JP3913924B2 - パターン描画方法及び描画装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、LSI等のパターンを描画するためのパターン描画技術に係わり、特に近接効果を補正して良好なパターンを描画するためのパターン描画方法及び描画装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子ビーム描画装置を用いてLSIのパターンを描画する際には、ビームの後方散乱等に起因する近接効果と呼ばれる現象が生じる。これは、パターンの設計寸法,周辺パターンの有無等によって、レジストの寸法精度が変化,劣化する問題である。
【0003】
これに対処し、補正する方法の一つとして、照射量補正法と呼ばれるものがある。これは、場所によって照射量を変化させ誤差を補正する方法であり、ウェハ直接描画で利用されてきた。この場合、最適照射量の算出は、EBシステム外部で汎用計算機を使用し、ソフトウェアによって行われる。この時、計算結果の確認などは、EBシステム外部で行われ、この確認の後、照射量のデータはシステム点に入力され、EBシステムの描画に利用された。
【0004】
近年、LSlパターンの高集積化に伴い近接効果の影響も大きくなり、従って近接効果補正の必要性が益々生じている。現在最も有効と思われる近接効果補正は、図1に示すように、以下の手順で行われている。
【0005】
(1) 図1(a)に示すようなLSlパターンの描画領域を、図1(b)に示すように小領域のメッシュに区切る。このメッシュのピッチは、主偏向で偏向可能なフレームを副偏向で描画する単位に分割した領域(サブフィールド)よりも更に細かいものである。そして、図1(c)に示すように、各小領域の内部の面積Sを求める。
【0006】
(2) 図1(d)に示すように、各小領域の面積Sを元に、後方散乱量U(x)を求める。
U(x)=∫S(x')exp{-(x-x')2/σb2}dx'
但し、上式の右辺において、積分内のx' は2次元ベクトルを示している。
【0007】
(3) 図1(e)に示すように、後方散乱量Uから最適照射量を求める。
D(x)=C/(1/2+ηU(x))
ここで、ηは前方散乱電子によるレジストの感光量と後方散乱電子によるそれとの比、σbは後方散乱の広がり、Cは定数である。
【0008】
また、これを更に高精度化した方式も提案されている(特開平8−36441号公報)。
【0009】
前記(1) の手順で、面積に加えて領域内のパターンの重心を利用する方法もあるが、面積のみを利用する方法が簡単である。専用回路を利用した近接効果補正システム(最適照射量算出回路)や、ソフトウェアによる最適照射量の算出などの実現にも利用しやすい。
【0010】
ところで、本発明者らは上記の方法に関し種々実験及び鋭意研究を重ねた結果、次のような問題が生じるのを見出した。即ち、パターンの繰り返しが存在し、そのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合に特異な誤差が発生するということである。以下、この問題を簡単に説明する。
【0011】
例として、小領域のサイズを1.00μmとし、0.51μm:0.51μmのライン&スペース(以下、L/Sと記す)の近接効果補正、最適照射量を算出することを考える。ここで、説明を簡単にするために、後方散乱の広がりσbを5μm、ηを1.0とする。
【0012】
図2(a)に示すようなLSIパターンを分割すると、図2(b)に示すように領域の境界が入る。L/Sの繰り返しのピッチは、0.51μm+0.51μm=1.02μmとなる。これに対し、小領域のサイズは1.00μmである。
【0013】
図2(b)の左から見ていくと、(ケース1)小領域の中には0.51μmのライン(パターン部)が1つだけ入っているが、途中から、(ケース2)0.51μmのラインに境界が入り、スペース(隙間部)には境界が入らない状態となり、それがしばらく続く。さらにいくと、(ケース1)の小領域の中には0.51μmのラインが1つだけ入っているという状況が再度始まり、しばらくそれが繰り返す。このように、(ケース1)と(ケース2)とが交互に繰り返すことになる。
【0014】
なお、(ケース1)から(ケース2)に切り替わるとき、及び(ケース2)から(ケース1)に切り替わるときには、その中間の状態が生じるが、それは簡単のため考えないことにする。
【0015】
(ケース1)が続く小領域の数を求めると、次のようになる。最も左の小領域で、パターンの左端が境界の左に接しているとすると、そこでパターンのない部分のサイズは、領域サイズ−ラインのサイズで、1.0μm−0.51μm=0.49μmである。
【0016】
L/Sのピッチ1.02μmと境界のサイズ1.00μmとの差は、0.02μmである。そのため、1つ右の小領域に移動すると、その領域では、パターンの左端は境界の左端から0.02μm右に離れることになる。対応してパターンのない領域は0.49μmから0.49μm−0.02μm=0.47μmとなる。このパターンのない領域が0以下になったとき、(ケース1)から(ケース2)への切り替えが起こる。
【0017】
このように考えると、(ケース1)の領域は0.49μm/0.02μm=24.5であり、24個分の小領域が続くことになる。この領域のサイズは1.0μm×24=24μmに及ぶ。しかも、この中では、認識されるパターンの密度は、0.51μm(入っているラインのサイズ)/1.0μm(小領域のサイズ)=0.51となる。元のパターンの密度は(ライン0.51、スペース0.51であったから)0.50であった。
【0018】
24μmの広い領域の中でこのようなミスマッチが生じるため、少なくともこの領域の中心部分では、コンボリューション値U(x)は、パターンの密度0.51の影響が残り、U(x)=0.51となる。対応して、照射量はC/(0.5+1×0.51)=C/1.01となる。
【0019】
本来は、密度0.50であるからC/(0.5+1×0.50)=Cであるから、照射量の誤差は1%程度生じる。1%の誤差は4〜5nm程度の寸法の誤差に相当するので、無視し得ない値となる。
【0020】
一方、(ケース2)が続く小領域では、ラインをスペースと読み変えて同じ議論が成立し、照射量の誤差は−1%となり、寸法の誤差としては、−(4〜5)nmとなる。
【0021】
上記は比較的軽微なケースであり、小領域のサイズが倍になり、L/Sのサイズもそれに比例して大きくなると、対応して誤差は倍になり、寸法誤差は8〜10nmとなる。また、上記ではL/Sの比率が1:1だったが、これが2:1などとなると対応して誤差も大きくなる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、電子ビーム描画方法においては近接効果を補正するために、LSIパターンの描画領域を小領域に区切り、各小領域の内部の面積を求め、各小領域の面積を元に後方散乱量を求め、後方散乱量から最適照射量を求めるようにしている。しかし、パターンの繰り返しが存在し、そのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合に特異な誤差が発生するという問題があった。また、上記の問題は電子ビーム描画に限るものではなく、イオンビーム描画においても同様に言えることである。
【0023】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、パターンの繰り返しが存在し、そのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合であっても、高精度の近接効果補正を行うことができ、描画精度の向上に寄与し得る荷電ビーム描画方法及び描画装置を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】
(構成)
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【0025】
即ち本発明は、パターンを描画すべき領域を小領域に分割し、分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を求め、該面積を基に最適照射量を算出し、この最適照射量に基づいてパターンを描画するパターン描画方法において、前記小領域毎のパターン面積の算出を複数回行い、且つ各々の回で前記パターンの座標を小領域より小さい範囲でシフトさせ、各々の回で得られたパターンの面積を小領域毎に加算し、加算して得られた面積に基づいて前記最適照射量を算出することを特徴とする。
【0026】
また本発明は、荷電ビーム描画装置において、パターンを描画すべき領域を小領域に分割し、分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を算出する手段と、前記パターンの座標を小領域より小さい範囲でシフトさせる手段と、前記座標シフトされた各座標毎に得られるパターン面積を各小領域毎に加算する手段と、加算して得られた小領域毎のパターン面積に基づいて最適照射量を求める手段とを具備してなることを特徴とする。
【0027】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものがあげられる。
(1) 小領域の面積の算出回数を2回とし、1回目と2回目でパターンの座標を小領域の半分程度ずらすこと。
【0028】
(2) 小領域毎の面積の算出回数をn(N≧2)とし、小領域毎に加算して得られたパターン面積の値を(1/n)倍して後方散乱量を求め、この後方散乱量を利用して最適照射量を求めること。
(3) 小領域毎の面積の算出回数をn(N≧2)とし、小領域毎に加算して得られたパターン面積はそのままとして、後方散乱量を(1/n)倍したものを利用して最適照射量を求めること。
【0029】
(作用)
図3及び図4を用いて、従来方法と本発明による効果の違いを説明する。
図3(a)は、従来法の問題が生じた状況を示している。面積の誤差が+2%の領域が24μm程度続き、−2%の領域がやはり24μm程度続く。
【0030】
図3(b1)〜(b3)が本発明方式を示している。図3(b1)は、元のパターンを用いてそのまま面積を求めたケースであり、(a)の従来法と同様である。次に、小領域の半分だけパターン全体を右にシフトして、各領域毎に面積を求めると、図3(b2)のような面積の誤差の分布となる。
【0031】
図3(b3)は、(b1)(b2)を加えて2で割った時の面積の誤差値を示している。図3(b3)に見るように、(b1)と(b2)の誤差が打ち消しあって全領域にわたって誤差0となる。
【0032】
従って、小領域毎のパターンの面積を利用して後方散乱量をコンボリューション計算し、最適照射量を求めることにより、近接効果の影響を効果的に補正することが可能となる。
【0033】
また、パターンのシフト量によっては、上記のように誤差が完全に0とはならない場合もある。この場合を図4に示す。
図4(a)は、図3(a)と同じであり、従来法の問題が生じた状況を示している。面積の誤差が+2%の領域が24μm程度続き、−2%の領域がやはり24μm程度続く。
【0034】
図4(b1)〜(b3)が本発明方式を示している。図4(b1)は、元のパターンを用いてそのまま面積を求めたケースであり、(a)の従来法と同様である。
次に、小領域の例えば1/4だけパターン全体を右にシフトして、各領域毎に面積を求めると、図4(b2)のような面積の誤差の分布となる。
【0035】
図4(b3)は、(b1)(b2)を加えて2で割った時の面積の誤差値を示している。図4(b3)に見るように、(b1)と(b2)の誤差が打ち消しあって誤差0の領域が出現する。その両側に誤差2%,−2%の領域が生じる。この誤差が発生領域は、元は24μmのサイズであったが、半分の12μmのサイズに半減する。
【0036】
この後、この面積を利用して後方散乱量をコンボリューション計算する。誤差が最悪となるのは、誤差が生じる領域の中心であるので、そこに注目する。
【0037】
積分領域は、元は−12μmから+12μmだったが、今回は−6μmから+6μmとなる。後方散乱の広がりは10μmであるから従来法では1.2σの領域での積分となり、本発明方式では0.5σの領域での積分となる。前者のコンボリューションは1×2%程度となり、後者は0.4×2%=0.8%程度となる。
【0038】
これに対応して、照射量の誤差は従来法で1%程度、本発明方式では誤差0.4%程度に抑えられることになる。
【0039】
このように本発明によれば、パターンをシフトさせて加算平均することによって、誤差がなくなり、又は誤差が空間的に平均化され誤差発生領域が小さくなることで、コンボリューション、ひいては設定照射量の誤差が抑制されることになり、これによりパターン描画精度の向上をはかることが可能となる。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【0041】
(第1の実施形態)
加速電圧50kVのEBシステムを利用する。可変成形ビームを用い、ショットの最大サイズは1×1μmであり、ショット毎に照射時間を調整可能となっている。照射時間は最小50n秒であり、1n秒を単位に照射時間を調整できる。ステージ連続移動方式を採用しており、一定速度でステージを移動しながらパターンを描画する。
【0042】
図5を用いて、描画の様子とその単位を説明する。ステージ連続移動で描画できる領域を以下ではフレームと呼ぶ。フレーム51の内部のパターンの描画はサブフイールドと呼ばれる領域52を単位に行う。これは、副偏向器を用いてショット53の位置を制御し、パターンを描画できる領域に相当する。このサイズは本システムでは64μm×64μmである。このサブフイールド52の位置は主偏向器により制御される。
【0043】
パターンを描画するためのデータの例を、図6に示す。上記の描画手順に対応して、サブフイールドのデータの集まりと、図形のデータの集まりとで構成されている。
【0044】
本システムは、近接効果補正用に専用のハードウェアを利用している。処理の単位はフレームを単位に行う。図7は、そのシーケンスを模式的に示している。即ち、近接効果補正の計算では描画に先行してフレームの補正計算を行う。フレーム毎に、各小領域に対応する最適照射量が算出され記録されていく。描画は近接効果補正に追従して行う。フレーム2の描画を行っているとき、近接効果補正回路はフレーム3の近接効果補正の計算を行っている。
【0045】
図8は、近接効果補正と描画に関連するシステムの構成図である。図中の81は制御計算機、82a〜82cはパターン用バッファメモリ、83は近接効果補正回路、84a,84bはサブフィールド用バッファメモリ、85a,85bは照射量データ用バッファメモリ、86はパターン描画用制御回路、87a,87bはサブフィールド用バッファメモリ、88はEOS&ブランキング回路を示している。
【0046】
このシステムでは並列処理可能とするため、図7の処理に対応して、照射量データ用バッファメモリ85をダブルバンクとしている。また、図形データはトリプルバンクのバッファメモリ82に格納され、近接効果補正回路83と描画用制御回路86とによって順次利用される。サブフィールドデータは、描画用制御回路86、近接効果補正回路83のそれぞれに別途送られる構造となっている。これらデータの転送は、制御計算機81上のコントロール用ソフトウェアによって制御される。
【0047】
図9は、近接効果補正回路の概略ブロック図である。従来法で説明したアーキテクチャに基本的に従っており、(1)ショット分割部91及び面積加算部92からなり、図形データとサブフィールドデータを利用して、近接効果補正用の小領域毎の面積を算出する部分、(2)求められた面積のデータを利用して後方散乱量U(x)を算出する部分(コンボリューション部93)、(3)後方散乱量U(x)から最適照射量を算出する部分(照射量データ計算部94)からなる。
【0048】
このようにして算出された照射量のデータを利用してショットに照射量を設定する様子を、図10に示す。これは描画回路内部で行われる。描画回路は、ショットの中心の座標を算出し、ショットの中心が含まれる小領域を特定する。そして、その小領域の最適照射量をそのショットの最適照射量として決定する。ここで、パターンの座標系と照射量データが格納される小領域の座標系とを合わせるために、その差を描画回路にセットできる構造とした。
【0049】
前記(1)の面積加算部で従来法を実施する場合は、図11に示す処理が行われる。即ち、図形を小領域の境界で分割し、分割した図形の面積を算出し、これをこれまで計算された各小領域の面積に加算する。照射量や面積を算出する小領域のサイズは1.0μm×1.0μmとした。
【0050】
本実施形態は、リアルタイム近接効果補正が可能なこのような構成で、以下のように実現できる。
【0051】
上記面積加算部を、図12に示すように、算出された面積の値を1/2として加算する構成とする。これは、面積の値をビットシフトすることにより実現できる。即ち、ビットシフト回路によって容易に実現可能である。
【0052】
この構成による面積加算の手順は次のようになる。即ち、図形を小領域で分割し、各部分の面積(a×b)を算出し、これを2で割る。×の部分が入る小領域を“5”とする。領域“5”についてこれまで計算された面積の和S5をメモリから読み出し、これに上記a×b/2を加算する(S5+a×b/2)。得られた値をメモリに上書きする。これにより、S5はS5+a×b/2と変化する。これを全ての図形と(1/2メッシュ,1/2メッシュ)ずらした全ての図形について行うことで面積加算の処理が実現できる。
【0053】
コントロールプログラムは、サブフイールドAのサブフィールドデータを近接効果補正回路に送る。続いて、サブフイールドAのサブフィールドデータを再度送るが、この時、サブフイールドの原点位置X1,X2をX1+0.5μm,X2+0.5μmと書き換えて送付する。
【0054】
このように0.5μmを加えることは、実質的にサブフイールド内の全てのパターンを小領域の半分だけ右上にずらしたことに相当する。最初に送付したサブフイールドは原点をずらさずに送付したので、この2回の処理で実効的に面積データの加算平均が実現できたことになる。
【0055】
なお、ここでパターン全体はシフトなしと0.5μmシフトの合わせて2回利用されたので、実質的にパターン全体が右上に0.25μmだけずれたことになる。この影響は比較的軽微であるので無視しても良いが、厳密な処理をするためには、描画回路にパターンの座標系と照射量データが格納される小領域の座標系との差0.25μmをセットしておけば良い。
【0056】
(他の実施形態)
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態では、電子ビーム描画に適用した例を説明したが、これに限らずイオンビーム描画に同様に適用することもできる。さらに、荷電ビーム描画に限らず、他の描画方式にも適用可能である。
【0057】
光ビームを用いたレチクルの欠陥検査装置では、LSlパターンからシミュレーションした光学像と観察した実際の光学像とを比較することによって、欠陥の有無を判断する。この技術においても、小領域毎に面積を算出し、コンボリューション計算を行って光学像をシミュレーションする。この場合も上記と同様の誤差が発生することになり、対応して本発明方式の誤差抑制法が利用可能である。
【0058】
また、光近接効果補正でも、領域毎に面積を算出、光学像を計算、これを用いて補正を行うなどが考えられる。この場合も同様の誤差が発生し、対応して本特許方式の誤差抑制法が利用可能である。
【0059】
また、実施形態ではパターンを1/2だけ右にシフトしそれと元のパターンとの加算平均によって領域毎の誤差を算出したが、1/2右シフトを1/2左シフトとを加算平均しても良い。さらに、1/4,1/2,−1/4,−1/2シフトの4種を加算平均しても良い。
【0060】
その他、本発明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できる。
【0061】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、LSIパターンの描画において、パターンを描画すべき領域を小領域に分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を求め、該面積を基に算出した最適照射量に基づいてパターンを描画するパターン描画方法において、パターンをシフトさせて加算平均する方法を採用することにより、パターンの繰り返しのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合にも、特異な誤差を発生させず、高精度な近接効果補正が実現可能となり、LSIパターンの描画精度向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】パターンを小領域に区切り、確証領域内のパターン面積を算出して近接効果補正を実現する方式を示す図。
【図2】パターンの繰り返しのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合に発生する面積の誤認識を説明するための図。
【図3】本発明により誤差が抑制される例を従来法と比較して示す図。
【図4】本発明により誤差が抑制される例を従来法と比較して示す図。
【図5】描画の制御単位を示す図。
【図6】パターンを描画するためのデータ構造を示す図。
【図7】近接効果補正(最適照射量の算出)と描画とを並列で実行する形態を示す図。
【図8】近接効果補正回路と描画制御回路に転送されるデータの流れを示す図。
【図9】近接効果補正回路内の処理の流れを示す図。
【図10】算出された最適照射量のデータを用いて、ショットに照射量を割り当てる様子を示す図。
【図11】近接効果補正回路内部での面積加算の様子を示す図。
【図12】本発明を適用する場合の面積加算の様子を示す図。
【符号の説明】
51…フレーム
52…サブフィールド
53…ショット
81…制御計算機
82…パターン用バッファメモリ
83…近接効果補正回路
84,87…サブフィールド用バッファメモリ
85…照射量データ用バッファメモリ
86…パターン描画用制御回路
88…EOS&ブランキング回路
Claims (3)
- パターンを描画すべき領域を小領域に分割し、分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を求め、該面積を基に最適照射量を算出し、この最適照射量に基づいてパターンを描画するパターン描画方法において、
前記小領域毎のパターン面積の算出を複数回行い、且つ各々の回で前記パターンの座標を小領域より小さい範囲でシフトさせ、各々の回で得られたパターンの面積を小領域毎に加算し、加算して得られた面積に基づいて前記最適照射量を算出することを特徴とするパターン描画方法。 - 前記小領域毎の面積の算出回数をn(N≧2)とし、小領域毎に加算して得られたパターン面積の値を(1/n)倍して後方散乱量を求め、この後方散乱量を利用して最適照射量を求める、又は小領域毎に加算して得られたパターン面積はそのままとして、後方散乱量を(1/n)倍したものを利用して最適照射量を求めることを特徴とする請求項1記載のパターン描画方法。
- パターンを描画すべき領域を小領域に分割し、分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を算出する手段と、前記パターンの座標を小領域より小さい範囲でシフトさせる手段と、前記座標シフトされた各座標毎に得られるパターン面積を各小領域毎に加算する手段と、加算して得られた小領域毎のパターン面積に基づいて最適照射量を求める手段とを具備してなることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07658599A JP3913924B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | パターン描画方法及び描画装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
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JP07658599A JP3913924B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | パターン描画方法及び描画装置 |
Publications (2)
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