WO2010109655A1 - 電子線描画装置及び電子線描画方法 - Google Patents

電子線描画装置及び電子線描画方法 Download PDF

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WO2010109655A1
WO2010109655A1 PCT/JP2009/056325 JP2009056325W WO2010109655A1 WO 2010109655 A1 WO2010109655 A1 WO 2010109655A1 JP 2009056325 W JP2009056325 W JP 2009056325W WO 2010109655 A1 WO2010109655 A1 WO 2010109655A1
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rank
electron beam
pattern
upper limit
waiting time
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山田　章夫
知博 坂崎
安田　洋
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株式会社アドバンテスト
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
    • H01J37/3175—Projection methods, i.e. transfer substantially complete pattern to substrate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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    • H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography

Definitions

  • the present invention relates to an electron beam drawing apparatus and an electron beam drawing method, and in particular, it is possible to adjust the electron beam according to the importance of a device pattern formed on a sample and improve the drawing speed while ensuring the drawing accuracy.
  • the present invention relates to an electron beam drawing apparatus and an electron beam drawing method.
  • a variable rectangular opening or a plurality of stencil mask patterns are prepared in a stencil mask, and these are selected by beam deflection and transferred and exposed on a wafer.
  • Patent Document 1 discloses an electron beam exposure apparatus that performs partial batch exposure.
  • a beam is irradiated to a pattern area selected by beam deflection from a plurality of, for example, 100 stencil patterns arranged on a mask, for example, an area of 300 ⁇ 300 ⁇ m, and the beam cross section is formed into a stencil pattern shape.
  • the beam that has been shaped and then passed through the mask is deflected back by a subsequent deflector, reduced to a constant reduction rate determined by the electron optical system, for example, 1/10, and transferred to the sample surface.
  • the stencil pattern on the mask is appropriately prepared according to the device pattern to be exposed, the number of exposure shots required is greatly reduced and the throughput is improved as compared with the case of only the variable rectangular aperture.
  • the deflection position of the electron beam is deflected by a deflector.
  • a signal corresponding to the deflection amount is given to the deflector, a settling waiting time until the electron beam settles at the deflected position is generated.
  • the exposure area is divided into a plurality of subfields, the deflection amount is fixed so that the deflection position by the main deflector is near the center of one subfield, and a voltage corresponding to the exposure data is applied to the subdeflector.
  • a voltage corresponding to the exposure data is applied to the subdeflector.
  • drawing throughput is improved by using partial batch exposure and variable rectangles. Further, it is possible to further improve the throughput by using a plurality of columns at the same time.
  • device patterns have various uses such as transistor gate portions and wiring, and the accuracy required for each device pattern is not always the same. If all device patterns are drawn with the accuracy of a device pattern that requires high accuracy, it is possible to draw with high accuracy as a whole, but it is difficult to improve the processing speed.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the object is to adjust the shape of the electron beam and the deflection waiting time according to the importance of the device pattern formed on the sample, An electron beam drawing apparatus and an electron beam drawing method capable of drawing with high accuracy are provided.
  • the above-described problems include a storage unit that stores drawing pattern data to which a rank according to accuracy required for a device pattern formed on a sample is added, and divided drawing in which the drawing pattern is divided according to the rank.
  • the electron beam drawing apparatus includes a control unit that draws a device pattern while irradiating an electron beam in accordance with divided drawing pattern data according to the data and a static waiting time according to the rank.
  • the electron beam drawing apparatus further includes a beam shaping unit that shapes at least the electron beam into a rectangular shape or forms an electron beam by partially selecting a predetermined mask pattern, and the divided drawing.
  • the pattern data generation unit determines at least an upper limit value of the long side size of the divided drawing pattern or an upper limit value of the area of the divided drawing pattern based on the rank of the drawing pattern.
  • the drawing pattern is divided into divided drawing patterns according to the upper limit value, and when the electron beam is formed by partially selecting the predetermined mask pattern, the mask pattern is changed based on the rank of the drawing pattern.
  • Time determination unit may determine the settling waiting time in accordance with the deflection amount of movement of the electron beam on the basis of the rank.
  • the divided drawing pattern data generation unit includes an upper limit value storage unit in which the upper limit value is defined for each rank, and the upper limit value storage unit corresponding to the rank
  • the upper limit value is determined by designating an address
  • the static waiting time determination unit includes a waiting time storage unit in which the waiting time is defined for each rank, and the waiting time storage unit corresponding to the rank
  • the static waiting time may be determined by designating an address of the waiting time storage unit corresponding to the deflection movement amount of the electron beam.
  • the drawing pattern data is adjusted according to the rank indicating the importance of the device pattern formed on the sample, and the settling waiting time after deflection is adjusted.
  • For drawing patterns with high importance adjust the upper limit of the area of the drawing pattern to be divided so that it is within the required small value, and set the waiting time after deflection until the position of the electron beam becomes stable The time is adjusted.
  • the upper limit of the area of the drawing pattern to be divided is adjusted to be within a value larger than the upper limit for drawing patterns with high importance, and after deflection
  • the waiting time is adjusted so as to be shorter than the waiting time for a drawing pattern with high importance. In this way, drawing accuracy is given priority over drawing accuracy for drawing patterns with low importance, and drawing accuracy is given priority over drawing time for drawing patterns with high importance.
  • the processing speed can be improved.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of one column cell in the exposure apparatus according to FIG. 1. It is a schematic diagram of the column cell control part of the exposure apparatus which concerns on FIG. It is a block block diagram of a drawing pattern adjustment part.
  • FIG. 3 is a diagram (part 1) for explaining division of a drawing pattern according to a rank. It is a figure which shows an example of the data structure of a drawing pattern. It is a figure which shows the structure of an upper limit memory and waiting time definition memory. It is FIG. (2) explaining division
  • an electron beam exposure apparatus will be described as an example of an electron beam drawing apparatus.
  • the rank of the drawing pattern indicating the importance of the device pattern formed on the sample will be described.
  • a description will be given of the division of the drawing pattern according to the rank of the drawing pattern.
  • adjustment of the deflection stabilization waiting time according to the rank of the drawing pattern will be described.
  • an electron beam drawing method will be described.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a multi-column electron beam exposure apparatus according to this embodiment.
  • the multi-column electron beam exposure apparatus is roughly divided into an electron beam column 10 and a controller 20 that controls the electron beam column 10.
  • the electron beam column 10 is composed of a plurality of equivalent column cells 11, for example, 16 to form an entire column. All the column cells 11 are composed of the same unit described later. Under the column cell 11, for example, a wafer stage 13 on which a 300 mm wafer 12 is mounted is disposed.
  • the control unit 20 includes an electron gun high-voltage power supply 21, a lens power supply 22, a digital control unit 23, a stage drive controller 24, and a stage position sensor 25.
  • the electron gun high-voltage power supply 21 supplies power for driving the electron gun of each column cell 11 in the electron beam column 10.
  • the lens power supply 22 supplies power for driving the electromagnetic lens of each column cell 11 in the electron beam column 10.
  • the digital control unit 23 is an electric circuit that controls the deflection output of each deflector in the column cell 11 and outputs a high-speed deflection output or the like. The number of digital control units 23 corresponding to the number of column cells 11 is prepared.
  • the stage drive controller 24 moves the wafer stage 13 based on the position information from the stage position sensor 25 so that the desired position of the wafer 12 is irradiated with the electron beam.
  • the above-described units 21 to 25 are controlled in an integrated manner by an integrated control system 26 such as a workstation.
  • all the column cells 11 are composed of the same column unit.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of each column cell 11 used in the multi-column electron beam exposure apparatus.
  • Each column cell 11 is roughly divided into an exposure unit 100 and a column cell control unit 31 that controls the exposure unit 100.
  • the exposure unit 100 includes an electron beam generation unit 130, a mask deflection unit 140, and a substrate deflection unit 150.
  • the electron beam EB generated from the electron gun 101 is converged by the first electromagnetic lens 102, then passes through the rectangular aperture 103 a of the beam shaping mask 103, and the electron beam EB has a rectangular cross section. To be molded.
  • the electron beam EB is imaged on the exposure mask 110 by the second electromagnetic lens 105 of the mask deflection unit 140. Then, the electron beam EB is deflected to a specific pattern P formed on the exposure mask 110 by the first and second electrostatic deflectors 104 and 106, and the cross-sectional shape thereof is formed into the pattern P shape.
  • the exposure mask 110 is fixed to a mask stage 123 in the electron beam column 10, but the mask stage 123 is movable in a horizontal plane, and the deflection range of the first and second electrostatic deflectors 104 and 106.
  • the pattern P is moved into the beam deflection area by moving the mask stage 123.
  • the third and fourth electromagnetic lenses 108 and 111 arranged above and below the exposure mask 110 play a role of forming an image of the electron beam EB on the substrate by adjusting their current amounts.
  • the electron beam EB that has passed through the exposure mask 110 is returned to the optical axis C by the deflection action of the third and fourth electrostatic deflectors 112 and 113 and then reduced in size by the fifth electromagnetic lens 114.
  • the mask deflection unit 140 is provided with first and second correction coils 107 and 109, which correct beam deflection aberrations generated by the first to fourth electrostatic deflectors 104, 106, 112, and 113. Is done.
  • the electron beam EB passes through the aperture 115 a of the shielding plate 115 constituting the substrate deflecting unit 150 and is projected onto the substrate by the first and second projection electromagnetic lenses 116 and 121.
  • the pattern image of the exposure mask 110 is transferred to the substrate at a predetermined reduction ratio, for example, a reduction ratio of 1/10.
  • the substrate deflecting unit 150 is provided with a fifth electrostatic deflector 119 and an electromagnetic deflector 120, and the electron beam EB is deflected by these deflectors 119 and 120, and the exposure mask is placed at a predetermined position on the substrate. An image of the pattern is projected.
  • the substrate deflection unit 150 is provided with third and fourth correction coils 117 and 118 for correcting the deflection aberration of the electron beam EB on the substrate.
  • the column cell control unit 31 includes an electron gun control unit 202, an electron optical system control unit 203, a mask deflection control unit 204, a mask stage control unit 205, a blanking control unit 206, and a substrate deflection control unit 207.
  • the electron gun control unit 202 controls the electron gun 101 to control the acceleration voltage of the electron beam EB, beam emission conditions, and the like.
  • the electron optical system control unit 203 controls the amount of current to the electromagnetic lenses 102, 105, 108, 111, 114, 116 and 121, and the magnification and focus of the electron optical system in which these electromagnetic lenses are configured. Adjust the position.
  • the blanking control unit 206 controls the voltage applied to the blanking electrode 127 to deflect the electron beam EB generated before the start of exposure onto the shielding plate 115, and before the exposure, the electron beam EB is applied onto the substrate. Is prevented from being irradiated.
  • the substrate deflection control unit 207 controls the applied voltage to the fifth electrostatic deflector 119 and the amount of current to the electromagnetic deflector 120 so that the electron beam EB is deflected to a predetermined position on the substrate. To do.
  • the above-described units 202 to 207 are controlled in an integrated manner by an integrated control system 26 such as a workstation.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the column cell control unit 31 in the multi-column electron beam exposure apparatus.
  • Each column cell 11 has a column cell control unit 31.
  • Each column cell control unit 31 is connected by a bus 34 to an integrated control system 26 that controls the entire multi-column electron beam exposure apparatus.
  • the integrated storage unit 33 stores data necessary for all column cells such as exposure data.
  • the integrated storage unit 33 is also connected to the integrated control system 26 via the bus 34.
  • exposure data of a pattern to be exposed on the wafer 12 placed on the wafer stage 13 is transferred from the integrated storage unit 33 to the column cell storage unit 35 of each column cell control unit 31. Forward to.
  • the transferred exposure data is corrected by the correction unit 36 of each column cell control unit 31, converted into data actually required for the exposure processing by the exposure data conversion unit 37, and assigned to each column cell 11.
  • the same pattern is exposed in the upper exposure area.
  • the correction unit 36 includes a divided drawing pattern data generation unit 36a and a static waiting time determination unit 36b described later.
  • a device pattern is formed on the sample using the drawing apparatus as described above, and various types of device patterns such as gate patterns, wiring patterns, shield patterns, via patterns, power supply line patterns, dummy patterns, etc. Exists. These device patterns play different roles within the device, and the accuracy required for the pattern formation position and size also varies depending on the device pattern.
  • the device characteristics are determined by the position and size of the gate pattern, high drawing accuracy is required.
  • the influence on the device performance is small, so it is not necessary to increase the drawing accuracy.
  • the device pattern is divided by dividing the accuracy required for the device pattern into a certain range between high accuracy and low accuracy.
  • This division is called rank. For example, when the rank is classified into three levels of high rank, medium rank, and low rank, the higher the rank, the higher the required accuracy, and the higher the importance of the device pattern.
  • rank information is used to improve the throughput of the drawing process.
  • Factors that make it difficult to improve throughput include a small drawing area per shot and a long waiting time after beam deflection. Therefore, in order to improve the throughput, the drawing area for one shot may be increased. However, in that case, there is a risk that the accuracy may decrease. That is, if the drawing area is increased, the amount of current increases, and electrons are diffused by the Coulomb effect, making it difficult to draw a desired pattern.
  • the throughput can be improved as a whole, but there is a possibility that the accuracy is lowered because the position of the electron beam is irradiated in an unstable state.
  • the device pattern having a low rank does not have high required accuracy, and even if there is some error in the drawing position, the influence as a device is small. Therefore, a process for improving the throughput is performed for a device pattern having a low rank.
  • the ratio of low-rank device patterns in the devices to be created depends on each device, but it is considered that about 30% exists. Therefore, it is possible to improve the throughput while ensuring the necessary accuracy as a whole only by performing a treatment for improving the throughput for the low-rank device pattern.
  • FIG. 4 is a diagram showing a divided drawing pattern data generation unit 36a that generates an exposure beam condition depending on the rank of the drawing pattern.
  • the divided drawing pattern data generation unit 36a includes a parameter selection unit 42 and a pattern division unit 41 as its block configuration, and includes an upper limit value memory 43 in which an upper limit value such as an area necessary for dividing a drawing pattern is stored.
  • the parameter selection unit 42 calculates an upper limit value corresponding to the rank information of each drawing pattern and outputs it to the pattern division unit 41.
  • the pattern dividing unit 41 inputs a drawing pattern and an upper limit value for pattern division, and generates a divided drawing pattern.
  • the drawing pattern defines information necessary for drawing, such as the drawing start position of the pattern to be drawn, the size of the pattern, and the rank indicating the importance of the pattern, and is stored in the drawing pattern memory 45.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a drawing pattern corresponding to the device pattern formed on the sample.
  • the pattern 51 is designated as high rank
  • the pattern 52 is designated as medium rank
  • the pattern 53 is designated as low rank.
  • Such drawing pattern data is stored in the drawing pattern memory 45.
  • the drawing pattern 61 as shown in FIG. 6A has a drawing position coordinate value (X1, Y1), and is defined as a pattern of Lx in the x direction and Ly in the y direction starting from that position.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an example of the data structure of the drawing pattern in FIG. This data structure includes rank data in addition to drawing position data.
  • the drawing pattern data is divided into possible sizes of the variable rectangular beam.
  • (1) regulation by the upper limit of the long side of the rectangle, (2) regulation by the upper limit of the area of the rectangle, and (3) the length of the long side of the rectangle and the area of the rectangle The following three types of regulations are targeted. It is assumed that the ranks of the drawing patterns are classified into three levels of high rank, middle rank, and low rank.
  • the drawing pattern is divided so that the length of the long side of the rectangle is equal to or less than SL (H).
  • the longer of Sx1 and Sy1 is set to SL (H) or less.
  • the medium-rank drawing pattern 52 it is divided into drawing patterns so that the length of the long side of the rectangle is equal to or less than SL (M).
  • the longer one of Sx2 and Sy2 is set to be equal to or less than SL (M).
  • the longer one of Sx3 and Sy3 is set to SL (L) or less.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example of the data configuration of the upper limit value memory 43.
  • an upper limit value corresponding to the rank information is defined in the storage area indicated by the address corresponding to the rank information of the drawing pattern. For example, in the case of a high rank, it corresponds to the address HL of the upper limit memory, and SL (H) is defined in the area designated by the address HL.
  • the parameter selection unit 42 extracts the upper limit value corresponding to the rank. Based on the extracted upper limit value, the pattern dividing unit 41 divides the drawing pattern to generate new drawing pattern data.
  • the amount of current can be defined by such a rule based on the upper limit of the length of the long side.
  • the processing speed is improved by increasing the upper limit value
  • the upper limit value is specified to be small to reduce the amount of current. The effect is reduced and drawing is possible with high accuracy.
  • the drawing pattern is divided so that the rectangular area is SA (H) or less.
  • SA (H) the drawing pattern is divided so that the rectangular area is SA (H) or less.
  • Sx1 ⁇ Sy1 is set to be equal to or less than SA (H).
  • the drawing pattern is divided so that the rectangular area is SA (M) or less.
  • Sx2 ⁇ Sy2 is set to be equal to or less than SA (M).
  • Sx3 ⁇ Sy3 is set to be equal to or less than SA (L).
  • the upper limit value of the area is stored in the upper limit value memory 43, and an upper limit value is acquired by designating an address corresponding to the rank information.
  • the area upper limit value SA (H) is defined in the area specified by the address HA corresponding to the address HA of the upper limit value memory.
  • the pattern dividing unit 41 inputs the area upper limit value determined by the parameter selection unit 42 and the drawing pattern acquired from the drawing pattern memory 45, and divides the drawing pattern corresponding to the shape of one shot beam according to the rank information. To do.
  • Sx1 and Sy1 are set such that Sx1 ⁇ Sy1 is equal to or less than SA (H). At this time, it is desirable that the ratio of Sx1 and Sy1 be approximately the same.
  • the amount of current can be specified by such an upper limit of area. Therefore, in the case of a low-rank drawing pattern, the upper limit value of the area is specified to increase the processing speed, and in the case of a high-rank drawing pattern, the upper limit value of the area is specified to be small, and the current amount is reduced. It is possible to reduce the influence of the Coulomb effect and to draw with high accuracy.
  • FIG. 8A shows a case in which the lengths of the long side and the short side of the rectangle are greatly different, and is a case of an elongated pattern.
  • factors that reduce the accuracy of the pattern include the amount of current and the ratio of the length of the long side to the short side of the drawing pattern.
  • the pattern may be divided according to the upper limit of the area.
  • the ratio of the length of the long side to the short side is large, that is, in the case of an elongated pattern, the accuracy of the pattern may be lowered even if the area is small.
  • the pattern is further divided by the upper limit value of the long side (for example, the upper limit value at the high rank is set to 1 ⁇ m).
  • FIGS. 8A to 8C are divided as shown in FIGS. 8D to 8F according to the condition of the upper limit value of the long side.
  • the patterns divided as shown in FIGS. 8D to 8F satisfy both the upper limit value of the area and the upper limit value of the long side.
  • FIG. 9 is a flowchart of the process of dividing the drawing pattern on condition that the upper limit of the long side of the rectangle and the upper limit of the area of the rectangle.
  • step S11 initial setting is performed.
  • the upper limit area parameter SA (rank) and the long side size upper limit parameter SL (rank) are set in the upper limit memory.
  • drawing pattern data is input from the drawing pattern memory 45 to the pattern dividing unit 41 and the parameter selecting unit 42.
  • the drawing pattern data includes information such as a drawing start position and size of a pattern defined to form a device pattern, and a rank indicating the importance of the pattern.
  • step S13 an address corresponding to the rank information of the drawing pattern added to the drawing pattern data acquired in step S12 is designated, and the upper limit memory is accessed.
  • step S14 area upper limit parameters (SA (H), SA (M), SA (L)) corresponding to the rank information are acquired.
  • SA (H), SA (M), SA (L) area upper limit parameters corresponding to the rank information are acquired.
  • the upper limit value defined in the area indicated by the address of the upper limit value memory accessed in step S13 is acquired.
  • the drawing pattern data is divided by applying the area upper limit parameter.
  • Sx1 and Sy1 are determined so that Sx1 ⁇ Sy1 is equal to or less than SA (H).
  • SA SA
  • a plurality of division patterns satisfying the area upper limit value are conceivable.
  • the division size is defined only by the area upper limit value, it is preferable that the ratio of the long side and the short side be approximately the same.
  • it in order to define the upper limit value of the long side in a later step, it may be divided into elongated patterns.
  • step S16 the long side size upper limit parameters (SL (H), SL (M), SL (L)) corresponding to the rank information are acquired.
  • the upper limit value defined in the area indicated by the address of the upper limit value memory 43 accessed in step S13 is extracted.
  • the drawing pattern data is divided by further applying the long side size upper limit parameter to the drawing pattern data divided by the area upper limit.
  • step S18 drawing is performed according to the exposure conditions generated in step S17.
  • step S19 it is determined whether or not drawing has been completed for all drawing patterns. If completed, the process ends. If drawing has not been completed, the process returns to step S12. Continue.
  • the drawing pattern memory 45 may store data in which the drawing pattern is divided in advance so that drawing with a variable rectangular beam is possible without dividing the drawing pattern by the pattern dividing unit. In this case, drawing is performed according to the data stored in the drawing pattern memory 45.
  • FIG. 10A shows an example of a drawing pattern, and shows an example in which a high-rank drawing pattern 72 and a low-rank drawing pattern 71 exist.
  • FIG. 10B shows an example of a striped stencil mask 73.
  • the drawing pattern is a case where both the high-rank pattern 72 and the low-rank pattern 71 are elongated patterns, and can be formed into the pattern by using a stencil mask. Since the low-rank pattern 71 does not require accuracy, the beam size can be increased.
  • the selection range is enlarged so that many stencil masks are included (indicated by the left inclined line in FIG. 10B), and the range of the pattern to be drawn at once To widen.
  • the portion of the left inclined line in the pattern 71 of FIG. 10A is drawn at a time.
  • the high-rank pattern 72 requires accuracy, the beam size cannot be increased. Therefore, as shown in the beam cross section 75 in FIG. 10B, the selection range is made small (indicated by the right slant line in FIG. 10B), and the drawing pattern is divided finely and drawn.
  • the right inclined line portion of the pattern 72 in FIG. 10A is drawn by the selected stencil mask.
  • the beam size is determined according to the rank, and a part of the stencil mask is selected according to the size.
  • the stencil mask to be selected and the upper limit values in the x and y directions of the stencil mask are defined according to the rank.
  • FIG. 11 shows a static curve of the electron beam after deflecting the electron beam.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the amount of change in beam position.
  • the electron beam drawing apparatus after drawing an electron beam at a predetermined position for drawing, the electron beam is deflected to the next shot position to change the beam position. For example, when the beam position is deflected using an octupole deflector, the voltage applied to each of the eight electrodes is determined to determine the beam movement direction and amount.
  • FIG. 11 is a graph showing how the amount of change in beam position after a deflection voltage is applied to one electrode is settled.
  • FIG. 12 is a block diagram of the static waiting time determination unit 36b.
  • the static waiting time determining unit 36 b includes a shot-to-shot maximum change amount extracting unit 76 and a waiting time definition memory 78.
  • the inter-shot maximum variation extraction unit 76 inputs deflection data to be output to each deflector (deflection electrode) stored in the drawing pattern memory 45, and whenever the deflection output changes, that is, between shots, The amount of change that changes to the maximum is extracted.
  • the deflection data output to each deflector is the deflection data set for each of the deflectors, for example, when each deflector is composed of eight electrodes.
  • the static waiting time determination unit 36 b extracts the drawing pattern rank information input from the drawing pattern memory 45 and selects a storage area corresponding to the rank in the waiting time definition memory 78. Further, the maximum change amount between shots for the drawing pattern is extracted, the value (the deflection movement amount of the electron beam) is addressed, and the waiting time is extracted from the storage area corresponding to the rank.
  • the deflection movement amount extracted by the shot-to-shot maximum change amount extraction unit 76 is Dm
  • the storage area corresponding to the rank is the area 2.
  • the value Tw corresponding to the address Dm in the storage area 2 is the waiting time.
  • Fig. 7 (b) shows an example of the data structure of the waiting time definition memory.
  • the static waiting time corresponding to the ranks is extracted by addressing the deflection movement amount for each area. Can do.
  • the deflection movement amount is Dm
  • the static waiting time corresponding to the rank can be easily extracted, such as 30 ns when the rank is low, 70 ns when the rank is medium, and 100 ns when the rank is high.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining a drawing method by the electron beam drawing apparatus according to the present embodiment.
  • step S21 the drawing pattern data to which the rank information corresponding to the accuracy required for the drawing pattern is added is acquired.
  • the upper limit value of the size of the divided drawing pattern when the drawing pattern is divided is acquired based on the rank information acquired in step S21.
  • the upper limit value defines the upper limit value of the long side of the rectangle and the upper limit value of the area of the rectangle.
  • the upper limit value of the selected stencil mask range is defined. ing.
  • the upper limit value is extracted by designating an address corresponding to the rank information in an upper limit value memory in which an upper limit value corresponding to the rank is defined in advance.
  • a divided drawing pattern that is equal to or less than the upper limit value acquired in step S22 is determined.
  • the upper limit value is the upper limit value of the area of the variable rectangle
  • the value is smaller than the upper limit value of the area, and the ratio between the long side and the short side of the rectangle is approximately the same.
  • a settling waiting time after deflecting the electron beam is determined based on the rank information.
  • the static waiting time is stored in advance in the waiting time definition memory in the same manner as the upper limit value. By specifying an address corresponding to the rank information in this waiting time definition memory, a static waiting time corresponding to the rank is extracted.
  • a device pattern is generated by irradiating the historical material with an electron beam according to the divided drawing pattern and the static waiting time.
  • the pattern is divided according to the rank of the drawing pattern, and the deflection stabilization waiting time is set according to the rank of the drawing pattern. Adjustments are being made. For example, when the rank of the drawing pattern is high, it is required to draw with high accuracy. Therefore, the drawing pattern is divided into small patterns and irradiated with an electron beam. Also, the waiting time for stabilization after the deflection is adjusted so as to wait until a sufficient time for the electron beam to stabilize. On the other hand, when the rank of the drawing pattern is low, high-precision drawing is not required.
  • the drawing pattern is divided into large patterns and irradiated with an electron beam, so that the settling waiting time after deflection is also irradiated when moving to the irradiation position even before the electron beam is stabilized. I try to shorten the waiting time. As a result, it is possible to generate a device pattern with sufficient accuracy as a whole at high speed.
  • the present invention is a patent application related to the results of the commissioned research of the national government (2008 New Energy and Industrial Technology Development Organization “Mask Design / Drawing / Inspection Optimization Technology Development” commissioned research, industrial technology Patent application subject to the application of Article 19 of the Strengthening Law).

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Abstract

【課題】デバイスパターンの重要度に応じて電子線の形状や偏向静定待ち時間を調整し、高速かつ高精度に描画することが可能な電子線描画装置を提供すること。 【解決手段】電子線描画装置は、デバイスパターンに要求される精度に応じたランクが付加された描画パターンのデータを格納する記憶部と、ランクに応じて、分割描画パターンのデータを生成する描画パターン調整部と、静定待ち時間をランクに応じて決定する静定待ち時間調整部と、分割描画パターンのデータ及び静定待ち時間に従って、電子ビームを照射させながらデバイスパターンを描画する制御部とを有する。描画パターン調整部は、ランクを基に、分割描画パターンの長辺サイズの上限値又は分割描画パターンの面積の上限値を決定して上限値に応じて描画パターンを分割描画パターンに分割する。

Description

電子線描画装置及び電子線描画方法
　本発明は、電子線描画装置及び電子線描画方法に関し、特に、試料に形成されるデバイスパターンの重要度に応じて電子ビームを調整し、描画精度を確保しながら描画速度を向上させることが可能な電子線描画装置及び電子線描画方法に関する。
電子線描画装置では、スループットの向上を図るために、ステンシルマスクに可変矩形開口又は複数のステンシルマスクパターンを用意し、ビーム偏向によりそれらを選択してウエハに転写露光している。
　このような描画装置として、例えば特許文献１には部分一括露光をする電子ビーム露光装置が開示されている。部分一括露光では、マスク上に配置した複数個、例えば１００個のステンシルパターンからビーム偏向により選択した一つのパターン領域、例えば３００×３００μｍの領域にビームを照射し、ビーム断面をステンシルパターンの形状に成形し、さらにマスクを通過したビームを後段の偏向器で偏向振り戻し、電子光学系で決まる一定の縮小率、例えば１／１０に縮小し、試料面に転写する。露光するデバイスパターンに応じてマスク上のステンシルパターンを適切に用意すれば、可変矩形開口だけの場合より、必要な露光ショット数が大幅に減少し、スループットが向上する。
　さらに、このようなコラム一つ一つの大きさを小さくしたもの（以下、コラムセルと呼ぶ）を複数個集め、ウエハ上に並べて並列して露光処理するマルチコラム電子ビーム露光装置が提案されている（非特許文献２参照）。各コラムセルはシングルコラムの電子ビーム露光装置のコラムと同等であるが、マルチコラム全体では並列して処理するため、コラム数倍の露光スループットの増加が可能である。
　露光をする際には、偏向器により電子ビームの偏向位置を偏向させる。このとき、偏向器に偏向量に対応する信号を与えるため、偏向される位置において電子ビームが整定するまでの整定待ち時間が発生する。
　通常、露光領域は複数のサブフィールドに分割され、主偏向器による偏向位置が１つのサブフィールドの中心付近になるように偏向量を固定し、副偏向器に露光データに対応する電圧を印加して、そのサブフィールド内のパターンを描画する。このようにして、整定待ち時間のかかる主偏向器の偏向回数を減らし、高速に露光するようにしている。
　整定待ち時間を短縮する技術として、例えば、特許文献３には、主偏向器の偏向において、主偏向データと実際に主偏向器に印加されている電圧との差分を検出し、この差分をフィードバック偏向器に印加することにより、見かけ上の整定待ち時間を約３μｓに短縮することが記載されている。
　上記したように、部分一括露光や可変矩形を利用することにより、描画のスループットが向上する。また、複数のコラムを同時に使用することにより、さらにスループットの向上を図ることが可能である。
　また、部分一括露光や可変矩形を利用して照射するビームの形状を大きくすることによって、電子ビーム偏向後の静定待ち時間があっても全体的な処理のスループットを向上させることは可能である。
　しかし、ビームの形状を大きくすればするほどクーロン効果によりビーム内の電子が散乱し、高精度に描画することが困難となる。そのため、精度が要求される描画パターンに対してはビームの形状を小さくして描画を行わなければならず、処理速度の向上を図ることが困難となる。
　また、デバイスパターンはトランジスタのゲート部分や配線等、様々な用途があり、それぞれのデバイスパターンに要求される精度は一様に同じとは限らない。すべてのデバイスパターンに対して、精度が要求されるデバイスパターンの精度で描画すれば、全体として高精度に描画することが可能となるが、逆に処理速度の向上を図ることは困難となる。
特開２００４－８８０７１号公報 T.Haraguchi et.al. J.Vac.Sci.Technol, B22(2004)985 特開２００４－７２１２３号公報
　本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、目的は、試料上に形成されるデバイスパターンの重要度に応じて電子線の形状や偏向静定待ち時間を調整し、高速かつ高精度に描画することが可能な電子線描画装置及び電子線描画方法を提供することである。
　上記した課題は、試料に形成されるデバイスパターンに要求される精度に応じたランクが付加された描画パターンのデータを格納する記憶部と、前記ランクに応じて、前記描画パターンを分割した分割描画パターンのデータを生成する分割描画パターンデータ生成部と、電子ビームが偏向された後の当該電子ビーム照射位置の静定待ち時間を前記ランクに応じて決定する静定待ち時間決定部と、前記ランクに応じた分割描画パターンのデータ及び前記ランクに応じた静定待ち時間に従って、電子ビームを照射させながらデバイスパターンを描画する制御部とを有することを特徴とする電子線描画装置により解決する。
　この形態に係る電子線描画装置において、更に、少なくとも前記電子ビームを矩形に成形するか、又は、所定のマスクパターンを部分的に選択して電子ビームを成形するビーム成形部を備え、前記分割描画パターンデータ生成部は、前記電子ビームを矩形に成形するときには、前記描画パターンのランクを基に、少なくとも前記分割描画パターンの長辺サイズの上限値又は前記分割描画パターンの面積の上限値を決定して当該上限値に応じて前記描画パターンを分割描画パターンに分割し、前記所定のマスクパターンを部分的に選択して電子ビームを成形するときには、前記描画パターンのランクを基に、前記マスクパターンを部分照射する範囲の上限値を決定して当該上限値に応じて前記マスクパターンの使用範囲を決定し、前記静定待ち時間決定部は、前記ランクを基に電子ビームの偏向移動量に応じた静定待ち時間を決定するようにしてもよい。
　また、この形態に係る電子線描画装置において、前記分割描画パターンデータ生成部は、前記ランク毎に前記上限値が定義された上限値記憶部を備え、前記ランクに対応した前記上限値記憶部のアドレスを指定して前記上限値を決定し、前記静定待ち時間決定部は、前記ランク毎に前記待ち時間が定義された待ち時間記憶部を備え、前記ランクに対応した前記待ち時間記憶部の記憶領域において、電子ビームの偏向移動量に対応した前記待ち時間記憶部のアドレスを指定して前記静定待ち時間を決定するようにしてもよい。
　本発明では、試料に形成されるデバイスバターンの重要度を示すランクに応じて、描画パターンのデータを調整するとともに、偏向後の静定待ち時間を調整するようにしている。重要度が高い描画パターンに対しては分割される描画パターンの面積の上限値を所要の小さな値以内になるように調整し、かつ、偏向後の待ち時間を電子線の位置が安定するまでの時間になるように調整している。また、重要度が低い描画パターンに対しては、分割される描画パターンの面積の上限値を重要度が高い描画パターンに対する上限値よりも大きな値以内になるように調整し、かつ、偏向後の待ち時間を重要度が高い描画パターンに対する待ち時間よりも短くなるように調整している。このように、重要度の低い描画パターンに対しては描画精度よりも描画時間を優先させ、重要度の高い描画パターンに対しては描画時間よりも描画精度を優先させることにより、パターン精度を確保しながら処理速度を向上させることが可能となる。
本発明に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の構成図である。 図１に係る露光装置における１つのコラムセルの構成図である。 図１に係る露光装置のコラムセル制御部の模式図である。 描画パターン調整部のブロック構成図である。 ランクに応じた描画パターンの分割を説明する図（その１）である。 描画パターンのデータ構造の一例を示す図である。 上限値メモリ及び待ち時間定義メモリの構成を示す図である。 ランクに応じた描画パターンの分割を説明する図（その２）である。 描画パターンの分割処理を示すフローチャートである。 ランクに応じたマスクの選択を説明する図である。 偏向静定待ち時間を説明する図である。 偏向静定待ち時間調整部のブロック構成図である。 電子線描画処理の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
　はじめに、電子線描画装置の一例として、電子ビーム露光装置の構成について説明する。次に、試料に形成されるデバイスパターンの重要度を示す描画パターンのランクについて説明する。次に、描画パターンのランクに応じた描画パターンの分割について説明する。次に、描画パターンのランクに応じた偏向静定待ち時間の調整について説明する。最後に、電子線描画方法について説明する。
　（電子ビーム露光装置の構成）
　図１は、本実施形態に係るマルチコラム電子ビーム露光装置の概略構成図である。
マルチコラム電子ビーム露光装置は、電子ビームコラム１０と電子ビームコラム１０を制御する制御部２０に大別される。このうち、電子ビームコラム１０は、同等なコラムセル１１が複数、例えば１６集まって、全体のコラムが構成されている。すべてのコラムセル１１は後述する同じユニットで構成される。コラムセル１１の下には、例えば３００ｍｍウエハ１２を搭載したウエハステージ１３が配置されている。
　一方、制御部２０は、電子銃高圧電源２１、レンズ電源２２、デジタル制御部２３、ステージ駆動コントローラ２４及びステージ位置センサ２５を有する。これらのうち、電子銃高圧電源２１は電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電子銃を駆動させるための電源を供給する。レンズ電源２２は電子ビームコラム１０内の各コラムセル１１の電磁レンズを駆動させるための電源を供給する。デジタル制御部２３は、コラムセル１１内の各偏向器の偏向出力をコントロールする電気回路であり、ハイスピードの偏向出力などを出力する。デジタル制御部２３はコラムセル１１の数に対応する分だけ用意される。
　ステージ駆動コントローラ２４は、ステージ位置センサ２５からの位置情報を基に、ウエハ１２の所望の位置に電子ビームが照射されるようにウエハステージ１３を移動させる。上記の各部２１～２５は、ワークステーション等の統合制御系２６によって統合的に制御される。
　上述したマルチコラム電子ビーム露光装置では、すべてのコラムセル１１は同じコラムユニットで構成されている。
　図２は、マルチコラム電子ビーム露光装置に使用される各コラムセル１１の概略構成図である。
　各コラムセル１１は、露光部１００と、露光部１００を制御するコラムセル制御部３１とに大別される。このうち、露光部１００は、電子ビーム生成部１３０、マスク偏向部１４０及び基板偏向部１５０によって構成される。
　電子ビーム生成部１３０では、電子銃１０１から生成した電子ビームＥＢが第１電磁レンズ１０２で収束作用を受けた後、ビーム成形用マスク１０３の矩形アパーチャ１０３ａを透過し、電子ビームＥＢの断面が矩形に成形される。
　その後、電子ビームＥＢは、マスク偏向部１４０の第２電磁レンズ１０５によって露光マスク１１０上に結像される。そして、電子ビームＥＢは、第１、第２静電偏向器１０４、１０６により、露光マスク１１０に形成された特定のパターンＰに偏向され、その断面形状がパターンＰの形状に成形される。
　なお、露光マスク１１０は電子ビームコラム１０内のマスクステージ１２３に固定されるが、そのマスクステージ１２３は水平面内において移動可能であって、第１、第２静電偏向器１０４、１０６の偏向範囲（ビーム偏向領域）を超える部分にあるパターンＰを使用する場合、マスクステージ１２３を移動することにより、そのパターンＰをビーム偏向領域内に移動させる。
　露光マスク１１０の上下に配された第３、第４電磁レンズ１０８、１１１は、それらの電流量を調節することにより、電子ビームＥＢを基板上で結像させる役割を担う。
　露光マスク１１０を通った電子ビームＥＢは、第３、第４静電偏向器１１２、１１３の偏向作用によって光軸Ｃに振り戻された後、第５電磁レンズ１１４によってそのサイズが縮小される。
　マスク偏向部１４０には、第１、第２補正コイル１０７、１０９が設けられており、それらにより、第１～第４静電偏向器１０４、１０６、１１２、１１３で発生するビーム偏向収差が補正される。
　その後、電子ビームＥＢは、基板偏向部１５０を構成する遮蔽板１１５のアパーチャ１１５ａを通過し、第１、第２投影用電磁レンズ１１６、１２１によって基板上に投影される。これにより、露光マスク１１０のパターンの像が、所定の縮小率、例えば１／１０の縮小率で基板に転写されることになる。
　基板偏向部１５０には、第５静電偏向器１１９と電磁偏向器１２０とが設けられており、これらの偏向器１１９、１２０によって電子ビームＥＢが偏向され、基板の所定の位置に露光マスクのパターンの像が投影される。
　更に、基板偏向部１５０には、基板上における電子ビームＥＢの偏向収差を補正するための第３、第４補正コイル１１７、１１８が設けられる。
　一方、コラムセル制御部３１は、電子銃制御部２０２、電子光学系制御部２０３、マスク偏向制御部２０４、マスクステージ制御部２０５、ブランキング制御部２０６及び基板偏向制御部２０７を有する。これらのうち、電子銃制御部２０２は電子銃１０１を制御して、電子ビームＥＢの加速電圧やビーム放射条件等を制御する。また、電子光学系制御部２０３は、電磁レンズ１０２、１０５、１０８、１１１、１１４、１１６及び１２１への電流量等を制御して、これらの電磁レンズが構成される電子光学系の倍率や焦点位置等を調節する。ブランキング制御部２０６は、ブランキング電極１２７への印加電圧を制御することにより、露光開始前から発生している電子ビームＥＢを遮蔽板１１５上に偏向し、露光前に基板上に電子ビームＥＢが照射されるのを防ぐ。
　基板偏向制御部２０７は、第５静電偏向器１１９への印加電圧と、電磁偏向器１２０への電流量を制御することにより、基板の所定の位置上に電子ビームＥＢが偏向されるようにする。上記の各部２０２～２０７は、ワークステーション等の統合制御系２６によって統合的に制御される。
　図３は、マルチコラム型電子ビーム露光装置におけるコラムセル制御部３１の模式図である。コラムセル制御部３１はコラムセル１１のそれぞれが有している。各コラムセル制御部３１はマルチコラム型電子ビーム露光装置の全体を制御する統合制御系２６とバス３４で接続される。また、統合記憶部３３には、露光データ等すべてのコラムセルで必要となるデータが格納されている。統合記憶部３３も統合制御系２６とバス３４で接続されている。
　このように構成されたマルチコラム型電子ビーム露光装置において、ウエハステージ１３に載置したウエハ１２上に露光するパターンの露光データを統合記憶部３３から各コラムセル制御部３１のコラムセル記憶部３５に転送する。転送された露光データは、各コラムセル制御部３１の補正部３６において補正され、露光データ変換部３７で実際に露光処理に必要なデータに変換されて、各コラムセル１１に割り当てられたウエハ１２上の露光領域で同一のパターンが露光される。補正部３６は、後述する分割描画パターンデータ生成部３６ａ及び静定待ち時間決定部３６ｂを備えている。
　（描画パターンのランク）
　上記したような描画装置を用いて試料にデバイスパターンが形成されるが、このデバイスパターンには様々な種類、例えば、ゲートパターン、配線パターン、シールドパターン、ビアパターン、電源ラインパターン、ダミーパターン等が存在する。これらのデバイスパターンはデバイス内で果たす役割が異なり、パターンの形成位置やサイズに対して要求される精度もデバイスパターンによって異なる。
　例えば、ゲートパターンはそのパターンの位置やサイズによってデバイスの特性が決定されるため、高い描画精度が要求される。これに対し、電源ラインパターンやダミーパターンなどは形成される位置やサイズに設計値とのずれが多少あっても、デバイスの性能に与える影響は小さいため、描画精度を高くする必要はない。
　このように、デバイスパターンに要求される精度を高い精度から低い精度の間を一定の範囲毎に区分してデバイスパターンを分割する。この区分をランクと呼ぶ。例えば、ランクを高ランク、中ランク、低ランクの３段階に分類すると、高ランクになるほど要求される精度が高く、そのデバイスパターンの重要度が高いことを示している。描画処理のスループットの向上にこのようなランク情報を活用する。
　スループットの向上を困難にしている要因として、１ショットの描画面積が小さいこと、及びビーム偏向後の待ち時間が長いことがあげられる。従って、スループットの向上のためには、１ショットの描画面積を大きくすればよい。しかし、その場合は精度が低下してしまうおそれがある。すなわち、描画面積を大きくすると電流量が大きくなり、クーロン効果によって電子が拡散して、所望のパターンに描画することが困難になるためである。
　また、偏向後の待ち時間を短くすれば全体としてスループットを向上させることができるが、電子ビームの位置が不安定な状態で照射することになるため、精度が低下してしまうおそれがある。
　ランクが高いデバイスパターンについては、精度が最優先されるため、上記したスループット向上のための処置を行うことはできない。一方、ランクが低いデバイスパターンについては、要求精度が高くはなく、描画位置等に多少の誤差があってもデバイスとしての影響が小さい。そこで、ランクが低いデバイスパターンに対して、スループット向上の処置を行うようにする。
　なお、作成するデバイスにおける低ランクのデバイスパターンの比率は、それぞれのデバイスにも依存するが、３０％程度は存在すると考えられている。従って、低ランクのデバイスパターンに対してスループット向上の処置を行うだけでも、全体として必要な精度を確保しながらスループットを向上させることが可能となる。
　（描画パターンの分割）
　図４は、描画パターンのランクに依存した露光ビーム条件を生成する分割描画パターンデータ生成部３６ａを示す図である。分割描画パターンデータ生成部３６ａは、そのブロック構成としてパラメータ選択部４２とパターン分割部４１を有し、描画パターンの分割に必要な面積等の上限値が格納された上限値メモリ４３を備えている。
パラメータ選択部４２は、各描画パターンのランク情報に応じた上限値を算出し、パターン分割部４１に出力する。
　パターン分割部４１は、描画パターン及びパターン分割のための上限値を入力し、分割描画パターンを生成する。
　描画パターンは描画するパターンの描画開始位置、パターンのサイズ、及びパターンの重要度を示すランク等の描画に必要な情報が定義されており、描画パターンメモリ４５に格納されている。
　図５は、試料に形成されるデバイスパターンに対応した描画パターンの一例を示した図である。図５（ａ）において、パターン５１が高ランク、パターン５２が中ランク、パターン５３が低ランクに指定されているものとする。このような描画パターンのデータが描画パターンメモリ４５に格納されている。例えば、図６（ａ）に示すような描画パターン６１は、描画位置の座標値が（Ｘ１，Ｙ１）であり、その位置を起点としてｘ方向にＬｘ、ｙ方向にＬｙのパターンとして定義される。図６（ｂ）は、図６（ａ）の描画パターンのデータ構造の一例を示した図である。このデータ構造には、描画位置等のデータの他に、ランクのデータが含まれている。
　可変矩形ビームを照射してデバイスパターンを形成する場合、可変矩形ビームで照射できる大きさに限度があるため、メモリに格納された描画パターンを一度の可変矩形ビームのショットで描画することができない場合がある。そこで、描画パターンデータを可変矩形ビームの可能な大きさに分割する。この分割の方法として、ここでは、（１）矩形の長辺の長さの上限による規定、（２）矩形の面積の上限による規定、及び（３）矩形の長辺の長さ及び矩形の面積の上限による規定、の３種類の規定を対象とする。なお、描画パターンのランクは、高ランク、中ランク、低ランクの３つのレベルに分類されているものとする。
　（１）矩形の長辺の長さの上限による規定
　描画パターンのランクが高ランク、中ランク、低ランクのときの矩形の長辺の長さの上限値をそれぞれ、ＳＬ（Ｈ）、ＳＬ（Ｍ）、ＳＬ（Ｌ）とする。これらの上限値は、ＳＬ（Ｈ）＜ＳＬ（Ｍ）＜ＳＬ（Ｌ）の関係を有する。
　高ランクの描画パターンの場合は、矩形の長辺の長さをＳＬ（Ｈ）以下にするように描画パターンを分割する。図５（ｂ）のパターン５１では、Ｓｘ１とＳｙ１のどちらか長い方がＳＬ（Ｈ）以下になるようにする。
　同様に、中ランクの描画パターン５２の場合は、矩形の長辺の長さをＳＬ（Ｍ）以下にするように描画パターンに分割する。図５２（ｂ）のパターン５２では、Ｓｘ２とＳｙ２のどちらか長い方がＳＬ（Ｍ）以下になるようにする。図５２（ｂ）の低ランクの描画パターン５３の場合も同様に、Ｓｘ３とＳｙ３のどちらか長い方がＳＬ（Ｌ）以下になるようにする。
　このような上限値（ＳＬ（Ｈ）、ＳＬ（Ｍ）、ＳＬ（Ｌ））は、上限値メモリ４３に格納されている。図７（ａ）は、上限値メモリ４３のデータ構成の一例を示す図である。図７（ａ）に示すように、上限値メモリ４３は、描画パターンのランク情報に対応したアドレスが示す記憶領域に、そのランク情報に対応する上限値が定義されている。例えば、高ランクの場合には上限値メモリのアドレスＨＬに対応し、そのアドレスＨＬの指定する領域にはＳＬ（Ｈ）が定義されている。
　このように上限値メモリ４３にランクに応じたアドレスを指定することにより、パラメータ選択部４２はそのランクに応じた上限値を抽出する。抽出された上限値に基づいて、パターン分割部４１において、描画パターンを分割して、新たな描画パターンデータを生成する。
　このような長辺の長さの上限による規定によって、電流量を規定することができる。すなわち、低ランクの描画パターンの場合は、上限値を大きくすることにより処理速度の向上を図り、高ランクの描画パターンの場合は、上限値を小さく規定して電流量を少なくしたクーロン効果などの影響を小さくし、高精度に描画可能なようにしている。
　（２）矩形の面積の上限による規定
　描画パターンのランクが高ランク、中ランク、低ランクのとき、矩形の面積の上限値をそれぞれ、ＳＡ（Ｈ）、ＳＡ（Ｍ）、ＳＡ（Ｌ）とする。これらの上限値は、ＳＡ（Ｈ）＜ＳＡ（Ｍ）＜ＳＡ（Ｌ）の関係を有する。
　高ランクの描画パターンの場合は、矩形の面積をＳＡ（Ｈ）以下にするように描画パターンを分割する。図５（ｂ）のパターン５１では、Ｓｘ１×Ｓｙ１がＳＡ（Ｈ）以下になるようにする。
　同様に、中ランクの描画パターンの場合は、矩形の面積をＳＡ（Ｍ）以下にするように描画パターンを分割する。図５（ｂ）のパターン５２では、Ｓｘ２×Ｓｙ２がＳＡ（Ｍ）以下になるようにする。低ランクの描画パターン５３の場合も同様に、Ｓｘ３×Ｓｙ３がＳＡ（Ｌ）以下になるようにする。
　面積の上限値も長辺の上限値と同様に、上限値メモリ４３に格納されており、ランク情報に対応したアドレスを指定して上限値を取得する。例えば、高ランクの場合には、上限値メモリのアドレスＨＡに対応し、そのアドレスＨＡで指定される領域に面積上限値ＳＡ（Ｈ）が定義されている。
パターン分割部４１は、パラメータ選択部４２によって決定された面積上限値と描画パターンメモリ４５から取得した描画パターンを入力して、ランク情報に応じた１ショットのビームの形状に対応する描画パターンに分割する。
　なお、高ランクの場合は、Ｓｘ１×Ｓｙ１がＳＡ（Ｈ）以下になるようなＳｘ１及びＳｙ１にするが、このとき、Ｓｘ１とＳｙ１の比率は同程度になるようにすることが望ましい。
　このような面積の上限による規定によって、電流量を規定することができる。従って、低ランクの描画パターンの場合は面積の上限値を大きく規定して処理速度の向上を図り、高ランクの描画パターンの場合には面積の上限値を小さく規定し、電流量を少なくしてクーロン効果などの影響を小さくし高精度に描画することが可能になる。
　（３）矩形の長辺の上限及び矩形の面積の上限による規定
　面積の上限値で規定する場合、高ランクになるほど電流量が小さいほうが望ましいため、上限値は小さく設定される。例えば、その値が０．５μｍ2とする。この条件を満たす分割描画パターンとしては、図８に示すように種々考えられる。図８（ａ）は矩形の長辺と短辺の長さが大きく異なる場合であり、細長いパターンの場合である。このパターンは面積上限値の規定を満たしてはいるが、実際にこのパターンで照射するときには、長辺方向にパターンを接続する際にパターンのつなぎ部分にずれが生じやすい。
　このように、パターンの精度を低下させる要因としては、電流量の大きさ及び描画パターンの長辺と短辺の長さの比率があげられる。
　電流量を問題にするときには面積の上限値によってパターンを分割すればよい。しかし、長辺と短辺の長さの比率が大きい場合、すなわち、細長いパターンの場合には面積が小さい場合であってもパターンの精度が低下するおそれがある。
　そこで、面積の上限値、及び、長辺の上限値の両規定を使用して高精度な描画が可能な描画パターンに分割する。
　まず、面積の上限値（例えば、高ランクのときの上限値０．５μｍ2）でパターンを分割した結果、図８（ａ）～（ｃ）のようになったものとする。この段階では、図８（ｂ）も図８（ｃ）も面積の上限値の条件を満たしている。
　次に、面積の上限値によって分割されたパターンに対して、長辺の上限値（例えば、高ランクのときの上限値を１μｍとする）でさらにパターンを分割する。図８（ａ）～（ｃ）は長辺の上限値の条件によってそれぞれ図８（ｄ）～（ｆ）のように分割される。この図８（ｄ）～（ｆ）のように分割されたパターンは、面積の上限値及び長辺の上限値を共に満たしている。
　図９は、矩形の長辺の上限及び矩形の面積の上限を条件として描画パターンを分割する処理のフローチャートである。
　まず、ステップＳ１１で、初期設定を行う。初期設定では、上限値メモリに面積上限のパラメータＳＡ（ｒａｎｋ）と長辺サイズ上限のパラメータＳＬ（ｒａｎｋ）を設定する。
　次のステップＳ１２では、パターン分割部４１及びパラメータ選択部４２に描画パターンメモリ４５から描画パターンのデータを入力する。描画パターンデータは、デバイスパターンを形成するように定義されたパターンの描画開始位置、サイズや、そのパターンの重要度を示すランク等の情報が含まれている。
　次のステップＳ１３では、ステップＳ１２で取得した描画パターンのデータに付加された描画パターンのランク情報に対応したアドレスを指定して、上限値メモリにアクセスする。
　次のステップＳ１４では、ランク情報に応じた面積上限パラメータ（ＳＡ（Ｈ）,ＳＡ（Ｍ），ＳＡ（Ｌ））を取得する。ステップＳ１３でアクセスした上限値メモリのアドレスが示す領域に定義された上限値を取得する。
　次のステップＳ１５では、面積上限パラメータを適用して、描画パターンデータを分割する。デバイスパターンのランクが高いほど、一度に描画する面積は小さくしている。例えば、図５（ｂ）に示すような描画パターン５１の場合、Ｓｘ１×Ｓｙ１がＳＡ（Ｈ）以下になるようにＳｘ１及びＳｙ１を決定する。面積上限値を満たす分割パターンは複数考えられるが、面積上限値だけで分割サイズを規定する場合は、長辺と短辺の比率が同程度であることが好ましい。ただし、本処理では、後のステップで長辺の上限値を規定するため、細長のパターンに分割するようにしてもよい。
　次のステップＳ１６では、ランク情報に応じた長辺サイズ上限パラメータ（ＳＬ（Ｈ）、ＳＬ（Ｍ）、ＳＬ（Ｌ））を取得する。ステップＳ１３でアクセスした上限値メモリ４３のアドレスが示す領域に定義された上限値を抽出する。
　次のステップＳ１７では、面積上限で分割した描画パターンデータに対してさらに長辺サイズ上限パラメータを適用して、描画パターンデータの分割を行う。
　次のステップＳ１８では、ステップＳ１７で生成された露光条件によって描画を行う。
　次のステップＳ１９では、すべての描画パターンに対して描画が終了したか否かを判定し、終了していれば本処理は終了し、描画が終了していなければ、ステップＳ１２に戻り、本処理を継続する。
　なお、上記した描画パターンの分割をパターン分割部で行うことなく、予め可変矩形ビームによる描画が可能なように描画パターンが分割されたデータを描画パターンメモリ４５に格納するようにしてもよい。この場合には、描画パターンメモリ４５に格納されているデータに従って、描画を行う。
　次に、ステンシルマスクが用意された部分一括露光における描画パターンのランクに応じた描画処理について説明する。
　図１０（ａ）は、描画パターンの一例を示した図であり、高ランクの描画パターン７２と低ランクの描画パターン７１が存在する例を示している。また、図１０（ｂ）はストライプ状のステンシルマスク７３の一例を示している。描画パターンは高ランクのパターン７２も低ランクのパターン７１もともに細長のパターンであり、ステンシルマスクを使用することによってそのパターンに形成することができる場合を示している。低ランクのパターン７１では精度が要求されていないため、ビームの大きさを大きくすることができる。図１０（ｂ）のビーム断面７４に示すように、ステンシルマスクが多く含まれるように選択範囲を大きくとり（図１０（ｂ）では左傾斜線で示している）、一度に描画するパターンの範囲を広くする。選択されたステンシルマスクにより図１０（ａ）のパターン７１のうち左傾斜線の部分が一度に描画される。一方、高ランクのパターン７２では精度が要求されるため、ビームの大きさを大きくすることができない。そこで、図１０（ｂ）のビーム断面７５に示すように、選択範囲を小さくとり（図１０（ｂ）では右傾斜線で示している）、描画パターンを細かく分割して描画するようにする。選択されたステンシルマスクにより図１０（ａ）のパターン７２のうち右傾斜線部分が描画される。
　この場合も可変矩形の場合と同様に、ランクに応じたビームのサイズを決定し、そのサイズに応じてステンシルマスクの一部を選択する。例えば、選択するステンシルマスク及びそのステンシルマスクのｘ方向、ｙ方向の上限値をランクに応じて規定しておく。
　（偏向静定待ち時間の調整）
　次に、ランク依存の偏向静定待ち時間選択について説明する。
　図１１は、電子ビームを偏向した後の電子ビームの静定曲線を示している。図１１の横軸は時間を示し、縦軸はビーム位置の変化量を示している。電子ビーム描画装置では、所定の位置に電子ビームをショットして描画した後、次のショット位置まで電子ビームを偏向させビーム位置を変化させている。例えば、８極子の偏向器を用いてビーム位置を偏向させるときは、８つの電極のそれぞれに印加する電圧を決定してビームの移動方向及び移動量を決定している。図１１は一つの電極について偏向電圧が印加された後のビーム位置の変化量が静定する様子を示したグラフである。高精度が要求されるデバイスパターンを描画する場合には、図１１の静定曲線において、ビーム位置の変化量が安定するまで、例えば時間ｔ２まで待つ必要がある。一方、安定するまでに時間はかかるものの、時間ｔ１のように早い時間のときであっても次のショット位置付近まで移動している。よって、精度が要求されていないパターンに対しては、安定する前に描画を開始しても問題はない。この偏向静定待ち時間もデバイスパターンのランクに応じて調整する。
　静定待ち時間の決定は、主偏向、副偏向や可変矩形ビームを形成するとき等、電子ビームが偏向される場合に行われる。図１２は、静定待ち時間決定部３６ｂのブロック構成図を示している。
　静定待ち時間決定部３６ｂは、ショット間最大変化量抽出部７６と待ち時間定義メモリ７８を備えている。
　ショット間最大変化量抽出部７６は、描画パターンメモリ４５に格納されている各偏向器（偏向電極）に出力する偏向データを入力し、偏向出力が変化する毎に、つまり、ショット間毎に、最大に変化する変化量を抽出する。各偏向器に出力する偏向データは、例えば一つの偏向器が８つの電極から構成されている場合は、その一つ一つに設定される偏向データである。
　静定待ち時間決定部３６ｂは、描画パターンメモリ４５から入力した描画パターンのランク情報を抽出し、待ち時間定義メモリ７８のうちのランクに応じた記憶領域を選択する。さらに、その描画パターンに対するショット間の最大変化量を抽出し、その値（電子ビームの偏向移動量）をアドレス指定して、ランクに応じた記憶領域から待ち時間を抽出する。
　例えば、図１２ではショット間最大変化量抽出部７６で抽出した偏向移動量がＤｍであって、ランクに対応する記憶領域が領域２であったとする。この場合、記憶領域２のアドレスＤｍに対応する値Ｔｗが待ち時間となる。
　図７（ｂ）に待ち時間定義メモリのデータ構成の一例を示す。
　図７（ｂ）に示すように、ランクに応じた記憶領域が用意されており、それぞれの領域に対して偏向移動量をアドレス指定することにより、ランクに対応した静定待ち時間を抽出することができる。例えば、偏向移動量がＤｍの場合、低ランクのときは３０ｎｓ、中ランクのときは７０ｎｓ、高ランクのときは１００ｎｓというようにランクに応じた静定待ち時間を容易に抽出することができる。
　（電子線描画方法の説明）
　次に、上記した電子線描画装置における電子線描画方法について説明する。
　図１３は、本実施形態に係る電子線描画装置による描画方法を説明するためのフローチャートである。
　まず、ステップＳ２１で、描画パターンに要求される精度に応じたランク情報が付加された描画パターンのデータを取得する。
　次のステップＳ２２では、ステップＳ２１で取得したランク情報に基づいて、描画パターンを分割するときの分割描画パターンのサイズの上限値を取得する。この上限値には可変矩形の場合には矩形の長辺サイズの上限値及び矩形の面積の上限値が規定され、部分一括露光の場合には選択されるステンシルマスクの範囲の上限値が規定されている。また、上限値は予めランクに応じた上限値が規定された上限値メモリに、ランク情報に対応するアドレスを指定することによって抽出する。
　次のステップＳ２３では、ステップＳ２２で取得した上限値以下になるような分割描画パターンを決定する。例えば、上限値が可変矩形の面積の上限値の場合は、面積の上限値よりも小さい値で、かつ、矩形の長辺と短辺の長さの比率が同程度になるようにする。
次のステップＳ２４では、ランク情報に基づいて、電子ビームを偏向した後の静定待ち時間を決定する。静定待ち時間も上限値と同様に、予め待ち時間定義メモリに格納されている。この待ち時間定義メモリにランク情報に対応するアドレスを指定することによって、ランクに応じた静定待ち時間を抽出する。
　次のステップＳ２５では、分割描画パターン及び静定待ち時間に従って電子ビームを史料上に照射してデバイスパターンを生成する。
　以上説明したように、本実施形態の電子線描画装置及び電子線描画方法では、描画パターンのランクに応じてパターンの分割を行い、また、描画パターンのランクに応じて、偏向静定待ち時間の調整を行っている。例えば、描画パターンのランクが高い場合は、高い精度で描画されることが要求されるため、描画パターンを小さなパターンに分割して電子線を照射するようにしている。また、偏向後の静定待ち時間も電子ビームが安定するのに十分な時間まで待つように調整している。一方、描画パターンのランクが低い場合は、精度の高い描画は要求されていない。そのため、描画パターンを大きなパターンに分割して電子線を照射するようにし、偏向後の静定待ち時間も電子ビームが安定する前であっても照射位置に移動している段階で照射されるように待ち時間を短くするようにしている。これにより、全体的に十分な精度のデバイスパターンの生成を高速に実施することが可能となる。
　なお、本発明は、国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２０年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「マスク設計・描画・検査総合最適化技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）である。

                                                                              

Claims (5)

  1. 　試料に形成されるデバイスパターンに要求される精度に応じたランクが付加された描画パターンのデータを格納する記憶部と、
    　前記ランクに応じて、前記描画パターンを分割した分割描画パターンのデータを生成する分割描画パターンデータ生成部と、
    　電子ビームが偏向された後の当該電子ビーム照射位置の静定待ち時間を前記ランクに応じて決定する静定待ち時間決定部と、
    　前記ランクに応じた分割描画パターンのデータ及び前記ランクに応じた静定待ち時間に従って、電子ビームを照射させながらデバイスパターンを描画する制御部とを有することを特徴とする電子線描画装置。
  2. 　更に、少なくとも前記電子ビームを矩形に成形するか、又は、所定のマスクパターンを部分的に選択して電子ビームを成形するビーム成形部を備え、
    　前記分割描画パターンデータ生成部は、前記電子ビームを矩形に成形するときには、前記描画パターンのランクを基に、少なくとも前記分割描画パターンの長辺サイズの上限値又は前記分割描画パターンの面積の上限値を決定して当該上限値に応じて前記描画パターンを分割描画パターンに分割し、前記所定のマスクパターンを部分的に選択して電子ビームを成形するときには、前記描画パターンのランクを基に、前記マスクパターンを部分照射する範囲の上限値を決定して当該上限値に応じて前記マスクパターンの使用範囲を決定し、
    　前記静定待ち時間決定部は、前記ランクを基に電子ビームの偏向移動量に応じた静定待ち時間を決定することを特徴とする請求項１に記載の電子線描画装置。
  3. 　前記分割描画パターンデータ生成部は、前記ランク毎に前記上限値が定義された上限値記憶部を備え、前記ランクに対応した前記上限値記憶部のアドレスを指定して前記上限値を決定し、
    　前記静定待ち時間決定部は、前記ランク毎に前記待ち時間が定義された待ち時間記憶部を備え、前記ランクに対応した前記待ち時間記憶部の記憶領域において、電子ビームの偏向移動量に対応した前記待ち時間記憶部のアドレスを指定して前記静定待ち時間を決定することを特徴とする請求項２に記載の電子線描画装置。
  4. 前記ランクは、所定の範囲の精度毎に低ランクから高ランクに複数に区分され、当該ランクが低くなるほど前記上限値は大きな値となり、前記ランクが低くなるほど前記静定待ち時間が短くなることを特徴とする請求項３に記載の電子線描画装置。
  5. 　請求項１から４のいずれか一項に記載の電子線描画装置を用いる電子線描画方法であって、
    　試料に形成されるデバイスパターンに要求される精度に応じたランクが付加された描画パターンのデータを取得するステップと、
    　前記ランクに基づいて、前記描画パターンを分割した分割描画パターンを生成するときに使用する分割描画パターンのサイズの上限値を取得するステップと、
    　前記上限値を満たす分割描画パターンのデータを生成するステップと、
    　前記ランクに基づいて、電子ビームを偏向した後の静定待ち時間を決定するステップと、
    　前記分割描画パターンのデータ及び前記静定待ち時間に従って電子ビームを試料上に照射するステップと、
    を含むことを特徴とする電子線描画方法。
                                                                                  
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