描画装置、描画方法、および、物品の製造方法
【課題】 特定のデザインルールのパターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供すること。
【解決手段】 第１方向に延びた直線の上に配置されるべきパターンを複数の荷電粒子線で基板上に描画する描画装置であって、前記複数の荷電粒子線を前記基板上に投影する投影系（１−７，９）と、前記第１方向および該方向と直交する第２方向において前記複数の荷電粒子線と前記基板との間の相対走査を行う走査手段（８、１１）と、前記走査手段による前記相対走査を制御し、かつ、前記第１方向における第１間隔および前記第２方向における第２間隔で前記投影系による前記複数の荷電粒子線の前記基板への照射を制御する制御手段（１３−１６）と、を有し、前記投影系により前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを異ならせた描画装置とする。
【解決手段】 第１方向に延びた直線の上に配置されるべきパターンを複数の荷電粒子線で基板上に描画する描画装置であって、前記複数の荷電粒子線を前記基板上に投影する投影系（１−７，９）と、前記第１方向および該方向と直交する第２方向において前記複数の荷電粒子線と前記基板との間の相対走査を行う走査手段（８、１１）と、前記走査手段による前記相対走査を制御し、かつ、前記第１方向における第１間隔および前記第２方向における第２間隔で前記投影系による前記複数の荷電粒子線の前記基板への照射を制御する制御手段（１３−１６）と、を有し、前記投影系により前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを異ならせた描画装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の荷電粒子線で基板上にパターンを描画する描画装置および描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術において、最小パターン寸法が光源の波長に近づくと、意図しない光の相互作用（干渉）により、所望のパターンとは異なったパターンで基板の露光が行われうる。光近接効果補正を適用しても、所望のパターンが微細化して光の相互作用がより複雑になるのに従って、十分な補正が困難となっている。
このような問題を解決するため、パターンの幅を一定にし、かつ、その長手方向を限定したデバイスデザインルール（以後、１Ｄレイアウトと呼ぶ）や、そのための加工方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００３】
図１０を参照して当該加工方法を説明する。この方法は、２２ｎｍ世代のＳＲＡＭのゲートセルを対象として液浸露光装置（光源波長は１９３ｎｍ）を用いて行うフォトリソグラフィプロセスに関するものである。そのステップを以下に述べる。
［ステップ１］ ４４ｎｍハーフピッチのラインアンドスペースパターンの露光を行う。
［ステップ２］ 現像して形成したパターンに対して直接（あるいは、下地を加工し、全面に等方的に成膜した後に）異方性エッチングを行って、パターンの側壁、すなわち、輪郭に膜を残す。その結果、２２ｎｍハーフピッチのラインアンドスペースのハードマスクを得る。いわゆる、サイドウォールを利用したダブルパターニング技術である。
［ステップ３］ レジストを塗布し、カット用のホールパターンの露光を行う。
［ステップ４］ 露光されたホールパターン領域を化学的処理により縮小する。
［ステップ５］ 再度異方性エッチングすることにより、所望のゲートセルパターンのハードマスクを得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ａｘｅｌｒａｄ， Ｖａｌｅｒｙ、 他１名、「１６ｎｍ ｗｉｔｈ １９３ｎｍ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ」、Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ、２０１０年、Ｖｏｌ．７６４１、７６４１０９−１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記方法は、液浸露光装置を使用してもダブルパターニング技術を適用しなくてはならず、また、カット用ホールパターンの露光も難しいため、［ステップ４］のようなパターン縮小工程が必要となっている。マスク数や工程数も多く、フォトリソグラフィプロセスのコスト高や信頼性低下が問題となっている。
【０００６】
本発明は、上述のデザインルールのパターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの側面は、第１方向に延びた直線の上に配置されるべきパターンを複数の荷電粒子線で基板上に描画する描画装置であって、
前記複数の荷電粒子線を前記基板上に投影する投影系と、
前記第１方向および該方向と直交する第２方向において前記複数の荷電粒子線と前記基板との間の相対走査を行う走査手段と、
前記走査手段による前記相対走査を制御し、かつ、前記第１方向における第１間隔および前記第２方向における第２間隔で前記投影系による前記複数の荷電粒子線の前記基板への照射を制御する制御手段と、を有し、
前記投影系により前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを異ならせた、ことを特徴とする描画装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上述のデザインルールのパターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】描画装置の構成を示す図
【図２】ブランカーアレイの構成を示す図
【図３】ラスター走査式の描画方法を説明する図
【図４】基板上での電子線サブアレイの配置および走査を説明する図
【図５】基板上での電子線の走査の軌跡を示す図
【図６】複数のストライプ描画領域ＳＡ間の位置関係を説明する図
【図７】１Ｄレイアウトにおけるカットパターンの描画方法を説明する図
【図８】実施形態に係る描画装置と従来の描画装置との比較を示す図
【図９】１Ｄレイアウトにおける断続的線状パターンの描画方法を説明する図
【図１０】非特許文献１のデザインルールおよび加工方法を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
［実施形態１］
図１は、描画装置の構成を示す図である。図１において、１は、電子源であり、電子放出材としてＬａＢ６またはＢａＯ／Ｗ（ディスペンサーカソード）などを含むいわゆる熱電子型の電子源を用いうる。２は、コリメータレンズで、電界により電子ビームを収束させる静電型のレンズを用いうる。電子源１から放射された電子ビーム（電子線）は、コリメータレンズ２によって略平行の電子ビームとなる。なお、実施形態１および２の描画装置は、複数の電子線で基板上にパターンを描画するものであるが、イオン線等の電子線以外の荷電粒子線を用いてもよく、複数の荷電粒子線で基板上にパターンを描画する描画装置に一般化しうるものである。
【００１２】
３は、２次元に配列された開口を有するアパーチャアレイ（アパーチャアレイ部材）である。４は、同一の光学的パワーを有する静電型のコンデンサーレンズが２次元に配列されたコンデンサーレンズアレイである。５は、電子ビームの形状を規定する（決める）パターン開口のアレイ（サブアレイ）を各コンデンサーレンズに対応して含むパターン開口アレイ（アパーチャアレイ部材）である。５ａは、当該サブアレイを上から見た形状を示す。
【００１３】
コリメータレンズ２からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイ３によって複数の電子ビームに分割される。分割された電子ビームは、対応するコンデンサーレンズアレイ４のコンデンサーレンズを介して、対応するパターン開口アレイ５のサブアレイを照明する。ここで、アパーチャアレイ３は、当該照明の範囲を規定する機能を有している。
【００１４】
６は、個別に駆動可能な静電型のブランカー（電極対）を各コンデンサーレンズに対応して配列してなるブランカーアレイである。７は、ブランキングアパーチャ（１つの開口）を各コンデンサーレンズに対応して配列してなるブランキングアパーチャアレイである。８は、電子ビームを所定の方向に偏向させる偏向器を各コンデンサーレンズに対応して配列してなる偏向器アレイである。９は、静電型の対物レンズが各コンデンサーレンズに対応して配列されてなる対物レンズアレイである。１０は、描画（露光）を行われるウエハ（基板）である。ここで、符号１−７および９の構成要素は、投影系を構成している。
【００１５】
電子ビームで照明されたパターン開口アレイ５の各サブアレイからの電子ビームは、それに対応するブランカー・ブランキングアパーチャ・偏向器・対物レンズを介して、１００分の１の大きさに縮小されてウエハ１０に投影される。ここで、サブアレイにおいてパターン開口の配列されている面が物面であり、かつ、ウエハ１０の上面が像面である、という関係となっている。
【００１６】
また、電子ビームで照明されたパターン開口アレイ５のサブアレイからの電子ビームは、それに対応するブランカーの制御により、ブランキングアパーチャにより遮断されるか否か、すなわち、ウエハに電子線が入射するか否かが切り替えられる。それと並行して、ウエハに入射する電子線は、偏向器アレイ８により、同一の偏向量でウエハ上を走査される。
【００１７】
また、電子源１は、コリメータレンズ２とコンデンサーレンズとを介してブランキングアパーチャ上に結像され、その像の大きさは、ブランキングアパーチャの開口より大きくなるように設定されている。このため、ウエハ上の電子ビームのセミアングル（半角）は、ブランキングアパーチャの開口により規定される。さらに、ブランキングアパーチャの開口は、それに対応する対物レンズの前側焦点位置に配置されているため、サブアレイの複数のパターン開口からの複数の電子ビームの主光線は、ウエハ上に略垂直に入射する。このため、ウエハ１０の上面が上下に変位しても、水平面内での電子ビームの変位は微小となる。
【００１８】
１１は、ウエハ１０を保持し、光軸と直交するＸ−Ｙ平面（水平面）内で可動なＸ−Ｙステージ（単にステージともいう）である。ステージは、ウエハ１０を保持する（引きつける）ための静電チャック（不図示）と、電子ビームが入射する開口パターンを含み、電子ビームの位置を検出する検出器（不図示）とを含んでいる。１２は、ウエハ１０を搬送し、ステージ１１との間でウエハ１０の受け渡しを行う搬送機構である。
【００１９】
ブランキング制御回路１３は、ブランカーアレイ６を構成する複数のブランカーを個別に制御する制御回路である。偏向器制御回路１４は、偏向器アレイ８を構成する複数の偏向器を共通の信号で制御する制御回路である。ステージ制御回路１５、ステージの位置を計測する不図示のレーザ干渉計と協働してステージ１１の位置決めを制御する制御回路である主制御系１６は、上記の複数の制御回路を制御し、描画装置を統括的に制御する。なお、描画装置の制御手段は、本実施形態では制御回路１３−１５および主制御系１６により構成されているが、これは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００２０】
図２は、ブランカーアレイ６の構成を示す図である。ブランキング制御回路１３から制御信号は、光通信用光ファイバー（不図示）を介してブランカーアレイ６に供給される。１ファイバー当たり、１サブアレイに対応した複数のブランカーの制御信号を伝送する。光通信用光ファイバーから光信号は、フォトダイオード６１で受光され、トランスファーインピーダンスアンプ６２で電流−電圧変換され、リミッティングアンプ６３で振幅調整される。振幅調整された信号がシフトレジスタ６４に入力され、シリアル信号がパラレル信号に変換される。横方向に走るゲート電極線と縦方向に走るソース電極線との各交点には、ＦＥＴ６７が配置され、ＦＥＴ６７のゲートとソースとに２本のバス線がそれぞれ接続されている。ＦＥＴ６７のドレインにはブランカー電極６９およびコンデンサー６８が接続され、これら２つの容量性素子の反対側は共通電極（コモン電極）に接続されている。ゲート電極線に加えられた電圧によって、それに接続されている１行分すべてのＦＥＴがＯＮ動作することで、ソース−ドレイン間に電流が流れる。そのときソース電極線に加えられている各々の電圧がブランカー電極６９に印加され、その電圧に応じた電荷がコンデンサー６８に蓄積（充電）される。ゲート電極線は、１行分の充電を終えると切り替えられ、電圧の印加は次の行に移り、最初の１行分のＦＥＴは、ゲート電圧を失ってＯＦＦ動作をする。最初の１行分のブランカー電極６９は、ソース電極線からの電圧を失うが、コンデンサー６８に蓄積された電荷によって、次にゲート電極線に電圧が印加されるまでの間は必要な電圧を維持できるようになっている。このようにＦＥＴをスイッチとして使ったアクティブ・マトリクス駆動方式によれば、ゲート電極線によって並行して多数のＦＥＴに電圧を印加することができるため、ブランカーの多数化に少ない配線数で対応できる。
【００２１】
図２の例では、ブランカーは、４行４列に配列されている。シフトレジスタ６４からのパラレル信号は、データドライバー６５・ソース電極を介して、ＦＥＴのソース電極に電圧として印加される。これと協働して、ゲートドライバー６６から印加される電圧により、１行分のＦＥＴがＯＮ動作とされるため、対応する１行分のブランカーが制御される。このような動作が各行に対して順次繰り返されて、４行４列のブランカーが制御される。
【００２２】
図３を参照しながら、本実施形態に係るラスター走査式の描画方法を説明する。電子ビームは、偏向器アレイ８による偏向とステージ１１の位置とで決定されるウエハ１０上の走査グリッド上を走査されながら、描画パターンＰに応じて、基板上への照射・非照射がブランカーアレイ６により制御される。ここで、走査グリッドとは、図３に示すように、Ｘ方向にピッチＧＸ（第１間隔）、Ｙ方向にピッチＧＹ（第２間隔）で形成されるグリッドである。そして、図中の縦線と横線との交点（グリッド点）に、電子ビームの照射または非照射が割り当てられるものである。
【００２３】
図４は、ウエハ上での電子線サブアレイの配置および走査を説明する図である。図４に示すように、サブアレイのパターン開口は、Ｘ方向にピッチＢＸで、Ｙ方向にピッチＢＹで、ウエハ上に投影される。各パターン開口の大きさは、ウエハ上で、Ｘ方向はＰＸで、Ｙ方向ＰＹである。パターン開口は、ウエハに１００分の１に縮小投影されるため、その実際の大きさは、ウエハ上での大きさの１００倍である。パターン開口の像（電子ビーム）は、偏向器アレイ８によりＸ方向に偏向されて、ウエハ上で走査される。それと並行して、ステージ１１はＹ方向に連続的に移動して（走査させて）いる。そこで、ウエハ１０上において各電子ビームがＹ方向には静止しているように、偏向器アレイ８により電子ビームをＹ方向に偏向している。なお、投影系により投影される荷電粒子線を少なくともＸ方向（第１方向）に偏向させる偏向器アレイ８と、基板を保持してＹ方向（第１方向と直交する第２方向）に可動のステージ１１は、走査手段に含まれる。ここで、走査手段は、Ｘ方向およびＹ方向において複数の荷電粒子線と基板との間の相対走査を行う手段である。
【００２４】
図５は、ウエハ上での電子ビームの走査の軌跡を示す図である。図５において、左側は、サブアレイの各電子ビームのＸ方向における走査の軌跡を示す。ここで、各電子ビームの照射・非照射は、グリッドピッチＧＸで規定されるグリッド点ごとに制御される。ここでは、説明を容易にするため、最上部の電子ビームの軌跡を黒塗りにしている。図５において、右側は、各電子ビームのＸ方向の走査のあと、破線の矢印で示すようなＹ方向の偏向幅ＤＰでのフライバックを介して、各電子ビームのＸ方向の走査を順次繰り返して形成される軌跡を示す。図中の太破線枠内では、ストライプ幅ＳＷのストライプ描画領域ＳＡがグリッドピッチＧＹで埋め尽くされるのが分かる。すなわち、ストライプ描画領域ＳＡは、ステージ１１の定速連続移動で描画できることになる。そのための条件は、サブアレイのビーム本数をＮ＊Ｎとすると、
Ｎ２＝Ｋ＊Ｌ＋１ （Ｋ、Ｌは自然数） ・・・（１）
ＢＹ＝ＧＹ＊Ｋ ・・・（２）
ＤＰ＝（Ｋ＊Ｌ＋１）＊ＧＹ＝Ｎ２＊ＧＹ ・・・（３）
を満足することである。この条件は、（１）式を満足するＫにより（２）式のようにＹ方向のビーム間隔ＢＹを決めると、製造面で限界がある開口やブランカーの間隔の微細化によらずに、走査グリッド間隔ＧＹの微細化により、微細なパターンを描画できる。さらに、（３）式のようにＹ方向の偏向幅ＤＰを決めると、図５に示す黒矢印の起点より下側のストライプ描画領域ＳＡは、どの部分もグリッドピッチＧＹでの描画が可能となる。このため、一方向へのステージの連続移動（走査）により、微細なパターンの安定した描画を行うことができる。
【００２５】
本実施形態では、Ｎ＝４、Ｋ＝５、Ｌ＝３、ＧＹ＝５ｎｍ、ＢＹ＝２５ｎｍ、ＤＰ＝８０ｎｍ、ＳＷ＝２μｍである。ここで、各電子ビームの偏向幅に比べてストライプ幅ＳＷが必ず小さくなるため、ブランカー間のピッチが製造上許容できるものである限り、Ｎ＊ＢＹ＞ＢＸを満たすようにすることが好ましいそのようにすれば、描画に利用されない偏向領域を少なくでき、生産能力の点で有利となる。
【００２６】
図６は、各サブアレイ（または対物レンズ）あたりの複数のストライプ描画領域ＳＡ間の位置関係を説明する図である。対物レンズアレイ９は、対物レンズをＸ方向に１４４μｍピッチで一次元に配列し、ストライプ描画領域ＳＡが隣接するように、次の行の対物レンズはＸ方向に２μｍだけずらして構成する。同図では、説明をしやすくするため、４行８列の対物レンズアレイを示しているが、実際には、例えば、７２行１８０列の対物レンズアレイとすることができる（総計１２９６０本の対物レンズを含む）。このような構成によれば、ステージ１１をＹ方向に沿った一方向に連続移動（走査）させることにより、ウエハ１０上の露光領域ＥＡに描画を行うことができる。
【００２７】
図７は、１Ｄレイアウトにおけるカットパターンの描画方法を説明する図である。カットパターンの描画では、図中の「描画パターン」に示すように、所定間隔（例えば同一間隔）でＹ方向に配列された、Ｘ方向の直線上に延びる線状パターンＬＰが予め形成されている。具体的には、Ｙ方向に５０ｎｍピッチで並ぶＹ方向幅２５ｎｍのラインパターンＬＰが形成されている。その線状パターンＬＰに対して、線状パターンＬＰを切断するためのカットパターンＣＰを描画する。そのため、カットパターンＣＰのＹ方向の寸法は、Ｘ方向の寸法に比べて大きくすることが必要で、Ｙ方向の寸法精度は、Ｘ方向のそれに比べて低くすることができる。更に、カットパターンＣＰのＹ方向の描画位置精度も、Ｘ方向のそれに比べて低くすることが出来る。
【００２８】
そこで、図中の「パターン開口形状」に示すように、パターン開口アレイのパターン開口は、ウエハ上換算で、横幅ＰＸ＝３０ｎｍ、縦幅ＰＹ＝５０ｎｍの矩形としている。ウエハ上のパターン開口の像は、図中の「電子ビーム強度分布」に示すように、Ｙ方向の寸法は、Ｘ方向の寸法に比べて大きくなる。
【００２９】
上述のように、カットパターンＣＰのＹ方向の描画位置精度は、Ｘ方向のそれに比べて低くすることができるため、走査グリッドは、ＧＸ＝２．５ｎｍ、Ｃ＝５．０ｎｍのピッチとしている。すなわち、カットパターンＣＰのＸ方向（第１方向）の大きさとＹ方向（第２方向）の大きさとの大小関係と、走査グリッドのピッチＧＸ（第１間隔）とピッチＧＸ（第２間隔）との大小関係とを同じにしている。その描画結果は、図中の「レジスト像」として同図に示すとおりである。分離すべきパターンは、カットパターンにより充分に分離し、その後の工程に問題のないレベルの描画がなされていることがわかる。
【００３０】
本実施形態では、描画装置のＸ−Ｙ軸とウエハ（ウエハに描画されているパターン）の配向とを一致（整合）させる必要がある。そのため、ウエハ１０をステージ１１に搬送する搬送機構１２によって、当該一致（整合）がなされるように、ウエハ１０がステージ１１に受け渡される。なお、主制御系１６等の制御手段は、描画装置のＸ方向（第１方向）またはＹ方向（第２方向）とウエハ１０の配向とが整合してステージ１１にウエハ１０が保持されるように、搬送機構１２の動作およびステージ１１の動作の少なくとも一方を制御すればよい。
【００３１】
また、グリッドピッチがＧＸ＝２．５ｎｍ・ＧＹ＝５．０ｎｍであり、カットパターンＣＰがＰＸ＝３０ｎｍ・ＰＹ＝５０ｎｍの矩形であるため、当該パターンの情報は、当該グリッドピッチのグリッド点を単位として生成することができる。そのため、パターン情報のハンドリングが容易になり、また、当該パターン情報をグリッド点単位の描画情報に変換する処理の負荷も少ない。
【００３２】
図８は、１Ｄレイアウトにおけるカットパターン描画用の本実施形態に係る描画装置と従来の描画装置との比較を示す図（表）である。当該比較の前提条件は、以下のとおりである。
１）２２ｎｍ世代に対応する描画装置であること。
２）レジスト感度：２０μＣ／ｃｍ２。
３）生産能力：３００ｍｍウエハを１時間当たり２０枚描画できること。
４）対物レンズ数は、１２９６０本であること。
【００３３】
従来の描画装置は、どのようなパターンにも対応するため、パターン開口アレイの開口サイズ（ＰＸ、ＰＹ）も、走査グリッドピッチ（ＧＸ、ＧＹ）も、Ｘ方向とＹ方向とで同じにしている。その結果、サブアレイの電子ビーム数は、３６本で、総電子ビーム数は、４６６５６０本である。また、電子源に必要な輝度は、２．３×１０５（Ａ／ｓｒ／ｃｍ２）となり、このような輝度では、ディスペンサーカソードのカソード温度が高く、その寿命は短い。また、通信用光ファイバーに必要な伝送速度は、６．３８（ＧＢＰＳ）である。この速度に比例して、トランスファーインピーダンスアンプ６２・リミッティングアンプ６３・シフトレジスタ６４の発熱が大きくなるため、従来の描画装置は、ブランカーアレイ６の動作の信頼性の点で不利である。
【００３４】
本実施形態の描画装置は、サブアレイの電子ビーム数が１６本の場合、従来の描画装置と同様の生産能力を達成するのに、約２分の１の総電子ビーム数のため、約２分の１の伝送速度で済み、しかも電子源に必要な輝度も低くなる。総電子ビーム数が同じ場合は、約２分の１の伝送速度で、２分の１以下の電子源の輝度で、同様の生産能力を達成できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、１Ｄレイアウトのカットパターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供することができる。
【００３５】
［実施形態２］
本実施形態は、１Ｄレイアウトにおける断続的線状パターンを描画する描画装置に関する。本実施形態は、パターン開口および走査グリッドが異なる他は、実施形態１の構成と同様の構成を有している。
【００３６】
図９は、１Ｄレイアウトにおける断続的線状パターンの描画方法を説明する図である。本実施形態は、図中の「描画パターン」に示すように、所定間隔（例えば同一間隔）でＹ方向に配列された、Ｘ方向の直線上に延びる断続的線状パターンＣＬＰを描画する。Ｙ方向において、その線状パターンのピッチは５０ｎｍで、その線幅は２５ｎｍである。この断続的線状パターンＣＬＰにおいては、Ｙ方向の線幅の一様性が重要であり、Ｘ方向における線状パターンの端部の形状はあまり重要でない。そのため、断続的線状パターンＣＬＰのＹ方向の寸法精度は、Ｘ方向の寸法精度に比べて高める必要がある。更に、断続的線状パターンＣＬＰのＹ方向の描画位置精度は、Ｘ方向のそれに比べて高める必要がある。
【００３７】
そこで、図中の「パターン開口形状」に示すように、パターン開口アレイのパターン開口は、ウエハ上換算で、横幅ＰＸ＝３０ｎｍ、縦幅ＰＹ＝２５ｎｍ の矩形としている。ウエハ上のパターン開口の像は、図中の「電子ビーム強度分布」に示すように、Ｙ方向の寸法は、Ｘ方向の寸法に比べて小さくしている。これにより、断続的線状パターンＣＬＰのＹ方向の寸法精度は、Ｘ方向の寸法精度に比べて高めている。
【００３８】
断続的線状パターンＣＬＰのＹ方向の描画位置精度は、Ｘ方向のそれに比べて高くする必要があるため、走査グリッドは、ＧＸ＝５．０ｎｍ、ＧＹ＝２．５ｎｍのピッチとしている。すなわち、断続的線状パターンＣＰのＸ方向（第１方向）の大きさとＹ方向（第２方向）の大きさとの大小関係と、走査グリッドのピッチＧＸ（第１間隔）とピッチＧＸ（第２間隔）との大小関係とを同じにしている。その描画結果は、「レジスト像」として同図に示すとおりである。断続的線状パターンは、Ｙ方向の線幅が一様となり、その後の工程に問題のないレベルの描画がなされていることがわかる。
【００３９】
本実施形態も、実施形態１と同様に、描画装置のＸ−Ｙ軸とウエハ（ウエハに描画されているパターン）の配向とを一致（整合）させる必要がある。そのため、ウエハ１０をステージ１１に搬送する搬送機構１２によって、当該一致（整合）がなされるように、ウエハ１０がステージ１１に受け渡される。なお、主制御系１６等の制御手段は、描画装置のＸ方向（第１方向）またはＹ方向（第２方向）とウエハ１０の配向とが整合してステージ１１にウエハ１０が保持されるように、搬送機構１２の動作およびステージ１１の動作の少なくとも一方を制御すればよい。
【００４０】
図８を再度参照して、１Ｄレイアウトにおける断続的線状パターンを描画する本実施形態に係る描画装置と従来の描画装置との比較を行う。当該比較の前提条件は、先述したとおりである。
従来の描画装置では、どのようなパターンにも対応するため、パターン開口アレイのパターン開口のサイズ（ＰＸ、ＰＹ）も、走査グリッドのピッチ（ＧＸ、ＧＹ）も、Ｘ方向とＹ方向とで同じにしている。その結果、サブアレイの電子ビーム数は、４９本で、総電子ビーム数は６３５０４０本である。また、電子源に必要な輝度は、２．３×１０５（Ａ／ｓｒ／ｃｍ２）となり、このような輝度では、ディスペンサーカソードのカソード温度が高く、寿命は短い。また、通信用光ファイバーに必要な伝送速度は、６．３８（ＧＢＰＳ）である。この速度に比例して、トランスファーインピーダンスアンプ６２・リミッティングアンプ６３・シフトレジスタ６４の発熱が大きくななるため、従来の描画装置は、ブランカーアレイ６の動作の信頼性の点で不利である。
【００４１】
本実施形態の描画装置は、総電子ビーム数は同じであるが、約２分の１の伝送速度で、かつ、より少ない電子源の輝度で、従来の描画装置と同様の生産能力を達成できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、１Ｄレイアウトの断続的線状パターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供することができる。
【００４２】
［実施形態３］
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。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 電子源
２ コリメータレンズ
３ アパーチャアレイ
４ コンデンサーレンズアレイ
５ パターン開口アレイ
６ ブランカーアレイ
７ ブランキングアパーチャアレイ
８ 偏向器アレイ
９ 対物レンズアレイ
１１ ステージ
１３ ブランキング制御回路
１４ 偏向器制御回路
１５ ステージ制御回路
１６ 主制御系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の荷電粒子線で基板上にパターンを描画する描画装置および描画方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術において、最小パターン寸法が光源の波長に近づくと、意図しない光の相互作用（干渉）により、所望のパターンとは異なったパターンで基板の露光が行われうる。光近接効果補正を適用しても、所望のパターンが微細化して光の相互作用がより複雑になるのに従って、十分な補正が困難となっている。
このような問題を解決するため、パターンの幅を一定にし、かつ、その長手方向を限定したデバイスデザインルール（以後、１Ｄレイアウトと呼ぶ）や、そのための加工方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００３】
図１０を参照して当該加工方法を説明する。この方法は、２２ｎｍ世代のＳＲＡＭのゲートセルを対象として液浸露光装置（光源波長は１９３ｎｍ）を用いて行うフォトリソグラフィプロセスに関するものである。そのステップを以下に述べる。
［ステップ１］ ４４ｎｍハーフピッチのラインアンドスペースパターンの露光を行う。
［ステップ２］ 現像して形成したパターンに対して直接（あるいは、下地を加工し、全面に等方的に成膜した後に）異方性エッチングを行って、パターンの側壁、すなわち、輪郭に膜を残す。その結果、２２ｎｍハーフピッチのラインアンドスペースのハードマスクを得る。いわゆる、サイドウォールを利用したダブルパターニング技術である。
［ステップ３］ レジストを塗布し、カット用のホールパターンの露光を行う。
［ステップ４］ 露光されたホールパターン領域を化学的処理により縮小する。
［ステップ５］ 再度異方性エッチングすることにより、所望のゲートセルパターンのハードマスクを得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ａｘｅｌｒａｄ， Ｖａｌｅｒｙ、 他１名、「１６ｎｍ ｗｉｔｈ １９３ｎｍ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ」、Ｐｒｏｃ．ｏｆ ＳＰＩＥ、２０１０年、Ｖｏｌ．７６４１、７６４１０９−１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記方法は、液浸露光装置を使用してもダブルパターニング技術を適用しなくてはならず、また、カット用ホールパターンの露光も難しいため、［ステップ４］のようなパターン縮小工程が必要となっている。マスク数や工程数も多く、フォトリソグラフィプロセスのコスト高や信頼性低下が問題となっている。
【０００６】
本発明は、上述のデザインルールのパターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一つの側面は、第１方向に延びた直線の上に配置されるべきパターンを複数の荷電粒子線で基板上に描画する描画装置であって、
前記複数の荷電粒子線を前記基板上に投影する投影系と、
前記第１方向および該方向と直交する第２方向において前記複数の荷電粒子線と前記基板との間の相対走査を行う走査手段と、
前記走査手段による前記相対走査を制御し、かつ、前記第１方向における第１間隔および前記第２方向における第２間隔で前記投影系による前記複数の荷電粒子線の前記基板への照射を制御する制御手段と、を有し、
前記投影系により前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを異ならせた、ことを特徴とする描画装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、上述のデザインルールのパターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】描画装置の構成を示す図
【図２】ブランカーアレイの構成を示す図
【図３】ラスター走査式の描画方法を説明する図
【図４】基板上での電子線サブアレイの配置および走査を説明する図
【図５】基板上での電子線の走査の軌跡を示す図
【図６】複数のストライプ描画領域ＳＡ間の位置関係を説明する図
【図７】１Ｄレイアウトにおけるカットパターンの描画方法を説明する図
【図８】実施形態に係る描画装置と従来の描画装置との比較を示す図
【図９】１Ｄレイアウトにおける断続的線状パターンの描画方法を説明する図
【図１０】非特許文献１のデザインルールおよび加工方法を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
［実施形態１］
図１は、描画装置の構成を示す図である。図１において、１は、電子源であり、電子放出材としてＬａＢ６またはＢａＯ／Ｗ（ディスペンサーカソード）などを含むいわゆる熱電子型の電子源を用いうる。２は、コリメータレンズで、電界により電子ビームを収束させる静電型のレンズを用いうる。電子源１から放射された電子ビーム（電子線）は、コリメータレンズ２によって略平行の電子ビームとなる。なお、実施形態１および２の描画装置は、複数の電子線で基板上にパターンを描画するものであるが、イオン線等の電子線以外の荷電粒子線を用いてもよく、複数の荷電粒子線で基板上にパターンを描画する描画装置に一般化しうるものである。
【００１２】
３は、２次元に配列された開口を有するアパーチャアレイ（アパーチャアレイ部材）である。４は、同一の光学的パワーを有する静電型のコンデンサーレンズが２次元に配列されたコンデンサーレンズアレイである。５は、電子ビームの形状を規定する（決める）パターン開口のアレイ（サブアレイ）を各コンデンサーレンズに対応して含むパターン開口アレイ（アパーチャアレイ部材）である。５ａは、当該サブアレイを上から見た形状を示す。
【００１３】
コリメータレンズ２からの略平行な電子ビームは、アパーチャアレイ３によって複数の電子ビームに分割される。分割された電子ビームは、対応するコンデンサーレンズアレイ４のコンデンサーレンズを介して、対応するパターン開口アレイ５のサブアレイを照明する。ここで、アパーチャアレイ３は、当該照明の範囲を規定する機能を有している。
【００１４】
６は、個別に駆動可能な静電型のブランカー（電極対）を各コンデンサーレンズに対応して配列してなるブランカーアレイである。７は、ブランキングアパーチャ（１つの開口）を各コンデンサーレンズに対応して配列してなるブランキングアパーチャアレイである。８は、電子ビームを所定の方向に偏向させる偏向器を各コンデンサーレンズに対応して配列してなる偏向器アレイである。９は、静電型の対物レンズが各コンデンサーレンズに対応して配列されてなる対物レンズアレイである。１０は、描画（露光）を行われるウエハ（基板）である。ここで、符号１−７および９の構成要素は、投影系を構成している。
【００１５】
電子ビームで照明されたパターン開口アレイ５の各サブアレイからの電子ビームは、それに対応するブランカー・ブランキングアパーチャ・偏向器・対物レンズを介して、１００分の１の大きさに縮小されてウエハ１０に投影される。ここで、サブアレイにおいてパターン開口の配列されている面が物面であり、かつ、ウエハ１０の上面が像面である、という関係となっている。
【００１６】
また、電子ビームで照明されたパターン開口アレイ５のサブアレイからの電子ビームは、それに対応するブランカーの制御により、ブランキングアパーチャにより遮断されるか否か、すなわち、ウエハに電子線が入射するか否かが切り替えられる。それと並行して、ウエハに入射する電子線は、偏向器アレイ８により、同一の偏向量でウエハ上を走査される。
【００１７】
また、電子源１は、コリメータレンズ２とコンデンサーレンズとを介してブランキングアパーチャ上に結像され、その像の大きさは、ブランキングアパーチャの開口より大きくなるように設定されている。このため、ウエハ上の電子ビームのセミアングル（半角）は、ブランキングアパーチャの開口により規定される。さらに、ブランキングアパーチャの開口は、それに対応する対物レンズの前側焦点位置に配置されているため、サブアレイの複数のパターン開口からの複数の電子ビームの主光線は、ウエハ上に略垂直に入射する。このため、ウエハ１０の上面が上下に変位しても、水平面内での電子ビームの変位は微小となる。
【００１８】
１１は、ウエハ１０を保持し、光軸と直交するＸ−Ｙ平面（水平面）内で可動なＸ−Ｙステージ（単にステージともいう）である。ステージは、ウエハ１０を保持する（引きつける）ための静電チャック（不図示）と、電子ビームが入射する開口パターンを含み、電子ビームの位置を検出する検出器（不図示）とを含んでいる。１２は、ウエハ１０を搬送し、ステージ１１との間でウエハ１０の受け渡しを行う搬送機構である。
【００１９】
ブランキング制御回路１３は、ブランカーアレイ６を構成する複数のブランカーを個別に制御する制御回路である。偏向器制御回路１４は、偏向器アレイ８を構成する複数の偏向器を共通の信号で制御する制御回路である。ステージ制御回路１５、ステージの位置を計測する不図示のレーザ干渉計と協働してステージ１１の位置決めを制御する制御回路である主制御系１６は、上記の複数の制御回路を制御し、描画装置を統括的に制御する。なお、描画装置の制御手段は、本実施形態では制御回路１３−１５および主制御系１６により構成されているが、これは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００２０】
図２は、ブランカーアレイ６の構成を示す図である。ブランキング制御回路１３から制御信号は、光通信用光ファイバー（不図示）を介してブランカーアレイ６に供給される。１ファイバー当たり、１サブアレイに対応した複数のブランカーの制御信号を伝送する。光通信用光ファイバーから光信号は、フォトダイオード６１で受光され、トランスファーインピーダンスアンプ６２で電流−電圧変換され、リミッティングアンプ６３で振幅調整される。振幅調整された信号がシフトレジスタ６４に入力され、シリアル信号がパラレル信号に変換される。横方向に走るゲート電極線と縦方向に走るソース電極線との各交点には、ＦＥＴ６７が配置され、ＦＥＴ６７のゲートとソースとに２本のバス線がそれぞれ接続されている。ＦＥＴ６７のドレインにはブランカー電極６９およびコンデンサー６８が接続され、これら２つの容量性素子の反対側は共通電極（コモン電極）に接続されている。ゲート電極線に加えられた電圧によって、それに接続されている１行分すべてのＦＥＴがＯＮ動作することで、ソース−ドレイン間に電流が流れる。そのときソース電極線に加えられている各々の電圧がブランカー電極６９に印加され、その電圧に応じた電荷がコンデンサー６８に蓄積（充電）される。ゲート電極線は、１行分の充電を終えると切り替えられ、電圧の印加は次の行に移り、最初の１行分のＦＥＴは、ゲート電圧を失ってＯＦＦ動作をする。最初の１行分のブランカー電極６９は、ソース電極線からの電圧を失うが、コンデンサー６８に蓄積された電荷によって、次にゲート電極線に電圧が印加されるまでの間は必要な電圧を維持できるようになっている。このようにＦＥＴをスイッチとして使ったアクティブ・マトリクス駆動方式によれば、ゲート電極線によって並行して多数のＦＥＴに電圧を印加することができるため、ブランカーの多数化に少ない配線数で対応できる。
【００２１】
図２の例では、ブランカーは、４行４列に配列されている。シフトレジスタ６４からのパラレル信号は、データドライバー６５・ソース電極を介して、ＦＥＴのソース電極に電圧として印加される。これと協働して、ゲートドライバー６６から印加される電圧により、１行分のＦＥＴがＯＮ動作とされるため、対応する１行分のブランカーが制御される。このような動作が各行に対して順次繰り返されて、４行４列のブランカーが制御される。
【００２２】
図３を参照しながら、本実施形態に係るラスター走査式の描画方法を説明する。電子ビームは、偏向器アレイ８による偏向とステージ１１の位置とで決定されるウエハ１０上の走査グリッド上を走査されながら、描画パターンＰに応じて、基板上への照射・非照射がブランカーアレイ６により制御される。ここで、走査グリッドとは、図３に示すように、Ｘ方向にピッチＧＸ（第１間隔）、Ｙ方向にピッチＧＹ（第２間隔）で形成されるグリッドである。そして、図中の縦線と横線との交点（グリッド点）に、電子ビームの照射または非照射が割り当てられるものである。
【００２３】
図４は、ウエハ上での電子線サブアレイの配置および走査を説明する図である。図４に示すように、サブアレイのパターン開口は、Ｘ方向にピッチＢＸで、Ｙ方向にピッチＢＹで、ウエハ上に投影される。各パターン開口の大きさは、ウエハ上で、Ｘ方向はＰＸで、Ｙ方向ＰＹである。パターン開口は、ウエハに１００分の１に縮小投影されるため、その実際の大きさは、ウエハ上での大きさの１００倍である。パターン開口の像（電子ビーム）は、偏向器アレイ８によりＸ方向に偏向されて、ウエハ上で走査される。それと並行して、ステージ１１はＹ方向に連続的に移動して（走査させて）いる。そこで、ウエハ１０上において各電子ビームがＹ方向には静止しているように、偏向器アレイ８により電子ビームをＹ方向に偏向している。なお、投影系により投影される荷電粒子線を少なくともＸ方向（第１方向）に偏向させる偏向器アレイ８と、基板を保持してＹ方向（第１方向と直交する第２方向）に可動のステージ１１は、走査手段に含まれる。ここで、走査手段は、Ｘ方向およびＹ方向において複数の荷電粒子線と基板との間の相対走査を行う手段である。
【００２４】
図５は、ウエハ上での電子ビームの走査の軌跡を示す図である。図５において、左側は、サブアレイの各電子ビームのＸ方向における走査の軌跡を示す。ここで、各電子ビームの照射・非照射は、グリッドピッチＧＸで規定されるグリッド点ごとに制御される。ここでは、説明を容易にするため、最上部の電子ビームの軌跡を黒塗りにしている。図５において、右側は、各電子ビームのＸ方向の走査のあと、破線の矢印で示すようなＹ方向の偏向幅ＤＰでのフライバックを介して、各電子ビームのＸ方向の走査を順次繰り返して形成される軌跡を示す。図中の太破線枠内では、ストライプ幅ＳＷのストライプ描画領域ＳＡがグリッドピッチＧＹで埋め尽くされるのが分かる。すなわち、ストライプ描画領域ＳＡは、ステージ１１の定速連続移動で描画できることになる。そのための条件は、サブアレイのビーム本数をＮ＊Ｎとすると、
Ｎ２＝Ｋ＊Ｌ＋１ （Ｋ、Ｌは自然数） ・・・（１）
ＢＹ＝ＧＹ＊Ｋ ・・・（２）
ＤＰ＝（Ｋ＊Ｌ＋１）＊ＧＹ＝Ｎ２＊ＧＹ ・・・（３）
を満足することである。この条件は、（１）式を満足するＫにより（２）式のようにＹ方向のビーム間隔ＢＹを決めると、製造面で限界がある開口やブランカーの間隔の微細化によらずに、走査グリッド間隔ＧＹの微細化により、微細なパターンを描画できる。さらに、（３）式のようにＹ方向の偏向幅ＤＰを決めると、図５に示す黒矢印の起点より下側のストライプ描画領域ＳＡは、どの部分もグリッドピッチＧＹでの描画が可能となる。このため、一方向へのステージの連続移動（走査）により、微細なパターンの安定した描画を行うことができる。
【００２５】
本実施形態では、Ｎ＝４、Ｋ＝５、Ｌ＝３、ＧＹ＝５ｎｍ、ＢＹ＝２５ｎｍ、ＤＰ＝８０ｎｍ、ＳＷ＝２μｍである。ここで、各電子ビームの偏向幅に比べてストライプ幅ＳＷが必ず小さくなるため、ブランカー間のピッチが製造上許容できるものである限り、Ｎ＊ＢＹ＞ＢＸを満たすようにすることが好ましいそのようにすれば、描画に利用されない偏向領域を少なくでき、生産能力の点で有利となる。
【００２６】
図６は、各サブアレイ（または対物レンズ）あたりの複数のストライプ描画領域ＳＡ間の位置関係を説明する図である。対物レンズアレイ９は、対物レンズをＸ方向に１４４μｍピッチで一次元に配列し、ストライプ描画領域ＳＡが隣接するように、次の行の対物レンズはＸ方向に２μｍだけずらして構成する。同図では、説明をしやすくするため、４行８列の対物レンズアレイを示しているが、実際には、例えば、７２行１８０列の対物レンズアレイとすることができる（総計１２９６０本の対物レンズを含む）。このような構成によれば、ステージ１１をＹ方向に沿った一方向に連続移動（走査）させることにより、ウエハ１０上の露光領域ＥＡに描画を行うことができる。
【００２７】
図７は、１Ｄレイアウトにおけるカットパターンの描画方法を説明する図である。カットパターンの描画では、図中の「描画パターン」に示すように、所定間隔（例えば同一間隔）でＹ方向に配列された、Ｘ方向の直線上に延びる線状パターンＬＰが予め形成されている。具体的には、Ｙ方向に５０ｎｍピッチで並ぶＹ方向幅２５ｎｍのラインパターンＬＰが形成されている。その線状パターンＬＰに対して、線状パターンＬＰを切断するためのカットパターンＣＰを描画する。そのため、カットパターンＣＰのＹ方向の寸法は、Ｘ方向の寸法に比べて大きくすることが必要で、Ｙ方向の寸法精度は、Ｘ方向のそれに比べて低くすることができる。更に、カットパターンＣＰのＹ方向の描画位置精度も、Ｘ方向のそれに比べて低くすることが出来る。
【００２８】
そこで、図中の「パターン開口形状」に示すように、パターン開口アレイのパターン開口は、ウエハ上換算で、横幅ＰＸ＝３０ｎｍ、縦幅ＰＹ＝５０ｎｍの矩形としている。ウエハ上のパターン開口の像は、図中の「電子ビーム強度分布」に示すように、Ｙ方向の寸法は、Ｘ方向の寸法に比べて大きくなる。
【００２９】
上述のように、カットパターンＣＰのＹ方向の描画位置精度は、Ｘ方向のそれに比べて低くすることができるため、走査グリッドは、ＧＸ＝２．５ｎｍ、Ｃ＝５．０ｎｍのピッチとしている。すなわち、カットパターンＣＰのＸ方向（第１方向）の大きさとＹ方向（第２方向）の大きさとの大小関係と、走査グリッドのピッチＧＸ（第１間隔）とピッチＧＸ（第２間隔）との大小関係とを同じにしている。その描画結果は、図中の「レジスト像」として同図に示すとおりである。分離すべきパターンは、カットパターンにより充分に分離し、その後の工程に問題のないレベルの描画がなされていることがわかる。
【００３０】
本実施形態では、描画装置のＸ−Ｙ軸とウエハ（ウエハに描画されているパターン）の配向とを一致（整合）させる必要がある。そのため、ウエハ１０をステージ１１に搬送する搬送機構１２によって、当該一致（整合）がなされるように、ウエハ１０がステージ１１に受け渡される。なお、主制御系１６等の制御手段は、描画装置のＸ方向（第１方向）またはＹ方向（第２方向）とウエハ１０の配向とが整合してステージ１１にウエハ１０が保持されるように、搬送機構１２の動作およびステージ１１の動作の少なくとも一方を制御すればよい。
【００３１】
また、グリッドピッチがＧＸ＝２．５ｎｍ・ＧＹ＝５．０ｎｍであり、カットパターンＣＰがＰＸ＝３０ｎｍ・ＰＹ＝５０ｎｍの矩形であるため、当該パターンの情報は、当該グリッドピッチのグリッド点を単位として生成することができる。そのため、パターン情報のハンドリングが容易になり、また、当該パターン情報をグリッド点単位の描画情報に変換する処理の負荷も少ない。
【００３２】
図８は、１Ｄレイアウトにおけるカットパターン描画用の本実施形態に係る描画装置と従来の描画装置との比較を示す図（表）である。当該比較の前提条件は、以下のとおりである。
１）２２ｎｍ世代に対応する描画装置であること。
２）レジスト感度：２０μＣ／ｃｍ２。
３）生産能力：３００ｍｍウエハを１時間当たり２０枚描画できること。
４）対物レンズ数は、１２９６０本であること。
【００３３】
従来の描画装置は、どのようなパターンにも対応するため、パターン開口アレイの開口サイズ（ＰＸ、ＰＹ）も、走査グリッドピッチ（ＧＸ、ＧＹ）も、Ｘ方向とＹ方向とで同じにしている。その結果、サブアレイの電子ビーム数は、３６本で、総電子ビーム数は、４６６５６０本である。また、電子源に必要な輝度は、２．３×１０５（Ａ／ｓｒ／ｃｍ２）となり、このような輝度では、ディスペンサーカソードのカソード温度が高く、その寿命は短い。また、通信用光ファイバーに必要な伝送速度は、６．３８（ＧＢＰＳ）である。この速度に比例して、トランスファーインピーダンスアンプ６２・リミッティングアンプ６３・シフトレジスタ６４の発熱が大きくなるため、従来の描画装置は、ブランカーアレイ６の動作の信頼性の点で不利である。
【００３４】
本実施形態の描画装置は、サブアレイの電子ビーム数が１６本の場合、従来の描画装置と同様の生産能力を達成するのに、約２分の１の総電子ビーム数のため、約２分の１の伝送速度で済み、しかも電子源に必要な輝度も低くなる。総電子ビーム数が同じ場合は、約２分の１の伝送速度で、２分の１以下の電子源の輝度で、同様の生産能力を達成できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、１Ｄレイアウトのカットパターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供することができる。
【００３５】
［実施形態２］
本実施形態は、１Ｄレイアウトにおける断続的線状パターンを描画する描画装置に関する。本実施形態は、パターン開口および走査グリッドが異なる他は、実施形態１の構成と同様の構成を有している。
【００３６】
図９は、１Ｄレイアウトにおける断続的線状パターンの描画方法を説明する図である。本実施形態は、図中の「描画パターン」に示すように、所定間隔（例えば同一間隔）でＹ方向に配列された、Ｘ方向の直線上に延びる断続的線状パターンＣＬＰを描画する。Ｙ方向において、その線状パターンのピッチは５０ｎｍで、その線幅は２５ｎｍである。この断続的線状パターンＣＬＰにおいては、Ｙ方向の線幅の一様性が重要であり、Ｘ方向における線状パターンの端部の形状はあまり重要でない。そのため、断続的線状パターンＣＬＰのＹ方向の寸法精度は、Ｘ方向の寸法精度に比べて高める必要がある。更に、断続的線状パターンＣＬＰのＹ方向の描画位置精度は、Ｘ方向のそれに比べて高める必要がある。
【００３７】
そこで、図中の「パターン開口形状」に示すように、パターン開口アレイのパターン開口は、ウエハ上換算で、横幅ＰＸ＝３０ｎｍ、縦幅ＰＹ＝２５ｎｍ の矩形としている。ウエハ上のパターン開口の像は、図中の「電子ビーム強度分布」に示すように、Ｙ方向の寸法は、Ｘ方向の寸法に比べて小さくしている。これにより、断続的線状パターンＣＬＰのＹ方向の寸法精度は、Ｘ方向の寸法精度に比べて高めている。
【００３８】
断続的線状パターンＣＬＰのＹ方向の描画位置精度は、Ｘ方向のそれに比べて高くする必要があるため、走査グリッドは、ＧＸ＝５．０ｎｍ、ＧＹ＝２．５ｎｍのピッチとしている。すなわち、断続的線状パターンＣＰのＸ方向（第１方向）の大きさとＹ方向（第２方向）の大きさとの大小関係と、走査グリッドのピッチＧＸ（第１間隔）とピッチＧＸ（第２間隔）との大小関係とを同じにしている。その描画結果は、「レジスト像」として同図に示すとおりである。断続的線状パターンは、Ｙ方向の線幅が一様となり、その後の工程に問題のないレベルの描画がなされていることがわかる。
【００３９】
本実施形態も、実施形態１と同様に、描画装置のＸ−Ｙ軸とウエハ（ウエハに描画されているパターン）の配向とを一致（整合）させる必要がある。そのため、ウエハ１０をステージ１１に搬送する搬送機構１２によって、当該一致（整合）がなされるように、ウエハ１０がステージ１１に受け渡される。なお、主制御系１６等の制御手段は、描画装置のＸ方向（第１方向）またはＹ方向（第２方向）とウエハ１０の配向とが整合してステージ１１にウエハ１０が保持されるように、搬送機構１２の動作およびステージ１１の動作の少なくとも一方を制御すればよい。
【００４０】
図８を再度参照して、１Ｄレイアウトにおける断続的線状パターンを描画する本実施形態に係る描画装置と従来の描画装置との比較を行う。当該比較の前提条件は、先述したとおりである。
従来の描画装置では、どのようなパターンにも対応するため、パターン開口アレイのパターン開口のサイズ（ＰＸ、ＰＹ）も、走査グリッドのピッチ（ＧＸ、ＧＹ）も、Ｘ方向とＹ方向とで同じにしている。その結果、サブアレイの電子ビーム数は、４９本で、総電子ビーム数は６３５０４０本である。また、電子源に必要な輝度は、２．３×１０５（Ａ／ｓｒ／ｃｍ２）となり、このような輝度では、ディスペンサーカソードのカソード温度が高く、寿命は短い。また、通信用光ファイバーに必要な伝送速度は、６．３８（ＧＢＰＳ）である。この速度に比例して、トランスファーインピーダンスアンプ６２・リミッティングアンプ６３・シフトレジスタ６４の発熱が大きくななるため、従来の描画装置は、ブランカーアレイ６の動作の信頼性の点で不利である。
【００４１】
本実施形態の描画装置は、総電子ビーム数は同じであるが、約２分の１の伝送速度で、かつ、より少ない電子源の輝度で、従来の描画装置と同様の生産能力を達成できる。
以上説明したように、本実施形態によれば、１Ｄレイアウトの断続的線状パターンを描画する信頼性およびスループットの点で有利な描画装置を提供することができる。
【００４２】
［実施形態３］
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。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 電子源
２ コリメータレンズ
３ アパーチャアレイ
４ コンデンサーレンズアレイ
５ パターン開口アレイ
６ ブランカーアレイ
７ ブランキングアパーチャアレイ
８ 偏向器アレイ
９ 対物レンズアレイ
１１ ステージ
１３ ブランキング制御回路
１４ 偏向器制御回路
１５ ステージ制御回路
１６ 主制御系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延びた直線の上に配置されるべきパターンを複数の荷電粒子線で基板上に描画する描画装置であって、
前記複数の荷電粒子線を前記基板上に投影する投影系と、
前記第１方向および該方向と直交する第２方向において前記複数の荷電粒子線と前記基板との間の相対走査を行う走査手段と、
前記走査手段による前記相対走査を制御し、かつ、前記第１方向における第１間隔および前記第２方向における第２間隔で前記投影系による前記複数の荷電粒子線の前記基板への照射を制御する制御手段と、を有し、
前記投影系により前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを異ならせた、ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記パターンは、前記第１方向に延びた線状パターンを切断するためのパターンであって、前記第１方向の大きさが前記第２方向の大きさより小さいパターンである、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記パターンは、前記第１方向に延びた断続的線状パターンであって、前記第１方向の大きさが前記第２方向の大きさより大きいパターンである、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項４】
前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとの大小関係と前記第１間隔と前記第２間隔との大小関係とを同じにした、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項５】
前記投影系は、前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを決めるアパーチャアレイ部材を含む、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項６】
前記基板を保持するステージと、前記ステージに前記基板を搬送する搬送機構とを有し、
前記制御手段は、前記走査手段による前記相対走査の前記第１方向と前記基板の配向とが整合して前記ステージに前記基板が保持されるように、前記搬送機構の動作および前記ステージの動作の少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項７】
前記走査手段は、前記投影系により投影される荷電粒子線を前記第１方向に偏向させる偏向器と、前記基板を保持して前記第２方向に可動のステージとを含む、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項８】
前記パターンは、前記直線、および、該直線に平行であって前記第２方向に所定間隔で配列された複数の直線それぞれの上に配置されるべきパターンを含む、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項９】
第１方向に延びた直線の上に配置されるべきパターンを複数の荷電粒子線で基板上に描画する描画方法であって、
前記複数の荷電粒子線を前記基板上に投影し、
前記第１方向および該方向と直交する第２方向において前記複数の荷電粒子線と前記基板との間の相対走査を行い、
前記相対走査を制御し、かつ、前記１方向における第１間隔および前記第２方向における第２間隔で前記複数の荷電粒子線の前記基板への照射を制御し、
前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを異ならせた、ことを特徴とする描画方法。
【請求項１０】
前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとの大小関係と前記第１間隔と前記第２間隔との大小関係とを同じにした、ことを特徴とする請求項９に記載の描画方法。
【請求項１１】
前記パターンは、前記直線、および、該直線に平行であって前記第２方向に所定間隔で配列された複数の直線それぞれの上に配置されるべきパターンを含む、ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の描画方法。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の描画装置または請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載の描画方法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。
【請求項１】
第１方向に延びた直線の上に配置されるべきパターンを複数の荷電粒子線で基板上に描画する描画装置であって、
前記複数の荷電粒子線を前記基板上に投影する投影系と、
前記第１方向および該方向と直交する第２方向において前記複数の荷電粒子線と前記基板との間の相対走査を行う走査手段と、
前記走査手段による前記相対走査を制御し、かつ、前記第１方向における第１間隔および前記第２方向における第２間隔で前記投影系による前記複数の荷電粒子線の前記基板への照射を制御する制御手段と、を有し、
前記投影系により前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを異ならせた、ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記パターンは、前記第１方向に延びた線状パターンを切断するためのパターンであって、前記第１方向の大きさが前記第２方向の大きさより小さいパターンである、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記パターンは、前記第１方向に延びた断続的線状パターンであって、前記第１方向の大きさが前記第２方向の大きさより大きいパターンである、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項４】
前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとの大小関係と前記第１間隔と前記第２間隔との大小関係とを同じにした、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項５】
前記投影系は、前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを決めるアパーチャアレイ部材を含む、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項６】
前記基板を保持するステージと、前記ステージに前記基板を搬送する搬送機構とを有し、
前記制御手段は、前記走査手段による前記相対走査の前記第１方向と前記基板の配向とが整合して前記ステージに前記基板が保持されるように、前記搬送機構の動作および前記ステージの動作の少なくとも一方を制御する、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項７】
前記走査手段は、前記投影系により投影される荷電粒子線を前記第１方向に偏向させる偏向器と、前記基板を保持して前記第２方向に可動のステージとを含む、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項８】
前記パターンは、前記直線、および、該直線に平行であって前記第２方向に所定間隔で配列された複数の直線それぞれの上に配置されるべきパターンを含む、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項９】
第１方向に延びた直線の上に配置されるべきパターンを複数の荷電粒子線で基板上に描画する描画方法であって、
前記複数の荷電粒子線を前記基板上に投影し、
前記第１方向および該方向と直交する第２方向において前記複数の荷電粒子線と前記基板との間の相対走査を行い、
前記相対走査を制御し、かつ、前記１方向における第１間隔および前記第２方向における第２間隔で前記複数の荷電粒子線の前記基板への照射を制御し、
前記基板上に投影された各荷電粒子線の前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとを異ならせた、ことを特徴とする描画方法。
【請求項１０】
前記第１方向の大きさと前記第２方向の大きさとの大小関係と前記第１間隔と前記第２間隔との大小関係とを同じにした、ことを特徴とする請求項９に記載の描画方法。
【請求項１１】
前記パターンは、前記直線、および、該直線に平行であって前記第２方向に所定間隔で配列された複数の直線それぞれの上に配置されるべきパターンを含む、ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の描画方法。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の描画装置または請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載の描画方法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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１７８４３７（Ｐ２０１２−１７８４３７Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４０２７０（Ｐ２０１１−４０２７０）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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