JP2010073918A - 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ショットデータの生成時間を短縮でき、描画スループットを向上させることが可能な荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供する。
【解決手段】描画データに定義されている図形パターンをショット単位の図形に分割する（Ｓ２０）。分割された図形は、メモリに一時的に格納される。描画データに圧縮された状態で定義された位置情報を展開しながら、Ｓ２０で分割された図形をサブフィールド領域に振り分ける（Ｓ３０）。多重描画でパターンを描画する場合、１パス目に分割された図形を、２パス目以降のサブフィールド領域への振り分けに用いる。
【選択図】図３

Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関する。

半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路パターンが微細化されている。半導体デバイスに微細な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（即ち、レチクル或いはマスク）が必要となる。原画パターンを製造するために、優れた解像性を有する電子ビーム描画装置を用いることが知られている。

この種の電子ビーム描画装置では、図形パターンの形状及び位置が定義された描画データからショットデータを生成し、そのショットデータに含まれるパターンが描画されるように、偏向制御部により主偏向データ及び副偏向データを生成し、各偏向データをＤＡＣアンプ（以下「アンプ」と略す。）によりＤＡ変換し、ＤＡ変換された信号を増幅して主偏向器及び副偏向器に印加することによって、試料にパターンを描画している（例えば、特許文献１参照）。

図９を参照して、従来のショットデータの生成方法について説明する。
図９に示すように、描画データには、図形パターンの形状及び位置が定義されている。従来の方法では、先ず、描画データに定義された図形パターンが、複数のサブフィールド領域に分割される。次いで、各サブフィールド領域内で、図形がショット単位に分割される。

ところで、サブフィールド領域の中央にショットした場合の描画精度と、サブフィールド領域の周縁にショットした場合の描画精度が異なることが知られている。描画精度を高めるため、多重描画（ｍｕｌｔｉ−ｐａｓｓ ｗｒｉｔｉｎｇ）が行われている。多重描画とは、複数の独立したパスで描画した図形を重ね合わせることで、目的のパターンを描画する方法である。

多重描画には、サブフィールド領域をずらして描画した図形を重ね合わせる方法や、ストライプ領域（図２参照）をずらして描画した図形を重ね合わせる方法や、これら両方の領域をずらして描画した図形を重ね合わせる方法がある。

図９には、サブフィールド領域をずらした２つのパスでショットデータを生成する例を示している。この例では、１パス目のサブフィールド領域分割とは異なるように、２パス目のサブフィールド領域分割が行われる。

然し、この従来の方法では、１パス目と２パス目でサブフィールド領域分割後の図形が異なっている。ショット分割は、サブフィールド領域に分割された図形に対して行われるため、パス毎にショット分割を行う必要がある。従って、パス数分だけショット分割を行わなければならないため、ショットデータの生成に時間がかかり、描画スループットが低下する。

図９に示す例において、矩形の図形パターンに着目とすると、１パス目では６×５＝３０個にショット分割されているのに対し、２パス目では５×５＝２５個にショット分割されている。このようにショット数がパス毎に相違すると、ショット分割方法が複雑化する問題があった。さらに、サブフィールド分割の仕方によっては、ショット数が増大する問題があった。

また、通常の電子ビーム描画装置では、ショットデータ生成前の前処理としてショット数の見積もりが行われており、その見積もり結果から描画時間が推定されている。前述の通り、従来のショット分割はサブフィールド領域分割後の図形に基づいており、非常に複雑化しているため、演算処理に膨大な時間を費やすことになることから、前処理としてのショット数の見積もり方法としては簡易な方法しか採用することができない。その結果、前処理段階でのショット分割方法と、ショットデータ生成段階でのショット分割方法とが相違し、前処理であるショット数の見積もりの精度が低下するという問題があった。
特開２００８−１８２０７３号公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、ショットデータの生成時間を短縮でき、描画スループットを向上させることが可能な荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。

本発明の他の課題および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、荷電粒子ビームを主偏向器及び副偏向器で偏向して試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、図形パターンの形状及び位置が定義された描画データからショットデータを生成するショットデータ生成部と、前記ショットデータから前記主偏向器及び副偏向器を制御するための偏向データを生成する偏向制御部とを備え、前記ショットデータ生成部は、前記描画データに定義された図形パターンをショット単位の図形に分割するショット分割手段と、このショット分割手段により分割された各図形を前記主偏向器で偏向可能なサブフィールド領域に振り分ける振分手段とを有することを特徴とする。

本発明の第１の態様において、隣り合うサブフィールド領域が最大ショットサイズ以上の幅で重複するように複数のサブフィールド領域を構成し、前記振分手段は、前記ショット分割手段により分割された図形の一部が前記サブフィールド領域の重複部分に位置する場合、その図形の基準部分の位置に基づいていずれか１つのサブフィールド領域に振り分けるように構成してもよい。

また、上記課題を解決するため、本発明の第２の態様は、主偏向器及び副偏向器により偏向される荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、図形パターンの形状及び位置が定義された描画データからショットデータを生成するステップと、前記ショットデータから前記主偏向器及び副偏向器を制御するための偏向データを生成するステップとを含み、前記ショットデータを生成するステップは、前記描画データに定義された図形パターンをショット単位の複数の図形に分割するショット分割ステップと、分割された各図形を前記主偏向器で偏向可能なサブフィールド領域に振り分ける振分ステップとを有することを特徴とする。

本発明の第２の態様において、隣り合うサブフィールド領域が最大ショットサイズ以上の幅で重複するように複数のサブフィールド領域を構成し、前記振分ステップでは、前記分割ステップで分割された図形の一部がサブフィールドの重複部分に位置する場合、その図形の基準部分の位置に基づいていずれか１つのサブフィールド領域に振り分けるようにしてもよい。

本発明の第２の態様において、前記ショット分割ステップの終了後、前記描画データに定義された位置情報の展開処理を行いながら、前記振分ステップを実行することが好適である。

本発明の第１の態様では、描画データに定義された図形パターンがショット分割手段によりショット単位の複数の図形に分割され、その分割された各図形が振分手段によりサブフィールド領域に振り分けられる。この第１の態様によれば、サブフィールド領域に分割された図形をショット分割するのではなく、描画データの図形パターンをショット分割するため、ショット分割を単純化することができる。これにより、ショット数の増大を防ぎ、ショットデータの生成時間を短縮できるため、描画スループットを向上させることができる。

本発明の第２の態様では、描画データの図形パターンがショット単位の複数の図形に分割され、その分割された各図形がサブフィールド領域に振り分けられる。この第２の態様によれば、サブフィールド領域に分割された図形をショット分割するのではなく、描画データに定義された図形パターンをショット分割するようにしたため、ショット分割を単純化することができる。これにより、ショット数の増大を防ぎ、ショットデータの生成時間を短縮できるため、描画スループットを向上させることができる。

従って、本発明を多重描画によりパターンを描画する場合に適用することで、ショット分割を複数のパスで共有することができる。即ち、ショット分割をパス数分行う必要がなく１回で済むため、描画スループットを向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態による電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。図１に示す電子ビーム描画装置は描画処理を行う描画部１００を備えており、この描画部１００は電子鏡筒１０２を備えている。この電子鏡筒１０２内には、電子銃１１０から発せられた電子ビーム（例えば、５０ｋＶで加速された電子ビーム）１１２を第１成形アパーチャ１２０に照射するための照明レンズ１１４が配置されている。

電子ビーム１１２は、矩形の開口を有する第１成形アパーチャ１２０を透過することで、その断面形状が矩形に成形される。成形された電子ビーム１１２は、投影レンズ１２２により第２成形アパーチャ１２６上に投影される。この第２成形アパーチャ１２６と第１成形アパーチャ１２０との間には、電子鏡筒１０２と同心で成形偏向器１２４が配置されている。成形偏向器１２４の制御によって第１成形アパーチャ像と第２成形アパーチャ１２６の開口との重なり具合が変化するため、電子ビーム１１２の形状と寸法を制御することができる。

第２成形アパーチャ１２６を透過した電子ビーム１１２の焦点は、対物レンズ１２８によって描画室１０４内の試料１４２表面に合わせられる。試料１４２は、描画室１０４内でＸ方向（図中左右方向）及びＹ方向（図中奥行き方向）に連続移動するＸＹステージ１４０上に載置される。ＸＹステージ１４０は駆動部２３０により駆動され、レーザ測長計２３２によりＸＹステージ１４０の移動量が測定され、その位置を知ることができる。

試料１４２は、例えば、ガラス基板上にクロム膜等の遮光膜とレジスト膜とが積層されたレチクル或いはマスクである。

試料１４２と第２成形アパーチャ１２６との間には、電子鏡筒１０２と同心で対物偏向器である主偏向器１３０及び副偏向器１３２が配置されている。主偏向器１３０及び副偏向器１３２により試料１４２上の電子ビーム１１２の照射位置が決定される。

上記電子ビーム描画装置において描画処理を実行する際には、図２に示すように、試料１４２上に描画されるべきパターン１１が短冊状のフレーム領域１２に分割され、ＸＹステージ１４０をＸ方向及び／又はＹ方向に連続移動させながら各フレーム領域１２を描画する。フレーム領域１２は更に複数のサブフィールド領域１３に分割され、サブフィールド領域１３内の必要な部分のみ、上記第１及び第２成形アパーチャ１２０、１２６により成形された電子ビーム１１２を偏向させて描画する。尚、描画処理は、フレーム領域１２とは異なる短冊状のストライプ領域（図２においてハッチングを付して示している。）毎に行われる。

電子ビーム１１２の偏向には、主偏向器１３０と副偏向器１３２とで構成される２段の対物偏向器が用いられる。サブフィールド領域１３の位置決めは主偏向器１３０により行われ、サブフィールド領域１３内のパターン描画位置の位置決めは副偏向器１３２により行われる。

図１に示す電子ビーム描画装置は、制御部２００を備えている。制御部２００は、電子ビーム描画装置の各種制御を行う制御計算機２０２を備えている。

制御計算機２０２には記憶装置２０４が接続されており、記憶装置２０４には設計データ（ＣＡＤデータ）が記憶されている。設計データは、チップデータを図示省略する外部装置により電子ビーム描画装置に入力可能なフォーマットに変換することで得られたデータである。

記憶装置２０４から読み出された設計データは、描画データ変換部２０６により電子ビーム描画装置内部のフォーマットの描画データに変換される。この描画データには、図形パターンの形状及び位置が定義されている。

尚、設計データから描画データへのフォーマット変換を外部装置で行うようにしてもよい。

フォーマット変換後の描画データは、前処理部２０８に入力される。前処理部２０８では、描画データのフォーマットチェックや、ショット数の見積もりなどの前処理が行われる。

前処理が行われた描画データは、ショットデータ生成部２１０に入力される。ショットデータ生成部２１０は、描画データに定義された図形データをショット単位の図形に分割するショット分割手段２１２と、描画データに記述された位置情報の展開処理を行いながら、ショット分割手段２１２により分割された各図形をサブフィールド領域に振り分ける振分手段２１４とを有する。

ショット分割手段２１２は、ショット単位に分割した各図形をメモリ２１６に一時的に格納する。振り分け手段２１４は、メモリ２１６に格納されている図形を読み出し、その読み出した図形をサブフィールド領域に振り分ける。

ショットデータ生成部２１０により生成されたショットデータは、偏向制御部２１８に入力される。偏向制御部２１８は、ショットデータから、成形偏向器１２４制御用の成形偏向データ、主偏向器１３０制御用の主偏向データ及び副偏向器１３２制御用の副偏向データを生成するものである。

これらの成形偏向データ、主偏向データ及び副偏向データは、成形偏向器１２４、主偏向器１３０及び副偏向器１３２を構成する各電極の指示電圧信号である。

偏向制御部２１２で生成された成形偏向データは成形偏向アンプ２２０に送信され、主偏向データは主偏向アンプ２２２に送信され、副偏向アンプは副偏向アンプ２２４に送信される。

成形偏向データ、主偏向データ及び副偏向データは、成形偏向アンプ２２０、主偏向アンプ２２２及び副偏向アンプ２２４によりＤＡ変換され、ＤＡ変換された信号は各電極を駆動可能に増幅され、成形偏向器１２４、主偏向器１３０及び副偏向器１３２に印加される。これにより、描画処理が実行される。

次に、図３乃至図７を参照して、本発明の特徴部分であるショットデータの生成方法について説明する。

図３は、ショットデータを生成するルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、制御計算機２０２からショットデータ生成指令が入力されたときに、ショットデータ生成部２１０により起動されるものである。

このルーチンによれば、先ず、入力された描画パターンに定義された図形パターンが、以前のパスでショット分割済みであるか否かを判別する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０では、入力された図形パターンが、以前のパスでショット分割された図形パターンと同じであるか否かが判別される。

上記ステップＳ１０で図形パターンが、以前のパス（１パス目）でショット分割済みであると判別された場合、ステップＳ２０の処理を行うことなく、ステップＳ３０の処理に移行する。これにより、メモリ２１６に記憶されている１パス目のショット分割後の図形が、２パス目以降の下記ステップＳ３０の処理で用いられる。

一方、上記ステップＳ１０で入力図形パターンが以前のパスでショット分割された図形パターンと異なると判別された場合、つまり、今回が初めて（１パス目）の図形パターンのショット分割である場合、ステップＳ２０の処理に移行する。

ステップＳ２０では、描画データに定義されている図形パターンが、ショット単位の複数の図形に分割される。分割された複数の図形は、メモリ２１６に格納される。図４に示す例では、矩形の図形パターンが５×３＝１５個の図形にショット分割されると共に、三角形の図形パターンが１０個の図形にショット分割される。

従来の方法と異なり、ショット分割が、サブフィールド領域分割よりも前に、描画データに定義された図形パターンを元に行われるため、ショット分割方法を単純化することができる。即ち、同じ形状の図形パターンであれば、一義的な方法で図形が分割される。

次に、描画データに圧縮された状態で定義された位置情報の展開処理を行いながら、上記ステップＳ２０でショット分割された各図形をメモリ２１６から読み出し、サブフィールド領域に振り分ける（ステップＳ３０）。

ここで、多重描画でパターンを描画する場合、パス毎の図形パターンは同じであるため、１パス目でショット分割された各図形を２パス目以降で用いることができる。図７に示す例では、サブフィールド領域への振り分けを１パス目と２パス目で異ならしめている。このように多重描画でパターンを描画する場合、１パス目にメモリ２１６に格納された各図形を、２パス目以降に実行される上記ステップＳ３０の処理で用いることができる。従って、２パス目以降は、上記ステップＳ２０の処理が不要となり、ショットデータの生成時間が短縮され、描画スループットを向上させることができる。

ところで、ショット分割された１つの図形が隣り合う複数のサブフィールド領域に跨ると、偏向器の制御領域からはみ出してしまい、描画精度が低下する。従って、ショット分割された各図形を確実に１つのサブフィールド内に収める必要がある。

そこで、本実施の形態では、図５（Ａ）に示すように、隣り合うサブフィールド領域を最大ショットサイズ以上の幅だけ重複させるようにする。図５（Ａ）においてハッチングを付した領域が、中央に位置する１つのサブフィールド領域であり、隣接するサブフィールド領域と最大ショットサイズａの幅だけ重なっている。このようにサブフィールド領域を重複させることで、ショット分割された図形は必ずいずれか１つのサブフィールド領域内に収まる。

尚、描画処理の効率の観点から、サブフィールド領域の重複幅を最大ショットサイズａとするのが好適である。

図５に示す例では、サブフィールド領域の重複部分に図形の一部が位置する場合、図５（Ｂ）に示すように図形の左下隅を基準部とし、図５（Ｃ）に示すようにその基準部が位置するいずれかのサブフィールド領域ＳＦａ又はＳＦｂに当該図形を振り分けている。

尚、サブフィールド領域に図形を振り分ける際の基準部を左下隅以外の隅部にしてもよい。
また、図６に示すように、ショット分割された各図形の重心を基準部として、その基準部の位置に基づいていずれか１つのサブフィールド領域に図形を振り分けてもよい。図６（Ａ）に示すように、サブフィールド領域の重複幅を最大ショットサイズａの４／３倍の長さとしており、その重複領域を半分に区切る線をショット判定線としている。そして、図６（Ｂ）に示すように、各図形の基準部たる重心がショット判定線よりもどちらのサブフィールド領域側に位置するか否かにより、いずれかのサブフィールド領域ＳＦａ又はＳＦｂに当該図形を振り分けている。

次に、１ストライプ分の処理が終了したか否かを判別する（ステップＳ４０）。このステップＳ４０で１ストライプ分の処理が終了していないと判別された場合、上記ステップＳ１０の処理に戻る。

一方、１ストライプ分の処理が終了したと判別された場合、本ルーチンを終了する。このとき、次のストライプ領域で２パス目以降の振分処理がある場合、その分のショット分割された図形はメモリ２１６に記憶させておく。

以上説明したように、本実施の形態では、描画データに定義された図形データをショット単位の複数の図形に分割した後、分割された図形をサブフィールド領域に振り分けることで、ショットデータを生成した。従って、サブフィールド分割をショット分割の前に行う従来の方法に比べて、ショット分割方法を単純化することができる。

また、サブフィールド分割をショット分割の前に行う従来の方法では、図８（Ａ）に示すように、サブフィールド領域の境界（以下「サブフィールド境界」）が存在する場合には、そのサブフィールド境界近傍でショット数が増大する問題があった。これに対して、本実施の形態によれば、図８（Ｂ）に示すように、サブフィールド境界の有無にかかわらず、ショット数は一定であり、ショット数の増大を防ぐことができる。

さらに、このように単純化されたショット分割方法を、前処理のショット数の見積もりを行う際に採用することができるため、前処理部２０８で行われるショット数の見積もりの精度、ひいては描画時間の見積もり精度を向上させることができる。

また、本実施の形態では、多重描画を行う場合、２パス目以降で図形をサブフィールド領域に振り分ける際に、１パス目でショット分割された図形をメモリ２１６から読み出して用いるため、２パス目以降のショット分割が不要となる。これにより、２パス目以降のショット分割に要する時間を削減できるため、ショットデータの生成時間を短縮することができる。従って、描画スループットを向上させることができる。
さらに、同一ストライプ領域内でサブフィールド領域をずらして多重描画を行う場合、１パス目のショットデータ生成時にショット分割された図形が、すぐに行われる２パス目のサブフィールド領域への振り分けで用いられるため、メモリ２１６に格納されている図形を短時間で消去することができる。従って、ショット分割された図形を記憶させるメモリ２１６の容量を小さくすることができるという効果が得られる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。

また、上記実施の形態では、ショット分割後に、パターン位置の展開処理を行いながらサブフィールド領域への振り分けを行っているが、パターン位置の展開処理を行いながらショット分割を行うようにしてもよい。

本発明の実施の形態による電子ビーム描画装置の構成を示す模式図である。 製品レチクル１４２の描画処理を説明するための図である。 本発明の実施の形態によるショットデータの生成方法を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態によるショットデータの生成方法を説明する概念図である。 ショット分割された図形をサブフィールド領域に振り分ける方法を説明する概念図である（その１）。 ショット分割された図形をサブフィールド領域に振り分ける方法を説明する概念図である（その２）。 多重描画時のサブフィールド領域への図形の振り分けを説明する概念図である。 サブフィールド境界の影響を説明する概念図である。 従来のショットデータの生成方法を説明する概念図である。

符号の説明

１３０ 主偏向器
１３２ 副偏向器
２１０ ショットデータ生成部
２１２ ショット分割手段
２１４ 振分手段
２１６ メモリ
２１８ 偏向制御部

Claims (5)

1. 荷電粒子ビームを主偏向器及び副偏向器で偏向して試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、
   図形パターンの形状及び位置が定義された描画データからショットデータを生成するショットデータ生成部と、
   前記ショットデータから前記主偏向器及び副偏向器を制御するための偏向データを生成する偏向制御部とを備え、
   前記ショットデータ生成部は、前記描画データに定義された図形パターンをショット単位の図形に分割するショット分割手段と、このショット分割手段により分割された各図形を前記主偏向器で偏向可能なサブフィールド領域に振り分ける振分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。
2. 隣り合うサブフィールド領域が最大ショットサイズ以上の幅で重複するように複数のサブフィールド領域を構成し、
   前記振分手段は、前記ショット分割手段により分割された図形の一部が前記サブフィールド領域の重複部分に位置する場合、その図形の基準部分の位置に基づいていずれか１つのサブフィールド領域に振り分け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。
3. 主偏向器及び副偏向器により偏向される荷電粒子ビームを用いて試料にパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
   図形パターンの形状及び位置が定義された描画データからショットデータを生成するステップと、
   前記ショットデータから前記主偏向器及び副偏向器を制御するための偏向データを生成するステップとを含み、
   前記ショットデータを生成するステップは、前記描画データに定義された図形パターンをショット単位の複数の図形に分割するショット分割ステップと、分割された各図形を前記主偏向器で偏向可能なサブフィールド領域に振り分ける振分ステップとを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
4. 隣り合うサブフィールド領域が最大ショットサイズ以上の幅で重複するように複数のサブフィールド領域を構成し、
   前記振分ステップでは、前記分割ステップで分割された図形の一部がサブフィールドの重複部分に位置する場合、その図形の基準部分の位置に基づいていずれか１つのサブフィールド領域に振り分け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方法。
5. 前記ショット分割ステップの終了後、前記描画データに定義された位置情報の展開処理を行いながら、前記振分ステップを実行することを特徴とする請求項３又は４記載の荷電粒子ビーム描画方法。
   

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