JP2002289511A - アパーチャマスク及びその設計方法、並びに荷電ビーム露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アパーチャマスクの全面を有効利用すること。 【解決手段】半導体デバイスの設計で用いられるスタン
ダード・セルのパターンから抽出されたキャラクタ形状
に応じた開口形状のキャラクタアパーチャ１０１がアパ
ーチャブロック１００に配置され、各キャラクタアパー
チャ１０１は形状に応じて配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャラクタプロジ
ェクション方式の荷電ビーム露光方法、該露光方法に用
いられる該アパーチャマスク及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＡＳＩＣなどのスタンダード・セル（Ｓ
Ｃ）をベースに設計されたロジックデバイスを、電子ビ
ーム（ＥＢ）露光を用いて製作する場合、キャラクタプ
ロジェクション（ＣＰ）方式を用い、さらに、設計のと
きに使用するスタンダード・セルのパターンから、露光
を行なう際のキャラクタ形状として抽出することによ
り、効率よくＥＢのショット数を削減することができ、
スループットを向上させることができる。

【０００３】図９に示すように、電子銃９０１で生成さ
れ、第一成形アパーチャマスク９０２で矩形に成形され
た電子ビームは、キャラクタ選択偏向器９０３により、
ＣＰアパーチャマスク９０４上に配置された、露光を行
なう単位となるキャラクタ形状のキャラクタアパーチャ
（開口）に選択照射され、これにより成形された電子ビ
ームが、半導体基板上のレジストフィルムなどの試料９
０７の所望の位置に縮小照射される。尚、９０５は縮小
レンズ、９０６は対物偏向器である。

【０００４】ＣＰアパーチャマスク９０４上に成形用の
開口がない形状のパターンは、ＣＰアパーチャマスク９
０４に設けられた、可変成形用の矩形のキャラクタアパ
ーチャを用いる。露光を行なうパターンを、複数の矩形
に分割し、これらに対応して、第一成形アパーチャマス
ク９０２で形成された矩形のビームをＣＰアパーチャマ
スクの可変成形用開口に所望の量だけずらして照射する
ことにより、それぞれの形状の矩形ビームを形成するこ
とにより、露光を行なう。

【０００５】つまり、スタンダード・セルをベースに設
計された半導体デバイスパターンの露光には、スタンダ
ード・セルから抽出されたキャラクタ形状のキャラクタ
アパーチャを、ＣＰアパーチャマスク上により多く搭載
することにより、可変成形ビームでの露光を行なうパタ
ーンを減らすことができ、全体のショット数を削減する
ことができるため、スループットの向上を図ることがで
きる。

【０００６】しかし、この方法では、一つのスタンダー
ド・セルにつき、一回のショットが必要となり、キャラ
クタプロジェクション方式に対して理想的な露光を行な
ったとしても、スタンダード・セルの配置数以下のＥＢ
ショット数にはなることはない。

【０００７】一般に、ＣＰアパーチャマスクは、図１０
に示すような構成になっている。つまり、露光装置に装
着されているＣＰアパーチャマスク１００１には、ビー
ムの電磁的な偏向のみでキャラクタアパーチャが選択が
できる領域であるアパーチャブロック１００２内に、キ
ャラクタ形状の開口、すなわち、キャラクタアパーチャ
１００３が並べられている。各キャラクタアパーチャ
は、アパーチャマスク上に照射できる最大のビームサイ
ズごとに、二次元的にアレイ状に整列して配置される。
すなわち、ビームサイズに対して小さなキャラクタアパ
ーチャでも、ビームサイズ一つ分の領域を、アパーチャ
ブロック上に占めることになる。

【０００８】したがって、従来のようなＣＰアパーチャ
マスクの構成では、ＣＰアパーチャマスク上のキャラク
タアパーチャの占める面積が（被覆率）が、場所ごとに
ばらばらで、ＣＰアパーチャマスクの面積が有効に使え
ないばかりか、ＣＰアパーチャマスク製作時のドライエ
ッチング加工の際に、精度の高い加工ができなくなる。

【０００９】また、一つのスタンダード・セルにつき、
一回のショットが必要となり、キャラクタプロジェクシ
ョン方式に対して理想的な露光を行なったとしても、ス
タンダード・セルの配置数以下のＥＢショット数にはな
ることはない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＣＰ
アパーチャマスク上のキャラクタ形状アパーチャの占め
る面積（被覆率）が、場所ごとにばらばらで、ＣＰアパ
ーチャマスクの面積が有効に使えないばかりか、ＣＰア
パーチャマスク製作時のドライエッチング加工の際に、
精度の高い加工ができないという問題があった。

【００１１】また、一つのスタンダード・セルにつき、
一回のショットが必要となり、キャラクタプロジェクシ
ョン方式に対して理想的な露光を行なったとしても、ス
タンダード・セルの配置数以下のＥＢショット数にはな
ることはない。

【００１２】本発明の目的は、アパーチャマスクの全面
を有効に使うことができる、アパーチャマスク及びその
設計方法、並びに荷電ビーム露光方法を提供することに
ある。

【００１３】又、本発明の別の目的は、スタンダード・
セルの配置数以下のショット数でパターンを形成するこ
とが可能な、アパーチャマスク及びその設計方法、並び
に荷電ビーム露光方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】［構成］本発明は、上記
目的を達成するために以下のように構成されている。

【００１５】（１）本発明に係わるアパーチャマスク
は、荷電ビームを成形するキャラクタ形状のアパーチャ
が配置され、キャラクタプロジェクション方式の露光に
用いられるアパーチャマスクであって、半導体デバイス
の設計で用いられるスタンダード・セルのパターンから
キャラクタ形状が抽出され、各キャラクタ形状に応じて
アパーチャが配置されていることを特徴とする。

【００１６】（２）本発明に係わるアパーチャマスク
は、荷電ビームを成形するキャラクタ形状のアパーチャ
が配置され、キャラクタプロジェクション方式の露光に
用いられるアパーチャマスクであって、半導体デバイス
の設計で用いられ、半導体デバイスパターン中で隣り合
うスタンダード・セルの組み合わせパターンから抽出さ
れたキャラクタ形状のアパーチャが配置されていること
を特徴とするアパーチャマスク。

【００１７】（３）本発明に係わるアパーチャマスクの
設計方法は、半導体デバイスパターンから抽出されたキ
ャラクタ形状のアパーチャをアパーチャマスクに配置す
る、キャラクタプロジェクション方式の露光に用いられ
るアパーチャマスクの設計方法であって、半導体デバイ
スパターンの設計で用いられるスタンダード・セルのパ
ターンからキャラクタ形状を抽出し、抽出されたキャラ
クタ形状に応じてアパーチャを配置することを特徴とす
る。

【００１８】（４）本発明に係わるアパーチャマスクの
設計方法は、半導体デバイスパターンから抽出されたキ
ャラクタ形状のアパーチャをアパーチャマスクに配置す
る、キャラクタプロジェクション方式の露光に用いられ
るアパーチャマスクの設計方法であって、半導体デバイ
スパターン中で隣り合い、半導体デバイスの設計で用い
られるスタンダード・セルの組み合わせパターンからキ
ャラクタ形状を抽出し、抽出されたキャラクタ形状のア
パーチャを配置することを特徴とする。

【００１９】本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
前記組み合わせパターンから抽出されたキャラクタ形状
のアパーチャを用いて、該組み合わせパターンを描画す
るのに必要な荷電ビームの総ショット数が、前記組み合
わせパターンを構成するスタンダード・セルのそれぞれ
のパターンからキャラクタ形状を抽出し、それぞれのパ
ターンから抽出されたキャラクタ形状を用いて該組み合
わせパターンを描画するのに必要な荷電ビームの総ショ
ット数より少ない場合に、スタンダード・セルの組み合
わせパターンから抽出されたキャラクタ形状のアパーチ
ャをアパーチャマスクに配置するものとして選択するこ
と。

【００２０】前記アパーチャマスクに配置される全アパ
ーチャ数、前記組み合わせパターンが前記半導体デバイ
スパターン中に出現する回数、及び前記組み合わせパタ
ーンから抽出されたキャラクタ形状のアパーチャを用い
て露光を行った場合の荷電ビームのショット数の削減効
果、の何れかを、隣り合う複数のスタンダード・セルの
組み合わせパターンから抽出されたキャラクタ形状のア
パーチャを配置する条件として設定すること。

【００２１】（５）本発明に係わる荷電ビーム露光方法
は、半導体デバイスパターンから抽出されたキャラクタ
形状のアパーチャが配置されたアパーチャマスクを用い
て荷電ビームを成形するキャラクタプロジェクション方
式の荷電ビーム露光方法であって、前記アパーチャマス
クには、半導体デバイスの設計で用いられるスタンダー
ド・セルのパターンから抽出されたキャラクタ形状のア
パーチャが、該キャラクタ形状に応じて配置され、前記
マスクに配置されているアパーチャの外形形状に応じ
て、荷電ビームの形状を変化させて照射することを特徴
とする。

【００２２】（６）本発明に係わる荷電ビーム露光方法
は、半導体デバイスパターンから抽出されたキャラクタ
形状のアパーチャが配置されたアパーチャマスクを用い
て荷電ビームを成形するキャラクタプロジェクション方
式の荷電ビーム露光方法であって、前記アパーチャマス
クには、半導体デバイスの設計で用いられ、設計された
半導体デバイスパターン中で隣り合うスタンダード・セ
ルの組み合わせパターンから抽出されたキャラクタ形状
のアパーチャが配置され、前記組み合わせパターンから
抽出されたキャラクタ形状のアパーチャの形状に応じて
荷電ビームを成形して照射することを特徴とする。

【００２３】本発明の好ましい実施態様を以下に記す。
荷電ビームを成形して前記組み合わせパターンから抽出
されたキャラクタ形状のアパーチャの一部を選択的に照
射し、該組み合わせパターンを構成する任意のスタンダ
ード・セルのパターンを描画すること。

【００２４】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。

【００２５】ＣＰアパーチャマスク上に照射するビーム
形状をキャラクタアパーチャに応じた形状とし、キャラ
クタアパーチャの形状に応じてアパーチャマスクに配置
することによって、アパーチャマスク内に配置可能なキ
ャラクタアパーチャの数を増大させることができる。

【００２６】これにより、一度のショットで露光するこ
とができるキャラクタアパーチャ数が増加し、逆に、複
数の微小な長方形に分割して露光する、可変成形ビーム
方式の割合が減少する。したがって、全体のＥＢショッ
ト数を大幅に削減することができ、露光スループットの
向上を達成することができる。

【００２７】さらに、ＣＰアパーチャマスク上に照射す
るビームサイズ内に、複数のキャラクタを含めることが
できる場合は、それらを一括して露光することができる
ため、さらにショット数の削減を行なうことができ、し
たがって、露光スループットをさらに向上させることが
可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。

【００２９】（第１の実施形態）一般に、露光装置に装
着されているＣＰアパーチャマスク１００１には、ビー
ムの電磁的な偏向のみでキャラクタアパーチャが選択が
できる領域であるアパーチャブロック１００２内に、キ
ャラクタ形状の開口、すなわち、キャラクタアパーチャ
１００３が並べられている。各キャラクタアパーチャ
は、アパーチャマスク上に照射できる最大のビームサイ
ズごとに、二次元的にアレイ状に整列して配置される。
すなわち、ビームサイズに対して小さなキャラクタアパ
ーチャでも、ビームサイズ一つ分の領域を、アパーチャ
ブロック上に占めることになる。

【００３０】図１は、本発明の第１の実施形態に係わる
ＣＰアパーチャマスクの概略構成を示す平面図である。
図１に示すように、ＣＰアパーチャマスクのアパーチャ
ブロック１００内に，スタンダード・セルのパターンに
対応するキャラクタアパーチャ（開口部）１０１が配置
されている。各キャラクタアパーチャ１０１は、その外
形形状に応じて配置されている。例えば、本実施形態の
場合、隣接するキャラクタアパーチャの間隔が一定とな
っている。

【００３１】図１に示すように、キャラクタアパーチャ
１０１の外形形状に応じて、各キャラクタ形状のキャラ
クタアパーチャをアパーチャブロックに配置することに
よって、従来に比べ多くのキャラクタアパーチャをアパ
ーチャマスクに配置することができる。

【００３２】また、キャラクタアパーチャの占める面積
（被覆率）が、場所ごとにほぼ一定になるので、ＣＰア
パーチャマスク製作時のドライエッチング加工の際に、
精度の高い加工ができるようになる。

【００３３】次に、図１に示すＣＰアパーチャマスクを
用いるのに必要な露光装置について説明する。図２は、
本発明の第１の実施形態に係わるＥＢ露光装置の概略構
成を示す模式図である。図２に示すように、電子銃２０
１から放出された電子ビーム２０２は、コンデンサーレ
ンズ２０３で希望の電流密度へ調整され、第１成形アパ
ーチャマスク２０６により成形される。図３（ａ）に示
すように、第１成形アパーチャマスク２０６の開口部３
０１の形状は、矩形である。

【００３４】第１成形アパーチャマスク２０６で成形さ
れた電子ビーム２０２は、第１投影レンズ２０７、及び
第２投影レンズ２０９により第２成形アパーチャマスク
２１０上に焦点が合わされて投影される。図３（ｂ）に
示すように、第２成形アパーチャマスク２１０の開口３
０２の形状は矩形である。

【００３５】第１投影レンズ２０７と第２投影レンズ２
０９との間には、第１成形アパーチャマスク２０６と第
２成形アパーチャマスク２１０の光学的な重なりを設定
するための成形偏向器２０８が設けられている。図４
（ａ），（ｂ）に示すように、電子ビーム２０２は、第
１成形アパーチャマスク２０６と第２成形アパーチャマ
スク２１０の光学的な重なりにより、任意の矩形の形状
に成形される。

【００３６】第１及び第２成形アパーチャマスク２０
６，２１０により成形された電子ビーム２０２は、第３
投影レンズ２１１により、ＣＰアパーチャマスク２１３
上に焦点が合わされて投影される。

【００３７】電子ビーム２０２は、ＣＰ選択偏向器２１
２により、露光を行う形状のキャラクタアパーチャの配
置位置に偏向されキャラクタアパーチャを透過すること
により、露光を行う形状に成形征される。ＣＰアパーチ
ャマスク２１３を透過した電子ビーム２０２は、ＣＰア
パーチャマスクの下側に設置されたＣＰ選択偏向器２１
２で光軸上に振り戻される。そして、ＣＰアパーチャマ
スク２１３を透過した電子ビーム２０２をウェハ２１７
上に、縮小レンズ２１４と対物レンズ２１６とからなる
結像レンズ系で縮小、焦点合わせを行い、任意の形状を
転写する。ウェハ２１７上のビームの位置は対物偏向器
２１５で偏向設定され、ステージ２１８が移動して、ウ
ェハ２１７上全面に描画を行う。

【００３８】また、ウェハ２１７上へのビーム位置の設
定時に不必要な所を露光しないために、ブランキング偏
向器２０４で電子ビーム２０２を偏向して、ブランキン
グアパーチャマスク２０５で電子ビーム２０２をカット
する。

【００３９】各レンズの値はレンズ制御回路２１９、電
子ビーム２０２のブランキングの制御はブランキング制
御回路２２０、矩形ビームの形状を決定する成形偏向器
２０８は成形偏向回路２２１，ＣＰアパーチャマスク２
１３上のセルを選択はＣＰ選択回路２２２、ウェハ上の
ビームの偏向位置はビーム偏向回路２２３、ステージの
駆動はステージ制御回路２２４でそれぞれ制御される。

【００４０】パターンデータ２２６及び制御コンピュー
タ２２５により、レンズ制御回路２１９、ブランキング
制御回路２２０、成形選択回路２２１と，ＣＰ選択回路
２２２、ビーム偏向回路２２３、ステージ制御回路２２
４が制御される。

【００４１】本装置を用いることにより、ＣＰアパーチ
ャマスク上に占める各キャラクタアパーチャの外形を、
任意の長方形にすることができる。

【００４２】これにより、例えば、図１に示すような、
スタンダード・セルのデバイス上への配置の外形サイズ
ごとに、それぞれのキャラクタアパーチャを配置するこ
とができる。その結果、従来のマスクでは、一つのアパ
ーチャブロックに１６個のキャラクタアパーチャしか配
置できないのに対し、図１に示したマスクでは一つのア
パーチャブロックに８０種類のキャラクタアパーチャを
配置することができる。したがって、より多くのスタン
ダード・セルをキャラクタアパーチャとしてＣＰアパー
チャブロック内に収めることができるため、可変成形ビ
ームによる露光の割合を減らすことができ、全体のショ
ット数を大幅に削減することができる。

【００４３】さらに、図５に示すように、半導体デバイ
スパターン中で隣り合うスタンダード・セル（ＳＣ１と
ＳＣ２，ＳＣ３とＳＣ４）のパターンから抽出されたキ
ャラクタアパーチャ５０１，５０２をＣＰアパーチャマ
スクに配置することができる。抽出されたキャラクタア
パーチャの大きさが、電子ビームの最大サイズ内に納ま
れば、複数のスタンダード・セルを、１回のショットで
露光することが可能となる。なお、図５において、５０
１ａがＳＣ１に対応する領域。５０１ｂがＳＣ２に対応
する領域、５０２ａがＳＣ３に対応する領域、５０２ｂ
がＳＣ４に対応する領域である。

【００４４】また、図５に示すキャラクタアパーチャ
は、電子ビームのキャラクタ形状に応じて、図６（ａ）
〜図６（ｆ）に示すように、キャラクタアパーチャ（Ｓ
Ｃ１及びＳＣ２）５０１に一括照射してパターン６０１
を形成、キャラクタアパーチャ（ＳＣ３及びＳＣ４）５
０２を一括照射してパターン６０２を形成、キャラクタ
アパーチャ５０１の領域５０１ａ，５０１ｂ及びキャラ
クタアパーチャ５０２の領域５０２ａ，５０２ｂの何れ
か一つの領域を選択的に照射してパターン６０３，６０
４，６０５，６０６を形成する事も可能である。

【００４５】あるＡＳＩＣ製品の一つの機能ブロックに
ついて、ゲートレイヤーのパターンをキャラクタプロジ
ェクション方式の電子ビーム露光により形成した場合の
ショット数を計算した。

【００４６】ここでは、以下に示す４つのマスクを用い
た場合、ＡＳＩＣのゲートレイヤーを露光するのに必要
なショット数を計算した。

【００４７】マスクＡ：一定面積内に一つのキャラクタ
アパーチャが配置された従来のＣＰマスクを用いて露光
を行った場合のショット数。 マスクＢ：外形形状に応じてキャラクタアパーチャが配
置されたマスク。 マスクＣ：スタンダード・セルの向き（回転や反転）を
考慮して、半導体デバイスパターンデータの中から、最
大ビームサイズ内に納まるような、隣り合うスタンダー
ド・セルの組み合わせを抽出し、全パターンデータの中
で１０回以上出現する複数のスタンダード・セルの組み
合わせパターンから抽出されたキャラクタ形状のキャラ
クタアパーチャが配置されたマスク。

【００４８】マスクＤ：スタンダード・セルの向きを考
慮して、パターンデータの中から、最大ビームサイズ内
に納まるような、隣り合うスタンダード・セルの組み合
わせを抽出し、抽出された全ての組み合わせをキャラク
タアパーチャとして配置されたマスク。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１に示すように、外形形状に応じてキャ
ラクタアパーチャが配置されたマスクＢ，マスクＣ，マ
スクＤを、ＣＰアパーチャマスクに照射するビームサイ
ズを可変とするＥＢ露光装置に設置して露光を行うこと
により、全体のショット数を効果的に削減することがで
きる。

【００５１】前述のように、通常のキャラクタプロジェ
クション方式に対して、ＣＰアパーチャマスク上に配置
する各キャラクタアパーチャの外形を可変とすることに
より、多くのキャラクタアパーチャを一つのアパーチャ
ブロック内に配置することができるため、デバイスパタ
ーン中のスタンダード・セルのうち、キャラクタプロジ
ェクション方式で露光することができるものが多くな
る。

【００５２】表１に示した例では、通常のＣＰ露光より
も、４割のショット数を削減することができる。さら
に、ＣＰアパーチャマスクに照射するビームサイズ内
に、複数のキャラクタアパーチャを含めることができる
ため、それらをまとめて露光することにより、先の４割
削減したショット数の、さらに、２〜３割の削減を行な
うことができる。

【００５３】ＣＰアパーチャマスク上に照射するビーム
を任意サイズの長方形とすることにより、アパーチャブ
ロック内、すなわち、キャラクタ選択偏向器の偏向領域
内に配置するキャラクタアパーチャ数を増加させること
ができる。これにより、一度のショットで露光すること
ができるキャラクタアパーチャ数が増加し、逆に、複数
の微小な長方形に分割して露光する、可変成形ビーム方
式の割合が減少する。したがって、全体の電子ビームの
ショット数を大幅に削減することができ、露光スループ
ットの向上を達成することができる。

【００５４】さらに、ＣＰアパーチャマスク上に照射す
るビームサイズ内に、複数のキャラクタアパーチャを含
めることができる場合は、それらを一括して露光するこ
とができるため、さらにショット数の削減を行なうこと
ができ、したがって、露光スループットをさらに向上さ
せることが可能となる。

【００５５】（第２の実施形態）本実施形態では、前実
施形態に示したキャラクタアパーチャの配置方法、およ
び、露光方法により、複数のスタンダード・セルをまと
めて１ショットで露光する場合に、隣り合うスタンダー
ド・セルの抽出と、それによるキャラクタアパーチャの
ＣＰアパーチャマスク上への配置方法を示す。

【００５６】第１の実施形態に示したように、隣り合っ
て配置される二つ以上のスタンダード・セルを、ＣＰア
パーチャマスク上に同じように隣り合わせて配置してお
けば、電子ビームのショット数を効果的に削減できる。

【００５７】しかし、ここで問題が出てくる。ＣＰアパ
ーチャマスク上に配置すべきキャラクタアパーチャ数の
増加である。たとえば、第１の実施形態で使用したＡＳ
ＩＣ製品の機能ブロックについて、ＣＰ方式で露光を行
なうキャラクタアパーチャ数に対する、全体の電子ビー
ムのショット数の変化を示すと、図７に示すようになっ
た。この図７からもわかるとおり、隣り合うスタンダー
ド・セルの組み合わせパターンからキャラクタアパーチ
ャを抽出することにより、新たなキャラクタアパーチャ
をＣＰアパーチャマスク上に配置する必要があり、パタ
ーン中に１回以上存在する組み合わせパターンをキャラ
クタアパーチャとした場合では、全パターンをキャラク
タプロジェクション方式で露光するためには、８００個
以上のキャラクタアパーチャを必要とする。

【００５８】つまり、まとめ露光を行なうキャラクタア
パーチャ数が増加すれば、それだけＣＰアパーチャマス
ク上に配置すべきキャラクタアパーチャ数が増加し、少
ないキャラクタアパーチャ数では、ＥＢショット数の削
減効果が得られなくなってしまう。

【００５９】ここで、図５に示したような、一つのキャ
ラクタアパーチャの一部分にビームを照射することがで
きる、すなわち、図３のような構成の露光装置を使用す
ることを前提とすると、まとめ露光を行なうの組み合わ
せにより構成されるキャラクタアパーチャの中から、ス
タンダード・セルを単体で選択することができる。

【００６０】したがって、このキャラクタアパーチャ内
に含まれるスタンダード・セルを単独で露光するための
キャラクタアパーチャは、アパーチャマスク上に用意す
る必要がなくなる。

【００６１】これまで、スタンダード・セルからキャラ
クタプロジェクション露光を行なうキャラクタを抽出す
る、と記述してきたが、正しくは、スタンダード・セル
を配置したときのパターン形状である。具体的には、図
８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、スタ
ンダード・セルの配置を行なうとき、パターンの方向に
は４種類が存在し、それぞれを別のキャラクタとして抽
出する必要がある。これは、例えば図８（ａ）に示す正
転（そのまま配置）のパターン形状をＣＰアパーチャマ
スク上に用意しておき、他の３種類の配置方向のパター
ンを、前記ＣＰアパーチャマスク上のパターンのみで成
形したビームを、回転および反転して照射することがで
きないためである。

【００６２】このように、スタンダード・セルの配置方
向を考慮して、隣り合うスタンダード・セルの組み合わ
せパターンを抽出した。このとき抽出を行なう条件とし
ては、照射を行なうビームサイズを単位として、各スタ
ンダード・セルを単独で露光した場合と比べてまとめて
露光した場合に、ショット数が増加しないような組み合
わせである。例えば、フリップフロップはそれだけでも
２ショット分の大きさがあるため、２つのキャラクタに
わけて露光を行なう必要がある。このフリップフロップ
の隣に、小さいスタンダード・セルが配置されていて、
両者を一つのキャラクタとしても、フリップフロップで
必要なキャラクタアパーチャ数の２を超えない場合は、
まとめ露光を行なうキャラクタとした。

【００６３】以下において、半導体デバイスパターン中
に、１０回以上出現する、隣り合うスタンダード・セル
の組み合わせパターンについて考える。表２に、スタン
ダード・セルの組み合わせに対する、可変成形ビーム
（ＶＳＢ）方式で形成するのに必要な総ショット数（Ｖ
ＳＢショット数），及び組み合わせパターンから抽出さ
れたキャラクタアパーチャ数（ショット数と等価），及
び回路パターン中にその組み合わせが出現する回数を示
す。

【００６４】

【表２】

【００６５】上記表２中の組み合わせでは、各スタンダ
ード・セルの機能による名前と配置方向を対にし、それ
らスタンダード・セルが他のスタンダード・セルと隣り
合う場合は“＋”で、同じスタンダード・セルが連続し
ている場合は“×”により、隣り合う組み合わせを示し
ている。

【００６６】図７において、まとめ露光なしでの通常方
式の露光では２１１個のキャラクタアパーチャが必要で
あったが、これら抽出した組み合わせをキャラクタとし
て露光する場合は、これら各キャラクタアパーチャ数の
合計である２３を足した、２３４個のキャラクタが用意
されるべきである。しかし、表２中のまとめ露光を行な
うキャラクタに含まれるスタンダード・セルは、前述の
通りそれらキャラクタを部分的に照射することにより、
その形状のビームを形成することができる。したがっ
て、２３個のまとめ露光を行なうキャラクタをＣＰアパ
ーチャマスク上に配置する場合は、それらに含まれるス
タンダード・セルを単独で露光するためのキャラクタ
を、ＣＰアパーチャマスク上に用意する必要がなくな
る。この重複分を取り除いてやると、全部で２１５個の
キャラクタが必要であることがわかった。

【００６７】これは、スタンダード・セルのまとめ露光
を行なわない場合の２１１個に対して、わずか４個のキ
ャラクタアパーチャ数の増加である。さらに、ＥＢショ
ット数は、第１の実施形態で示したのと同じであるた
め、わずかなキャラクタアパーチャ数の増加により、シ
ョット数の削減を行なうことが可能であることがわか
る。

【００６８】また、このようにして抽出したスタンダー
ド・セルの組み合わせをＣＰアパーチャマスク上に配置
することにより、露光を行なうパターンに最適なＣＰア
パーチャマスクを作製することができる。

【００６９】それに対して、第１の実施形態でショット
数の削減効果の大きかった、１回以上の組み合わせで現
れるスタンダード・セルをまとめて露光する場合では、
８００以上のキャラクタから、重複分として、まとめ露
光をしない通常の場合のキャラクタアパーチャ数である
２１１個が取り除けたとしても、約６００個のキャラク
タを用意しなければ、全パターンをＣＰ方式で露光する
ことができない。そのため、図６で示したように、多く
のキャラクタをＣＰアパーチャマスク上に用意しない
と、ショット数の削減効果が得られないことがわかる。

【００７０】前述のように、隣り合って配置されるスタ
ンダード・セルをまとめて露光する場合に、その対象と
なるスタンダード・セルの組み合わせの抽出を行なうと
きの条件として、１回以上現れるスタンダード・セルの
組み合わせをキャラクタとする、１０回以上現れるスタ
ンダード・セルの組み合わせをキャラクタとする、のよ
うに、それらスタンダード・セルの組み合わせの使用頻
度をパラメータとして、キャラクタの抽出を行なうこと
ができる。

【００７１】そして、この場合では、１０回以上現れる
組み合わせをキャラクタとしたときに、わずか４個のキ
ャラクタの増加により、第１の実施形態で示したような
ショット数の削減を行なうことができる。これは、ほと
んどキャラクタアパーチャ数を増加させずに、スタンダ
ード・セルのまとめ露光によるショット数の削減を行な
うことができる最適な場合とみなすことができる。

【００７２】今回、デバイスパターン中の出現頻度が、
１回と１０回の二通りのスタンダード・セルの組み合わ
せについて検証したが、露光を行なうパターンによって
は、より多くの出現頻度による最適化を行なうことによ
り、キャラクタアパーチャ数をもっとも少なく、ショッ
ト数の削減効果をもっとも大きくすることが可能であ
る。

【００７３】また、抽出条件として、組み合わせの出現
頻度をパラメータとしたが、さらに詳細なパラメータと
して、まとめて露光を行なった場合のショット数の削減
効果を計算して使用することも可能である。具体的に説
明すると、隣り合って配置されている複数のスタンダー
ド・セルの組み合わせにおいて、個々のスタンダード・
セルを個別に露光した場合のショット数と、それら複数
のスタンダード・セルをまとめて露光した場合のショッ
ト数の差に、その出現頻度をかけ合わせることにより、
その組み合わせをキャラクタとした場合のショット数の
削減効果を計算できる。

【００７４】例えば、前記スタンダード・セルの組み合
わせの表から典型的な組み合わせを抜き出してみると、

【００７５】

【表３】

【００７６】のように、出現回数とショット数の削減効
果の大きさが逆転することがわかる。

【００７７】本実施形態に示したように、スタンダード
・セルをキャラクタとして露光を行なうキャラクタプロ
ジェクション方式の電子ビームリソグラフィにおいて、
隣り合って配置されているスタンダード・セルのうち、
まとめて露光できるような組み合わせを抽出することに
より、ＥＢショット数を削減することが可能となるが、
抽出条件によっては、ＣＰアパーチャマスク上に配置す
べきキャラクタアパーチャ数が多くなってしまうことが
ある。

【００７８】しかし、露光装置による制約により、ＣＰ
アパーチャマスク上に配置できるキャラクタの数、先の
実施形態の方法についてはキャラクタの面積の和、は限
られている。この場合、充分な数のキャラクタをＣＰア
パーチャマスク上に用意できなかったなら、かえって、
ショット数の削減効果を減少させてしまう。

【００７９】これに対して、ＣＰアパーチャマスク上に
用意すべきキャラクタアパーチャ数、または、キャラク
タの面積の和がもっとも少なくなるように、隣り合って
配置される複数のスタンダード・セルを、そのスタンダ
ード・セル数よりも少ないショット数で露光を行なうキ
ャラクタとして抽出する条件を設定することにより、先
の実施形態の方法の露光によるショット数の削減効果を
最も大きくすることができる。これにより、パターンの
露光にかかる時間を短縮することができ、露光のスルー
プットを最大限にまで向上させることが可能となる。

【００８０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、電子ビー
ム露光を用いていたが、イオンビーム露光等の荷電ビー
ムを用いた露光に適用することができる。その他、本発
明は、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することが可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｃ
Ｐアパーチャマスク上に照射するビーム形状をキャラク
タアパーチャに応じた形状とし、キャラクタアパーチャ
の形状に応じてアパーチャマスクに配置することによっ
て、アパーチャマスク内に配置可能なキャラクタアパー
チャの数を増大させることができる。

【００８２】これにより、一度のショットで露光するこ
とができるアパーチャ数が増加し、逆に、複数の微小な
長方形に分割して露光する、可変成形ビーム方式の割合
が減少する。したがって、全体のＥＢショット数を大幅
に削減することができ、露光スループットの向上を達成
することができる。

【００８３】さらに、ＣＰアパーチャマスク上に照射す
るビームサイズ内に、複数のキャラクタを含めることが
できる場合は、それらを一括して露光することができる
ため、さらにショット数の削減を行なうことができ、し
たがって、露光スループットをさらに向上させることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わるＣＰアパーチャマスク
の概略構成を示す平面図。

【図２】第１の実施形態に係わるＥＢ露光装置の概略構
成を示す模式図。

【図３】第１成形アパーチャマスク及び第２成形アパー
チャマスクの開口部の形状を示す図。

【図４】第１成形アパーチャ及び第２成形アパーチャに
よる電子ビームの成形の概略を示す図。

【図５】ＣＰアパーチャマスクに形成されたキャラクタ
アパーチャの概略構成を示す図。

【図６】図５に示すキャラクタアパーチャを用いて形成
されるパターンを示す図。

【図７】キャラクタアパーチャ数に対する、全体の電子
ビームのショット数の変化を示す特性図。

【図８】スタンダード・セルに応じたパターンの向きを
示す図。

【図９】従来の電子ビーム露光装置の概略構成を示す
図。

【図１０】従来のアパーチャマスクの概略構成を示す
図。

【符号の説明】

１００…アパーチャブロック １０１…キャラクタアパーチャ ２０１…電子銃 ２０２…電子ビーム ２０３…コンデンサーレンズ ２０４…ブランキング偏向器 ２０５…ブランキングアパーチャマスク ２０６…第１成形アパーチャマスク ２０７…投影レンズ ２０８…成形偏向器 ２０９…投影レンズ ２１０…第２成形アパーチャマスク ２１１…投影レンズ ２１２…ＣＰ選択偏向器 ２１３…ＣＰアパーチャマスク ２１４…縮小レンズ ２１５…対物偏向器 ２１６…対物レンズ ２１７…ウェハ ２１８…ステージ ２１９…レンズ制御回路 ２２０…ブランキング制御回路 ２２１…成形偏向回路 ２２２…ＣＰ選択回路 ２２３…ビーム偏向回路 ２２４…ステージ制御回路 ２２５…制御コンピュータ ２２６…パターンデータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 厚司 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 2H095 BA08 BB01 2H097 CA16 EA01 GB04 LA10 5F056 AA06 EA04 FA05

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体デバイスの設計で用いられるスタン
   ダード・セルのパターンから抽出されたキャラクタ形状
   に応じた開口形状のキャラクタアパーチャが配置され、 各キャラクタアパーチャは、形状に応じて配置されてい
   ることを特徴とするキャラクタプロジェクション方式の
   露光に用いられるアパーチャマスク。
2. 【請求項２】半導体デバイスの設計で用いられ、半導体
   デバイスパターン中で隣り合うスタンダード・セルの組
   み合わせパターンから抽出されたキャラクタ形状に応じ
   た開口形状のキャラクタアパーチャが配置されているこ
   とを特徴とするキャラクタプロジェクション方式の露光
   に用いられるアパーチャマスク。
3. 【請求項３】半導体デバイスパターンの設計で用いられ
   るスタンダード・セルのパターンからキャラクタ形状を
   抽出し、抽出されたキャラクタ形状に応じた開口形状の
   キャラクタアパーチャをその形状に応じて配置すること
   を特徴とするアパーチャマスクの設計方法。
4. 【請求項４】半導体デバイスパターン中で隣り合い、半
   導体デバイスの設計で用いられるスタンダード・セルの
   組み合わせパターンからキャラクタ形状を抽出し、抽出
   されたキャラクタ形状に応じた開口形状のキャラクタア
   パーチャを配置することを特徴とするアパーチャマスク
   の設計方法。
5. 【請求項５】前記組み合わせパターンから抽出されたキ
   ャラクタ形状のキャラクタアパーチャを用いて、該組み
   合わせパターンを描画するのに必要な荷電ビームの総シ
   ョット数が、 前記組み合わせパターンを構成するスタンダード・セル
   のそれぞれのパターンからキャラクタ形状を抽出し、そ
   れぞれのパターンから抽出されたキャラクタ形状を用い
   て該組み合わせパターンを描画するのに必要な荷電ビー
   ムの総ショット数より少ない場合に、 前記組み合わせパターンから抽出されたキャラクタ形状
   のキャラクタアパーチャをアパーチャマスクに配置する
   ものとして選択することを特徴とする請求項４に記載の
   アパーチャマスクの設計方法。
6. 【請求項６】前記アパーチャマスクに配置される全アパ
   ーチャ数、 前記組み合わせパターンが前記半導体デバイスパターン
   中に出現する回数、 及び前記組み合わせパターンから抽出されたキャラクタ
   形状のアパーチャを用いて露光を行った場合の荷電ビー
   ムのショット数の削減効果、の何れかを、隣り合う複数
   のスタンダード・セルの組み合わせパターンから抽出さ
   れたキャラクタ形状のアパーチャを配置する条件として
   設定することを特徴とする、請求項４に記載のアパーチ
   ャマスクの設計方法。
7. 【請求項７】半導体デバイスパターンから抽出されたキ
   ャラクタ形状に応じた開口形状のキャラクタアパーチャ
   が配置されたアパーチャマスクを用いて荷電ビームを成
   形するキャラクタプロジェクション方式の荷電ビーム露
   光方法であって、 前記アパーチャマスクには、半導体デバイスの設計で用
   いられるスタンダード・セルのパターンから抽出された
   キャラクタ形状に応じた開口形状のキャラクタアパーチ
   ャが、その形状に応じて配置され、 前記キャラクタアパーチャの外形形状に応じて、荷電ビ
   ームの形状を変化させて該キャラクタアパーチャに照射
   することを特徴とする荷電ビーム露光方法。
8. 【請求項８】半導体デバイスパターンから抽出されたキ
   ャラクタ形状のアパーチャが配置されたアパーチャマス
   クを用いて荷電ビームを成形するキャラクタプロジェク
   ション方式の荷電ビーム露光方法であって、 前記アパーチャマスクには、半導体デバイスの設計で用
   いられ、設計された半導体デバイスパターン中で隣り合
   うスタンダード・セルの組み合わせパターンから抽出さ
   れたキャラクタ形状に応じた開口形状のキャラクタアパ
   ーチャが配置され、 前記キャラクタアパーチャの外形形状に応じて荷電ビー
   ムを成形して、該キャラクタアパーチャに照射すること
   を特徴とする荷電ビーム露光方法。
9. 【請求項９】荷電ビームを成形して前記組み合わせパタ
   ーンから抽出されたキャラクタ形状のキャラクタアパー
   チャの一部に選択的に照射し、該組み合わせパターンを
   構成する任意のスタンダード・セルのパターンを描画す
   ることを特徴とする請求項８に記載の荷電ビーム露光方
   法。