JP2002252158A - 荷電ビーム描画方法と描画データ作成方法 - Google Patents
荷電ビーム描画方法と描画データ作成方法Info
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- JP2002252158A JP2002252158A JP2001048495A JP2001048495A JP2002252158A JP 2002252158 A JP2002252158 A JP 2002252158A JP 2001048495 A JP2001048495 A JP 2001048495A JP 2001048495 A JP2001048495 A JP 2001048495A JP 2002252158 A JP2002252158 A JP 2002252158A
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Abstract
的に照射するための描画データを簡易に作成することが
でき、描画効率の向上をはかる。 【解決手段】 コンタクトホール形状の開口パターンが
マトリックス配列されたキャラクタ用アパーチャ上を選
択的に電子ビームで照射することにより開口パターンの
複数個を試料上に同時に転写する電子ビーム描画方法で
あって、コンタクトホールの設計パターンの対向する辺
を指定の量だけ外側に移動させ、得られたパターン間の
重なりを除去して融合し、融合パターンを複数の長方形
に分解し、得られた各長方形データに基づいて電子ビー
ムを成形し、この成形ビーム41,42,43でキャラ
クタ用アパーチャ上の開口パターン30の複数個を照射
する。
Description
精度かつ高スループットで描画するための技術に係わ
り、特にキャラクタアパーチャを用いて複数のパターン
を一括露光する荷電ビーム描画方法及び描画データ作成
方法、更には描画プログラムを格納した記録媒体に関す
る。
は、そのプロセス簡易性,低コストなどの利点により広
くデバイス生産に用いられてきた。常に技術革新が続け
られており、近年では短波長化(KrFエキシマレーザ
光源)により0.2μm以下の素子の微細化が達成され
つつある。さらに微細化を進めようと、より短波長のA
rFエキシマレーザ光源やレベンソン型の位相シフトマ
スクの開発が進められており、これらは0.13μmル
ール対応の量産リソグラフィツールとして期待されてい
る。しかし、これを実現するための課題も多く、その開
発に係わる時間が長期化しており、デバイスの微細化の
スピードに追いつかなくなることが心配されつつある。
1候補である電子線リソグラフィは、細く絞ったビーム
を用いて0.01μmまでの加工ができることは実証済
みである。微細化という観点では当面問題なさそうであ
るが、デバイス量産ツールとしてはスループットに問題
がある。即ち、細かいパターンを一つ一つ順番に描いて
いくためにどうしても時間がかかってしまう。この描画
時間を短縮するために、LSIパターンの繰り返し部分
を部分的に一括して露光する部分一括露光方式(キャラ
クタプロジェクション方式:CP方式)などの露光方式
を採用した幾つかの装置が開発されている。
リソグラフィのスループットに追いつくまでには至って
いない。その理由は、繰り返しパターンの形にビームを
成形するために用いるステンシルマスク(キャラクタア
パーチャ)の数が、ロジックデバイスを実用的なスルー
プットで露光するために必要な数(数百から数千個)に
対して、装置で準備できる数(多いもので百個)が大幅
に不足している点にある。
子ビーム描画方法の発展形として、キャラクタアパーチ
ャ上に設けたデバイスパターン形状をした開口の一部に
ビームを照射し、開口形状の一部分だけを転写露光する
方式を既に提案している(特願2000−88967
号)。この方式では、3枚のアパーチャを用い、第1及
び第2のアパーチャ(ビーム成形用アパーチャ)で成形
した矩形ビームを第3のアパーチャ(キャラクタアパー
チャ)に照射し、開口形状の一部分を転写露光する。
ール層に適用すると、任意の個数のホールパターンを一
括転写することができ、ホールを1個ずつ描画する可変
成形ビーム方式に比べて露光回数を大幅に低減できると
期待される。しかしながら、この露光方式を実現するた
めにはキャラクタアパーチャ上を電子ビームで選択的に
照射するための描画データが必要であるが、このような
描画データを作成する方法は未だ実現されていなかっ
た。
ム成形用の第1及び第2のアパーチャとキャラクタ用の
第3のアパーチャを用いることにより、任意の個数のホ
ールパターンを一括転写でき、通常の可変成形ビーム方
式に比べて露光回数を大幅に低減できると期待される
が、この露光方式を実現するための描画データを作成す
る方法は未だ実現されていない。
ので、その目的とするところは、キャラクタアパーチャ
上を荷電ビームで選択的に照射するための描画データを
簡易に作成することができ、描画効率の向上をはかり得
る荷電ビーム描画方法及び描画データ作成方法、更には
描画プログラムを格納した記録媒体を提供することにあ
る。
するために本発明は次のような構成を採用している。
周期的に配列されたキャラクタ用アパーチャ上を荷電ビ
ームで選択的に照射することにより開口パターンの複数
個を試料上に同時に転写する荷電ビーム描画方法であっ
て、設計パターンの少なくとも一組の対向する辺を指定
の量だけ外側に移動させる工程と、該移動工程により得
られたパターン間の重なりを除去して融合する工程と、
該融合工程により得られたパターンを複数の長方形に分
解する工程と、該分解工程により得られた各長方形デー
タに基づいて荷電ビームを成形し、この成形ビームで前
記アパーチャ上の開口パターンの複数個を照射する工程
とを含むことを特徴とする。
周期的に配列されたキャラクタ用アパーチャ上を荷電ビ
ームで選択的に照射することにより開口パターンの複数
個を試料上に同時に転写する荷電ビーム描画方法に用い
られ、キャラクタ用アパーチャに照射する荷電ビームの
形状を定義付けるための描画データを作成する描画デー
タ作成方法であって、設計パターンの少なくとも一組の
対向する辺を指定の量だけ外側に移動させる工程と、該
移動工程により得られたパターン間の重なりを除去して
融合する工程と、該融合工程により得られたパターンを
長方形に分解する工程とを含み、該分解工程により得ら
れた長方形を描画データとして出力することを特徴とす
る。
は次のものが挙げられる。 (1) 設計パターンの辺の移動量が、パターン配置のスペ
ース距離の2分の1であること。 (2) 開口パターンは矩形状のコンタクトホールパターン
であり、移動工程では設計パターンの対向する各辺をそ
れぞれ指定の量だけ外側に移動させること。 (3) キャラクタ用アパーチャに照射する荷電ビームの形
状を制御するために、キャラクタ用アパーチャよりも荷
電ビーム源側に配置された2枚のビーム成形用アパーチ
ャの光学的重なりを制御すること。
ピュータにより制御し、所定形状の開口パターンが周期
的に配列されたキャラクタ用アパーチャ上を選択的に荷
電ビームで照射することにより開口パターンの複数個を
試料上に同時に転写させるためのプログラムを格納した
コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プ
ログラムは、設計パターンの少なくとも一組の対向する
辺を指定の量だけ外側に移動させる第1ステップと、こ
の第1ステップにより得られたパターン間の重なりを除
去して融合する第2ステップと、この第2ステップによ
り得られたパターンを複数の長方形に分解する第3ステ
ップと、この第3ステップにより得られた各長方形デー
タに基づいて荷電ビームを成形し、この成形ビームで前
記アパーチャ上の開口パターンの複数個を照射する第4
ステップと、を行わせるようにコンピュータを制御する
ことを特徴とする。
周期的に配列されたキャラクタ用アパーチャ上を選択的
に荷電ビームで照射することにより開口パターンの複数
個を試料上に同時に転写する荷電ビーム描画方法に用い
られ、キャラクタ用アパーチャに照射する荷電ビームの
形状を定義付けるための描画データを作成するためのプ
ログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体であって、前記プログラムは、設計パターンの少なく
とも一組の対向する辺を指定の量だけ外側に移動させる
第1ステップと、この第1ステップにより得られたパタ
ーン間の重なりを除去して融合する第2のステップと、
この第2ステップにより得られたパターンを長方形に分
解する第3ステップと、この第3ステップにより得られ
た長方形を描画データとして出力する第4ステップと、
を行わせるようにコンピュータを制御することを特徴と
する。
少なくとも一組の対向する辺を指定の量だけ外側に移動
させ、得られたパターン間の重なりを除去して融合し、
得られた融合パターンを複数の長方形に分解するという
比較的簡単な工程で、キャラクタ用アパーチャ上の複数
の開口パターンを同時選択するための描画データを作成
することができる。
ホールアレイパターンにおいては、キャラクタアパーチ
ャにホールアレイ開口を設けておき、その一部にビーム
を照射して任意の配列数のホール形状ビームを発生させ
るための描画データを容易に作成することができる。即
ち、任意のアレイ数のホール形状ビームを、1種類のキ
ャラクタ開口から発生することができる。その結果、1
回のビーム照射で任意のアレイ数のホールパターンを一
括露光することが可能となり、従来の1回に1個のホー
ルパターンを露光していた可変成形ビーム方式の場合に
比べて大幅に露光回数を低減することが可能となる。
するために1種類のキャラクタ開口だけしか必要としな
いため、限られた数のキャラクタ開口しか配置できない
キャラクタアパーチャ上の占有率を大幅に低減すること
ができ、空いたスペースを別のキャラクタ開口に割り当
てることで、従来以上にパターンをキャラクタビームで
露光することができるようになる。その結果、描画効率
は大幅に改善され、パターン描画時間は大幅に短縮され
る。
人が既に提案した電子ビーム描画装置について説明して
おく。
括露光方式の電子ビーム露光装置の構成を説明するため
の概略図である。この図を用いて、キャラクタ・アパー
チャ上に設けたデバイスパターン形状をした開口の一部
にビームを照射し、開口形状の一部分を転写露光する電
子ビーム露光装置の基本動作を説明する。
02は第1コンデンサレンズ103及び第2コンデンサ
レンズ104で電流密度及びケーラー照明条件が調整さ
れ、第1成形アパーチャ105を均一に照明する。この
第1成形アパーチャ105のアパーチャ像は、第1投影
レンズ106により、第2成形アパーチャ107上に結
像される。第1成形アパーチャ105を通過した電子ビ
ーム102が、第2成形アパーチャ107上を照射する
位置は、成形偏向系によって制御する。その結果、第2
成形アパーチャ107を通過する電子ビーム102の大
きさを制御することができる。この成形偏向系は、成形
偏向器108,成形偏向アンプ122,成形偏向アンプ
に偏向データを送るパターンデータデコーダ119から
構成されている。
は、第2投影レンズ127により、第3成形アパーチャ
(キャラクタアパーチャ)109上に結像される。第3
成形アパーチャ109上には、基本パターン形状をした
開口(これを以下、キャラクタ開口と呼ぶ)が複数個設
けられており、描画データに定義された順番に従って、
これらのキャラクタ開口が順次選択されてビームで照射
される。このキャラクタ開口の選択は、キャラクタ選択
偏向系によってビームを偏向してアパーチャ上のビーム
照射位置を制御することで行われる。キャラクタ選択偏
向系は、キャラクタ選択偏向器110,キャラクタ選択
偏向アンプ121,キャラクタ選択偏向アンプ121に
偏向データを送るパターンデータデコーダ119から構
成されている。
ビームは、キャラクタ開口上の照射位置をキャラクタ選
択偏向器110によって制御される。また、照射領域
は、第1,第2成形アパーチャ105,107の各アパ
ーチャの光学的重なりを成形偏向器108によって制御
することにより決定される。これにより、キャラクタ開
口の一部だけを照射することが可能となり、一つのキャ
ラクタ開口から種類の異なる形状の電子ビームを発生す
ることが可能となる。
子ビーム102は、縮小レンズ111及び対物レンズ1
13により縮小され試料115上に結像される。そし
て、電子ビーム102の試料面上の位置は対物偏向器1
12により試料115上に設定される。試料115上の
電子ビーム102の位置は、位置データを送るパターン
データデコーダ119、対物偏向器112に電圧を印加
する対物偏向アンプ120で制御される。試料115
は、ファラデーカップ116,電子ビーム寸法測定用マ
ーク台117と共に可動ステージ114上に設置され
る。そして、可動ステージ114を移動することで、試
料115,ファラデーカップ116,又は電子ビーム寸
法測定用マーク台117を選択することができるように
なっている。
移動する場合、試料115上の不必要な場所に露光され
ないように、電子ビーム102をブランキング電極12
8で電子ビーム102を偏向し、ブランキングアパーチ
ャ129で電子ビーム102をカットして試料面上に到
達しないようにする。ブランキング偏向器128への偏
向電圧の制御はブランキングアンプ123で制御され
る。
ータメモリ118に格納されており、このメモリ118
の内容をパターンデータデコーダ119で読み出して、
各種の制御を行うようになっている。また、図中の12
4はクロスオーバ像、125は重金属粒子、126は反
射電子検出器を示している。
ール層に適用する場合、キャラクタアパーチャ109上
にホールアレイの開口を設け、その一部にビームを照射
することにより、任意の個数のホールパターンを一括転
写することができる。これにより、ホールを1個ずつ露
光する可変成形ビーム方式に比べて露光回数を大幅に低
減できる。また、ホールの配列数に応じて別々のキャラ
クタ開口を用意する場合に比べて、1個の開口を用意す
るだけで任意の個数のホールアレイに対応可能であり、
アパーチャ上に配置するキャラクタ種類数を増やし、ひ
いてはキャラクタビームを用いて露光するパターンの比
率を大幅に高め、ビーム照射回数の低減、描画スループ
ットの向上を図ることができる。
ャラクタアパーチャ上を電子ビームで選択的に照射する
ための描画データが必要である。そこで本発明では、以
下の実施形態のようにして描画データを作成する。
データ作成方法及び電子ビーム描画方法を説明するため
のフローチャートである。
少なくとも一組の対向する辺を指定の量だけ外側に移動
させる(P1)。コンタクトホールパターンの場合は、
全ての辺を指定量だけ外側に移動させる。次いで、第2
の工程として、P1工程によって得られたパターン間の
重なりを除去し、パターンを融合処理する(P2)。続
いて、第3の工程として、P2工程により得られた融合
パターンを複数の長方形に分解する(P3)。そして、
第4の工程として、P3工程により得られた長方形デー
タに基づいて電子ビームを成形し、この成形した電子ビ
ームを用いてキャラクタアパーチャ109上のデバイス
パターン開口を部分的に照射する(P4)。
タクトホール層のパターンを例に、本実施形態の各工程
の作用をより具体的に説明する。図3に示した設計パタ
ーンは、ホール寸法と配置ピッチとが1:2の比率で配
置されている例であるが、この比率は必ずしも1:2で
ある必要はない。
施すことにより、図4に示すように、設計データ中の各
ホールパターン10の辺はパターン外側方向に移動され
る。本実施形態では、ホールパターン間の距離の2分の
1だけ辺を移動した。その結果、隣り合ったホールパタ
ーン同士は互いに接することになる。次いで、P2工程
を施すことにより、図5に示すように、パターンの重な
りが除去され、ホールパターン10は融合され、1つの
融合パターン20が形成される。次いで、この融合され
たパターン20に対しP3工程を施すことにより、図6
に示すように融合パターン20は複数の長方形21,2
2,23に分解される。
られた長方形データに基づいて、電子ビームを成形し、
キャラクタアパーチャ上のキャラクタ開口を照射する。
前記図1の装置では、成形偏向器108により第1,第
2成形アパーチャ105,107の各アパーチャの光学
的重なりを制御し、成形されたアパーチャ像(電子ビー
ム)をキャラクタ選択偏向器110によりキャラクタア
パーチャ109上の所定の領域に照射する。
タ開口(a)と、ビーム照射状態(b)を説明するため
の図である。このように設計パターンのホール寸法と配
置ピッチに対応したキャラクタ開口がキャラクタアパー
チャ上に設けられており、描画時にはその一部に電子ビ
ームが照射され、キャラクタ開口の一部が試料面上に転
写される。
クトホール、ハッチング部分41,42,43は長方形
ビームを示している。(b)の(b1)は長方形ビーム2
1、(b2)は長方形ビーム22、(b3)は長方形ビーム
23に対応している。何れの場合も、図の左下を長方形
ビームの座標原点としている。また、キャラクタアパー
チャは必ずしも図7(a)のようなコンタクトホールの
みが形成されたものである必要はなく、図8に示すよう
に、複数の領域にピッチの異なるコンタクトホール群を
設けたものであってもよい。
ールパターンを囲む長方形データを容易に発生すること
ができる。そして、この長方形データに基づいて、その
大きさに電子ビームを成形し、キャラクタ開口上の一部
を1種類の開口から多種類の形状を切り出す制御データ
を容易に作成することが可能となる。
いるが、各々1回のビーム照射で、12個、8個、3個
のホールパターンを転写している。可変成形ビーム方式
で1個ずつ露光する場合には23回のビーム照射が必要
だが、本実施形態では3回のビーム照射で露光を終了す
ることができ、8分の1に露光回数を減らすことができ
る。
状のキャラクタ開口からは、その一部にビームを照射す
ることにより、36種類の形状のビームを発生すること
ができる。従来のキャラクタプロジェクション方式で
は、これと同じ種類のキャラクタビームを発生しようと
すると、36種類のキャラクタ開口をキャラクタアパー
チャ上に形成しなければならなかった。本実施形態で想
定した改良型キャラクタプロジェクション方式描画装置
の場合には、1種類の開口だけを用いて36種類のビー
ムが発生できるため、従来の装置に比べてキャラクタア
パーチャ上に35個の空きスペースが生まれる。その空
きスペースに他の形状の開口(例えば、ホール寸法が異
なったり、配置ピッチが異なる開口)を作ることが可能
となり、さらに多種類の形状のビームを発生させること
が可能となる。このため、描画装置のスループットを大
幅に向上させることが可能となる。その結果、キャラク
タを用いて露光できるパターンの割合が増え、露光回数
を大幅に削減することができる。
れるものではない。実施形態では、キャラクタアパーチ
ャに形成するパターンとしてコンタクトホールを用いた
が、ライン&スペースのパターンに適用することもでき
る。この場合はP1工程において、パターンの全ての辺
を外側に広げる必要はなく、ライン方向と平行な辺のみ
を外側に広げるようにすればよい。また、本発明に用い
る描画装置は図1に何ら限定されるものではなく、仕様
に応じて適宜変更可能である。さらに、本発明は電子ビ
ーム描画装置に限らず、イオンビーム描画装置に適用す
ることも可能である。
コンピュータに実行させることのできるプログラムとし
て、例えば磁気ディスク(フロッピー(登録商標)ディ
スク,ハードディスク等)、光ディスク(CD−RO
M,DVD等)、半導体メモリなどの記録媒体に書き込
んで各種装置に適用したり、通信媒体により伝送して各
種装置に適用することも可能である。本発明を実現する
コンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読
み込み、このプログラムによって動作が制御されること
により、上述した処理を実行するものであればよい。
で、種々変形して実施することができる。
計パターンの少なくとも一組の対向する辺を指定の量だ
け外側に移動させ、得られたパターン間の重なりを除去
して融合し、得られたパターンを複数の長方形に分解す
るという比較的簡単な工程で、キャラクタ用アパーチャ
上の複数の開口パターンを同時選択するための描画デー
タを作成することができる。従って、キャラクタアパー
チャ上を荷電ビームで選択的に照射するための制御デー
タを簡易に作成することができ、描画効率の向上をはか
ることができる。
明するための概略図。
ータの作成手順を示すフローチャート。
一例を示す図。
分の1だけ外側方向に移動させた状態を示す図。
合させた状態を示す図。
た状態を示す図。
明するための図。
クタアパーチャの例を示す図。
Claims (9)
- 【請求項1】所定形状の開口パターンが周期的に配列さ
れたキャラクタ用アパーチャ上を荷電ビームで選択的に
照射することにより開口パターンの複数個を試料上に同
時に転写する荷電ビーム描画方法であって、 設計パターンの少なくとも一組の対向する辺を指定の量
だけ外側に移動させる工程と、該移動工程により得られ
たパターン間の重なりを除去して融合する工程と、該融
合工程により得られたパターンを複数の長方形に分解す
る工程と、該分解工程により得られた各長方形データに
基づいて荷電ビームを成形し、この成形ビームで前記ア
パーチャ上の開口パターンの複数個を照射する工程とを
含むことを特徴とする荷電ビーム描画方法。 - 【請求項2】前記設計パターンの辺の移動量が、パター
ン配置のスペース距離の2分の1であることを特徴とす
る請求項1記載の荷電ビーム描画方法。 - 【請求項3】前記開口パターンは矩形状のコンタクトホ
ールパターンであり、前記移動工程では、前記設計パタ
ーンの対向する各辺をそれぞれ指定の量だけ外側に移動
させることを特徴とする請求項1又は2記載の荷電ビー
ム描画方法。 - 【請求項4】前記キャラクタ用アパーチャに照射する荷
電ビームの形状を制御するために、前記キャラクタ用ア
パーチャよりも荷電ビーム源側に配置された2枚のビー
ム成形用アパーチャの光学的重なりを制御することを特
徴とする請求項1記載の荷電ビーム描画方法。 - 【請求項5】所定形状の開口パターンが周期的に配列さ
れたキャラクタ用アパーチャ上を荷電ビームで選択的に
照射することにより開口パターンの複数個を試料上に同
時に転写する荷電ビーム描画方法に用いられ、キャラク
タ用アパーチャに照射する荷電ビームの形状を定義付け
るための描画データを作成する描画データ作成方法であ
って、 設計パターンの少なくとも一組の対向する辺を指定の量
だけ外側に移動させる工程と、該移動工程により得られ
たパターン間の重なりを除去して融合する工程と、該融
合工程により得られたパターンを長方形に分解する工程
とを含み、該分解工程により得られた長方形を描画デー
タとして出力することを特徴とする描画データ作成方
法。 - 【請求項6】前記設計パターンの辺の移動量が、パター
ン配置のスペース距離の2分の1であることを特徴とす
る請求項5記載の描画データ作成方法。 - 【請求項7】前記開口パターンは矩形状のコンタクトホ
ールパターンであり、前記移動工程では、前記設計パタ
ーンの対向する各辺をそれぞれ指定の量だけ外側に移動
させることを特徴とする請求項5又は6記載の描画デー
タ作成方法。 - 【請求項8】荷電ビーム描画装置をコンピュータにより
制御し、所定形状の開口パターンが周期的に配列された
キャラクタ用アパーチャ上を荷電ビームで選択的に照射
することにより開口パターンの複数個を試料上に同時に
転写させるためのプログラムであって、 設計パターンの少なくとも一組の対向する辺を指定の量
だけ外側に移動させる第1ステップと、この第1ステッ
プにより得られたパターン間の重なりを除去して融合す
る第2ステップと、この第2ステップにより得られたパ
ターンを複数の長方形に分解する第3ステップと、この
第3ステップにより得られた各長方形データに基づいて
荷電ビームを成形し、この成形ビームで前記アパーチャ
上の開口パターンの複数個を照射する第4ステップと、
を実行するようにコンピュータを制御するためのプログ
ラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項9】所定形状の開口パターンが周期的に配列さ
れたキャラクタ用アパーチャ上を荷電ビームで選択的に
照射することにより開口パターンの複数個を試料上に同
時に転写する荷電ビーム描画方法に用いられ、キャラク
タ用アパーチャに照射する荷電ビームの形状を定義付け
るための描画データを作成するためのプログラムであっ
て、 設計パターンの少なくとも一組の対向する辺を指定の量
だけ外側に移動させる第1ステップと、この第1ステッ
プにより得られたパターン間の重なりを除去して融合す
る第2のステップと、この第2ステップにより得られた
パターンを長方形に分解する第3ステップと、この第3
ステップにより得られた長方形を描画データとして出力
する第4ステップと、を実行するようにコンピュータを
制御するためのプログラムを格納したコンピュータ読み
取り可能な記録媒体。
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