(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に描画パターンを形成するための描画データを生成する描画データ生成手段、前記描画データから電子線の露光量マップを作成する露光量マップ作成手段、前記試料に照射する電子線の照射量を前記露光量マップを参照して補正する電子線補正手段を備えた描画データ生成部を複数有し、各々の描画データ生成部は１つの描画パターンについて条件の異なる露光量マップを作成するとともに、前記電子線補正手段で前記条件の異なる露光量マップを参照して補正された値に基づいて前記電子線を前記試料に照射して描画を行う電子線描画手段を備え、該電子線描画手段は前記条件の異なる露光量マップに基づいて描画を順次行い、描画結果の評価の結果最適な条件の露光量マップを用いて描画を行うことを特徴とする電子線描画装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子線描画装置において、前記条件の異なる露光量マップは前記各々の描画データ生成部でそれぞれ並行して作成されることを特徴とする電子線描画装置。
【請求項３】
試料に描画パターンを形成するための描画データを１つの描画パターンから複数個生成し、前記複数個の描画データから条件の異なる露光量マップを作成し、前記試料に照射する電子線の照射量を前記条件の異なる露光量マップを参照して補正し、前記条件の異なる露光量マップを参照して補正された値に基づいて前記電子線を前記試料に照射して描画を行うとともに、前記条件の異なる露光量マップに基づいて描画を順次行い、描画結果の評価の結果最適な条件の露光量マップを用いて描画を行うことを特徴とする描画方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線を試料に照射して所望のパターンを描画する電子線描画装置，電子線描画システム、および描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、従来の電子線描画装置の場合の描画データ生成部の機能ブロック図を示す。従来の電子線描画装置においては、電子線描画データ生成手段１３によって生成された照射単位の描画データ（座標，寸法，照射量）を所定の電子線補正手段１４によって補正し、補正された描画データによって指定された電子線を電子線描画手段１６によって試料上に塗布された感光剤に照射する。
【０００３】
前記電子線補正手段１４による電子線の補正には色々な種類があるが、ここでは近接効果補正を対象とする。近接効果とは、試料上に照射された電子線が表面の感光剤の層を通り抜け、試料内部で後方散乱された電子線が再び試料表面の感光剤を通るために、電子線の照射面積密度の高い部分で過剰露光となる現象である。そのため電子線描画装置においては、特開平３−２２５８１６  号公報には、実際の描画の前に電子線を照射しない空描画を行って試料上に描画するパターンの露光面積密度に基づいて露光量マップをメモリに作成し、実際の描画時には図１０に示した露光量マップ作成手段１５によって前記メモリの内容を参照しながら、露光面積密度が高い所では電子線の照射量が相対的に小さくなり、露光面積密度が低い所では電子線の照射量が相対的に大きくなるように補正して描画する技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術では、最適な描画を行うために、描画パターンを分割するメッシュサイズや平滑化する回数などの条件を変更し、その度に露光量マップを作成し、それに従って空描画動作を行って、評価している。そのため、１つのパターンの描画データを最適に描画するために、複数回の露光量マップ作成と空描画動作が必要となる。さらに、従来の技術では、条件が変わる度に露光量マップを作成し直しているため、作成し直す前の露光量マップを保持できない。そのため、再度、最適な描画を行うためには、同じ描画データをもう一度作らなくてはならない。これらが電子線描画装置のスループットを低下させている。特にマスクの電子線描画装置では、１個の描画データに対してマスク１枚しか描画できず、１個の描画データを繰り返し使用することができないのでスループットが低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、スループットを向上させることができる電子線描画装置，電子線描画システム、および描画方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するため、本発明は、試料に描画パターンを形成するための描画データを生成する描画データ生成手段、前記描画データから電子線の露光量マップを作成する露光量マップ作成手段、前記試料に照射する電子線の照射量を前記露光量マップを参照して補正する電子線補正手段を備えた描画データ生成部を複数有し、各々の描画データ生成部は１つの描画パターンについて条件の異なる露光量マップを作成するとともに、前記電子線補正手段で前記条件の異なる露光量マップを参照して補正された値に基づいて前記電子線を前記試料に照射して描画を行うとともに、前記条件の異なる露光量マップに基づいて描画を順次行い、描画結果の評価の結果最適な条件の露光量マップを用いて描画を行う電子線描画手段を備えたものである。
【０００７】
描画データ生成部を複数個備え、条件や種類の異なる複数個の露光量マップを並行して作成可能とすることで、最適な描画条件の評価を迅速に行うことができ、前記目的を達成することができる。描画データの生成条件の例としては、露光量マップ作成のときのメッシュサイズ、隣接メッシュ間で行う面積密度の平滑化の回数などがある。
【０００９】
さらに電子線描画装置は、試料に描画パターンを形成するための描画データを生成する描画データ生成手段、前記描画データから電子線の露光量マップを作成する露光量マップ作成手段、前記試料に照射する電子線の照射量を前記露光量マップを参照して補正する電子線補正手段を備えた描画データ生成部を複数有し、各々の描画データ生成部は、異なる描画パターンについて作成された露光量マップを参照して前記電子線の照射量を補正し異なる描画データを生成するとともに、１つの描画パターンの描画の終了の後に続けて次の異なる描画パターンの描画を行う電子線描画手段を備えたものである。これらの構成によって、描画対象の露光量マップが１つの描画データ生成部で生成できる範囲を超える大きな描画パターンに対しても、露光量マップの作成を複数の描画データ生成部で分担して行うことができるので、スループットの低下を防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００１２】
はじめに、本発明による電子線描画装置の一例の構成を図１に示す断面図を用いて説明する。図１において、右側に断面で示した部分は、実際にウエハを描画する電子線鏡体１００であり、その周囲の四角形は電子線鏡体１００を制御する機能をブロックで表したものである。試料１０８は搬送部１０２から電子線鏡体１００の内部の試料台１０１へ搬送される。電子線鏡体１００の最上部にある電子銃１０３から発射された電子線１０４は、鏡体内のレンズ１０６によって形状が整えられ、さらに電磁偏向器と静電偏向器からなる偏向器１０７によって偏向され、試料台１０１上に配置された試料１０８の目標位置に照射される。照射される電子線１０４の幾種類かの断面形状は、アパーチャ１０５を選択することによって試料１０８上に転写することができる。
【００１３】
図１の左側の部分は、システム制御の機能をブロックで表したものであり、システム全体の制御と外部からのインターフェイスとを分担している。ハードディスク１２１に保持された描画すべきパターンの描画データは計算機１１２に伝送される。枠１１１で囲まれたブロック群は、計算機１１２から伝送された描画データを、電子線の偏向データへと連続的，パイプライン的に、かつ高速に変換する制御系デジタル処理群であって、他の制御部とバス１１９を介して接続されており、図示した各処理部では以下の処理を行っている。
【００１４】
（１）図形データ部１２３
計算機１１２から伝送される圧縮された描画データを格納する。
【００１５】
（２）図形復元部１２４
圧縮された描画データを図形データへと復元する。
【００１６】
（３）図形分解部１２５
復元された１つ１つの図形を、電子線で描画可能な形状であるショットに置き換え、各ショットの位置，形状，露光量のデータを作成する。
【００１７】
（４）合わせ補正部１２６
電子線照射位置と試料１０８との間の位置ずれや変形をセンサー１０９で監視し、そのずれ，変形に合わせて補正を行う。
【００１８】
（５）近接効果補正部１２７
近接効果を補正するための処理を行う。予め描画するパターンの単位面積あたりの面積マップである露光量マップ１２９を求めてメモリへ保持し、その値を参照しながらショット単位に露光量を補正する処理を行う。
【００１９】
（６）追従絶対校正部１２８
連続描画を可能にするために、測長器１１０と試料台位置測長部１２０で測定される試料台１０１の位置に基づいて、電子線１０４が試料１０８上の目標位置に照射される様に、電子線偏向位置を計算するとともに、電子線鏡体１００の偏向歪み量なども補正する。
【００２０】
（７）手順制御部１２２
上記各ユニットの処理がスムーズに動く様、監視、及び制御を受け持つ。
【００２１】
以上の枠１１１内のユニットからのデータは、Ｄ／Ａ変換器１１３でＤ／Ａ変換されてビーム制御部１１４へ移り、レンズ１０６，偏向器１０７の制御を行う。この他、高圧電源１１５は、電子銃１０３の加速電圧を発生し、アパーチャ制御部１１６はアパーチャ交換部１３１を制御してアパーチャ１０５の形状を選択し、試料台制御部１１７は試料台１０１の移動制御を行い、搬送系制御部１１８は試料１０８を試料台１０１へ搬送する搬送部１０２を制御する。それぞれのユニット間はバス１１９で結ばれ、インターフェイスを介して信号の受け渡しを行う。計算機１１２によってこれらのユニットの制御を行うこともできる。
【００２２】
図２から図７に本発明の第１の実施例を示す。
【００２３】
図２は、図１に示した近接効果補正部１２７の機能を示すブロック図である。この電子線描画装置は、描画データ生成部制御手段１１によって制御される複数の描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎと、１つの電子線描画手段１６とを備える。各描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎは、各々描画データ生成手段１３ａ，１３ｂ，…，１３ｎ、電子線補正手段１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎ及び露光量マップ作成手段１５ａ，１５ｂ，…，１５ｎを備える。描画データ生成部制御手段１１は、複数の描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎに、描画データの条件等の指示を出したり、描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎからデータ電子線描画手段１６に出力するデータの選択指示等を出す。
【００２４】
図３に露光量マップ作成の手順を示すフローチャートを、図４にパターンの形状の例を示す。図３のステップＳ４１において、図４に示すようにパターン５１をメッシュサイズ５２で分割し、ステップＳ４２で各メッシュ内のパターン面積密度を求める。次に、ステップＳ４３で隣接メッシュ間で面積密度が大きく変化する部分での寸法変化を低減するための平滑化を行い、ステップＳ４４で露光量マップを作成する。露光量マップの作成の際には、描画データ生成手段１３からの電子線データ（例えば、座標，寸法，照射量）が露光量マップ作成手段１５に送られる。
【００２５】
図５は露光量マップ作成手段１５を更に詳細に示したブロック図である。露光量マップ作成手段１５においては、図２に示した描画データ生成手段１３が生成した描画データから露光量マップを露光量マップメモリ６１上に作成するため、座標データからそれに対応するメモリアドレスを生成する座標−アドレス変換手段６２と、パターンの寸法を示すデータから面積密度を生成する面積密度計算手段６３とを持ち、これにより生成された値を面積密度平滑化手段６４にて平滑化し、平滑化された値を露光量マップメモリ６１に累積しながら格納する。また、露光量マップメモリ６１に格納した値を再度平滑化するときは、露光量マップメモリ６１より値を読み出し、面積密度平滑化手段６４で平滑化して、露光量マップメモリ６１に格納する。
【００２６】
描画時には、電子線補正手段１４は、描画データ生成手段１３から入力される描画データのうち照射量データを、先に生成した露光量マップの対応するアドレスの値によって補正する。すなわち、露光量マップ作成手段１５が作成した露光量マップメモリ６１の値から描画データが該当する値、及びその周辺の数個の値を読み出し、それらから描画データの周辺の密集度合を算出して、それに反比例するように照射量を調整する。電子線描画手段１６は、電子線補正手段１４により補正された照射量と座標及び電子線の大きさを電子銃に出力して補正描画を実施する。
【００２７】
次に、図２において、描画データ生成部制御手段１１は、各描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎごとに異なる分割メッシュサイズや平滑回数等の条件の指示を出す。各描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎでは、各々の描画データ生成手段１３ａ，１３ｂ，…，１３ｎで生成された描画データを基に、各露光量マップ作成手段１５ａ，１５ｂ，…，１５ｎの図５に示した面積密度計算手段６３にてメッシュサイズ毎に面積密度を計算し、算出された値を座標−アドレス変換手段６２から出力されるメモリアドレスに対応させて露光量マップメモリ６１に格納する。このようにして、条件が異なる複数個の露光量マップを、従来の露光量マップ作成時間と同じ時間で作成することが可能となる。
【００２８】
次に、描画データ生成部制御手段１１にて描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎのうちの１つを選択し、選択された描画データ生成部１２ｎで描画データ生成手段１３から描画データが出力されると、先の露光量マップ生成時と同様に図５に示す露光量マップメモリ６１の対応するアドレスが座標−アドレス変換手段６２から出力され、それに該当する値とその近傍の値が読み出される。電子線補正手段１４では、読み出された値を参照して、露光密度が高い所では照射量を相対的に小さく、逆に低い所では相対的に大きくなるように照射量の補正を行う。電子線描画手段１６は、電子線補正手段１４で補正された描画データを受けて補正描画を実行する。この作業をすべての描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎの描画データに対して連続的に行い、描画結果を評価し、評価の結果、最適とされた描画データを基に、再度描画作業が可能となる。
【００２９】
図６は、露光量マップ作成時間と描画時間の大きさを示すタイムチャートであり、従来技術の場合と本発明の第１の実施例の場合とを比較したものである。
【００３０】
図６において、異なる３条件の描画データの評価を行い、再度、最適な評価結果のデータ（図６の場合は条件２の描画データとする。）で描画した場合の時間割合を比較している。従来技術の場合は、条件１で露光量マップを作成し、その露光量マップに基づいて空描画を行い、次に条件２で露光量マップを作成して空描画を行う。その後、条件３で露光量マップを作成して空描画を行う。そして、各条件での空描画の結果を評価し、条件２が最適であることが判明すると、再度条件２で露光量マップを作成して実際の描画を行うことになる。
【００３１】
一方、本発明の第１の実施例では、条件の異なる露光量マップが同時に作成される。すなわち、条件１の露光量マップは描画データ生成部１２ａで、条件２の露光量マップは描画データ生成部１２ｂで、条件３の露光量マップは描画データ生成部１２ｃで、それぞれ並行して作成される。作成された露光量マップは各々の描画データ生成部内に保持される。電子線描画手段１６では、各描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，１２ｃに保持されている露光量マップに基づいて、条件１，条件２，条件３での描画を順次行う。描画結果を評価した結果、条件２が最適であることが判明すると、描画データ生成部１２ｂに保持されている露光量マップを用いて直ちに条件２での描画に移ることができる。このように、従来技術に比較して描画のスループットを大幅に向上させることができる。
【００３２】
図７は図６に示した時間経過の他の例のタイムチャートである。この例は、図２に示した複数個の描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎにおいて、各々異なるパターンを描画するための描画データを生成するものである。
【００３３】
図２に示した描画データ生成部制御手段１１は、図７において、５個の描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅに、それぞれの描画データ生成手段１３にて異なる描画データを生成するように指示を出す。５個の描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅでは、それぞれの描画データ生成手段１３から出力された描画データに基づいて露光量マップを作成する。その結果、図に示すように、従来技術では２個のパターンＡ，Ｂの描画に費やされる時間と同じ時間で、本発明では６個のパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの描画が可能となる。さらに、パターンＡからＦの補正描画の最中に、描画データ生成部１２ｂから１２ｅでは、パターンＧからＪの露光量マップが作成できるので、パターンＦの補正描画の終了の後に続けてパターンＧの補正描画が可能となる。
【００３４】
以上のように、種類が異なる複数個の露光量マップを従来技術における１つの露光量マップの作成時間と同じ時間で作成することが可能になる。そして、次に行う電子線描画を、露光量マップ単位で異なる描画データで連続して行うことが可能となる。さらに、電子線描画中に、使用していない描画データ生成部では、新しい描画データの露光量マップの作成を並行して行うことが可能となり、スループットが大幅に向上する。
【００３５】
また、図２に示した電子線描画装置において、１系統の描画データ生成部で生成できる範囲を超える露光量マップも容易に生成することができる。すなわち、描画対象の露光量マップが１系統の描画データ生成部で生成できる範囲を超える場合において、全体の露光量マップを１系統の描画データ生成部で処理可能な露光量マップ単位で分割して露光量マップ作成を行う。まず、全体の露光量マップを何分割にするかを描画データ生成部制御手段１１から指示し、分割した単位の露光量マップの作成を、各描画データ生成部１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎで行い、次に描画データ生成部１２ａで生成した露光量マップを参照して電子線描画手段１６で描画を行い、続けて描画データ生成部１２ｂで生成した露光量マップを参照して電子線描画手段１６で描画を行うというように、各描画データ生成部
１２ｎを描画データ生成部制御手段１１で制御すると、どの様な大きさの露光量マップの描画も可能となる。
【００３６】
図８は、本発明による第２の実施例を示し、図２に対応するブロック図である。本実施例は２個の描画データ生成部１２ａ，１２ｂと出力比較手段８１とを備えることが特徴である。出力比較手段８１は、描画データ生成部１２ａの電子線補正手段１４ａの出力と描画データ生成部１２ｂの電子線補正手段１４ｂの出力とを比較する。
【００３７】
図８において、まず描画データ生成部制御手段１１より、描画データ生成部
１２ａと描画データ生成部１２ｂの２系統に同一の動作をさせ、出力比較手段
８１で両者からの出力を比較する。電子線補正手段１４ａの出力と電子線補正手段１４ｂの出力が一致しなかった場合、その情報を描画データ生成部制御部１１に伝送し、描画データ生成部制御手段１１は、再度、各描画データ生成部１２ａ，１２ｂに起動を指示し、出力比較手段８１で両者の出力を比較する。出力の比較の結果一致すれば正常とし、描画作業を行うことにより、描画不良を未然に防ぐことができ、装置，システムの信頼性を大幅に向上させることができる。
【００３８】
図９は、本発明の第３の実施例を示し、図２に対応するブロック図である。本実施例は、図８に示した構成と同様の構成を有する第１の電子線描画装置９１と、図８に示した構成に対して電子線描画手段１６ａのみを搭載した第２の電子線描画装置９２ａと、同様に電子線描画手段１６ｎのみを搭載した電子線描画装置９２ｎとを通信手段９３を介して組み合わせたものである。第１の電子線描画装置９１では、出力比較手段８１の結果が正常であれば、描画データ生成部１２ａまたは描画データ生成部１２ｂの出力をデータ格納手段９４が保持する。
【００３９】
電子線描画装置９１では、描画データ生成部制御手段１１によって描画データ生成部１２ａと描画データ生成部１２ｂの２系統に同一の動作をさせ、出力比較手段８１で両者の出力を比較する。出力比較手段８１の結果が正常であれば、その情報に基づいて描画データ生成部制御手段１１から描画作業の指示を描画データ生成部１２ａに対して指示を出すとともに、描画データ生成部１２ｂに対して、データ格納手段９４に出力を伝送する指示を出す。データ格納手段９４には電子線描画データ生成部１２ｂの出力が保持される。この保持されたデータを、通信手段９３を介して第２の電子線描画装置９２ａないし電子線描画装置９２ｎに転送することにより、複数個の電子線描画装置で第１の電子線描画装置と同じ描画が可能となる。
【００４０】
以上のように、本発明によれば、最適な描画データの評価を迅速に行うことができ、スループットが向上する。また、露光量マップのデータを保持しておくことが可能であり、再度描画する際に同じデータを作る作業を省略できるので、さらにスループットを大幅に向上させることができる。また、装置，システムの信頼性を向上させることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、スループットを向上させることができる電子線描画装置，電子線描画システム、および描画方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電子線描画装置の例を示す断面図。
【図２】図１に示した近接効果補正部の機能を示すブロック図。
【図３】露光量マップ作成の手順を示すフローチャート。
【図４】パターンの形状の例を示す説明図。
【図５】露光量マップ作成手段を更に詳細に示すブロック図。
【図６】露光量マップ作成時間と描画時間の大きさを示すタイムチャート。
【図７】露光量マップ作成時間と描画時間の大きさを示すタイムチャート。
【図８】図１に示した近接効果補正部の機能を示すブロック図。
【図９】図１に示した近接効果補正部の機能を示すブロック図。
【図１０】従来技術の電子線描画装置の機能を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…描画データ生成部制御手段、１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎ…描画データ生成部、１３ａ，１３ｂ，…，１３ｎ…描画データ生成手段、１４ａ，１４ｂ，…，１４ｎ…電子線補正手段、１５ａ，１５ｂ，…，１５ｎ…露光量マップ作成手段、１６，１６ａ，１６ｎ…電子線描画手段、５１…パターン、５２…メッシュサイズ、６１…露光量マップメモリ、６２…座標−アドレス変換手段、６３…面積密度計算手段、６４…面積密度平滑化手段、８１…出力比較手段、９１…第１の電子線描画装置、９２ａ…第２の電子線描画装置、９２ｎ…電子線描画装置、９３…通信手段、９４…データ格納手段、１００…電子線鏡体、１０１…試料台、１０２…搬送部、１０３…電子銃、１０４…電子線、１０５…アパーチャ、１０６…レンズ、１０７…偏向器、１０８…試料、１０９…センサー、１１０…測長器、１１１…枠、１１２…計算機、１１３…Ｄ／Ａ変換器、１１４…ビーム制御部、１１５…高圧電源、１１６…アパーチャ制御部、１１７…試料台制御部、１１８…搬送系制御部、１１９…バス、１２０…試料台位置測長部、１２１…ハードディスク、１２２…手順制御部、１２３…図形データ部、１２４…図形復元部、１２５…図形分解部、１２６…合わせ補正部、１２７…近接効果補正部、１２８…追従絶対校正部、１２９…露光量マップ、１３０…真空制御部、１３１…アパーチャ交換部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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