JP2008292871A

JP2008292871A - 描画データの作成方法および描画方法

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Publication number: JP2008292871A
Application number: JP2007139819A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sato; 敦佐藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2027-05-28
Also published as: JP5126484B2

Abstract

【課題】電子線やレーザ描画用の描画データのデータ量を低減させ、描画データ作成時間や描画時間を短縮する描画データ作成方法および描画方法を提供する。
【解決手段】設計データから電子線またはレーザ描画装置の描画データを作成する描画データの作成方法において、前記設計データのパターン図形を複数の描画基本図形の単位に分解し、該基本図形の外周を線分と頂点で表現した閉図形として定義し、前記線分を基準に前記閉図形の外側か内側のいずれかに、または外側と内側の両方に、前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部を定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子やＭＥＭＳ（マイクロ電子機械システム、ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍ）などの微細パターン形成に用いられる電子線描画やレーザ描画で使用される描画データの作成方法と描画方法に関し、特に、描画を行なう際のデータ量を実質的に減らすための描画データの作成方法と、その描画データを用いて、描画時間を減らすための描画方法に関する。

半導体ウェハ上のハーフピッチが６５ｎｍから４５ｎｍ、さらには３２ｎｍへと進展する半導体素子の高集積化、微細化を実現するために、フォトマスク（以後、単にマスクとも記す。）を用いてパターン露光するフォトリソグラフィにおいては、露光装置での高解像技術として、投影レンズの開口数を高くした高ＮＡ化技術、投影レンズと露光対象の間に高屈折率媒体を介在させて露光を行なう液浸露光技術、変形照明搭載露光技術などの開発が急速に進められている。

一方、フォトリソグラフィに用いられるフォトマスクにおける解像度を上げるために、露光光を透過させる部分と遮光する部分で構成された従来のバイナリマスクの微細化、高精度化とともに、光の干渉を利用した位相シフト効果を用いた種々の位相シフトマスクも実用され、マスク構造もますます複雑化してきている。

さらに、ＬＳＩの高集積化、微細化に伴い、マスクパタンをウェハ面上に転写したとき、パタンの寸法制御性の低下やパタン形状の変形などのパタン転写の忠実度の劣化が問題となっており、その劣化を防ぐ方法として、あらかじめマスクにウェハ面上への転写時の補正分を見込んだ光近接効果補正（ＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｘｉｍｉｔｙＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ；以後、ＯＰＣと記す）と称する設計が取り入れられている。

上記のように、半導体素子などのパターンサイズの高集積化、微細化と共に、マスク作製に代表される電子線描画やレーザ描画においては、描画用のデータ量が非常に大きくなってきている。

従来の描画装置では、描画データとしては、例えば図９に示すように、矩形パターン図形の外郭の頂点の一つの座標（ｘ１，ｙ１）を基に、矩形の高さ（Ｈ）と幅（Ｗ）を定義する処理を基本として図形表現がされていた。あるいは、パターン図形の外郭を線分と頂点で表現し、その線分の始点と終点は必ず一致するように定義して、その線分に囲まれた内側を一つの描画領域として、パターン描画する方法が主であった。

また、マスク描画用データを得るためには、図１１に従来の描画データの作成方法のフローチャートを示すように、半導体素子の設計が完了した後に出力されるＧＤＳＩＩなどの設計データ１１１を入力して、描画データ変換１１２において、マスクレイヤーを発生させるための論理演算処理、ウェハプロセスのために必要となるＯＰＣパターン、ダミーパターンなどの図形発生処理、さらにはマスク作成のためのサイジング処理など、多くの図形データ処理を施す必要があり、その処理負荷は増大している。

図１０は、従来の描画データのサイジング処理による描画データの作成方法および描画方法を説明するためのフローチャートである。設計データ１０１は描画データ変換１０２においてサイジング処理され、サイジング済みのパターンとした描画データ１０３とし、描画装置１（１０４）により、入力描画データ図形をそのまま描画している。

また近年は、マスクの種類によっては構造の複雑化や描画スループット改善のため、1枚のマスクを作製するのに、複数回の描画、複数回のプロセスを行うことが必要な場合もあり、そのためのパターン分離、分割などの処理と、その結果である複数回描画用のそれぞれ別の描画データが必要となるなど、処理負荷やデータハンドリングの煩雑さが増大している。

このため、描画精度を低下させることなく、高い生産性を維持するための描画方法が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。
特許文献１に記載された発明は、描画データとして、最大描画グリッドで表現したパターン内部データと細かな描画グリッドで表現したパターンエッジデータとの別々の描画データを用いて描画を行っている。特許文献２に記載された発明は、図形を太らせたり、細らせたり、減算することにより二種類のマスクパターンを発生させて二つの描画データを得ている。また、特許文献３には、レーザ露光（描画）において図形の細らせ処理と太らせ処理を行なって露光する露光方法が記載されている。

上記の特許文献１〜特許文献３に記載された従来の方法は、いずれの方法もパターンの輪郭部とその内側部を別々な領域と考えて、図８に示すように、輪郭部のみのパターン８３とその内側部のみのパターン８４との別々の描画データを作成し、さらに別々に描画していた。図８において、描画装置１（８５）は、例えば、微小スポットの電子線描画に優れた高精度描画が可能な装置であり、描画装置２（８６）は、スループットの高い可変成形電子線描画装置あるいはレーザ描画装置であり、描画データ８３の輪郭部のみのパターンは描画装置１（８５）で描画し、描画データ８４の内側部のみのパターンは描画装置１（８５）でショット当たりの寸法を大きくして描画したり、あるいは描画装置２（８６）で描画するものである。
特開平１０−２０９０００号公報特許第２８５４６７４号公報特開２００３−１９５５１１号公報

しかしながら、上記の特許文献１〜特許文献３に記載されたような従来の方法は、図８に示すように、いずれの方法もパターンの輪郭部とその内側部を別々な領域と考えて、輪郭部のみのパターンとその内側部のみのパターンとの別々の描画データを作成し、さらに別々に描画する方法を採っているものである。そのために、描画データ作成のための時間が増加して作業負荷が増え、描画データのデータ量が増大し、描画時間が増加して、生産性が低下するという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電子線やレーザ描画用の描画データのデータ量を低減させ、描画データ作成時間や描画時間を短縮する描画データ作成方法および描画方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る描画データの作成方法は、設計データから電子線またはレーザ描画装置の描画データを作成する描画データの作成方法において、前記設計データのパターン図形を複数の描画基本図形の単位に分解し、該基本図形の外周を線分と頂点で表現した閉図形として定義し、前記線分を基準に前記閉図形の外側か内側のいずれかに、または外側と内側の両方に、前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部を定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとすることを特徴とするものである。

請求項２の発明に係る描画データの作成方法は、請求項１に記載の描画データの作成方法において、前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部をサイジング部として固定、または可変と定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとすることを特徴とするものである。

請求項３の発明に係る描画方法は、設計データから電子線またはレーザ描画装置の描画データを作成し所定の基板上に描画する描画方法において、前記設計データのパターン図形を複数の描画基本図形の単位に分解し、該基本図形の外周を線分と頂点で表現した閉図形として定義し、前記線分を基準に前記閉図形の外側か内側のいずれかに、または外側と内側の両方に、前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部を定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとし、前記輪郭部を照射面積の小さい可変成形電子線の小ショットまたは微小スポットの電子線で描画し、前記内側部を照射面積の大きいレーザまたは可変成形電子線の大ショットで描画することを特徴とするものである。

従来の描画方法が、パターンを輪郭部、内部に分離し、別データに出力し、描画する方法を採っているのに対し、本発明は、あくまでも一つのデータのままで、パターンを分離し描画することで描画データのデータ量を低減させ、描画データ作成時間や描画時間を短縮する効果を得ようというものである。

請求項４の発明に係る描画方法は、設計データから電子線またはレーザ描画装置の描画データを作成し所定の基板上に描画する描画方法において、前記設計データのパターン図形を複数の描画基本図形の単位に分解し、該基本図形の外周を線分と頂点で表現した閉図形として定義し、前記線分を基準に前記閉図形の外側か内側のいずれかに、前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部をサイジング部として固定、または可変と定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとし、前記描画装置にて、前記描画データ中に前記輪郭部を固定と定義されたサイジング部としてそのまま描画するか、または描画時に可変としたい時には、前記輪郭部をサイジング量として描画パラメータにて指定して描画することを特徴とするものである。

本発明においては、描画時におけるサイジング量の指定は、描画データ中にあらかじめ指定しておくことができ、あるいは、描画装置のパラメータとして描画時に指定して描画することも可能である。上記の描画方法を行うことにより、従来の描画データ作成時のサイジング処理を回避、または軽減することができる。

本発明の描画データの作成方法によれば、従来の描画パターン形成方法が本来のパターンを輪郭部とその内部に分け、別々の描画データとしているのに対し、１つの描画データ中に輪郭部とその内側部を定義し、２つの描画データを作成する従来の処理を１つの描画データのみを作成する処理にすることにより、描画データのデータ量を低減させ、描画データ作成の負荷軽減と、その作成時間を短縮することが可能となる。

また、本発明の描画データの作成方法によれば、上記の輪郭部分に当たる帯状の第１の描画領域をサイジング部として固定または可変として定義し、描画データ中、または描画時にサイジングを指定し描画することにより、従来の描画データ作成時のサイジング処理を回避、または軽減することができる。

本発明の描画方法によれば、１つの描画データ中に輪郭部とその内側部を定義し、輪郭部は高精細な描画、その内側部は照射面積の大きい描画とすることにより、２つの描画データを作成する処理を１つの描画データのみを作成する処理にすることによる負荷軽減と、高精細部のその内側部を同一の描画装置で描画する場合、またはマルチビームの描画装置の場合などには、描画のジョブ作成などの描画段取りも１回にできるなど描画作業負荷が軽減できる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る描画データの作成方法および描画方法について、フォトマスクを一例として詳細に説明する。

図１は、本発明の描画データの作成方法および描画方法を説明するためのフローチャートである。フォトマスクの設計データ１１としては、通常、レイアウトデータを多角形（ポリゴン）で表現したＧＤＳＩＩデータが用いられるが、ＧＤＳＩＩ以外のデータ形式に変換されていてもよい。

本発明の描画データの作成方法では、図１に示す描画データ変換１２において、設計データ１１としてのポリゴンパターンは、描画基本図形である複数の四角形あるいは三角形の単位に分解され、図２に示すように、基本図形の外周を線分（破線のライン）と４点あるいは３点の頂点（ｘｎ，ｙｎ）（ｎ＝１〜４）で表現した閉図形として定義される。

次に、上記の線分を基準にして、閉図形の外側か内側のいずれかに、または閉図形の外側と内側の両方に、線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部を定義し、かつこの輪郭部の内側を内側部として定義する。基本図形の大きさにも依存するが、輪郭部の帯状の幅は、描画されたパターンのエッジに影響しない範囲で狭い方が内側部の面積が大きくなり、全体の描画速度を上げることができるのでより好ましい。

次に、描画データ変換１２において、図形処理することなしに、上記の輪郭部と内側部の定義などの各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現してフォーマット変換し、輪郭部と内側部のパターンなどの描画データ１３とする。

本発明の描画方法は、上記の描画データの作成方法で得られた描画データ１３を用いて描画するものであり、描画装置としては、描画装置１（１４）のみを用いて、輪郭部を高精度描画し内側部を照射面積を大きくして描画する方法、あるいは描画装置１（１４）と描画装置２（１５）を用い、描画装置１（１４）で輪郭部を高精度描画し、描画装置２（１５）で内側部を照射面積を大きく描画する方法が採り得る。描画装置としては、例えば、描画装置１（１４）として、スポットビームや小ショットの可変成形電子線描画装置、描画装置２（１５）としては、より大きなショットの可変成形電子線描画装置やレーザ描画装置が用いられる。また、今後、実用化される可能性のあるマルチビームの電子線描画装置なども適用可能な描画装置として挙げられる。

以上説明した一連のプロセスにおいて、描画データは、描画すべきパターン図形の集合である上記に説明したパターンデータと、このパターンデータのフォトマスク上での配置などの指示をするジョブデック（ｊｏｂｄｅｃｋ）と呼ばれる制御データとから構成される。従来の描画方法では、輪郭部、内側部の２つの描画データを用いるため、描画用ジョブデックの書き換えが必要であったが、本発明の描画方法では、一つの描画データのみを用いるために描画用ジョブデックの書き換えは不要となり、描画段取りも１回で行うことができ、描画作業負荷が低減され、生産効率が向上する。
次に、本発明の描画データの形成方法および描画方法について、さらに詳しく説明する。

（第１の実施形態）
図３は、本発明の描画データの作成方法、および描画方法の第１の実施形態を示す説明図であり、閉図形の一例として四角形の内側に輪郭部を設けた場合である。
先ず、図３（ａ）に示すように、設計データのパターン図形を描画基本図形に分解し、四角形状の描画基本図形の外周を線分（破線のライン）と４点（（Ｘａ，Ｙａ）〜（Ｘｄ，Ｙｄ））で表現した閉図形として定義する。

次に、図３（ｂ）に示すように、上記の線分を基準にして閉図形の内側に、パターン領域Ａとして、線分に沿った任意の幅Ｗ１の帯状の輪郭部（斜線部）を定義する。この輪郭部が高精細描画部となる。輪郭部の幅Ｗ１は、電子線描画時にパターンエッジに影響を与えず、描画速度を低下させない範囲で設定する。さらに、図３（ｃ）に示すように、パターン領域Ｂとして、この帯状の輪郭部の内側を内側部（斜線部）として定義する。この内側部が照射面積が大きい描画部となる。
上記の各定義は、描画データ中に定義するか、または描画装置の描画パラメタでも指定が可能とする。

次いで、描画データ変換において、図形処理することなしに、上記の輪郭部と内側部の定義などの各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現してフォーマット変換し、輪郭部のパターン領域Ａの描画データと内側部のパターン領域Ｂの描画データとする。

次に、パターン描画において、輪郭部は照射面積の小さい可変成形電子線の小ショットまたは微小スポットの電子線で高精細描画し、内側部は照射面積の大きいレーザまたは可変成形電子線の大ショットで照射面積を大きくして描画することにより、所望するパターンを得ることができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の描画データの作成方法、および描画方法の第２の実施形態を示す説明図であり、閉図形の外側に輪郭部を設けた場合である。
先ず、図４（ａ）に示すように、設計データのパターン図形を描画基本図形に分解し、四角形状の描画基本図形の外周を線分（破線のライン）と４点（（Ｘａ，Ｙａ）〜（Ｘｄ，Ｙｄ））で表現した閉図形として定義する。

次に、図４（ｂ）に示すように、上記の線分を基準にして閉図形の外側に、パターン領域Ｃとして、線分に沿った任意の幅Ｗ２の帯状の輪郭部（斜線部）を定義する。この輪郭部が高精細描画部となる。輪郭部の幅Ｗ２は、電子線描画時にパターンエッジに影響を与えず、描画速度を低下させない範囲で設定する。さらに、図４（ｃ）に示すように、パターン領域Ｄとして、この帯状の輪郭部の内側を内側部（斜線部）として定義する。この内側部が照射面積が大きい描画部となる。
上記の各定義は、描画データ中に定義するか、または描画装置の描画パラメータでも指定が可能とする。

次いで、描画データ変換において、図形処理することなしに、上記の輪郭部と内側部の定義などの各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現してフォーマット変換し、輪郭部のパターン領域Ｃの描画データと内側部のパターン領域Ｄの描画データとする。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の描画データの作成方法、および描画方法の第３の実施形態を説明するためのフローチャートである。フォトマスクの設計データ５１としては、実施形態１および２と同じく、通常、レイアウトデータを多角形（ポリゴン）で表現したＧＤＳＩＩデータが用いられる。図５に示す描画データ変換５２において、設計データ５１としてのポリゴンパターンは、基本図形である複数の四角形あるいは三角形の単位に分解される。
本実施形態はサイジングを行う場合であって、２つの場合について以下に説明する。

図６は、本実施形態の第１の場合を示す説明図であり、閉図形の一例として四角形の外側に輪郭部を設けた場合である。図６（ａ）に示すように、基本図形の外周を線分（破線のライン）と、例えば、４点の頂点（Ｘａ，Ｙａ）〜（Ｘｄ，Ｙｄ）で表現した閉図形として定義する。

次に、図６（ｂ）に示すように、上記の線分を基準にして、閉図形の外側に、パターン領域Ｅとして、線分に沿った任意の幅Ｗ３の帯状の輪郭部（斜線部）を固定、または可変と定義し、かつ図６（ｃ）に示すように、パターン領域Ｆとして、この帯状の輪郭部の内側を内側部（斜線部）として定義する。

次いで、図６（ｄ）に示すように、上記のパターン領域Ｅとパターン領域Ｆとを合わせ、図形処理することなしに、上記の帯状の輪郭部の幅Ｗ３に相当するサイジング量を固定、または可変と定義し、図５に示すように、サイジング量定義つきパターンを有する描画データ５３とする。

次に、本実施形態の第２の場合について説明する。
図７は、本実施形態の第２の場合を示す説明図であり、閉図形の一例として四角形の内側に輪郭部を設けた場合である。図７（ａ）に示すように、基本図形の外周を線分（破線のライン）と、例えば、４点の頂点（Ｘａ，Ｙａ）〜（Ｘｄ，Ｙｄ）で表現した閉図形として定義する。

次に、図７（ｂ）に示すように、図６（ｂ）とは逆に、閉図形の内側に、線分に沿った任意の幅Ｗ４の帯状の輪郭部を固定、または可変と定義し、さらにその内側部をパターン領域Ｇ（斜線部）と定義する。輪郭部は描画されない領域となる。図７（ｂ）に示すように、パターン領域Ｇをもって、図形処理することなしに、上記の帯状の輪郭部の幅Ｗ４に相当するサイジング量を固定、または可変と定義し、図５に示すように、サイジング量定義つきパターンを有する描画データ５３とする。

次に、図５に示すように、描画装置１（５４）におけるパターン描画において、データ中に固定と定義されたサイジング部としてそのまま描画するか、あるいは描画時に可変としたい時には、サイジング量として描画パラメータにて指定し、描画装置１（５４）のパラメータで指定したサイジング量の図形形状で描画することにより、所望するパターンを得ることができる。

上記の実施形態においては、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ用のマスク作製における描画データ形成方法、描画方法について説明したが、本発明の概念はそれらに限定されることはなく、本発明はウェハ基板への電子線やレーザ光の直接描画を行うリソグラフィ技術にも適用することが可能である。また、本発明が適用し得る描画装置としては、リソグラフィ用描画装置であれば特に限定されず、例えば、スポットビーム電子線描画装置、可変成形電子線描画装置、マルチビーム電子線描画装置、レーザ描画装置などが挙げられる。

本発明の描画データの作成方法および描画方法を説明するためのフローチャートである。本発明の描画データの図形表現を説明するための説明図である。本発明の描画データの作成方法および描画方法の第１の実施形態を示す説明図である。本発明の描画データの作成方法および描画方法の第２の実施形態を示す説明図である。本発明の描画データの作成方法および描画方法の第３の実施形態を説明するためのフローチャートである。図５に示す第３の実施形態の第１の場合を示す説明図である。図５に示す第３の実施形態の第２の場合を示す説明図である。従来の輪郭部、内側部を別々に分ける描画データの作成方法および描画方法を説明するためのフローチャートである。従来の描画データの図形表現を説明するための説明図である。従来の描画データのサイジング処理による描画データの作成方法および描画方法を説明するためのフローチャートであり、図５に対比される図である。従来の描画データの作成方法および描画方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１１、５１設計データ
１２、５２描画データ変換
１３輪郭部と内側部のパターンの描画データ
１４、１５、５４描画装置
５３サイジング量定義つきパターンの描画データ
８１、１０１、１１１設計データ
８２、１０２、１１２描画データ変換
８３輪郭部のみのパターンの描画データ
８４内側部のみのパターンの描画データ
８５、８６、１０４描画装置
１０３サイジング済みのパターンの描画データ

Claims

設計データから電子線またはレーザ描画装置の描画データを作成する描画データの作成方法において、
前記設計データのパターン図形を複数の描画基本図形の単位に分解し、該基本図形の外周を線分と頂点で表現した閉図形として定義し、
前記線分を基準に前記閉図形の外側か内側のいずれかに、または外側と内側の両方に、前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部を定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、
前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとすることを特徴とする描画データの作成方法。
請求項１に記載の描画データの作成方法において、
前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部をサイジング部として固定、または可変と定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、
前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとすることを特徴とする描画データの作成方法。
設計データから電子線またはレーザ描画装置の描画データを作成し所定の基板上に描画する描画方法において、
前記設計データのパターン図形を複数の描画基本図形の単位に分解し、該基本図形の外周を線分と頂点で表現した閉図形として定義し、
前記線分を基準に前記閉図形の外側か内側のいずれかに、または外側と内側の両方に、前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部を定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、
前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとし、
前記輪郭部を照射面積の小さい可変成形電子線の小ショットまたは微小スポットの電子線で描画し、前記内側部を照射面積の大きいレーザまたは可変成形電子線の大ショットで描画することを特徴とする描画方法。
設計データから電子線またはレーザ描画装置の描画データを作成し所定の基板上に描画する描画方法において、
前記設計データのパターン図形を複数の描画基本図形の単位に分解し、該基本図形の外周を線分と頂点で表現した閉図形として定義し、
前記線分を基準に前記閉図形の外側か内側のいずれかに、前記線分に沿った任意の幅の帯状の輪郭部をサイジング部として固定、または可変と定義し、かつ前記輪郭部の内側を内側部として定義し、
前記各々の図形定義を一つの描画データフォーマット上で表現して描画データとし、
前記描画装置にて、前記描画データ中に前記輪郭部を固定と定義されたサイジング部としてそのまま描画するか、または描画時に可変としたい時には、前記輪郭部をサイジング量として描画パラメータにて指定して描画することを特徴とする描画方法。