JP5833401B2

JP5833401B2 - 荷電粒子ビーム描画方法

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Publication number: JP5833401B2
Application number: JP2011216825A
Authority: JP
Inventors: 光山村; 賢一神代
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: JP2013077703A

Description

本発明は、図形を試料に描画する荷電粒子ビーム描画方法に関する。

半導体デバイスに所望の回路パターンを形成するために、リソグラフィー技術が用いられる。リソグラフィー技術では、マスク（レチクル）と称される原画パターンを使ったパターンの転写が行われる。そして、高精度なマスクを製造するために、優れた解像度を有する電子ビーム（電子線）描画技術が用いられる。

マスクに電子ビーム描画を行う電子ビーム描画装置の一方式として、可変成形方式がある。可変成形方式では、例えば第１成形アパーチャの開口と、第２成形アパーチャの開口とを通過することで成形された電子ビームによって、可動ステージに載置された試料上に図形が描画される。電子ビームの１回の照射により電子が照射される領域はショットと称される。

電子ビーム描画装置には、試料に描画する図形（パターン）が配置された描画データが入力される。上述の可変成形方式では、この描画データが、描画を行うための描画制御フォーマットのデータであるショットデータに変換される。

電子ビーム描画装置では、ショットデータを作成する前の描画データ前処理として、描画パターンのショット密度や描画パターンのパターン面積密度の計算が実行される。算出されるショット密度は、例えば、描画時間の予測や、ショットデータ生成時の並列処理の際のデータ分割の指標として利用される。また、算出されるパターン面積密度は、例えば、描画時のかぶり効果補正や、帯電補正に利用される。

この描画データ前処理は、前処理時間によるタイムロスを抑えるために描画前のマスクブランクス搬送時間や描画待機時間を利用して実行される。

一方、マスクには、主領域の回路パターンだけではなく、例えば、製品番号やロット番号等の識別符号（ＩＤ）も描画される（特許文献１）。もっとも、識別符号の中には、個々のマスク描画の実施を装置に登録する描画ジョブ登録の時点では、確定できない情報が含まれる場合がある。例えば、識別符号領域に描画開始時間を特定するパターンを入れようとする場合、そのパターンは実際の電子ビームによる描画が開始されるまで特定することができない。

このため、試料の識別符号領域の描画データに関しては、描画前のマスクブランクス搬送時間や描画待機時間を利用した前処理の実行が困難である。したがって、例えば、識別符号領域については描画前処理を行わないという方法がある。しかし、この方法では、識別符号領域が描画前処理で考慮されないために、例えば、描画時間の予測の精度が低下したり、描画時のかぶり効果補正や、帯電補正が不十分になったりするおそれがある。

特開平３−１０４２０８号公報

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、識別符号領域の疑似パターンを用いて描画前処理を実行することで、描画時間予測性に優れる、または、描画精度の高い荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。

本発明の一態様の荷電粒子ビーム描画方法は、試料の主領域に描画するパターンが定義される主描画データを荷電粒子ビーム描画装置に入力する主描画データ入力工程と、前記試料の識別符号領域に描画するあらかじめ確定しておくことができない情報に関するパターンの疑似パターンが定義される疑似識別符号描画データを生成する疑似識別符号描画データ生成工程と、前記主描画データと前記疑似識別符号描画データを用いて、試料に描画するパターンのショット密度またはパターン面積密度を算出する描画前処理工程と、前記描画前処理工程の後に、前記識別符号領域に描画するパターンが定義される識別符号描画データを生成する識別符号描画データ生成工程と、前記主描画データを荷電粒子ビームのショットを単位として構成される第１のショットデータに変換する第１のショットデータ生成工程と、前記第１のショットデータを用いて前記試料上に荷電粒子ビームを照射することで主領域の描画を行う第１の描画工程と、前記識別符号描画データを荷電粒子ビームのショットを単位として構成される第２のショットデータに変換する第２のショットデータ生成工程と、前記第２のショットデータを用いて前記試料上に荷電粒子ビームを照射することで識別符号領域の描画を行う第２の描画工程と、を有することを特徴とする。

上記態様の荷電粒子ビーム描画方法において、前記第１の描画工程の開始後に前記識別符号描画データ生成工程を実行することが望ましい。

上記態様の荷電粒子ビーム描画方法において、前記第１の描画工程の終了後に前記識別符号描画データ生成工程を実行することが望ましい。

上記態様の荷電粒子ビーム描画方法において、前記疑似識別符号描画データと前記識別符号描画データのパターン面積が略同一となるよう、前記疑似識別符号描画データと前記識別符号描画データを生成することが望ましい。

上記態様の荷電粒子ビーム描画方法において、前記疑似識別符号描画データ生成工程において、前記識別符号描画データとなる蓋然性が高い複数のパターンを推定し、前記複数のパターンに基づき前記疑似識別符号描画データが生成されることが望ましい。

本発明によれば、識別符号領域の疑似パターンを用いて描画前処理を実行することで、描画時間予測性に優れる、または、描画精度の高い荷電粒子ビーム描画方法を提供することが可能となる。

実施の形態の電子ビーム描画方法の工程図である。実施の形態のマスクの描画領域と識別符号のパターンの一例を示す模式図である。実施の形態の電子ビーム描画方法を実行する電子ビーム描画装置の概略構成図である。実施の形態の識別符号のパターンの一例の説明図である。実施の形態の識別符号の疑似パターンの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。以下、実施の形態では、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明する。ただし、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでもかまわない。

また、電子ビームによる描画が行われる試料として、半導体製造等のフォトリソグラフィー工程に用いられるマスクを例に説明するが、必ずしもマスクに限定されるわけではない。

本明細書中、描画データとは、試料に描画するパターンの基データである。描画データはＣＡＤ等で設計者により生成された設計データを、描画装置内での演算処理が可能となるようフォーマットを変換したデータである。図形等の描画パターンが、例えば、図形の頂点等の座標で定義されている。

また、本明細書中、主領域とは、試料の描画領域のうち主たるパターン、例えば半導体集積回路の図形パターン等が描画される領域を意味する。例えば識別符号等が描画される領域は主領域にはあたらない。また、主領域の描画されるパターンが定義される描画データを主描画データと称する。

また、本明細書中、ショットとは、荷電粒子ビームの１回の照射により荷電粒子が照射される領域を意味する。

また、本明細書中、ショットデータとは、ショットの情報を備え、荷電粒子ビームによる描画を行う上での最終的なデータ形式を有するデータを意味する。

本実施の形態の電子ビーム描画方法は、試料の主領域に描画するパターンが定義される主描画データを荷電粒子ビーム描画装置に入力する主描画データ入力工程と、試料の識別符号領域に描画するパターンの疑似パターンが定義される疑似識別符号描画データを生成する疑似識別符号描画データ生成工程と、主描画データと疑似識別符号描画データを用いて、試料に描画するパターンのショット密度またはパターン面積密度を算出する描画前処理工程と、描画前処理工程の後に、識別符号領域に描画するパターンが定義される識別符号描画データを生成する識別符号描画データ生成工程と、主描画データを荷電粒子ビームのショットを単位として構成される第１のショットデータに変換する第１のショットデータ生成工程と、第１のショットデータを用いて試料上に順次荷電粒子ビームを照射することで主領域の描画を行う第１の描画工程と、識別符号描画データを荷電粒子ビームのショットを単位として構成される第２のショットデータに変換する第２のショットデータ生成工程と、第２のショットデータを用いて試料上に順次荷電粒子ビームを照射することで識別符号領域の描画を行う第２の描画工程と、を備える。

本実施の形態の電子ビーム描画方法は、識別符号（ＩＤ：Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の疑似パターンを用いることで識別符号領域に描画するパターンも含めた描画前処理を実行する。したがって、描画処理のスループットを低下させることなく、描画時間予測性に優れる、または、描画精度の高いマスク描画を実現することができる。

図２は、マスクの描画領域と識別符号のパターンの一例を示す模式図である。図２（ａ）はマスクの描画領域を示す図、図２（ｂ）は識別符号のパターンの一例を示す図である。

図２（ａ）に示すように、マスク１０には、主領域１２と、識別符号が描画される識別符号領域１４を備えている。主領域１２には、例えば、半導体集積回路の回路パターンが描画される。また、識別符号領域１４には、ユーザの要望等に従い、マスク１０に固有の符号、例えば、製品番号、ロット番号、描画開始日または描画開始時間等が描画される。

図２（ｂ）では、識別符号領域１４は、マスクの製品番号を特定する識別符号１４ａと、描画開始日を特定する識別符号１４ｂを備える。この例のように、識別符号には、マスクの製品番号を特定する識別符号１４ａのように個々のマスク描画の実施を装置に登録する描画ジョブ登録の時点で確定できる情報と、描画開始日を特定する識別符号１４ｂのように描画ジョブ登録の時点で確定できない情報が含まれる場合がある。描画開始日が特定できないのは、例えば、描画開始日を実際の電子ビームによる描画が開始される日と定義した場合、例えば、ジョブ登録の開始時から待機時間が長くなることにより、日付をまたぐ場合があるからである。

図３は、本実施の形態の電子ビーム描画方法を実行する電子ビーム描画装置の概略構成図である。この電子ビーム描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。電子ビーム描画装置１００は、描画部１０２と、この描画部１０２の描画動作を制御する制御部１０４から構成されている。電子ビーム描画装置１００は、試料１１０に所定のパターンを描画する。

描画部１０２の試料室１０８内に試料１１０を載置するステージ１１２が収容されている。ステージ１１２は、制御部１０４によって、Ｘ方向（紙面左右方向）、Ｙ方向（紙面表裏方向）およびＺ方向（紙面上下方向）に駆動される。試料１１０として、例えば、半導体装置が形成されるウェハにパターンを転写するための露光用マスクがある。また、このマスクには、例えば、まだ何もパターンが形成されていないマスクブランクスも含まれる。

マスクブランクスは、例えば石英ガラス上に遮光膜となるクロムが塗布されている。電子ビーム描画装置のステージ１１２上に載置される際に、例えばレジストが塗布される。

試料室１０８に隣接して、試料を装置外から試料室１０８内へ搬送する試料搬送部１０６が設けられる。

試料室１０８の上方には、電子ビーム光学系１１４が設置されている。電子ビーム光学系１１４により、試料上に電子ビームによる描画が行われる。電子ビーム光学系１１４は、電子銃１１６、各種レンズ１１８、１２０、１２２、１２４、１２６、ブランキング用偏向器１２８、ビーム寸法可変用偏向器１３０、ビーム走査用の副偏向器１３２、ビーム走査用の主偏向器１３４、及び可変成形ビームで描画するための、ビーム成形用の第１のアパーチャ１３６、第２のアパーチャ１３８などから構成されている。

制御部１０４は、電子ビーム光学系１１４を制御する機能を備える。そして、描画データ入力部１５０、疑似識別符号描画データ生成部１５２、前処理部１５４、識別符号描画データ生成部１５６、ショットデータ生成部１５８、および制御回路１６０を備える。

描画データ入力部１５０、疑似識別符号描画データ生成部１５２、前処理部１５４、識別符号描画データ生成部１５６、ショットデータ生成部１５８、および制御回路１６０における処理は、例えば、ＣＰＵ等の演算処理デバイスや電気回路等のハードウェアを用いて実施される。或いは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせを用いて実施させても構わない。

図１は、本実施の形態の電子ビーム描画方法の工程図である。主描画データ入力工程（Ｓ１１０）、疑似識別符号描画データ生成工程（Ｓ１２０）、描画前処理工程（Ｓ１３０）、第１のショットデータ生成工程（Ｓ１４０）、第１の描画工程（Ｓ１５０）、識別符号描画データ生成工程（Ｓ１６０）、第２のショットデータ生成工程（Ｓ１７０）、第２の描画工程（Ｓ１８０）を備える。

本実施の形態の電子ビーム描画方法では、まず、マスク描画の実施を電子ビーム描画装置１００に登録する描画ジョブ登録が行われる。この描画ジョブ登録に前後してマスク１１０が装置外から装置に搬入される。搬入されたマスク１１０は試料搬送部１０６により試料室１０８内へと搬送され、ステージ１１２に載置される。

一方、例えば、ジョブ登録後、主描画データ入力工程（Ｓ１１０）において、マスクの主領域に描画するパターンが定義される主描画データを電子ビーム描画装置１００に描画データ入力部１５０から入力する。描画データ入力部１５０から入力される主描画データは、例えば、電子ビーム描画装置１００内の記憶部（図示せず）に記憶される。なお、主描画データはジョブ登録に先立ち装置内に入力しておいてもかまわない。

次に、疑似識別符号描画データ生成工程（Ｓ１２０）において、疑似識別符号描画生成部１５２が、マスクの識別符号領域に描画するパターンの疑似パターンが定義される疑似識別符号描画データを生成する。疑似識別符号描画データは、疑似識別符号描画生成部１５２で、例えば、自動的に生成される。

疑似識別符号には、製品番号、ロット番号、主領域の描画開始日、主領域の描画開始時間等の情報が特定される。もっとも、上述のように、識別符号にはあらかじめ確定しておくことができない情報を与える場合がある。

ここでは、あらかじめ確定しておくことができない情報については、例えば、仮のパターンを配置した識別符号領域の描画データを生成する。すなわち、例えば、主領域の仮の描画開始日や主領域の仮の描画開始時間等を特定する疑似パターンが定義される描画データを生成する。

次に、描画前処理工程（Ｓ１３０）において、前処理部１５４で、主描画データと疑似識別符号描画データを用いて前処理を行う。この前処理は、後にショットデータ生成部１５８でショットデータを生成するための処理である。

前処理によるタイムロスを最少化するため、描画前処理工程（Ｓ１３０）は、例えば、マスク１１０が、試料搬送部１０６により試料室１０８内へと搬送される工程と並行して実行される。

描画前処理工程（Ｓ１３０）では、例えば、描画データのフォーマットに不具合がないか等を検査する。

また、例えば、主領域および識別符号領域内のショット密度を算出する。ショット密度は、描画パターンをショットに分割した後の所定単位面積あたりのショット数で表される。ショット密度のマップデータは、主領域および識別符号領域をマス目（メッシュ）で区画し、各区画にショット密度情報を持たせたデータである。ショット密度のマップデータは、例えば、描画時間の予測や、ショットデータ生成部１５８での並列処理の際のデータ分割の指標として用いられる。

また、例えば、主領域および識別符号領域について、その領域内のパターン面積密度（図形面積密度）を算出する。パターン面積密度は、所定単位面積あたりの描画されるパターンの面積である。パターン面積密度のマップデータは、主領域および識別符号領域をマス目（メッシュ）で区画し、各区画にパターン面積密度情報を持たせたデータである。パターン面積密度のマップデータは、例えば、かぶり効果補正や帯電補正等を実行するために用いられる。

なお、本実施の形態では、描画前処理工程（Ｓ１３０）において、マスクに描画するパターンのショット密度およびパターン面積密度を算出しているが、算出するのは、パターンのショット密度またはパターン面積密度のいずれか一方であってもかまわない。

次に、第１のショットデータ生成工程（Ｓ１４０）において、ショットデータ生成部１５８で、主描画データを電子ビームのショットを単位として構成される第１のショットデータに変換する。

次に、第１の描画工程（Ｓ１５０）において、第１のショットデータを用いてマスク上に順次荷電粒子ビームを照射することで主領域の描画を行う。第１の描画工程（Ｓ１５０）は、制御回路１６０が、第１のショットデータに基づき描画部１０２を制御することで実行される。

次に、識別符号描画データ生成工程（Ｓ１６０）において、識別符号描画データ生成部１５６で、識別符号領域に描画するパターンが定義される識別符号描画データを生成する。この識別符号描画データには、識別符号の真のパターンが定義される。すなわち、あらかじめ確定しておくことができなかった情報も取り込まれたパターンが定義される。例えば、主領域の真の描画開始日または真の描画開始時間を特定するパターンが定義される描画データが生成される。

次に、第２のショットデータ生成工程（Ｓ１７０）において、ショットデータ生成部１５８で、識別符号描画データを電子ビームのショットを単位として構成される第２のショットデータに変換する。

次に、第２の描画工程（Ｓ１８０）において、第２のショットデータを用いてマスク上に順次荷電粒子ビームを照射することで識別符号領域の描画を行う。第２の描画工程（Ｓ１８０）は、制御回路１６０が、第２のショットデータに基づき描画部１０２を制御することで実行される。

なお、識別符号描画データ生成工程（Ｓ１６０）は、描画前処理工程の後に行われるのであれば、実行される位置が限定されるものではない。もっとも、第１の描画工程の開始後に識別符号描画データ生成工程を実行することが望ましい。主領域の電子ビームによる描画開始日や描画開始時間の情報を、識別符号に反映することができるからである。

また、第１の描画工程の終了後に識別符号描画データ生成工程を実行することが望ましい。主領域の電子ビームによる描画終了日や描画終了時間、あるいは主領域の描画記録、例えば、描画トラブル等の情報を、識別符号に反映することができるからである。

そして、疑似識別符号描画データと識別符号描画データのパターン面積が略同一となるよう、疑似識別符号描画データと識別符号描画データを生成することが望ましい。これにより、例えば、算出されるショット密度やパターン面積密度の精度が向上し、描画時間予測のさらなる精度向上や、または、描画精度の向上が見込まれるからである。

また、第１の描画工程（Ｓ１５０）と第２の描画工程（Ｓ１８０）とは、必ずしも不連続に行われるものではなく、連続して行われてもかまわない。また、第１のショットデータ生成工程（Ｓ１４０）や第２のショットデータ生成工程（Ｓ１７０）は、第１の描画工程（Ｓ１５０）や第２の描画工程（Ｓ１８０）と並列して実行されるものであってもかまわない。

次に、疑似識別符号および真の識別符号の生成の具体例について説明する。例えば、疑似識別符号描画データ生成工程（Ｓ１２０）において、識別符号描画データとなる蓋然性が高い複数のパターンを推定する。そして、これらの複数のパターンに基づき疑似識別符号描画データを生成する。

図４は、識別符号のパターンの一例の説明図である。図４（ａ）が数字の「２」を表すパターン、図４（ｂ）が数字の「３」を表すパターン、図４（ｃ）が「２」と「３」を平均化したパターンである。

例えば、図２（ｂ）に示す識別符号において、描画開始日を特定する識別符号１４ｂが主領域の描画開始日を基準として生成されるとする。すると、日付が主領域の描画が開始するまで確定されないことになる。もっとも、ジョブ登録の日が「９月２２日」とすると、描画開始日は「９月２２日」または「９月２３日」となる蓋然性が高い。

この場合、描画開始日を特定する４桁の識別符号１４ｂの下一桁以外はジョブ登録の時点で確定することができる。したがって、図２（ｂ）の例では、疑似識別符号の生成時、識別符号１４ｂの下一桁以外は真の識別符号と同じパターンを生成することになる。

そして、真の識別符号では、下一桁は、図４（ａ）の「２」のパターンか、図４（ｂ）の「３」のパターンとなる蓋然性が高い。そこで、疑似識別符号として、図４（ｃ）に示すように疑似パターンとして、「２」と「３」を平均化したパターンを用いる。

図５は、識別符号の疑似パターンの説明図である。図５（ａ）が図４（ｃ）中のメッシュＡの拡大図、図５（ｂ）が図４（ｃ）のメッシュＢの拡大図である。メッシュＡのように、パターン「２」と「３」に共通するメッシュは図５（ａ）に示すように１００％のパターン密度とする。一方、メッシュＢのように、パターン「２」と「３」のいずれか一方のメッシュは図５（ｂ）に示すように５０％のパターン密度とする。

このように、真の識別符号となる蓋然性の高い複数のパターンを推定し、これらのパターンに基づき、疑似識別符号のパターンおよびメッシュのパターン密度を制御する。これにより、疑似識別符号描画データと識別符号描画データのパターン面積を略同一とすることが可能である。

また、両者のパターンの形状の近似性を高めることが可能となる。これにより、疑似識別符号描画データと識別符号描画データの間で、識別符号領域のローカルなパターン密度を近似させることも可能となる。

なお、前処理に用いた疑似識別符号のパターン面積と真の識別信号のパターン面積を、真の識別信号のパターンのメッシュのパターン密度を制御することで揃えることも可能である。このように、識別符号描画データ生成工程（Ｓ１６０）おいて、真の識別符号描画データを疑似識別符号のパターンを考慮して生成することで、疑似識別符号描画データと識別符号描画データのパターン面積を略同一とすることも可能である。

本実施の形態の荷電粒子ビーム描画方法は、主領域のパターンに加え識別符号領域の疑似パターンを用いて描画前処理を実行する。したがって、例えば、描画時間の予測の精度が向上する。また、例えば、精度の高い描画補正が可能となり、描画精度が向上する。したがって、描画時間予測性に優れる、または、描画精度の高い荷電粒子ビーム描画方法を提供することができる。

また、疑似パターンを用いることで、識別符号に取り込むべき情報の確定を待たずに識別符号領域のデータも含めた描画前処理を実行することが可能となる。したがって、スループットの高い荷電粒子ビーム描画方法を提供することができる。

以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画方法は、本発明の範囲に包含される。

１０マスク
１２主領域
１４識別符号領域
１００電子ビーム描画装置
１０２描画部
１０４制御部
１０６試料搬送部
１１０試料
１１２試料室
１５０描画データ入力部
１５２疑似識別符号描画データ生成部
１５４前処理部
１５６識別符号描画データ生成部
１５８ショットデータ生成部
１６０制御回路

Claims

試料の主領域に描画するパターンが定義される主描画データを荷電粒子ビーム描画装置に入力する主描画データ入力工程と、
前記試料の識別符号領域に描画するあらかじめ確定しておくことができない情報に関するパターンの疑似パターンが定義される疑似識別符号描画データを生成する疑似識別符号描画データ生成工程と、
前記主描画データと前記疑似識別符号描画データを用いて、試料に描画するパターンのショット密度またはパターン面積密度を算出する描画前処理工程と、
前記描画前処理工程の後に、前記識別符号領域に描画するパターンが定義される識別符号描画データを生成する識別符号描画データ生成工程と、
前記主描画データを荷電粒子ビームのショットを単位として構成される第１のショットデータに変換する第１のショットデータ生成工程と、
前記第１のショットデータを用いて前記試料上に荷電粒子ビームを照射することで主領域の描画を行う第１の描画工程と、
前記識別符号描画データを荷電粒子ビームのショットを単位として構成される第２のショットデータに変換する第２のショットデータ生成工程と、
前記第２のショットデータを用いて前記試料上に荷電粒子ビームを照射することで識別符号領域の描画を行う第２の描画工程と、
を有することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
前記第１の描画工程の開始後に前記識別符号描画データ生成工程を実行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方法。
前記第１の描画工程の終了後に前記識別符号描画データ生成工程を実行することを特徴とする請求項１または請求項２記載の荷電粒子ビーム描画方法。
前記疑似識別符号描画データと前記識別符号描画データのパターン面積が略同一となるよう、前記疑似識別符号描画データと前記識別符号描画データを生成することを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の荷電粒子ビーム描画方法。
前記疑似識別符号描画データ生成工程において、前記識別符号描画データとなる蓋然性が高い複数のパターンを推定し、前記複数のパターンに基づき前記疑似識別符号描画データが生成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の荷電粒子ビーム描画方法。