JP2006165267A

JP2006165267A - 荷電ビーム描画データの作成方法、荷電ビーム描画方法および荷電ビーム描画装置

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Publication number: JP2006165267A
Application number: JP2004354467A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Yoneda; 郁男米田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: JP4649187B2; US20060118734A1; US7368735B2

Abstract

【課題】スループットの低下を招かずに、解像度限界の向上を図るための電子ビーム描画データの作成方法を提供すること。
【解決手段】電子ビーム描画データの作成方法は、複数の分割サブフィールドのレジスト解像性の良否を評価する工程（Ｓ４）、上記工程にて取得された評価結果に基づいてＯＫ／ＮＧ領域分布テーブルを作成する工程（Ｓ５）、複数の分割サブフィールドに対応した複数の第３の設計データについて、クリティカルパターン寸法とＯＫ／ＮＧ領域分布テーブルに基づいて、クリティカルパターン寸法を有し、かつ、ＮＧ領域内に存在するパターンに対応するデータに該当する否かを判断する工程（Ｓ６）、前記データに該当すると判断されたものは、ＯＫ領域内に存在するように座標変換を行ってから第１の描画データに変換し（Ｓ７）、前記データに該当しないと判断されたものは、座標変換を行わずに第２の描画データに変換する工程（Ｓ１０）を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、荷電ビームを用いて試料上にパターンを描画するための荷電ビーム描画装置に使用される荷電ビーム描画データの作成方法、荷電ビーム描画方法および荷電ビーム描画装置に関する。

現在のＬＳＩ製造においては、配線・デバイスの高集積化のため、パターン転写・加工寸法は高精度化の要求が強まる一方である。このような要求に応えるべく、近年、半導体ウエハやマスク基板等の試料上に微細パターンを描画するものとして、電子ビーム描画装置が用いられている。

試料上に描画されるデバイスパターンの設計データは、通常、描画装置に対応した描画データに予め変換される。該描画データは、描画装置に付随された記憶装置などに記憶（格納）される。

上記設計データから描画データへ変換する工程は、デバイスパターンを比較的単純なパターン（例えば矩形パターン）に分解する工程と、描画装置による電子ビームの偏向幅に対応するメッシュ状のフィールドに分割する工程とを含む。

電子ビーム描画装置によるパターン描画は、電子源より発生した電子を加速した電子ビームを、描画データを参照して複数の可動アパーチャを通して成形し、この成形した電子ビームを２段以上の偏向器により偏向させて、可動ステージ上の試料に電磁レンズにより結像させて描画することによってなされる（特許文献１−３）。

図１４は、電子ビーム描画する際に行われる設計データのフィールド分割の一例を模式的に示す図である。図１４では、サブフィールドを４×４にフィールド分割している。

図１４において、９１（太実線で描かれた正方形）はサブフィールド、９２−９４（斜線部のパターン）は比較的大きな寸法の描画パターン（例えば１３０ｎｍＬ＆Ｓあるいはパッド電極）に対応した設計データ、９５−９７（縞模様部のパターン）は比較的微細な寸法の描画パターン（例えば６０ｎｍＬ＆Ｓ）に対応した設計データをそれぞれ示している。

描画フィールドの中心は対応する偏向器による偏向角度が０である場合であり、フィールド内中心から逸れるに従って、電子ビームの偏向角度が大きくなる。この電子ビームの偏向角度が大きいと、電磁レンズの収差などによるビームのぼけが比較的大きくなるなどして、パターン描画の解像性はフィールド中心部より低下する。

図１５は、図１４の設計データを用いて従来の描画方法によって描画し、現像処理などを施して得られたレジストパターンを、ＳＥＭにより評価した結果（ＳＥＭ写真）を示している。

図１５から、点線で囲まれたフィールド中心部に近い微細パターンは、解像性能が比較的良好であることが分かる。また、点線外側のフィールド端部の比較的大きなパターンでも、解像性能に顕著な問題は見られないことが分かる。ところが、フィールド端部の微細パターンでは、解像性能の劣化が顕在化し、微細パターンを解像することが非常に困難になることが分かる。

この問題を解決し、全ての描画領域で微細パターンを解像するための一つの方法としては、描画のフィールドを小さく設定し、電子ビーム偏向幅を小さくして描画を行う方法があげられる。しかし、上記方法では、描画フィールド数が増加するために、上記従来の描画方法以上に描画時間が必要となり、スループットが低下するという問題が生じる。
特許第３０８５９１８号公報特許第３１２５７２４号公報特許第３１６８９９６号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、スループットの低下を招かずに、解像度限界の向上を図るための荷電ビーム描画データの作成方法、荷電ビーム描画方法および荷電ビーム描画装置を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、上記目的を達成するために、本発明に係る荷電ビーム描画データの作成方法は、試料上の描画領域を、複数のメインフィールド、該複数のメインフィールドよりも下の階層の複数のサブフィールドおよび該複数のサブフィールドよりも下の階層の複数の単位フィールドを含む２階層以上の階層フィールドによって分割し、前記単位フィールドを描画の単位として、前記試料上に荷電ビームを照射して前記描画領域上にパターンを描画するための荷電ビーム描画装置に使用される荷電ビーム描画データの作成方法であって、前記描画領域上に描画する前記パターンに対応した設計データを、前記複数のメインフィールドに対応した複数の第１の設計データに分割し、前記複数の第１の設計データのそれぞれを前記複数のサブフィールドに対応した複数の第２の設計データに分割し、前記複数の第２の設計データのそれぞれを前記複数の単位フィールドに対応した複数の第３の設計データに分割する工程と、前記複数の単位フィールドのそれぞれについて、予め決められた寸法に対してのレジスト解像性の良否を評価する工程と、前記レジスト解像性の良否を評価する工程にて取得された前記レジスト解像性の良否の評価結果に基づいて、前記複数の単位フィールドと前記レジスト解像性の良否とを関連付けたテーブルを作成する工程と、前記複数の第３の設計データのそれぞれについて、前記予め決められた寸法および前記テーブルに基づいて、前記予め決められた寸法を有し、かつ、前記レジスト解像性が不良である前記単位フィールド内に存在するパターンに対応するデータに該当するか否かを判断する工程と、前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当すると判断されたものについては、前記レジスト解像性が良である前記単位フィールド内に存在するように座標変換を行った後、第１の描画データに変換し、前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当しないと判断されたものについては、座標変換を行わずに、第２の描画データに変換する工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係る荷電ビーム描画方法は、試料上の描画領域を、複数のメインフィールド、該複数のメインフィールドよりも下の階層の複数のサブフィールドおよび該複数のサブフィールドよりも下の階層の複数の単位フィールドを含む２階層以上の階層フィールドによって分割し、前記単位フィールドを描画の単位として、前記試料上に荷電ビームを照射して前記描画領域上にパターンを描画するための荷電ビーム描画装置に使用される荷電ビーム描画データの作成方法であって、前記描画領域上に描画する前記パターンに対応した設計データを、前記複数のメインフィールドに対応した複数の第１の設計データに分割し、前記複数の第１の設計データのそれぞれを前記複数のサブフィールドに対応した複数の第２の設計データに分割し、前記複数の第２の設計データのそれぞれを前記複数の単位フィールドに対応した複数の第３の設計データに分割する工程と、前記複数の単位フィールドのそれぞれについて、予め決められた寸法に対してのレジスト解像性の良否を評価する工程と、前記レジスト解像性の良否を評価する工程にて取得された前記レジスト解像性の良否の評価結果に基づいて、前記複数の単位フィールドにおいて前記レジスト解像性が良である単位フィールドと不良である単位フィールドとを規定するテーブルを作成する工程と、前記複数の第３の設計データのそれぞれについて、前記予め決められた寸法および前記テーブルに基づいて、前記予め決められた寸法を有し、かつ、前記レジスト解像性が不良である前記単位フィールド内に存在するパターンに対応するデータに該当するか否かを判断する工程と、前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当すると判断されたものについては、前記レジスト解像性が良である前記単位フィールド内に存在するように座標変換を行った後、第１の描画データに変換し、前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当しないと判断されたものについては、座標変換を行わずに、第２の描画データに変換する工程と、前記第１および第２の描画データを含む描画データを参照し、前記試料上に前記荷電ビームを照射して前記パターンを描画する工程であって、前記複数のメインフォールドの複数のサブフィールドのそれぞれについて、前記単位フィールドを描画の単位として、前記第１の描画データを参照して、前記サブフィールド内のパターンを描画し、かつ、前記サブフィールド内に未描画のパターンがある場合、前記第２の描画データを参照するとともに前記試料を移動させて、または、前記第２の描画データを参照するとともに前記荷電ビームの前記サブフィールド上の偏向位置を調整して、前記サブフィールド内の所望位置に前記未描画パターンを描画する工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係る荷電ビーム描画装置は、試料上の描画領域を、複数のメインフィールド、該複数のメインフィールドよりも下の階層の複数のサブフィールドおよび該複数のサブフィールドよりも下の階層の複数の単位フィールドを含む２階層以上の階層フィールドによって分割し、前記単位フィールドを描画の単位として、前記試料上に荷電ビームを照射して前記描画領域上にパターンを描画するための荷電ビーム描画装置であって、前記描画領域上に描画する前記パターンに対応した設計データを、前記複数のメインフィールドに対応した複数の第１の設計データに分割し、前記複数の第１の設計データのそれぞれを前記複数のサブフィールドに対応した複数の第２の設計データに分割し、前記複数の第２の設計データのそれぞれを前記複数の単位フィールドに対応した複数の第３の設計データに分割する分割手段と、前記複数の単位フィールドのそれぞれについて、予め決められた寸法に対してのレジスト解像性の良否を評価する解像性評価手段と、前記解像性評価手段にて取得された前記レジスト解像性の良否の評価結果に基づいて、前記複数の単位フィールドと前記レジスト解像性の良否とを関連付けたテーブルを作成するテーブル作成手段と、前記複数の第３の設計データのそれぞれについて、前記予め決められた寸法および前記テーブルに基づいて、前記予め決められた寸法を有し、かつ、前記レジスト解像性が不良である前記単位フィールド内に存在するパターンに対応するデータに該当するか否かを判断する判断手段と、前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当すると判断されたものを、前記レジスト解像性が良である前記単位フィールド内に存在するように座標変換する座標変換手段と、前記座標変換手段により座標変換された前記第３の設計データを第１の描画データに変換する第１のデータ変換手段と、前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当しないと判断されたものを、前記座標変換手段により座標変換せずに、描画データに変換する第２のデータ変換手段と、前記第１および第２の描画データを含む描画データを参照し、前記試料上に前記荷電ビームを照射して前記パターンを描画する描画手段であって、前記複数のメインフォールドの複数のサブフィールドのそれぞれについて、前記単位フィールドを描画の単位として、前記第１の描画データを参照して、前記サブフィールド内のパターンを描画し、かつ、前記サブフィールド内に未描画のパターンがある場合、前記第２の描画データを参照するとともに前記試料を移動させて、または、前記第２の描画データを参照するとともに前記荷電ビームの前記サブフィールド上の偏向位置を調整して、前記サブフィールド内の所望位置に前記未描画パターンを描画する描画手段とを具備してなることを特徴とする。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明らかになるであろう。

本発明によれば、スループットの低下を招かずに、解像度限界の向上を図るための荷電ビーム描画データの作成方法、荷電ビーム描画方法および荷電ビーム描画装置を実現できるようになる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子ビーム描画データの作成方法を示すフローチャートである。図２は、本実施形態の電子ビーム描画方法を示すフローチャートである。

まず、ウエハ（試料）上に形成するべきデバイスパターンの設計データが用意される（ステップＳ１）。上記設計データは、予め用意されたもの、あるいは、設計者によって新たに作成されたものである。

デバイスパターンは、複数のパターンを備えている。これらの複数のパターンに対応して、設計データは複数のデータ（パターンデータ）を備えている。

次に、上記設計データが、描画装置の偏向幅に対応するフィールド毎に、メッシュ状に分割される（ステップＳ２）。

本実施形態のフィールドの構成は、図３に示すように、ウエハ１上のチップ２が複数（ｎ個）のフィールド（メインフィールド）３に分割され、メインフィールド３が複数（ｍ個）の領域（サブフィールド）４に分割され、サブフィールド４が複数（１６個）の領域（分割サブフィールド）５に分割された構成になっている。

一方、上記設計データに基づいて、各サブフィールド内においてクリティカルパターンとなる寸法（クリティカルパターン寸法）が設定される（ステップＳ３）。

また、各サブフィールド内におけるレジストパターンの解像性評価が行われる（ステップＳ４）。上記解像性評価の結果に基づいて、各分割サブフィールドは解像性が良好な分割サブフィールド（以下“ＯＫ領域”という。）または解像性が劣っている分割サブフィールド（以下“ＮＧ領域”という。）に分類され、該分類結果に基づいて、サブフィールド内の像性良好な“ＯＫ領域”と解像性が劣っている“ＮＧ領域”が規定された分布テーブル（ＯＫ／ＮＧ領域分布テーブル）が作成される（ステップＳ５）。

図１４に示したサブフィールドの場合、図４に示すように、中央部の２×２の分割サブフィールドはＯＫ領域となり、その外側の１２個の分割サブフィールドはＮＧ領域となり、これらの情報を含む分布テーブルが作成される。

上記解像性評価は、回路動作上必要な最小寸法を有するパターンに対して行われる。具体的には、ウエハ上にレジストを塗布し、該レジスト上にパターンを描画し、該パターンを描画したレジストを現像してレジストパターンを作成し、その後、フィールド内のレジストパターンの寸法ばらつきを評価する。上記ウエハおよびレジストは実際に使用されるウエハおよびレジストと同じである。

上記解像性評価の他の方法としては、リアルタイムな評価方法もある。例えば、描画装置の可動ステージ上に予め設けられたビーム校正用マークを利用したリアルタイムな評価方法もある。

具体的には、まず、複数の分割サブフィールドのうちの一つが選択される。ここでは、分割サブフィールドの数は１６である。

次に、ビーム校正用マークが上記選択された分割サブフィールドに対応した位置になるように可変ステージの位置が設定される（第１の工程）。

次に、可動ステージ上のビーム校正用マークが電子ビームでスキャンされる（第２の工程）。

次に、ビーム校正用マークをスキャンした電子ビームの強度プロファイルが取得される（第３の工程）。

上記第１−第３の工程を残りの分割サブフィールドに対して行う（第４の工程）。

上記評価方法を用いた場合、フィールド内の解像性分布がリアルタイムで評価されるので、経時変化などによって装置状況が変化しても、パターン解像性の欠陥を抑えることができる。これにより、半導体製品の製造歩留まりをさらに向上することが可能となる。

上記クリティカルパターン寸法の設定（ステップＳ３）の前に、上記解像性評価（ステップＳ４）およびＯＫ／ＮＧ領域分布テーブル（ステップＳ５）を行っても構わないし、あるいはステップＳ３とステップＳ４，Ｓ５とを並列（同時）に行っても構わない。

次に、設計データ中の各パターンデータのパターンサイズとパターン位置について、（１）パターンサイズがクリティカル寸法以下であるか否か、（２）パターン位置がＮＧ領域内に存在するか否かの二つの条件が判断される（ステップＳ６）。

判断の結果、上記（１）および（２）の条件を同時に満足しないパターンデータは、通常通りに、描画装置に対応した描画データ形式に変換される（ステップＳ７）。

図１４の場合、設計データ９２−９５が上記（１）および（２）の条件を同時に満足しないパターンデータとなる。

図５に、描画データ形式に変換された設計データ９２−９５に対応した描画データ９２’−９５’を模式的に示す。図５において、点線で囲まれた領域内はＯＫ領域に相当し、点線で囲まれた領域外はＮＧ領域に相当する。

描画データ形式に変換されたパターンデータ（描画データ）は、第１の描画データ記憶装置内に記憶（格納）される（ステップＳ８）。その後、ステップＳ６に戻り、次のパターンデータに対して判断が行われる。

一方、ステップＳ６の判断の結果、上記（１）および（２）の条件を同時に満足するパターンデータは、以下の処理（ステップＳ９）が施される。すなわち、上記パターンデータがＯＫ領域内に入るように座標変換される。該座標変換は設計データ上での座標変換である。

図１４の場合、パターン９６，９７が上記（１）および（２）の条件を同時に満足するパターンデータとなる。

図６に、描画データ形式に変換されたデータ９６に対応した描画データ９６’を模式的に示す。図７に、描画データ形式に変換されたデータ９７に対応した描画データ９７’を模式的に示す。図６および図７において、点線で囲まれた領域内はＯＫ領域に相当し、点線で囲まれた領域外はＮＧ領域に相当する。

その後、ステップＳ７，Ｓ８と同様に、描画データ形式に変換され、第２の描画データ記憶装置内に記憶される（ステップＳ１０，Ｓ１１）。第１の描画データ記憶装置と第２の描画データ記憶装置は、一つの共通の描画データ記憶装置であっても構わない。

その後、ステップＳ６に戻り、次のパターンデータに対して判断が行われる。

このようにして、全てのパターンデータに対してステップＳ６の判断が行われる。その結果、描画データは、パターンデータを座標変換を行わずに通常通りに描画データ形式に変換して得られたものと（通常描画データ）と、パターンデータを座標変換した後に描画データ形式に変換して得られたもの（座標変換描画データ）の二つのグループに分かれる。さらに、座標変換描画データは、全てのパターンデータが同じように座標変換される場合を除いて、複数のグループに分かれる。

以上述べた処理が各メインフィールドの各サブフィールド毎に対して行われ、必要な描画データが取得される。

次に、以上の述べた本実施形態の作成方法にて得られた電子ビーム描画データを用いた電子ビーム描画方法について、図２を参照しながら説明する。

図２において、ＭＦｉ・ＳＵＢｊは、メインフィールドＭＦｉ（ｉ＝１，…，ｎ）中のサブフィールドＳＵＢｊ（ｊ＝１，…，ｍ）を示している。

まず、最初のＭＦｉ・ＳＵＢｊ（ｉ＝１，ｊ＝１）が選択され、ＭＦ１・ＳＵＢ１に係る通常描画データが参照され、通常描画データがあるか否かが判断される（ステップＳ１２，Ｓ１３）。通常描画データがあると判断された場合には、電子ビーム描画装置により、ＯＫ領域内のパターンがウエハ上のレジスト内の所望の位置に、通常通りに、順次描画される（ステップＳ１４）。

図１４の場合、設計データ９２−９５に対応したパターンが、ウエハ上のレジスト内の所望の位置に、通常通りに、順次描画されることになる。

一方、通常描画データがないと判断された場合およびステップＳ１４の終了後には、上記ＭＦｉ・ＳＵＢｊ内に未描画のパターンが存在するか否かが判断される（ステップＳ１５）。

判断の結果、未描画のパターンが存在する場合、つまり、ＮＧ領域内にパターンが存在し、パターンデータの座標変換が行われた場合、座標変換描画データが参照され、電子ビーム描画装置により、ＮＧ領域内のパターンがウエハ上のレジスト内に順次描画される（ステップＳ１６）。

図１４の場合、設計データ９６，９７に対応したパターンが、ウエハ上のレジスト内の所望の位置に、順次描画されることになる。

ここで、ステップＳ１６においては、ウエハ上のレジスト内の所望の位置に上記パターンが描画されるように、ウエハが載置されたＸ−Ｙステージ（可動ステージ）を移動するか、あるいはウエハ上における電子ビームの照射位置（ＥＢ照射位置）を変更する。ＥＢ照射位置の偏向は、サブフィールド内の電子ビームの位置決めを行う偏向器によって行える。

次に、ｊ＝ｊ＋１に変更して、ステップＳ１４，Ｓ１５が行われる。これらのステップＳ１３−Ｓ１６は、ステップＳ１７にてｊ＝ｍになるまで行われる。すなわち、メインフィールドＭＦｉ（ここではＭＦ１）内の全てのサブフィールド内の全てのパターンの描画が終了するまで行われる。

次に、ｉ＝ｉ＋１に変更して、ステップＳ１２−Ｓ１７が行われる。これらのステップＳ１２−Ｓ１７は、ステップＳ１２にてｉ＝ｎになるまで行われる。すなわち、全てのメインフィールドの内の全てのサブフィール内の全てのパターンの描画が終了するまで行われる。

図８は、以上述べた本実施形態の電子ビーム描画データの作成方法および電子ビーム描画方法を実施するための荷電ビーム描画装置の概略構成を模式的に示す図である。

本実施形態の電子ビーム描画装置は、電子ビーム描画データを作成するための描画データ作成部４１と、該描画データ作成部４１により作成された電子ビーム描画データを用いて電子ビーム描画を行うための描画装置４２とを備えている。

本実施形態の電子ビーム描画装置が従来のそれと異なる点は、描画データ作成部４１を備えていることである。また、描画装置４２は、使用する描画データが異なる点と、座標変換描画データを用いて描画を行う場合、ウエハ上のレジスト内の所望の位置に上記パターンが描画されるように、Ｘ−Ｙステージを移動するか、あるいはウエハ上におけるＥＢ照射位置を変更する点を除いては、基本的には、従来の描画装置と同じである。

描画データ作成部４１は、図８に示すように、各サブフィールド内におけるレジストパターンの解像性評価を行うための解像性評価装置５１と、該解像性評価装置５１にて取得された解像性評価の結果に基づいて、ＯＫ／ＮＧ領域分布テーブルを作成するためのテーブル作成部５２と、該テーブル作成部５２にて作成されたＯＫ／ＮＧ領域分布テーブルを記憶（格納）するための記憶装置５３と、設計データを描画装置４２の偏向幅に対応するフィールド毎にメッシュ状に分割するためのフィールド分割回路５４と、設計データに基づいて、各サブフィールド内におけるクリティカルパターン寸法を設定するためのクリティカルパターン寸法設定回路５５と、設計データ中の各パターンデータのパターンサイズとパターン位置について、（１）パターンサイズがクリティカル寸法以下であるか否か、（２）パターン位置がＮＧ領域内に存在するか否かの二つの条件を判断するための判断回路５６と、該判断回路５６により上記（１）および（２）の条件を同時に満足しないパターンデータを、通常通りに、描画装置４２に対応した描画データ形式に変換するための第１のデータ変換回路５７と、該第１のデータ変換回路５７により描画データ形式に変換されたパターンデータ（描画データ）を記憶（格納）するための第１の描画データ記憶装置５８と、判断回路５６により上記（１）および（２）の条件を同時に満足するパターンデータをＯＫ領域内に入るように座標変換するための座標変換回路５９と、該座標変換回路５９により変換されたパターンデータを描画装置４２に対応した描画データ形式に変換するための第２のデータ変換回路６０と、該第２のデータ変換回路６０により描画データ形式に変換されたパターンデータ（描画データ）を記憶（格納）するための第２の描画データ記憶装置６１とを備えている。

第１のデータ変換回路５７と第２のデータ変換回路６０は、一つの共通のデータ変換回路であっても構わない。同様に、第１の描画データ記憶装置５８と第２の描画データ記憶装置６１は、一つの共通の描画データ記憶装置であっても構わない。

図９は、描画装置４２の概略構成を模式的に示す図である。

電子銃１１から放射された電子ビーム１２は、電流制限アパーチャマスク１３を通過する。電流制限アパーチャマスク１３を通過した電子ビーム１２は、コンデンサーレンズ１４により電流密度が調整される。電流密度が調整された電子ビーム１２は、第１成形アパーチャマスク１５を均一に照明する。

第１成形アパーチャマスク１５を通過した電子ビーム（像）は、投影レンズ１８により第２成形アパーチャ（ＣＰアパーチャ）２０上に結像される。

第１成形アパーチャマスク１５と第２成形アパーチャマスク２０との光学的な重なりの程度は、成形偏向器１９により制御される。上記光学的な重なりの程度は、成形偏向器１９により成形された第２成形アパーチャマスク２０中との重なりによって決まる。

第１成形アパーチャマスク１５と第２成形アパーチャマスク２０との光学的重なりによる像は、縮小レンズ２１により縮小される。この縮小された像は、対物レンズ２３により、ウエハ（試料）上２７に結像される。コンデンサーレンズ１４、投影レンズ１８、縮小レンズ２１および対物レンズ２３は、レンズ制御回路２９により制御される。

電子ビーム１２のウエハ２７面上の位置は、対物偏向器２２に印加される電圧によって設定される。対物偏向器２２は、主偏向器２２₁と副偏向器２２₂とを備えている。主偏向器２２₁はメインフィールド内のサブフィールド内の電子ビームの位置決めを行い、副偏向器２２₂はサブフィールド内の分割サブフィールドの電子ビームの位置決めを行う。

主偏向器２２₁、副偏向器２２₂に印加される電圧は、ビーム偏向回路３２から与えられる。すなわち、ビーム偏向回路３２は、記憶装置３５内から読み出したデータ（描画するべきパターンデータ）に対応した電圧を主偏向器２２₁、副偏向器２２₂に印加する。主偏向器２２₁，副偏向器２２₂に印加される電圧の大きさによって、電子ビーム１２の偏向量が変わり、この偏向量に対応してサブフィールおよび分割サブフィールド上における電子ビーム１２が決められる。

主偏向器２２₁，副偏向器２２₂および成形偏向器１９は、例えば、静電型の偏向器である。該偏向器を用いることにより、電子ビーム１２を高速かつ高精度に偏向することが可能となる。

第２成形アパーチャマスク２０、縮小レンズ２１および対物レンズ２３を通過した電子ビーム１２は、検出器２４によって検出される。これにより、第２成形アパーチャマスク２０を通過し、第２成型アパーチャ２０と略平行な面内における、ウエハ２７上に照射される直前の電子ビームの強度分布を検出できるようになっている。検出器２４は例えばファラデーカップで構成され、電子ビームの強度は例えば電流で与えられる。

ウエハ２７はマーク台２５とともに可動ステージ２６上に設置されている。可動ステージ２６を移動させることで、ウエハ２７、ファラデーカップ２８またはマーク台２５が選択される。可動ステージ２６の移動は、ステージ制御回路３４によって制御される。

また、ウエハ２７上の電子ビーム１２の位置を移動する場合、ウエハ２７上の不必要な場所が露光されないように、ブランキング偏向器１７で電子ビーム１２をブランキングアパーチャマスク１６上へ偏向される。これにより、電子ビーム１２はウエハ２７の面上に到達しなくなるので、ウエハ２７上の不必要な場所が露光されることは防止される。ブランキング偏向器１７に印加する電圧は、ブランキング偏向回路３０から与えられる。すなわち、ブランキング偏向回路３０は、記憶装置３５から読み出されたデータ（描画するべきパターンデータ）に対応した電圧をブランキング偏向器１７に印加する。

描画に必要な各種のデータは記憶装置３５内に記憶（格納）されている。記憶装置３５内には描画データ記憶装置５８，６１から送られてきた描画データも記憶（格納）されている。記憶装置３５から読み出されたデータは各種回路２９，３０，３１，３２，３４に送られる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、サブフィールド内の中心近傍がＯＫ領域であるＯＫ／ＮＧ領域分布の場合について説明したが、本発明は上記以外のＯＫ／ＮＧ領域分布に対しても有効である。

例えば、図１０に示すように、描画装置の状況によっては、フィールド中心からずれた領域がＯＫ領域であるＯＫ／ＮＧ領域分布が存在する。このような場合には、図１１−図１３に示されるような描画データを作成し、描画を行うことによって本実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１１は、図１０のＮＧ領域内の設計データ９２−９４およびＯＫ領域内のデータ９５−９７、つまり、座標変換が不要なパターンに対応した描画データを示している。

図１２は、図１０のＮＧ領域内のデータ９７に座標変換を施して作成された描画データを示している。

図１３は、図１０のＮＧ領域内のデータ９５，９７に座標変換を施して作成された描画データを示している。

クリティカルパターン寸法のパターンに対応したデータ９５−９７は、ＮＧ領域およびＯＫ領域をまたがっている。ＯＫ領域内のデータ９５−９７は座標変換されずに描画データ９５₁’−９７₁’となり、ＮＧ領域内のデータ９５−９７は座標変換されて描画データ９５₂’−９７₂’となる。

また、上記実施形態では、電子ビームを用いた描画装置・描画方法の場合について説明したが、本発明はイオンビーム等の他の荷電ビームを用いた描画装置・描画方法にも同様に適用できる。

また、上記実施形態では、試料としてウエハを用いた場合（半導体装置の製造方法）について説明したが、本発明は石英基板等の透明基板を用いた場合（フォトマスクの製造方法、フラットパネルディスプレイの製造方法）にも同様に適用できる。

また、上記実施形態では、描画領域を２階層フィールドによって分割する場合について説明したが、３層以上の階層フィールによって分割しても構わない。例えば、３層階層フィールは、複数のメインフィールド、複数のサブフィールド、該複数のサブフィールドよりも下の層のサブ々フィールドおよび該サブ々フィールドよりも下の層の分割サブフィールド（単位フィールド）を含むものとなる。これに対応して、偏向器は、主偏向器、副偏向器および副々偏向器の３段の偏向器を含むものとなる。

さらに、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

実施形態の電子ビーム描画データの作成方法を示すフローチャート。実施形態の電子ビーム描画方法を示すフローチャート。実施形態のフィールドの構成を示す図。サブフィールド内のＯＫ領域およびＮＧ領域の分布を示す図。設計データ中の座標変換が不要なパターンデータに対応した描画データを模式的に示す図。設計データ中の座標変換が必要なパターンデータに対応した描画データを模式的に示す図。設計データ中の座標変換が必要な他のパターンデータに対応した他の描画データを模式的に示す図。実施形態の荷電ビーム描画装置の概略構成を模式的に示す図。実施形態の荷電ビーム描画装置中の描画装置の概略構成を模式的に示す図。フィールド中心からずれた領域がＯＫ領域であるＯＫ／ＮＧ領域分布を示す図。図１０のデータ中の座標変換が不要なデータに対応した描画データを模式的に示す図。図１０のデータ中の座標変換が必要なデータに対応した描画データを模式的に示す図。図１０のデータ中の座標変換が必要な他のデータに対応した描画データを模式的に示す図。電子ビーム描画する際に行われる設計データのフィールド分割の一例を模式的に示す図。図１４の設計データを用いて従来の描画方法によって描画し、現像処理などを施して得られたレジストパターンのＳＥＭ写真。

符号の説明

２…チップ、３…メインフィールド、４…サブフィールド、５…分割サブフィールド、１２…電子ビーム、４２…描画装置、５１…解像性評価装置、５２…テーブル作成部、５４…フィールド分割回路、５５…クリティカルパターン寸法設定回路、５６…判断回路、５７…第１のデータ変換回路、５９…座標変換回路、６０…第２のデータ変換回路。

Claims

試料上の描画領域を、複数のメインフィールド、該複数のメインフィールドよりも下の階層の複数のサブフィールドおよび該複数のサブフィールドよりも下の階層の複数の単位フィールドを含む２階層以上の階層フィールドによって分割し、前記単位フィールドを描画の単位として、前記試料上に荷電ビームを照射して前記描画領域上にパターンを描画するための荷電ビーム描画装置に使用される荷電ビーム描画データの作成方法であって、
前記描画領域上に描画する前記パターンに対応した設計データを、前記複数のメインフィールドに対応した複数の第１の設計データに分割し、前記複数の第１の設計データのそれぞれを前記複数のサブフィールドに対応した複数の第２の設計データに分割し、前記複数の第２の設計データのそれぞれを前記複数の単位フィールドに対応した複数の第３の設計データに分割する工程と、
前記複数の単位フィールドのそれぞれについて、予め決められた寸法に対してのレジスト解像性の良否を評価する工程と、
前記レジスト解像性の良否を評価する工程にて取得された前記レジスト解像性の良否の評価結果に基づいて、前記複数の単位フィールドと前記レジスト解像性の良否とを関連付けたテーブルを作成する工程と、
前記複数の第３の設計データのそれぞれについて、前記予め決められた寸法および前記テーブルに基づいて、前記予め決められた寸法を有し、かつ、前記レジスト解像性が不良である前記単位フィールド内に存在するパターンに対応するデータに該当するか否かを判断する工程と、
前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当すると判断されたものについては、前記レジスト解像性が良である前記単位フィールド内に存在するように座標変換を行った後、第１の描画データに変換し、前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当しないと判断されたものについては、座標変換を行わずに、第２の描画データに変換する工程と
を含むことを特徴とする荷電ビーム描画データの作成方法。
試料上の描画領域を、複数のメインフィールド、該複数のメインフィールドよりも下の階層の複数のサブフィールドおよび該複数のサブフィールドよりも下の階層の複数の単位フィールドを含む２階層以上の階層フィールドによって分割し、前記単位フィールドを描画の単位として、前記試料上に荷電ビームを照射して前記描画領域上にパターンを描画するための荷電ビーム描画装置に使用される荷電ビーム描画データの作成方法であって、
前記描画領域上に描画する前記パターンに対応した設計データを、前記複数のメインフィールドに対応した複数の第１の設計データに分割し、前記複数の第１の設計データのそれぞれを前記複数のサブフィールドに対応した複数の第２の設計データに分割し、前記複数の第２の設計データのそれぞれを前記複数の単位フィールドに対応した複数の第３の設計データに分割する工程と、
前記複数の単位フィールドのそれぞれについて、予め決められた寸法に対してのレジスト解像性の良否を評価する工程と、
前記レジスト解像性の良否を評価する工程にて取得された前記レジスト解像性の良否の評価結果に基づいて、前記複数の単位フィールドにおいて前記レジスト解像性が良である単位フィールドと不良である単位フィールドとを規定するテーブルを作成する工程と、
前記複数の第３の設計データのそれぞれについて、前記予め決められた寸法および前記テーブルに基づいて、前記予め決められた寸法を有し、かつ、前記レジスト解像性が不良である前記単位フィールド内に存在するパターンに対応するデータに該当するか否かを判断する工程と、
前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当すると判断されたものについては、前記レジスト解像性が良である前記単位フィールド内に存在するように座標変換を行った後、第１の描画データに変換し、前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当しないと判断されたものについては、座標変換を行わずに、第２の描画データに変換する工程と、
前記第１および第２の描画データを含む描画データを参照し、前記試料上に前記荷電ビームを照射して前記パターンを描画する工程であって、前記複数のメインフォールドの複数のサブフィールドのそれぞれについて、前記単位フィールドを描画の単位として、前記第１の描画データを参照して、前記サブフィールド内のパターンを描画し、かつ、前記サブフィールド内に未描画のパターンがある場合、前記第２の描画データを参照するとともに前記試料を移動させて、または、前記第２の描画データを参照するとともに前記荷電ビームの前記サブフィールド上の偏向位置を調整して、前記サブフィールド内の所望位置に前記未描画パターンを描画する工程と
を含むことを特徴とする荷電ビーム描画方法。
前記複数の単位フィールドのそれぞれについて、予め決められた寸法に対してのレジスト解像性の良否を評価する工程は、前記複数の単位フィールドから照射された荷電ビームの形状の評価に基づいてリアルタイムに行うことを特徴とする請求項２に記載の荷電ビーム描画方法。
前記階層フィールドは、前記複数のメインフィールド、前記複数のサブフィールドおよび前記複数の単位フィールドとしての分割サブフィールドを含む２階層フィールド、または、前記複数のメインフィールド、前記複数のサブフィールド、該複数のサブフィールドよりも下の層のサブ々フィールドおよび前記複数の単位フィールドとしての分割サブフィールドを含む３階層フィールドであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の荷電ビーム描画データの作成方法。
試料上の描画領域を、複数のメインフィールド、該複数のメインフィールドよりも下の階層の複数のサブフィールドおよび該複数のサブフィールドよりも下の階層の複数の単位フィールドを含む２階層以上の階層フィールドによって分割し、前記単位フィールドを描画の単位として、前記試料上に荷電ビームを照射して前記描画領域上にパターンを描画するための荷電ビーム描画装置であって、
前記描画領域上に描画する前記パターンに対応した設計データを、前記複数のメインフィールドに対応した複数の第１の設計データに分割し、前記複数の第１の設計データのそれぞれを前記複数のサブフィールドに対応した複数の第２の設計データに分割し、前記複数の第２の設計データのそれぞれを前記複数の単位フィールドに対応した複数の第３の設計データに分割する分割手段と、
前記複数の単位フィールドのそれぞれについて、予め決められた寸法に対してのレジスト解像性の良否を評価する解像性評価手段と、
前記解像性評価手段にて取得された前記レジスト解像性の良否の評価結果に基づいて、前記複数の単位フィールドと前記レジスト解像性の良否とを関連付けたテーブルを作成するテーブル作成手段と、
前記複数の第３の設計データのそれぞれについて、前記予め決められた寸法および前記テーブルに基づいて、前記予め決められた寸法を有し、かつ、前記レジスト解像性が不良である前記単位フィールド内に存在するパターンに対応するデータに該当するか否かを判断する判断手段と、
前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当すると判断されたものを、前記レジスト解像性が良である前記単位フィールド内に存在するように座標変換する座標変換手段と、
前記座標変換手段により座標変換された前記第３の設計データを第１の描画データに変換する第１のデータ変換手段と、
前記複数の第３の設計データのうち、前記データに該当しないと判断されたものを、前記座標変換手段により座標変換せずに、描画データに変換する第２のデータ変換手段と、
前記第１および第２の描画データを含む描画データを参照し、前記試料上に前記荷電ビームを照射して前記パターンを描画する描画手段であって、前記複数のメインフォールドの複数のサブフィールドのそれぞれについて、前記単位フィールドを描画の単位として、前記第１の描画データを参照して、前記サブフィールド内のパターンを描画し、かつ、前記サブフィールド内に未描画のパターンがある場合、前記第２の描画データを参照するとともに前記試料を移動させて、または、前記第２の描画データを参照するとともに前記荷電ビームの前記サブフィールド上の偏向位置を調整して、前記サブフィールド内の所望位置に前記未描画パターンを描画する描画手段と
を具備してなることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
前記解像性評価手段は、前記複数の単位フィールドから照射された荷電ビームの形状の評価に基づいてリアルタイムに行うことを特徴とする請求項５に記載の荷電ビーム描画装置。
前記階層フィールドは、前記複数のメインフィールド、前記複数のサブフィールドおよび前記複数の単位フィールドとしての分割サブフィールドを含む２階層フィールド、または、前記複数のメインフィールド、前記複数のサブフィールド、該複数のサブフィールドよりも下の層のサブ々フィールドおよび前記複数の単位フィールドとしての分割サブフィールドを含む３階層フィールドであることを特徴とする請求項５または６に記載の荷電ビーム描画装置。