JP2007227488A

JP2007227488A - 荷電粒子ビーム描画方法

Info

Publication number: JP2007227488A
Application number: JP2006044740A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kawase; 瀬雄一川
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-09-06

Abstract

【課題】ショット繋ぎを滑らかにする。
【解決手段】描画パターンデータを第１フィールド分割し、各フィールドに含まれる描画パターンデータをＸ方向に沿って分割してＸ分割データを得る。描画パターンデータを分割境界線が僅かにシフトされる様に第２フィールド分割し、各フィールドに含まれる描画パターンデータをＹ方向に沿って分割してＹ分割データを得る。Ｘ分割データとＹ分割データをショット分割する際、互いのショット分割ラインが異なる様にショット分割して第１ショット分割データと第２ショット分割データを得、各々のショット分割データに基づいて、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は感光材料が塗布された被描画材料に荷電粒子ビームを照射し、所望のパターンの描画を行う様にした荷電粒子ビーム描画方法に関する。

電子ビーム描画においては、感光材料が塗布された被描画材料に電子ビームを照射し、所望のパターンを描画する様にしている。

この様な描画においては、例えば、ＣＡＤ等により、多角形のパターンの各頂点の座標、Ｘ，Ｙ方向の長さ等を有したパターンデータが作成されている。

このＣＡＤによって作成されたパターンデータは電子ビーム描画装置でパターン描画するための描画データに変換される。電子ビーム描画装置は、この描画データに基づいて電子ビームを偏向するか、及び／若しくは、被描画材料を機械的に移動させることにより、被描画材料上に所望のパターンを描画する様にしている。

この様な電子ビーム描画において、被描画材料をＸ，Ｙ方向に所定距離ずつ移動させ、該移動毎に所定領域（フィールドと称す）内の描画すべき位置に電子ビームが照射される様に電子ビームを偏向してパターンを描く方式（ステップアンドリピート方式と称す）や、被描画材料上の所望の各領域が光軸上に来る様に被描画材料を移動させ、該移動毎に、各領域（フィールドと称す）内の描画すべき位置に電子ビームが照射される様に電子ビームを偏向してパターンを描く方式（ベクタースキャン方式と称す）等においては、描画する複雑な多角形の図形を有するチップパターンを単純な矩形や台形の形状に分割して描画パターンデータとしている。

しかし、多角形状の図形を矩形や台形に分割することによって、元々多角形状が持っていた図形の滑らかさが失われる。例えば、図１に示す様に、実線で示された分割前の多角形図形Ｐを２つの台形図形Ｐ１，Ｐ２に分割する場合、図形の分割線ＤＬが多角形の斜辺と交わった時、その交点Ｃの位置は必ずしも図形を表現している座標のグリッド（データ作成時における最小単位で、図中×印で示されている）に重なるとは限らない。

上記交点Ｃは、近傍のグリッドＧに近似され、これが分割された矩形又は台形の頂点となる。即ち、分割された矩形又は台形を再び接合しても、必ずしも元の多角形には成らないことを意味する。尚、図１においては、点線で示した分割後の図形Ｐ１，Ｐ２は見易い様に実線の分割前の図形Ｐから少しずらして表している。

一方、多角形の形状の図形を持つチップパターンを矩形や台形の形状に分割する際には、チップパターンの形状によっては無数の分割方法が考えられる。最も単純な分割方法は、図２に示す様に、多角形状の各頂点において、チップパターンの表現されている二次元の平面上のＸ軸又はＹ軸のどちらか一方に平行な線分で一様に分割する方法が考えられる。尚、図２の（ａ）はＸ軸に平行に分割した例、図２の（ｂ）はＹ軸に平行に分割した例を示している。この様な分割方法では、線の方向によっては、高さ又は幅の微小な図形が発生することがある。特に、二枚の矩形スリットを光軸に沿って配置し、該二枚のスリット間に配置された偏向器を用いて上方スリットを通過した電子ビームを偏向させることにより、任意の大きさの断面を有する電子ビームが下方スリットを通過する様にし、該成形された電子ビームを被描画材料上にショットする様にした可変成形ビーム型電子ビーム描画装置においては、微小図形の描画に対して成形ビームサイズが小さくなるため、ビーム電流密度の極端な低下を引き起こす。この結果、被描画材料上に塗布された感光材を十分に感光させることが出来ない。即ち、多角形から分割された図形に微小図形が含まれていると、描画した結果、図形同士が滑らかに接合しなくなり、高精度なパターン形成が実現しなくなる。

又、前記ステップアンドリピート方式やベクタースキャン方式等においては、描画フィールド毎にチップパターンを分割しなければならないが、その分割線を跨ぐ図形については、描画した結果の図形が滑らかに接合しなくなり、高精度なパターン形成が実現出来なくなる。

そこで、チップパターンの分割によって多角形が持っていた図形の滑らかさが失われることを防ぎ、隣接する分割された図形同士を滑らかに接合させるために、特開２００１−３３２４８５号公報の図３に示される如き描画方法が採られている。

図３はこの様な描画方法を実施するための電子ビーム描画システムの一概略例を示したもので、ＣＡＤ等で作成された描画パターンデータａはデータメモリ１に格納されている。図形Ｄは描画パターンデータａに含まれているチップパターンの一部の図形である。

前記データメモリ１に格納された描画パターンデータａは、フィールド分割処理ユニット２でフィールド分割処理（チップの原点から描画フィールドサイズ毎にフィールドポジションを設定し、ここから隣接するフィールドポジションまでの境界線で一様にチップパターンを切断する）された後、頂点処理ユニット３で頂点処理（図形Ｄのデータに含まれている多角形の頂点の位置情報を取得する）が施される。該頂点処理されたデータは、図形Ｘ分割処理ユニット４に送られ、Ｘ分割処理（前記取得された頂点情報から各々の頂点毎に、頂点を通りＸ軸に平行な線分で一様に、多角形を矩形又は台形に分割する）が行われる。該Ｘ分割処理されたデータｂ（図形Ｄｘ）はデータメモリ５に送られて記憶される。

一方、フィールド分割オフセット処理ユニット６に供給された前記描画データａは、フィールドポジションの位置はそのままに、境界線のみを任意の大きさでシフト（オフセット）される。該オフセット処理されたデータは、フィールド分割処理ユニット７でフィールド分割処理（前記シフトをされた状態で、チップの原点から描画フィールドサイズ毎にフィールドポジションを設定し、ここから隣接するフィールドポジションまでの境界線で一様にチップパターンを切断する）される。該フィールド分割処理されたデータは頂点処理ユニット８で頂点処理が施される。該頂点処理されたデータは、図形Ｙ分割処理ユニット９に送られ、Ｙ分割処理（前記取得された頂点情報から各々の頂点毎に、頂点を通りＹ軸に平行な線分で一様に、多角形を矩形又は台形に分割する）が行われる。該Ｙ分割処理されたデータｃ（図形Ｄｙ）はデータメモリ１０に送られて記憶される
前記データメモリ５に記憶されたデータｂ（図形Ｄｘ）と、データメモリ１０に記憶されたデータｃ（図形Ｄｙ）は、フィールド合成処理ユニット１１に供給される。該フィールド合成処理ユニット１１では、データｂ，ｃそれぞれのパターンデータについて、チップ上の同じ位置に描画されるパターンデータ、即ち、同じフィールドポジションで描画されるパターンデータをまとめて一つの描画フィールドのパターンデータｄに合成する。

該合成処理されたパターンデータｄはデータメモリ１２に供給されて記憶される。該パターンデータｄは読み出されて描画制御ユニット１３に送られる。

該描画制御ユニット１３はパターンデータｄに基づいて、公知の電子ビーム描画装置１４を制御する。即ち、パターンデータｄに基づいて描画装置内の偏向器に指令を送って、被描画材料への電子ビームのショットを行う。又、ステージ駆動機構に指令を送って、各フィールド毎に被描画材料（ステージ）を移動させる。

この際、被描画材料にショットされる電子ビームのドーズ量は、材料に塗布された感光材料を感光させるドーズ量の１／２とされている。ドーズ量の制御は、被描画材料に照射される電子ビームの電流密度を変化させることによっても行うことが出来るが、望ましくはショット時間を１／２にすることによって行う。尚、ショット時間の制御は、電子ビームのブランキング時間を変えることによって実行出来る。

この結果、被描画材料の感光材料は電子ビームの２回のショットによって完全に感光され、被描画材料には、データｂとｃとに基づく図形Ｄｘ，Ｄｙが重なり合った所望の多角形の図形Ｄ（ｘ＋ｙ）が描画される。

特開平１０−２７０３４１号公報特開２００１−３３２４８５号公報

上記の様にして、図形分割処理をして描画を行っても、元の多角形により忠実な図形の描画を可能にした。

しかし、次の様な問題がある。

例えば、前記可変成形ビーム型電子ビーム描画装置においては、描画パターンデータを可変成形電子ビームの１ショットの大きさに相当する矩形又は台形の形状を持つショット図形に分割しているが、各Ｘ，Ｙ分割した描画パターンデータをショット図形に分割したデータに基づいて前記の様に重ね描画した時、多角形の形状によっては、ショット図形の接合部分が部分的に一致してしまい、描画された図形内部が部分的に滑らかにならない。

例えば、図４の（ａ）に示す如き多角形状のチップパターンが、Ｘ分割，Ｙ分割され、次に、図４の（ｂ），（ｃ）に示す如きＸ分割された各Ｘ分割パターン，Ｙ分割された各Ｙ分割パターンが、それぞれ図４の（ｄ），（ｅ）に示す様に、ショット図形に分割される。

このショット分割は、例えば、高さ方向に上から順に最大ビームサイズで分割し、下端での残りの高さが最大ビームサイズの２倍以下になったら、前記残りの部分をその高さの１／２で分割し（高さ分割と称す）、該高さ分割後の図形に斜辺が存在する場合は、その部分を三角形として分離し、残った各長方形について幅方向に左から順に（最大ビーム面積÷最大ビームサイズ）の大きさで分割し、右端での残りの幅がこの大きさの２倍以下になった時点で、前記残りの部分をその幅の１／２で分割する（幅分割と称す）様に行われる。

この様にして行われたショット分割の結果、Ｘ分割パターンのショット分割図形（図４の（ｄ））の斜線部ＡとＹ分割パターンのショット分割図形（図４の（ｅ））の斜線部Ａ´、Ｘ分割パターンのショット分割図形（図４の（ｄ））の斜線部ＢとＹ分割パターンのショット分割図形（図４の（ｅ））の斜線部Ｂ´のショット図形部分の形状と境界線が一致してしまい、重ね描画した時に、これらの部分のショット図形が互いを跨ぐ様に成らず、ショット繋ぎが滑らかにならない。この結果、高精度な図形形成に支障を来すことになる。

本発明は、この様な問題を解決する新規な荷電粒子ビーム描画方法を提供することを目的とするものである。

本発明の荷電粒子ビーム描画方法は、荷電粒子ビーム感光材料が塗布された被描画材料に荷電粒子ビームを照射し、所望のパターンの描画を行う様にした荷電粒子ビーム描画方法において、描画パターンデータを第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向に沿って分割して第１の分割データと第２の分割データを得、前記第１の分割データと前記第２の分割データをショット分割する際、互いのショット分割ラインが異なる様にショット分割して第１のショット分割データと第２のショット分割データを得、該第１のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行い、前記第２のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行って、所望のパターンの描画を行う様にしたことを特徴とする。

本発明の荷電粒子ビーム描画方法装置は、荷電粒子ビーム感光材料が塗布された被描画材料に荷電粒子ビームを照射し、所望のパターンの描画を行う様にした荷電粒子ビーム描画方法において、描画パターンデータを第１の分割方式でフィールド分割し、該分割された各フィールドに含まれる描画パターンデータを第１の方向に沿って分割して第１の分割データを得、前記描画パターンデータを第２の分割方式でフィールド分割する際、該第２の分割方式によるフィールド分割によって分割された領域が前記第１の分割方式でフィールド分割された領域に対して僅かにシフトされる様に分割し、該分割された各フィールドに含まれる描画パターンデータを前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って分割して第２の分割データを得、前記第１の分割データと前記第２の分割データをショット分割する際、互いのショット分割ラインが異なる様にショット分割して第１のショット分割データと第２のショット分割データを得、該第１のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行い、前記第２のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行って、所望のパターンの描画を行う様にしたことを特徴とする。

本発明においては、描画パターンデータを第１の方向と該第１の方向に直交する方向に沿って分割して第１及び第２の分割データを得、前記第１の分割データと前記第２の分割データをショット分割し、該ショット分割データに基づいて荷電粒子ビームの被描画材料上の照射位置をコントロールすることにより被描画材料上に所望のパターンを描画を行う方法において、前記第１の分割データと第２の分割データをショット分割する際、互いのショット分割ラインが異なる様にショット分割して第１のショット分割データと第２のショット分割データを得、該第１のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行い、前記第２のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行って重ね描画しているので、第１と第２のショット分割データに基づいて描かれた各ショット図形が互いを跨ぐ様に成り、ショット繋ぎが滑らかになる。この結果、高精度な図形形成が実現される。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図５は本発明の荷電粒子ビーム描画方法を実施するための電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。図中前記図３にて使用した記号と同一記号を付されたものは同一構成要素を示す。

図５に示す装置が図３に示す装置と構成上で異なるところは、次の点である。

図形Ｙ分割処理ユニット９とデータメモリ１０との間にショットシフト分割処理ユニット２１を設け、前記図形Ｙ分割処理ユニット９によってＹ分割処理されたデータに対し、例えば、その高さ方向に上の辺からショットサイズ未満の大きさだけ下にシフトした距離にある線分で分割する様にした。又、幅方向の左の辺が斜辺でない場合に、前記データに対し、その幅方向の左の辺からショットサイズ未満の大きさだけ右にシフトした距離にある線分で分割する様にした。

この様な構成の描画装置は次の様に動作する。
前記データメモリ１に格納された描画パターンデータＤａは、フィールド分割処理ユニット２でフィールド分割処理された後、頂点処理ユニット３で頂点処理が施される。該頂点処理されたデータは、図形Ｘ分割処理ユニット４に送られ、Ｘ分割処理が行われる。該Ｘ分割処理されたデータＤｂは分割方向識別子が付与されてデータメモリ５に記憶される。例えば、描画パターンデータＤａで表された多角形チップパターンＰａ（図６の（ａ））とすると、図６の（ｂ）のＰｂ１，Ｐｂ２に示す様に、Ｘ分割データＤｂ１，Ｄｂ２にＸ分割処理される。

一方、フィールド分割オフセット処理ユニット６に供給された描画データＤａは、フィールドポジションの位置はそのままに、境界線のみを任意の大きさでシフト（オフセット）される。該オフセット処理されたデータは、フィールド分割処理ユニット７でフィールド分割処理される。該フィールド分割処理されたデータは頂点処理ユニット８で頂点処理が施される。該頂点処理されたデータは、図形Ｙ分割処理ユニット９に送られ、Ｙ分割処理が行われる。例えば、描画データＤａで表された多角形チップパターンＰａ（図６の（ａ））は図６の（ｃ）のＰｃ１，Ｐｃ２に示す様に、Ｙ分割データＤｃ１，Ｄｃ２にＹ分割処理される。
該該Ｙ分割処理されたデータＤｃ１，Ｄｃ２はショットシフト分割ユニット２１において、例えば、その高さ方向に上の辺からショットサイズ未満の大きさだけ下にシフトした距離にある線分で分割し、又、幅方向の左の辺が斜辺でない場合に、前記データＤｃ１，Ｄｃ２に対し、その幅方向の左の辺からショットサイズ未満の大きさだけ右にシフトした距離にある線分で分割する。例えば、Ｙ分割処理されたデータＤｃ１は、図６の（ｄ）のＰｃ１１，Ｐｃ１２，Ｐｃ１３，Ｐｃ１４に示す様にショットシフト分割パターンデータＤｃ１１，Ｄｃ１２，Ｄｃ１３，Ｄｃ１４に分割され、同じくＹ分割処理されたデータＤｃ２は、図６の（ｄ）のＰｃ２１，Ｐｃ２２，Ｐｃ２３，Ｐｃ２４に示す様にショットシフト分割パターンデータＤｃ２１，Ｄｃ２２，Ｄｃ２３，Ｄｃ２４に分割される。
この様にしてショットシフト分割されたパターンデータは分割方向識別子が付与されてデータメモリ１０に記憶される
前記データメモリ５に記憶されたデータＤｂ１，Ｄｂ２と、データメモリ１０に記憶されたデータＤｃ１１，Ｄｃ１２，Ｄｃ１３，Ｄｃ１４，Ｄｃ２１，Ｄｃ２２，Ｄｃ２３，Ｄｃ２４は、フィールド合成処理ユニット１１に供給する。該フィールド合成処理ユニット１１は前記各データそれぞれのパターンデータについて、チップ上の同じ位置に描画されるパターンデータ、即ち、同じフィールドポジションで描画されるパターンデータをまとめて一つの描画フィールドのパターンデータに合成する。

該合成処理されたパターンデータはデータメモリ１２に記憶される。

該パターンデータは描画制御ユニット１３により前記データメモリ１２から読み出されてショット分割ユニット２２へ送られる。

該ショット分割ユニット２２は、前記描画制御ユニット１３の指令に基づいて、前記各Ｘ分割パターンデータＤｂ１．Ｄｂ２とショットシフト分割パターンデータデータＤｃ１１，Ｄｃ１２，Ｄｃ１３，Ｄｃ１４，Ｄｃ２１，Ｄｃ２２，Ｄｃ２３，Ｄｃ２４を前記したショット分割（高さ分割及び幅分割）方法に基づいてショット分割する。

例えば、Ｘ分割パターンデータＤｂ１，Ｄｂ２（図６の（ｂ）に示すパターンＰｂ１，Ｐｂ２のデータ）は、図６の（ｅ）の如くショット分割され、ショットシフト分割パターンデータデータＤｃ１１，Ｄｃ１２，Ｄｃ１３，Ｄｃ１４，Ｄｃ２１，Ｄｃ２２，Ｄｃ２３，Ｄｃ２４（図６の（ｃ）に示すパターンＰｃ１１，Ｐｃ１２，Ｐｃ１３，Ｐｃ１４，Ｐｃ２１，Ｐｃ２２，Ｐｃ２３，Ｐｃ２４のデータ）は図６の（ｆ）の如くショット分割される。

前記描画制御ユニット１３の指令に基づいて、公知の電子ビーム描画装置１４は、第１回目の描画において、ショット分割されたＸ分割パターンデータに基づいて描画装置内の偏向器に指令を送って、被描画材料への電子ビームのショットを行う。この際、次に描画すべきフィールドにパターンを描く場合には、ステージ駆動機構に指令を送って、被描画材料（ステージ）を移動させる。同様に、第２回目の描画において、ショット分割されたショットシフト分割パターンデータデータに基づいて描画装置内の偏向器に指令を送って、被描画材料への電子ビームのショットを行う。尚、各回の描画において被描画材料にショットされる電子ビームのドーズ量は、材料に塗布された感光材料を感光させるドーズ量の１／２とされている。

この結果、被描画材料の感光材料は電子ビームの２回のショットによって完全に感光され、被描画材料には、データＤｂ１，Ｄｂ２とＤｃ１１，Ｄｃ１２，Ｄｃ１３，Ｄｃ１４，Ｄｃ２１，Ｄｃ２２，Ｄｃ２３，Ｄｃ２４に基づく図形（図６の（ｅ）に示す図形Ｐｂ１，Ｐｂ２と図６の（ｃ）に示す図形Ｐｃ１１，Ｐｃ１２，Ｐｃ１３，Ｐｃ１４，Ｐｃ２１，Ｐｃ２２，Ｐｃ２３，Ｐｃ２４）が重なり合った所望の多角形の図形（図６の（ｇ））が描画される。

尚、前記例においては、Ｙ分割処理を行う側で、フィールド分割オフセット処理とショットシフト分割処理を行う様にしたが、何れか一方の処理若しくは何れの処理もＸ分割処理を行う側で行っても良い。

又、本発明は電子ビーム描画装置に限定されず、イオンビーム描画装置において応用可能である。

多角形を分割して描画する場合の問題点を説明するための図である。多角形をＸ方向とＹ方向に分割した例を示す図である。電子ビーム描画方法を実施するための電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。従来の多角形チップパターンの分割方法を説明するための図である。本発明の荷電粒子ビーム描画方法を実施するための電子ビーム描画装置の一概略例を示したものである。本発明の荷電粒子ビーム描画方法で行われる多角形チップパターンの分割方法を説明するための図である。

符号の説明

１…データメモリ
２…フィールド分割処理ユニット
３…頂点処理ユニット
４…図形Ｘ分割処理ユニット
５…データメモリ
６…フィールド分割オフセット処理ユニット
７…フィールド分割処理ユニット
８…頂点処理ユニット
９…図形ＹＸ分割処理ユニット
１０…データメモリ
１２…データメモリ
１３…描画制御ユニット
１４…電子ビーム描画装置
２１…ショットシフト分割処理ユニット
２２ショット分割ユニット

Claims

荷電粒子ビーム感光材料が塗布された被描画材料に荷電粒子ビームを照射し、所望のパターンの描画を行う様にした荷電粒子ビーム描画方法において、描画パターンデータを第１の方向と該第１の方向に直交する第２の方向に沿って分割して第１の分割データと第２の分割データを得、前記第１の分割データと前記第２の分割データをショット分割する際、互いのショット分割ラインが異なる様にショット分割して第１のショット分割データと第２のショット分割データを得、該第１のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行い、前記第２のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行って、所望のパターンの描画を行う様にした荷電粒子ビーム描画方法。
荷電粒子ビーム感光材料が塗布された被描画材料に荷電粒子ビームを照射し、所望のパターンの描画を行う様にした荷電粒子ビーム描画方法において、描画パターンデータを第１の分割方式でフィールド分割し、該分割された各フィールドに含まれる描画パターンデータを第１の方向に沿って分割して第１の分割データを得、前記描画パターンデータを第２の分割方式でフィールド分割する際、該第２の分割方式によるフィールド分割によって分割された領域が前記第１の分割方式でフィールド分割された領域に対して僅かにシフトされる様に分割し、該分割された各フィールドに含まれる描画パターンデータを前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って分割して第２の分割データを得、前記第１の分割データと前記第２の分割データをショット分割する際、互いのショット分割ラインが異なる様にショット分割して第１のショット分割データと第２のショット分割データを得、該第１のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行い、前記第２のショット分割データに基づく各ショット分割パターンを、感光材料を感光させるドーズ量の１／２のドーズ量で描画を行って、所望のパターンの描画を行う様にした荷電粒子ビーム描画方法
前記ショット分割する前に、前記第１の分割データ若しくは第２の分割データに対して、斜辺ではない上辺若しくは下辺、及び、斜辺ではない左辺若しくは右辺から、それぞれ、ショットサイズ未満のサイズだけ内側に、その辺に平行なラインで分割する様にした請求項１若しくは請求項２の何れかに記載の荷電粒子ビーム描画方法。