JP2009177051A

JP2009177051A - 荷電粒子ビーム描画装置のパターン描画方法及び装置

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Publication number: JP2009177051A
Application number: JP2008016030A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Kawase; 雄一川瀬
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】本発明は荷電粒子ビーム描画装置のパターン描画方法及び装置に関し、パターンの周縁部分の近接効果補正を正確に行なうことができる荷電粒子ビーム描画装置のパターン描画方法及び装置を提供することを目的としている。
【解決手段】パターンデータをショット分割しながら描画する可変面積型荷電粒子ビーム描画装置において、描画装置に入力された矩形・台形の形状をしたパターンデータの周縁部分を描画するショットを微細に分割する手段と、パターンデータの周縁部に微細なショットを発生させるために、ショット分割の際の分割の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらす手段と、ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定する手段と、を有して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は荷電粒子ビーム描画装置のパターン描画方法及び装置に関し、更に詳しくはパターンの周縁部分を近接効果の影響を小さくしてより正確に描画することができるようにした荷電粒子ビーム描画装置のパターン描画方法及び装置に関する。

荷電粒子ビーム描画装置における近接効果を補正するために、パターンを描画するショット毎にショットタイムを変調して感光剤（以下レジストという）を通して材料上に形成されるパターンサイズが設計値通りとなるように補正している。ここで、近接効果とは、以下の効果をいう。即ち、荷電粒子ビーム描画方法において、ショットした荷電粒子ビームがレジスト内で散乱（前方散乱という）したり、レジストを透過して基板中に入り、再び基板からレジスト内に散乱（後方散乱という）したりすることにより、ショットした部分以外の近接した部分にもエネルギーが蓄積されてしまう。このために、現像すると、所定部分内に未露光部が生じたり、所定部分以外の近接した部分が露光されてしまう現象のことである。

近接効果補正では、パターンサイズを決定するパターン周縁部分のショットのショットタイム変調量をいかに正確に設定するかが重要になる。図５はショットタイム変調特性を示す図である。横軸は位置（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）、縦軸はショットタイム変調量（Ｓｈｏｔｔｉｍｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）である。（ａ）はショットタイム変調量特性、（ｂ）はその拡大図である。

図において、（ａ）の上段の図において３０はパターン、３１はショット境界（ＳｈｏｔＢｏｕｎｄａｒｙ）、３２は拡大部分を示している。（ｂ）の上段部に拡大図が示されている。（ａ）の下段の図の縦軸はショットタイム変調特性であり、横軸に位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を示している。ＡとＢの境界でショットタイム変調量が大きく変わっているのが分かる。図のｆが理想的なショットタイム変調特性（ＩｄｅａｌＳｍｏｄｃｕｒｖｅ）であり、この特性を拡大したものが、（ｂ）の下段の特性である。一般的に、こうしたパターンの周縁部分では、比較的急峻なショットタイム変調量の変化が必要な場合が多い。

一方で荷電粒子ビーム描画装置のショットタイムはショット毎に一つの変調量しか設定できない。即ち、可変面積型の荷電粒子ビーム描画装置のショットタイムはショットの大きさ（以下ショットサイズという）の範囲で同じ変調量にしか設定できない。ショットは大きさを持っているため、ショット毎に与えるショットタイム変調量は、そのショットの範囲内での近接効果補正に必要なショットタイム変調量の平均値、又はショットの中心或いは重心のショットタイム変調量が代表値として設定されることになる。

図６はショットタイム変調量の代表値を示す図である。縦軸はショットタイム変調量、横軸は位置である。ｆ１が理想的なショットタイム変調特性、ｆ２が実際のショットタイム変調特性（ＲｅａｌＳｍｏｄ）である。理想的なショットタイム変調特性の縁部における値と実際のショットタイム変調特性との差分がショットタイム変調特性差分
ΔＳｍｏｄとなる。

従来のこの種装置としては、露光領域をメッシュ分割した各メッシュ内に対応する露光面積密度を演算すると同時に適正露光量の最低値以下の一定露光量で予備露光し、演算された露光面積密度の分布を用いて近接効果を補正した露光量から前記一定露光量を差し引いた露光量で第２の露光を行なうようにした技術が知られている（特許文献１参照）。

また、フィールド境界でマスクデータに含まれるパターンを分割する際に、各フィールド領域で最適図形サイズを計算し、この最適図形サイズから図形分割位置を求め、フィールド領域の境界マージン内に図形分割位置が存在する場合は該位置で分割し、存在しない場合はフィールド境界で分割する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
特開平１１−２３３４０１号公報（段落００１７〜００２７、図１〜図５）特開２００５−７２０５５号公報（段落００２３〜００２９、図１〜図３）

近接効果補正のショットタイム変調量が急峻に変化するようなパターン周縁部分ではショットサイズが大きいとショットに設定されているショットタイム変調量の代表値（ＲｅａｌＳｍｏｄ）と近接効果補正に必要なショットタイム変調量（ＩｄｅａｌＳｍｏｄＣｕｒｖｅ）との間に、ショット内での局所的な差異（図６のΔＳｍｏｄ）が大きくなる。その結果、近接効果補正に必要な正確なショットタイム変調量の設定が局所的に困難となる。これを解消するためには、パターン周縁部分のショットをできるだけ微細にし、ショットに与えるショットタイム変調量を細かく設定できるようにしなければならない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、パターンの周縁部分の近接効果補正を正確に行なうことができる荷電粒子ビーム描画装置のパターン描画方法及び装置を提供することを目的としている。

（１）請求項１記載の発明は、パターンデータをショット分割しながら描画する可変面積型荷電粒子ビーム描画装置を用いたパターン描画方法において、描画装置に入力された矩形・台形の形状をしたパターンデータの周縁部分を描画するショットを微細に分割し、パターンデータの周縁部に微細なショットを発生させるために、ショット分割の際の分割の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらし、ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定する、ことを特徴とする。

（２）請求項２記載の発明は、別途描画するパターンに応じて材料面上の位置毎に算出しておいた近接効果補正のためのショットタイム変調量を、矩形・台形の形状をしたパターンの周縁部分に発生させた微細なショットを含む全てのショット毎に適用することを特徴とする。

（３）請求項３記載の発明は、パターンデータをショット分割しながら描画する可変面積型荷電粒子ビーム描画装置において、描画装置に入力された矩形・台形の形状をしたパターンデータの周縁部分を描画するショットを微細に分割する手段と、パターンデータの周縁部に微細なショットを発生させるために、ショット分割の際の分割の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらす手段と、ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定する手段と、を有することを特徴とする。

（１）請求項１記載の発明によれば、パターンデータの周縁部に微細なショットを発生させるために、ショット分割の際の分割の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらし、ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定することにより、パターンの周縁部分の近接効果補正を正確に行なうことができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、近接効果補正のためのショットタイム変調量を、矩形・台形の形状をしたパターンの周縁部分に発生させた微細なショットを含む全てのショット毎に適用することで、パターンの周縁部分の近接効果補正を正確に行なうことができる。

（３）請求項３記載の発明によれば、パターンデータの周縁部に微細なショットを発生させるために、ショット分割の際の分割の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらす手段と、ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定する手段とを有することにより、パターンの周縁部分の近接効果補正を正確に行なうことができる。

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１は本発明の一実施の形態を示す構成図である。この実施の形態では、本発明を実施するためのシステムの構成例を電子ビーム描画装置を例にとって示している。本発明は大きく分けて、装置制御用汎用計算機システム１と、データ処理用専用ユニット５と、近接効果補正処理用専用ユニット１１と、ショット制御用専用ユニット１３と、ビーム偏向アンプ１７，２３，２８とステージ位置制御ユニット２７から構成されている。

これら装置で電子ビーム描画装置のパターン描画装置を構成している。４０は電子ビーム描画装置である。電子ビーム描画装置４０にショット時間制御用ビーム偏向アンプ１７，ショットサイズ制御用ビーム偏向アンプ２３及びショット位置制御用ビーム偏向アンプ２８の出力が印加されることにより、電子ビーム描画装置４０は、被描画材料２２上に近接効果の影響をなくしたビーム描画を行なうことができるようになっている。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

電子ビーム描画装置によるパターンデータの描画を制御するため、装置制御用汎用計算機システム１において、パターンデータファイル２からのパターンデータと、そのレイアウト情報や描画方法を定義したジョブデックファイル３からのジョブデックに従って、描画制御部４を介して電子ビーム描画装置４０の各ハードウェアを制御する。ここで、描画制御部４としては、具体的には描画制御プログラムが用いられる。

パターンデータを描画するために、データ処理用専用ユニット５をに入力されたパターンデータは、一旦データメモリ格納モジュール６を介してデータメモリ７に格納される。以降、描画のタイミングに合わせてデータメモリ読み出しモジュール８を介してデータメモリ７に格納されたパターンデータが読み出される。

読み出されたパターンデータは、矩形・台形分割モジュール９で描画制御プログラム４を介してジョブデックファイル３に定義された大きさの矩形及び台形に分割され、描画順ソートモジュール１０でそれぞれが最適な描画順となるように調整される。矩形・台形分割後には、図のＡに示すパターンデータのイメージがＢの矩形・台形分割後のイメージに示すように分割される。

一方、近接効果補正を実施するために、近接効果補正処理用専用ユニット１１では、電子ビームの偏向領域に相当する描画フィールド毎に近接効果補正量マップ１２を描画のタイミングに合わせて準備する。補正に必要なパターンデータやパラメータは、描画制御プログラム４を介して供給される。近接効果補正量マップ１２は、描画フィールド内の位置に応じてショット毎に付与するショットタイム変調量を設定したもので、その位置分解能は０．５μｍ四方区画から１．０μｍ四方区画程度である。

ショット毎の各種補正を施した描画を制御するために、ショット制御用専用ユニット１３に入力された矩形・台形パターンは、台形ショット分割モジュール１４を介して矩形パターンはそのままの大きさの矩形ショットに、台形パターンは描画制御プログラム４を介してジョブデックファイル３に定義されている大きさとピッチの短冊状の矩形ショットに分割される。

台形ショット分割後にはＢに示す矩形・台形分割後のイメージが、Ｃに示す台形ショット分割後のイメージに示すように分割される。ショット時間付与モジュール１５では、近接効果補正処理用専用ユニット１１で作成された近接効果補正量マップ１２に基づき、台形ショット分割モジュール１４で生成されたそれぞれのショット毎にショット時間を設定する。

ショット毎のショット時間は、０．５μｍから１．０μｍ四方区画毎に設定された近接効果補正量マップの区画内をその周辺区画のショットタイム変調量で補間した上で、そのショットの重心位置に応じて与えられる。各種ショット補正モジュール１６では、それぞれのショットの位置や大きさを描画制御プログラム４を介してジョブデックファイル３のジョブデックやその他の補正パラメータで定義したショットの位置や大きさの補正量に基づき設定する。

電子ビームを制御するために、ショット時間付与モジュール１５で設定されたショット時間に基づき、ショット時間制御用ビーム偏向アンプ１７を通じてビーム偏向電極１８に電圧を印加し、電子ビーム源１９から照射された電子ビーム２０が被描画材料移動用ステージ２１に固定された被描画材料２２上に照射される時間を制御する。一方、各種ショット補正モジュール１６で設定された大きさのショットを形成するために、ショットサイズ制御用ビーム偏向アンプ２３を通じて、ビーム偏向電極２４に電圧を印加し、ビーム成形スリット２５（ビーム整形スリット１）とビーム成形スリット２６（ビーム整形スリット２）を通る電子ビーム２０を偏向し、所望の大きさの電子ビームショットを作る。

また、各種ショット補正モジュール１６で設定された描画するショットの位置に応じてステージ位置制御ユニット２７を通じて被描画材料移動用ステージ２１を移動して、電子ビームの偏向領域内に描画フィールドを設定し、ショット位置制御用ビーム偏向アンプ２８を通じてビーム偏向電極２９に電圧を印加し、描画フィールド内の所望する位置に電子ビームショットを照射する。

ここで、ショット分割方法について具体的に説明する。図１に示すシステム構成例の矩形・台形分割モジュール９において、図２に示すようにパターンデータの周縁部に微細なショットを発生させるために、ショット分割の際の分割の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらして矩形・台形分割を実施する。

図２は本発明による矩形・台形分割の説明図である。（ａ）はショットシフト量（ＳｈｏｔＳｈｉｆｔＡｍｏｕｎｔ）を示し、（ｂ）はショットタイム変調量を示す。（ｂ）において、縦軸がショットタイム変調量（Ｓｈｏｔｔｉｍｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、横軸が位置（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）である。（ａ）において、４０は描画パターン、３１はショット境界（ＳｈｏｔＢｏｕｎｄａｒｙ）である。ΔＰがショットシフト量である。パターン境界よりΔＰだけずらした位置から矩形・台形分割を実施する。

このシフト量ΔＰは、ショットシフト量としてパターンデータ毎にジョブデックファイル３に定義しておき、描画制御プログラム４を介して矩形・台形分割モジュール９に設定する。図２の（ｂ）において、ｆ１は理想的なショットタイム変調特性を、ｆ２は実際のショットタイム変調特性（ＲｅａｌＳｍｏｄ_SS）をそれぞれ示している。
ΔＳｍｏｄ_SSはショット開始位置における特性ｆ１とｆ２との差分を示している。

図３は本発明による交互ショット（多重描画）の説明図である。ここで、多重描画とは、ショットタイムを通常の１／ｎにして、パターンの同じ場所にショットをｎ回重ねて描画する手法である。同じ場所のパターンを描画する際に重ね回数毎に荷電粒子ビーム偏向領域の位置を変えたり、ショットの位置や大きさを変えたりすることで、荷電粒子ビーム偏向領域のつなぎ精度や、ショット毎のつなぎ精度を向上させることができる。

ここでは、多重描画を二重描画とし、１重目と２重目でショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定している。（ａ）において、Ｋ１はショットシフトの起点であり、それぞれＸ方向にショットシフト量Ｘ、Ｙ方向にショットシフト量Ｙずらしてショットしている。（ｂ）において、Ｋ２はＫ１に対して対角となるショットシフトの起点である。それぞれＸ方向にショットシフト量Ｘ、Ｙ方向にショットシフト量Ｙずらしてショットしている。

この結果、（ｃ）に示すように、全体として微細なショットが矩形・台形の周縁部分に配置されるようにすることができる。この時、ショット毎の近接効果補正のためのショットタイム変調量は、近接効果補正量マップの区画内をその周辺区画のショットタイム変調量で補間した上で、そのショットの重心位置に応じて与える。（ｃ）は１重目と２重目のショットを重ね合わせて描画したイメージを示している。図のｆ３は（ａ）に示すショット位置を、ｆ４は（ｂ）に示すショット位置をそれぞれ示す。図では、わかりやすくするために少しずらして重ねている。

（ａ）〜（ｃ）の下段に示す図は、台形図形のショットの様子を示している。（ａ）は起点Ｋ１からショットシフト量Ｘ，Ｙだけずらしてショットする場合を、（ｂ）は起点Ｋ２からショットシフト量Ｘ，Ｙだけずらしてショットする場合を示している。（ｃ）は（ａ）に示すショットと（ｂ）に示すショットとを重ね合わせた状態を示している。

上述の実施の形態では、電子ビーム描画装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限るものではなく、その他の荷電粒子ビーム描画装置でも同様の構成で実施することができる。

本発明によれば、以下のような効果が得られる。
Ａ）荷電粒子ビーム描画装置に入力された矩形・台形の形状をしたパターンデータの周縁部分を描画するショットを微細に分割することによって、近接効果補正のショットタイム変調量が急峻に変化するようなパターン周縁部分でもショットに与えるショットタイム変調量をきめ細かく設定できるようになり、ショットに設定されるショットタイム変調量の代表値（ＲｅａｌＳｍｏｄ）と近接効果補正に必要な理想的なショットタイム変調量（ＩｄｅａｌＳｍｏｄＣｕｒｖｅ）との間でのショット内での局所的な差異（図２のΔＳｍｏｄ_SS）を小さくすることができる。

パターンサイズを決定する大きな要因であるパターン周縁部分のショットのショットタイム変調量を正確に設定することができるようになるため、所望するパターンサイズに対してより正確なパターンの描画が可能となる。

Ｂ）ショット分割の際の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらすことによって、パターンデータの周縁部に微細なショットを発生させることができるようになる。

Ｃ）ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置を一意に限定してしまうと、微細なショットが発生するパターンの周縁部分は矩形・台形を構成する４辺のうち、前述の限定された頂点を共有する２辺に限定されてしまうが、多重描画手法を採用し、ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定することで、全体として微細なショットが矩形・台形の周縁部分に配置されるようになる。

Ｄ）一般に、ショットの大きさを微細にするとショット毎のつなぎ精度が劣化するおそれがあるが、これも前述のように多重描画の奇数回目と偶数回目で異なるショット分割起点を設定することで、双方のショット分割位置がずれるので、互いに相手のショットを跨ぎあうようなショットで描画することが可能となり、十分に対策することができる。

Ｅ）多重描画手法を採用し、互いに相手のショットを跨ぎあうようなショットで描画することで、互いのショットに付与されているショットタイム変調量が平均化され、パターンデータの周縁部以外の中央部でも実際に描画されるショットタイム変調量（ＲｅａｌＳｍｏｄ）と近接効果補正に必要な理想的なショットタイム変調量（ＩｄｅａｌＳｍｏｄＣｕｒｖｅ）との間のショット内での局所的な差異（図４のΔＳｍｏｄ_2pass）を小さくすることができる。

図４は本発明のショットタイム変調特性を示す図である。図３と同一のものは、同一の符号を付して示す。図のｆ１０は理想的なショットタイム変調特性を、ｆ１１はｆ３に示す特性のショットタイム変調特性を、ｆ１２はｆ４に示す特性のショットタイム変調特性を、ｆ１３はｆ１１とｆ１２を足し合わせた特性をそれぞれ示している。

この結果、パターンサイズを決定する大きな要因であるパターンデータの周縁部に影響を与えるパターンデータ中央部の近接効果補正の影響も理想的な状態をより正確に実現することができるようになるため、所望するパターンサイズに対しより正確なパターンの描画が可能となる。

本発明の一実施の形態を示す構成図である。本発明による矩形・台形分割の説明図である。本発明による交互ショットの説明図である。本発明のショットタイム変調特性を示す図である。ショットタイム変調特性を示す図である。ショットタイム変調量の代表値を示す図である。

符号の説明

１装置制御用汎用計算機システム
２パターンデータファイル
３ジョブデックファイル
４描画制御部
５データ処理用専用ユニット
６データメモリ格納モジュール
７データメモリ
８データメモリ読み出しモジュール
９矩形・台形分割モジュール
１０描画順ソートモジュール
１１近接効果補正処理用専用ユニット
１２近接効果補正量マップ
１３ショット制御用専用ユニット
１４台形ショット分割モジュール
１５ショット時間付与モジュール
１６各種ショット補正モジュール
１７ショット時間制御用ビーム偏向アンプ
１８ビーム偏向電極
１９電子ビーム源
２０電子ビーム
２１被描画材料移動用ステージ
２２被描画材料
２３ショットサイズ制御用ビーム偏向アンプ
２４ビーム偏向電極
２５ビーム整形スリット１
２６ビーム整形スリット２
２７ステージ位置制御ユニット
２８ショット位置制御用ビーム偏向アンプ
２９ビーム偏向電極
４０電子ビーム描画装置

Claims

パターンデータをショット分割しながら描画する可変面積型荷電粒子ビーム描画装置を用いたパターン描画方法において、
描画装置に入力された矩形・台形の形状をしたパターンデータの周縁部分を描画するショットを微細に分割し、
パターンデータの周縁部に微細なショットを発生させるために、ショット分割の際の分割の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらし、
ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定する、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置のパターン描画方法。
別途描画するパターンに応じて材料面上の位置毎に算出しておいた近接効果補正のためのショットタイム変調量を、矩形・台形の形状をしたパターンの周縁部分に発生させた微細なショットを含む全てのショット毎に適用す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のパターン描画方法。
パターンデータをショット分割しながら描画する可変面積型荷電粒子ビーム描画装置において、
描画装置に入力された矩形・台形の形状をしたパターンデータの周縁部分を描画するショットを微細に分割する手段と、
パターンデータの周縁部に微細なショットを発生させるために、ショット分割の際の分割の起点を矩形及び台形の頂点から発生させたい微細なショットサイズ分ずらす手段と、
ショット分割の起点となる矩形・台形の頂点の位置が多重描画の回数毎で交互に対角となるように設定する手段と、
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置のパターン描画装置。