JP2007188951A - 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】より効率的に描画して描画時間を短縮させる装置および方法を提供することを目的とする。
【構成】本発明の一態様の描画装置１００は、電子ビーム２００を用いて複数の図形パターンが含まれるパターンを描画する、描画条件の異なる第１と第２のカラムと、描画時間がより短くなるように各図形パターンデータを第１と第２のカラムのいずれかに分配するデータ分配演算処理部１３０と、を備えたことを特徴とする。本発明の一態様によれば、描画時間を短縮することができる。
【選択図】 図１
【構成】本発明の一態様の描画装置１００は、電子ビーム２００を用いて複数の図形パターンが含まれるパターンを描画する、描画条件の異なる第１と第２のカラムと、描画時間がより短くなるように各図形パターンデータを第１と第２のカラムのいずれかに分配するデータ分配演算処理部１３０と、を備えたことを特徴とする。本発明の一態様によれば、描画時間を短縮することができる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法に係り、例えば、マルチカラムセルを搭載した電子ビーム描画装置及びその描画方法に関する。
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
図１５は、従来の可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線描画装置（ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置）における第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形（ＶＳＢ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｈａｐｅｄ Ｂｅａｍ）方式という。
可変成形型電子線描画装置（ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置）における第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形（ＶＳＢ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｈａｐｅｄ Ｂｅａｍ）方式という。
図１６は、従来のキャラクタパターンで描画する手法を説明するための図である。
上述した第２のアパーチャ４２０に可変成形開口４２１の他に繰り返し使用する頻度の高い種々のキャラクタパターン４２２が形成される場合もある。かかる場合には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０のキャラクタパターン４２２全体に電子線３３０を照射させ、１度にキャラクタパターンの全体形状を試料３４０の描画領域に作成する。かかる描画方式をキャラクタプロジェクション（ＣＰ）方式という。
上述した第２のアパーチャ４２０に可変成形開口４２１の他に繰り返し使用する頻度の高い種々のキャラクタパターン４２２が形成される場合もある。かかる場合には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０のキャラクタパターン４２２全体に電子線３３０を照射させ、１度にキャラクタパターンの全体形状を試料３４０の描画領域に作成する。かかる描画方式をキャラクタプロジェクション（ＣＰ）方式という。
また、１つの電子鏡筒に２つ以上の光学系カラムを積み込んだマルチカラムセル（ＭＣＣ）方式の描画装置が開発されている。そして、各カラムは同じ描画条件に構成され、各カラムでそれぞれ可変成形描画を行なっている（例えば、非特許文献１〜３参照）。
安田洋、原口岳士 他，"マルチコラムセルＭＣＣ−ＰｏＣ（ｐｒｏｏｆ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ）ｓｙｓｔｅｍ評価"，第３回荷電粒子光学シンポジウム，ｐｐ１２５−１２８，平成１５年９月１８−１９日 Ｔ．Ｈａｒａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｓａｋａｚａｋｉ，Ｓ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ ａｎｄ Ｈ．Ｙａｓｕｄａ，"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｌｅｎｓｅｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ"，２７２６，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ２０（６），Ｎｏｖ／Ｄｅｃ ２００２ Ｔ．Ｈａｒａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｓａｋａｚａｋｉ，Ｔ．Ｓａｔｏｈ，Ｍ．Ｎａｋａｎｏ，Ｓ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｋｉｕｃｈｉ，Ｈ．Ｙａｂａｒａ ａｎｄ Ｈ．Ｙａｓｕｄａ，"Ｍｕｌｔｉｃｏｌｕｍｎ ｃｅｌｌ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｏｆ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ ｓｙｓｔｅｍ"，９８５，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ２２（３），Ｍａｙ／Ｊｕｎ ２００４
安田洋、原口岳士 他，"マルチコラムセルＭＣＣ−ＰｏＣ（ｐｒｏｏｆ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ）ｓｙｓｔｅｍ評価"，第３回荷電粒子光学シンポジウム，ｐｐ１２５−１２８，平成１５年９月１８−１９日 Ｔ．Ｈａｒａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｓａｋａｚａｋｉ，Ｓ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ ａｎｄ Ｈ．Ｙａｓｕｄａ，"Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｌｅｎｓｅｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ"，２７２６，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ２０（６），Ｎｏｖ／Ｄｅｃ ２００２ Ｔ．Ｈａｒａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｓａｋａｚａｋｉ，Ｔ．Ｓａｔｏｈ，Ｍ．Ｎａｋａｎｏ，Ｓ．Ｈａｍａｇｕｃｈｉ，Ｔ．Ｋｉｕｃｈｉ，Ｈ．Ｙａｂａｒａ ａｎｄ Ｈ．Ｙａｓｕｄａ，"Ｍｕｌｔｉｃｏｌｕｍｎ ｃｅｌｌ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｏｆ ｏｆ ｃｏｎｃｅｐｔ ｓｙｓｔｅｍ"，９８５，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ２２（３），Ｍａｙ／Ｊｕｎ ２００４
ＬＳＩの集積度の増加により、電子線描画装置によるマスク描画時間や直接ウェハ等に描画する場合の直接描画時間は爆発的に増加している。そのため、かかる描画時間の短縮が望まれている。
ここで、上述したキャラクタプロジェクション（ＣＰ）技術は、描画時間を大幅に短縮することができる可能性を秘める技術の１つである。かかるＣＰを利用する場合には高い電流密度を利用することはできない。スループットの向上のためにはＣＰ用のパターンのサイズを大きくする必要があるが、高い電流密度でＣＰパターンのサイズを大きくするとその分ビーム電流が増加することになる。その結果、クーロン効果等によりビーム解像度が劣化してしまい必要な寸法精度が得られなくなるためである。よって、解像度劣化を抑えるためにはビーム電流密度を低く抑える必要がある。
一方、ＣＰ用のキャラクタパターンの種類には、電子光学系やキャラクタパターンがセットされる成形アパーチャのサイズなどからくる制限があり、せいぜい数１００種類程度が限界である。そのため、ＬＳＩパターンを描画するにはキャラクタパターンで描画できない部分を可変成形（ＶＳＢ）方式のベクター型ビーム等で描画せざるを得ない。他方、ＶＳＢを利用する場合には、キャラクタパターンの場合とは逆に、ビーム電流密度が高いほど描画時間を短縮することができる。最小線幅の数倍程度にビームの最大ショットサイズを小さくし、それに対応する高いビーム電流密度を実現すれば、最小の描画時間が実現されるからである。
以上のように、上述したＣＰの最適電流密度とＶＳＢの最適電流密度とは異なる値となる。例えば、前者は１０Ａ／ｃｍ２、後者は５０Ａ／ｃｍ２といった具合である。１つの光学系カラムしか搭載していないシングルカラムのＥＢ描画装置で成形アパーチャにキャラクタパターンをセットし、ＣＰとＶＳＢの両方を実現できる装置では、電子ビーム源が１つしか搭載されていないのでともに共通の電流密度を利用せざるを得ない。ＣＰとＶＳＢとで電流密度を変更しようとする場合、描画中にリアルタイムに電流密度を変更する必要が生じてしまう。しかも、その変更には長い時間が必要となるため、描画時間は多大なものとなってしまう。よって、ＣＰとＶＳＢとで同じ電流密度で利用する方がはるかに優位になってしまう。すなわち、かかる装置の場合、ＣＰとＶＳＢの両方を共に最適な電流密度で描画するように構成することはできず、システムの最高性能を引き出すことができなかった。また、上述したＭＣＣでは、全カラムを同一の描画条件でＶＳＢ方式により描画するため、ＣＰとＶＳＢの両方を実現することができない。仮に成形アパーチャにキャラクタパターンをセットし、ＣＰとＶＳＢの両方を実現できるようにしても全カラムを同一の描画条件で描画したのでは、やはりＣＰとＶＳＢの両方を共に最適な電流密度で描画するように構成することはできず、システムの最高性能を引き出すことができなかった。
また、ＬＳＩパターンの中には、高い描画精度が必要な部分と低い描画精度で良い部分とが混在するケースが多い。同じ電流密度なら高精度が必要な部分に関してはショットされる最大ビームサイズを小さくすればよい。一方、低精度で良い部分については、描画時間を短縮するために、ショットされる最大ビームサイズを大きくすればよい。また、同じ最大ビームサイズなら高精度が必要な部分に関しては電流密度を小さくすればよい。一方、低精度で良い部分については、描画時間を短縮するために、電流密度を大きくすればよい。また、低精度で良い部分については、描画時間を短縮するために、デジタルアナログコンバータアンプ（ＤＡＣ／ＡＭＰ）の制御単位（解像度）を粗くするなどすれば良い。
しかしながら、シングルビームの描画装置やＭＣＣでも全てのカラムの描画条件を同一にするシステムでは、高精度部分も低精度部分も同じ電流密度を使用せざるを得ず、最高の描画スピードを得ることはできなかった。また、最大ビームサイズをパターンによって変更したり、ＤＡＣ／ＡＭＰの解像度をパターンによって変更することも困難であった。よって、同様に、最高の描画スピードを得ることはできなかった。
ここで、ＭＣＣにおける複数のカラムで描画領域を同時に並列描画することで、描画時間を短縮させることを想定してみる。
図１７は、ＭＣＣで並列描画を行なう場合を説明するための図である。
全てのカラムの描画条件を同一にするシステムでは、図１５に示すように、描画領域を短冊状の仮想領域毎に描画していく場合、例えば、第ｎ＋１番目のストライプを第１のカラムで、第ｎ番目のストライプを第２のカラムで並列に描画していくことになる。かかる場合、上述したように、ＬＳＩパターンの中には、高い描画精度が必要な部分（高精度パターン）と低い描画精度で良い部分（低精度パターン）とが混在するケースが多い。２つのカラム共、高精度部分も低精度部分も同じ電流密度を使用せざるを得ず、描画スピードの遅い方に合わせて描画することになる。よって、たとえ並列描画させたとしても描画時間は遅い方に合わせて進むことになってしまう。
図１７は、ＭＣＣで並列描画を行なう場合を説明するための図である。
全てのカラムの描画条件を同一にするシステムでは、図１５に示すように、描画領域を短冊状の仮想領域毎に描画していく場合、例えば、第ｎ＋１番目のストライプを第１のカラムで、第ｎ番目のストライプを第２のカラムで並列に描画していくことになる。かかる場合、上述したように、ＬＳＩパターンの中には、高い描画精度が必要な部分（高精度パターン）と低い描画精度で良い部分（低精度パターン）とが混在するケースが多い。２つのカラム共、高精度部分も低精度部分も同じ電流密度を使用せざるを得ず、描画スピードの遅い方に合わせて描画することになる。よって、たとえ並列描画させたとしても描画時間は遅い方に合わせて進むことになってしまう。
そこで、本発明は、かかる問題点を克服し、より効率的に描画して描画時間を短縮させる装置および方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画装置は、
荷電粒子ビームを用いて複数の図形パターンが含まれるパターンを描画する、描画条件の異なる複数の描画部と、
かかる複数の描画部を用いて描画する場合に、描画時間がより短くなるように上述した描画するパターンのデータに含まれる複数の図形パターンデータの各図形パターンデータを複数の描画部のいずれかに分配する分配部と、
を備えたことを特徴とする。
荷電粒子ビームを用いて複数の図形パターンが含まれるパターンを描画する、描画条件の異なる複数の描画部と、
かかる複数の描画部を用いて描画する場合に、描画時間がより短くなるように上述した描画するパターンのデータに含まれる複数の図形パターンデータの各図形パターンデータを複数の描画部のいずれかに分配する分配部と、
を備えたことを特徴とする。
かかる構成にすることにより、複数の描画部の各描画部の方式により適した描画条件に設定することができる。そして、パターンを描画する場合に描画時間がより短くなるように複数の描画部のいずれかに描画するパターンデータを分配することで、各描画部ではより適した描画条件で分配されたパターンデータにしたがってパターンを描画する。
そして、複数の描画部では、それぞれ異なる電流密度の荷電粒子ビームを用いることを特徴とする。
かかる構成にすることにより、描画条件の一例として、各描画部の方式により適した電流密度を用いることができる。
さらに、複数の描画部を用いて、同じ試料に対し並列に描画していくことを特徴とする。
複数の描画部で並列に描画することで、より描画時間を短縮することができる。
そして、複数の描画部として、他の描画部に比べて高精度に描画する高精度描画部と他の描画部に比べて低精度に描画する低精度描画部とを用い、
かかる高精度描画部を用いて低精度で構わない図形パターンを描画することを特徴とする。
かかる高精度描画部を用いて低精度で構わない図形パターンを描画することを特徴とする。
試料にパターンを描画していく場合、描画領域全体をいくつかの描画単位に仮想分割して描画単位毎に図形パターンを描画していくのが一般的である。そして、所定の描画単位に描画すべき図形パターンが低精度で構わない図形パターンに偏っているような場合、高精度描画部を用いて低精度で構わない図形パターンを描画することで低精度描画部の負荷を低減することができる。すなわち、低精度描画部が描画するべき図形パターン数を低減させることができる。
また、本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、
マルチカラムセルを搭載した荷電粒子ビーム描画装置を用いて、パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
かかるマルチカラムセルにおける複数のカラムの各カラムの描画条件を異なる描画条件にして上述したパターンを描画することを特徴とする。
マルチカラムセルを搭載した荷電粒子ビーム描画装置を用いて、パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
かかるマルチカラムセルにおける複数のカラムの各カラムの描画条件を異なる描画条件にして上述したパターンを描画することを特徴とする。
各カラムの描画条件を異なる描画条件にすることで、各カラムのより適した描画性能を引き出すことができる。
本発明の一態様によれば、各描画部ではより描画スピードを向上させる描画条件で分配されたパターンを描画することができるので、描画時間を短縮することができる。
以下、各実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。但し、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の他の荷電粒子を用いたビームでも構わない。
まず、第１の態様に関する実施例を示す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
図１において、荷電粒子ビーム描画装置の一例として可変成形型電子線描画装置である描画装置１００は、電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、遮へい筒２１２、電子銃３０１、第１のアパーチャ３０３、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、偏向器３０８、遮へい筒３１２を備えている。そして、描画装置１００は、制御系として、コンピュータとなる制御計算機（ＣＰＵ）１２０、メモリ１２２、磁気ディスク装置１０９、データ分配演算処理部１３０（分配部の一例）、分配回路１３２、ショットデータ生成回路１４０、偏向制御回路１４６、デジタルアナログコンバータアンプ（ＤＡＣ／ＡＭＰ）１４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４、ショットデータ生成回路２４０、偏向制御回路２４６、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４を備えている。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。
図１において、荷電粒子ビーム描画装置の一例として可変成形型電子線描画装置である描画装置１００は、電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、遮へい筒２１２、電子銃３０１、第１のアパーチャ３０３、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、偏向器３０８、遮へい筒３１２を備えている。そして、描画装置１００は、制御系として、コンピュータとなる制御計算機（ＣＰＵ）１２０、メモリ１２２、磁気ディスク装置１０９、データ分配演算処理部１３０（分配部の一例）、分配回路１３２、ショットデータ生成回路１４０、偏向制御回路１４６、デジタルアナログコンバータアンプ（ＤＡＣ／ＡＭＰ）１４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４、ショットデータ生成回路２４０、偏向制御回路２４６、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４を備えている。
そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、遮へい筒２１２、電子銃３０１、第１のアパーチャ３０３、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、偏向器３０８、遮へい筒３１２が配置されている。描画室１０３には、ＸＹステージ１０５が配置され、ＸＹステージ１０５には、試料１０１が配置されている。
そして、電子銃２０１、第１のアパーチャ２０３、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、偏向器２０８、遮へい筒２１２で第１のカラム（描画部の一例）を構成する。また、電子銃３０１、第１のアパーチャ３０３、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、偏向器３０８、遮へい筒３１２で第２のカラム（描画部の一例）を構成する。電子鏡筒１０２は、照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、対物レンズ２０７といったレンズ系をカラム間で共通にして、複数のカラムを搭載している。ここでは、独立した電子ビームの光路を制御するサブシステムをカラムと呼ぶ。
ＣＰＵ１２０には、メモリ１２２、磁気ディスク装置１０９、データ分配演算処理部１３０が図示していないバスを介して接続されている。データ分配演算処理部１３０には、分配回路１３２が図示していないバスを介して接続されている。分配回路１３２には、ショットデータ生成回路１４０、ショットデータ生成回路２４０が図示していないバスを介して接続されている。ショットデータ生成回路１４０には、偏向制御回路１４６が図示していないバスを介して接続されている。偏向制御回路１４６には、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４が図示していないバスを介して接続されている。ＤＡＣ／ＡＭＰ１４２は、偏向器２０５に接続される。ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４は、偏向器２０８に接続される。ショットデータ生成回路２４０には、偏向制御回路２４６が図示していないバスを介して接続されている。偏向制御回路２４６には、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４が図示していないバスを介して接続されている。ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２は、偏向器３０５に接続される。ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４は、偏向器３０８に接続される。図１では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
第１のカラムにおいて、電子銃２０１から照射された荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により集光され、矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。
同様に、第２のカラムにおいて、電子銃３０１から照射された荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム３００は、照明レンズ２０２により集光され、矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ３０３全体を照明する。ここで、電子ビーム３００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ３０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム３００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ３０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ３０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器３０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ３０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム３００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器３０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。
また、電子鏡筒１０２内およびＸＹステージ１０５が配置された描画室１０３内は、図示していない真空ポンプにより真空引きされ、大気圧よりも低い圧力となる真空雰囲気となっている。
成形用の偏向器２０５は、偏向制御回路１４６、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４２によって制御される。そして、試料１０１上の位置偏向を行なう偏向器２０８は、偏向制御回路１４６、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４によって制御される。同様に、成形用の偏向器３０５は、偏向制御回路２４６、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２によって制御される。そして、試料１０１上の位置偏向を行なう偏向器３０８は、偏向制御回路２４６、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４によって制御される。そして、第１のカラムを構成する、例えば、８極の静電型の偏向器２０５と偏向器２０８による電場や磁場の影響が、第２のカラム内を通過する電子ビーム３００に影響を与えないように遮へい筒２１２内に偏向器２０５と偏向器２０８を納めて電場や磁場を遮へいする。遮へい筒２１２の長さは、偏向器２０５と偏向器２０８とによる影響が第２のカラム内を通過する電子ビーム３００に影響を与えない長さであればよい。同様に、第２のカラムを構成する、例えば、８極の静電型の偏向器３０５と偏向器３０８による電場や磁場の影響が、第１のカラム内を通過する電子ビーム２００に影響を与えないように遮へい筒３１２内に偏向器３０５と偏向器３０８を納めて電場や磁場を遮へいする。遮へい筒３１２の長さは、偏向器３０５と偏向器３０８とによる影響が第１のカラム内を通過する電子ビーム２００に影響を与えない長さであればよい。
図２は、実施の形態１における描画方式の構成を示す概念図である。
実施の形態１では、第１のカラムには、ＶＳＢ方式を、第２のカラムには、第２のアパーチャ３０６にキャラクタパターン３１６を形成したＣＰ方式を利用して描画する場合について説明する。上述したように、ＣＰ方式を利用して描画する場合には、第１のアパーチャ３０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム３００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ３０６上の１つのキャラクタパターン３１６全体に投影される。そして、第２のアパーチャ３０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム３００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器３０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。そして、試料１０１の所望する位置にキャラクタパターンが描画される。他方、ＶＳＢ方式を利用して描画する場合には、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上の可変成形開口２１６の一部（場合により全体のこともあり得る）に投影される。そして、第１のアパーチャ２０３の開口２１８と第２のアパーチャ２０６の可変成形開口２１６との両方を通過して任意形状に成形された第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。そして、試料１０１の所望する位置に任意形状のパターンが描画される。
実施の形態１では、第１のカラムには、ＶＳＢ方式を、第２のカラムには、第２のアパーチャ３０６にキャラクタパターン３１６を形成したＣＰ方式を利用して描画する場合について説明する。上述したように、ＣＰ方式を利用して描画する場合には、第１のアパーチャ３０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム３００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ３０６上の１つのキャラクタパターン３１６全体に投影される。そして、第２のアパーチャ３０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム３００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器３０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。そして、試料１０１の所望する位置にキャラクタパターンが描画される。他方、ＶＳＢ方式を利用して描画する場合には、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上の可変成形開口２１６の一部（場合により全体のこともあり得る）に投影される。そして、第１のアパーチャ２０３の開口２１８と第２のアパーチャ２０６の可変成形開口２１６との両方を通過して任意形状に成形された第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。そして、試料１０１の所望する位置に任意形状のパターンが描画される。
上述したように、ＶＳＢ方式では、成形される電子ビームサイズを小さくして、ビーム電流密度を高くすることで、最適な描画速度を実現することができる。逆に、ＣＰ方式では、キャラクタパターン３１６のサイズを大きくして、ビーム電流密度を低くすることで、最適な描画速度を実現することができる。よって、実施の形態１では、描画方式の異なる２つのカラムを用いて、各カラムが最適な描画速度で描画できるように、それぞれ異なる描画条件を設定する。
図３は、実施の形態１におけるＶＳＢとＣＰとで異なる描画条件の一例を示す図である。
図３において、第１のカラムでは、ＶＳＢ方式を利用し、成形される電子ビームサイズを小さくするために最大ショットサイズを例えば０．５μｍ×０．５μｍとする。そして、ビーム電流密度を例えば５０Ａ／ｃｍ２と高く設定する。他方、第２のカラムでは、ＣＰ方式を利用し、照射される電子ビームサイズを大きくするために最大ショットサイズ（キャラクタパターン３１６のサイズ）を例えば３μｍ×３μｍとする。そして、ビーム電流密度を例えば１０Ａ／ｃｍ２と低く設定する。このように、描画方式の異なる２つのカラムを用いて、各カラムが最適な描画速度で描画できるように、それぞれ異なる描画条件を設定することで、各カラムで最高の描画速度を引き出すことができる。
図３において、第１のカラムでは、ＶＳＢ方式を利用し、成形される電子ビームサイズを小さくするために最大ショットサイズを例えば０．５μｍ×０．５μｍとする。そして、ビーム電流密度を例えば５０Ａ／ｃｍ２と高く設定する。他方、第２のカラムでは、ＣＰ方式を利用し、照射される電子ビームサイズを大きくするために最大ショットサイズ（キャラクタパターン３１６のサイズ）を例えば３μｍ×３μｍとする。そして、ビーム電流密度を例えば１０Ａ／ｃｍ２と低く設定する。このように、描画方式の異なる２つのカラムを用いて、各カラムが最適な描画速度で描画できるように、それぞれ異なる描画条件を設定することで、各カラムで最高の描画速度を引き出すことができる。
そして、ＣＰＵ１２０は、磁気ディスク装置１０９から複数の図形パターンが含まれる描画データを読み出し、データ分配演算処理部１３０で、第１と第２のカラムのいずれで描画した方が、描画時間が最短或いはより短くなるかを演算する。そして、データ分配演算処理部１３０は、描画時間が最短或いはより短くなるようにかかる描画データに含まれる複数の図形パターンデータの各図形パターンデータを第１と第２のカラムのいずれかに分配する。そして、分配回路１３２は、データ分配演算処理部１３０で分配された結果に従って、各図形パターンデータをショットデータ生成回路１４０或いはショットデータ生成回路２４０に分配送信する。そして、ショットデータ生成回路１４０では、送信された図形パターンデータに基づいてショットデータを生成し、偏向制御回路１４６に制御信号を出力する。偏向制御回路１４６では、生成されたショットデータに沿って高い電流密度の電子ビーム２００が最大ショットサイズ以内のサイズで成形されるようにＤＡＣ／ＡＭＰ１４２を介して偏向器２０５を制御する。そして、成形された電子ビーム２００が試料１０１の所望する位置に偏向されるようにＤＡＣ／ＡＭＰ１４４を介して偏向器２０８を制御する。同様に、ショットデータ生成回路２４０では、送信された図形パターンデータに基づいてショットデータを生成し、偏向制御回路２４６に制御信号を出力する。偏向制御回路２４６では、生成されたショットデータに沿って低い電流密度の電子ビーム３００が最大ショットサイズが大きくなるキャラクタパターン３１６全体に照射されるようにＤＡＣ／ＡＭＰ２４２を介して偏向器３０５を制御する。そして、キャラクタパターン３１６を通過した電子ビーム３００が試料１０１の所望する位置に偏向されるようにＤＡＣ／ＡＭＰ２４４を介して偏向器３０８を制御する。
以上のように、電子鏡筒１０２にＣＰを利用したカラムを搭載することで、ＶＳＢ方式を利用したカラムだけを搭載する場合に比べて、大きなサイズを一度に描画することができ、描画時間を短縮することができる。さらに、ＣＰ方式とＶＳＢ方式といった描画方式の異なる２つのカラムを用いて、各カラムが最適な描画速度で描画できるように、それぞれ異なる描画条件を設定することで、描画時間を短縮することができる。
実施の形態１では、さらに、かかる描画方式の異なる２つのカラムを用いて、同じ試料１０１に対し並列に描画していく。
図４は、実施の形態１におけるパターンが描画される試料の一部を示す図である。
上述したように、描画装置１００では、試料１０１の描画領域を短冊状に複数の描画領域（ストライプ）に仮想分割して、ストライプ毎にＸＹステージ１０５を例えばＸ方向に連続移動させながら描画していく。そして、１つのストライプの描画が終了したらＸＹステージ１０５をＹ方向に移動させて次のストライプの位置に合わせる。そしてまたＸＹステージ１０５をＸ方向に連続移動させながら描画していく。実施の形態１では、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプを描画する場合に、第２のカラムで第ｎ番目のストライプを描画するといったように同じ試料１０１に対し並列に描画していく。そして、キャラクタパターンで描画できずに可変成形により描画する可変成形用パターン１４については、第１のカラムで描画し、キャラクタパターンで描画できるＣＰ用パターン２４については、第２のカラムで描画する。よって、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上にＣＰ用パターン２４を描画する際には、前回、第１のカラムで第ｎ番目のストライプを描画した際に形成された可変成形用パターン１４が既に第ｎ番目のストライプ上に描画されている。そして、同時期に第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上に可変成形用パターン１４を描画していく。
図４は、実施の形態１におけるパターンが描画される試料の一部を示す図である。
上述したように、描画装置１００では、試料１０１の描画領域を短冊状に複数の描画領域（ストライプ）に仮想分割して、ストライプ毎にＸＹステージ１０５を例えばＸ方向に連続移動させながら描画していく。そして、１つのストライプの描画が終了したらＸＹステージ１０５をＹ方向に移動させて次のストライプの位置に合わせる。そしてまたＸＹステージ１０５をＸ方向に連続移動させながら描画していく。実施の形態１では、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプを描画する場合に、第２のカラムで第ｎ番目のストライプを描画するといったように同じ試料１０１に対し並列に描画していく。そして、キャラクタパターンで描画できずに可変成形により描画する可変成形用パターン１４については、第１のカラムで描画し、キャラクタパターンで描画できるＣＰ用パターン２４については、第２のカラムで描画する。よって、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上にＣＰ用パターン２４を描画する際には、前回、第１のカラムで第ｎ番目のストライプを描画した際に形成された可変成形用パターン１４が既に第ｎ番目のストライプ上に描画されている。そして、同時期に第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上に可変成形用パターン１４を描画していく。
図５は、図４で描画したストライプの１つ後段のストライプが描画される状況を示す図である。
図５では、描画するストライプが一段進んで、次のストライプの描画をする場合を示している。第２のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上にＣＰ用パターン２４を描画する際には、前回、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプを描画した際に形成された可変成形用パターン１４が既に第ｎ＋１番目のストライプ上に描画されている。そして、同時期に第１のカラムで第ｎ＋２番目のストライプ上に可変成形用パターン１４を描画していく。
図５では、描画するストライプが一段進んで、次のストライプの描画をする場合を示している。第２のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上にＣＰ用パターン２４を描画する際には、前回、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプを描画した際に形成された可変成形用パターン１４が既に第ｎ＋１番目のストライプ上に描画されている。そして、同時期に第１のカラムで第ｎ＋２番目のストライプ上に可変成形用パターン１４を描画していく。
図１５で説明した場合では、各カラムが描画速度を下げて描画せざるを得なかったのに対して、以上のように、各カラムが最適な描画速度で描画できるように、それぞれ異なる描画条件が設定された描画方式の異なる２つのカラムを用いて、それぞれの描画方式用のパターンを並列に描画していくことでさらに描画時間を短縮することができる。
ここで、実施の形態１では、ＣＰ方式を利用したカラムとＶＳＢ方式を利用したカラムとを搭載した例を示したので、図２において、第２のアパーチャ３０６に可変成形開口を設けていなくても構わない。また、図２において、第２のアパーチャ２０６には、可変成形開口２１６しか設けていないが、さらにキャラクタパターンを設けていても構わない。また、カラム数は、複数であればよく、２つに限らず、３つ以上であっても構わない。それぞれ最適な描画速度になるように電流密度等の描画条件が設定された３つ以上のカラムで並列描画することでさらに描画時間を短縮することができる。
実施の形態２．
実施の形態２では、図１に記載された描画装置１００において、２つのカラム共にＶＳＢ方式で描画する場合について説明する。装置構成は、図１と同様で構わないため説明を省略する。
実施の形態２では、図１に記載された描画装置１００において、２つのカラム共にＶＳＢ方式で描画する場合について説明する。装置構成は、図１と同様で構わないため説明を省略する。
上述したように、ＬＳＩパターンの中には、高い描画精度が必要な部分（高精度パターン）と低い描画精度で良い部分（低精度パターン）とが混在するケースが多い。同じ電流密度なら高精度が必要な部分に関してはショットされる最大ビームサイズを小さくすればよい。一方、低精度で良い部分については、描画時間を短縮するために、ショットされる最大ビームサイズを大きくすればよい。また、低精度で良い部分については、描画時間を短縮するために、ＤＡＣ／ＡＭＰの制御単位（解像度）を粗くするなどすれば良い。
図６は、実施の形態２におけるＶＳＢとＶＳＢとで異なる描画条件の一例を示す図である。
図６において、第１のカラム（高精度描画部の一例）では、ＶＳＢ方式を利用して高精度パターンを描画する。また、第２のカラムでは、ＶＳＢ方式を利用して低精度パターンを描画する。第１のカラムでは、高精度に図形パターンを形成するために、成形される電子ビームサイズを第２のカラムと比べて小さくする。そのために最大ショットサイズを例えば０．５μｍ×０．５μｍとする。そして、ＤＡＣ／ＡＭＰの制御単位（解像度）を第２のカラムと比べて細かく、例えば、長さ、位置の制御単位を０．２５ｎｍと設定する。そして、ショット数の増加による描画時間の増加を抑制するためにビーム電流密度を例えば５０Ａ／ｃｍ２と高く設定して描画時間を短縮する。他方、第２のカラム（低精度描画部の一例）では、描画される図形パターンの精度は低精度で構わないので、ビーム電流密度を例えば５０Ａ／ｃｍ２と高く設定したまま成形される電子ビームサイズを大きくする。そのために最大ショットサイズを例えば１μｍ×１μｍとする。最大ショットサイズを大きくすることで、１度に描画できる範囲を広げ描画時間を短縮することができる。また、ビーム電流密度を高く設定したまま最大ショットサイズを大きくしたので、ビーム電流量が増え、クーロン効果等によりＣＤは劣化するが、描画される図形パターンの精度は低精度で構わないので描画時間の短縮を優先する。そして、パターンの精度は低精度で構わないので、ＤＡＣ／ＡＭＰの長さ、位置の制御単位（解像度）を第１のカラムと比べて粗く、例えば、長さ、位置の制御単位を０．５ｎｍと設定する。ＤＡＣ／ＡＭＰの長さ、位置の制御単位（解像度）を第１のカラムと比べて粗くすることで、ＣＤは劣化するが、描画される図形パターンの精度は低精度で構わないので描画時間の短縮を優先する。最大ショットサイズが２倍になった分だけ制御単位（解像度）を２倍にして、フルレンジに対する分解能を同一にすることで大きい出力のＤＡＣ／ＡＭＰを用いる。或いは、ＤＡＣ／ＡＭＰの出力は変えずに、偏向器３０５及び偏向器３０８の感度を２倍にする、すなわち、偏向器の長さを２倍にしてもよい。偏向器の長さを長くして感度を上げることで、長さ、位置の制御単位を大きくすることができる。
図６において、第１のカラム（高精度描画部の一例）では、ＶＳＢ方式を利用して高精度パターンを描画する。また、第２のカラムでは、ＶＳＢ方式を利用して低精度パターンを描画する。第１のカラムでは、高精度に図形パターンを形成するために、成形される電子ビームサイズを第２のカラムと比べて小さくする。そのために最大ショットサイズを例えば０．５μｍ×０．５μｍとする。そして、ＤＡＣ／ＡＭＰの制御単位（解像度）を第２のカラムと比べて細かく、例えば、長さ、位置の制御単位を０．２５ｎｍと設定する。そして、ショット数の増加による描画時間の増加を抑制するためにビーム電流密度を例えば５０Ａ／ｃｍ２と高く設定して描画時間を短縮する。他方、第２のカラム（低精度描画部の一例）では、描画される図形パターンの精度は低精度で構わないので、ビーム電流密度を例えば５０Ａ／ｃｍ２と高く設定したまま成形される電子ビームサイズを大きくする。そのために最大ショットサイズを例えば１μｍ×１μｍとする。最大ショットサイズを大きくすることで、１度に描画できる範囲を広げ描画時間を短縮することができる。また、ビーム電流密度を高く設定したまま最大ショットサイズを大きくしたので、ビーム電流量が増え、クーロン効果等によりＣＤは劣化するが、描画される図形パターンの精度は低精度で構わないので描画時間の短縮を優先する。そして、パターンの精度は低精度で構わないので、ＤＡＣ／ＡＭＰの長さ、位置の制御単位（解像度）を第１のカラムと比べて粗く、例えば、長さ、位置の制御単位を０．５ｎｍと設定する。ＤＡＣ／ＡＭＰの長さ、位置の制御単位（解像度）を第１のカラムと比べて粗くすることで、ＣＤは劣化するが、描画される図形パターンの精度は低精度で構わないので描画時間の短縮を優先する。最大ショットサイズが２倍になった分だけ制御単位（解像度）を２倍にして、フルレンジに対する分解能を同一にすることで大きい出力のＤＡＣ／ＡＭＰを用いる。或いは、ＤＡＣ／ＡＭＰの出力は変えずに、偏向器３０５及び偏向器３０８の感度を２倍にする、すなわち、偏向器の長さを２倍にしてもよい。偏向器の長さを長くして感度を上げることで、長さ、位置の制御単位を大きくすることができる。
以上のように、描画精度に合わせて描画条件を変えたカラムで描画することで、各カラムで描画速度の最適化を図ることができ、描画時間を短縮することができる。そして、第１のカラムで高精度パターンを、第２のカラムで低精度パターンを描画するようにして、実施の形態１のように、２つのカラムで並列描画を行なうことでさらに描画時間を短縮することができる。
図７は、実施の形態２におけるパターンが描画される試料の一部を示す図である。
図８は、図７で描画したストライプの１つ後段のストライプが描画される状況を示す図である。
実施の形態２では、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上の高精度パターンを描画する場合に、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上の低精度パターンを描画するといったように同じ試料１０１に対し並列に描画していく。
ここで、図形パターンの配置に偏りがあって、１つのストライプに一方のパターン、例えば第ｎ＋１番目のストライプ上に低精度パターン２０ばかりが配置され、高精度パターンが配置されないような場合に、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上の低精度パターン２０を描画している間、第ｎ＋１番目のストライプを描画するはずの第１のカラムでは高精度パターンが無いので動作が止まってしまうことになってしまい効率が悪い。そして、描画するストライプが一段進んで、第ｎ＋２番目のストライプ上に高精度パターン１０が存在する場合に、やっと動作することになる。そして、第１のカラムで第ｎ＋２番目のストライプ上に高精度パターン１０を描画する際には、第２のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上に描画すべき全ての低精度パターン２０を描画することになってしまい効率が悪い。
図８は、図７で描画したストライプの１つ後段のストライプが描画される状況を示す図である。
実施の形態２では、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上の高精度パターンを描画する場合に、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上の低精度パターンを描画するといったように同じ試料１０１に対し並列に描画していく。
ここで、図形パターンの配置に偏りがあって、１つのストライプに一方のパターン、例えば第ｎ＋１番目のストライプ上に低精度パターン２０ばかりが配置され、高精度パターンが配置されないような場合に、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上の低精度パターン２０を描画している間、第ｎ＋１番目のストライプを描画するはずの第１のカラムでは高精度パターンが無いので動作が止まってしまうことになってしまい効率が悪い。そして、描画するストライプが一段進んで、第ｎ＋２番目のストライプ上に高精度パターン１０が存在する場合に、やっと動作することになる。そして、第１のカラムで第ｎ＋２番目のストライプ上に高精度パターン１０を描画する際には、第２のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上に描画すべき全ての低精度パターン２０を描画することになってしまい効率が悪い。
そこで、実施の形態２では、本来、高精度パターン１０を描画する第１のカラムを用いて低精度で構わない図形パターンである低精度パターン２０を描画する。
図９は、実施の形態２におけるパターンが描画される試料の一部を示す図である。
図１０は、図９で描画したストライプの１つ後段のストライプが描画される状況を示す図である。
図９に示すように、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上の低精度パターン２０を描画している間、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上の低精度パターン２０を描画する。低精度パターン２０は、ベタパターンが多いため、描画領域が大きい。そこで、第１のカラムでは、最大ショットサイズ内の大きさで分割して描画していく。１つの低精度パターン２０を複数の分割パターン１２に分けて描画するため、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上の低精度パターン２０を描画している間に終了できる程度の低精度パターン２０数のみを描画していく。そして、図１０に示すように、描画するストライプが一段進んで、第１のカラムで第ｎ＋２番目のストライプ上の高精度パターン１０を描画し、第２のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上に描画すべき残りの低精度パターン２０を描画する。このように、所定の描画単位に描画すべき図形パターンが低精度で構わない図形パターンに偏っているような場合、高精度描画を行なう第１のカラムを用いて低精度で構わない図形パターンを描画することで低精度描画を行なう第２のカラムの負荷を低減することができる。
図９は、実施の形態２におけるパターンが描画される試料の一部を示す図である。
図１０は、図９で描画したストライプの１つ後段のストライプが描画される状況を示す図である。
図９に示すように、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上の低精度パターン２０を描画している間、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上の低精度パターン２０を描画する。低精度パターン２０は、ベタパターンが多いため、描画領域が大きい。そこで、第１のカラムでは、最大ショットサイズ内の大きさで分割して描画していく。１つの低精度パターン２０を複数の分割パターン１２に分けて描画するため、第２のカラムで第ｎ番目のストライプ上の低精度パターン２０を描画している間に終了できる程度の低精度パターン２０数のみを描画していく。そして、図１０に示すように、描画するストライプが一段進んで、第１のカラムで第ｎ＋２番目のストライプ上の高精度パターン１０を描画し、第２のカラムで第ｎ＋１番目のストライプ上に描画すべき残りの低精度パターン２０を描画する。このように、所定の描画単位に描画すべき図形パターンが低精度で構わない図形パターンに偏っているような場合、高精度描画を行なう第１のカラムを用いて低精度で構わない図形パターンを描画することで低精度描画を行なう第２のカラムの負荷を低減することができる。
ここで、実施の形態２では、２つのＶＳＢ方式を利用したカラムを搭載した例を示したので、図２において、第２のアパーチャ３０６にキャラクタパターン３１６を設けていなくても構わない。また、図２において、第２のアパーチャ２０６には、可変成形開口２１６しか設けていないが、さらにキャラクタパターンを設けていてももちろん構わない。また、カラム数は、複数であればよく、２つに限らず、３つ以上であっても構わない。それぞれ最適な描画速度になるように電流密度等の描画条件が設定された３つ以上のカラムで並列描画することでさらに描画時間を短縮することができる点は実施の形態１と同様である。
実施の形態３．
実施の形態３では、図１に記載された描画装置１００において、２つのカラム共にＶＳＢ方式で描画する他の場合について説明する。装置構成は、図１と同様で構わないため説明を省略する。
実施の形態３では、図１に記載された描画装置１００において、２つのカラム共にＶＳＢ方式で描画する他の場合について説明する。装置構成は、図１と同様で構わないため説明を省略する。
図１１は、実施の形態３におけるＶＳＢとＶＳＢとで異なる描画条件の一例を示す図である。
図１１において、第１のカラムでは、ＶＳＢ方式を利用して高精度パターンを描画する。また、第２のカラムでは、ＶＳＢ方式を利用して精度を低下させずに大きいサイズを描画するために、図６の条件に対して第２のカラムの描画条件では最大ショット面積が４倍であることからビーム電流密度を５０Ａ／ｃｍ２から１／４の１２．５Ａ／ｃｍ２と低く設定して描画する。その他は、図６と同様であるので説明を省略する。第２のカラムでの最大ショットサイズを大きくしたことによりショット数を低減することができる。但し、最大ショットサイズを大きくした分、ビーム電流密度を下げなければ描画精度を維持できないため第２のカラムでのビーム電流密度を低くする。そして、例えば、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプを描画している間、第２のカラムでｎ番目のストライプを並列描画する。その際、描画速度が遅くならないようにするため、第１のカラムの描画が終了するまでに第２のカラムの描画が終了する程度の図形パターン数のみを第２のカラムで描画する。このように構成することで、第１のカラムの描画速度を低下させずに、第１のカラムの負荷を低減することができる。その結果、描画時間の短縮を図ることができる。
図１１において、第１のカラムでは、ＶＳＢ方式を利用して高精度パターンを描画する。また、第２のカラムでは、ＶＳＢ方式を利用して精度を低下させずに大きいサイズを描画するために、図６の条件に対して第２のカラムの描画条件では最大ショット面積が４倍であることからビーム電流密度を５０Ａ／ｃｍ２から１／４の１２．５Ａ／ｃｍ２と低く設定して描画する。その他は、図６と同様であるので説明を省略する。第２のカラムでの最大ショットサイズを大きくしたことによりショット数を低減することができる。但し、最大ショットサイズを大きくした分、ビーム電流密度を下げなければ描画精度を維持できないため第２のカラムでのビーム電流密度を低くする。そして、例えば、第１のカラムで第ｎ＋１番目のストライプを描画している間、第２のカラムでｎ番目のストライプを並列描画する。その際、描画速度が遅くならないようにするため、第１のカラムの描画が終了するまでに第２のカラムの描画が終了する程度の図形パターン数のみを第２のカラムで描画する。このように構成することで、第１のカラムの描画速度を低下させずに、第１のカラムの負荷を低減することができる。その結果、描画時間の短縮を図ることができる。
実施の形態４．
図１２は、実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。
図１２において、荷電粒子ビーム描画装置の一例として可変成形型電子線描画装置である描画装置１００は、電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、絶縁カラム２１４、電子銃３０１、照明レンズ３０２、第１のアパーチャ３０３、投影レンズ３０４、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、対物レンズ３０７、偏向器３０８、絶縁カラム３１４を備えている。そして、描画装置１００は、制御系として、コンピュータとなる制御計算機（ＣＰＵ）１２０、メモリ１２２、磁気ディスク装置１０９、データ分配演算処理部１３０、分配回路１３２、ショットデータ生成回路１４０、偏向制御回路１４６、デジタルアナログコンバータアンプ（ＤＡＣ／ＡＭＰ）１４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４、ショットデータ生成回路２４０、偏向制御回路２４６、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４を備えている。
図１２は、実施の形態４における描画装置の構成を示す概念図である。
図１２において、荷電粒子ビーム描画装置の一例として可変成形型電子線描画装置である描画装置１００は、電子鏡筒１０２、描画室１０３、ＸＹステージ１０５、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、絶縁カラム２１４、電子銃３０１、照明レンズ３０２、第１のアパーチャ３０３、投影レンズ３０４、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、対物レンズ３０７、偏向器３０８、絶縁カラム３１４を備えている。そして、描画装置１００は、制御系として、コンピュータとなる制御計算機（ＣＰＵ）１２０、メモリ１２２、磁気ディスク装置１０９、データ分配演算処理部１３０、分配回路１３２、ショットデータ生成回路１４０、偏向制御回路１４６、デジタルアナログコンバータアンプ（ＤＡＣ／ＡＭＰ）１４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４、ショットデータ生成回路２４０、偏向制御回路２４６、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４を備えている。
そして、電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、絶縁カラム２１４、電子銃３０１、照明レンズ３０２、第１のアパーチャ３０３、投影レンズ３０４、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、対物レンズ３０７、偏向器３０８、絶縁カラム３１４が配置されている。描画室１０３には、ＸＹステージ１０５が配置され、ＸＹステージ１０５には、試料１０１が配置されている。
そして、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８、絶縁カラム２１４で第１のカラム（描画部の一例）を構成する。また、電子銃３０１、照明レンズ３０２、第１のアパーチャ３０３、投影レンズ３０４、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、対物レンズ３０７、偏向器３０８、絶縁カラム３１４で第２のカラム（描画部の一例）を構成する。実施の形態１では、照明レンズ２０２、投影レンズ２０４、対物レンズ２０７といったレンズ系をカラム間で共通にしていたが、実施の形態２における電子鏡筒１０２では、レンズ系をカラム毎に独立にして、複数のカラムを搭載している。そして、絶縁カラム２１４内に、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８を納めている。同様に、絶縁カラム３１４内に、電子銃３０１、照明レンズ３０２、第１のアパーチャ３０３、投影レンズ３０４、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、対物レンズ３０７、偏向器３０８を納めている。このように、それぞれ絶縁カラム内に独立した電子ビームの光路を制御するサブシステムを納めて他方と絶縁することで相手側の電場や磁場の影響を排除することができる。実施の形態２では、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、偏向器２０８で独立した電子ビームの光路を制御する１つのサブシステム、すなわち、１つのカラムを構成する。同様に、電子銃３０１、照明レンズ３０２、第１のアパーチャ３０３、投影レンズ３０４、偏向器３０５、第２のアパーチャ３０６、対物レンズ３０７、偏向器３０８で独立した電子ビームの光路を制御する１つのサブシステム、すなわち、１つのカラムを構成する。
ＣＰＵ１２０には、メモリ１２２、磁気ディスク装置１０９、データ分配演算処理部１３０が図示していないバスを介して接続されている。データ分配演算処理部１３０には、分配回路１３２が図示していないバスを介して接続されている。分配回路１３２には、ショットデータ生成回路１４０、ショットデータ生成回路２４０が図示していないバスを介して接続されている。ショットデータ生成回路１４０には、偏向制御回路１４６が図示していないバスを介して接続されている。偏向制御回路１４６には、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４が図示していないバスを介して接続されている。ＤＡＣ／ＡＭＰ１４２は、偏向器２０５に接続される。ＤＡＣ／ＡＭＰ１４４は、偏向器２０８に接続される。ショットデータ生成回路２４０には、偏向制御回路２４６が図示していないバスを介して接続されている。偏向制御回路２４６には、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２、ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４が図示していないバスを介して接続されている。ＤＡＣ／ＡＭＰ２４２は、偏向器３０５に接続される。ＤＡＣ／ＡＭＰ２４４は、偏向器３０８に接続される。図１２では、本実施の形態１を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。描画装置１００にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
第１のカラムにおいて、電子銃２０１から照射された荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により集光され、矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器２０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、偏向器２０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。
同様に、第２のカラムにおいて、電子銃３０１から照射された荷電粒子ビームの一例となる電子ビーム３００は、照明レンズ３０２により集光され、矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ３０３全体を照明する。ここで、電子ビーム３００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ３０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム３００は、投影レンズ３０４により第２のアパーチャ３０６上に投影される。かかる第２のアパーチャ３０６上での第１のアパーチャ像の位置は、偏向器３０５によって制御され、ビーム形状と寸法を変化させることができる。そして、第２のアパーチャ３０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム３００は、対物レンズ３０７により焦点を合わせ、偏向器３０８により偏向されて、移動可能に配置されたＸＹステージ１０５上の試料１０１の所望する位置に照射される。
また、電子鏡筒１０２内およびＸＹステージ１０５が配置された描画室１０３内は、図示していない真空ポンプにより真空引きされ、大気圧よりも低い圧力となる真空雰囲気となっている。
以上のようにレンズ系も独立にした構成で上述した各実施の形態の描画手法を構成しても好適である。その他は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
また、上述した各実施の形態では、複数のカラムが同時期に描画する領域が異なる描画領域（ストライプ）の場合を説明したがこれに限るものではない。
図１３は、パターンが描画される試料の一部の他の例を示す図である。
図１３に示すように、２つの独立したカラムが、同時期に１つのストライプを描画しても構わない。同様に、カラム数が３つ以上の場合には、各カラムが同時期に１つのストライプを描画しても構わない。
図１３は、パターンが描画される試料の一部の他の例を示す図である。
図１３に示すように、２つの独立したカラムが、同時期に１つのストライプを描画しても構わない。同様に、カラム数が３つ以上の場合には、各カラムが同時期に１つのストライプを描画しても構わない。
また、カラム数が３つ以上の場合には、以下のように構成しても好適である。ここでは、一例として、カラム数が４つの場合を説明する。
図１４は、カラム数が４つの場合にパターンが描画される試料の一部を示す図である。
上述した各実施の形態において、例えば、カラム数が４つの場合には、図１４に示すように、４つのカラムの内、２つのカラム（例えば、第１と第２のカラム）で１つのストライプ（例えば、第ｎストライプ）を描画し、残りの２つのカラム（例えば、第３と第４のカラム）で１つのストライプ（例えば、第ｎ＋１ストライプ）を描画してもよい。以上のように、カラム数が３つ以上の場合には、カラムを複数のグループ（１つのカラムで１つのグループを構成する場合を含む）に分け、グループ毎に異なるストライプを描画しても好適である。
図１４は、カラム数が４つの場合にパターンが描画される試料の一部を示す図である。
上述した各実施の形態において、例えば、カラム数が４つの場合には、図１４に示すように、４つのカラムの内、２つのカラム（例えば、第１と第２のカラム）で１つのストライプ（例えば、第ｎストライプ）を描画し、残りの２つのカラム（例えば、第３と第４のカラム）で１つのストライプ（例えば、第ｎ＋１ストライプ）を描画してもよい。以上のように、カラム数が３つ以上の場合には、カラムを複数のグループ（１つのカラムで１つのグループを構成する場合を含む）に分け、グループ毎に異なるストライプを描画しても好適である。
また、上述した各実施の形態の中で、ＣＰ方式とＶＳＢ方式のカラムを搭載する構成の場合に、データ分配演算処理部１３０は、描画データにおける各図形に記された図形コード（図形識別子）を利用し、図形がＣＰ方式の該当するキャラクタであればＣＰ方式のカラムへ、それ以外であればＶＳＢ方式のカラムへデータを分配するように構成しても好適である。
また、上述した各実施の形態の中で、ＶＳＢ方式の複数のカラムを搭載し、精度によってカラムの使い分けを行なう構成の場合に、各図形の情報或いはサブフィールドの情報に例えば高精度か否かのコード（精度識別子）を格納しておき、データ分配演算処理部１３０は、かかるコードを参照し、各図形或いはサブフィールドが高精度のものであれば高精度パターン用のカラムへ、そうでなければ低精度パターン用のカラムへデータを分配するように構成しても好適である。
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、上述した各実施の形態では、データ分配演算処理部１３０を独立した構成としているが、これに限るものではなく、ＣＰＵ１２０内でソフトウェアとして演算されても構わない。或いは、データ分配演算処理部１３０を用いずに、予め、描画データの属性データとして、分配されるカラムを指定するデータを格納しておいても好適である。
また、本発明における描画装置は、ＸＹステージが連続移動しながら描画する装置に限らず、ステップアンドリピート式の所謂ステッパ装置であっても構わない。また、荷電粒子ビームに限らずレーザビーム等のエネルギビームを用いた描画装置であっても構わない。例えば、レーザビーム描画装置の場合には、上述した「電流密度」を「レーザビーム強度」と読み替えればよい。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置、及びは、荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。
１０ 高精度パターン
１２ 分割パターン
１４ 可変成形用パターン
２０ 低精度パターン
２４ ＣＰ用パターン
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ マルチカラムセル
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０９ 磁気ディスク装置
１２０ ＣＰＵ
１２２ メモリ
１３０ データ分配演算処理部
１３２ 分配回路
１４０，２４０ ショットデータ生成回路
１４２，１４４，２４２，２４４ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１４６，２４６ 偏向制御回路
２００，３００ 電子ビーム
２０１，３０１ 電子銃
２０２，３０２ 照明レンズ
２０３，３０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４，３０４ 投影レンズ
２０５，３０５ 偏向器
２０６，３０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７，３０７ 対物レンズ
２０８，３０８ 偏向器
２１２，３１２ 遮へい筒
２１４，３１４ 絶縁カラム
２１６，４２１ 可変成形開口
３１６ キャラクタパターン
３３０ 電子線
４１１ 開口
４３０ 荷電粒子ソース
１２ 分割パターン
１４ 可変成形用パターン
２０ 低精度パターン
２４ ＣＰ用パターン
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ マルチカラムセル
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１０９ 磁気ディスク装置
１２０ ＣＰＵ
１２２ メモリ
１３０ データ分配演算処理部
１３２ 分配回路
１４０，２４０ ショットデータ生成回路
１４２，１４４，２４２，２４４ ＤＡＣ／ＡＭＰ
１４６，２４６ 偏向制御回路
２００，３００ 電子ビーム
２０１，３０１ 電子銃
２０２，３０２ 照明レンズ
２０３，３０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４，３０４ 投影レンズ
２０５，３０５ 偏向器
２０６，３０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７，３０７ 対物レンズ
２０８，３０８ 偏向器
２１２，３１２ 遮へい筒
２１４，３１４ 絶縁カラム
２１６，４２１ 可変成形開口
３１６ キャラクタパターン
３３０ 電子線
４１１ 開口
４３０ 荷電粒子ソース
Claims (5)
- 荷電粒子ビームを用いて複数の図形パターンが含まれるパターンを描画する、描画条件の異なる複数の描画部と、
前記複数の描画部を用いて描画する場合に、描画時間がより短くなるように描画する前記パターンのデータに含まれる複数の図形パターンデータの各図形パターンデータを前記複数の描画部のいずれかに分配する分配部と、
を備えたことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。 - 前記複数の描画部では、それぞれ異なる電流密度の荷電粒子ビームを用いることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
- 前記複数の描画部を用いて、同じ試料に対し並列に描画していくことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム描画装置。
- 前記複数の描画部として、他の描画部に比べて高精度に描画する高精度描画部と他の描画部に比べて低精度に描画する低精度描画部とを用い、
前記高精度描画部を用いて低精度で構わない図形パターンを描画することを特徴とする請求項３記載の荷電粒子ビーム描画装置。 - マルチカラムセルを搭載した荷電粒子ビーム描画装置を用いて、パターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
前記マルチカラムセルにおける複数のカラムの各カラムの描画条件を異なる描画条件にして前記パターンを描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
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|---|---|---|---|---|
| KR100866337B1 (ko) * | 2008-04-17 | 2008-10-31 | 한국생산기술연구원 | 전자빔을 이용한 패턴형성장치, 그 제어방법 및패턴형성방법 |
| JP2009054944A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Nuflare Technology Inc | 描画データの作成方法及び荷電粒子ビーム描画装置 |
| JP2010098294A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Nuflare Technology Inc | 描画装置及び描画方法 |
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