JP2007043078A - 描画装置及び描画方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】 電子ビーム200が複数ショットされることにより描画されるパターンのパターンデータを入力し、入力されたパターンデータに応じて、ショットする前記電子ビーム200の電流密度とショットする最大ショットサイズとを選択する描画データ処理回路310と、選択された前記電流密度で前記電子ビーム200を形成し、形成された電子ビーム200を各ショット毎に前記最大ショットサイズ以下のショットサイズに成形し、成形された電子ビーム200を試料にショットして前記パターンを描画する描画部150と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
電子線(電子ビーム)露光技術は本質的に優れた解像性を有しており、DRAM(Dynamicrandom access memory)を代表とする最先端デバイスの開発や一部ASIC(application specific integrated circuit)の生産に用いられる。また、光露光技術を用いる場合でも高密度集積化する先端デバイス生産のための原画パターンを形成するために用いられる。
可変成形型電子線露光装置(可変成形型EB(Electron beam)露光装置)における第1のアパーチャ410には、電子線330を成型するための矩形例えば長方形の開口411が形成されている。また、第2のアパーチャ420には、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330を所望の矩形形状に整形するための可変成形開口421が形成されている。荷電粒子ソース430から照射され、第1のアパーチャ410の開口411を通過した電子線330は、偏向器により偏向され、第2のアパーチャ420の可変成形開口421の一部を通過して、所定の一方向(例えば、X方向とする)に連続的に移動するステージ上に搭載された試料に照射される。すなわち、第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過できる矩形形状が、X方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料340の露光領域にショットされ描画される。第1のアパーチャ410の開口411と第2のアパーチャ420の可変成形開口421との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式という(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、描画パターンが微細かつ複雑となるに伴い、各ショットのショットサイズが小さくなるために全体でのショット数が増加し、描画パターン全体を描画する描画時間が増加してしまうといった問題が出てきた。その結果、スループットが低下してしまうといった問題が生じてしまう。ここで、各ショットの描画時間(ショット時間)を短縮するには、電流密度を上げることが有効であるが、むやみに上げたのでは空間電荷効果によるビーム分解能の劣化(ぼけ)が大きくなってしまうため採用することができない。
電子ビームが複数ショットされることにより描画されるパターンのパターンデータを入力し、入力されたパターンデータに応じて、ショットする前記電子ビームの電流密度とショットする最大ショットサイズとを選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記電流密度で前記電子ビームを形成し、形成された電子ビームを各ショット毎に前記最大ショットサイズ以下のショットサイズに成形し、成形された電子ビームを試料にショットして前記パターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
ビーム電流値が予め設定した値以下となる関係にある電流密度と最大ショットサイズとを変数として、パターンデータに応じた描画時間の値を解析する解析工程と、
前記解析の結果に基づいて、描画時間の値が変曲する変曲領域にあたる電流密度と最大ショットサイズとを選択する選択工程と、
選択された前記電流密度と前記最大ショットサイズ以下のショットサイズとで電子ビームを試料にショットして前記パターンデータに応じたパターンを描画する描画工程と、
を備えたことを特徴とする。
電子ビームが複数ショットされることにより描画されるパターンのパターンデータを入力し、入力されたパターンデータに応じて、ショットする前記電子ビームの電流密度とショットする最大ショット面積とを選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記電流密度で前記電子ビームを形成し、形成された電子ビームを前記最大ショット面積以下のショット面積に成形し、成形された電子ビームを試料にショットして前記パターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
ショットサイズが可変成形された電子ビームを複数ショットすることにより試料に所定のパターンを描画する描画装置において、
前記試料にショットされるビーム電流値が、各ショットにおいて予め設定した値以下になるように各ショットサイズに応じて電流密度を可変することを特徴とする。
図1は、実施の形態1における描画装置の要部構成を示す概念図である。
図1において、描画装置の一例となる可変成形型EB露光装置100は、描画部150と制御部160とを備えている。描画部150は、電子鏡筒102、XYステージ105、電子銃201、照明レンズ202、第1のアパーチャ203、投影レンズ204、偏向器205、第2のアパーチャ206、対物レンズ207、偏向器208、ファラデーカップ209を有している。制御部160は、選択部の一例となる描画データ処理回路310と、偏向制御回路320、デジタル・アナログコンバータ(DAC)332、電子光学系制御回路342を有している。図1では、本実施の形態1を説明する上で必要な構成部分以外については記載を省略している。可変成形型EB露光装置100にとって、通常、必要なその他の構成が含まれることは言うまでもない。
試料101に描画する場合には、XYステージ105を図示していない駆動部によりX方向に連続移動させながら、描画(露光)面を電子ビーム200が偏向可能な短冊状の複数のストライプ領域に仮想分割された試料101の1つのストライプ領域上を電子ビーム200が照射する。XYステージ105のX方向に移動は、連続移動とし、同時に電子ビーム200のショット位置もステージ移動に追従させる。連続移動させることで描画時間を短縮させることができる。そして、1つのストライプ領域を描画し終わったら、XYステージ105を図示していない駆動部によりY方向にステップ送りしてX方向(今度は逆向き)に次のストライプ領域の描画動作を行なう。各ストライプ領域の描画動作を蛇行させるように進めることでXYステージ105の移動時間を短縮することができる。
図3に示すように、所定のパターンを描画する描画時間Tは、ショットサイクルTcと総ショット数Nshotの積(式(1):T=Tc・Nshot)で示すことができる。また、ショットサイクルTcは、セトリング時間TSETとショット時間Tshotとの和(式(2):Tc=TSET+Tshot)で示すことができる。そして、ショット時間Tshotは、試料101に照射されるドーズ量DOSEを電流密度Jで序した商(式(3):Tshot=DOSE/J)で示すことができる。XYステージ105のX方向への移動速度は、かかる描画時間Tを基本として算出される。現実的な描画時間は、XYステージ105のストライプ間の移動時間やその他のオーバーヘッド時間が加算される。
図3に示した式(1)〜(3)に基づいて、描画時間Tは、図4に示すように、式(4):T=(TSET+DOSE/J)・Nshotで示すことができる。ここで、セトリング時間TSETは、装置仕様によって決まってしまい、また、ドーズ量DOSEは、露光するレジスト材の性能によって決まってしまうため、描画時間Tは、電流密度Jと総ショット数Nshotとを変数として最適値を見出せば、短縮することができる。
電流密度Jは、単位面積あたりのビーム電流値Iで示される。図5(a)に示すように、最大ショットサイズをL1として、正方形の電子ビーム200を試料101に照射する場合、最大ショット面積Sは、最大ショットサイズL1の2乗で示される。ここで、上述した空間電荷効果によるビームぼけは、ビーム電流値Iによって左右される。各ショットにおいて、最もショット面積が大きくなるのは、最大ショットサイズL1で正方形に成形された場合となるため、かかる場合に空間電荷効果によるビームぼけを劣化させないようにビーム電流値Iを設定することが有効である。
ここで、例えば、最大ショットサイズL1を2.5μm、電流密度J1を10〜20A/cm2に設定することで許容するビーム分解能を得てきた。すなわち、ビーム電流値I1=62.5nA〜125nA以下とすることで、許容するビーム分解能を得ることができる。
図6に示すように、最大ショットサイズL1をある値とした場合、対象パターンA〜Cについて、ショット密度を測定してみると、描画パターンが微細かつ複雑となるに伴い、あるノード(node1)あたりから急激にショット密度が上昇していることがわかる。ショット密度が上昇するということは、総ショット数Nshotが上昇していることを示している。
図7に示すように、対象パターンA〜Cについて、最大ショットサイズを図6で使用した値から小さくしていくと、所定の値まで小さくしてもショット密度にあまり変化がない。言い換えれば、かかる状況では、総ショット数Nshotが増えないので、最大ショットサイズを単純に小さくし、最大ショットサイズを小さくした分、電流密度Jを大きくすればビーム分解能を劣化させずに描画時間Tを短縮することができる。
図8では、最大ショットサイズを縦横ともにある値とした場合に、x軸に実際のショットサイズの縦寸法、y軸に実際のショットサイズの横寸法、z軸にショット数を示している。図7に示すように、あるパターンAでは、実際のショットサイズが縦(ここでは、x)×横(ここでは、y)の長方形に成形されるとすると、x,yともにそれぞれ所定の値以下のサイズに分布していることがわかる。
図9では、図8と同様、最大ショットサイズを縦横ともにある値とした場合に、x軸に実際のショットサイズの縦寸法、y軸に実際のショットサイズの横寸法、z軸にショット数を示している。図9に示すように、あるパターンBでは、実際のショットサイズが縦(ここでは、x)×横(ここでは、y)の長方形に成形されるとすると、x,yともにそれぞれ図8とは異なる所定の値以下のサイズに分布していることがわかる。
対象パターンA〜Cについて、横軸に最大ショットサイズを示し、縦軸に総ショット数の増加率を示した。例えば、最大ショットサイズをある位置を一例に見ると、パターンAでは、総ショット数が約2.5倍になっていることが示されている。パターンBでは、総ショット数が約4.5倍になっていることが示されている。
図11では、横軸に電流密度J、縦軸に最大ショットサイズLを示している。図5に示したように、電流密度Jと最大ショットサイズLとは、一定の関係、すなわち、ビーム電流値を予め設定した値になるように一定の保つという関係とすると、図11に示すように電流密度Jを大きくしていくと最大ショットサイズLが小さくなる関係になる。
図12では、横軸に最大ショットサイズL、縦軸に総ショット数Nshotを示している。上述したように最大ショットサイズLを小さくしていくと、図12に示すようにあるところまでは、総ショット数Nshotは増加しないことがわかる。
図13では、横軸に電流密度J、縦軸に描画時間Tを示している。図12に示す総ショット数Nshotを増加させない範囲の最大ショットサイズLとかかる最大ショットサイズLにおける図11に示す電流密度Jとを選択することで、図13に示すように、電流密度Jを大きくしていく過程で、描画時間Tが減少から増加に転じる変曲点における描画時間T(すなわち、最小描画時間Tmin)に調整することができる。従って、かかる変曲点における電流密度Jが、スループットを最良にする最適な電流密度Jbestとなる。そして、最適な電流密度Jbestにおける最大ショットサイズLが最適な最大ショットサイズLbestとなる。
図14において、描画データ処理回路310は、解析部314、選択部316、設定部318を備えている。解析部314は、図形分割部312、電流値演算部352、最大ショットサイズ設定部354、描画時間演算部356、総ショット数演算部358、電流密度設定部364を有している。図14では、本実施の形態の説明に必要な構成以外は省略している。
S(ステップ)1402において、描画データ入力工程として、描画データ処理回路310は、パターンデータとなる描画データを入力する。
ビーム電流値Iが予め定めたビーム電流値Imax以下の組み合わせとなる電流密度Jと最大ショットサイズLとを用いることにより、ビーム分解能の劣化を防止することができる。
例えば、複数の第1のアパーチャが交換可能に配置された図示していない第1のアパーチャカセットを備え、第1のアパーチャ213を第1のアパーチャ223に交換することで、開口214をサイズの異なる開口224に変更してもよい。例えば、開口中心の位置を同じにした開口214の寸法よりも1辺の寸法が小さい矩形形状の開口224に交換することで、最大ショットサイズで成形する場合に、第2のアパーチャ216の可変成形開口217に電子ビーム200を照射する際の偏向量を小さくすることができる。かかる場合には、偏向量を小さくすることができるのでセトリング時間を短縮することができ、描画時間の短縮を進めることができる。
図17は、開口を交代するアパーチャを説明するための概念図である。
図17に示すように、第1のアパーチャ233と第2のアパーチャ236との両方、或いはいずれか一方にサイズの異なる開口を設けて、最大ショットサイズを変更しても構わない。図17では、第1のアパーチャ233に開口214とサイズの異なる開口224が形成されている。開口214と開口224とを交代させて使い分けることで最大ショットサイズを変更することができる。同様に、第2のアパーチャ236に可変成形開口217とサイズの異なる可変成形開口227が形成されている。可変成形開口217と可変成形開口227とを交代させて使い分けることで最大ショットサイズを変更することができる。開口を交代するには、アパーチャを図示していない駆動部で移動させてもよいし、電子ビーム200の偏向位置を制御して照射する位置を変えてもよい。
実施の形態1では、最小の描画時間Tとなる電流密度Jと最大ショットサイズLとを選択して設定していたが、最大ショットサイズLの代わりに最大ショット面積Sを選択して設定してもよい。実施の形態2における各構成は、実施の形態1の各構成のうち、「最大ショットサイズ」を「最大ショット面積」と読み替えた構成で構わないため説明を省略する。
図18に示すように、最大ショットサイズLをL1と設定して規定した場合、L1よりも小さい幅のラインパターンである場合、例えば、L1の半分である場合、x方向寸法は、L1、y方向寸法は、L1/2のショット図形に図形分割されることになる。よって、斜線部をショットするには、2回のショットが必要となる。
図19では、図18における最大ショットサイズL1を1辺とする正方形の面積S1を最大ショット面積Sと設定して規定した場合、L1よりも小さい幅のラインパターンである場合、例えば、L1の半分である場合、面積S1となるショット図形に図形分割されることになる。よって、斜線部をショットするには、1回のショットで済ますことができる。
図20では、横軸に電流密度J、縦軸に最大ショット面積Sを示している。電流密度Jと最大ショット面積Sとは、一定の関係、すなわち、ビーム電流値を予め設定した値になるように一定の保つという関係とすると、図20に示すように電流密度Jを大きくしていくと最大ショット面積Sが小さくなる関係になる。
図21では、横軸に最大ショット面積S、縦軸に総ショット数Nshotを示している。上述したように最大ショット面積Sを小さくしていくと、図21に示すようにあるところまでは、総ショット数Nshotは増加しないことがわかる。
図22では、横軸に電流密度J、縦軸に描画時間Tを示している。図21に示す総ショット数Nshotが増加しない範囲の最大ショット面積Sとかかる最大ショット面積Sにおける図20に示す電流密度Jとを選択することで、図22に示すように、電流密度Jを大きくしていく過程で、描画時間Tが減少から増加に転じる変曲点における描画時間T(すなわち、最小描画時間Tmin)に調整することができる。従って、かかる変曲点における電流密度Jが、スループットを最良にする最適な電流密度Jbest2となる。そして、最適な電流密度Jbest2における最大ショット面積Sが最適な最大ショット面積Sbestとなる。
上述した各実施の形態では、最大ショットサイズの2乗或いは最大ショット面積時での面積領域に流れるビーム電流値Iが、ビーム分解能を劣化させないビーム電流値になるように電流密度を設定したが、各ショットで考察するとすべてのショット面積が最大ショットサイズの2乗の面積或いは最大ショット面積となるわけではない。そこで、各ショット毎に電流密度を可変するように構成することも好適である。可変の仕方としては、試料101にショットされるビーム電流値Iが、各ショットにおいて、ビーム分解能を劣化させない予め設定されたビーム電流値Imax以下でなるべくビーム電流値Imaxに近くなるように各ショットサイズ或いは各ショット面積に応じて電流密度Jを可変することが望ましい。各ショットサイズ或いは各ショット面積に応じて電流密度Jを可変することにより、ショット面積が最大ショットサイズの2乗の面積或いは最大ショット面積よりも小さい場合に、そのショットの電流密度を大きくすることができる。その結果、ショット時間を短縮することができるショットが出現し、描画時間の短縮に寄与することができる。実施の形態3における各構成は、上述した各実施の形態の各構成と同様で構わないため説明を省略する。
上述した各実施の形態では、描画されるパターンの種類に関わらず、ビーム電流値Imaxが予め一意に設定された構成について説明した。しかしながら、これに限るものではない。1つのマスク等の試料に描画されるパターンの中にはパターン精度の不要のものもある。実施の形態4における各構成は、上述した各実施の形態の各構成と同様で構わないため説明を省略する。
マスク等の試料101に描画されるパターンには、図23に示すように高い精度レベルが要求され、精度の補償が求められる精度補償領域10と精度レベルが低くても構わない精度補償外領域20とがある。例えば、試料101がウェハ等に半導体装置を形成するためのマスク等である場合には、半導体回路を形成する部分の領域については高い精度レベルが要求される。その一方で、マスクをユーザが識別するための識別子等については、別に精度が要求されない。精度が要求されないパターンとして、例えば、バーコード22や数字やID番号や日付やシリアル番号(S/N)等が挙げられる。図23では、一例としてバーコード22を記載している。バーコード22は、バーコードリーダで読み取るためのもので、ユーザの目で認識できる大きさで構わない。また、数字やID番号や日付やシリアル番号(S/N)等は、ユーザの目で直接認識するものであるから当然にユーザの目で認識できる大きさで構わない。このような大きさのパターンでは特に精度が要求されないためビーム電流値Imaxを大きくすることができる。例えば、精度補償領域10に用いるビーム電流値Imaxの2倍の大きさで構わない。
S1402において、描画データ入力工程として、描画データ処理回路310は、パターンデータとなる描画データを入力する点は図15と同様である。
図25に示すように、予め、パターン名称等のパターン識別子とそのパターンで用いるビーム電流値Imaxを対応させた対応テーブル30を用意しておく。精度補償領域10を描画するパターンと精度補償外領域20を描画するパターンの名称等を区別しておけばよい。そして、描画データ処理回路310は、入力されたパターンデータからパターン名称等のパターン識別子を抽出して、対応するビーム電流値Imaxを設定する。
図26は、対応テーブルの他の一例を示す図である。
図26では、予め、描画される描画領域とその領域で用いるビーム電流値Imaxを対応させた対応テーブル30を用意しておく。例えば、精度補償領域10と精度補償外領域20とを区別しておけばよい。そして、上述したビーム電流値設定工程において、描画データ処理回路310は、描画される領域から対応するビーム電流値Imaxを設定する。
前記試料にショットされるビーム電流値が、各ショットにおいて予め設定した値以下になるように各ショットサイズに応じて電流密度を可変することを特徴とする。
101,340 試料
102 電子鏡筒
105 XYステージ
150 描画部
160 制御部
200 電子ビーム
201 電子銃
202 照明レンズ
203,213,223,233,410 第1のアパーチャ
206,216,226,236,420 第2のアパーチャ
204 投影レンズ
205,208 偏向器
207 対物レンズ
209 ファラデーカップ
214,224,411 開口
217,227,421 可変成形開口
310 描画データ処理回路
312 図形分割部
314 解析部
316 選択部
318 設定部
320 偏向制御回路
330 電子線
332 DAC
342 電子光学系制御回路
352 電流値演算部
354 最大ショットサイズ設定部
356 描画時間演算部
358 総ショット数演算部
364 電流密度設定部
430 荷電粒子ソース
Claims (10)
- 電子ビームが複数ショットされることにより描画されるパターンのパターンデータを入力し、入力されたパターンデータに応じて、ショットする前記電子ビームの電流密度とショットする最大ショットサイズとを選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記電流密度で前記電子ビームを形成し、形成された電子ビームを各ショット毎に前記最大ショットサイズ以下のショットサイズに成形し、成形された電子ビームを試料にショットして前記パターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする描画装置。 - 前記選択部において、異なるパターンデータが入力される場合でも最大ショットサイズ以下に成形された電子ビームを試料にショットする場合のビーム電流値が予め設定した値以下になるように、前記電流密度と前記最大ショットサイズとを選択することを特徴とする請求項1記載の描画装置。
- 前記選択部は、パターンデータに応じて設定されるビーム電流値以下になるように、前記電流密度と前記最大ショットサイズとを選択することを特徴とする請求項1記載の描画装置。
- 前記試料に、複数のパターンが描画される場合に、
前記選択部は、パターン毎に前記電流密度と前記最大ショットサイズとを選択することを特徴とする請求項1記載の描画装置。 - ビーム電流値が予め設定した値以下となる関係にある電流密度と最大ショットサイズとを変数として、パターンデータに応じた描画時間の値を解析する解析工程と、
前記解析の結果に基づいて、描画時間の値が変曲する変曲領域にあたる電流密度と最大ショットサイズとを選択する選択工程と、
選択された前記電流密度と前記最大ショットサイズ以下のショットサイズとで電子ビームを試料にショットして前記パターンデータに応じたパターンを描画する描画工程と、
を備えたことを特徴とする描画方法。 - 前記ビーム電流値は、パターンデータに応じて設定されることを特徴とする請求項5記載の描画方法。
- 前記ビーム電流値は、描画されるパターンが求められる精度レベルに応じて設定されることを特徴とする請求項5記載の描画方法。
- 電子ビームが複数ショットされることにより描画されるパターンのパターンデータを入力し、入力されたパターンデータに応じて、ショットする前記電子ビームの電流密度とショットする最大ショット面積とを選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記電流密度で前記電子ビームを形成し、形成された電子ビームを前記最大ショット面積以下のショット面積に成形し、成形された電子ビームを試料にショットして前記パターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする描画装置。 - 前記選択部は、パターンデータに応じて設定されるビーム電流値以下になるように、前記電流密度と前記最大ショット面積とを選択することを特徴とする請求項8記載の描画装置。
- ショットサイズが可変成形された電子ビームを複数ショットすることにより試料に所定のパターンを描画する描画装置において、
前記試料にショットされるビーム電流値が、各ショットにおいて予め設定した値以下になるように各ショットサイズに応じて電流密度を可変することを特徴とする描画装置。
Priority Applications (5)
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