JP2006292866A

JP2006292866A - データ生成方法、データ生成装置、及びプログラム

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Publication number: JP2006292866A
Application number: JP2005110819A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Taniguchi; 祥之谷口; Tatsuro Morimoto; 達郎森本; Akira Nakada; 明良中田; Tadahiro Omi; 忠弘大見
Original assignee: Tohoku University NUC; Kumamoto University NUC
Current assignee: Tohoku University NUC; Kumamoto University NUC
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-04-07
Also published as: TW200705112A; WO2006109709A1; US7971159B2; US20080189674A1; JP4691653B2

Abstract

【課題】階調制御可能なスポット光を二次元配列状に描画する描画方法や描画装置において、一般的な設計図形データ全体を１〜４ｎｍ程度の精度で描画するための描画データを生成することができるデータ生成方法と装置とプログラムとを提供すること。
【解決手段】データ生成方法は、多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置における前記スポット光の各々の階調値を設計図形データに基づいて生成する方法であって、図形の特徴で分類され、かつ、図形の座標情報に対応付けられた前記階調値の組み合わせを予め記述した参照データを用い、前記各スポット位置近傍における前記設計図形データ中の前記特徴を判別し、その座標情報に対応した前記参照データ中の階調値の組み合わせを選択し、階調値を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトマスク、半導体集積回路、マイクロ電子デバイス、マイクロ光学デバイスおよびディスプレイデバイスのパターニングに関するものであり、パターニング工程で必要な描画データを、ＣＡＤ等で描かれた図形データから変換するアルゴリズム、すなわち描画データ変換方法に関するものである。

一般に、半導体集積回路の製造時のパターニング工程では、回路パターンが描かれたフォトマスク（レチクルとも呼ぶ）を用いてレジストが塗布されたウェハ上に回路パターンを形成する（パターン露光、パターン描画と呼ばれる）必要があり、そのための装置は露光装置あるいは露光機と呼ばれている。

一方、フォトマスクを作成するには、フォトマスクの基板となる石英板などの表面に、目的とする回路パターンに相当するパターン状に露光光を遮光するため、クロム膜などを付ける必要がある。このクロム膜はパターン描画によって形成され、そのパターン描画を行う一般的な装置には電子ビームを用いた電子ビームマスク描画装置（以下、ＥＢ描画装置と略す。）が広く用いられている。

近年、高集積化及び微細化していく半導体集積回路に対応させるため、フォトマスクの価格が高騰している。この原因の一つは、フォトマスク１枚当たり数十時間から数百時間もかけてＥＢ描画装置によって描画しているためである。

フォトマスク製造に使われる描画装置には、ＥＢ描画装置の他に紫外域のレーザ光を用いてパターン描画する手法に基づく装置（レーザビーム描画装置と呼ぶ）も製品化されている。

その装置の従来例としては、微小なミラーを二次元配列状に多数並べた反射鏡表示素子（マイクロミラー等と呼ばれるミラーデバイス）を用いて、これに紫外域のレーザ光照射し、その反射光をパターン状に制御してフォトマスク基板上にパターン描画をするものである。このレーザビーム描画装置では、回路パターンの一部分を一括して描画できることから、描画速度が速いという利点がある。これに関しては、例えば、非特許文献１、あるいは、特許文献１において示されている。

これによると、ミラーデバイスを用いたレーザビーム描画装置では、およそ１００万個（約５００×約２０００個）のマイクロミラーを用いたミラーデバイスが用いられ、各マイクロミラーは一辺が約１６μｍ前後の大きさである。これを縮小投影光学系によって、フォトマスク基板上に１／１６０の大きさに縮小投影させている。

その結果、１つのマイクロミラーに対応するパターン（スポット光と呼ばれる）は一辺０．１μｍすなわち１００ｎｍの正方形になる（実際には光源波長限界からφ１００ｎｍ程度の円形に近い分散光となる）。しかし、フォトマスクを描画する場合の設計上の最小寸法（最小グリッドと呼ばれる）は、１〜４ｎｍとスポット光よりも遥かに小さい。そのため、投影されるパターンに照射される光量を変化させてパターン描画の解像度を向上させることが行われている。例えば、前記文献によると、光量を６４段階に変化させる（中間光量を利用する）ことで、最小グリッドとしては１００ｎｍの１／６４である１．５６ｎｍに対応させている。このような階調制御可能なスポット光を用いた描画方法においては、ミラーデバイス上に表示するパターンを予め用意しておき、それをフォトマスク上の適切な位置で表示しなければならない。このミラーデバイス上に表示するパターンと位置情報等は描画データと呼ばれており、一般に所望のパターン（設計図形データ）から変換プログラムによって生成されるものである。

前述したレーザビーム描画装置のような、階調制御可能なスポット光を二次元配列状に用いた描画装置においては、設計図形データから描画データを生成することが困難であった。これは、スポット光の大きさが約φ１００ｎｍであるのに対して、制御するパターンの精度は１〜４ｎｍ程度と非常に小さな値であること。また、スポット光の大きさが光源の波長よりも小さいため、スポット光が分散光となっており、周囲の隣接したスポット光との重なりを考慮ながら描画データを生成しなければならないからである。このため、原理的には目的の精度でパターンを描画可能ではあるが、一般的な設計図形データを描画する場合には描画精度が数十〜数百ｎｍ程度に留まっている（ごく限られた簡単なパターンにおいては目的の精度で描画可能ではある）。そこで、一般的な設計図形データ全体に対して、現在フォトマスク作成に求められているような１〜４ｎｍ程度の精度で描画するための描画データ生成方法が求められていた。

ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．４１８６，ｐ．ｐ．１６−２１米国特許第６４２８９４０号明細書

そこで、本発明の技術的課題は、階調制御可能なスポット光を二次元配列状に描画する描画方法や描画装置において、一般的な設計図形データ全体を１〜４ｎｍ程度の精度で描画するための描画データを生成することができるデータ生成方法と装置とプログラムとを提供することにある。

本発明によれば、多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置における前記スポット光の各々の階調値を設計図形データに基づいて生成する方法であって、図形の特徴で分類され、かつ、図形の座標情報に対応付けられた前記階調値の組み合わせを予め記述した参照データを用い、前記各スポット位置近傍における前記設計図形データ中の前記特徴を判別し、その座標情報に対応した前記参照データ中の階調値の組み合わせを選択し、階調値を決定することを特徴とするデータ生成方法が得られる。

また、本発明によれば、前記データ生成方法において、前記図形の特徴として、１本の直線で区切られた領域、２本の平行直線で区切られた領域、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域、及び区切られていない領域の内の少なくとも一つの領域を含むことを特徴とするデータ生成方法が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれかのデータ生成方法において、図形の座標情報として、図形の特徴位置から当該スポット中心点の距離情報と、当該スポット中心点が図形の内部に存在するか否かという判別情報とを用い、前記距離情報および前記判別情報により、当該スポット中心点が属する前記図形の特徴領域を決定することを特徴とするデータ生成方法が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのデータ生成方法において、１本の直線で区切られた領域において、２つのスポットを対応付けることを特徴とするデータ生成方法が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのデータ生成方法において、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域において、前記端点の内側および外側のスポットを対応付けることを特徴とするデータ生成方法が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのデータ生成方法において、２本の平行直線で区切られた領域において、３つのスポットを対応付けることを特徴とするデータ生成方法が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのデータ生成方法において、区切られていない領域において、１つのスポットを対応付けることを特徴とするデータ生成方法が得られる。

また、本発明によれば、多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置における前記スポット光の各々の階調値を設計図形データに基づいて生成する装置であって、図形の特徴で分類され、かつ、図形の座標情報に対応付けられた前記階調値の組み合わせを予め記述した参照データを用い、前記各スポット位置近傍における前記設計図形データ中の前記特徴を判別し、その座標情報に対応した前記参照データ中の階調値の組み合わせを選択し、階調値を決定する階調値決定手段を有することを特徴とするデータ生成装置が得られる。

また、本発明によれば、前記データ生成装置において、前記図形の特徴として、１本の直線で区切られた領域、２本の平行直線で区切られた領域、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域、及び区切られていない領域の内の少なくとも一つの領域を含むことを特徴とするデータ生成装置が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれかのデータ生成装置において、前記階調値決定手段は、前記図形の座標情報として、図形の特徴位置から当該スポット中心点の距離情報と、当該スポット中心点が図形の内部に存在するか否かという判別情報とを用い、前記距離情報および前記判別情報により、当該スポット中心点が属する前記図形の特徴領域を決定する手段を備えていることを特徴とするデータ生成装置が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのデータ生成装置において、１本の直線で区切られた領域において、２つのスポットを対応付ける手段を有することを特徴とするデータ生成装置が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのデータ生成装置において、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域において、前記端点の内側および外側のスポットを対応付ける手段を有することを特徴とするデータ生成装置が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのデータ生成方装置において、２本の平行直線で区切られた領域において、３つのスポットを対応付ける手段を有することを特徴とするデータ生成装置が得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのデータ生成装置において、区切られていない領域において、１つのスポットを対応付ける手段を有することを特徴とするデータ生成装置が得られる。

また、本発明によれば、多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置における前記スポット光の各々の階調値を設計図形データに基づいて生成するプログラムであって、図形の特徴で分類され、かつ、図形の座標情報に対応付けられた前記階調値の組み合わせを予め記述した参照データを用い、前記各スポット位置近傍における前記設計図形データ中の前記特徴を判別し、その座標情報に対応した前記参照データ中の階調値の組み合わせを選択し、階調値を決定する階調値決定手段を備えていることを特徴とするプログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記プログラムにおいて、前記図形の特徴として、１本の直線で区切られた領域、２本の平行直線で区切られた領域、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域、及び区切られていない領域の内の少なくとも一つの領域を含むことを特徴とするプログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのプログラムにおいて、前記階調値決定手段は前記図形の座標情報として、図形の特徴位置から当該スポット中心点の距離情報と、当該スポット中心点が図形の内部に存在するか否かという判別情報とを用い、前記距離情報および前記判別情報により、当該スポット中心点が属する前記図形の特徴領域を決定する手段を備えていることを特徴とするプログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのプログラムにおいて、１本の直線で区切られた領域において、２つのスポットを対応付ける手段を備えていることを特徴とするプログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのプログラムにおいて、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域において、前記端点の内側および外側のスポットを対応付ける手段を備えていることを特徴とするプログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのプログラムにおいて、２本の平行直線で区切られた領域において、３つのスポットを対応付ける手段を備えていることを特徴とするプログラムが得られる。

また、本発明によれば、前記いずれか一つのプログラムにおいて、区切られていない領域において、１つのスポットを対応付ける手段を備えていることを特徴とするプログラムが得られる。

さらに、本発明によれば、多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置において、描画データを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段からの描画データに基づいて前記スポット光の照射位置と前記スポット光の露光を制御する制御手段とを備え、前記データ生成手段は、前記いずれか一つのデータ生成装置からなることを特徴とする露光装置が得られる。

本発明の描画データ生成手法、装置及びプログラムによると、階調制御可能なスポット光を二次元配列状に描画する描画方法において、一般的な設計図形データ全体を１〜４ｎｍ程度の精度で描画するための描画データを生成することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は描画データ生成を描画する装置の模式図である。図１を参照すると、装置１００は、光源からの光１０１を反射する反射光学系１０２と、反射光学系１０２から照射された光を受けて反射するマイクロミラー１０４を備えたデジタルマイクロミラーデバイス１０３と、マイクロミラー１０４からの反射光を入射する投影光学系１０５と、マイクロミラー１０４の反射角度を制御するとともに基板１１０の水平方向での位置調整を行うステージ１１１を制御する制御装置１０１と、投影光学系１０５からの透過光を集光する個々のマイクロレンズを備えたマイクロレンズアレイ１０６と、集光された光を円形に整形するピンホールを備えたピンホールアレイ１０７と、整形された光を縮小して光源波長よりも直径の小さな光スポットを作り出し、この光スポットを基板１１０上に塗布された感光剤に照射する縮小投影系１０８を備えている。

次に、この装置１００の動作について説明する。

まず、光源からの光１０１は反射光学系１０２によりデジタルマイクロミラーデバイス１０３に照射される。この例では、光源の光をｉ線（波長３６５ｎｍ）としている。反射光学系からの光はデジタルマイクロミラーデバイス上のマイクロミラー１０４によって投影光学系１０５へと反射させる。この時、制御装置１０９からの信号によって個々のマイクロミラーの角度を制御しており、マイクロミラーの角度は、光を投影光学系１０５へ反射する状態と反射しない状態を作り出している。これにより、デジタルマイクロミラーデバイス１０３上のマイクロミラーのパターンが投影光学系１０５に反射される。投影光学系１０５は、デジタルマイクロミラーデバイス１０３上のパターンをマイクロレンズアレイ１０６に投影するための物である。個々のマイクロミラーで反射して投影光学系１０５を通った光はマイクロレンズアレイ１０６内の個々のマイクロレンズで集光され、ピンホールアレイ１０７の個々のピンホールによって円形に整形される。ピンホールアレイ１０７で整形された光は、縮小投影系１０８によって縮小され、光源波長よりも直径の小さな光スポットを作り出す。この光スポットを基板１１０上に塗布された感光剤に照射する。基板１１０はステージ１１１によってＸ−Ｙ−θ軸（光学系のフォーカスをあわせる必要があればＺ軸も）方向に移動することが出来る。

制御装置１０９は、描画データ１１２を入力とし、デジタルマイクロミラーデバイス１０４上にパターンを発生させ、基板１１０を発生させたパターンに対応した位置に移動させるためにステージ１１１を制御している。通常では、ステージ１１１を一方向に走査し、適正なタイミングでデジタルマイクロミラーデバイス１０４に描画データ１１２に格納されたパターンを表示させている。

描画データ１１２は描画データ生成プログラム１１３によって設計データ１１４から生成される。描画データ生成プログラム１１３はソフトウェアとしてその処理が実装されていても良いし、その一部または全てをハードウェアで実装しても良いことは言うまでもない。

図２は、基板上に照射されるスポット光の形状について説明した図である。図２を参照して、一番上の写真に示されるように、基板上のスポット光２０１は、模式的に描くと、２０２のように半径１６０ｎｍの円状の形とみなせる。ただし、このスポット光は、光源の波長（ここではｉ線の３６５ｎｍ）よりも小さいものであるため、必然的に２０３の様な光量分布を持つものとなる。本実施例では、光量分布の半値幅が１６０ｎｍとなるように描画装置設計を行っており、スポット光を２０２の様に模式化して表現することとする。

図３は本発明の例でのスポット光を用いた描画方法を示す図である。基板上の描画領域３０１上において、スポット光３０２は、参照符号３０３で示される様にデジタルミラーデバイス上に配列しているマイクロミラーの並び方に対応した並びで照射される。この例では、デジタルミラーデバイスのマイクロミラーの大きさは１３μｍ角とし、１０２４×７６８個という配列で並んでいるとする。この場合、デジタルミラーデバイスからのスポット光の配列方向３０３に対してステージを約３度傾けた方向に走査しながら描画を行う。これをスポット光の配列から見ると、描画領域３０１上を矢印３０４で示される方向に移動していくこととなる。このように移動を行いつつスポット光が半値幅（１６０ｎｍ）移動する毎にデジタルミラーデバイス上のパターンを照射していく。これにより、スキャン幅３０５（この例では約３ｍｍ）の描画領域内にはスポット光を１６０ｎｍ間隔のメッシュ状に照射することが可能となる。さらに、スポット光が照射される位置には、複数（この例では４０個）のスポット光が通ることとなり、これによって４０段階のスポット光量（４０階調）の制御が可能となる。

図４は、メッシュ状に照射されるスポット光によってパターンの描画を行う説明図である。図４に示すように、円で表されたグリッド光の模式図４０１は、描画領域上の同じ位置に照射された４０個のスポット光による光量分布を模式化したものである。描画領域上には、このような４０階調を持つ円状のスポット光が４０２のように縦横半値幅（１６０ｎｍ）分だけずれて重なり合っている。このスポット光配列によって形成されるパターンは各々のスポット光の階調値と重なりによって決定される。スポット光配列とスポット光の階調値との関係を分かりやすいように模式化したものが４０３である。スポット光の中心位置を参照符号４０４で示されるように表し、その左上に階調値を参照符号４０５で示されるように記している。形成する所望のパターン４０６は４ｎｍの精度を持つとしてスポット配列上に重ねて描くと、４０３のようになる。このような所望のパターン４０６を形成するための各スポット光の階調値は、例えば、参照符号４０３で示されるような分布をしているとする。ただし、階調値が０のスポット光の場合は値を記していない。本発明の描画データ生成方法は、参照符号４０６で示されるような所望のパターンから参照符号４０３で示されるようなスポット光の階調値配列すなわち描画データを生成するための方法である。

以下、本発明の一例によるデータ生成装置の階調値決定手段の動作であるデータ生成方法について説明する。

図５は本発明のデータ生成方法の一例を表す模式図である。図５を参照すると、設計図形データ平面は、二次元配列状の矩形に分割され、各々の矩形をサブメッシュと称し、サブメッシュ単位で変換を行う。サブメッシュ１つ分の階調値を記憶する階調値記憶領域５０１を予め階調値０で初期化し、変換結果を格納し、最後に出力する。あるサブメッシュ内の階調値を決定する為に必要な図形データ５０２を逐次読み込み、変換結果を階調値一時記憶領域５０３に書き込み、必要な部分のみを階調値記憶領域５０１に転送する。この例では、何れの図形間もスポット光中心間距離の６倍以上離れているとする。読み込んだ図形データ５０２は、角５０４〜５０９及び辺５１０〜５１５及びその他の部分５１６〜５１７に分割され、先ず角５０４〜５０９及び辺の部分５１０〜５１５を変換する。但し、各図形は線分により構成され、何れの線分もスポット光中心間距離の６倍以上の長さとし、更に、各図形に対し幅がスポット光中心間距離の６倍未満となる部分は無いとする。また、この変換の際に、階調値を決定したスポット光の１つ分外側に当たるスポット光の階調値一時記憶領域に図形外部であることを示す識別子を書き込む。然る後に未だ階調値が未決定な部分５１６〜５１７の内で適切な階調値で囲まれた部分５１６の階調値を最大値に設定する。然る後に図形外部であることを示す識別子が書き込まれた部分と、これで囲まれた階調値が未決定な部分５１７を除いて階調値一時記憶領域の階調値を階調値記憶領域に転送する。

図６はデータ上の余分な線分を除去する様子を表す図である。図６に示すように、図形データは頂点座標の羅列で表され、辺を辿る様に且つ辿ると左側が内側になる様に羅列されるが、空隙が有る図形の場合は頂点座標を羅列する為に余分な頂点６０１及び余分な線分６０２が付加される。これらの頂点６０１及び線分６０２は図形の特徴の判別を阻害する為、図形データとして頂点座標の他に羅列される順番が直前の頂点を表す要素と羅列される順番が直後の頂点を表す要素を付加し、余分な頂点６０１及び余分な線分６０２を含まない図形データに変換する。

図７及び図８は各図形の特徴に対応する参照データより階調値の組み合わせを選択する際のパラメータの算出法を表す模式図である。以降の図では二次元配列状の黒丸は各スポットの中心位置を表す。

図７（ａ）に示すように、凸型の角７０１の場合は、左下が内側になる様に図形を回転させた後に内側で一番近いスポット中心７０２の座標を算出し、そのスポット中心７０２から頂点７０３への水平方向の変位７０４及び垂直方向の変位７０５をパラメータとする。

図７（ｂ）に示すように、凹型の角７０６の場合は、左下が内側になるように図形を回転させた後に左下にある一番近いスポット中心７０７の座標を算出し、そのスポット中心７０７から頂点７０８への水平方向の変位７０９及び垂直方向の変位７１０をパラメータとする。

図７（ｃ）で示すように、グリッド線に対する傾きが４５°の辺７１１の場合は内側で一番近いスポット中心７１２の座標を算出し、そのスポット中心７１２から辺７１１への水平方向の変位７１３をパラメータとする。

図７（ｄ）で示すように、グリッド線に平行な辺７１４の場合は左側が内側になる様に図形を回転させた後に内側で一番近いスポット中心７１５の座標を算出し、そのスポット中心７１５から辺７１４への水平方向の変位７１６をパラメータとする。

図７（ａ）から（ｄ）に示した凸型の角７０１及び凹型の角７０６、グリッド線に対する傾きが４５°の辺７１１、グリッド線に平行な辺７１４以外の図形の特徴は、凸型の角７０１及び凹型の角７０６、グリッド線に対する傾きが４５°の辺７１１、グリッド線に平行な辺７１４で近似する。

図８（ａ）で示すように、グリッド線に平行でない且つグリッド線に対する傾きが４５°以外の辺８０１はグリッド線に平行な微小線分８０２〜８０５の組み合わせで近似する。

図８（ｂ）で示すように、凸型の角７０１及び凹型の角７０６の何れでもない角で、グリッド線を横切る部分が辺のもの８０６〜８０７はそれぞれの辺の組み合わせ８０６〜８０７で近似する。

図８（ｃ）に示すように、凸型の角７０１及び凹型の角７０６の何れでもない角で、グリッド線を横切る部分が頂点のもの８０８〜８０９はそれぞれの辺の組み合わせ８０８〜８０９での近似に加え、頂点部分をグリッド線に平行な辺８１０で近似する。

図９はデータ生成方法を表すフローチャートである。図９に示すように、先ずステップ９０１により、階調値全てを格納する階調値記憶領域を確保し、階調値記憶領域中の全ての階調値を区切られていない非照射部分に対応付けられた階調値で初期化する。次に、ステップ９０２により、図形一つ分だけ図形データの読み込みを試みる。次に、ステップ９０３により、ステップ９０２で図形データを読み込んだならば、ステップ９０４に進み、既に図形データを全て読み込んだ後で図形データを読み込まなかったならば、ステップ９１１に進む。ステップ９０４では、図形データ中の余分な情報を除去し、輪郭線のみを抽出する。次に、ステップ９０５により、図形データが、図形を二次元配列状に並べたアレイ図形か否か調査し、アレイ図形ならば、ステップ９０７に進み、アレイ図形ではなく単独図形ならば、ステップ９０６に進む。ステップ９０６では、図形データより図形データに応じて各位置のスポットの階調値を決定し階調値記憶領域に書き込む。ステップ９０６の詳しい内容については、図１０で説明する。

ステップ９０７では、二次元配列上に並べられた個々の図形を一つずつ順に選択する。次に、ステップ９０８により、選択された個々の図形を単独図形データに変換する。次に９０９により、９０６と同じ手続きを用いて単独図形データより階調値を決定し階調値記憶領域に書き込む。次に、ステップ９１０によりアレイ図形中の全ての図形について処理を終えたか判断し、処理を終えたならば、ステップ９０２に戻り、未だ処理を終えていないならば、ステップ９０７へ戻る。ステップ９１１では決定した階調値を階調値記憶領域よりファイルに出力する。

図１０は単独図形データより階調値を決定する方法を表すフローチャートである。図１０を参照すると、先ず、ステップ１００１により、図形データより決定される階調値全てを格納する階調値一時記憶領域を確保し、階調値一時記憶領域中の全ての階調値を未だ階調値が決定されていないことを示す識別子で一時的に初期化する。次に、ステップ１００２により、図形の頂点を一つずつ順に選択する。次に、ステップ１００３により、頂点付近のスポットの階調値を決定し階調値一時記憶領域に書き込むと同時に、１つ分外側にあるそれぞれのスポットの階調値一時記憶領域に図形外部であることを示す識別子を一時的に書き込む。ステップ１００３の詳しい内容については、図１１で説明する。次にステップ１００４により、全ての頂点に対して処理を終えたか判断し、終えたならば、ステップ１００５に進み、終えてないならば、ステップ１００２に戻る。ステップ１００５では、図形の辺を一つずつ順に選択する。次にステップ１００６により辺付近のスポットの階調値を決定し階調値一時記憶領域に書き込むと同時に、１つ分外側にあるそれぞれのスポットの階調値一時記憶領域に図形外部であることを示す識別子を一時的に書き込む。次にステップ１００７により、全ての頂点に対して処理を終えたか判断し、終えたならば、ステップ１００８に進み、終えてないならば、ステップ１００５に戻る。ステップ１００８では、階調値一時記憶領域中の未だ階調値を決定していない部分の内で有効な階調値で囲まれた部分の階調値を区切られていない照射部分に対応付けられた階調値に変換した後に、階調値一時記憶領域中の有効な階調値が書き込まれた部分を階調値記憶領域に複写する。

図１１は頂点付近の階調値を決定し階調値一時記憶領域に書き込む方法を表すフローチャートである。図１１を参照すると、先ずステップ１１０１により、角に当る頂点の座標と、同頂点の図形データ上での直後及び直前に当る頂点の座標より角を形成する２つの辺の傾きを調査し、角の当る頂点の図形データ上での直後及び直前に当る頂点を表す要素より辺のどちら側が内側になるかを判断する。

次に、ステップ１１０２により、先の調査結果から凸型角用のテーブルを使用するか、凹型角用のテーブルを使用するか、それともいずれも使用せずに辺用のテーブルで近似するかを判断し、凸型角用のテーブルを使用するならば、ステップ１１０３に進み、凹型角用のテーブルを使用するならば、ステップ１１０６に進み、いずれも使用せずに辺用のテーブルで近似するならば、ステップ１１０９に進む。ステップ１１０３では、角の内側で頂点に一番近いスポットの中心座標を算出し、同スポットの中心から頂点への水平及び垂直方向の変位を算出する。

次に、ステップ１１０４により、凸型用のテーブルから、ステップ１１０３で算出した変位を元に階調値の組み合わせを選択する。次に、ステップ１１０５により、ステップ１１０４で選択された階調値の組み合わせパターンを階調値一時記憶領域に書き込むと同時に、同パターンが書き込まれた部分よりの１つ分外側にあるスポットの階調値を記憶する階調値一時記憶領域に図形外部である事を示す識別子を一時的に書き込む。ステップ１１０６では、角の内側で頂点に一番近いスポットの中心座標を算出し、同スポットの中心から頂点への水平及び垂直方向の変位を算出する。

次に、ステップ１１０７により、凹型用のテーブルから、ステップ１１０６で算出した変位を元に階調値の組み合わせを選択する。次に、ステップ１１０８により、ステップ１１０７で選択された階調値の組み合わせパターンを階調値一時記憶領域に書き込むと同時に、同パターンが書き込まれた部分よりの１つ分外側にあるスポットの階調値を記憶する階調値一時記憶領域に図形外部である事を示す識別子を一時的に書き込む。ステップ１１０９では、辺及び４５°線分用のテーブルを使用して頂点付近の階調値を決定する。ステップ１１０９の詳しい内容については、図１２と図１３で説明する。

図１２は辺付近の階調値を決定し階調値一時記憶領域に書き込む方法を表すフローチャートである。図１２を参照すると、先ずステップ１２０１により、辺の傾きを調査する。次に、ステップ１２０２により辺がグリッド線に対し４５°の傾きをなすか判断し、４５°の傾きをなすならば、ステップ１２０３に進み、４５°の傾きをなさないならば、ステップ１２０６に進む。ステップ１２０３では、辺の内側で辺に一番近いスポットの中心座標を算出し、同スポットの中心から辺までの水平方向の変位を算出する。次に１２０４により、４５°線分用のテーブルからステップ１２０３で算出した変位を元に階調値の組み合わせを選択する。

次に、ステップ１２０５により、ステップ１２０４で選択された階調値の組み合わせパターンを階調値一時記憶領域に書き込むと同時に、同パターンが書き込まれた部分よりの１つ分外側にあるスポットの階調値を記憶する階調値一時記憶領域に図形外部である事を示す識別子を一時的に書き込む。ステップ１２０６では、辺が座標軸に対して水平ならば垂直なスポット列毎に分割して以降の処理を行う様に準備し、辺が座標軸に対して垂直ならば水平なスポット列毎に分割して以降の処理を行う様に準備する。

次に、ステップ１２０７により、ステップ１２０６で分割された各部分毎に、同部分に対し辺の内側で辺に一番近いスポットの中心座標を算出し同スポットの中心から辺までの水平或いは垂直方向の変位を算出する。次に、ステップ１２０８により、辺用のテーブルから上記変位を元に階調値の組み合わせを選択する。次にステップ１２０９により、ステップ１２０８で選択された階調値の組み合わせパターンを階調値一時記憶領域に書き込むと同時に、同パターンが書き込まれた部分よりの１つ分外側にあるスポットの階調値を記憶する階調値一時記憶領域に図形外部である事を示す識別子を一時的に書き込む。

次に、ステップ１２１０により、ステップ１２０６で分割された部分の全てに対してステップ１２０７〜１２０９の処理を終えたか判断し、未だステップ１２０７〜１２０９の処理を終えていない部分があるならば、ステップ１２０７に戻り、全ての部分に対してステップ１２０７〜１２０９の処理を終えたならば処理を終える。

図１３は辺及び４５°線分用のテーブルを使用して頂点付近の階調値を決定し階調値一時記憶領域に書き込む方法を表すフローチャートである。図１３を参照すると、先ずステップ１３０１により、角を形成する片方の辺に関して角付近且つ辺付近の部分の階調値を決定し階調値一時記憶領域に書き込む。詳細は図１２と同様であり、階調値を決定し書き込む部分が角付近に限られる事だけが異なる。次に、ステップ１３０２により、ステップ１３０１と同じ手続きを用いて角を形成するもう片方の辺に関して角付近且つ辺付近の部分の階調値を決定し階調値一時記憶領域に書き込む。次に、ステップ１３０３により、グリッド線を横切る部分が頂点及び辺のいずれであるか判断し、頂点の部分でグリッド線を横切るならば、ステップ１３０４へ進み、辺の部分でグリッド線を横切るならば処理を終える。ステップ１３０４では、角の内側で頂点に一番近いスポットの中心座標を算出し同スポットの中心から頂点までの距離を算出する。次に、ステップ１３０５により、辺用のテーブルから上記距離を元に階調値の組み合わせを選択する。次に、ステップ１３０６により、ステップ１３０５で選択された階調値の組み合わせパターンを階調値一時記憶領域に書き込むと同時に、同パターンが書き込まれた部分よりの１つ分外側にあるスポットの階調値を記憶する階調値一時記憶領域に図形外部である事を示す識別子を一時的に書き込む。

図１４は本発明の方式によって生成された描画データを従来方法と比較したものである。図１４を参照すると、所望のパターンを参照符号１４０１で示すと、従来方法で描画データを生成すると参照符号１４０２のような階調値配列となる。一つのスポット光の階調は４０階調であるが、従来方式ではパターンの内部に入っているスポットの階調値が最大の３９となり、それ以外は最小の０となる。ここで、０となるスポットの場合は値を記していない。この描画データで描画・現像すると、参照符号１４０３で示されるの黒塗りの部分のパターンが得られる。灰色線で示された所望のパターンとは大きなずれがあることが分かる。一方、本方式で描画データを生成すると参照符号１４０４のような階調値配列となる。この描画データで描画・現像すると、参照符号１４０５の黒塗りの部分のパターンが得られる。灰色線で示された所望のパターンとのずれは従来方式に比べて改善されていることが分かる。さらに、本方式によると、スポットとスポットの間に存在するパターンのエッジであっても１〜４ｎｍの位置制御をもって描画でき、これは従来方式では不可能な事である。

本発明では、半導体集積回路製造用のフォトマスクを作成する描画装置において、描画データを生成するためのソフトウェアが典型的なものである。しかしながら、フォトマスク作成に限らず、半導体集積回路やマイクロ電子デバイス、マイクロ光学デバイスおよびディスプレイデバイスのパターニング装置に対しても用いることが出来るものである。

本発明の実施の形態による描画装置の一例を示した図である。基板上に照射されるスポット光の形状を示した図である。スポット光を用いた描画方法を示した図である。メッシュ状に照射されたスポット光によるパターン描画を示した図である。本発明のデータ生成方法の一例を示した図である。本発明によるデータ上の余分な線分を除去する様子を示した図である。本発明によるパラメータの算出方法の一例を示した図である。本発明によるパラメータの算出方法の他の例を示した図である。本発明のデータ生成方法のフローチャートを示した図である。本発明の単独図形データより階調値を決定する方法を示した図である。本発明による頂点付近の階調値を決定し、階調値一時記憶領域に書き込む方法を示した図である。本発明による辺付近の階調値を決定し、階調値一時記憶領域に書き込む方法を示した図である。本発明による頂点付近の階調値を決定し、階調値一時記憶領域に書き込む方法を示した図である。従来方式と本発明の方式で生成される描画データと得られるパターンを比較した図である。

符号の説明

１００描画装置
１０１光源からの光
１０２反射光学系
１０３デジタルマイクロミラーデバイス
１０４マイクロミラー
１０５投影光学系
１０６マイクロレンズアレイ
１０７ピンホールアレイ
１０８縮小投影光学系
１０９制御装置
１１０基板
１１１ステージ
１１２描画データ
１１３描画データ生成プログラム
１１４設計データ
２０１基板上のスポット光
２０２基板上のスポット光の模式図
２０３基板上のスポット光の光量分布
３０１描画領域
３０２スポット光
３０３デジタルミラーデバイスからのスポット光の配列方向
３０４スキャン方向
３０５スキャン幅
４０１スポット光の模式図
４０２スポット光配列
４０３スポット光配列の模式図
４０４グリッド光の中心位置
４０５グリッド光の階調値
４０６所望のパターン
５０１サブメッシュ１つ分の階調値記憶領域
５０２図形データ
５０３階調値一時記憶領域
５０４〜５０９図形データの角
５１０〜５１５図形データの辺
５１６〜５１７図形データのその他の部分
６０１余分な頂点
６０２余分な線分
７０１凸型の角
７０２内側で一番近いスポット光の中心
７０３頂点
７０４水平方向への変位
７０５垂直方向への変位
７０６凹型の角
７０７左下にあるスポット光の中心
７０８頂点
７０９水平方向への変位
７１０垂直方向への変位
７１１傾きが４５°の辺
７１２内側で一番近いスポット光の中心
７１３水平方向への変位
７１４グリッド線に平行な辺
７１５内側で一番近いスポット光の中心
７１６水平方向への変位
８０１傾きが４５°以外の辺
８０２〜８０５グリッド線に平行な微小線分
８０６，８０７グリッド線を横切る部分が辺のもの
８０８，８０９グリッド線を横切る部分が頂点のもの
８１０グリッド線に平行な辺
９０１階調地記憶領域を確保する処理
９０２図形データを一つだけ読み込む処理
９０３既に図形データを読み込んだ後かの判定
９０４余分な線分を除去する処理
９０５図形データはアレイ図形のそれかの判定
９０６図形から階調値を決定し、階調値記憶領域に書き込む処理
９０７アレイ図形中の個々の図形を一つずつ順に選択する処理
９０８選択した図形を単独図形データに変換する処理
９０９図形から階調値を決定し階調値記憶領域に書き込む処理
９１０アレイ図形中の全ての図形について処理を終えたかの判定
９１１階調値記憶領域から階調値をファイルに出力する処理
１００１階調値一時記憶領域を確保し初期化する処理
１００２図形の頂点を一つずつ順位選択する処理
１００３頂点付近の階調値を決定し、階調値一時記憶領域に書き込む処理
１００４全ての頂点に対して処理を終えたかの判定
１００５図形の辺を一つずつ順位選択する処理
１００６辺付近の階調値を決定し、階調値一時記憶領域に書き込む処理
１００７全ての辺に対して処理を終えたかの判定
１００８図形内部の階調値を決定し、階調値一時記憶領域に書き込む処理
１１０１辺の傾き及び内側かを調査する処理
１１０２どのテーブルを参照するかを判定
１１０３頂点への変位を計算する処理
１１０４凸型用のテーブルから階調値の組み合わせを選択する処理
１１０５階調値の書き込み、図形外部識別子の書き込み処理
１１０６頂点への変位を計算する処理
１１０７凹型用のテーブルから階調値の組み合わせを選択する処理
１１０８階調値の書き込み、図形外部識別子の書き込み処理
１１０９辺及び４５°線分用のテーブルから階調値を選択して書き込む処理
１２０１辺の傾きを調査する処理
１２０２４５°線分用かを判定
１２０３一番近いスポットまでの距離を計算する処理
１２０４４５°線分用のテーブルから階調値を選択する処理
１２０５階調値の書き込み、図形外部識別子の書き込み処理
１２０６辺の水平あるいは垂直方向への分割処理
１２０７一番近いスポットまでの距離を計算する処理
１２０８辺用のテーブルから階調値を選択する処理
１２０９階調値の書き込み、図形外部識別子の書き込み処理
１２１０全ての部分について処理を終えたかの判定
１３０１角付近かつ辺付近の部分の階調値を決定、書き込み処理
１３０２角付近かつ辺付近の部分の階調値を決定、書き込み処理
１３０３グリッド線を横切る部分は頂点及び辺のいずれかかの判定
１３０４一番近いスポットまでの距離を計算する処理
１３０５辺用のテーブルから階調値を選択する処理
１３０６階調値の書き込み、図形外部識別子の書き込み処理
１４０１所望のパターン
１４０２従来方式で生成された描画データ
１４０３従来方式で得られるパターン
１４０４本方式で生成された描画データ
１４０５本方式で得られるパターン

Claims

多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置において、前記スポット光の各々の階調値を設計図形データに基づいて生成する方法であって、図形の特徴で分類され、かつ、図形の座標情報に対応付けられた前記階調値の組み合わせを予め記述した参照データを用い、前記各スポット位置近傍における前記設計図形データ中の前記特徴を判別し、その座標情報に対応した前記参照データ中の階調値の組み合わせを選択し、階調値を決定することを特徴とするデータ生成方法。
請求項１に記載のデータ生成方法において、前記図形の特徴として、
１本の直線で区切られた領域、２本の平行直線で区切られた領域、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域、及び区切られていない領域の内の少なくとも一つの領域を含むことを特徴とするデータ生成方法。
請求項１又は２に記載のデータ生成方法において、図形の座標情報として、図形の特徴位置から当該スポット中心点の距離情報と、当該スポット中心点が図形の内部に存在するか否かという判別情報とを用い、前記距離情報および前記判別情報により、当該スポット中心点が属する前記図形の特徴領域を決定することを特徴とするデータ生成方法。
請求項１乃至３の内のいずれか一つに記載のデータ生成方法において、１本の直線で区切られた領域において、２つのスポットを対応付けることを特徴とするデータ生成方法。
請求項１乃至３の内のいずれか一つに記載のデータ生成方法において、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域において、前記端点の内側および外側のスポットを対応付けることを特徴とするデータ生成方法。
請求項１乃至３の内のいずれか一つに記載のデータ生成方法において、２本の平行直線で区切られた領域において、３つのスポットを対応付けることを特徴とするデータ生成方法。
請求項１乃至３の内のいずれか一つに記載のデータ生成方法において、区切られていない領域において、１つのスポットを対応付けることを特徴とするデータ生成方法。
多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置において、前記スポット光の各々の階調値を設計図形データに基づいて生成する装置であって、図形の特徴で分類され、かつ、図形の座標情報に対応付けられた前記階調値の組み合わせを予め記述した参照データを用い、前記各スポット位置近傍における前記設計図形データ中の前記特徴を判別し、その座標情報に対応した前記参照データ中の階調値の組み合わせを選択し、階調値を決定する階調値決定手段を有することを特徴とするデータ生成装置。
請求項８に記載のデータ生成装置において、前記図形の特徴として、１本の直線で区切られた領域、２本の平行直線で区切られた領域、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域、及び区切られていない領域の内の少なくとも一つの領域を含むことを特徴とするデータ生成装置。
請求項８又は９に記載のデータ生成装置において、前記階調値決定手段は、前記図形の座標情報として、図形の特徴位置から当該スポット中心点の距離情報と、当該スポット中心点が図形の内部に存在するか否かという判別情報とを用い、前記距離情報および前記判別情報により、当該スポット中心点が属する前記図形の特徴領域を決定する手段を備えていることを特徴とするデータ生成装置。
請求項８乃至１０の内のいずれか一つに記載のデータ生成装置において、１本の直線で区切られた領域において、２つのスポットを対応付ける手段を有することを特徴とするデータ生成装置。
請求項８乃至１０の内のいずれか一つに記載のデータ生成装置において、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域において、前記端点の内側および外側のスポットを対応付ける手段を有することを特徴とするデータ生成装置。
請求項８乃至１０の内のいずれか一つに記載のデータ生成方装置において、２本の平行直線で区切られた領域において、３つのスポットを対応付ける手段を有することを特徴とするデータ生成装置。
請求項８乃至１０の内のいずれか一つに記載のデータ生成装置において、区切られていない領域において、１つのスポットを対応付ける手段を有することを特徴とするデータ生成装置。
多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置における前記スポット光の各々の階調値を設計図形データに基づいて生成するプログラムであって、図形の特徴で分類され、かつ、図形の座標情報に対応付けられた前記階調値の組み合わせを予め記述した参照データを用い、前記各スポット位置近傍における前記設計図形データ中の前記特徴を判別し、その座標情報に対応した前記参照データ中の階調値の組み合わせを選択し、階調値を決定する階調値決定手段を備えていることを特徴とするプログラム。
請求項１５に記載のプログラムにおいて、前記図形の特徴として、１本の直線で区切られた領域、２本の平行直線で区切られた領域、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域、及び区切られていない領域の内の少なくとも一つの領域を含むことを特徴とするプログラム。
請求項１５又は１６に記載のプログラムにおいて、前記階調値決定手段は前記図形の座標情報として、図形の特徴位置から当該スポット中心点の距離情報と、当該スポット中心点が図形の内部に存在するか否かという判別情報とを用い、前記距離情報および前記判別情報により、当該スポット中心点が属する前記図形の特徴領域を決定する手段を備えていることを特徴とするプログラム。
請求項１５乃至１７の内のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、１本の直線で区切られた領域において、２つのスポットを対応付ける手段を備えていることを特徴とするプログラム。
請求項１５乃至１７の内のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、同じ点を端点とする２本の半直線で区切られた領域において、前記端点の内側および外側のスポットを対応付ける手段を備えていることを特徴とするプログラム。
請求項１５乃至１７の内のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、２本の平行直線で区切られた領域において、３つのスポットを対応付ける手段を備えていることを特徴とするプログラム。
請求項１５乃至１７の内のいずれか一つに記載のプログラムにおいて、区切られていない領域において、１つのスポットを対応付ける手段を備えていることを特徴とするプログラム。
多階調で制御可能なスポット光を二次元配列状に基板上の感光膜に照射する機能を備えた露光装置において、描画データを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段からの描画データに基づいて前記スポット光の照射位置と前記スポット光の露光を制御する制御手段とを備え、前記データ生成手段は、請求項８乃至１４の内のいずれかに記載のデータ生成装置からなることを特徴とする露光装置。