JP6074801B2 - Electron beam exposure method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体デバイスおよび光学素子の設計レイアウトデータから、電子ビーム描画装置で描画を実行する為に必要な描画データを作成する電子ビーム描画データ作成装置および方法に関し、特に、可変成形電子ビーム露光装置において、描画データを作成する装置および方法並びにそれらをコンピュータ上で実現するためのプログラムに関する。
The present invention relates to an electron beam drawing data creation apparatus and method for creating drawing data necessary for executing drawing by an electron beam drawing apparatus from design layout data of a semiconductor device and an optical element, and more particularly, variable shaped electron beam exposure. BACKGROUND OF THE
近年、光通信技術の発展に伴い、光通信用デバイスの開発が盛んに行われている。これら光通信用デバイスにおいて、各種機能素子を配線するための光配線技術および多数の光を合波、分波、スイッチするための光導波路技術は非常に重要な基盤技術である。 In recent years, with the development of optical communication technology, development of devices for optical communication has been actively performed. In these optical communication devices, an optical wiring technique for wiring various functional elements and an optical waveguide technique for multiplexing, demultiplexing, and switching a large number of lights are very important basic technologies.
ここで、これらの光通信用デバイスに要求される主な特性は、低い光損失と屈折率の制御性である。上述の内、低い光損失を実現するためには、光導波回路を作製する際に光導波路側面に形成される微小な凹凸およびパターン要素間のズレに起因する光損失を抑えこむ必要がある。 Here, the main characteristics required for these optical communication devices are low optical loss and controllability of refractive index. Among the above, in order to realize a low optical loss, it is necessary to suppress the optical loss caused by the minute unevenness formed on the side surface of the optical waveguide and the deviation between the pattern elements when the optical waveguide circuit is manufactured.
また、これら光導波路に特徴的なのは、光を曲げるために円弧のような曲線パターンを多用することが挙げられる。 A characteristic of these optical waveguides is that a curved pattern such as an arc is frequently used to bend light.
また、これら光通信用デバイスの製造には、CMOS等の半導体製造技術で培われた微細加工技術が使用されている。微細加工技術の内、フォトマスクを使用せず、パターンデザインから電子ビームによる直接描画を行う電子ビーム直接描画法は、フォトマスクコストおよびリードタイム短縮に寄与するため、研究開発用途等として、使用される機会が多い。 In addition, the microfabrication technology cultivated by semiconductor manufacturing technology such as CMOS is used for manufacturing these optical communication devices. Among the microfabrication technologies, the direct electron beam drawing method, which does not use a photomask and directly draws from a pattern design by an electron beam, is used for research and development applications, etc., because it contributes to reducing the photomask cost and lead time. There are many opportunities.
その中でも、可変成形電子ビーム露光方式は、マスクレス、比較的高速な描画速度、微細加工性能等により、少量生産や研究開発用途として使用されている。 Among them, the variable shaped electron beam exposure method is used for low-volume production and research and development due to maskless, relatively high drawing speed, fine processing performance, and the like.
従来、可変成形電子ビーム露光装置を用いて、斜め直線または任意の曲線を描画する際には、斜め部分を細い短冊状の微小矩形に分割し、その直線または曲線を近似して描画していた。このため、描画矩形数の増加による描画時間の増大と微小矩形を用いた曲線近似に起因するパターン輪郭の微小凹凸が問題となっていた。 Conventionally, when an oblique straight line or an arbitrary curve is drawn using a variable shaped electron beam exposure apparatus, the oblique part is divided into thin strip-like minute rectangles, and the straight line or the curve is approximated and drawn. . For this reason, the increase in the drawing time due to the increase in the number of drawing rectangles and the minute unevenness of the pattern contour caused by the curve approximation using the minute rectangles have been problems.
この問題を解消するため、描画したいパターンデータに対して、矩形分解処理により任意角の直線または曲線の描画データを生成する方法が提案されている。 In order to solve this problem, there has been proposed a method of generating straight line or curved line drawing data of an arbitrary angle by rectangular decomposition processing for pattern data to be drawn.
具体的な矩形分解処理として、図1において、台形テンプレート2および3の導入による曲線近似方法(特許文献1)、図2において、描画パターンの重なり部分4のエネルギー分布を利用して、微小凹凸を軽減する方法(特許文献2)、あるいは、図3および図4において、パターン内部構造5と外縁構造6とで描画方法をそれぞれ変更して描画の高速性と微小凹凸の軽減とを両立する方法(特許文献3および特許文献4)が提案されている。
As a specific rectangular decomposition process, in FIG. 1, a curve approximation method by introducing
しかしながら、可変成形電子ビーム露光方式には、矩形成形ビーム照射面積に比例して、電子ビーム中の電子間に働くクーロン反発に起因するビーム軌道の広がりとフォーカスずれが生じ、結果的にビーム集束位置のずれ即ちパターンサイズのズレを生ずるという根本的な誤差発生要因が存在する。 However, in the variable shaped electron beam exposure method, the beam trajectory spreads out of focus due to the Coulomb repulsion acting between electrons in the electron beam in proportion to the rectangular shaped beam irradiation area, resulting in a beam focusing position. There is a fundamental error generation factor that causes a shift of the pattern size, that is, a shift of the pattern size.
このビーム集束のずれによる描画されるパターンサイズの変化は、ビーム電流密度が一定の場合には、矩形成形ビーム照射面積にほぼ比例する。 The change in the pattern size to be drawn due to this beam focusing deviation is substantially proportional to the rectangular shaped beam irradiation area when the beam current density is constant.
この時、図5-1に示す様に、得ようとする設計データ53に対し、大面積の描画矩形51と微小面積の描画矩形52が隣接しているようなパターン配置の場合、矩形データサイズに対する実パターンサイズの乖離つまり寸法誤差は、大面積パターンと微小面積パターンとでは、その値が異なる。
At this time, as shown in FIG. 5A, in the case of a pattern arrangement in which a large-
よって、実際に描画されたパターンの外縁図形は図5-2に示すように、大面積パターン部54がより大きな面積として描画される為に、得ようとする設計データ53に対して、その外縁部の凹凸が強調された状態となる。
Therefore, since the large
従って、大小様々なパターンサイズが混在する矩形を用いた任意曲線の描画手法は、上述の誤差要因により、微小凹凸の軽減を実現する際の障害となっていた。 Therefore, the drawing method of an arbitrary curve using a rectangle in which various pattern sizes are mixed has been an obstacle in realizing reduction of minute unevenness due to the above-described error factors.
本発明は、このような問題を鑑み、可変成形ビーム露光装置を用い、平滑な任意曲線を描画可能とする電子ビーム露光用データ生成方法を提供することにある。 In view of such problems, the present invention is to provide a data generation method for electron beam exposure that can draw a smooth arbitrary curve using a variable shaped beam exposure apparatus.
本発明は、まず次の描画データの作成および描画方法を提供する。 The present invention first provides the following drawing data creation and drawing method.
(1)電子線を用い設計レイアウトデータに基づいて露光パターンを描画する描画装置の描画パターンのデータ生成方法において、
設計レイアウトデータ中の任意角の辺または任意の曲線を含む領域61を抽出する任意角含有領域抽出ステップと、
前記任意角含有領域に対して、一又は複数の前記任意角含有領域の外縁に内接する内部矩形62を抽出しその描画パターンデータを生成する内部矩形データ作成ステップと、
前記一又は複数の前記任意角含有領域61の外縁に内接する内部矩形62の外縁に内接する微小幅:Wの中間接続矩形63を抽出して除き、前記内接する内部矩形62を縮小した内部矩形65と中間接続矩形63の描画パターンデータを生成する中間接続矩形データ作成ステップと、
前記任意角含有領域61から前記一又は複数の前記任意角含有領域の外縁に内接する矩形62を除いた領域に対して、当該領域の外縁に内接しかつ前記一又は複数の前記任意角含有領域の外縁に内接する内部矩形に外接する前記微小幅:Wの微小矩形64(縁取り矩形)を抽出しその描画パターンデータを生成する縁取り矩形データ作成ステップと、
前記縮小した内部矩形65と中間接続矩形63の描画パターンデータと前記中間接続矩形63と略同一面積を有する縁取り矩形64の描画パターンデータを用いて前記任意角含有領域の露光パターンを描画するステップと、
を有することを特徴とする描画パターンのデータ作成方法。
(1) In a drawing pattern data generation method for a drawing apparatus that draws an exposure pattern based on design layout data using an electron beam,
An arbitrary angle containing region extracting step for extracting a
An internal rectangle data creating step for extracting the
An internal rectangle obtained by reducing and removing the inscribed
With respect to the area excluding the
Drawing the exposure pattern of the arbitrary angle containing region using the reduced drawing pattern data of the
A drawing pattern data generation method characterized by comprising:
上述の手段により、本発明では、大面積パターン部が直接的に露光パターン外縁に配置されることがなく、縁取り矩形とほぼ同等サイズの中間接続矩形により、微小凹凸が軽減されて平滑な任意曲線を描画することが可能となった。 With the above-described means, in the present invention, the large area pattern portion is not directly arranged on the outer edge of the exposure pattern, but the smooth irregular arbitrary curve with the minute unevenness reduced by the intermediate connection rectangle having a size substantially equal to the border rectangle. It became possible to draw.
本発明は、次に、
(2)前記描画パターンのデータは、全て可変成形ビーム用データとして作成することを特徴とする上に記載する電子ビームを用いる描画装置に対する描画パターンのデータ生成方法、
を提供する。
The present invention is then
(2) The drawing pattern data generation method for the drawing apparatus using an electron beam as described above, wherein the drawing pattern data are all created as variable shaped beam data,
I will provide a.
また本発明は、
(3)電子線を用いる描画装置であって、請求項1または請求項2のいずれか1項記載の描画パターンのデータ生成方法により当該描画装置の描画データを生成することを特徴とする電子線を用いる描画装置、
を提供する。
The present invention also provides
(3) A drawing apparatus using an electron beam, wherein the drawing data of the drawing apparatus is generated by the drawing pattern data generation method according to any one of
I will provide a.
最後に、本発明は、
(4)電子線を用いる描画装置において描画パターンデータを生成するプログラムであって、請求項1乃至請求項2のいずれか1項記載の描画パターンのデータ生成方法を実行することを特徴とする描画パターンデータを生成するプログラム、
を提供する。
Finally, the present invention
(4) A program for generating drawing pattern data in a drawing apparatus using an electron beam, wherein the drawing pattern data generation method according to any one of
I will provide a.
従来の描画データ作成方法では、図8-1に示すように、大ビーム面積となる内部矩形データと小ビーム面積である縁取り矩形データの2種データの組み合わせにより描画データを生成している。 In the conventional drawing data creation method, as shown in FIG. 8A, drawing data is generated by a combination of two types of data of internal rectangular data having a large beam area and bordering rectangular data having a small beam area.
このため、図8-2に示すように、矩形成形ビーム照射面積に依存するフォーカスズレに伴うビームサイズの広がりにより、内部矩形データと縁取り矩形データの各々の設計寸法値からの乖離が異なっていることによるパターンサイズの設計寸法からの乖離、ひいては、パターン側面の微小凹凸の発生につながっていた。 For this reason, as shown in FIG. 8B, the deviation from the design dimension values of the internal rectangular data and the bordered rectangular data is different due to the spread of the beam size due to the focus shift depending on the rectangular shaped beam irradiation area. This has led to the deviation of the pattern size from the design dimension, and in turn, the generation of minute irregularities on the side of the pattern.
しかしながら、本発明の描画データの作成方法によれば、図9に示すように、内部矩形データの外縁部を取り囲むように縁取り矩形とほぼ同等のビーム面積となる中間接続矩形データが存在することにより、パターン外縁近傍に位置する中間接続矩形および縁取り矩形パターンサイズの設計寸法からの乖離、ひいてはパターン側面の微小凹凸の発生を抑制する事が出来る。 However, according to the drawing data creation method of the present invention, as shown in FIG. 9, there is intermediate connection rectangular data having a beam area substantially equal to the edge rectangle so as to surround the outer edge of the inner rectangle data. In addition, it is possible to suppress the deviation from the design dimensions of the intermediate connection rectangle and the outline rectangle pattern size located in the vicinity of the pattern outer edge, and hence the occurrence of minute irregularities on the side surface of the pattern.
本発明を実施する形態を、図6の矩形分割処理模式図と図7の描画データ生成方法のフローチャートを用いて説明する。
本発明では、上記課題を解決するために、任意角度の直線または任意の曲線を含む設計レイアウトデータ(図形データ)に対し、任意角を含む直線または任意曲線を含む図形データを抽出し(ステップ1)、これを以下に示す3つの部分への分割処理を施す。
An embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to a schematic diagram of a rectangular division process in FIG. 6 and a flowchart of a drawing data generation method in FIG.
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, graphic data including a straight line including an arbitrary angle or an arbitrary curved line is extracted from design layout data (graphic data) including a straight line or an arbitrary curved line having an arbitrary angle (
まず、図6-1に示すように、任意角または任意曲線を含む図形データ61の外縁に対し、パターンエッジ部分に影響を与えない範囲で内接する内部矩形62を複数生成する(ステップ2)。
First, as shown in FIG. 6A, a plurality of
そののち、図6-2に示すように、複数の内部矩形62の内部において、矩形:62の外縁に対し内接する、微小幅:Wで形成される中間接続矩形63を充てんする(ステップ3)。
これにより、パターン面積として大きい内部矩形:62がそれより縮小した内部矩形65と中間接続矩形63とに分割される。
After that, as shown in FIG. 6-2, inside the plurality of
Thereby, the
そののち、図6-3に示すように、任意角又は任意曲線を含む図形データ61に内接し、かつ中間接続矩形63の外周に対し微小幅:Wで縁取るように縁取り矩形64を生成する(ステップ4)。
After that, as shown in FIG. 6C, an
上述の手法により生成された描画データ:図6-3は、微小凹凸を減らしたい任意角を含む直線または任意曲線の外縁領域において、パターン面積として大きい内部矩形62がそれより縮小した内部矩形65に変更されて、任意角の直線または任意曲線の外縁に直接露出することなく、すべての外縁が同一幅:Wで形成される中間接続矩形63または、縁取り矩形64で充てんされる。
Drawing data generated by the above-described method: FIG. 6-3 shows that the
このように準備された描画データにより描画を実行する(ステップ5)と、可変成形電子ビーム露光方式に特有の矩形データサイズに依存するパターンサイズ誤差に起因するパターン外縁の凹凸の発生を抑制されるので、より平滑な任意角直線または任意曲線を描画する方法を提供することができる。 When drawing is performed with the drawing data prepared in this way (step 5), the occurrence of irregularities on the outer edge of the pattern due to the pattern size error depending on the rectangular data size specific to the variable shaping electron beam exposure method is suppressed. Therefore, it is possible to provide a method of drawing a smoother arbitrary straight line or arbitrary curved line.
図7に本発明の描画データの作成方法および描画方法の実施形態を示す。
任意角領域抽出部1(ステップ1)は、設計データから任意角を含む直線または任意曲線を含む領域61を抽出する。
FIG. 7 shows an embodiment of a drawing data creation method and drawing method according to the present invention.
The arbitrary angle region extraction unit 1 (step 1) extracts a
内部矩形データ作成部2(ステップ2)は、予め指定された最小グリッドの範疇で、ステップ1で抽出した任意角領域に内接される矩形を内部矩形データ62として一つまたは複数生成する。
The internal rectangle data creation unit 2 (step 2) generates one or a plurality of rectangles inscribed in the arbitrary angle area extracted in
中間接続矩形データ作成部3(ステップ3)は、ステップ2で生成された内部矩形の外縁に対し、予め指定された幅:Wを有する中間接続矩形データ63を生成する。
これにより、パターン面積として大きい内部矩形62がそれより縮小した内部矩形65と中間接続矩形63とに分割される。
The intermediate connection rectangle data creation unit 3 (step 3) generates intermediate
Thereby, the
縁取り矩形データ作成部4(ステップ4)は、設計データからステップ2で生成された内部矩形データを差し引いた領域に対し、予め指定されたパターン幅:Wの微小矩形を敷き詰めて、設計データのパターンエッジ部分を微小幅:Wで表現したパターンエッジ(縁取り矩形)データ64を生成する。
The outline rectangle data creation unit 4 (step 4) lays out a minute rectangle having a pattern width: W specified in advance in the area obtained by subtracting the internal rectangle data generated in
パターン描画実行部5(ステップ5)は、縮小したパターン内部矩形データ65、縁取り矩形データ64および中間接続矩形データ63を用い、描画を実行する。
実際に本発明の描画データの作成方法を適用した場合によれば、各図形の凡その寸法は、内部矩形62又は65は短辺:〜500nm/長辺:〜500nm、中間接続矩形63は短辺:20nm/長辺:〜100nm、縁取り矩形64は短辺:20nm/長辺:〜50nm、に収まり、中間接続矩形63と縁取り矩形64は、ほぼ同等のビーム面積となった。
このようにしてパターン外縁近傍に位置する中間接続矩形63と縁取り矩形64双方のパターンサイズの設計寸法からの乖離ひいてはパターン外縁の微小凹凸の発生を抑制することが出来た。
The pattern drawing execution unit 5 (step 5) executes drawing using the reduced pattern
When the drawing data creation method of the present invention is actually applied, the approximate dimensions of each figure are as follows: the
In this way, the deviation from the design dimensions of the pattern size of both the
実施例1で説明した描画パターンのデータ生成方法において、全て可変成形ビーム用データとして作成することができ、この描画データ生成方法の特徴が、マスクレス、比較的高速な描画速度、微細加工性能等により、少量生産や研究開発用途向きの可変成形電子ビーム露光方式において好適に生かされる。 In the drawing pattern data generation method described in the first embodiment, all can be created as variable shaped beam data. The features of this drawing data generation method are maskless, relatively high drawing speed, fine processing performance, etc. Therefore, it can be suitably used in a variable shaped electron beam exposure system suitable for small-scale production and R & D applications.
実施例1で説明した描画パターンのデータ生成方法は、電子線を用いる描画装置において実施でき、この描画データ生成方法の特徴が好適に生かされる。 The drawing pattern data generation method described in the first embodiment can be implemented in a drawing apparatus using an electron beam, and the features of this drawing data generation method are preferably utilized.
実施例1で説明した描画パターンのデータ生成方法は、電子線を用いる描画装置におけるプログラムの形態で機能するときは、この描画データ生成方法の特徴が好適に生かされる。 When the drawing pattern data generation method described in the first embodiment functions in the form of a program in a drawing apparatus using an electron beam, the features of this drawing data generation method are preferably utilized.
1 斜め直線
2 台形テンプレート
3 台形テンプレート
4 描画パターンの重なり部分
5 高精細描画
6 細かなグリッドで表現されたパターンエッジ部分
51 領域に内接する内部矩形
52 縁取り矩形
53 設計データ
54 実際に露光される矩形
61 任意角含有領域
62 任意角含有領域に内接する内部矩形
63 中間接続矩形
64 縁取り矩形
65 縮小した内接する内部矩形
DESCRIPTION OF
Claims (4)
設計レイアウトデータ中の任意角の辺または任意の曲線を含む任意角含有領域61を抽出する任意角含有領域抽出ステップと、
前記任意角含有領域61に対して、一又は複数の前記任意角含有領域61の外縁に内接する内部矩形62を抽出しその描画パターンデータを生成する内部矩形データ作成ステップと、
前記一又は複数の前記任意角含有領域61の外縁に内接する内部矩形62の外縁に内接する微小幅:Wの中間接続矩形63を抽出して除き、前記内接する内部矩形62を縮小した内部矩形65および中間接続矩形63の描画パターンデータを生成する中間接続矩形データ作成ステップと、
前記任意角含有領域61から前記一又は複数の前記任意角含有領域61の外縁に内接する矩形62を除いた領域に対して、当該領域の外縁に内接しかつ前記一又は複数の前記任意角含有領域61の外縁に内接する内部矩形62に外接する前記微小幅:Wの微小矩形64(縁取り矩形64)を抽出しその描画パターンデータを生成する縁取り矩形データ作成ステップと、
前記縮小した内部矩形65および中間接続矩形63の描画パターンデータと前記中間接続矩形63と略同一面積を有する縁取り矩形64の描画パターンデータを用いて前記任意角含有領域61の露光パターンを描画するステップと、
を有することを特徴とする描画パターンのデータ作成方法。 In a drawing pattern data generation method of a drawing apparatus that draws an exposure pattern based on design layout data using an electron beam,
An arbitrary angle containing region extracting step of extracting an arbitrary angle containing region 61 including an arbitrary angle side or an arbitrary curve in the design layout data;
An internal rectangle data creating step for extracting an internal rectangle 62 inscribed in an outer edge of one or a plurality of the arbitrary angle-containing regions 61 with respect to the arbitrary angle-containing region 61, and generating drawing pattern data;
An internal rectangle obtained by reducing and removing the inscribed internal rectangle 62 by extracting and removing the intermediate connection rectangle 63 having a minute width: W inscribed in the outer edge of the internal rectangle 62 inscribed in the outer edge of the one or more arbitrary angle-containing regions 61 Intermediate connection rectangle data creation step for generating drawing pattern data of 65 and intermediate connection rectangle 63;
With respect to a region excluding the rectangle 62 inscribed in the outer edge of the one or more arbitrary angle-containing regions 61 from the arbitrary angle-containing region 61, the region is inscribed in the outer edge of the region and contains the one or more arbitrary angles An edge rectangle data creation step for extracting the minute rectangle 64 (border rectangle 64) of the minute width: W circumscribing the inner rectangle 62 inscribed in the outer edge of the region 61 and generating drawing pattern data;
A step of drawing an exposure pattern of the arbitrary angle containing region 61 by using the drawing pattern data of the reduced internal rectangle 65 and the intermediate connection rectangle 63 and the drawing pattern data of the outline rectangle 64 having substantially the same area as the intermediate connection rectangle 63. When,
A drawing pattern data generation method characterized by comprising:
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