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JP5302606B2 - 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法 Download PDF

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Description

本発明は、荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法に関する。
半導体デバイスの高集積化に伴い、半導体デバイスの回路パターンが微細化されている。半導体デバイスに微細な回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン(即ち、レチクル或いはマスク)が必要となる。原画パターンを製造するために、優れた解像性を有する電子ビーム描画装置を用いることが知られている。
電子ビーム描画装置を用いて描画処理を行うにあたり、半導体デバイスのパターンレイアウト(チップデータ)が生成され、そのパターンレイアウトを定義した設計データが外部装置で生成される。この設計データは、電子ビーム描画装置に入力可能なフォーマットを有する。
外部装置から電子ビーム描画装置に設計データが入力されると、この設計データは電子ビーム描画装置内部のフォーマットの描画データに変換される。この描画データは、図形パターンの形状及び位置が定義されたデータである。この描画データに対して所定の処理を行うことでショットデータが生成され、このショットデータから生成された偏向データに基づいて描画処理が実行される。
設計データが複数のファイルで構成されている場合、個々のファイルを転送しながら電子ビーム描画装置の内部でパイプライン処理を行うことで、処理効率を高める装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
然し、ユーザによる設計データの管理上、設計データが1つのファイルで構成されている場合がある。この場合、上記特許文献1装置を用いてパイプライン処理を行うと、図9に示すように、1ファイルの設計データが一括転送され、この一括転送の終了後、描画データへの一括変換が行われる。一括転送が終了するまで一括変換を行うことができず、その一括変換が終了するまで後続の処理を行うことができない。このため、設計データが1ファイルで構成される場合には、パイプライン処理を効率良く行うことができず、描画スループットが大幅に低下する問題がある。
また、設計データが複数のファイルで構成されていても、設計データを構成する各ファイルのデータ量と、パイプライン処理を効率的に行うことが可能な単位(データ量)とが異なる場合が多い。従って、特許文献1記載の装置は、パイプライン処理を効率的に行う点において、未だ改良の余地があった。
特開2008−34439号公報
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、パイプライン処理を効率よく行うことが可能な荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。
本発明の他の課題および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、パターンレイアウトが定義された設計データを複数のデータに分割する分割部と、前記分割部により分割された各データを図形パターンの形状及び位置が定義された描画データに変換する描画データ変換部と、前記描画データ変換部により変換された描画データに対して所定の複数の処理を順次行うデータ処理部と、前記データ処理部により処理されたデータを用いて、荷電粒子ビームにより試料にパターンを描画する描画部とを備え、前記分割部による分割と、前記描画データ変換部による変換と、前記データ処理部による複数の処理とがパイプライン処理になるように構成され、前記分割部は、前記パイプライン処理に適した単位で前記設計データを分割することを特徴とする。
本発明の第1の態様において、前記設計データのデータ構造を解析する設計データ解析部を更に備え、前記分割部は、前記設計データ解析部の解析結果に基づいて、前記設計データを分割するように構成してもよい。
また、上記課題を解決するため、本発明の第2の態様は、パターンレイアウトが定義された設計データを複数のデータに分割する分割ステップと、分割された各データを図形パターンの形状及び位置が定義された描画データに変換するステップと、前記描画データに対して所定の複数の処理を順次行うステップと、前記複数の処理が行われたデータを用いて、荷電粒子ビームにより試料にパターンを描画するステップとを含み、前記設計データの分割と、前記描画データへの変換と、前記複数の処理とがパイプライン処理を構成し、前記分割ステップでは、前記パイプライン処理に適した単位で前記設計データを分割することを特徴とする。
本発明の第2の態様において、前記設計データのデータ構造を解析する解析ステップを更に含み、前記分割ステップでは、前記解析ステップでの解析結果に基づいて、前記設計データを分割するようにしてもよい。
本発明の第2の態様において、前記解析ステップでは、設計データの分割可能位置と、この分割可能位置で分割したときの各データのデータ量とを取得し、前記分割ステップでは、取得した各データのデータ量を加算した合計データ量が前記パイプライン処理を実行可能な最大データ量となるように、前記設計データを前記分割可能位置で分割することが好適である。
本発明の第1の態様では、分割部により設計データが分割され、分割されたデータが描画データ変換部により図形パターンの形状及び位置が定義された描画データに変換され、変換された描画データにデータ処理部により複数の処理が行われる。これにより、設計データが1ファイルで構成されていても、パイプライン処理を効率良く行うことができる。さらに、この第1の態様によれば、分割部により設計データをパイプライン処理に適した単位に分割するため、設計データが複数ファイルで構成されていても、パイプライン処理を効率良く行うことができる。
本発明の第2の態様では、設計データが複数のデータに分割され、分割された各データが図形パターンの形状及び位置が定義された描画データに変換され、この描画データに複数の処理が順次行われる。これにより、設計データが1ファイルで構成されていても、パイプライン処理を効率良く行うことができる。さらに、この第2の態様によれば、設計データをパイプライン処理に適した単位に分割するため、設計データが複数ファイルで構成されていても、パイプライン処理を効率良く行うことができる。
図1は、本発明の実施の形態による電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。図1に示す電子ビーム描画装置は描画処理を行う描画部100を備えており、この描画部100は電子鏡筒102を備えている。この電子鏡筒102内には、電子銃104から発せられた電子ビーム(例えば、50kVで加速された電子ビーム)106を第1成形アパーチャ108に照射するための照明レンズ110が配置されている。
電子ビーム106は、矩形の開口を有する第1成形アパーチャ108を透過することで、その断面形状が矩形に成形される。成形された電子ビーム106は、投影レンズ112により第2成形アパーチャ114上に投影される。投影レンズ112の内側には、投影レンズ112と同心で成形偏向器116が配置されている。
成形偏向器116により第2成形アパーチャ114上の第1成形アパーチャ像の位置が制御される。この制御によって第1成形アパーチャ像と第2成形アパーチャ114の開口との重なり具合が変化するため、電子ビーム106の形状と寸法を制御できる。
第2成形アパーチャ114を透過した電子ビーム106の焦点は、対物レンズ118によってXYステージ124上の試料126表面に合わせられる。XYステージ124は、図示省略する駆動部によりX方向(図中左右方向)及びY方向(図中奥行き方向)に連続移動する。XYステージ124の位置は、図示しない公知のレーザ干渉計により測定される。
試料126は、例えば、ガラス基板上にクロム膜等の遮光膜とレジスト膜とが積層されたレチクル或いはマスクである。
試料126と第2成形アパーチャ114との間には、電子鏡筒102と同心で対物偏向器である主偏向器120及び副偏向器122が配置されている。主偏向器120及び副偏向器122により試料126上の電子ビーム106の照射位置が決定される。
上記電子ビーム描画装置において描画処理を実行する際には、図2に示すように、試料126上に描画されるべきパターンが短冊状のフレーム領域に分割され、XYステージ124をX方向に連続移動させながら各フレーム領域を描画する。フレーム領域は更にサブフィールド領域に分割され、サブフィールド領域内の必要な部分のみ、上記第1及び第2成形アパーチャ120、122により成形された電子ビーム106を偏向させて、図形を描画する。
電子ビーム106の偏向には、上記した主偏向器120と副偏向器122とで構成される2段の対物偏向器が用いられる。サブフィールド領域の位置決めは主偏向器120により行われ、サブフィールド領域内のパターン描画位置の位置決めは副偏向器122により行われる。
図1に示す電子ビーム描画装置は、制御部200を備えている。制御部200は、外部装置から入力される設計データのデータ構造を解析するデータ解析部202を備えている。
図3乃至図5は、チップデータのレイアウトを定義した設計データの構造と、データ解析部202による解析結果である抽出データ情報とを説明するための概念図である。
図3に示す例では、図形データを含むエリア1乃至4のレイアウトをそれぞれ定義したデータが、設計データの複数のファイル1乃至4を構成している。設計データのヘッダファイルには、設計データの構造が定義されている。つまり、このヘッダファイルには、チップの幅及び高さ、エリア1乃至4の幅及び高さ、エリア1乃至4の配置情報、エリア1乃至4の情報を格納したファイル名称(ファイル1乃至4)、各ファイル1乃至4のデータサイズ等が記述されている。
データ解析部202は、このヘッダファイルに記述された情報を元に、分割後の各ファイルのデータ量がパイプライン処理単位となるような分割位置を求め、その分割位置とデータ量とを抽出データ情報として抽出する。図3に示すように、抽出データ情報は、パイプライン処理単位毎に、転送ファイル名と、各転送ファイルのデータサイズとを纏めたものである。
尚、本発明において、パイプライン処理単位とは、パイプライン処理を実行可能な最大データ量をいい、例えば、複数フレーム分のデータ量である。
また、図4に示す例では、図形データを含むエリア1乃至4のレイアウトをそれぞれ定義したデータが、1ファイルからなる設計データのセグメント1乃至4を構成している。設計データのヘッダ部分には、チップの幅及び高さ、エリア1乃至4の幅及び高さ、エリア1乃至4の配置情報、エリア1乃至4の情報を格納したセグメント1乃至4のオフセット、各セグメント1乃至4のデータサイズ等が記述されている。
データ解析部202は、このヘッダ部分に記述された情報を元に、分割後の各ファイルのデータ量がパイプライン処理単位となるような分割位置を求め、その分割位置とデータ量とを抽出データ情報として抽出する。図4に示すように、抽出データ情報は、パイプライン処理単位毎に、転送セグメントのオフセットと、各転送セグメントのデータサイズとを纏めたものである。
一方、図5に示す例では、図4に示す例とは異なり、1ファイルからなる設計データが、その設計データの構造を定義したヘッダ部分を有していない。この例では、ファイル先頭からシーケンシャルにデータを読み込まなければ、必要な設計データのデータ構造を取得することができない。
データ解析部202は、ファイル先頭から全てのデータを一旦読み込んで、セル1乃至5の情報が記述されたファイル上の位置とデータ量とを取得し、その取得した情報を元に、分割後の各ファイルのデータ量はパイプライン処理単位となるような分割位置を求め、その分割位置と各ファイルのデータ量とを抽出データ情報として抽出する。図5に示すように、抽出データ情報は、パイプライン処理単位毎に、転送するセルのオフセットと、各セルのデータサイズとを纏めたものである。
データ解析部202には、入力され得る設計データのフォーマットに応じて、データ構造の解析方法が予め登録されている。データ解析部202は、設計データの入力があると、その設計データのフォーマットに対応して事前登録されている解析方法に従って、設計データの解析を行う。その解析結果である抽出データ情報は、データ分割転送部204に送られる。
制御部200は、パイプライン処理を実行するデータ分割転送部204、描画データ変換部208、第1データ処理部210、…、第nデータ処理部212をそれぞれ複数備えている。
データ分割転送部204は、この抽出データ情報に従って、設計データをパイプライン処理単位のデータに分割し、分割したデータを記憶装置206に転送して記憶させる。記憶装置206は、例えば、メモリやハードディスク等である。
即ち、各データ分割転送部204は、抽出データ情報のパイプライン処理単位毎に、設計データを分割しながら転送する。図4に示す設計データの場合、先ず一のデータ分割転送部204によりセグメント1が分割され、次の他のデータ分割転送部204によりセグメント2及び3が纏めて分割される。
描画データ変換部208は、記憶装置206からデータを読み出し、読み出したデータを変換プラグラムを用いて所定のフォーマット(つまり、電子ビーム描画装置内部のフォーマット)の描画データに変換し、その描画データを記憶装置214に記憶させる。この描画データは、図形パターンの形状及び位置が定義されたデータである。
ここで、描画データ変換部208は、描画データへの変換処理を、データ分割転送部204による分割及び転送処理とパイプライン処理となるように行う。
第1データ処理部210は、記憶装置214から各描画データを読み出し、例えば、読み出した描画データのフォーマットチェックを行うものである。
第nデータ処理部(例えば、第2データ処理部)212は、記憶装置214からフォーマットチェック後の描画データを読み出し、例えば、読み出した描画データのショット数の見積もりを行うものである。この第nデータ処理部212によりショット数を見積もることにより、描画時間を見積もることができる。
パイプライン制御部216は、これらデータ分割転送部204、描画データ変換部208、第1データ処理部210、…、第nデータ処理部212に接続され、これらによって実行されるパイプライン処理を制御する。
また、制御部200は制御ユニット250を備えている。この制御ユニット250は、複数のデータ処理部254、256、258を有し、第nデータ処理部212による処理が施された描画データからショットデータを生成するものである。
第n+1データ処理部254は、第nデータ処理部212によるショット数見積もり後のデータを記憶装置214から読み出し、例えば、読み出したデータの図形データをサブフィールド領域に分割するサブフィールド領域分割処理を行い、処理後のデータを記憶装置260内に記憶させる。
第n+2データ処理部256は、サブフィールド領域分割後のデータを記憶装置260から読み出し、例えば、読み出したデータのサブフィールド領域の補正処理を行い、処理後のデータを記憶装置260内に記憶させる。
第n+kデータ処理部258は、第n+2データ処理部256による補正処理後のデータを記憶装置260から読み出し、各サブフィールド領域の図形をショット単位に分割するショット分割処理を行い、処理後のデータを記憶装置260内に記憶させる。
これらデータ処理部254、256、…、258により一連の処理を順番に行うことで、ショットデータが生成され、その生成されたショットデータが記憶装置260内に記憶される。
描画制御部252は、これら第n+1データ処理部254、第n+2データ処理部256、…、第n+kデータ処理部258に接続され、これらによって実行されるショットデータ生成処理を制御する。
また、描画制御部252は、ショットデータから主偏向器120制御用の主偏向データ、副偏向器122制御用の副偏向データおよび成形偏向器116制御用の可変成形データを生成する。生成した偏向データを描画部100に転送することで、描画部100において描画処理が行われる。
次に、本実施の形態による電子ビーム描画方法の具体的制御について説明する。図6は、本実施の形態の電子ビーム描画方法の要部を示すフローチャートである。図6に示すルーチンは、外部装置から電子ビーム描画装置に設計データが入力されたときに起動されるものである。
図6に示すルーチンによれば、先ず、設計データのデータ構造を解析するデータ解析処理をデータ解析部202により実行する(ステップS10)。このステップS10では、入力された設計データのフォーマットに応じた解析方法に従って、設計データを解析し、その解析結果たる抽出データ情報を出力する。図4に示す例では、パイプライン処理単位毎にセグメントのオフセット及びデータサイズが抽出データ情報として出力される。
次に、上記ステップS10の解析結果に基づいて、設計データを分割し、分割したデータを記憶装置206に転送するデータ分割転送処理を複数のデータ分割転送部204により実行する(ステップS20)。このステップS20では、上記ステップS10で出力された抽出データ情報に基づいて、設計データが上記パイプライン処理の処理単位に分割される。
例えば、図4に示す設計データのうち、セグメント1のデータがパイプライン処理単位1として最初に分割され、セグメント2及び3のデータがパイプライン処理単位2として2番目に分割され、セグメント4のデータがパイプライン処理単位3として3番目に分割される。
尚、各データ分割転送部204から記憶装置206への転送は、記憶装置206の空き容量に応じて行えばよい。
次に、記憶装置206に記憶されたデータを読み出し、読み出したデータを描画データに変換するデータ変換処理を複数の描画データ変換部208により実行する(ステップS30)。このステップS30で変換された描画データは、記憶装置214に記憶される。
そして、記憶装置214に記憶された描画データを読み出し、読み出した描画データのフォーマットチェックを複数の第1データ処理部210により実行する(ステップS40)。
続いて、記憶装置214に記憶された描画データを読み出し、読み出した描画データのショット数の見積もりを複数の第nデータ処理部212により実行する(ステップS50)。
その後、外部装置から入力された設計データについて全てのデータ処理が終了したか否かを判別する(ステップS60)。このステップS60で全てのデータ処理が終了していないと判別された場合、上記ステップS20の処理に戻る。
尚、図6に示すように、ステップS20からステップS50までの処理は、パイプライン処理を構成している。
一方、上記ステップS60で全てのデータ処理が終了したと判別された場合、本ルーチンを終了する。
本ルーチンの終了後、図示しない別ルーチンが起動され、制御ユニット250において、データ処理部254、256、258によりデータ処理を順次行うことでショットデータが生成される。
例えば、データ処理部254により図形データをサブフィールド領域単位に分割する領域分割処理が行われ、データ処理部256によりサブフィールド領域の補正処理が行われ、データ処理部258により各サブフィールド領域の図形をショット単位に分割するショット分割処理が行われる。
このように生成されたショットデータから主偏向データ、副偏向データ及び可変成形データが描画制御部252により生成される。描画制御部252から主偏向器120に主偏向データが、副偏向器122に副偏向データが、成形偏向器116に可変成形データがそれぞれ印加されると、図2に示すように、試料126にパターンが描画される。
次に、図7を参照して、本実施の形態におけるパイプライン処理を説明する。
図7に示すように、分割転送された各データに対して、データ変換処理、データ処理1、…、データ処理nがパイプライン処理を構成する。即ち、各データ分割転送部204による設計データの分割処理及び分割されたデータの転送処理、描画データ変換部208による描画データへの変換処理、第1データ処理部210によるフォーマットチェック処理、…、並びに、第nデータ処理部212によるショット数の見積もり処理が、パイプライン処理を構成している。
1ファイルの設計データから最初に分割されたデータ1は、記憶装置206に転送され、記憶装置206内に記憶される。このデータ1は、図4に示す例では、セグメント1のデータであり、パイプライン処理に適したデータ量を有する。記憶装置206から読み出されたデータ1は、描画データにフォーマット変換され、フォーマット変換後のデータ1が記憶装置214内に記憶される。記憶装置214から読み出されたデータ1に対して、データ処理1(フォーマットチェック)、…、データ処理n(ショット数の見積もり)が順次行われる。
設計データから2番目に分割されたデータ2は、記憶装置206に転送され、記憶装置206内に記憶される。このデータ2は、図4に示す例では、セグメント2及び3のデータであり、パイプラインに適したデータ量を有する。記憶装置206から読み出されたデータ2は、描画データにフォーマット変換され、フォーマット変換後のデータ2が記憶装置214内に記憶される。記憶装置214から読み出されたデータ2に対して、データ処理1(フォーマットチェック)、…、データ処理n(ショット数の見積もり)が順次行われる。
以後、設計データから分割されたデータについても、同様のパイプライン処理が行われる。
以上述べたように、本実施の形態では、電子ビーム描画装置に入力された設計データを分割し、分割された設計データを描画データに変換し、変換後の描画データに所定の処理(フォーマットチェックやショット数見積もり)を行った。これら設計データの分割、描画データへの変換及び所定の処理はパイプライン処理を構成するため、電子ビーム描画装置に1ファイルからなる設計データが入力されても、パイプライン処理を効率良く行うことができる。従って、1ファイルの設計データが入力されても、スループットの低下を防ぐことができる。
また、本実施の形態では、入力された設計データの構造を解析し、その解析結果に基づいて設計データをパイプライン処理単位に分割するため、設計データが1ファイルではなく複数ファイルからなる場合であっても、パイプライン処理を効率的に行うことができる。さらに、
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。
上記実施の形態では、設計データの解析及び分割を電子ビーム描画装置内で行っているが、これらを外部装置内で行うようにしてもよい。例えば、外部装置の図示省略する処理部に余裕がある場合には、この外部装置内で設計データの解析及び分割を行うことで外部装置の処理能力を有効活用できる。つまり、図8に示すように、外部装置に設けたデータ解析・分割部300により、設計データの構造を解析し(図3乃至図5参照)、その解析結果(抽出データ情報)に基づいて設計データを分割して生成した転送ファイル1乃至nを電子ビーム描画装置に入力すればよい。電子ビーム描画装置に入力された転送ファイル1乃至nは、パイプライン処理単位であり、データ転送部205により記憶装置206に転送される。
本発明の実施の形態による電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。 製品レチクル126の描画処理を説明するための図である。 設計データの構造と、その解析結果である抽出データ情報とを示す概略図である(その1)。 設計データの構造と、その解析結果である抽出データ情報とを示す概略図である(その2)。 設計データの構造と、その解析結果である抽出データ情報とを示す概略図である(その3)。 本発明の実施の形態の電子ビーム描画方法の要部を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態におけるパイプライン処理を説明する概念図である。 本発明の実施の形態の変形例による電子ビーム描画装置の構成を示す概念図である。 従来の1ファイルの設計データが一括転送される場合を説明する図である。
符号の説明
100 描画部
200 制御部
202 データ解析部
204 データ分割転送部
208 描画データ変換部
210 第1データ処理部
212 第nデータ処理部
250 制御ユニット
254 第n+1データ処理部
256 第n+2データ処理部
258 第n+kデータ処理部

Claims (5)

  1. パターンレイアウトが定義された設計データを外部より取得して、複数のデータに分割し転送する分割転送部と、
    前記分割転送部により分割し転送された各データから、図形パターンの形状及び位置が定義された描画データに変換する描画データ変換部と、
    前記描画データ変換部により変換された描画データに対して所定の複数の処理を順次行うデータ処理部と、
    前記データ処理部により処理されたデータを用いて、荷電粒子ビームにより試料にパターンを描画する描画部とを備え、
    前記分割転送部による分割転送と、前記描画データ変換部による変換と、前記データ処理部による複数の処理とがパイプライン処理になるように制御するパイプライン制御部が構成され、
    前記パイプライン制御部は、分割転送部で分割されたデータを転送しながら順次前記描画データ変換部でパイプライン変換の処理をするように制御し、
    前記分割転送部は、前記パイプライン処理のパイプライン処理単位で前記設計データを分割し転送することを特徴とする荷電粒子ビーム描画装置。
  2. 前記設計データのデータ構造を解析する設計データ解析部を更に備え、
    前記分割転送部は、前記設計データ解析部の解析結果に基づいて、前記設計データを分割し転送することを特徴とする請求項1記載の荷電粒子ビーム描画装置。
  3. パターンレイアウトが定義された設計データを外部より取得して、複数のデータに分割し転送する分割転送ステップと、
    分割され転送された各データから、図形パターンの形状及び位置が定義された描画データに変換するステップと、
    前記描画データに対して所定の複数の処理を順次行うステップと、
    前記複数の処理が行われたデータを用いて、荷電粒子ビームにより試料にパターンを描画するステップとを含み、
    前記設計データの分割転送と、前記描画データへの変換と、前記複数の処理とがパイプライン処理になるように、分割された前記設計データを転送しながら順次前記描画データへの変換をパイプライン変換として処理するように制御するパイプライン制御部を構成し、
    前記分割転送ステップでは、前記パイプライン処理のパイプライン処理単位で前記設計データを分割し転送することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
  4. 前記設計データのデータ構造を解析する解析ステップを更に含み、
    前記分割転送ステップでは、前記解析ステップでの解析結果に基づいて、前記設計データを分割し転送することを特徴とする請求項3記載の荷電粒子ビーム描画方法。
  5. 前記解析ステップでは、設計データの分割可能位置と、この分割可能位置で分割したときの各データのデータ量とを取得し、
    前記分割転送ステップでは、取得した各データのデータ量を加算した合計データ量が前記パイプライン処理を実行可能な最大データ量となるように、前記設計データを前記分割可能位置で分割することを特徴とする請求項4記載の荷電粒子ビーム描画方法。
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