JP2001257145A - 荷電ビーム露光装置および荷電ビーム露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスク上の開口配置の改良と露光順序の改善
により描画精度とスループットの向上を図った荷電ビー
ム露光装置および露光方法を提供する。 【解決手段】 キャラクタ頻度計算部は、露光すべき回
路パターンを複数の小領域に分割し、各小領域ごとに回
路パターンの細部を構成するキャラクタパターンの出現
頻度を計算する。キャラクタ開口配置決定部は、回路パ
ターン全体を通して、任意の２つのキャラクタパターン
が同一の小領域内にある組み合わせ頻度を計算し、組み
合わせ頻度の高いキャラクタパターンの開口どうしが近
接するようにマスク上でのキャラクタ開口の配置を決定
する。偏向順序設定部は、小領域ごとに、使用するマス
ク上のキャラクタ開口を結ぶ距離が最短となるように、
キャラクタ開口を使用する順序を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
用いられる露光装置および露光方法に関し、特に、露光
工程に要する時間を短縮することによってスループット
を向上させることのできる露光装置および露光方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程における光リソグラフィ
は、そのプロセス簡便性、低コストなどの利点により、
広く半導体装置生産に用いられてきた。この分野は常に
技術革新が続けられており、近年では、ＫｒＦエキシマ
レーザ光源を用いた短波長化により、デザインルールが
０．１８μｍ以下の微細化が達成されつつある。さらに
微細化を進めようと、より短波長のＡｒＦエキシマレー
ザ光源や、位相シフトマスクの開発も進められており、
０．１３μｍルール対応の量産リソグラフィツールとし
て期待されている。しかし、これを実現するための課題
も多く、開発に関わる時間が長期化して、デバイスの微
細化のスピードに追いつかないという問題がある。

【０００３】これに対して、ポスト光リソグラフィの第
１候補である荷電ビームリソグラフィは、細く絞ったビ
ームを用いて０．０１μｍまで加工ができることは実証
済みである。荷電ビームリソグラフィは微細化という点
では優れているが、半導体装置量産ツールとしてはスル
ープットに問題がある。すなわち、描画パターンをミク
ロン単位の細かいパターンに分解して、それらを荷電ビ
ームで１つ１つ順に描いていく可変成形ビーム方式の場
合、一般に、パターンサイズが小さくなるほど、また、
パターン形状が複雑になるほど、単位面積あたりの露光
ショット数が増加し、スループットが低下する。

【０００４】ところで、超微細パターンを必要とする半
導体装置は、たとえば１ＧＤＲＡＭのように、微細では
あるが、露光する面積の大部分が基本パターンの繰り返
しで構成されているものが多い。この繰り返しパターン
の単位となる基本パターンを、それ自体の複雑さに関係
なく１ショットで生成することができれば、パターンの
微細さ、複雑さによらず、一定のスループットで露光す
ることが可能となる。

【０００５】そこで、可変成形ビーム方式と部分一括露
光方式（キャラクタ・プロジェクション方式ともいう）
とを組み合わせて露光することのできる露光装置が考案
されている。キャラクタ・プロジェクション方式とは、
それぞれが異なる基本パターンを有する何種類かの開口
部（キャラクタ開口と呼ぶ）を備えた透過マスクを荷電
ビームで照射することにより、１ショットで基本パター
ンのある程度の領域を露光し、それをつなげて繰り返し
パターンを生成することにより、実用的なスループット
を得る露光方式である。

【０００６】一般に、ビームを偏向させる場合には、偏
向を指示する入力信号を受けてから、実際に電場あるい
は磁場が変化してビーム位置が整定されるまで、遅延時
間が生じる。ビーム位置が整定される前にビームを照射
してしまうと、照射しているビーム位置が変動し、パタ
ーン形状や照射位置に影響が生じ、露光品質が劣化す
る。露光品質の劣化を防止するには、ビームが次の露光
位置に整定されるまでの間、ビームの照射をカットする
待ち時間が必要である。この待ち時間は、偏向整定待ち
時間と呼ばれる。スループットの向上を図るには、偏向
整定待ち時間ができるだけ短いほうが好ましい。

【０００７】偏向整定待ち時間は、ビーム偏向量の変化
量と相関する。偏向変化量が大きいほど、ビームの整定
に必要な待ち時間が長くなる。露光すべきキャラクタ開
口を順次選択して露光、投射するキャラクタ・プロジェ
クション方式では、あるキャラクタ開口から次のキャラ
クタ開口へビームを偏向させるたびに、ビーム位置が整
定されるまで待たなければならない。マスクに形成され
たキャラクタ開口の配置によっては、あるキャラクタ開
口から、次のキャラクタ開口まで、ビームを大きく偏向
させる場合もあり、待ち時間が一層長くなる。移動幅の
大きな偏向動作を繰り返すと、偏向のたびに生じる待ち
時間が累積され、ウエハ上に再生される回路パターン全
体でみると、描画時間が長大化してスループットが著し
く低下する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これを回避する方法と
して、使用頻度の高いキャラクタ開口をマスクの中央部
に集め、使用頻度の低いキャラクタ開口を周辺部に配置
する方法が提案されている。しかし、この方法はキャラ
クタ開口の使用順序を考慮していないため、不都合が生
じる。すなわち、互いに使用頻度自体は低いが、連続し
て用いられることの多い２つのキャラクタ開口が、マス
ク上のかけ離れた場所に配置されることが起こり得る。
この場合、図１６（ａ）に示すように、キャラクタ開口
を切り替えるためにビームを大きく偏向しなければなら
ず、遅延時間が増大する。

【０００９】一方、特開平２−１１１０１２公報（特許
第２６７４１４７号）は、図１６（ｂ）に示すように、
ウエハ上に露光する時間的順序に合わせて、キャラクタ
開口同士を位置的に近接させて配置する方法を開示して
いる。すなわち、マスク上のキャラクタ開口を実際の露
光順序どおりに並べることによって、キャラクタ開口選
択時の偏向変化量を小さくし、偏向待ち時間の総和を低
減することを目的としている。しかし、この方法は、再
生したい回路パターン全体が、キャラクタ開口の配置順
序どおりの繰り返しパターンで構成されている場合にし
か適用できない。複数のキャラクタパターンが回路全体
にランダムに配置されているロジックデバイスでは、使
用する基本パターン（以下、「キャラクタパターン」と
いう）の数も多く、その使用順序もランダムなため、露
光順序をそのままマスク上のキャラクタ開口の配置に反
映させることは、非常に困難である。

【００１０】そこで、本発明の第1の目的は、複数のキ
ャラクタパターンがランダムに配置された回路パターン
全体をひとつのマスクで露光し、かつビームの偏向整定
待ち時間を大幅に低減することのできる荷電ビームの露
光装置を提供することにある。

【００１１】本発明の第２の目的は、ランダムロジック
デバイスのパターンを正確かつ短時間でウエハ上に露光
することのできる荷電ビーム露光方法を提供することに
ある。

【００１２】本発明の第３の目的は、複雑な回路パター
ンを最も効率的にウエハ上に露光するためのプログラム
を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の露光装置は、荷電ビームを照射する
電子銃と、ウエハ上に転写すべき所定の回路パターンを
構成する複数のキャラクタパターンに対応する複数の開
口が形成されたマスクと、荷電ビームをマスク上の開口
に選択的に導く第１デフレクタと、回路パターン内での
各キャラクタパターンの出現頻度を計算するキャラクタ
頻度計算部と、求められた出現頻度に基づき、マスク上
に形成する開口の配置を決定する開口配置決定部と、マ
スク上の各開口を照射する順序を決定する偏向順序決定
部とを有する。キャラクタ頻度計算部は、転写すべき回
路パターンを複数の小領域に分割し、各小領域ごとにキ
ャラクタパターンの出現頻度を計算する。開口配置決定
部は、出現頻度に基づき、任意の２つのキャラクタパタ
ーンが同一の小領域内に存在する組み合わせ頻度をすべ
ての組み合わせについて算出し、この組み合わせ頻度に
基づいて、マスク上の開口配置を決定する。

【００１４】前記マスクは、あらかじめ、キャラクタパ
ターンの組み合わせ頻度の高い開口どうしが近接するよ
うに形成された開口を有する。具体的には、開口配置決
定部が、各開口間の距離と、対応する組み合わせ頻度と
の積の総和が最小となるようにマスク上の開口配置を決
定し、この配置決定に基づいて、マスク上に開口が設け
られる。このような配置決定は、回路パターン全体の露
光を通じて、マスク上での荷電ビームの総移動距離が最
小になるものである。

【００１５】露光装置はまた、マスクの開口を透過した
荷電ビームを偏向させてウエハ上の所定の位置に導く第
２デフレクタを備える。所定の回路パターンを分割した
小領域は、ウエハ上での荷電ビームの偏向領域に対応す
る。

【００１６】露光装置の偏向順序決定部は、各小領域ご
とに、マスク上での荷電ビームの移動距離が最小となる
ように開口を照射する順序を決定するとともに、同じキ
ャラクタパターンの開口が連続して使用され、かつウエ
ハ上で荷電ビームの移動距離が最小となるように、前記
開口を透過した荷電ビームの偏向順序を決定する。

【００１７】第２の目的を達成するために、本発明の露
光方法は、まず、複数の異なる形状のキャラクタパター
ンがランダムに配置された所定の回路パターンを、複数
の小領域に分割する。そして、小領域ごとに、キャラク
タパターンの出現頻度を計算する。さらに、回路パター
ン全体を通して、任意の２つのキャラクタパターンが同
一の小領域内にある組み合わせ頻度を計算する。そし
て、組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンの形状を
有する開口同士が近接するように、マスク上でのキャラ
クタ開口の配置を決定する。次に、各小領域ごとに、使
用するマスク上のキャラクタ開口を結ぶ距離が最短とな
るように、キャラクタ開口を使用する順序を決定する。
最後に、このような配置でキャラクタ開口が形成された
マスクを使用し、決定されたキャラクタ開口の使用順序
にしたがって、所定の回路パターンをウエハ上に露光転
写する。

【００１８】マスク上のキャラクタ開口の配置決定は、
任意の２つのキャラクタ開口間の距離と、これらの開口
に対応するキャラクタパターンの組み合わせ頻度との積
の総和が最小となるように配置決定することが、好まし
い。回路パターンの露光転写は、決定されたキャラクタ
開口の使用順序にしたがって、荷電ビームを偏向させる
ことによって行う。キャラクタ開口の使用順序は、各小
領域で同じキャラクタ開口が連続して使用されるように
決定されてもよい。このとき、露光転写ステップにおい
て、マスクを透過した荷電ビームがウエハ上で移動する
距離が最短となるように荷電ビームを偏向させる。

【００１９】このような露光装置および露光方法によれ
ば、ビームのマスク上での、かつウエハ上での偏向変化
量が最小化され、偏向整定待ち時間を大幅に短縮するこ
とができる。特に、多数の異なるサブパターンがランダ
ムに配置された回路パターンを、多数のキャラクタ開口
を有するマスクを用いて描画する場合に、本発明の露光
装置および露光方法は効果的である。

【００２０】第３の目的を達成するために、本発明のコ
ンピュータ読み取り可能な帰路行く媒体は、複数の異な
る形状のキャラクタパターンがランダムに配置された所
定の回路パターンを表わす描画データをメモリから読み
出して複数の小領域に分割し、小領域ごとに、キャラク
タパターンの出現頻度を計算し、回路パターン全体を通
して、任意の２つのキャラクタパターンの組み合わせが
同一の小領域内にある組み合わせ頻度を計算し、組み合
わせ頻度の高いキャラクタパターンの形状を有する開口
どうしが近接するように、マスク上でのキャラクタ開口
の配置を決定し、小領域ごとに、使用するマスク上のキ
ャラクタ開口を結ぶ距離が最短となるように、キャラク
タ開口を使用する順序を決定する手順を含むプログラム
を記録する。

【００２１】本発明のその他の特徴、効果は、以下に述
べる実施の形態によって、より明確になるものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

【００２３】図１は、本発明の電子ビーム露光装置１０
０の構成を示す図である。この露光装置１００は、上述
したように、部分一括露光（キャラクタ・プロジェクシ
ョン）方式の露光装置である。

【００２４】露光装置１００は、電子ビームを照射する
電子銃１０１と、それぞれがウエハ上１１１に転写すべ
き所定の半導体回路パターンの細部を構成するサブパタ
ーン（以下、「キャラクタパターン」と称する。）に対
応するパターンを内部に有する複数の開口（以下、「キ
ャラクタ開口」と称する。）が形成されたマスク１０７
と、電子ビームをマスク１０７上のキャラクタ開口に選
択的に導く第１デフレクタ（成形デフレクタ）１０５
と、マスク上のキャラクタ開口の最良の配置および最良
のビーム偏向順序を決定するＣＰＵ１３０とを有する。

【００２５】ＣＰＵ１３０は、キャラクタ頻度計算部１
３１と、偏向順序決定部１３２と、キャラクタ開口配置
決定部１３３とを含む。キャラクタ頻度計算部１３１
は、転写すべき所定の半導体回路パターンを複数の小領
域に分割し、各小領域ごとに、そこに含まれるキャラク
タパターンの出現頻度を計算する。偏向順序決定部１３
２は、頻度計算部１３１によって求められた出現頻度に
基づき、各小領域ごとに、荷電ビームでマスク上の各開
口を照射する順序を決定する。キャラクタ開口配置決定
部１３３は、同じくキャラクタパターンの出現頻度に基
づき、半導体回路パターン全体としてみた場合に、任意
の２つのキャラクタパターンの組み合わせ頻度が高い開
口同士が近接するようにマスク上のキャラクタ開口の配
置を決定する。したがって、マスク１０７上のキャラク
タ開口は、あらかじめキャラクタ開口配置決定部１３３
により決定された配置にしたがって形成されている。

【００２６】露光装置１００はまた、マスク１０７を透
過した電子ビームをウエハ上の所定の位置に導くための
第２デフレクタ（対物デフレクタ）１０９を有する。第
２デフレクタ１０９によるウエハ上へのビーム偏向順序
も、偏向順序決定部１３２によって決定される。

【００２７】このような露光装置１００の基本動作は以
下の通りである。

【００２８】電子銃１０１から放射された電子ビーム１
０２は、第１コンデンサレンズ１０３および第２コンデ
ンサレンズ１３０で電流密度およびケーラー証明条件が
調整され、成形アパーチャ１０４を均一に照明する。成
形アパーチャ１０４の像は、投影レンズ１０６により、
マスク１０７上に結像される。

【００２９】上述したように、マスク１０７上には、複
数のキャラクタ開口が、キャラクタ開口配置決定部１３
３によって決定された配置で並べられている。これらの
キャラクタ開口は、ＣＰＵ１３０の偏向順序決定部１３
２で決定された順序にしたがって、順次選択され、照射
される。

【００３０】照射すべきキャラクタ開口は、成形偏向系
により電子ビーム１０２を偏向して、マスク上のビーム
位置を制御することによって選択される。成形偏向系
は、第１デフレクタ１０５、成形偏向アンプ１１６、お
よび偏向アンプに偏向データを送るパターンデコーダ１
１５を含む。

【００３１】成形アパーチャ１０４と、マスク１０７上
のキャラクタ開口との光学的重なりによる像は、縮小レ
ンズ１０８および対物レンズ１１０によって縮小され、
ウエハ１１１上に結像される。このとき、電子ビーム１
０２のウエハ１１１上の位置は、第２デフレクタ（対物
デフレクタ）１０９によって制御される。具体的には、
上述したパターンデコーダ１１５から供給される偏向デ
ータを、対物偏向アンプ１１９で増幅し、第２デフレク
タ１０９に電圧を印加することによって、電子ビーム１
０２をウエハ１１１上の所定の位置に偏向させる。

【００３２】ウエハ１１１は、電子ビーム検出用のファ
ラデーカップ１１３、電子ビーム１０２の寸法測定用の
マーク台１１２とともに、可動ステージ１１４上に設置
されている。可動ステージ１１４をＸ−Ｙ平面内で駆動
することにより、ウエハ１１１、ファラデーカップ１１
３、マーク台１１２を選択することができる。

【００３３】ブランキング偏向器１１８は、ウエハ１１
１上で電子ビーム１０２の位置をある露光位置から次の
露光位置へ移動する際に、ウエハ上の不必要な場所が露
光されないように、ブランキングアパーチャ１３１で電
子ビーム１０２を遮断する。ブランキングアンプ１２０
は、ブランキング偏向器１１８への偏向電圧を制御す
る。

【００３４】図２は、図１の露光装置１００を用いたパ
ターン描画の手順を示す図である。

【００３５】（ｉ）まず、ステップ２０１で、ウエハ１
１１上に転写すべき半導体回路パターンを小領域に分割
する。このとき、転写すべきパターンのデータを、ＣＡ
Ｄ等のパターン設計装置からＣＰＵ１３０に直接取り込
んでもよいし、あらかじめ露光装置１００のパターンデ
ータメモリ１１７に格納しておき、パターンデータメモ
リ１１７からＣＰＵ１３０に読み込んでもよい。

【００３６】図３は、ロジック半導体回路パターンを小
領域に分割する例を示す。図３では、説明の便宜上、半
導体回路パターン３００を１０の小領域（領域＃１〜＃
１０）に分割してあるが、実際の半導体回路パターンは
さらに大きく、分割される小領域の数もずっと多い。小
領域のサイズは、ウエハ１１１上での電子ビームの偏向
領域（すなわち露光領域）に対応する。本発明の実施形
態では、たとえば５０μｍ×５０μｍの小領域に分割
し、各領域内のパターンが縮小レンズによりたとえば１
／２５に縮小されて、対応するウエハ上の露光領域内に
転写される。

【００３７】図３の例では、半導体回路パターンは、Ａ
〜Ｚ、＄、￥の２８種類のキャラクタパターン（基本セ
ルとも呼ぶ）から構成される。分割された小領域＃１〜
＃１０には、それぞれ異なるキャラクタパターンが、異
なる配置で設計されている。たとえば、小領域＃１に
は、キャラクタパターンＡ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｌ、Ｓ、Ｙ、
￥が所定の配置で存在し、領域＃２には、キャラクタパ
ターンＡ、Ｄ、Ｈ、Ｋ、Ｎ、￥が別の配置で存在してい
る。

【００３８】(ii)次に、ステップＳ２０３で、取り込ん
だパターンデータに基づき、各小領域ごとに各キャラク
タパターンの出現頻度を計算する。この動作は、キャラ
クタ頻度計算部１３１によって行われる。図４は、図３
に示す回路におけるキャラクタパターンの出現頻度を集
計した表である。図４から、図３の半導体回路パターン
は、キャラクタパターンＡ、Ｄ、Ｌ、Ｚを比較的多く含
むことがわかる。

【００３９】(iii)次に、ステップＳ２０５で、任意の
２つのキャラクタパターンの組み合わせが、半導体回路
パターン全体でいくつの小領域内で使用されているのか
を示す組み合わせ頻度を計算する。図３に示した半導体
回路パターンの例では、キャラクタパターン（Ａ、Ｂ）
の組み合わせを含む少領域の数は１つ（領域＃９の
み）、キャラクタパターン（Ａ、Ｃ）の組み合わせを含
む小領域が２つ（領域＃５と＃９）、キャラクタパター
ン（Ａ、Ｄ）の組み合わせを含む小領域は８つである。
すべての組み合わせについての頻度を表にすると、図５
になる。

【００４０】(iv）次に、ステップＳ２０７において、
組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンを有する開口
同士がマスク上で近接するように、配置を決定する。こ
の処理は、ＣＰＵ１３０のキャラクタ開口配置決定部１
３３によって行われる。組み合わせ頻度が高いというこ
とは、その組み合わせに係る２つのキャラクタ開口間で
電子ビームが移動する頻度が高いということである。そ
のような開口間では、ビームの偏向変化量が極力少ない
ほうが好ましい。そこで、本発明では、キャラクタ開口
間の距離と、組み合わせ頻度との積の総和を評価関数と
して、その値が最小となるようにキャラクタ開口の配置
を決定する。

【００４１】より詳細に説明すると、たとえば、半導体
回路パターン内でのキャラクタパターンの出現頻度や、
組み合わせ頻度を考慮せずに、マスク上にキャラクタ開
口を単純にＡ〜￥まで順番に並べたとする。この状態を
図６に示す。このような単純配置で、実際の回路パター
ンを小領域ごとに電子ビームで露光した場合、頻繁に使
用するキャラクタ開口同士がマスク上で離れている可能
性も高く、電子ビームの移動距離が長くなる。図６で
は、図５で求めた組み合わせ頻度をラインの太さで表わ
してあるが、たとえば、使用する頻度の高いキャラクタ
パターンの組み合わせ（Ａ，Ｄ）、（Ａ、Ｅ）、（Ａ、
Ｚ）などが、マスク上の離れた位置にあり、ビーム偏向
に非常な無駄が生じていることがわかる。

【００４２】このような問題点に対し、図４に示したキ
ャラクタパターン出現頻度に基づき、図１２に示すよう
に、出現頻度の高いものから順に、マスク１０７の中心
から外周側へと並べていく方法がある。これは従来技術
の欄で説明したとおりである。しかし、この方法では、
キャラクタパターン同士がどのくらいの頻度で組み合わ
せられているかを考慮しておらず、小領域ごとに異なる
キャラクタパターンが異なる配置でランダムに配置され
ているロジック回路を描画する場合、偏向整定待ち時間
を充分に低減することができない。

【００４３】そこで、本発明では、任意の２つのキャラ
クタパターンの組み合わせ頻度を導入し、マスク１０７
上でのキャラクタ開口間の距離と組み合わせ頻度との積
の和が最小になるように、マスク１０７上でのキャラク
タ開口の配置を決定する。こうして決定された配置を図
７に示す。

【００４４】図７に示す本発明のキャラクタ開口の配置
における、キャラクタパターンの組み合わせ頻度を図８
に示す。出現頻度順に単純に外周に向けて配置した図１
２の例とは異なり、現実に同一領域内で使用される頻度
の高いキャラクタパターン同士が近接して配置されてい
る。

【００４５】（ｖ）最後に、ステップＳ２０９で、分割
した各小領域ごとに、使用するキャラクタ開口を結ぶ距
離が最短となるように、キャラクタ開口を使用する順序
を決定する。この処理は、ＣＰＵ１３０の偏向順序設定
部１３２により行われる。

【００４６】図９〜図１１に、図３に示す半導体回路パ
ターンを、ステップＳ２０７で決定された開口配置を有
するマスクで、各小領域ごとに露光する場合のキャラク
タ開口の使用順序を示す。たとえば、領域＃１では、キ
ャラクタ開口の使用順序をＨ→￥→Ｄ→Ａ→Ｌ→Ｇ→Ｓ
→Ｙとする。図９から明らかなように、マスク上に照射
される電子ビームは、順次隣接するキャラクタ開口へと
偏向され、領域＃１内での総偏向変化量が最小に抑えら
れる。小領域＃２〜＃１０についても同様に、ビーム移
動距離が最小になるように、キャラクタ開口の使用順序
を決定する。

【００４７】さて、このようなマスクを使用して、電子
ビームでパターン露光する場合を考える。小領域＃１の
露光において、まず電子ビーム１０２は、第１デフレク
タ１０５によって、最初に選択されたキャラクタ開口Ｈ
に導かれる。キャラクタ開口Ｈを透過した電子ビーム
は、第２デフレクタ１０９によって偏向され、ウエハ上
の所定の位置（すなわち、図３に示す領域＃１の上端近
傍でふたつのキャラクタパターンＡに挟まれた位置）に
導かれる。

【００４８】次に、電子ビーム１０２は第１デフレクタ
１０５によってマスク上のキャラクタ開口“￥”へ移動
される。キャラクタ開口“￥”を透過したビームは、第
２デフレクタ１０９によって、ウエハ上の２ヶ所に順次
結像される。図３の例では、まずキャラクタパターンＨ
に近い側の“￥”位置へショットされ、次いで、マスク
１０７上で同じキャラクタ開口￥に固定されたまま、透
過ビームだけが第２デフレクタ１０９によって右下コー
ナーへ偏向される。４番目に選択されるキャラクタ開口
Ａについても同様にして、ウエハ１１１上の３ヶ所に順
次ビーム偏向が行われる。

【００４９】ＣＰＵ１３０のビーム偏向順序設定部１３
３は、上述のようにウエハ上の同一露光域内で、同一の
キャラクタパターンが複数ヶ所に露光される場合に、同
一の開口が連続して使用されるように、マスク上の開口
使用順序（第１偏向順序）とともに、ウエハ上への露光
順序（第２偏向順序）を決定する。上述したように、半
導体回路パターンの分割された小領域は、ウエハ１１１
上でのビーム偏向領域（露光領域）に対応する。したが
って、同一露光領域内であれば、マスク１０７上の同じ
キャラクタ開口を使用して、第２デフレクタ１０９によ
り複数位置にかため撃ちすることが可能である。

【００５０】本発明との比較例のために、キャラクタパ
ターンの出現頻度だけに基づいて中心から外周へ向けて
キャラクタ開口を配置した場合（図１２）の、各小領域
での最良のキャラクタ開口使用順序を図１３〜１５に示
す。これらは、従来の開口配置のマスクでビーム移動距
離が最短となる偏向順序ではあるが、図９〜１１に示す
本発明の開口使用順序に比べ、かなりビーム移動距離が
長くなっている。裏返せば、本発明のキャラクタ開口配
置方法および開口使用順序（ビーム偏向順序）の決定方
法によれば、マスク上およびウエハ上でのビーム移動距
離が大幅に低減され、偏向整定待ち時間が短縮されるこ
とがわかる。

【００５１】具体的には、本発明の方法によれば、図１
３〜１５に示す従来の開口配置での最短ビーム偏向に比
べ、約１３％もビーム移動距離が短縮される。この値
は、図３に示す、キャラクタパターンの種類が２８種類
だけの簡略化した回路パターンの例で達成された値であ
る。現実のロジック回路は、使用するキャラクタ種類の
数も多く、マスク上でのキャラクタ開口配置領域も広
い。本発明を現実の半導体回路パターンの露光に適用し
た場合、ビーム移動距離および偏向整定待ち時間が短縮
されるという効果は、一層高まる。

【００５２】本発明の露光装置および露光方法を実現す
るために、任意の回路パターンを読み込んでキャラクタ
パターンの出現頻度を計算するキャラクタ頻度計算部１
３１の動作、ビーム移動距離が最短となるマスク上での
キャラクタ開口の配置を決定するキャラクタ開口配置決
定部１３３の動作、マスク上およびウエハ上でビーム移
動距離が最短となるように偏向順序を決定する偏向順序
設定部１３２の動作を制御するプログラムを、あらかじ
めＣＰＵ１３０のメモリ１３４に記録しておいてもよ
い。また、プログラムをその他の記録媒体、たとえば、
フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ
ディスクなどの、磁気ディスク、光ディスク、光磁気デ
ィスク、その他半導体メモリなどに記録しておいてもよ
い。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光装置
および露光方法によれば、露光すべき回路パターン内の
キャラクタパターン出現頻度に加え、回路全体で任意の
２つのキャラクタパターンが同一小領域内にある組み合
わせ頻度をも考慮に入れる。これにより、頻繁に使用さ
れるキャラクタ開口同士がマスク上で近接して位置する
最良の開口配置が実現される。また、各小領域（露光領
域）ごとに、マスク上およびウエハ上でのビーム移動距
離が最短となるように偏向順序を決定するので、キャラ
クタ開口の選択に伴う偏向変化量を最小にすることが可
能になる。この結果、偏向整定待ち時間を最短にするこ
とができ、半導体回路製造のスループットを向上するこ
とができる。

【００５４】本発明は、特に微細かつ大規模な半導体回
路パターンの形成に効果的である。細く絞った荷電ビー
ムを用いて、偏向整定待ち時間を大幅に短縮した部分一
括露光方式によりパターン転写を行うので、複雑なパタ
ーンを高精度かつ短時間に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の部分一括露光方式による荷電ビーム露
光装置の構成を示す図である。

【図２】本発明の露光方法の手順を示す図である。

【図３】露光すべき回路パターンを複数の小領域に分割
する例を示す図である。

【図４】図３の回路パターン内での、各キャラクタパタ
ーンの出現頻度を表わす表である。

【図５】図３の回路パターン内で、任意の２つのキャラ
クタパターンが同一領域内に存在する組み合わせ頻度を
表わす表である。

【図６】従来の単純開口配置によりマスク上にキャラク
タ開口を形成した場合の、ビームの移動状態を示す図で
ある。

【図７】本発明の方法により、回路パターン全体の露光
を通してマスク上でのビーム移動距離が最短になるよう
にキャラクタ開口を配置した例を示す図である。

【図８】図７に示すマスク上でのビーム移動状態を示す
図である。

【図９】図７に示すマスクを用いて各小領域を露光する
場合の、小領域＃１〜＃４での最短の開口使用順序を示
す図である。

【図１０】図７に示すマスクを用いて各小領域を露光す
る場合の、小領域＃５〜＃８での最短の開口使用順序を
示す図である。

【図１１】図７に示すマスクを用いて小領域を露光する
場合の、各小領域＃９および＃１０での最短の開口使用
順序を示す図である。

【図１２】キャラクタパターンの出現頻度のみに基づ
き、使用頻度の高い開口をマスクの中心から外周に向け
て配置した従来の開口配置を示す図である。

【図１３】図１２に示すマスクを用いて各小領域を露光
する場合の、小領域＃１〜＃４での最短の開口使用順序
を示す図である。

【図１４】図１２に示すマスクを用いて各小領域を露光
する場合の、小領域＃５〜＃８での最短の開口使用順序
を示す図である。

【図１５】図１２に示すマスクを用いて小領域を露光す
る場合の、各小領域＃９および＃１０での最短の開口使
用順序を示す図である。

【図１６】従来の開口配置によるマスクを用いて露光す
る場合のビーム偏向状態を示す図である。

【符号の説明】

１００ 露光装置 １０１ 電子銃 １０２ 電子ビーム １０４ 成形アパーチャ １０５ 第１デフレクタ（成形デフレクタ） １０６ 投影レンズ １０７ マスク １０８ 縮小レンズ １０９ 第２デフレクタ（対物デフレクタ） １１１ ウエハ １３０ ＣＰＵ １３１ キャラクタ頻度計算部 １３２ 偏向順序設定部 １３３ キャラクタ開口配置決定部 ３００ 半導体回路パターン

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 AA03 CA16 LA10 5C034 BB04 BB05 5F056 AA06 CA02 CA04 CA05 CB05 EA03

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電ビームを照射する電子銃と、 各々が所定の回路パターンの部分を構成する複数のキャ
   ラクタパターンに対応するパターンを有する複数の開口
   が形成されたマスクと、 前記荷電ビームを前記マスク上の開口に選択的に導く第
   １デフレクタと、 前記所定の回路パターンを複数の小領域に分割し、小領
   域ごとに、前記各キャラクタパターンの出現頻度を計算
   する頻度計算部と、 前記出現頻度に基づいて、任意の２つのキャラクタパタ
   ーンが同一の小領域内に存在する組み合わせ頻度を計算
   し、この組み合わせ頻度に基づいて、マスク上の開口配
   置を決定する開口配置決定部と、 各小領域ごとに、前記荷電ビームで前記マスク上の各開
   口を照射する順序を決定する偏向順序決定部と、 を備え、前記マスクは、あらかじめ前記開口配置決定部
   によって決定された開口配置を有することを特徴とする
   露光装置。
2. 【請求項２】 前記開口配置決定部は、各開口間の距離
   と、対応する組み合わせ頻度との積の総和が最小となる
   ように、マスク上の開口配置を決定することを特徴とす
   る請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記マスクの開口を透過した荷電ビーム
   をウエハ上の所定の位置に導く第２デフレクタをさらに
   備え、前記小領域は、前記ウエハ上の荷電ビームの偏向
   領域に対応することを特徴とする請求項１または２に記
   載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記偏向順序決定部は、各小領域ごと
   に、前記マスク上での荷電ビームの移動距離が最小とな
   るように照射順序を決定することを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記偏向順序決定部は、同じキャラクタ
   パターンの開口が連続して使用され、かつ前記ウエハ上
   で荷電ビームの移動距離が最小となるように荷電ビーム
   の偏向順序を決定することを特徴とする請求項３に記載
   の露光装置。
6. 【請求項６】 所定の回路パターンをウエハ上に転写す
   るために使用される露光用マスクであって、 前記回路パターンの部分を構成する複数のキャラクタパ
   ターンにそれぞれ対応する複数の開口を有し、 前記複数の開口は、前記回路パターンを複数の小領域に
   分割した場合に、任意の２つのキャラクタパターンが同
   一の小領域内に存在する組み合わせ頻度の高い開口同士
   を近接して配置されていることを特徴とする露光用マス
   ク。
7. 【請求項７】 前記開口は、各開口間の距離と、対応す
   る組み合わせ頻度との積の総和が最小となるような配置
   で並べられていることを特徴とする請求項６に記載の露
   光用マスク。
8. 【請求項８】 複数の異なる形状のキャラクタパターン
   がランダムに配置された所定の回路パターンを、複数の
   小領域に分割するステップと、 前記小領域ごとに、各キャラクタパターンの出現頻度を
   計算するステップと、 前記回路パターン全体を通して、任意の２つのキャラク
   タパターンが同一の小領域内にある組み合わせ頻度を計
   算するステップと、 組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンの形状を有す
   る開口どうしが近接するように、マスク上でのキャラク
   タ開口の配置を決定するステップと、 前記小領域ごとに、使用するマスク上のキャラクタ開口
   を結ぶ距離が最短となるように、キャラクタ開口を使用
   する順序を決定するステップと、 前記マスクを使用し、前記決定されたキャラクタ開口の
   使用順序にしたがって、前記所定の回路パターンをウエ
   ハ上に露光転写するステップとを含む露光方法。
9. 【請求項９】 前記露光転写ステップは、前記決定され
   たキャラクタ開口の使用順序にしたがって、前記小領域
   ごとに荷電ビームを偏向させて露光することを特徴とす
   る請求項８に記載の露光方法。
10. 【請求項１０】 前記キャラクタ開口の配置決定ステッ
    プは、任意の２つのキャラクタ開口間の距離と、これら
    の開口に対応するキャラクタパターンの組み合わせ頻度
    との積の総和が最小となるように配置決定することを特
    徴とする請求項８に記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記キャラクタ開口の使用順序決定ス
    テップは、各小領域で同じキャラクタ開口が連続して使
    用されるようにキャラクタ開口使用順序を決定し、 前記露光転写ステップは、前記マスクを透過した荷電ビ
    ームがウエハ上で移動する距離が最短となるように荷電
    ビームを偏向させることを特徴とする請求項９に記載の
    方法。
12. 【請求項１２】 複数の異なる形状のキャラクタパター
    ンがランダムに配置された所定の回路パターンを表わす
    描画データを複数の小領域に分割し、 前記小領域ごとに、キャラクタパターンの出現頻度を計
    算し、 前記回路パターン全体を通して、任意の２つのキャラク
    タパターンの組み合わせが同一の小領域内にある組み合
    わせ頻度を計算し、 組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンの形状を有す
    る開口どうしが近接するように、マスク上でのキャラク
    タ開口の配置を決定し、 前記小領域ごとに、使用するマスク上のキャラクタ開口
    を結ぶ距離が最短となるように、キャラクタ開口を使用
    する順序を決定するステップを含むプログラムを記録し
    た、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。