、グリッド_2、・・グリッド_m、・・グリッド_Mから構成される。
図4に示す露光パターン610のそれぞれは、Y軸方向には、グリッドグループ_1、グリッドグループ_2、・・グリッドグループ_k、・・グリッドグループ_Kのいずれかに含まれる。デバイス600の露光パターン610は、これらのグリッドグループのいずれかと対応づけることができる。
一方、図5(B)は、グリッド内部における露光パターン610の構成例を示す。任意のグリッドであるグリッド_mは、グリッドに含まれ、X軸方向に所定の長さを持つ複数のサブグリッド、即ちサブグリッド_1、サブグリッド_2、・・サブグリッド_n、・・サブグリッド_Nから構成される。サブグリッドのX軸方向の長さは、後程示す理由により、例えば5μm〜50μmである。
グリッド内部の露光パターン610は、これらサブグリッドのいずれかと対応づけることができる。図5(B)は、グリッド内部の露光パターン610であるパターン_1、パターン_2、・・パターン_p、・・パターン_Pが、サブグリッド_nと対応づけられる例を示す。
グリッドグループ、グリッド、およびサブグリッドは、本実施形態に係る露光装置100の露光動作に係る特徴的な領域と対応する。第1の方向であるY軸方向に連続する複数のグリッドグループが占める領域は、カラム部120から出力されるアレイビームのビーム幅を有するフレーム(図2参照)と対応する。グリッドグループを構成する個々のグリッドは、アレイビームに含まれるそれぞれの電子ビームがステージ部110の移動によって照射可能な領域と対応する。第2の方向であるX軸方向に延伸するグリッドに含まれるサブグリッドは、ステージ部110の移動中に電子ビームを照射する露光パターンを指定する。
図6および図7は、図5の関係に基づいて構成した露光装置100用の露光データ162の構成例を示す。露光データ162は、アレイビームに含まれる1本の電子ビームの幅を有し第2の方向であるX軸方向に伸びた帯状の領域に分割してなる第2のデータ166と、第1の方向であるY軸方向の位置に基づいて前記第2のデータ166を特定する第1のデータ164とから構成される。
図6は、第1のデータ164の構成例を示す。第1のデータ164は、第1の方向であるY軸方向に一定の範囲毎にデバイス600を区分するグリッドグループであって、第2の方向であるX軸方向に延伸する複数のグリッドを指定するグリッドグループと対応して、例えば、グリッドグループデータGridgroup_1〜Gridgroup_K(図6の符号711〜719)を有する。
任意のグリッドグループ_kのデータGridgroup_k(符号715)は、デバイス600における、Y軸方向のグリッドグループ_kの位置データPosition Yと、グリッドグループ_kを構成する複数のグリッドを指示するポインターデータPointer to Gridと、を有する。
グリッドグループデータGridgroup_k(符号715)のポインターデータPointer to Gridは、複数のグリッドデータGrid_1〜Grid_M(符号721〜729)を指定する。これによりグリッドグループ_kは、このグリッドグループのY軸方向幅をさらに細かく区切るグリッド_1、グリッド_2、・・グリッド_m、・・グリッド_Mと対応付けられる。
任意のグリッド_mのデータGrid_m(符号725)は、グリッドグループ_k内における、Y軸方向のグリッド_mの相対的な位置データPosition Yと、X軸方向にグリッド_mを構成する複数のサブグリッドを指示するポインターデータPointer to Subgridと、を有する。
図7は、第2のデータ166の構成例を示す。第2のデータは、グリッドに含まれる露光データの構成例である。例えばグリッド_mのデータGrid_m(図7の符号725)は、ポインターデータPointer to Subgridによって、複数のサブグリッドデータSubgrid_1〜Subgrid_N(符号731〜739)を指定する。これによりグリッド_mは、グリッドを構成する複数のサブグリッドであるサブグリッド_1、サブグリッド_2、・・サブグリッド_n、・・サブグリッド_Nと対応付けられることになる。
任意のサブグリッド_nのデータSubgrid_n(符号735)は、グリッド_m内における、X軸方向のサブグリッド_nの相対的な位置データPosition Xと、サブグリッド_nを構成する複数のパターンを指示するポインターデータPointer to Patternと、を有する。
サブグリッドデータSubgrid_n(符号735)のポインターデータPointer to Patternは、複数のパターンのデータPattern_1〜Pattern_P(符号741〜749)を指定する。サブグリッドデータは、X軸方向に一定の長さのサブグリッドに含まれるパターンの配置座標のデータを少なくとも1つ含む。サブグリッド_nは、サブグリッド内に配置される露光パターン610であるパターン_1、パターン_2、・・パターン_p、・・パターン_Pと対応付けられることになる。
任意のパターン_pのデータPattern_p(符号745)は、サブグリッド_n内における、X軸方向のパターン_pの相対的な位置データPosition Xと、X軸方向のパターン_pのサイズデータSxを有する。また、データPattern_p(符号745)は、同じパターンの繰り返しを指定するArray Dataを有してよい。
即ち、露光データ162は、ラインパターンの長手方向と直交する第1の方向には、第1のデータ164から構成される。第1のデータ164は、階層構造を有し、グリッドグループデータおよびグリッドデータを有する。また、露光データ162は、ラインパターンの長手方向と平行な第2の方向には、第2のデータ166から構成される。第2のデータ166は、階層構造を有し、サブグリッドデータおよびパターンデータを有する。相対的に広い領域であるグリッドグループデータは、相対的に狭い領域であるグリッドデータを指定する。また、相対的に広い領域であるグリッドデータは、相対的に狭い領域であるサブグリッドデータを指定する。更に、相対的に広い領域であるサブグリッドデータは、相対的に狭い領域であるパターンデータを指定する。
変換部152が、設計データ150から露光データ162を作成する方法の例を説明する。
図8は、変換部152が、設計データ150から露光データ162を作成する方法を示すデータ変換フローの例である。変換部152は、図8に示すS800ないしS850のデータ変換フローを実行することにより、設計データ150をもとに露光データ162を作成する。
変換部152は、露光パターン610の配置座標が定義された設計データ150を取得する(S800)。変換部152は、ラインパターンの最小幅と同一の幅を有し、第2の方向であるX軸方向に一定の長さの領域に分割したサブグリッド毎にパターンの配置座標を指定するサブグリッドデータを生成する(S810)。次に変換部152は、第2の方向であるX軸方向に連続したグリッドに属するサブグリッドデータをグリッドごとに指定するグリッドデータを生成する(S820)。
次に変換部152は、設計データ150をY軸方向に所定の長さの範囲であるグリッドグループに分割したグリッドグループごとに、グリッドデータを指定するグリッドグループデータを生成する(S830)。更に変換部152は、設計データ150のY軸方向の全域にわたってグリッドグループデータを生成する(S840)。最後に、変換部152は、カットパターンの配置座標データ、ならびに、それを階層的に指定するサブグリッドデータ、グリッドデータ、およびグリッドグループデータを第1保存部160に保存する(S850)。
第1保存部160に保存された露光データ162は、露光装置100を制御する第1の方向および第2の方向に基づいて設計データ150を変換した第1のデータ164および第2のデータ166を有する。露光データ162は、個々の露光パターン610の配置座標を指定するパターンデータに加えて、それを階層的に指定するサブグリッドデータ、グリッドデータ、およびグリッドグループデータを含んでいる。露光データ162全体のデータ容量は、設計データ150のデータ容量とそれほど変わらず、最近のデバイス600では例えば1〜2TB(テラバイト)である。
(ビーム制御データ184の構成例およびビーム制御データ184の作成方法の例)
露光データ162を再構成して得られるビーム制御データ184の構成例について、次に説明する。
露光データ162を再構成して得られるビーム制御データ184の構成例について、次に説明する。
図9(A)は、複数のデバイス600を試料10の表面に露光する例を示す。複数のデバイス600のそれぞれは、すべて同じ露光パターン610を有するものとする。複数のデバイス600は、XY面と略平行な試料10の表面に、予め決められた位置に配置される。試料10の表面上における複数のデバイス600の配置位置は、配置データ保存部170に保存された配置データ172(図1参照)に基づいて決定される。
図9(A)の領域200は、任意のカラム部120に対応して、試料10表面の一部に設定される照射可能領域200(図2参照)の一例を示す。照射可能領域200のX軸方向の大きさは略30mm、Y軸方向の大きさは略30mmである。複数のカラム部120を有する露光装置100では、複数のカラム部120のそれぞれに対応する照射可能領域200は、試料10の表面上の異なる領域を占める。試料10の表面は、複数のカラム部120の照射可能領域200で覆われることになる。図9(A)の領域200は、任意の一つのカラム部120に対する照射可能領域200を示すものである。
照射可能領域200のX軸方向およびY軸方向の大きさは、デバイス600のX軸方向およびY軸方向の大きさと一致しなくともよい。照射可能領域200の大きさは、隣接するカラム部120間の間隔に依存して決まり、デバイス600の大きさは、設計されたデバイスの大きさに依存して決まるからである。従って、通常、照射可能領域200の左右上下の4隅の位置はデバイス600の内部に存在する。また、複数のカラム部120それぞれの照射可能領域200とデバイス600との相対的な位置関係は、照射可能領域200ごとに異なっている。
図9(B)は、任意のカラム部120の照射可能領域200と露光されるデバイス600との位置関係の例を示す。任意のカラム部120の照射可能領域200は、左下、右下、右上、および左上の隅がそれぞれ、符号600a、600b、600c、および600dで示すデバイス600の内部に存在する例を示す。これらのデバイス600を、デバイス600a、デバイス600b、デバイス600c、およびデバイス600dと区別して呼ぶことにする。
露光装置100は、Y軸方向に略60umのビーム幅を有するアレイビームを、X軸方向のフレームに沿って往復させながら、−Y側から+Y側にフレーム毎に露光範囲を広げることにより照射可能領域200を露光する。即ち、任意のカラム部120は、最初のフレームでは、例えば、左下のデバイス600aの内部から露光を開始し、右下のデバイス600bの内部で露光を終了する。任意のカラム部120は、最終のフレームでは、例えば、右上のデバイス600cの内部から露光を開始し、左上のデバイス600dの内部で露光を終了する。
任意のカラム部120は、フレーム途中で、左側のデバイス600aおよび600dと右側のデバイス600bおよび600cとの間の境界を横切る。また、任意のカラム部120は、上下に隣接するフレームの間で、下側のデバイス600aおよび600bと、上側のデバイス600dおよび600cとの間の境界を横切る。
図9(B)をもとに、露光の順序と露光データ162との対応関係について説明する。露光データ162は、露光装置100を制御する第1の方向であるY軸方向にはグリッドグループ単位にまとめられた第1のデータ164を有し、露光装置100を制御する第2の方向であるX軸方向にはサブグリッド単位にまとめられた第2のデータ166を有する。
図9(B)に示すグリッドグループ_k1、グリッドグループ_K、グリッドグループ_1およびグリッドグループ_k2、ならびにサブグリッド_n1、サブグリッド_N、サブグリッド_1およびサブグリッド_n2は、任意のカラム部120の照射可能領域200の4隅およびデバイスの境界に対応する、Y軸方向のグリッドグループおよびX軸方向のサブグリッドを示す。
最初のフレームでは、任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、露光データ162を次のように再構成して作成される。最初のフレームの−X側の端において、任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、Y軸方向には、第1のデータ164から抽出された、グリッドグループ_k1を下端にしてアレイビームのビーム幅(フレーム幅fw)の範囲に相当するグリッドグループデータと、そのグリッドグループデータが指定するグリッドデータとによって構成される。つまり、Y軸方向に関して、グリッドグループ単位で照射可能領域200と重複するデータが抽出される。
また、最初のフレームの−X側の端において、任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、X軸方向には、第2のデータ166から抽出された、サブグリッド_n1と同等の位置にあるフレーム内のサブグリッドデータと、そのサブグリッドデータが指定するパターンデータとによって構成される。このように、X軸方向に関してサブグリッド単位で照射可能領域200と重複するデータが抽出される。
最初のフレームにおける露光の進行に応じて、任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、Y軸方向には、フレームの−X側端と同じグリッドグループおよびグリッドと対応する第1のデータ164から構成される。任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、X軸方向には、X座標に応じて更新されるデバイス600のサブグリッドおよびパターンと対応する第2のデータ166から構成される。
最初のフレームのデバイス600aと600bとの境界において、任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、Y軸方向には、フレームの−X側端と同じグリッドグループおよびグリッドと対応する第1のデータ164から構成される。任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、X軸方向には、デバイス600の右端のサブグリッド_Nと同等の位置にあるフレーム内のサブグリッドおよびパターンと対応する第2のデータ166から、デバイス600の左端のサブグリッド_1と同等の位置にあるフレーム内のサブグリッドおよびパターンと対応する第2のデータ166に切り替わるように構成される。
最初のフレームの+X側の端において、任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、Y軸方向には、フレームの−X側端と同じグリッドグループおよびグリッドと対応する第1のデータ164から構成される。任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、X軸方向には、デバイス600のサブグリッド_n2と同等の位置にあるフレーム内のサブグリッドおよびパターンと対応する第2のデータ166から構成される。
2番目以降のフレームにおいても、任意のカラム部120に対するビーム制御データ184は、アレイビームによる露光の順序に応じて、Y軸方向には、グリッドグループの単位で第1のデータ164に含まれる露光データを抽出し、X軸方向にはサブグリッドの単位で第2のデータ166に含まれるデータを抽出して構成される。
図10は、このようにして第1のデータ164および第2のデータ166からグリッドグループの単位およびサブグリッド単位でデータを抽出し、再構成したビーム制御データ184の構成例を示す。ビーム制御データ184aは、第1フレームに対するビーム制御データ184の例であり、ビーム制御データ184bは、第2フレームに対するビーム制御データ184の例である。
Gridgroup、Grid、Subgrid、およびPatternなどは、それぞれ第1のデータ164および第2のデータ166に含まれるグリッドグループデータ、グリッドデータ、サブグリッドデータおよびパターンデータを表す。X軸方向、Y軸方向、第1フレーム、第2フレーム、グリッドグループ、グリッド、サブグリッドおよびパターンなどの用語は、データの内容を示すコメントでありデータそのものではない。図11も同じである。
図10の第1フレームに対するビーム制御データ184aについて説明する。第1フレームは、グリッドグループ_k1を下端にしてアレイビームのビーム幅の範囲に含まれるグリッドグループ_k1〜グリッドグループ_kf−1から構成される。このとき、第1フレームのビーム制御データ184aは、Y軸方向に、複数のグリッドグループデータGridgroup_k1〜Gridgroup_kf−1を有する。
第1フレームのビーム制御データ184aは、第1フレームに属するグリッドグループとグリッドとの指定および被指定の関係を表すデータも含む。これにより、グリッドグループデータGridgroup_k1〜Gridgroup_kf−1が指定するグリッドデータが特定される。
第1フレームに対するビーム制御データ184aは、ステージの移動と対応してX軸方向に、サブグリッドデータSubgrid_n1,k1、Subgrid_n1+1,k1・・などを有する。ここで、例えばサブグリッドデータSubgrid_n1,k1は、データGridgroup_k1が指定するグリッドデータに対するn1番目のサブグリッドデータを示す。
図の太線矢印は、第1フレームのビーム制御データ184が、太線矢印の順序のサブグリッドデータから構成されることを表す。また、第1フレームのビーム制御データ184aは、第1フレームに属する範囲のサブグリッドとパターンとの指定および被指定の関係を表すデータも含む。これにより、グリッドグループデータGridgroup_k1〜Gridgroup_kf−1が指定するグリッドデータに対して、サブグリッドデータSubgrid_n1,k1、Subgrid_n1+1,k1・・などが指定するパターンデータが特定される。
第2フレームのビーム制御データ184bも同様な構成例を有する。ビーム制御データ184bは、Y軸方向のグリッドグループデータGridgroup_kf〜Gridgroup_kff−1をもとに、第2フレームに含まれるY軸方向のグリッドデータを特定する。ビーム制御データ184bは、X軸方向のサブグリッドデータSubgrid_n2,kf、Subgrid_n2−1,kf・・などをもとに、第2フレームに含まれるそれぞれのグリッドに対するパターンデータを特定する。
太線矢印で示されているサブグリッドデータの順序は、第1フレームのビーム制御データ184aと第2フレームのビーム制御データ184bとで逆向きである。ステージ部110の移動による露光順序が、第1フレームと第2フレームとでX軸方向に逆向きになっていることと対応する。ビーム制御データ184の構成は、第3フレーム以降についても同様である。ビーム制御データ184は、フレームごとに作成されてよく、フレームごとに第2保存部182に保存されてよい。
照射可能領域200とビーム制御データ184との関係について更に記載する。複数のカラム部120を有する露光装置100において、照射可能領域200の大きさは、隣接するカラム部120どうしの間隔より大きくとってよい。隣接するカラム部120のそれぞれが担当する照射可能領域200の一部が互いに重複しあい、試料10の表面全体を切れ目なく覆うことができるからである。
この場合、照射可能領域200の重複領域に対するビーム制御データ184を構成するために、第1のデータ164は、照射可能領域200の重複領域よりも小さな領域のグリッドグループの単位でまとめられるとともに、第2のデータ166は照射可能領域200の重複領域よりも小さな領域のサブグリッドの単位でまとめられてよい。即ち、グリッドグループのY軸方向のサイズおよびサブグリッドのX軸方向のサイズは、隣接するカラム部120の照射可能領域200の重複領域の幅と同等またはそれ以下のサイズに設定されてよい。
これにより、照射可能領域200の重複領域に対するビーム制御データ184は、グリッドグループおよびサブグリッドを単位として、どちらかのカラム部120のビーム制御データ184に含める再構成を行うことができる。サブグリッドのX軸方向のサイズは、例えば5μm〜50μmとするのが望ましい。隣接するカラム部120の照射可能領域200の重なり幅を適切な範囲に設定するためである。
また、ビーム制御データ184は、照射可能領域200における電子ビームの走査方向とラインパターンの長手方向であるX軸方向との間の角度に依存して、グリッドグループ単位でY軸方向のビーム制御データ184の再構成が行われてよい。ビーム制御データ184は、グリッドグループのデータをフレームの途中で別のグリッドグループのデータに切り替える再構成が行われてよい。これにより、電子ビームの走査方向とラインパターンの長手方向であるX軸方向との間の角度が大きい場合も、照射可能領域200の右端から左端までを1つのフレームで露光できる。
グリッドグループのY軸方向幅は、例えば1μm〜10μmとするのが望ましい。グリッドグループのY軸方向のサイズを、カラム部120に備えた偏向器(図示せず)によるアレイビームの偏向幅と略一致させるためである。電子ビームの走査方向とラインパターンの長手方向との非平行性に起因するアレイビームのY軸方向位置とラインパターンのY軸方向位置との位置ずれが、例えば1μm〜10μmの変更幅を有する当該偏向器による偏向で追随できない場合であっても、露光装置100は、グリッドグループ単位でY軸方向にデータを切り替えることにより、照射可能領域200の右端から左端までを1つのフレームで露光できる。
ビーム制御データ184のデータ容量は、1フレームに含まれる露光パターン610を記述する設計データ150の容量と同程度である。ビーム制御データ184のデータ容量は、例えば2〜4GB(ギガバイト)である。一つの第2保存部182が、2フレーム分のビーム制御データ184を保存する場合、一つの第2保存部182が保存すべきデータの容量は、例えば4〜8GBである。88個のカラム部120を有する露光装置100の第2保存部182全体が保存すべきデータの容量は、例えば350〜700GBである。
分配部180が、露光データ162を再構成してビーム制御データ184を作成する方法の例を説明する。
図11は、露光装置100がフレーム毎に試料10を露光する露光フローの一部を示す。図11は、分配部180が、第1のデータ164および第2のデータ166からそれぞれグリッドグループ単位およびサブグリッド単位に抽出した露光データを再構成してビーム制御データ184を作成するフローを含んでいる。分配部180は、図11に示すフローの中で、露光データ162を再構成したビーム制御データ184を各カラム部120に分配する。露光装置100は、フレーム毎に、露光とビーム制御データ184の分配とを並列して実施する。
露光装置100は、配置データ保存部170に保存された配置データ172を読み出して試料10の上におけるデバイス600の配置を決定する(S1100)。露光装置100は、それぞれのカラム部120が生成する電子ビーム群(アレイビーム)と試料10との位置関係を、マーク測定などのビーム位置検出手段を使って測定する(S1110)。
分配部180は、第1フレーム232(図2参照)および隣接カラム部120との第1フレームの重複領域について、カラム部120が第1フレームを露光する順序に従って、第1の方向であるY軸方向に関しては第1のデータ164からグリッドグループ単位で露光データを抽出し、第2の方向であるX軸方向に関しては第2のデータ166からサブグリッド単位で露光データを抽出し、それらのデータが指定するグリッドデータおよびパターンデータとともに、第2の保存部182に転送する(S1120)。露光装置100は、露光フレーム番号fnと転送フレーム番号ftについて、初期値fn←1、ft←fn+1を設定する(S1130)。
露光装置100は、第fnフレームを露光する。これと並行して分配部180は、第ftフレームおよび隣接カラム部120との第ftフレームの重複領域について、カラム部120が第ftフレームを露光する順序に従って、第1の方向に関しては第1のデータ164からグリッドグループ単位で露光データを抽出し、第2の方向に関しては第2のデータ166からサブグリッド単位で露光データを抽出し、グリッドデータおよびパターンデータとともに第2の保存部182に第ftフレームのデータを転送する(S1140)。
露光装置100は、全てのフレームを露光終了したかを判断する(S1150)。すべてのフレームを露光しおわっていれば(S1150;Yes)露光動作を終了する。すべてのフレームを露光し終わっていなければ(S1150;No)、次のフレームの始点にステージ移動するとともに、露光フレーム番号fnと転送フレーム番号ftについて、fn←fn+1、ft←fn+1を設定する(S1160)。第fnフレームを露光し、第ftフレームのデータを転送するステップ(S1140)に戻る。
分配部180は、カラム部120がフレーム露光中に、露光データの抽出、露光データの再構成によるビーム制御データの作成、および第2の保存部182へのデータの転送を行う。第1のデータ164および第2のデータ166は露光前に予め作成されているため、分配部180は、第1のデータ164および第2のデータ166からぎりっどグループ単位及びサブグリッド単位でデータを抽出して、抽出されたデータについて露光順序に沿ったデータの再構成とデータの転送を行えばよい。膨大な設計データ150を組み替える必要はなくなり、露光装置100は、露光の進行に合わせてビーム制御データ184を作成できる。
また、分配部180は、露光すべきデバイス600のサイズがカラム部120の配置ピッチと一致していない場合でもビーム制御データ184を作成できる。分配部180は、露光可能領域200の境界が露光デバイス600の内部にある場合にも、サイズ1μm〜10μmのグリッドグループ単位およびサイズ5μm〜50μmのサブグリッド単位で、第1のデータ164および第2のデータ166から露光データを抽出できるからである。
(履歴データ194の構成例)
履歴データ194の構成例について説明する。
履歴データ194の構成例について説明する。
ビーム制御データ184は、フレームごとに第2保存部182に一時的に上書き保存される。露光終了時点で第2保存部182に、カラム部120を制御したビーム制御データ184のすべては残されていない。
図12は、カラム部120で露光に使われたビーム制御データ184を露光順序の履歴として残す履歴データ194の構成例である。履歴データ194は、カラム部120を区別するデータ195とそれぞれのカラム部120が露光した順序のグリッドグループデータおよびサブグリッドデータ196のみを含んでいる。
データ195がCN1であるカラム部120の履歴データ194について説明する。データ196は、第1フレームの第1の方向には、グリッドグループデータGridgroup_k1〜Gridgroup_kf−1などを有するグリッドグループによって指定されたデータが露光されたことを示す。データ196は、第1フレームの第2の方向には、サブグリッドデータSubgrid_n1,k1、Subgrid_n1+1,k1・・などを有するサブグリッドによって指定されたパターンが太線矢印の向きに露光されたことを示す。
また、データ196は、第2フレームの第1の方向には、グリッドグループデータGridgroup_kf〜Gridgroup_kff−1などを有するグリッドグループによって指定されたデータが露光されたことを示す。データ196は、第2フレームの第2の方向には、サブグリッドデータSubgrid_n2,kf、Subgrid_n2+1,kf・・などを有するサブグリッドによって指定されたパターンが太線矢印の向きに露光されたことを示す。
履歴データ194は、試料10上の露光パターン610を、そのパターンを露光したカラム部120およびカラム部120の露光順序と対応づける。即ち、履歴データ194は、露光した順序のグリッドグループデータおよびサブグリッドデータ196を記録しているため、もとの露光データ162とを対比することによって、試料10に形成された複数のデバイス600のそれぞれの露光パターン610が、どのカラム部120を使ってどの露光順序で露光されたかを露光後に知ることができる。履歴データ194に残るグリッドグループデータ及びサブグリッドデータ196は、グリッドグループデータ間の関係を示す第1のデータ164及びサブグリッドデータとパターンとの関係を示す第2のデータ166を参照すれば、どの露光パターン610を指定しているかをたどることができるからである。
履歴データ194は、露光パターン610を露光後に検査するときに有用な情報を提供する。履歴データ194はグリッドグループデータ及びサブグリッドデータ196のみであるため、そのデータ容量は、例えば50〜100MB(メガバイト)である。履歴データ194のデータ容量は、露光データ162のデータ容量と比べると十分に小さい。
履歴データ194は、露光順序に並べられたグリッドグループデータおよびサブグリッドデータ195を保存するだけでなく、カラム部120の状態に係るデータを保存してよい。カラム部120の状態に係るデータは、例えば、それぞれのカラム部120が生成する電子ビームの電流密度、ビームサイズ、および/またはビームの結像状態などに関するデータである。カラム部120の状態に係るデータは、フレーム露光とフレーム露光との間のフレームの切り換わり時に定期的に検出してよい。これによって、履歴データ194は、露光パターン610の検査においてさらに有用な情報を提供する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10…試料、100…露光装置、110…ステージ部、120…カラム部、130…カラム制御部、140…ステージ制御部、150…設計データ、152…変換部、160…第1保存部、162…露光データ、164…第1のデータ、166…第2のデータ、170…配置データ保存部、172…配置データ、180…分配部、182…第2保存部、184、184a、184b…ビーム制御データ、190…収集部、192…第3保存部、194…履歴データ、195、196…データ、200…照射可能領域、210…照射位置、220…領域、232…第1フレーム、234…第2フレーム、236…第3フレーム、400…グリッドライン、401…グリッド、402…ラインパターン、410…第1パターン、412、414、416、418…パターン、420…第2パターン、422、424…パターン、430…第3パターン、432、434、436、438…パターン、500…アレイビーム、502…照射領域、600、600a、600b、600c、600d…デバイス、610…露光パターン、620…破線、711、712、715、719…グリッドグループデータ、721、722、725、729…グリッドデータ、731、732、735、739…サブグリッドデータ、741、742、745、749…パターンデータ。
Claims (12)
- ラインパターンが形成された試料にカットパターンを形成する露光装置であって、
第1の方向に一定間隔を開けて一列に並んだ第1の荷電粒子ビーム群と、前記第1の荷電粒子ビーム群の隣に並列して配置され、前記第1の荷電粒子ビーム群と同じサイズ及びピッチで配置された第2の荷電粒子ビーム群と、を生成するカラム部と、
前記第1の荷電粒子ビーム群及び第2の荷電粒子ビーム群に含まれる各荷電粒子ビームの照射タイミングを個別に制御するカラム制御部と、
前記試料上に形成されるデバイスパターンの配置座標を記述した設計データをもとに、1本の荷電粒子ビームの幅を有し第2の方向に伸びた帯状の領域に分割してなる第2のデータと第1の方向の位置に基づいて前記第2のデータを特定する第1のデータとよりなる露光データに変換する変換部と、
前記露光データを格納する第1保存部と、
前記ステージの上の試料の位置と前記カラム部との相対的な位置関係に基づいて、前記第1のデータ及び第2のデータよりなる露光データを、前記カラム部が試料に露光する順序に従って再構成して前記各カラム部に対するビーム制御データを作成する分配部と、
を備えたことを特徴とする露光装置。 - さらに、前記カラム部を複数備え、隣接するカラム部はそれぞれが担当する照射可能領域の一部が互いに重複していることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記第1のデータは、前記カラム部の照射可能領域の重複領域幅よりも小さな第1の方向のサイズを有するグリッドグループの単位でまとめられるとともに、前記第2のデータは、前記カラム部の照射可能領域の重複領域幅よりも小さな第2の方向のサイズを有するサブグリッドごとにまとめられていることを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。
- 前記分配部は、前記カラム部と前記試料の位置関係に基づいて、前記第1のデータを前記グリッドグループ単位で再構成するとともに、前記第2のデータを前記サブグリッド単位で再構成することにより、各カラム部に対するビーム制御データを作成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記カラム部のそれぞれに設けられ、前記分配部が分配した前記ビーム制御データを一時保存する第2保存部を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記第2保存部は、少なくとも2つの保存部分を備え、
一方の前記保存部分は、露光中の試料の1回の第2の方向への移動によって露光される領域の前記ビーム制御データを一時保存して露光を行うとともに、他方の前記保存部分は、次回の第2の方向への移動によって露光される領域の前記ビーム制御データを読み込むことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の露光装置。 - 前記カラム部のそれぞれと対応させて、前記カラム部が露光する順序に、前記グリッドグループおよび前記サブグリッドのデータからなる履歴データを収集する収集部と、
すべてのカラム部に対する前記履歴データを保存する第3保存部と、
を備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の露光装置。 - 試料に予め形成されたラインパターンの長手方向である第2の方向に試料を移動させながら、前記ラインパターンの長手方向に直交する第1の方向に並んだ複数の荷電粒子ビーム群を照射してカットパターンを形成する露光装置用の露光データ構造であって、
前記ラインパターンの最小幅と同一の幅を有し前記第2の方向に延伸するグリッドに含まれるパターンのうち、前記第2の方向に一定の長さのサブグリッドに含まれるパターンの配置座標を指定するサブグリッドデータと、
一本の前記グリッドに含まれるサブグリッドデータを指定するグリッドデータと、
前記第1の方向に一定の範囲毎に区分されたグリッドグループに属するグリッドデータを指定するグリッドグループデータと、
により構成される露光データ構造。 - 前記サブグリッドの前記第2の方向のサイズ及び前記グリッドグループの前記第1の方向のサイズは、隣接するカラムの照射可能領域の重複領域の幅と同等又はそれ以下のサイズに設定されていることを特徴とする請求項8に記載の露光データ構造
- 試料に予め形成されたラインパターンの長手方向である第2の方向に試料を移動させながら、前記ラインパターンの長手方向に直交する第1の方向に並んだ複数の荷電粒子ビーム群を照射してカットパターンを形成する露光装置用の露光データの作成方法であって、
パターン配置が定義された設計データを取得し、ラインパターンの最小幅と同一の幅を有し、前記第2の方向に一定の長さの領域であるサブグリッドに分割して前記サブグリッド毎にカットパターンの配置座標を指定するサブグリッドデータを変換部において生成するステップと、
前記第2の方向に連続したグリッドに属するサブグリッドデータをグリッドごとに指定するグリッドデータを変換部において生成するステップと、
前記設計データを前記第1の方向に所定の長さの範囲毎に分割するグリッドグループに属するグリッドデータをグリッドグループごとに指定するグリッドグループデータを変換部において生成するステップと、
前記設計データの前記第1の方向の全域にわたるグリッドグループデータを変換部において生成するステップと、
前記サブグリッドデータ、グリッドデータ、およびグリッドグループデータを第1保存部に保存するステップと、
を有することを特徴とする露光データ作成方法。 - 配置データ保存部に保存された配置データを読み出して前記試料の上における露光データの配置を決定するステップと、
前記カラム部が生成する前記荷電粒子ビーム群と前記試料との位置関係を測定するステップと、
前記分配部が、前記第2の方向への一回のステージ移動で前記カラム部が露光する領域について露光データを抽出するとともに、前記カラム部が露光する順序にしたがって前記ビーム制御データとして再構成するステップと、
を有することを特徴とするビーム制御データの作成方法。 - 前記分配部は、前記露光データのうち、前記第1の方向に関しては前記グリッドグループデータ単位で前記第1のデータの抽出を行うとともに、前記第2の方向についてはサブグリッドデータ単位で前記第2のデータの抽出を行い、前記カラム部が担当する範囲の露光データを再構成することを特徴とする、請求項11に記載のビーム制御データの作成方法。
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