JP2013074207A - Charged particle beam lithography device and charged particle beam lithography method - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a charged particle beam drawing apparatus and a charged particle beam drawing method.
半導体素子は、回路パターンが形成された原画パターン(マスクまたはレチクルを指す。以下では、マスクと総称する。)を用い、いわゆるステッパと呼ばれる縮小投影露光装置でウェハ上にパターンを露光転写して回路形成することにより製造される。マスクの製造には、微細パターンを描画可能な電子ビーム描画装置が用いられる。 The semiconductor element uses an original pattern pattern (a mask or a reticle, which will be collectively referred to as a mask hereinafter) on which a circuit pattern is formed, and the circuit is exposed and transferred onto a wafer by a reduction projection exposure apparatus called a stepper. Manufactured by forming. For manufacturing the mask, an electron beam drawing apparatus capable of drawing a fine pattern is used.
特許文献1には、電子ビームリソグラフィ技術に使用される可変成形型電子ビーム描画装置が開示されている。こうした装置における描画データは、CADシステムを用いて設計された半導体集積回路などの設計データ(CADデータ)に、補正や図形パターンの分割などの処理を施すことによって作成される。
例えば、図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム(主偏向領域)単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。 For example, the graphic pattern division processing is performed in units of the maximum shot size defined by the size of the electron beam, and the coordinate position, size, and irradiation time of each divided shot are set. Then, drawing data is created so that a shot is formed according to the shape and size of the graphic pattern to be drawn. The drawing data is divided into strip-shaped frames (main deflection areas) and further divided into sub-deflection areas. That is, the drawing data of the entire chip has a data hierarchical structure including a plurality of strip-shaped frame data according to the size of the main deflection area and a plurality of sub deflection area units smaller than the main deflection area in the frame. .
副偏向領域内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器により形成される。具体的には、電子銃から出射された電子ビームが、第1のアパーチャで矩形状に成形された後、成形偏向器で第2のアパーチャ上に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、上述の通り、副偏向器と主偏向器により偏向されて、ステージ上に載置されたマスクに照射される。 When drawing in the sub-deflection area, a shot having a size and shape prepared according to the pattern figure is formed by the shaping deflector. Specifically, after the electron beam emitted from the electron gun is shaped into a rectangular shape by the first aperture, it is projected onto the second aperture by the shaping deflector to change the beam shape and dimensions. . Thereafter, as described above, the light is deflected by the sub-deflector and the main deflector and is irradiated onto the mask placed on the stage.
近年、大規模集積回路(LSI)の高集積化および大容量化に伴い、半導体素子に要求される回路線幅は益々狭くなっている。これに対応して、電子ビーム描画装置における電子ビームのショットサイズや偏向器の偏向幅も小さくなる傾向にある。しかしながら、ショットサイズや偏向幅の縮小化は描画処理の長時間化を招くため、全体のスループットを向上させることが急務となっている。 In recent years, the circuit line width required for a semiconductor element has become increasingly narrower as the large scale integrated circuit (LSI) is highly integrated and has a large capacity. Correspondingly, the shot size of the electron beam and the deflection width of the deflector in the electron beam drawing apparatus tend to be reduced. However, since reduction of the shot size and deflection width leads to longer drawing processing, it is an urgent task to improve the overall throughput.
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、スループットの向上を図ることのできる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。 The present invention has been made in view of these points. That is, an object of the present invention is to provide a charged particle beam drawing apparatus and a charged particle beam drawing method capable of improving throughput.
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
本発明の第1の態様は、荷電粒子ビームによりパターンを描画する荷電粒子ビーム描画装置において、
基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を取得し、この割合が所定値以上であるか否かによって描画条件を決定する制御部と、
荷電粒子ビームが透過する開口部を有し、鉛直方向に移動可能な絞りと、
制御部からの信号を受け取って、絞りの位置を調整する調整部とを有することを特徴とするものである。
A first aspect of the present invention is a charged particle beam drawing apparatus for drawing a pattern with a charged particle beam.
A control unit that obtains a ratio of the area of the pattern that requires drawing accuracy equal to or higher than a reference value to an area of the entire pattern, and determines a drawing condition depending on whether the ratio is equal to or greater than a predetermined value;
A diaphragm having an opening through which a charged particle beam is transmitted and movable in a vertical direction;
And an adjustment unit that receives a signal from the control unit and adjusts the position of the diaphragm.
本発明の第1の態様は、荷電粒子ビームを所定の形状に成形するアパーチャと、
荷電粒子ビームをアパーチャに照明するレンズとを有し、
アパーチャとレンズの間に絞りが配置されることが好ましい。
According to a first aspect of the present invention, an aperture that shapes a charged particle beam into a predetermined shape;
A lens for illuminating the aperture with a charged particle beam;
A diaphragm is preferably disposed between the aperture and the lens.
本発明の第2の態様は、荷電粒子ビームにより所定のパターンを描画する荷電粒子ビーム描画方法において、
基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を所定値と比較し、
上記割合が所定値未満である場合、上記基準値未満の描画精度を要求されるパターンを、上記基準値以上の描画精度を要求されるパターンより高い電流密度で描画し、
上記割合が所定値以上である場合、全てのパターンを同じ電流密度で描画することを特徴とするものである。
A second aspect of the present invention is a charged particle beam drawing method for drawing a predetermined pattern with a charged particle beam.
Compare the ratio of the area of the pattern that requires drawing accuracy higher than the reference value to the area of the entire pattern with a predetermined value,
When the ratio is less than a predetermined value, a pattern that requires a drawing accuracy less than the reference value is drawn at a higher current density than a pattern that requires a drawing accuracy that is higher than the reference value,
When the ratio is equal to or greater than a predetermined value, all patterns are drawn with the same current density.
本発明の第2の態様では、荷電粒子ビームを透過させる開口部を備えた絞りを鉛直方向に移動させることで電流密度を変化させることが好ましい。 In the second aspect of the present invention, it is preferable to change the current density by moving a diaphragm provided with an opening for transmitting the charged particle beam in the vertical direction.
本発明の第2の態様において、描画は、アパーチャにレンズで荷電粒子ビームを照明することにより、荷電粒子ビームを所定の形状に成形して行われ、
絞りは、アパーチャとレンズの間に配置されることが好ましい。
In the second aspect of the present invention, drawing is performed by illuminating the aperture with a lens with a lens to form the charged particle beam into a predetermined shape,
The diaphragm is preferably disposed between the aperture and the lens.
本発明によれば、スループットの向上を図ることのできる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が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charged particle beam drawing apparatus and charged particle beam drawing method which can aim at the improvement of a throughput are provided.
上述したように、電子ビーム描画装置における電子ビームのショットサイズや偏向器の偏向幅は小さくなっている。こうしたショットサイズや偏向幅の縮小化は、描画処理の長時間化を招き、スループットを低下させる。ところで、マスク上に描画されるパターンにおいては、必ずしもその全てに高い描画精度が要求されるものではない。つまり、描画パターンのうち、その一部には高解像度であることが要求されるものの、他の部分はこれより低い解像度で十分であることが多い。しかしながら、従来の描画方法では、高解像度が要求される一部のパターンの描画条件に合わせて、全体の描画条件を決定していた。このことは、高い描画精度が必要とされないパターンに対して、過剰の精度で描画を行っていることになる。 As described above, the shot size of the electron beam and the deflection width of the deflector are small in the electron beam drawing apparatus. Such reduction in shot size and deflection width leads to longer drawing processing and lowers throughput. By the way, the pattern drawn on the mask does not necessarily require high drawing accuracy for all of the patterns. That is, although a part of the drawing pattern is required to have high resolution, a lower resolution is often sufficient for the other part. However, in the conventional drawing method, the overall drawing conditions are determined in accordance with the drawing conditions of some patterns that require high resolution. This means that drawing is performed with excessive accuracy for a pattern that does not require high drawing accuracy.
そこで、本実施の形態においては、基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積(SH)を求め、この面積が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)を算出する。この割合が所定値以上であるか否かによって描画条件を変えることにより、全体のスループット向上を図る。 Therefore, in the present embodiment, the area (S H ) of a pattern that requires a drawing accuracy higher than the reference value is obtained, and the ratio (S H / S) of this area to the area (S) of the entire drawing pattern is obtained. calculate. The overall throughput is improved by changing the drawing condition depending on whether this ratio is equal to or greater than a predetermined value.
電子ビーム描画装置における描画速度を決定する主たる要因として、電子ビームの電流密度が挙げられる。電流密度が高いほど、感光剤を感光する時間が短くなるので、描画速度は速くなる。しかし、電流密度が高くなると、クーロン効果によるビーム分解能の低下(ビームぼけ)が大きくなる。このため、要求される描画精度を考慮して、電流密度を決定することが必要になる。本実施の形態では、上記の割合(SH/S)が所定値以上である場合には、描画パターンの殆どに高い描画精度が要求されるため、低電流密度で描画する。一方、上記の割合(SH/S)が所定値未満である場合には、高い描画精度が要求されるパターンと、そうでないパターンとが混在しているため、前者に対しては低電流密度で描画し、後者に対しては高電流密度で描画する。つまり、パターンの描画精度に応じて電流密度の切り替えを行う。 The main factor that determines the drawing speed in the electron beam drawing apparatus is the current density of the electron beam. The higher the current density, the shorter the time for exposing the photosensitive agent, so that the drawing speed increases. However, as the current density increases, beam resolution degradation (beam blur) due to the Coulomb effect increases. For this reason, it is necessary to determine the current density in consideration of the required drawing accuracy. In the present embodiment, when the ratio ( SH / S) is equal to or greater than a predetermined value, drawing is performed at a low current density because high drawing accuracy is required for most of the drawing patterns. On the other hand, when the ratio (S H / S) is less than a predetermined value, a pattern requiring high drawing accuracy and a pattern not required are mixed, so that a low current density is used for the former. Draw with a high current density for the latter. That is, the current density is switched according to the pattern drawing accuracy.
図1は、本実施の形態における電子ビーム描画装置の一例である。 FIG. 1 is an example of an electron beam drawing apparatus according to this embodiment.
図1に示すように、電子ビーム描画装置の試料室1内には、試料2が設置されるステージ3が設けられている。試料2は、例えば、ガラス基板または石英基板の上に、クロム膜とレジストがこの順で形成されたものである。本実施の形態では、レジストに対して電子ビームで描画を行う。
As shown in FIG. 1, a
ステージ3は、ステージ駆動回路4によりX方向とY方向に駆動される。ステージ3の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位置回路5により測定される。
The
試料室1の上方には、電子ビーム光学系31が設置されている。この電子ビーム光学系31は、電子銃6、照明レンズ7、8、投影レンズ9、10、縮小レンズ11、対物レンズ12、ブランキング用偏向器13、成形偏向器14、ビーム走査用の主偏向器15、ビーム走査用の副偏向器16、電流密度調整用アパーチャ101、および、2個のビーム成形用の第1のアパーチャ17と第2のアパーチャ18などから構成されている。
An electron beam
図2は、電子ビームによる描画方法の説明図である。この図に示すように、試料2上に描画されるパターン51は、短冊状のフレーム領域52に分割されている。電子ビーム54による描画は、ステージ3が一方向(例えば、X方向)に連続移動しながら、フレーム領域52毎に行われる。フレーム領域52は、さらに副偏向領域53に分割されており、電子ビーム54は、副偏向領域53内の必要な部分のみを描画する。尚、フレーム領域52は、主偏向器15の偏向幅で決まる短冊状の描画領域であり、副偏向領域53は、副偏向器16の偏向幅で決まる単位描画領域である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a drawing method using an electron beam. As shown in this figure, the
副偏向領域53の基準位置の位置決めは、主偏向器15で行われ、副偏向領域53内での描画は、副偏向器16によって制御される。すなわち、主偏向器15によって、電子ビーム54が所定の副偏向領域53に位置決めされ、副偏向器16によって、副偏向領域53内での描画位置が決められる。さらに、成形偏向器14とビーム成形用の第1のアパーチャ17と第2のアパーチャ18によって、電子ビーム54の形状と寸法が決められる。そして、ステージ3を一方向に連続移動させながら、副偏向領域53内を描画し、1つの副偏向領域53の描画が終了したら、次の副偏向領域53を描画する。フレーム領域52内の全ての副偏向領域53の描画が終了したら、ステージ3を連続移動させる方向と直交する方向(例えば、Y方向)にステップ移動させる。その後、同様の処理を繰り返して、フレーム領域52を順次描画して行く。
Positioning of the reference position of the
副偏向領域53は、副偏向器16によって、主偏向領域よりも高速に電子ビーム54が走査されて描画される領域であり、一般に最小描画単位となる。副偏向領域53内を描画する際には、パターン図形に応じて準備された寸法と形状のショットが成形偏向器14により形成される。具体的には、電子銃6から出射された電子ビーム54が、第1のアパーチャ17で矩形状に成形された後、成形偏向器14で第2のアパーチャ18に投影されて、そのビーム形状と寸法を変化させる。その後、電子ビーム54は、上述の通り、副偏向器16と主偏向器15により偏向されて、ステージ3上に載置された試料2に照射される。
The
設計者(ユーザ)が作成したCADデータは、OASISなどの階層化されたフォーマットの設計中間データに変換される。設計中間データには、レイヤ(層)毎に作成されて各マスクに形成される設計パターンデータが格納される。ここで、一般に、電子ビーム描画装置は、OASISデータを直接読み込めるようには構成されていない。すなわち、電子ビーム描画装置の製造メーカ毎に、独自のフォーマットデータが用いられている。このため、OASISデータは、レイヤ毎に各電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換されてから装置に入力される。 CAD data created by a designer (user) is converted into design intermediate data in a hierarchical format such as OASIS. The design intermediate data stores design pattern data created for each layer and formed on each mask. Here, generally, the electron beam drawing apparatus is not configured to directly read OASIS data. That is, unique format data is used for each manufacturer of the electron beam drawing apparatus. For this reason, the OASIS data is converted into format data unique to each electron beam drawing apparatus for each layer and then input to the apparatus.
図1で、符号20は入力部であり、記憶媒体である磁気ディスクを通じて電子ビーム描画装置にフォーマットデータが入力される部分である。設計パターンに含まれる図形は、長方形や三角形を基本図形としたものであるので、入力部20には、例えば、図形の基準位置における座標(x,y)、辺の長さ、長方形や三角形等の図形種を区別する識別子となる図形コードといった情報であって、各パターン図形の形、大きさ、位置等を定義した図形データが格納される。
In FIG. 1,
さらに、数十μm程度の範囲に存在する図形の集合を一般にクラスタまたはセルと称するが、これを用いてデータを階層化することが行われている。クラスタまたはセルには、各種図形を単独で配置したり、ある間隔で繰り返し配置したりする場合の配置座標や繰り返し記述も定義される。クラスタデータまたはセルデータは、さらにフレームまたはストライプと称される、幅が数百μmであって、長さがマスクのX方向またはY方向の全長に対応する100mm程度の短冊状領域に配置される。 Furthermore, a set of figures existing in a range of about several tens of μm is generally called a cluster or a cell, and data is hierarchized using this. In the cluster or cell, arrangement coordinates and repeated description when various figures are arranged alone or repeatedly at a certain interval are also defined. The cluster data or cell data is further arranged in a strip-shaped region called a frame or stripe having a width of several hundred μm and a length of about 100 mm corresponding to the total length of the mask in the X or Y direction. .
図形パターンの分割処理は、電子ビームのサイズにより規定される最大ショットサイズ単位で行われ、併せて、分割された各ショットの座標位置、サイズおよび照射時間が設定される。そして、描画する図形パターンの形状や大きさに応じてショットが成形されるように、描画データが作成される。描画データは、短冊状のフレーム(主偏向領域)単位で区切られ、さらにその中は副偏向領域に分割されている。つまり、チップ全体の描画データは、主偏向領域のサイズにしたがった複数の帯状のフレームデータと、フレーム内で主偏向領域よりも小さい複数の副偏向領域単位とからなるデータ階層構造になっている。 The graphic pattern division processing is performed in units of the maximum shot size defined by the size of the electron beam, and the coordinate position, size, and irradiation time of each divided shot are also set. Then, drawing data is created so that a shot is formed according to the shape and size of the graphic pattern to be drawn. The drawing data is divided into strip-shaped frames (main deflection areas) and further divided into sub-deflection areas. That is, the drawing data of the entire chip has a data hierarchical structure including a plurality of strip-shaped frame data according to the size of the main deflection area and a plurality of sub deflection area units smaller than the main deflection area in the frame. .
本実施の形態においては、試料2の描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積(SH)が求められる。そして、この面積が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)が求められ、入力部20を通じて制御計算機19へ入力される。制御計算機19は、本発明における「制御部」であり、後述するように、調整部としての電流密度調整用アパーチャ駆動回路100の動作を制御する。
In the present embodiment, among the drawing patterns of the
制御計算機19は、上記の割合((SH/S);以下、高解像度率とも称す。)が所定値r0以上であるか否かを判定する。判定の基準となる所定値r0は、例えば、次のようにして決定される。
高解像度率をrとすると、0<r<r0の場合、描画時間tは式(1)で表される。尚、式(1)において、tfは、r=1のときの描画時間(総描画時間)である。また、t0は、オフセット時間、例えば、ステージの移動時間、セトリング時間および電子ビームのドリフト補正時間などである。
Assuming that the high resolution rate is r, when 0 <r <r 0 , the drawing time t is expressed by Equation (1). In Expression (1), t f is r = rendering time when the 1 (total writing time). T 0 is an offset time, for example, a stage moving time, a settling time, and an electron beam drift correction time.
また、r0≦r<1の場合、描画時間tは式(2)で表される。
In addition, when r 0 ≦ r <1, the drawing time t is expressed by Expression (2).
式(1)および式(2)より、低電流密度と高電流密度の組合せで描画することによる描画時間の短縮率Δt/tfは、式(3)で表される。但し、k=(t0/tf)であり、総描画時間に対するオフセット時間の割合を示している。通常、k=0.1〜0.2である。
From Expressions (1) and (2), the drawing time reduction rate Δt / t f by drawing with a combination of a low current density and a high current density is expressed by Expression (3). However, k = (t 0 / t f ), which indicates the ratio of the offset time to the total drawing time. Usually, k = 0.1 to 0.2.
例えば、ウェハ32nm世代用のマスクの場合、従来の描画方法による総描画時間は、tf=20時間程度である。これを10%程度短縮しようとすると、式(4)の関係が成立する。
For example, in the case of a mask for the wafer 32 nm generation, the total writing time by the conventional writing method is about t f = 20 hours. If this is to be shortened by about 10%, the relationship of equation (4) is established.
式(3)および式(4)より、所定値r0は、式(5)で表される。
From the expressions (3) and (4), the predetermined value r 0 is expressed by the expression (5).
上記例によれば、所定値r0を0.9とすることにより、r<r0のパターンでは、総描画時間を10%以上短縮できることになる。 According to the above example, by the predetermined value r 0 and 0.9, in the pattern of r <r 0, so that the total writing time can be shortened by 10% or more.
例えば、所定値r0=0.7とする。基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積(SH)が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)が0.7以上である場合、制御計算機19は、描画パターンの殆どに高い描画精度が要求されると判断し、描画条件を低電流密度に設定する。この場合、描画時間tは、式(6)で表される。但し、D0は、描画対象となるレジストの感度である。
For example, the predetermined value r 0 = 0.7. When the ratio (S H / S) of the area (S H ) of the pattern that requires a drawing accuracy equal to or higher than the reference value to the area (S) of the entire drawing pattern is 0.7 or more, the
一方、上記の割合(SH/S)が0.7未満である場合、制御計算機19は、高い描画精度が要求されるパターンと、そうでないパターンとが混在していると判断し、パターンの描画精度に応じて電流密度の切り替えを行う。すなわち、前者を描画する際には、描画条件が低電流密度となるようにし、後者を描画する際には、描画条件が高電流密度となるようにする。この場合の描画時間tは、式(7)で表される。但し、JHは高電流密度、JLは低電流密度である。
On the other hand, when the ratio (S H / S) is less than 0.7, the
電子ビーム54の電流密度の切り替えは、図1の電流密度調整用アパーチャ101によって行う。電流密度調整用アパーチャ101は、本発明における「絞り」であり、電子ビーム54の光路に沿って移動可能であって、電子ビーム54が透過する開口部を備える。
The current density of the
図3および図4は、電流密度調整用アパーチャ101を用いて電子ビーム54の電流密度を変化させる様子を示す図である。
FIGS. 3 and 4 are diagrams showing how the current density of the
図3および図4に示すように、電子銃6から出射された電子ビーム54は、照明レンズ7、8によって、ビーム成形用の第1のアパーチャ17に照射される。このとき、照明レンズ8とビーム成形用の第1のアパーチャ17との間に、電流密度調整用アパーチャ101が配置される。電流密度調整用アパーチャ101は、電子ビーム54を透過させる開口部102を有する。また、図示を省略するが、電流密度調整用アパーチャ101は、電子ビーム54のビーム軸200に沿って上下に移動可能なように構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
電流密度調整用アパーチャ101を上記のように配置し、これを上下に移動させることで、電子ビーム54の電流密度を変えることができる。尚、電流密度調整用アパーチャ101を設けずに、図1に示したビーム成形用の第1のアパーチャ17と第2のアパーチャ18の相対距離を変えることで、電子ビーム54の電流密度を変えることも可能である。しかしながら、この方法の場合、電子ビーム54のぼけ量が、第1のアパーチャ17で成形される部分と第2のアパーチャ18で成形される部分とで変化することから、電流密度調整用アパーチャ101による方が好ましい。
By arranging the current
図3と図4では、電流密度調整用アパーチャ101の位置が異なる。図3によれば、電子ビーム54を低電流密度にすることができる。一方、図4によれば、電子ビーム54を図3に比べて高電流密度にすることができる。
3 and 4 are different in the position of the current
図1の入力部20には、既に説明したように、電子ビーム描画装置に固有のフォーマットデータに変換された描画データと、描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積(SH)が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)とが入力される。
As described above, the
制御計算機19によって入力部20から読み出された描画データは、まず、描画精度が要求される部分とその他の部分に分けられる。そして、その各々について、フレーム領域52毎にパターンメモリ21に一時的に格納される。パターンメモリ21に格納されたフレーム領域52毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や描画図形データ等で構成されるフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ22と描画データデコーダ23に送られる。
The drawing data read from the
パターンデータデコーダ22からの情報は、ブランキング回路24とビーム成形器ドライバ25に送られる。具体的には、パターンデータデコーダ22で上記データに基づいたブランキングデータが作成され、ブランキング回路24に送られる。また、所望とするビーム寸法データも作成されて、ビーム成形器ドライバ25に送られる。そして、ビーム成形器ドライバ25から、電子ビーム光学系31の成形偏向器14に所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム54の形状と寸法が制御される。
Information from the
また、パターンデータデコーダ22では、描画データに基づいて所望とするビーム形状データが作成されて、副偏向領域偏向量算出部28に送られる。
In the
副偏向領域偏向量算出部28は、パターンデータデコーダ22により作成したビーム形状データから、副偏向領域53における、1ショットごとの電子ビームの偏向量(移動距離)を算出する。算出された情報は、セトリング時間決定部29に送られ、副偏向による移動距離に対応したセトリング時間が決定される。
The sub deflection region deflection
セトリング時間決定部29で決定されたセトリング時間は、偏向制御部30へ送られた後、パターンの描画のタイミングを計りながら、偏向制御部30より、ブランキング回路24、ビーム成形器ドライバ25、主偏向器ドライバ26、副偏向器ドライバ27のいずれかに適宜送られる。
The settling time determined by the settling
描画データデコーダ23では、描画データに基づいて副偏向領域53の位置決めデータが作成され、このデータは主偏向器ドライバ26に送られる。次いで、主偏向器ドライバ26から主偏向器15へ所定の偏向信号が印加されて、電子ビーム54は、副偏向領域53の所定位置に偏向走査される。
The drawing
また、描画データデコーダ23では、描画データに基づいて、副偏向器16の走査のための制御信号が生成される。制御信号は、副偏向器ドライバ27に送られた後、副偏向器ドライバ27から副偏向器16に所定の副偏向信号が印加される。副偏向領域53内での描画は、設定されたセトリング時間が経過した後、電子ビーム54を繰り返し照射することによって行われる。
Further, the drawing
制御計算機19は、偏向制御部30にも接続している。偏向制御部30は、制御計算機19からの情報と、セトリング時間決定部29からの情報に基づいて、ブランキング回路24、ビーム成形器ドライバ25、主偏向器ドライバ26および副偏向器ドライバ27の動作を制御する。
The
制御計算機19は、入力部20から入力された情報、すなわち、描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積(SH)が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)について、この割合が所定値r0以上であるか否かを判定する。
The
例えば、所定値r0=0.7とした場合、上記の割合(SH/S)が0.7以上であれば、制御計算機19は、試料2に対する描画条件を低電流密度に設定する。そして、電流密度調整用アパーチャ駆動回路100を通じて、電流密度調整用アパーチャ101を電子ビーム54が低電流密度となる位置に調整する。例えば、電流密度調整用アパーチャ101が図3の位置となるようにする。
For example, when the predetermined value r 0 = 0.7, if the ratio (S H / S) is 0.7 or more, the
一方、上記の割合(SH/S)が0.7未満であれば、制御計算機19は、試料2に対する描画条件を低電流密度と高電流密度の2条件に設定し、パターンの描画精度に応じて電流密度調整用アパーチャ101の位置が切り替わるよう、電流密度調整用アパーチャ駆動回路100に信号を送る。電流密度調整用アパーチャ駆動回路100は、基準値以上の描画精度が要求されるパターンを描画する際には、電流密度調整用アパーチャ101を電子ビーム54が低電流密度となる位置(例えば、図3の位置)にし、要求される描画精度が基準値未満であるパターンを描画する際には、電流密度調整用アパーチャ101を電子ビーム54が高電流密度となる位置(例えば、図4の位置)にする。
On the other hand, if the ratio (S H / S) is less than 0.7, the
次に、図1および図2を参照して、本実施の形態による電子ビーム描画方法について説明する。 Next, an electron beam writing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、試料室1内のステージ3上に試料2を載置する。次いで、ステージ3の位置検出を位置回路5により行い、制御計算機19からの信号に基づいて、ステージ駆動回路4によりステージ3を描画可能な位置まで移動させる。
First, the
制御計算機19からの指令にしたがって、電流密度調整用アパーチャ駆動回路100は、電流密度調整用アパーチャ101の位置を調整する。
The current density adjusting
描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積(SH)が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)を所定値r0と比較し、所定値r0以上である場合、制御計算機19は、電流密度調整用アパーチャ駆動回路100を通じて、電流密度調整用アパーチャ101を電子ビーム54が低電流密度となる位置に調整する。この場合、試料2への描画を全て終えるまで、電流密度調整用アパーチャ101の位置は変更しない。尚、電流密度の値と、電流密度調整用アパーチャ101の位置との関係は予め把握しておく。これにより、調整時の手間を最小限に抑えることができる。
Of the drawing patterns, the ratio (S H / S) of the area (S H ) of the pattern that requires drawing accuracy equal to or higher than the reference value to the area (S) of the entire drawing pattern is compared with a predetermined value r 0 , When the value is equal to or greater than the predetermined value r 0 , the
一方、上記割合(SH/S)が所定値r0未満である場合、制御計算機19は、パターンの描画精度に応じて電流密度調整用アパーチャ101の位置が変わるように、電流密度調整用アパーチャ駆動回路100へ信号を送る。
On the other hand, when the ratio (S H / S) is less than the predetermined value r 0 , the
例えば、最初に基準値以上の描画精度が要求されるパターンを描画する場合、制御計算機19は、電流密度調整用アパーチャ駆動回路100に信号を送り、電流密度調整用アパーチャ101を電子ビーム54が低電流密度となる位置となるようにする。この場合も、電流密度の値と、電流密度調整用アパーチャ101の位置との関係は予め把握しておく。また、基準値以上の描画精度が要求されるパターンに適した電流密度と、基準値未満の描画精度で問題ないパターンに適した電流密度も予め定めておく。
For example, when drawing a pattern that requires drawing accuracy that is equal to or higher than a reference value for the first time, the
次に、電子銃6より電子ビーム54を出射する。出射された電子ビーム54は、照明レンズ7により集光される。そして、ブランキング用偏向器13により、電子ビーム54を試料2に照射するか否かの操作を行う。
Next, an
第1のアパーチャ17に入射した電子ビーム54は、第1のアパーチャ17の開口部を通過した後、ビーム成形器ドライバ25により制御された成形偏向器14によって偏向される。そして、第2のアパーチャ18に設けられた開口部を通過することにより、所望の形状と寸法を有するビーム形状になる。このビーム形状は、試料2に照射される電子ビーム54の描画単位である。
The
電子ビーム54は、ビーム形状に成形された後、縮小レンズ11によって縮小される。そして、試料2上における電子ビーム54の照射位置は、主偏向器ドライバ26によって制御された主偏向器15と、副偏向器ドライバ27によって制御された副偏向器16とにより制御される。主偏向器15は、試料2上の副偏向領域53に電子ビーム54を位置決めする。また、副偏向器16は、副偏向領域53内で描画位置を位置決めする。
The
試料2への電子ビーム54による描画は、ステージ3を一方向に移動させながら、電子ビーム54を走査することにより行われる。具体的には、ステージ3を一方向に移動させながら、各副偏向領域53内におけるパターンの描画を行う。そして、1つのフレーム領域52内にある全ての副偏向領域53の描画を終えた後は、ステージ3を新たなフレーム領域52に移動して同様に描画する。
Drawing with the
描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積(SH)が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)が所定値r0未満である場合、描画途中で制御計算機19は、電流密度調整用アパーチャ駆動回路100に信号を送る。そして、パターンの描画精度に応じた電流密度となるように電流密度調整用アパーチャ101の位置を調整する。
Of the drawing patterns, the ratio (S H / S) of the area (S H ) of the pattern that requires drawing accuracy equal to or higher than the reference value to the area (S) of the entire drawing pattern is less than the predetermined value r 0 In the middle of drawing, the
例えば、上記のように、最初に、基準値以上の描画精度が要求されるパターンを描画する場合、電流密度調整用アパーチャ101は、低電流密度の位置に調整される。その後、要求される描画精度が基準値未満のパターンを描画する際に、電流密度調整用アパーチャ101の位置を変える。具体的には、制御計算機19から電流密度調整用アパーチャ駆動回路100に信号が送られ、電流密度調整用アパーチャ101を電子ビーム54が高電流密度となる位置に変更する。
For example, as described above, when drawing a pattern that requires drawing accuracy equal to or higher than the reference value first, the current
尚、本実施の形態において、低電流密度とは、例えば30A/cm2の電流密度とすることができ、高電流密度とは、例えば200A/cm2の電流密度とすることができる。尚、電流密度の変化は、2段階に限られるものではなく、3段階以上とすることも可能である。 In the present embodiment, the low current density can be, for example, a current density of 30 A / cm 2 , and the high current density can be, for example, a current density of 200 A / cm 2 . Note that the change in current density is not limited to two steps, and may be three or more steps.
上記のようにして、試料2の全てのフレーム領域52の描画を終えた後は、新たなマスクに交換し、上記と同様の方法による描画を繰り返す。このとき、マスクの交換とともに、描画パターンの品種(例えば、ライン系パターンやホール系パターンなど)や描画パターンの世代が変わる場合には、入力部20から新たに情報、すなわち、描画パターンのうちで、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積(SH)が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)を制御計算機19へ入力する。
After drawing all the
制御計算機19は、描画精度が要求されるパターン領域とそうでない領域を弁別し、上記の割合(SH/S)が所定値r0以上であるか否かを判定して新たに描画条件を設定する。そして、電流密度調整用アパーチャ駆動回路100を通じて、電流密度調整用アパーチャ101の位置を調整する。
以上述べたように、本実施の形態においては、基準値以上の描画精度が要求されるパターンの面積(SH)を求め、この面積が描画パターン全体の面積(S)に占める割合(SH/S)を算出する。この割合が所定値以上であるか否かによって、電子ビームの電流密度を変えるので、描画処理全体のスループット向上を図ることができる。例えば、所定値を0.9とすると、先端マスクとされる、ウェハ32nm世代用のマスクの場合、パターンによっては、従来の描画方法による総描画時間を10%以上短縮することが可能である。 As described above, in the present embodiment, the area (S H ) of a pattern that requires a drawing accuracy higher than a reference value is obtained, and the ratio of this area to the area (S) of the entire drawing pattern (S H) / S). Since the electron beam current density is changed depending on whether this ratio is equal to or greater than a predetermined value, the throughput of the entire drawing process can be improved. For example, when the predetermined value is 0.9, in the case of a mask for a wafer 32 nm generation used as a leading edge mask, the total drawing time by the conventional drawing method can be shortened by 10% or more depending on the pattern.
また、本実施の形態においては、要求される描画精度との関係で電流密度の高低を決定するので、電流密度を高くすることでビーム分解能が低下しても、問題となるような描画精度の低下を招くことがない。換言すると、高い描画精度が要求されるパターンを含むパターンを効率的に描画することができる。 Further, in this embodiment, since the current density is determined in relation to the required drawing accuracy, even if the beam resolution is lowered by increasing the current density, the drawing accuracy is problematic. There will be no decline. In other words, it is possible to efficiently draw a pattern including a pattern that requires high drawing accuracy.
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において、種々変形して実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
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。 For example, although the electron beam is used in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the case where another charged particle beam such as an ion beam is used.
また、本実施の形態では、照明レンズを2つ設けているが、本発明はこれに限られるものではない。2つの照明レンズを設けることで、電流密度の調整をレンズで行うことができる。しかしながら、本実施の形態では、電流密度調整用アパーチャによりこれを行うことが可能であるので、照明レンズを1つとしてもよい。 In this embodiment, two illumination lenses are provided, but the present invention is not limited to this. By providing two illumination lenses, the current density can be adjusted with the lenses. However, in the present embodiment, this can be performed by the current density adjusting aperture, so that only one illumination lens may be used.
1 試料室
2 試料
3 ステージ
4 ステージ駆動回路
5 位置回路
6 電子銃
7、8 照明レンズ
9、10 投影レンズ
11 縮小レンズ
12 対物レンズ
13 ブランキング用偏向器
14 成形偏向器
15 主偏向器
16 副偏向器
17 第1のアパーチャ
18 第2のアパーチャ
19 制御計算機
20 入力部
21 パターンメモリ
22 パターンデータデコーダ
23 描画データデコーダ
24 ブランキング回路
25 ビーム成形器ドライバ
26 主偏向器ドライバ
27 副偏向器ドライバ
28 副偏向領域偏向量算出部
29 セトリング時間決定部
30 偏向制御部
31 電子ビーム光学系
51 描画されるパターン
52 フレーム領域
53 副偏向領域
54 電子ビーム
100 電流密度調整用アパーチャ駆動回路
101 電流密度調整用アパーチャ
102 開口部
200 ビーム軸
DESCRIPTION OF
Claims (5)
基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を取得し、前記割合が所定値以上であるか否かによって描画条件を決定する制御部と、
前記荷電粒子ビームが透過する開口部を有し、鉛直方向に移動可能な絞りと、
前記制御部からの信号を受け取って、前記絞りの位置を調整する調整部とを有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。 In a charged particle beam drawing apparatus that draws a pattern with a charged particle beam,
A control unit that obtains a ratio of the area of the pattern that requires drawing accuracy equal to or higher than a reference value to an area of the entire pattern, and determines a drawing condition depending on whether the ratio is equal to or greater than a predetermined value;
A diaphragm having an opening through which the charged particle beam is transmitted and movable in a vertical direction;
A charged particle beam drawing apparatus comprising: an adjustment unit that receives a signal from the control unit and adjusts the position of the diaphragm.
前記荷電粒子ビームを前記アパーチャに照明するレンズとを有し、
前記絞りは、前記アパーチャと前記レンズの間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子ビーム描画装置。 An aperture for shaping the charged particle beam into a predetermined shape;
A lens for illuminating the aperture with the charged particle beam;
The charged particle beam drawing apparatus according to claim 1, wherein the diaphragm is disposed between the aperture and the lens.
基準値以上の描画精度を要求されるパターンの面積がパターン全体の面積に占める割合を所定値と比較し、
前記割合が所定値未満である場合、前記基準値未満の描画精度を要求されるパターンを、前記基準値以上の描画精度を要求されるパターンより高い電流密度で描画し、
前記割合が所定値以上である場合、全てのパターンを同じ電流密度で描画することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。 In a charged particle beam drawing method for drawing a predetermined pattern with a charged particle beam,
Compare the ratio of the area of the pattern that requires drawing accuracy higher than the reference value to the area of the entire pattern with a predetermined value,
When the ratio is less than a predetermined value, a pattern that requires drawing accuracy less than the reference value is drawn at a higher current density than a pattern that requires drawing accuracy that is greater than the reference value,
When the ratio is equal to or greater than a predetermined value, all the patterns are drawn with the same current density.
前記絞りは、前記アパーチャと前記レンズの間に配置されることを特徴とする請求項3または4に記載の荷電粒子ビーム描画方法。
The drawing is performed by illuminating the charged particle beam with a lens on an aperture, thereby shaping the charged particle beam into a predetermined shape,
5. The charged particle beam writing method according to claim 3, wherein the diaphragm is disposed between the aperture and the lens.
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