JP3004034B2 - 荷電ビーム描画方法 - Google Patents

荷電ビーム描画方法

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JP3004034B2
JP3004034B2 JP2170270A JP17027090A JP3004034B2 JP 3004034 B2 JP3004034 B2 JP 3004034B2 JP 2170270 A JP2170270 A JP 2170270A JP 17027090 A JP17027090 A JP 17027090A JP 3004034 B2 JP3004034 B2 JP 3004034B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、LSI等の微細パターンを試料上に描画する
荷電ビーム描画方法に係わり、特にステージ連続移動方
式の描画装置において、ステージの移動速度を最適化す
るための荷電ビーム描画方法に関する。
(従来の技術) 従来、半導体ウェハ等の試料上に所望パターンを描画
するものとして、各種の電子ビーム描画装置が用いられ
ている。この装置では、試料を載置したステージの移動
に関し、連続移動方式とステップ&リピート方式とがあ
る。連続移動方式は、ステップ&リピート方式と比較し
てステージ移動の無駄時間がなくなるため、高いスルー
プットが得られる。しかし、パターンの密度に応じて最
適なステージ速度を決定しないと、描画エラー或いはス
ループットの低下を招く。
そこで、ステージ連続移動方式の電子ビーム描画装置
においては、パターン密度に応じたステージ速度を決定
するために次のようにしている。即ち、実際にステージ
を移動させてダミー描画し、描画エラーが生じたか否か
を判定する。さらに、ステージの移動速度を変えて上記
操作を繰り返し、エラーが発生しない最大のステージ速
度を求めている。しかしながら、この方法の場合、実際
にステージをダミー走行させるため、描画以外に非常に
多くの無駄時間を要していた。
(発明が解決しようとする課題) このように従来、ステージ連続移動方式の電子ビーム
描画装置においては、最適なステージ移動速度を決定し
ないと、描画エラー或いはスループットの低下を招く。
また、最適なステージ移動速度を求めるために、ステー
ジを移動させてダミー描画すると、非常に多くの無駄時
間を要し装置稼働率が低下する等の問題があった。
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、ステージを実際に移動させること
なく、ステージの最適移動速度を簡易に求めることがで
き、装置稼働率の向上及び描画スループットの向上をは
かり得る荷電ビーム描画方法を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、ステージ連続移動方式の荷電ビーム
描画装置において、パターンデータから計算してステー
ジの移動速度を決定すると共に、ビームの偏向領域を考
慮して最適なステージ移動速度を求めることにある。
即ち本発明は、試料上の描画領域を所定幅のフレーム
に分割し、試料を載置したステージを連続移動しながら
該フレームを描画する荷電ビーム描画方法において、前
記フレームをステージ連続移動方向に仮想的に小領域に
分割し、分割した各小領域毎に描画に要する時間を求
め、これらの時間とステージ連続移動方向におけるビー
ム偏向幅との関係からステージの移動速度を決定するよ
うにした方法である。
また本発明は、試料上の描画領域を所定幅のフレーム
に分割し、試料を載置したステージを連続移動しながら
該フレームを描画する荷電ビーム描画方法において、前
記フレームをステージ連続移動方向における最大ビーム
偏向幅より小さな間隔でステージ連続移動方向に一定幅
の小領域に分割し、分割した各小領域毎に描画に要する
必要描画時間を求め、ある一定の速度でステージを移動
したと仮定してこの速度における小領域の最大描画時間
を求め、フレーム内の小領域を端から順に評価して各小
領域の必要描画時間を加えた値Aと、評価した小領域の
数に相当する最大描画時間の和Bとを比較し、これらの
差A−Bが最大ビーム偏向幅に含まれる最大の小領域の
数に相当する最大描画時間の和Cを越えるか否かを判断
基準にして、A−BがCを越えない略最大のステージ移
動速度を決定するようにした方法である。
(作用) 本発明では、フレームをステージ連続移動方向に小領
域に分割し、各小領域毎にビームの位置決め時間,照射
サイクルから各小領域の必要描画時間を求める。ステー
ジをある一定の速度で移動させたと仮定し、フレームを
小領域毎にずらしながら、パターンの照射位置とビーム
の偏向位置の関係を評価していく。この評価結果に応じ
て次に評価するステージ速度を決定し、同様な評価を繰
り返し、ビームの位置が偏向オーバとならないようにス
テージ速度を求める。
小領域の必要描画時間が最大描画時間を越えた場合、
越えた分を次の小領域に加えると共に、ビームを小領域
の幅分だけ偏向して描画するものと仮定する。このと
き、ビームの最大偏向幅が小領域の幅よりも大きいの
で、上記のような場合も描画可能である。小領域の必要
描画時間が最大描画時間よりも数倍長いと、ビームを複
数の小領域幅分だけ偏向する必要がある。また、各々の
小領域の必要描画時間はさほど長くなくても、はみ出す
時間が順次蓄積されるため、ビームを複数の小領域幅分
だけ偏向する必要が出てくる。このときの偏向幅がビー
ムの最大偏向幅よりも小さければ描画可能であるが、大
きくなると描画エラーが発生する。
本発明では、偏向すべきビームの偏向量がビームの最
大偏向幅を越えない最大のステージ移動速度を求めてい
るので、描画エラーを招くことのない最大のステージ移
動速度、即ち最適速度が得られることになる。
(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
第1図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム
描画装置を示す概略構成図である。図中10は試料室であ
り、この試料室10内には試料11を載置したステージ12が
収容されている。試料ステージ12は駆動回路31により移
動され、ステージ12の移動位置はレーザ測長系32により
測定されるものとなっている。
試料室10の上方には、電子光学系20が設けられてい
る。この電子光学系20は、電子銃21,各種レンズ22a〜22
e,各種偏向器23〜26,ビーム成形用アパーチャマスク27,
28等から構成されている。偏向器23はビームをブランキ
ングするためのブランキング偏向器であり、この偏向器
23にはブランキング制御回路33からブランキング信号が
印加される。偏向器24はビームの寸法及び形状を変える
ためのビーム成形用偏向器であり、この偏向器24には可
変ビーム寸法制御回路34から偏向電圧が印加される。偏
向器25はビームを所定の領域(サブフィールド)に位置
決めする主偏向器、偏向器26は位置決めされた領域でビ
ームを偏向して該領域を描画する副偏向器であり、これ
らの偏向器24,25には偏向制御回路35から偏向信号が印
加される。
なお、図中30は各種制御を行う計算機、36はEBパター
ンデータを後述するように展開するデータ展開回路、37
は展開された各情報を記憶するメモリを示している。
次に、第1図の装置を用いたステージ速度決定方法に
ついて説明する。第1図の装置は、可変成形ビームを形
成し、主・副2段偏向でベクタスキャン描画し、また試
料上の描画領域を偏向器25のY方向のビーム偏向幅で決
まる幅のフレームに分割し、ステージ12をX方向に連続
移動しながらフレームを描画するステージ連続移動方式
とした。
まず、電子ビーム描画装置用に圧縮された、あるフレ
ーム(チップデータを連続移動方向に切った帯状の描画
領域)のEBパターンデータをデータ展開回路36に転送す
る。データ展開回路36では、サブフィールド(副偏向器
で描画する領域)の位置及びサブフィールド内のショッ
ト数(図形数)が全てをサブフィールドについて展開さ
れ、その結果はメモリ37に記憶される。
次いで、第2図に示すようにフレームをX方向(ステ
ージ連続移動方向)にある一定の間隔で、且つY方向が
フレーム幅の小領域に分割する。ここで、小領域の幅は
ビームのX方向の最大偏向幅よりも小さく設定する。ま
た、小領域の大きさとサブフィールドの大きさには何等
関係はなく、サブフィールドの大きさは第2図中に破線
Pで示すように小領域の幅よりも大きくてもよいし、破
線Qに示すように小領域の幅よりも小さくてもよい。
計算機30でメモリ37から全てのサブフィールドの座標
とショット数を読み出し、サブフィールドの位置決め時
間(主偏向セトリング時間)と照射サイクル(照射時間
+副偏向セトリング時間)から各サブフィールドを描画
するために必要な時間(必要描画時間)を求める。分割
した小領域内に属するサブフィールドを選び、それぞれ
の小領域の必要描画時間を求める。第3図には各小領域
と必要描画時間との関係を示した。
ステージ連続移動方式の描画装置では、描画中にステ
ージを一定の速度で移動させなければならない。このた
め、ステージ速度が決定されると、ステージが小領域を
通過する間に描画できる最大パターン量が決まる。ここ
で、ある一定速度でステージを連続に移動したと仮定
し、フレーム幅の小領域毎に次に示す評価を行う。例え
ば、第3図の小領域1のパターンデータを描画する場合
について考えてみると、まず最初にステージの速度が決
定されると、各小領域の最大描画時間が決定される。
第4図のようにパターンデータAの必要描画時間がこ
の最大描画時間を越えている場合、描画残りが生じステ
ージが小領域1の範囲にあるときにパターンデータAの
全てが描画できない。この描画残りはステージが次の小
領域2の範囲に入ったときビームを小領域分だけ偏向し
て描画される。ステージ連続移動方式におけるビームの
最大偏向幅(偏向領域)が許す限り、小領域1のパター
ンはステージの位置が以降の小領域にあっても描画され
る。
このようにステージの現在位置と描画残りによって生
じるビームの偏向量を評価する。そして、このような評
価をフレームの最初から最後まで続け、この途中で第5
図に示す偏向領域オーバ(描画残りを偏向領域を越える
場所で描画しようとした場合)が発生するか否かを評価
する。
第5図はステージ速度が速いため、描画残りが増加
し、小領域4のパターンデータDが、第5図に示したよ
うに偏向領域を越えた位置に描画されようとしたため、
偏向領域がオーバとなった例である。
1回目の評価で偏向領域オーバにならなければステー
ジの速度を速くして再評価し、偏向領域オーバであれば
ステージの速度を遅くして再評価する。このステージ速
度の選択は、一般にA/Dコンバータで用いられている逐
次比較法を用いれば、最大ステージ速度を100mm/sとす
れば、9回の評価を実行すると0.2mm/sの精度でステー
ジ速度を決定することができる。
このように描画前に全てのフレームについてステージ
速度を決定し、パターンデータと共にディスクに記憶さ
せておく。描画時には各フレーム毎に計算された速度を
ディスクから読み出してステージを指定した速度で連続
移動させ描画を実行する。
かくして本実施例によれば、フレームを仮想的に小領
域に分割し、分割した各小領域毎に描画に要する時間を
求め、これらの時間とステージ連続移動方向におけるビ
ーム偏向幅との関係からステージの移動速度を求めてい
るので、ステージを実際に移動させることなく、ステー
ジの最適移動速度を決定することができる。従って、ス
テージ連続移動方式の電子ビーム描画装置における描画
スループット及び装置稼働率の向上をはかることがで
き、その有用性は絶大である。
なお、本発明は上述した各実施例で限定されるもので
はない。前述したステージの移動速度は、1チップ配列
した場合と複数チップ配列した場合で異なる。従って、
ステージ速度の評価の際、描画チップのレイアウト情報
から1パスで描画するフレームのチップ配置情報を得て
から、第3図に示した各領域の描画時間の展開をフレー
ム全てに渡って行う必要がある。また、異なるチップを
1度に描画する場合も同様に、第6図に示すように1パ
スで描画するフレーム全てに渡って描画時間を展開して
評価すればよい。
また、各サブフィールドの位置とサブフィールド内の
ショット数はハードウェアで求めなくても、CADのパタ
ーンデータからEBフォーマットのデータに変換する時に
求めることができる。この場合、チップのレイアウト情
報とサブフィールドの位置及びショット数から第3図に
示すようなデータを得れば、ステージ速度の計算が可能
である。この場合、サブフィールド内のショット数は、
サブフィールド内の図形数(ショット分割する前の図形
数)、図形面積から予測することも可能であり、図形を
ショットに分割するための処理時間が削減できる利点が
ある。
また、電子ビーム描画装置の構成は第1図に何等限定
されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能であ
る。さらに、電子ビーム描画装置に限らず、イオンビー
ム描画装置に適用することも可能である。その他、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施するこ
とができる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、ステージ連続移
動方式の荷電ビーム描画装置において、ステージを実際
に移動させることなく、ステージの最適移動速度を簡易
に求めることができ、装置稼働率の向上及び描画スルー
プットの向上をはかることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図、第2図は描画領域を小領域に
分割した例を示す図、第3図は各小領域の位置と必要描
画時間との関係を示す図、第4図は最大描画時間が決め
られた場合における各小領域の位置と必要描画時間との
関係を示す図、第5図は描画パターンがビームの最大偏
向幅を越えた場合を示す図、第6図は複数チップ配列さ
れた場合のステージ速度を評価する例を示す図である。 10……試料室、 11……試料、 12……試料ステージ、 20……電子光学系、 21……電子銃、 22……電子レンズ、 23〜26……偏向器、 27,28……ビーム成形アパーチャマスク、 30……計算機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−248618(JP,A) 特開 平2−5406(JP,A) 特開 平1−243520(JP,A) 特開 平1−205421(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料上の描画領域を所定幅のフレームに分
    割し、試料を載置したステージを連続移動しながら該フ
    レームを描画する荷電ビーム描画方法において、 前記フレームをステージ連続移動方向における最大ビー
    ム偏向幅より小さな間隔でステージ連続移動方向に一定
    幅の小領域に分割し、分割した各小領域毎に描画に要す
    る必要描画時間を求め、ある一定の速度でステージを移
    動したと仮定してこの速度における小領域の最大描画時
    間M(小領域の幅/ステージ速度)を求め、フレームの
    端から小領域1の必要描画時間Aを最大描画時間Mにな
    るまで満たし、越えた場合はその越えた必要描画時間
    (A−M)を次の小領域2に移動させて最大描画時間M
    になるまで満たし、さらに越えた場合は次の小領域3に
    移動させるようにし、もし小領域2に必要描画時間Bが
    存在する場合は必要描画時間Aの後にBを埋めるような
    処理をフレームの最後まで順に実施して、該処理により
    必要描画時間に関する移動が発生した最大距離が前記最
    大ビーム偏向幅を越えるか否かを判断基準にして、該最
    大ビーム偏向幅を越えない最大のステージ速度を求める
    ことを特徴とする荷電ビーム描画方法。
  2. 【請求項2】前記ビームを偏向する偏向器として主・副
    2段の偏向器を用い、前記フレームを複数のサブフィー
    ルドに分割し、主偏向器でサブフィールドの位置決めを
    行い、副偏向器でサブフィールドの描画を行うことを特
    徴とする請求項1記載の荷電ビーム描画方法。
  3. 【請求項3】前記小領域内の描画に要する必要描画時間
    は、非描画時にサブフィールド領域の位置情報とサブフ
    ィールド領域内の総ショット数を求め、これを基にして
    決定することを特徴とする請求項2記載の荷電ビーム描
    画方法。
  4. 【請求項4】前記小領域内の描画に要する必要描画時間
    は、描画すべきパターンをデータ変換する際に、サブフ
    ィールド領域の位置情報とサブフィールド領域内の総シ
    ョット数を求め、これを基にして決定することを特徴と
    する請求項2記載の荷電ビーム描画方法。
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JP5199786B2 (ja) * 2008-08-20 2013-05-15 株式会社ニューフレアテクノロジー 描画データの分割領域データ量の取得方法及び描画データの分割領域データ量の取得装置
JP5203995B2 (ja) * 2009-02-12 2013-06-05 株式会社ニューフレアテクノロジー 荷電粒子ビーム描画装置及び荷電粒子ビーム描画方法
JP5697414B2 (ja) * 2010-11-19 2015-04-08 キヤノン株式会社 荷電粒子線描画装置、および、物品の製造方法

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