JP3785023B2 - 回路パターンの設計方法、露光方法及び荷電粒子ビーム露光システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、部分一括露光方式の荷電粒子ビーム露光技術の回路パターンの設計方法、露光方法及び荷電粒子ビーム露光システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
電子ビーム露光は、半導体回路の微細パターンの加工を行う有効な手段である。代表的な電子ビーム露光方式である可変成形ビーム(Variable Shaped Beam:VSB)方式では、回路パターンを微小な長方形や三角形に分割して露光を繰り返すために、電子ビームのショット回数が莫大なものとなり、スループットが得られない。それに対して、図1に示すような、ビームサイズ以内の大きさの図形の形状の電子ビームを成形して、図形(キャラクタ)の一括露光を行う部分一括露光(Character Projection(CP))方式の露光方法により、ショット数を削減し、スループットを向上させる試みがなされている。電子ビームの成形は、キャラクタ形状の開口をもつCPアパーチャによってなされる。
【0003】
CP方式の電子ビーム露光方法においては、露光を行うの回路パターンからCP方式で露光を行う図形を抽出し、それら図形形状に対応した複数のビーム成形用のキャラクタの集合で形成されるCPアパーチャを用いて露光を行う。
【0004】
露光装置の概略を図6に示す。図6に示すように、電子銃601から打ち出された電子ビーム602は、第1成形アパーチャ603によって成形される。成形された電子ビーム602は、キャラクタ選択用偏向器604でCPアパーチャ605に形成された透過窓からなるキャラクタに照射される。キャラクタを透過した電子ビーム602は、縮小レンズ606で縮小された後、対物偏向器607で試料608上の所望の位置に照射される。
【0005】
図6に示したCPアパーチャ605の構成を図7を参照して説明する。図7に示すように、CPアパーチャ605上には、キャラクタ選択用偏向器604の一つの偏向領域に対応した、アパーチャブロック701が複数配置されている。それぞれのアパーチャブロック701内に配置したキャラクタ形状の透過窓を、露光の際に自由に選択することができる。
【0006】
アパーチャブロックに形成されたキャラクタ形状は、露光を行う半導体回路パターンの中で多く使用されるパターンでなければ、電子ビームのショット数の削減効果は小さくなってしまう。すなわち、各半導体回路パターン(半導体デバイス)に対して、その電子ビーム露光に最適なキャラクタにより構成されるアパーチャブロックが用意されていなければならない。そして、露光を行う一つの半導体回路パターンに対応して、露光時に一つのアパーチャブロックを選択する必要がある。
【0007】
すなわち、図8のような露光システムが、従来の方式である。まず、設計者が回路パターンを設計し(ステップS301)、設計されたデバイスパターンの中から、繰り返し使用される図形を抽出し、CP方式の露光を行うキャラクタとする(ステップS302)。
【0008】
抽出したキャラクタの形状を有するCPアパーチャを製作し(ステップS303)、電子ビーム露光装置に装着、使用アパーチャブロックをキャラクタ選択偏向器で選択できるように、CPアパーチャの位置を選択する(ステップS304)。回路パターンに対して、CP方式で露光を行うキャラクタと、VSB方式で露光する図形とに分割し、露光装置に対応する露光データに変換する(ステップS305)。
【0009】
そして、変換したデータを露光装置に入力し、選択したアパーチャブロックを用いて、シリコンウェーハやマスク基板などの試料に対して、電子ビーム露光を行う(ステップS306)。
【0010】
これまでは、露光を行なうオペレータが、対応するアパーチャを選択し装着、またはアパーチャブロックを選択して露光を行なってきた。また、たとえば特許第2885778号公報に記載されているように、回路パターンおよび、アパーチャにインデックスを設定し、露光装置にセットされているアパーチャのインデックスが露光を行うパターンに対して適正なものであるかを判断する方法が提案されている。
【0011】
この方法では、回路パターンが作成されるたびに、アパーチャを製作することになり、回路パターンとアパーチャの管理が困難になるとともに、アパーチャの設定の人為的なミスや、露光を行う回路パターンとCPアパーチャが増加した場合、それらの対応を取るのが困難になり、容易に所望のパターンの露光を行うことができなくなる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、回路パターンが作成されるたびに、アパーチャを製作することになり、回路パターンとアパーチャの管理が困難になるとともに、アパーチャの設定の人為的なミスや、露光を行う回路パターンとCPアパーチャが増加した場合、それらの対応を取るのが困難になり、容易に所望のパターンの露光を行うことができなくなるという問題があった。
【0013】
本発明の目的は、所有するCPアパーチャ及びアパーチャブロックに適した回路パターンの作成を行うことができる回路パターンの設計方法、露光方法及び荷電粒子ビーム露光システムを提供することにある。
【0014】
また、本発明の別の目的は、所有するCPアパーチャ及びアパーチャブロックと回路パターンとの管理が容易な回路パターンの設計方法、露光方法及び荷電粒子ビーム露光システムを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
[構成]
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【0016】
(1)本発明(請求項1)は、部分一括露光方式と可変成形ビーム方式とを併用して、試料上に荷電粒子ビーム露光を用いてパターンを形成する荷電粒子ビーム露光装置と、機能単位について回路パターンを最適化したスタンダード・セルが格納されたスタンダード・セル・ライブラリと、前記アパーチャに形成され,前記スタンダード・セルに対応するキャラクタが配置された各アパーチャブロックに固有なインデックスと,各アパーチャブロックに配置されているキャラクタに対応するスタンダード・セルの情報と,各スタンダード・セルに対応するキャラクタの全体を部分一括露光方式で露光するのに必要な荷電粒子ビームのショット数とが記憶されたCPアパーチャ管理テーブルとを具備する荷電粒子ビーム露光システムに対して、半導体デバイスの回路動作が記述された論理記述から、回路パターンを作成する回路パターンの設計方法であって、各アパーチャブロックについて、一つのアパーチャブロック中に形成されたキャラクタに対応したスタンダード・セルを用いて前記論理記述から回路パターンを形成し、各回路パターンと該回路パターンの生成に用いたアパーチャブロックとをそれぞれ関連づけるステップと、生成された複数の回路パターンの中から、所定の制約条件を満足する回路パターンを抽出するステップと、抽出された回路パターンに対応するアパーチャブロックを使用して荷電粒子ビーム露光を行った場合に、荷電粒子ビームの照射回数が最も少なくなるような回路パターンを選択するステップとを含む。
【0017】
本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
(a)前記回路パターンの形成に用いる回路パターンを選択するステップの後、前記選択された回路パターンに、前記選択された回路パターンに関連づけされているアパーチャブロックのインデックスを対応させて前記CPアパーチャ管理テーブルに登録すること。
【0018】
(b)前記CPアパーチャ管理テーブルには、該キャラクタに対応したパターンを可変成形ビーム方式で形成するのに必要な荷電粒子ビームのショット数がさらに登録され、前記所定の制約条件を満足する回路パターンを抽出するステップにおいて、前記制約条件を満足する回路パターンがない場合、前記スタンダード・セル・ライブラリに含まれる全てのスタンダード・セルを用いて前記制約条件を満足する回路パターンを生成するステップと、前記CPアパーチャ管理テーブルに登録されている各アパーチャブロックについて、生成された回路パターンからアパーチャブロックを用いた部分一括露光方式で形成可能なパターンを抽出し、抽出されたパターンの露光に必要な荷電粒子ビームのショット数と、抽出されなかったパターンを可変成形ビーム方式で露光を行うのに必要な荷電粒子ビームのショット数との和である荷電粒子ビームの総ショット数をそれぞれ算出するステップと、前記荷電粒子ビームの総ショット数が最も少ないアパーチャブロックを選択するステップとを含むこと。
【0019】
前記荷電粒子ビームの総ショット数が最も少ないアパーチャブロックを選択するステップ後、前記選択されたアパーチャブロックを用いて前記回路パターンに対応するパターンを転写する際に、指定された露光条件下でのスループットを計算するステップと、計算されたスループットが指定したスループット以上であれば、前記回路パターンに、前記選択されたアパーチャブロックのインデックスを対応させて前記CPアパーチャ管理テーブルに登録するステップとを含むこと。
【0020】
前記スループットの計算結果が、指定したスループットを下回る場合、生成した回路パターンに含まれるセルを、ショット数の削減の効果が大きいものから順番に、アパーチャブロック内に配置できるキャラクタ数の範囲で、部分一括方式で露光を行うキャラクタとして、新しいアパーチャブロックを作製する指示を出すステップと、作製するアパーチャブロックと、アパーチャブロックを搭載するCPアパーチャと、CPアパーチャ上のアパーチャブロックの位置と、生成した回路パターンとを対応させてCPアパーチャ管理テーブルに登録するステップとを含むこと。
【0021】
(2)本発明の露光方法は、前述した回路パターンの設計方法を用いて設計された回路パターンを露光装置に入力するための露光データに変換するステップと、入力された露光データに対応するアパーチャブロックをCPアパーチャ管理テーブルを参照して、露光データに対応するアパーチャブロックを搭載したアパーチャを選択するステップと、前記アパーチャを荷電粒子ビーム露光装置に装着し、使用するアパーチャブロックを荷電粒子ビームの照射可能範囲に移動させるステップと、前記使用するアパーチャブロックを用いて試料上に所定のパターンを転写するステップとを含む。
【0022】
(3)本発明の荷電粒子ビーム露光システムは、部分一括露光方式と可変成形ビーム方式とを併用して、試料上に荷電粒子ビーム露光を用いてパターンを形成する荷電粒子ビーム露光装置と、複数のスタンダード・セルの情報が格納されたスタンダード・セル・ライブラリと、前記荷電粒子ビーム露光装置に搭載され、前記スタンダード・セルに対応したキャラクタが形成され、前記荷電粒子ビーム露光装置の照射範囲以内の領域のアパーチャブロックを具備するアパーチャと、前記アパーチャに形成され,前記スタンダード・セルに対応するキャラクタが配置された各アパーチャブロックに固有なインデックスと,各アパーチャブロックに配置されているキャラクタに対応するスタンダード・セルの情報と,各スタンダード・セルに対応するキャラクタの全体を部分一括露光方式で露光するのに必要な荷電粒子ビームのショット数とが記憶されたCPアパーチャ管理テーブルと、前記スタンダード・セル・ライブラリ及びCPアパーチャ管理テーブルを参照してレイアウトを設計する設計部とを具備してなる。
【0023】
本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
前記CPアパーチャ管理テーブルには、前記露光装置に搭載される各CPアパーチャに固有なインデックスと、前記キャラクタについて、前記アパーチャブロック上の位置、配置方向、および、セルの大きさに関する情報と、露光データに固有なインデックスと、前記露光データに固有なインデックスに対応するアパーチャブロックのインデックスの情報とが更に登録されていること。
【0024】
[作用]
本発明は、上記構成によって以下の作用・効果を有する。
【0025】
一つのアパーチャブロックに形成されたキャラクタに対応するスタンダード・セルのみを用いて回路パターンの設計を行い、設計された回路パターンから荷電粒子ビームのショット数が小さいような回路パターンを選択することによって、現在所有するアパーチャを用いて部分一括露光方式でパターンの転写を行うことができると共に、
また、形成された回路パターンにアパーチャブロックを対応させて前記CPアパーチャ管理テーブルに格納することによって、回路パターンとCPアパーチャ及びアパーチャブロックとの管理が容易になり、使用するアパーチャブロックの選択ミスなどを排除することができ、生産するデバイスパターンに対して、容易に最適な電子ビーム露光を行うことができる。
【0026】
生成した回路パターンに含まれるセルを、ショット数の削減の効果が大きいものから順番に、アパーチャブロック内に配置できるキャラクタ数の範囲で、部分一括方式で露光を行うキャラクタとして、新しいアパーチャブロックを作製する指示を出すことによって、スループットが高いアパーチャブロックを有する新規のCPアパーチャを作成することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【0028】
[第1実施形態]
本システムでは、デバイスパターンの設計に用いるスタンダード・セル・ライブラリにCPアパーチャ管理テーブルを結合させ、パターンの設計段階で、選択可能なアパーチャ上のキャラクタを使用して、新規デバイスパターンを設計する。これにより、パターンを設計する時点で所有しているCPアパーチャに搭載されているアパーチャブロックならびにスタンダード・セルの情報を使用して、論理合成および自動配置配線を行うことができ、部分一括方式の電子ビーム露光に適した回路パターンを生成することができる。
【0029】
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる露光システムの概要を示す構成図である。なお、図1においては、ある半導体デバイス製品の回路パターンの生成から、そのパターンに最適なCPアパーチャ及びアパーチャブロックを選択して、電子ビーム露光を行うときの、ブロック図を示している。
【0030】
図1において、101はスタンダード・セル・ライブラリであり、論理ゲートやフリップフロップなどの機能単位について回路パターンを最適化したスタンダード・セルが登録されている。
【0031】
102はCPアパーチャ管理テーブルである。このCPアパーチャ管理テーブル102について、図2を参照して説明する。
図2に示すように、CPアパーチャ管理テーブル102では、複数のCPアパーチャ201の管理が行われており、それぞれのCPアパーチャ201には、固有なアパーチャID202,CPアパーチャ用マガジンなどにおけるアパーチャの格納位置203、CPアパーチャ上に搭載しているアパーチャブロックのリスト204が登録されている。登録された各アパーチャブロックには、それぞれに固有なID205と、CPアパーチャ上の搭載位置206、そして、アパーチャブロック上に配置されたスタンダード・セル(キャラクタ)207のリストが記録されている。そして、それらアパーチャブロック上に配置されている各スタンダード・セルについても、スタンダード・セルのセル名208、セルサイズ(キャラクタ数、すなわちCPショット数)210、アパーチャブロック内の配置位置213、セルの配置方向(回転角度および反転)209、および、可変成形ビーム(Variable Shaped Beam:VSB)方式で露光した場合のショット数211が記録されている。
【0032】
また、図1において、103はシステム設計WSであり、与えられた論理記述104からネットリスト105を作成する。論理記述104はハードウェア記述言語(HDL:Hardware Description Language又はHardware Design Language)などと呼ばれる言語を使って、半導体デバイスの動作が記述された論理記述である。例えば、論理記述104は、レジスタ・トランスファ・レベル(RTL)を用いて記述されている。
【0033】
106はパターン設計WSであり、システム設計WS103で作成されたネットリスト105からレイアウト107を作成する。108は検証ツールであり、レイアウト107に対してシミュレーション等を行い、作成されたレイアウト107が設計制約を満足するかを検証するものである。109はショット数算出部であり、CPアパーチャ管理テーブル102を参照して、レイアウト107を試料上に転写するのに必要な電子ビームの総ショット数110を求める。111は、評価部であり、実際に露光を行うパターンデータ112を決定する。113はパターンデータID付与部であり、実際に露光を行うパターンデータ112に対して固有なID114を付与し、CPアパーチャ管理テーブル102に登録するものである。115は、パターンデータ112を電子ビーム(EB)露光装置に対応した露光データ116に変換するデータ変換部である。
【0034】
117は、電子ビーム(EB)露光制御部であり、変換された露光データ116から、アパーチャブロックが格納されたマガジン118から露光に使用するCPアパーチャ119をEB露光装置120に装着し、CPアパーチャを機械的に移動させることによって、使用するアパーチャブロック121が露光可能になるようにする。
【0035】
図1に示す露光システムの構成について、半導体デバイス製品の回路パターンの生成から、そのパターンに最適なCPアパーチャ及びアパーチャブロックを選択して、露光を行うまでの一連の工程を図3,4を参照して説明する。
【0036】
(ステップS101)
先ず、システム設計ワークステーション(WS)103は、ある一つのアパーチャブロックを指定し、CPアパーチャ管理テーブル102を参照して指定されたアパーチャブロックに搭載されたスタンダード・セルの情報を得る。システム設計ワークステーション103は、スタンダード・セル・ライブラリ101を参照し、指定されたアパーチャブロックに搭載されている全てのスタンダード・セルの情報を得る。
【0037】
システム設計ワークステーション103は、ハードウェア記述言語(HDL:Hardware Description Language又はHardware Design Language)などと呼ばれる半導体デバイスの動作の論理記述104に対して、スタンダード・セル・ライブラリ101から指定されたアパーチャブロックに搭載されているスタンダード・セルのみを用いて論理合成を行ない、回路を構成するセルの接続情報を記述したネットリスト105を生成する。
【0038】
さらに、レイアウト設計ワークステーション(WS)106は、生成されたネットリスト105から、スタンダード・セル・ライブラリ101及びCPアパーチャ管理テーブル102を用いて、自動配置配線(Place and route:P&R)により、レイアウト(パターンデータ)107を生成する。生成されたレイアウト107に対し、使用したアパーチャブロックのIDの関連づけをしておく。
【0039】
なお、仮定したアパーチャブロック上に配置されているスタンダード・セルの配置方向が登録されているので、P&Rで配置できるセルの方向はいくつかに限定されている。
【0040】
(ステップS102)
CPアパーチャ管理テーブル102に登録された全てのアパーチャブロックに格納されたスタンダード・セルを用いて、レイアウトの生成を行ったか判断する。すべのアパーチャブロックを用いてパターンデータ候補の生成を行っていない場合、ステップS101に戻り、使用されていないアパーチャブロックを用いてレイアウト107を生成する。全てのアパーチャブロックを使用した場合には次のステップS103に移行する。
なお、以下では、ここで生成されたレイアウトの集合を第1レイアウト候補107aと記す。
【0041】
なお、場合によっては、CPアパーチャ管理テーブル102に格納された全てのアパーチャブロックを用いるのではなく、予め指定されたアパーチャブロックのみを用いてもよい。
【0042】
(ステップS103)
生成された第1のレイアウト候補107aのうち、タイミング検証やシミュレーションなどを行う検証ツール108により、動作周波数や、チップ面積などの設計制約条件を満足するレイアウト107を抽出する。抽出されたレイアウト107の集合を第2レイアウト候補107bとする。
【0043】
(ステップS104)
次いで、ステップS103で抽出された第2のレイアウト候補107bの中に、デバイスパターンの設計制約条件を満足するものがあったかどうかを確認する。デバイスパターンの設計制約条件を満足するレイアウトがあった場合にはステップS105に移行し、条件を満足するレイアウトが無かった場合にはステップS107に移行する。
【0044】
先ず、本実施形態において、制約条件を満足するレイアウトがあった場合について説明し、制約条件を満足するレイアウトがなかった場合を第2の実施形態で説明する。
先ず、制約条件を満足するレイアウトがあった場合について以下に説明する。
【0045】
(ステップS105)
ステップS104の判定の結果、第2のレイアウト候補群が複数のレイアウトを有する場合、ショット数算出部109は、第2レイアウト候補107bの各レイアウトについて、CPアパーチャ管理テーブル102を参照して部分一括露光(CP)方式でパターンを形成するのに必要な電子ビームのショット回数情報を得ることにより、電子ビームの総ショット数を算出する。
【0046】
各レイアウトには、レイアウト設計を行った際に、使用したアパーチャブロックのIDが関連づけされている。また、CPアパーチャ管理テーブル102には、アパーチャブロックのID、アパーチャブロックに搭載されたスタンダード・セル、及び各スタンダード・セルを転写するのに必要なショット数(セルサイズ)が登録されている。従って、CPアパーチャ管理テーブル102を参照することによって、レイアウトを転写するのに必要な総ショット数を算出することができる。
【0047】
そして、評価部111は、第2レイアウト候補107bに含まれる各レイアウトの総ショット数110を比較して、最も電子ビームの総ショット回数が少なくなるようなレイアウトを選び出す。選び出されたパターンデータを、電子露光に用いるパターンデータ112とする。
【0048】
なお、第2レイアウト候補107bが一つのパターンデータしか有しない場合には、ショット回数の算出を行わずに、そのパターンデータを電子露光に用いるパターンデータ112とする。
【0049】
(ステップS106)
次いで、パターンデータID付与部により、ステップS105で選択されたパターンデータ112にパターンデータID114を割り当て、CPアパーチャ管理テーブル102に、割り当てられたパターンデータID114とアパーチャブロックIDとの対応を登録する。
【0050】
(露光ステップ)
データ変換部115により露光に用いられる(選択された)パターンデータ112を露光装置に対応したデータ形式に変換し、変換された露光データ116を電子ビーム(EB)露光制御部117に入力する。露光データ116を電子ビーム露光制御部117に入力すると、パターンデータID114に対応したアパーチャブロックIDを持つアパーチャブロックのデータをCPアパーチャ管理テーブル102から取得する。取得したデータから、そのアパーチャブロックが搭載されているCPアパーチャ119をマガジン118から電子ビーム(EB)露光装置120に装着し、装着されたCPアパーチャ119を機械的に移動させることによって、使用するアパーチャブロック121が露光可能になるようにする。そして、CP方式により電子ビーム露光を行い、回路パターンを試料122に転写する。
【0051】
上述のように、設計した半導体デバイスに対して、所有するCPアパーチャに適したパターンデータを生成することが可能となることから、さまざまなパターンについて、それぞれ最適なCPアパーチャおよびアパーチャブロックを決定することができる。これらのパターンデータとアパーチャブロックとの対応は、CPアパーチャ管理テーブルがそれぞれのIDにより管理する。
【0052】
このことから、パターンの露光の際に、露光を行うパターンデータとCPアパーチャおよびアパーチャブロックとの対応を容易にとることができ、露光を行うオペレータなどが、対応がとれなくなったり、使用するアパーチャブロックの選択を誤ったりすることがなくなる。
【0053】
さらに、この方法で設計されたパターンデータ内で使用される図形は、すべて、アパーチャブロック上にその形状が配置されているため、CP方式でパターンを形成するキャラクタに対応する。したがって、電子ビームのショット回数が最も少なくなり、露光のスループットも、最高のものが得られる。
【0054】
本実施形態で導入した電子ビーム露光システムにより、所有するCPアパーチャおよびアパーチャブロックに最適なパターンデータを生成することができ、同時に、そのパターンデータのCP方式の電子ビーム露光に最適な(つまり、電子ビームショット回数が最も少なくなるような)アパーチャブロックを決定することができる。
【0055】
[第2の実施形態]
次に、本実施形態では、第1の実施形態のステップS104において、デバイスパターンの設計制約条件を満足するアパーチャブロックが見つからなかった場合について説明する。
【0056】
(ステップS107)
先ず、システム設計WS103により、論理合成で使用するスタンダード・セルを限定せずに、スタンダード・セル・ライブラリ101に格納されている全てのスタンダード・セルを用いて論理合成を行ってネットリストを生成する。そして生成されたネットリストを用いてパターン設計WS106によりP&Rを行ってレイアウトを作成しつつ、検証ツール108で設計制約条件に適合/不適合を検証することによって、設計制約条件を満足するレイアウト107を生成する。
【0057】
(ステップS108)
次いで、ショット数算出部109により、ステップS107で得られたレイアウトのうち、CPアパーチャ管理テーブル102に登録されているある一つのアパーチャブロック内のスタンダード・セルで形成可能なセルを抽出する。そして、ショット数算出部109により、抽出されたセルについてはCP方式で、それ以外のセルについてはVSB方式で電子ビーム露光を行うとして、デバイスパターン全体を電子ビーム露光したときの総ショット数を計算する。この計算は、CPアパーチャ管理テーブル内に、各スタンダード・セルのCP方式及びVSB方式で露光を行った場合のショット数がそれぞれ登録されているため、容易に行うことができる。
【0058】
(ステップS109)
CPアパーチャ管理テーブルに登録されているすべてのアパーチャブロックについて、VSB方式と組み合わせた場合の総ショット数を計算したか判断する。総ショット数を計算していないアパーチャブロックがある場合には、ステップS108に戻り、計算されていないアパーチャブロックの総ショット数を計算する。CPアパーチャ管理テーブルに登録されている全てのアパーチャブロックについて総ショット数の算出が終わった場合には、ステップS110に移行する。
【0059】
(ステップS110)
次いで、ステップS108で総ショット数が計算されたアパーチャブロックの中から、総ショット数が最も少なくなるアパーチャブロックを選択する。
【0060】
(ステップS111)
次いで、評価部111により、ステップS110で選ばれたアパーチャブロックの電子ビームショット数を、露光装置、プロセスの条件にしたがったパラメータを用いて、スループット124に換算する。
【0061】
スループット124を計算するためのパラメータとしては、1回のビームの照射時間、各種偏向器の偏向待ち時間や、ステージ調整時間、ビーム調整時間や、マーク検出・アライメント時間、その他のオーバーヘッドなどがある。これらのパラメータは、実際に露光を行う装置や、プロセスの条件に合わせて設定してもよいし、あらかじめ、標準となる条件を設定しておき、標準条件を用いて計算される標準的なスループットによる比較を行ってもよい。
【0062】
(ステップS112)
次いで、評価部111により、ステップS111で計算されたスループット124が、設定したスループット以上であるかを判断する。計算値が設定値以上でない場合にはステップS113に移行し、計算値が設定値以上であった場合にはステップS114に移行する。
【0063】
(ステップS113)
設計したパターンの露光が希望のスループット以上の速さでない場合と判断された場合には、使用するセルに基づいてパターン希望のスループット以上の速さで行うことができる新規のCPアパーチャを作製する。この新規のCPアパーチャの作製については、次の実施形態で説明する。
【0064】
(ステップS114)
ステップS112で希望のスループット以上の速さで設計したパターンの露光が可能な場合には、評価部111により、露光に用いるアパーチャブロック123とパターンデータ112との組み合わせと設定する。そして、パターンデータID付与部113により、設計されたパターンデータ112にIDを設定し、設定されたIDにステップS110で選択されたアパーチャブロックのIDを対応づけて、CPアパーチャ管理テーブル102に登録する。
【0065】
(露光ステップ)
データ変換部115により露光に用いられる(選択された)パターンデータ112を露光装置に対応したデータ形式に変換し、変換された露光データ116を電子ビーム(EB)露光制御部117に入力する。露光データ116を電子ビーム露光制御部117に入力すると、パターンデータID114に対応したアパーチャブロックIDを持つアパーチャブロックのデータをCPアパーチャ管理テーブル102から取得する。取得したデータから、そのアパーチャブロックが搭載されているCPアパーチャ119をマガジン118から電子ビーム(EB)露光装置120に装着し、装着されたCPアパーチャ119を機械的に移動させることによって、使用するアパーチャブロック121が露光可能になるようにする。そして、CP方式により電子ビーム露光を行い、回路パターンを試料122に転写する。
【0066】
本実施形態に記述の露光システムによれば、新規にCPアパーチャを製作することなしに、所有しているCPアパーチャおよびアパーチャブロックに対して、希望のスループット以上の早さで露光することができるような、パターンデータを生成することができる。
【0067】
また、図3のようなフローと較べると、所有するアパーチャブロック内のスタンダード・セルでパターンを構成するため、これらのパターンデータについては、CPアパーチャを新規に作製する必要がない。したがって、設計から露光までの工期を短縮することが可能であるばかりでなく、CPアパーチャを作製する費用も削減することができる。
【0068】
さらに、CPアパーチャ管理テーブルで、生成したパターンデータと使用するアパーチャブロックとが対応づけられており、露光を行うときに、設定するアパーチャブロックを間違えるなど、人為的なミスを排除することができる。
【0069】
なお、新たなCPアパーチャの作製によるコストの増大及びCPアパーチャの製造期間が、スループットより問題となる場合には、ステップS110で選択されたアパーチャブロックに対してスループットの算出を行わずに、露光に用いるものととしても良い。この場合にも、パターンデータに選択されたアパーチャブロックのIDを対応づけて、CPアパーチャ管理テーブル102に登録する。
【0070】
本実施形態では、一つのアパーチャブロック上に配置されているスタンダード・セルのみで、パターンを設計することができない場合でも、スループットが最大となるような、また、希望のスループット以上となるようなパターンデータを生成し、そのパターンの露光を行う際に使用するアパーチャブロックを選択することができる。
【0071】
この方法では、アパーチャブロック上に配置されているスタンダード・セルはCP方式でパターンを形成するキャラクタに対応させるが、それ以外のスタンダード・セルは、VSB方式で露光を行う。そして、このようなCP方式とVSB方式とを併用する露光方式における、電子ビームのショット回数の計算のためには、アパーチャブロック上に配置されていないスタンダード・セルについても、CPアパーチャ管理テーブル内で、VSB方式でのショット数を登録しておく必要がある。これを満足するためにも、CPアパーチャ管理テーブルにおいては、すべてのスタンダード・セルについて、図示した情報を登録しておくことになる。だが、これは当然のことで、あるスタンダード・セルは複数のアパーチャブロック上にその形状が透過孔(ビーム形成孔)として穿たれている場合は、そのすべてのアパーチャブロックのIDと、アパーチャブロック上の配置位置を登録してあるべきである。したがって、アパーチャブロック上にCP方式でパターンを形成するキャラクタとして登録されていないということは、注目するアパーチャブロック上の配置位置の情報がないということであり、容易に実現することができる。
【0072】
[第3の実施形態]
本実施形態では、新規にCPアパーチャの製作を行う工程を含む場合の、本提案の露光システムによる、パターンデータの生成方法、CPアパーチャの製作方法、および、新規CPアパーチャを用いての電子ビーム露光方法について説明する。
【0073】
なお、新規のCPアパーチャを製作するのは、前述した所有するCPアパーチャおよびアパーチャブロックのいずれを用いても希望するスループットが得られない場合以外にも、まだCPアパーチャを所有していないときに、CP方式で露光を行うパターンデータを生成する場合(つまり、CPアパーチャ管理テーブルにCPアパーチャ及びアパーチャブロックが登録されていない場合)、がある。
【0074】
いずれの場合も、使用するスタンダード・セルの限定を行なわずに、パターンの設計を行なっている。したがって、生成されたパターンデータは、デバイスパターンの設計制約条件を最もよく満足するものを選択することができる。しかし、デバイスの特性が最良のものでも、電子ビーム露光に適したパターンではない可能性がある。これは、論理合成のときに選択することができるスタンダード・セルに制限をなくしたため、使用するセルの種類が多くなり、アパーチャブロック上に配置可能なキャラクタ数を大きく超えて、パターンが生成されると、VSB方式で露光を行なうセルの割合が増加するため、希望するスループットが得られなくなるのである。
【0075】
この問題を考慮した、パターンデータ生成および、CPアパーチャの製作のフローチャートを、図5に示す。以降は、同図を用いて説明を行う。
【0076】
(ステップS201)
先ず、使用するスタンダード・セルの限定を行わず、全てのスタンダード・セルを用いて論理合成およびP&Rを行う。
【0077】
(ステップS202)
次いで、一つのアパーチャブロック内に配置可能なキャラクタ数の最大値を条件として、CP方式でパターンを形成するキャラクタの抽出を行う。このとき、キャラクタ抽出の基準として、VSB方式により露光を行った場合と較べて、キャラクタ数に対する電子ビームショット数の削減の効果が大きいものから順番に、CP方式でパターンを形成するキャラクタとして抽出する。このような、ショット数削減の効果は、“CP化効率”として、次式により定義する。
【0078】
【数1】
【0079】
ここで、VSBショット数は各スタンダード・セルをVSB方式で露光した場合のショット数である。また、CPショット数は同様にCP方式で露光した場合のショット数で、セルをキャラクタとして抽出したときのキャラクタ数に等しい。そして、配置回数は、そのスタンダード・セルの使用回数である。
【0080】
なお、電子ビーム露光装置の電子光学系において、CPアパーチャで成形した電子ビームを、ビームの回転および反転を行うことができない場合は、配置方向の異なるセルは、別のキャラクタに割り当てる必要がある。
【0081】
(ステップS203)
次いで、ステップS202で抽出されたセルはCP方式で、その他のセルはVSB方式で露光を行った場合の、ショット数算出部109により、チップ全体の総ショット数を計算する。
【0082】
(ステップS204)
次いで、前の実施形態で説明した評価部111を用いて、ステップS203で計算された総ショット数に対するスループットを計算する。そして、計算したスループットが、あらかじめ指定した数値以上であるかを判断する。
【0083】
(ステップS205)
ステップS204において、計算されたスループットが希望するスループット以上であった場合には、ステップS201で合成したパターンデータと、ステップS202で抽出したスタンダード・セルとを、それぞれ、露光を行うパターンデータ、および、アパーチャブロックを新規に製作するときのキャラクタとして採用する。
【0084】
そして、CPアパーチャ管理テーブルに、パターンデータおよびそれに対応するアパーチャブロックそれぞれにIDを設定して、CPアパーチャ管理テーブル102に登録する。この、CPアパーチャ管理テーブル102に登録されたアパーチャブロックおよびスタンダード・セルの情報にしたがって、新規のアパーチャブロックを製作する。
【0085】
(ステップS206)
ステップS204において、計算されたスループットが希望するスループット以上でない場合には、論理合成のときに使用するスタンダード・セルの数を少なくして、再び論理合成およびP&Rを行う。このときの合成で使用できるスタンダード・セルの数の減らし方としては、ステップS202で抽出されなかった、CP化効率の小さいものを徐々に減らしていく方法がある。また、CP化効率の大きいセルのみを残して、制約条件を満足するまで、徐々に使用するセルを増加させていく方法もある。この場合は、CP化効率の大きいものから順番に合成に使用できるセルに組み込んでいくと良い。
【0086】
(ステップS207)
ステップS206で再合成したパターンデータについて、設計制約条件を満足するかを調べる。満足する場合は、ステップS202へ戻って、再合成したパターンデータの中から、アパーチャブロックに搭載可能なキャラクタの最大数までのセルをCP方式で、残りのセルはVSB方式で露光した場合のショット数を計算する。ステップS202に戻ってからのフローは、前述した場合と同様である。
【0087】
制約条件を満足できなかった場合には、ステップS206に戻って、合成に使用するセルをさらに限定して、同様のステップを繰り返す。また、前述のステップS206で記述したように、セルの数を徐々に増加させる方法をとった場合には、このステップでは、使用できるセル数を増加させる。
【0088】
本実施形態の方法によって、新規のCPアパーチャの製作および、CPアパーチャ管理テーブルヘの登録を自動的に行うことができるようになる。また、新規のCPアパーチャを製作する場合にも、対応するパターンデータを最もスループットが大きくなるように最適化することが可能である。
【0089】
本実施形態のシステムにより、新規CPアパーチャを製作する際にも、これまでの実施形態と同様に、CPアパーチャ管理テーブルヘ自動的に、露光を行うパターンデータとともに、IDを設定して登録を行う。そのため、CPアパーチャおよびアパーチャブロックの管理が、容易に行なえる。また、製作したアパーチャをCPアパーチャマガジンなどにセットすると、それ以降は、CPアパーチャおよびアパーチャブロックに設定したIDにより管理が行なわれるため、露光データに対応するアパーチャブロックの関係を意識する必要がなくなり、選択するアパーチャブロックの間違いなどを極力排除した、適正な電子ビーム露光を行なうことが可能となる。
【0090】
また、この方法でCPアパーチャおよびアパーチャブロックを新規に製作する場合は、工期の短縮、アパーチャ製作費用の削減は見込めないが、図8に示した従来のキャラクタ抽出およびCPアパーチャ製作システムと較べると、パターンデータの生成段階において、CPアパーチャ管理テーブルが、新規CPアパーチャおよびアパーチャブロックの作製を指示するため、従来のシステムと較べると、工期の短縮が可能である。さらに、ここで製作したCPアパーチャおよびアパーチャブロックは、それ以後に設計されるデバイスパターンについても使用することが可能であるため、全体で見ると、コストの削減につながる。
【0091】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、電子ビーム露光だけではなく、イオンビーム等の荷電粒子ビームを用いた露光システムにも適用することができる。
【0092】
その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、一つのアパーチャブロックに形成されたキャラクタに対応するスタンダード・セルのみを用いてパターンデータの設計を行い、設計されたパターンデータから荷電粒子ビームのショット数が小さいようなパターンデータを選択することによって、現在所有するアパーチャを用いて部分一括露光方式でパターンの転写を行うことができる。
【0094】
また、形成されたパターンデータにアパーチャブロックを対応させて前記CPアパーチャ管理テーブルに格納することによって、パターンデータとCPアパーチャ及びアパーチャブロックとの管理が容易になる。
【0095】
生成したパターンデータに含まれるセルを、ショット数の削減の効果が大きいものから順番に、アパーチャブロック内に配置できるキャラクタ数の範囲で、部分一括方式で露光を行うキャラクタとして、新しいアパーチャブロックを作製する指示を出すことによって、スループットが高いアパーチャブロックを有する新規のCPアパーチャを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる電子ビーム露光システムの概要を示す図。
【図2】CPアパーチャ管理テーブルの構成を示す図。
【図3】図1に示す電子ビーム露光システムによるパターンデータの設計方法を示すフローチャート。
【図4】図1に示す電子ビーム露光システムによるパターンデータの設計方法を示すフローチャート。
【図5】第3実施形態に係わる、図1に示す電子ビーム露光システムによるパターンデータの設計方法を示すフローチャート。
【図6】部分一括露光方式の電子ビーム露光装置の概略を示す構成図。
【図7】CPアパーチャの構成を示す平面図。
【図8】従来のパターンデータの設計方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
101…スタンダード・セル・ライブラリ
102…CPアパーチャ管理テーブル
103…システム設計ワークステーション
104…論理記述
105…ネットリスト
106…レイアウト設計ワークステーション
107…レイアウト
108…検証ツール
109…ショット数算出部
110…総ショット数
111…評価部
112…パターンデータ
113…ID付与部
114…パターンデータID
115…データ変換部
116…露光データ
117…電子ビーム露光制御部
118…マガジン
119…CPアパーチャ
120…電子ビーム露光装置
121…アパーチャブロック
122…試料
123…アパーチャブロック
124…スループット
Claims (8)
- 部分一括露光方式と可変成形ビーム方式とを併用して、試料上に荷電粒子ビーム露光を用いてパターンを形成する荷電粒子ビーム露光装置と、
機能単位について回路パターンを最適化したスタンダード・セルが格納されたスタンダード・セル・ライブラリと、
前記部分一括露光方式での露光に用いられるアパーチャに形成され,前記スタンダード・セルに対応するキャラクタが配置された各アパーチャブロックに固有なインデックスと,各アパーチャブロックに配置されているキャラクタに対応するスタンダード・セルの情報と,各スタンダード・セルに対応するキャラクタの全体を部分一括露光方式で露光するのに必要な荷電粒子ビームのショット数とが記憶されたCPアパーチャ管理テーブルと
を具備する荷電粒子ビーム露光システムに対して、
半導体デバイスの回路動作が記述された論理記述から、回路パターンを作成する回路パターンの設計方法であって、
各アパーチャブロックについて、一つのアパーチャブロック中に形成されたキャラクタに対応したスタンダード・セルを用いて前記論理記述から回路パターンを形成し、各回路パターンと該回路パターンの生成に用いたアパーチャブロックとをそれぞれ関連づけるステップと、
生成された複数の回路パターンの中から、所定の制約条件を満足する回路パターンを抽出するステップと、
抽出された回路パターンに対応するアパーチャブロックを使用して荷電粒子ビーム露光を行った場合に、荷電粒子ビームの照射回数が最も少なくなるような回路パターンを選択するステップとを含むことを特徴とする回路パターンの設計方法。 - 前記回路パターンの形成に用いる回路パターンを選択するステップの後、
前記選択された回路パターンに、前記選択された回路パターンに関連づけされているアパーチャブロックのインデックスを対応させて前記CPアパーチャ管理テーブルに登録することを特徴とする請求項1に記載の回路パターンの設計方法。 - 前記CPアパーチャ管理テーブルには、該キャラクタに対応したパターンを可変成形ビーム方式で形成するのに必要な荷電粒子ビームのショット数がさらに登録され、
前記所定の制約条件を満足する回路パターンを抽出するステップにおいて、前記制約条件を満足する回路パターンがない場合、
前記スタンダード・セル・ライブラリに含まれる全てのスタンダード・セルを用いて前記制約条件を満足する回路パターンを生成するステップと、
前記CPアパーチャ管理テーブルに登録されている各アパーチャブロックについて、生成された回路パターンからアパーチャブロックを用いた部分一括露光方式で形成可能なパターンを抽出し、抽出されたパターンの露光に必要な荷電粒子ビームのショット数と、抽出されなかったパターンを可変成形ビーム方式で露光を行うのに必要な荷電粒子ビームのショット数との和である荷電粒子ビームの総ショット数をそれぞれ算出するステップと、
前記荷電粒子ビームの総ショット数が最も少ないアパーチャブロックを選択するステップとを含むことを特徴とする請求項1に記載の回路パターンの設計方法。 - 前記荷電粒子ビームの総ショット数が最も少ないアパーチャブロックを選択するステップ後、
前記選択されたアパーチャブロックを用いて前記回路パターンに対応するパターンを転写する際に、指定された露光条件下でのスループットを計算するステップと、
計算されたスループットが指定したスループット以上であれば、前記回路パターンに、前記選択されたアパーチャブロックのインデックスを対応させて前記CPアパーチャ管理テーブルに登録するステップと
を含むことを特徴とする請求項3に記載の回路パターンの設計方法。 - 前記スループットの計算結果が、指定したスループットを下回る場合、
生成した回路パターンに含まれるセルを、ショット数の削減の効果が大きいものから順番に、アパーチャブロック内に配置できるキャラクタ数の範囲で、部分一括方式で露光を行うキャラクタとして、新しいアパーチャブロックを作製する指示を出すステップと、
作製するアパーチャブロックと、アパーチャブロックを搭載するアパーチャと、アパーチャ上のアパーチャブロックの位置と、生成した回路パターンとを対応させてCPアパーチャ管理テーブルに登録するステップと
を含むことを特徴とする請求項4に記載の回路パターンの設計方法。 - 請求項1〜5記載に何れかの回路パターンの設計方法を用いて設計された回路パターンを露光装置に入力するための露光データに変換するステップと、
入力された露光データに対応するアパーチャブロックをCPアパーチャ管理テーブルを参照して、露光データに対応するアパーチャブロックを搭載したアパーチャを選択するステップと、
前記アパーチャを荷電粒子ビーム露光装置に装着し、使用するアパーチャブロックを荷電粒子ビームの照射可能範囲に移動させるステップと、
前記使用するアパーチャブロックを用いて試料上に所定のパターンを転写するステップとを含むことを特徴とする露光方法。 - 部分一括露光方式と可変成形ビーム方式とを併用して、試料上に荷電粒子ビーム露光を用いてパターンを形成する荷電粒子ビーム露光装置と、
機能単位について回路パターンを最適化した複数のスタンダード・セルの情報が格納されたスタンダード・セル・ライブラリと、
前記荷電粒子ビーム露光装置に搭載され、前記スタンダード・セルに対応したキャラクタが形成され、前記荷電粒子ビーム露光装置の照射範囲以内の領域のアパーチャブロックを具備するアパーチャと、
前記アパーチャに形成され,前記スタンダード・セルに対応するキャラクタが配置された各アパーチャブロックに固有なインデックスと,各アパーチャブロックに配置されているキャラクタに対応するスタンダード・セルの情報と,各スタンダード・セルに対応するキャラクタの全体を部分一括露光方式で露光するのに必要な荷電粒子ビームのショット数とが記憶されたCPアパーチャ管理テーブルと、
前記スタンダード・セル・ライブラリ及びCPアパーチャ管理テーブルを参照してレイアウトを設計する設計部と
を具備してなることを特徴とする荷電粒子ビーム露光システム。 - 前記CPアパーチャ管理テーブルには、
前記露光装置に搭載される各CPアパーチャに固有なインデックスと、
前記キャラクタについて、前記アパーチャブロック上の位置、及び配置方向に関する情報と、
露光データに固有なインデックスと、
前記露光データに固有なインデックスに対応するアパーチャブロックのインデックスの情報とが更に登録されていることを特徴とする請求項7に記載の荷電粒子ビーム露光システム。
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