JP4939143B2 - 荷電粒子線偏向器アレイ、該アレイを用いた露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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荷電粒子線を放射する電子源1からの荷電粒子線は、電子レンズ2によって、電子源1の像を形成する。その電子源像は、電子レンズ4、7で構成される縮小電子光学系を介して、試料8に縮小投影される。ブランカ3は、電子レンズ2によって形成される電子源1の像の位置にある静電型偏向器で、荷電粒子線を偏向させて縮小電子光学系の瞳上に位置するブランキングアパーチャ5で遮断し、荷電粒子線を試料に照射するか、遮蔽するかを制御する。静電型偏向器6は、荷電流線をラスタスキャンし、スキャンに同期してブランカ3で荷電流線の照射を制御することで試料8上に特定のパターンの描画がなされる。
荷電粒子線露光装置において、荷電粒子線を特定の位置まで移動して描画を繰り返すことにより、特定の描画パターンを露光して行く。また、光の露光装置、いわゆるステッパやスキャナ等に比べ一度に照射できる面積が極端に小さいため、上記の移動を多数繰り返す必要が有る。その移動による位置整定までの待ち時間がスループット向上の妨げになっていることも、周知である。よって、スループット向上を達成する為には、一つの電子源9における描画範囲、すなわち画角を広げることにより、位置整定の待ち時間を低減することが望まれる。画角が大きくなった分、位置整定の待ちを行う回数の低減が見込め、延いてはスループットの向上に寄与する。すなわち、画角を広げることで、スループットの向上に繋がる。
よって、スループットを悪化させない為には、伝送特性を維持する必要が有る。それには、ある程度の配線パターン断面積を必要とし、且つ配線長も長くならない様に考慮した設計が必要となることは明白である。
従って、電極数を増やすことは、ある程度の所で限界点が出てくることが判る。
この偏向電極100の配置ピッチを変えずに数を増やし、画角を大きくすることが描画分解能を落とさず、荷電粒子線露光装置のスループットを向上させることに寄与することは明白である。
要求されるスループットを実現する為にはビーム本数を増加させることが考えられるが、ビーム本数を増やすには偏向電極アレイ102の面積が大きくなることから、それらの電極より引き出す配線の絶対的な長さが延びてしまう。
配線長が長くなると高速性を維持する為には配線の幅を広く取る必要が有る。それには、配線領域の面積を広げなければ成らないことが容易に想像できる。
単純には配線デバイスの層数を増やすことにより解決できるが、それにも限界が有る。
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。すなわち、制御速度を低下させること無く電極数を増加させることを課題とする。
[実施態様1] 予め定められた間隔で配列された複数の荷電粒子線を形成し、個別に荷電粒子線の形状及び配置を補正し、正確な配列に補正する手段、または荷電粒子線を個別にブランキングする手段として用いられる偏向器アレイである。正確な配列に補正された前記複数の荷電粒子線を照射及び遮蔽することにより描画すべきパターンに応じた荷電粒子線を被露光物(試料)上に照射する荷電粒子線露光装置に用いられる。前記配列補正用、若しくは、個別ブランキングを行うための偏向器として、m×n(m,nは任意の正数)配列の偏向電極アレイと多層配線デバイスからなる構造を用いた荷電粒子線偏向器アレイである。m×n配列の二次元配列された偏向電極アレイの電極部から各電極の制御信号を印加するための制御信号配線を多層配線デバイスで引き出す構造を、m×n配列の偏向電極アレイの上面、及び下面から挟み込む様な構造を用いる。
そして、制御信号配線の伝送特性を維持しながら電極数を容易に増加させる。
[実施態様3] 貼り合わせる各々のm×n配列の二次元配列された偏向電極アレイの電極配列において、向かい合う貼り付けられる他方の電極部に相当する所に制御信号を印加する配線を有しない(電極のみ)構造とする。
[実施態様4] 貼り合わせる各段ごとのm×n配列偏向電極アレイにおける制御信号を印加するための配線有無の電極配列は、一つ置き乃至複数個置きに千鳥状に配列する。または一列毎、もしくはm1×n1(m1,n1は任意の正数でm,nよりそれぞれ少ない数とする)配列のブロック毎に配列する。その際、貼り合わせる各段ごとにお互いのm×n配列の偏向電極アレイ電極における配線付きの電極同志が重複しないように構成する。
[実施態様6] 貼り合わせる各々のm×n配列の偏向電極アレイの電極配列は向かい合う貼り付けられる他方の電極部に相当する所を電極無し(穴のみ)とする。
[実施態様7] m×n配列の偏向電極アレイにおける電極有無の配列は、一つ置き乃至複数個置きに千鳥状に配列する。または一列毎、若しくはm1×n1(m1,n1は任意の正数でm,nよりそれぞれ少ない数とする)配列のブロック毎に配列する。そして、貼り合わせるお互いのm×n配列の偏向電極アレイ電極における配線付きの電極同志が重複しないように構成する。
多層配線基板である多層配線デバイス55a,55bは、偏向電極58a,58bを複数持つ偏向電極アレイ56の複数の開口に対応する各位置に開孔を形成され、かつ各電極に制御信号を印加する為の引き出し配線を形成されている。
多層配線デバイスは、偏向電極アレイ基板の上面と下面の双方に設けられている。
図1は本発明の一実施例に係る荷電粒子線露光装置の概略構成を示す。
図1において、電子源9から放射される荷電粒子線は、ビーム整形光学系10を介し電子源9の電子源像11を形成する。電子源像11からの荷電粒子線は、コリメータレンズ12によって平行の荷電粒子線となる。平行な荷電粒子線は複数の開口を有するアパーチャアレイ13を通過する。アパーチャアレイ13は、複数の開口を有し、一つの荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する。アパーチャアレイ13で分割された複数の荷電粒子線は、静電レンズが複数形成された静電レンズアレイ14により、電子源像11の中間像を形成する。中間像面には、静電型偏向器であるブランカが複数形成されたブランカアレイ15が配置されている。
ステージ21はウエハ17を搭載し、光軸と直交するXY方向に移動可能である。ステージ21上にはウエハ17を固着するための静電チャック23と各々の荷電粒子線の形状を測定するための半導体検出器である電子ビーム形状検出器22が配置されている。
図2において、ブランカアレイ制御回路25は、ブランカアレイ15を構成する複数のブランカを個別に制御する回路である。偏向器制御回路26は、静電偏向器18を制御する回路である。電子ビーム形状検出回路27は、電子ビーム形状検出器22からの信号を処理する回路である。フォーカス制御回路28は、フォーカスコイル20の制御を行うことにより焦点距離を調整し、縮小電子光学系16の焦点位置を制御する。ステージ駆動制御回路29は、ステージの位置を検出するレーザ干渉計(図示省略)と共同してステージ21を駆動制御する制御回路である。主制御系30は、上記複数の制御回路を制御し荷電粒子線露光装置全体を管理する。
複数に分割された各荷電粒子線34は、ウエハ17上の対応する、各荷電粒子線の露光領域31をラスタスキャン露光する。各荷電粒子線の露光領域31は、二次元に隣接するように設定されており、その結果、同時に露光される複数の露光領域31で構成されるサブフィールド32が露光される。
主制御系30は、サブフィールド32aを露光後、次のサブフィールド32bを露光する為に、偏向制御回路26に命じ、主偏向器19を制御し、次のサブフィールド32bの露光領域に複数の荷電粒子線を偏向させる。順次、以上の動作を特定の領域まで繰り返し特定の描画を行う。
マルチビームの荷電粒子線露光装置では、偏向器100を数μm〜数百μmピッチでアレイ状に並べた偏向器アレイ102と呼ばれるもので複数の荷電粒子線を個別に照射制御している。
配線は基板上に半導体技術で多層配線構造により偏向電極制御信号配線層38を作り込んだ配線基板で実現している。
従来、偏向電極アレイ36、42が1段に対して、多層配線デバイス35、41を1段の構造となる。そのため、偏向電極アレイ数を増やすためには、配線領域を増やすか、または配線を細くする必要がある。
本実施例によれば、各偏向電極アレイの電極配置ピッチを広げること無く、多段化した分だけ配線領域を確保が可能となる。配線領域が増えれば、制御信号の伝送特性を落とすことなく(配線を細くすること無く)生成することが可能となる。また、偏向電極アレイの配置ピッチを変えないため、1本ビーム当たりの描画領域31(図3参照)も広げること無く、描画精度を維持したまま、画角を広げることが可能なデバイスを提供可能となる。なお、偏向電極アレイ数を増やすことは、中心からの距離が延びることを意味するが、その分を確保した配線領域内で、配線パターンを広げるなどしてパターンの断面積を確保し、伝送特性劣化に対応するものである。
図4は、本発明の第1の実施例に係る偏向器アレイの構成を示す。図5は、図4の偏向器アレイにおける1偏向器部分の拡大図である。この偏向器アレイは、図4の様に上下方向に多層配線基板である多層配線デバイス50a、50bの2段の貼り合わせ構造としたものである。その上で、電極53a,53bに対する上段、及び下段の配線基板(50a、50b)内の配線を1つ置き(図6)、乃至複数個置き、乃至m×n配列置きなどとする。そして、貼り合わせ後に同一電極で同じ位置の所に制御信号が配線されない様に配置することで、現行技術のまま配線領域を2倍に増やすことが可能となる。多層配線デバイス50a、50bの層数増加と併せて考えれば相乗効果でかなりの電極配線数の増加を見込める。そのため、制御信号の伝送特性維持による電極数の制限を現行技術のまま2倍以上に増やすことが可能となる。
多層配線基板である多層配線デバイス50a、50bは、偏向電極を複数持つ偏向電極アレイの複数の開口に対応する各位置に開孔を形成され、かつ各電極に制御信号を印加する為の引き出し配線を形成されている。
また、図7の様に電極アレイ+多層配線デバイスの構造を、n段構造(図7では2段)に積層することにより、その各段の配線配置においては1段当たりの電極に対する配線割合を1/n段にすることが可能となる。その場合、配線の無い電極と少なくともn段のどこかで配線の有る電極部が重なる構造を取ることにより、全ての電極への配線が可能となる。この様な多段化構造を用いることにより、電極数の増大による各電極への制御信号配線の面積低減を回避し、伝送特性を維持することが可能となる。
また、図8の様にn段重ね合わせる場合(図8は2段)に、配線の内電極部には電極を設けず、開孔(穴)だけの電極アレイ構造とすることにより、電極の無い分だけ、電極アレイを製造するプロセスが容易になり、歩留り向上が見込める。
また、図9の様にn段重ね合わせる場合(図9は2段)に、1段当たりの電極の縦方向の厚みを1/n倍とすることで、1段だけで電極の縦方向の厚みのある電極構造を作成するプロセスより、格段に製造プロセスが容易になり、歩留り向上が見込める。各段の電極構造が薄くなったとしても、n段はり合わせることにより、必要な電極の縦方向の厚みを構成できるため、偏向感度を維持した電極を構築できるものである。
これらの構造を実施して作られた偏向電極アレイを荷電粒子線露光装置に採用することにより、現行技術の延長線のまま、荷電粒子線の数を飛躍的に増大することが見込める。また、1本ビーム当たりの描画領域を広げることも無い為、分解能を維持したまま、画角を容易に増大でき、荷電粒子線描画装置としてのスループットの向上につながる。
半導体産業として高解像度に期待をされながらも、スループットが低い為に、実生産に対して採用を見送られていたが、中小量生産品への展開が見込めるものである。
次に、上述の露光装置を利用した微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造プロセスを説明する。
図15は半導体デバイスの製造のフローを示す。
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真空中に置かれたウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によっ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被露光基板であるウエハを用いて半導体チップ化する工程である。後工程は、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。
2:ビーム整形電子レンズ
3:ブランカ
4:縮小光学系電子レンズ
5:ブランキングアパーチャ
6:静電型偏向器
7:縮小光学系電子レンズ
8:ウエハ
9:電子源
10:ビーム整形光学系
11:電子源像
12:コリメータレンズ
13:アパーチャアレイ
14:静電レンズアレイ
15:ブランカアレイ
16:縮小光学系
16a:対象磁気タブレット・レンズa
16b:対象磁気タブレット・レンズb
17:ウエハ
18:静電偏向器
19:主偏向器
20:フォーカスコイル
21:ステージ
22:電子ビーム形状検出器
23:静電チャック
24:ブランキングアパーチャ
25:ブランカアレイ制御回路
26:偏向器制御回路
27:電子ビーム形状検出回路
28:フォーカス制御回路
29:ステージ駆動制御回路
30:主制御系
31:各荷電粒子線1本分の露光領域
32:サブフィールド
32a:サブフィールド1
32b:サブフィールド2
32c:サブフィールド3
32d:サブフィールド4
33:ピクセル
34:電子ビーム
35:多層配線デバイス
36:偏向電極アレイ
37:シールドプレート
38:偏向電極制御信号配線層
39:アパーチャ
40a,40b:偏向電極
41:多層配線デバイス
42:偏向電極アレイ
43:シールドプレート
44:偏向電極制御信号配線層
45:アパーチャ
46a,46b:偏向電極
47:配線パターン
48:アパーチャ
49a,49b:偏向電極
50a,50b:多層配線デバイス
51:偏向電極アレイ
52a,52b:多層配線層
53a,53b:偏向電極
54:アパーチャ
55a,55b:多層配線デバイス
56:偏向電極アレイ
57a,57b:多層配線層
58a,58b:偏向電極
59:アパーチャ
60:貼り合わせ配線デバイス(上方)
61:貼り合わせ配線デバイス(下方)
62,63:配線パターン
64a,64b,67a,67b:配線無し偏向電極
65a,65b,66a,66b:配線有り偏向電極
68a,68b:多層配線デバイス
69a,69b:偏向電極アレイ
70a,70b:多層配線層
71a,71b,71c,71d:偏向電極
72:アパーチャ
73a,73b:多層配線デバイス
74a,74b:偏向電極アレイ
75a,75b:偏向電極有り
76a,76b:偏向電極無し
77:アパーチャ
78a,78b:多層配線デバイス
79a,79b:薄型偏向電極アレイ
80a,80b,80c,80d:偏向電極
81:アパーチャ
100:偏向器
101:偏向電極
102:偏向電極アレイ
103:配線
105:偏向器電極制御信号引き出しパッド
106:Si基板
107:SiO2絶縁体層
108:多層配線
Claims (10)
- 複数の荷電粒子線偏向器の開口及び電極を二次元配列した偏向電極アレイ基板と、
前記複数の開口に対応する各位置に開孔を形成され、かつ前記各電極に制御信号を印加する為の引き出し配線を形成された多層配線基板と、
を重ね合わせてなる荷電粒子線偏向器アレイであって、
前記多層配線基板は、前記偏向電極アレイ基板の上面と下面の双方に設けられていることを特徴とする荷電粒子線偏向器アレイ。 - 前記上面側の多層配線基板と下面側の多層配線基板の少なくとも一方が複数枚設けられていることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線偏向器アレイ。
- 前記各多層配線基板は互いに異なる前記電極からの前記引き出し配線を形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の荷電粒子線偏向器アレイ。
- 前記1枚の多層配線基板の引き出し配線は、前記電極の一つ置き乃至複数個置きの千鳥状に、または一列乃至複数列毎に、または前記電極を複数のブロックに分割した一つのブロックを構成する電極のみに、接続されていることを特徴とする請求項3に記載の荷電粒子線偏向器アレイ。
- 前記偏向電極アレイ基板が複数枚重ね合わされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の荷電粒子線偏向器アレイ。
- 重ね合わされた複数枚の前記偏向電極アレイ基板の重ね合わせ方向に向かい合う電極同士が接続されていることを特徴とする請求項5に記載の荷電粒子線偏向器アレイ。
- 重ね合わされた複数枚の前記偏向電極アレイ基板の電極同士が互いに向かい合わないように配列されていることを特徴とする請求項5に記載の荷電粒子線偏向器アレイ。
- 前記1枚の偏向電極アレイ基板の電極は、前記開口の一つ置き乃至複数個置きの千鳥状に、または一列乃至複数列毎に、または前記開口を複数のブロックに分割した一つのブロックを構成する開口のみに、形成されていることを特徴とする請求項7に記載の荷電粒子線偏向器アレイ。
- 請求項1〜4のいずれか1つに記載の荷電粒子線偏向器アレイを、ブランカ及び静電レンズアレイの少なくとも一方として用い、被露光基板を真空中に配置し、該被露光基板に荷電粒子線を照射することにより露光を行うことを特徴とする荷電粒子線露光装置。
- 請求項9に記載の露光装置を用いて前記被露光基板を露光する工程と、露光した前記基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。
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