JP3159810B2 - 電子線描画方法及びその装置 - Google Patents
電子線描画方法及びその装置Info
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- H01J2237/31761—Patterning strategy
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Description
ーンニング工程であるリソグラフィープロセスに用いら
れる電子線描画方法及びその装置に関する。
を高精度に行い得る電子線描画装置がある。上記電子線
描画装置の描画技術は、ASIC(Application specif
ic integrated circiut(特定用途向け集積回路))
等、マスクを作らないでデバイスを直接製造する直接描
画技術や、マスクそのものを製造するマスク描画技術と
して用いられている。この電子線描画装置は、高精度の
ものを描画するのには適しているが、量産デバイスに適
用するには、光露光方式と違いスループットが遅いとい
う問題点があった。つまり、可変成形方式の電子線描画
装置では、可変成形用転写マスクを用い、デバイスのパ
ターンを逐一矩形に分割して描画する必要があるため、
ショット数が著しく多く、処理に多大な時間が必要であ
った。
ト数を減少するため、セルプロジェクション(一括露光
描画)技術が考えられた。このセルプロジェクション技
術は、デバイスのもつ繰返し性に着目し、その繰返しパ
ターンの単位であるセルをひとつの転写マスクとし、こ
の転写マスクと可変成形用転写マスクとを併用すること
で、ショット数を大幅に削減し、描画スループットを向
上させるものである。このセルプロジェクション技術と
しては、例えば、特開平4−148531号公報記載の
パターン描画方法がある。
ルプロジェクション技術にあっては、メモリ機能素子な
どが有する繰返し性に着目しているため、繰り返しセル
が少ない、例えば上記ASICに適用した場合には、描
画ショット数が多く、処理に多大な時間が必要であっ
た。さらに、メモリデバイス等においては、64MDR
AM、256MDRAM等、高密度化が図られ、セルプ
ロジェクション技術を用いても、描画時間に多大な時間
が必要になってしまっていた。したがって、高密度化メ
モリデバイスや繰り返しセルが少ないASICであって
も、描画ショット数が低減され、高速に処理し得る電子
線描画方法及びその装置が望まれている。
以上の半導体デバイスの製造にあたって、繰返し性の高
いメモリデバイスばかりでなく、繰り返し性の少ないA
SICデバイスであっても、描画ショット数が少なく、
高速に処理可能な電子線描画方法及びその装置を実現す
ることである。
返しのパターンの中から、半ば強制的に繰返し構造を検
出し、この繰り返し構造を用いて描画ショット数の減少
化を図っている。このため、ASICパターンの作成方
法には、一定の設計規則が用いられていることに着目し
た。ASICパターンを構成する機能素子には、繰返し
て使用するものがあるが、配線層や他の層との重なり等
で、繰り返しパターンが、検出できないことがある。し
かし、配線層などに現れる幅付き線と呼ばれる、規則的
な長方形のパターンの集合に着目すると、上記長方形パ
ターンの幅は、その電子的特性から一定であり、配線間
隔も一定である。また、配線であれば曲線部分もある
が、この曲線部分も、一定性がある。本発明は、上記一
定性に着目し、構成されたものである。
するパターンの入力データを繰り返しパターンと非繰り
返しパターンとに分類するステップと、分類された繰り
返しパターンが、登録された単位パターンのどれに相当
するかを選定するステップと、分類された非繰り返しパ
ターンを所定の単位領域に分割するステップと、分割さ
れた単位領域を、繰り返し単位領域と非繰り返し単位領
域とに分類するステップと、分類された繰り返し単位領
域が、登録された単位領域パターンのどれに相当するか
を選定するステップと、選定された単位パターンと、単
位領域パターンと、非繰り返し単位領域とから描画デー
タを合成するステップと、描画データに基づいて、描画
対象物上にパターンを描画するステップと、を備える。
て、分類された繰り返しパターンが、入力データのう
ち、少なくとも所定の繰り返し数以上あるか否かを判定
し、所定数未満の場合には、非繰り返しパターンとして
再分類するステップを、さらに備える。また、好ましく
は、上記電子線描画方法において、繰り返し単位領域と
は、配線パターンの所定長の直線部分である。また、好
ましくは、上記電子線描画方法において、繰り返し単位
領域とは、配線パターンの角部部分である。
て、描画するパターンの入力データを繰り返しパターン
と、非繰り返しパターンとに分類し、繰り返しパターン
が、予め登録された単位パターンのどれに相当するかを
選定するとともに、非繰り返しパターンを所定の単位領
域に分割し、分割した単位領域を、繰り返し単位領域と
非繰り返し単位領域とに分類して、繰り返し単位領域
が、予め登録された単位領域パターンのどれに相当する
かを選定する描画データ作成手段と、選定された単位パ
ターンと、単位領域パターンと、非繰り返し単位領域と
から描画データを合成する手段と、描画データに基づい
て、描画対象物に照射される電子線を制御する電子線制
御手段と、を備える。好ましくは、上記電子線描画装置
において、描画データ作成手段は、分類した繰り返しパ
ターンが、上記入力データのうち、少なくとも所定の繰
り返し数以上あるか否かを判定し、所定数未満の場合に
は、非繰り返しパターンとして再分類するように構成さ
れる。
しパターンに分類されたパターンは、セルプロジェクシ
ョン技術により、単位パターンが使用され、描画され
る。また、描画するパターンの入力データのうち、非繰
り返しパターンに分類されたパターンは、さらに、単位
領域に分割される。そして、分割された単位領域は、繰
り返し単位領域と非繰り返し単位領域とに分類され、繰
り返し単位領域と分類されたパターンは、単位領域パタ
ーンが使用され、描画される。したがって、描画ショッ
ト数が、大幅に減少され、高速に描画処理が実行され
る。
方法に使用される電子線描画装置の概略構成図であり、
LSI−CAD/DAシステム1で生成されるLSIデ
バイス・パターンを描画するための装置である。図3に
おいて、LSIデバイス・パターンが入力データとし
て、EB(電子線描画装置)描画データ変換システム2
に供給され、EBで読みとり可能な形式のデータに変換
される。このとき、入力データが、例えば、メモリデバ
イスのように繰返しパターン(LSI−CADシステム
によってはセルと呼称)であれば、効率的描画を実施す
るために、セルプロジェクション技術が利用される。こ
の場合、入力データは、セルプロジェクション用EB描
画データ作成システム3で処理される。データ変換シス
テム2及びデータ変換システム3により作成された描画
データは、EB描画制御システム4に転送され、このシ
ステム4に登録される。また、セルプロジェクション用
EB描画データ作成システム3で処理された繰返しパタ
ーンは、第2転写マスク21として作成され、第2転写
マスク機構2に設置される。
と第2転写マスク21が作成されたならば、EB描画制
御システム4は、システムバス7を介してバッファメモ
リ5に描画データを高速転送する。バッファメモリ5
は、通常2面で構成され、一方のメモリが、システムバ
ス7を介して描画データを受信しているとき、他方のメ
モリは、描画実行中の装置本体のためにデータ制御系8
に描画データを高速で転送している。データ制御系8に
転送された描画データは、さらに描画の最小単位となる
ショット図形(可変成形では一般に矩形)に分割され
る。セルプロジェクション用データの場合は、単にマス
クが記録され、第2転写マスク機構20との連動が指示
される。また、ショット図形は、各々の形をビームに変
えるためにアナログ制御系9の転写・偏向系10及びレ
ンズ系11で制御・校正され、ビーム17として描画対
象物15に照射される。このとき可変成形ビームであれ
ば第1転写マスク機構18に設置されている可変成形用
の第1転写マスク19と、第2転写マスク機構20に設
置されている第2転写マスク21の中にある可変成形用
マスク(図6の29)とでビーム17の成形が行われ
る。セルプロジェクションであれば、図6のマスク24
〜28が使用され、ビーム17の成形が行われる。
視するためのセンサ14からの信号が供給され、正常か
異常かを示す信号をEB描画制御システム4に供給する
ものである。機構制御系13は、描画対象物15を移動
させるためのものである。描画手順制御システム6は、
データ制御系8とアナログ制御系9とを、EB描画制御
システム4からの描画手順指令に従って高速に制御す
る。
返しパターンの例を示す図である。繰返し単位パターン
22は、図7に示すように、配列基準点23(図4で
は、パターン22(30)(23))を基点に繰返し構
造30(22(30)で示すパターン)を有する。同様
に、配列基準点A(図4では、パターン22(33)
A)を基点に繰返し構造33を有する。つまり、図4に
おいては、繰り返し構造30は、第1、3、5列のパタ
ーン22であり、繰り返し構造33は、第2、4、6列
のパターン22である。繰返し構造30、33は、図7
に示すように、それぞれ(n1×m1)、(n2×m2)の
配置数を有する。
22のショット図形の増加を説明するための図である。
このショット図形の増加が、スループットの低下の主因
となっている。図5において、繰返し単位パターン22
(図5の(A))を可変成形描画用の描画データとする
ときは、単位パターン22は、図5の(B)に示すよう
に5個の描画パターン(これを通常基本図形と呼び、矩
形、平行四辺形、台形で表現される)62〜66で構成
される。これらは、上述の図3のデータ制御系8で、シ
ョット図形に分解されると、図5の(C)に示すような
多数のショット図形67〜76となる。これが、繰返し
単位パターン22を1個のマスクとすること、ショット
図形は1個で済む。さらに、単位パターン22の繰返し
があるので、描画データの大幅な圧縮が可能となる。
第2転写マスク21のマスクレイアウトの例である。マ
スク24〜28は、セルプロジェクション用のものであ
り、マスク29は可変成形用のマスクである。図7は、
図4の繰り返しパターンの例を繰返し構造30、33の
み抽出して図示したものである。繰返し構造30(丸
印)、33(黒丸)は、それぞれX軸方向配置数がn
1、Y軸方向配置数がm1、X軸方向配置数がn2、Y軸
方向配置数がm2となっている。
は配線パターン36、37、38の集合から構成されて
いる。それぞれトポロジカルには同値であるが幾何学的
には同値でない。したがって、入力データ上でも、これ
らはセルとしては、従来においては、分割することはで
きなかった。入力データ上においては、図9に示すよう
な幅付き線78の表現がとられている。いずれにせよ、
この状態からは繰返し構造を見出すことはできない。そ
こで、セルプロジェクション単位領域39、40のよう
に、配線パターンを強制的に分割することで、繰返し構
造が見えてくる。これはセルプロジェクション単位領域
39、40の中にある配線パターン36が、LSI−C
AD/DAシステム1のもつ設計規則に従って配置され
ていることで、その各パターン間が当間隔となるために
可能となる。
ーン36に関しては、セルプロジェクション単位領域3
9が、図の縦方向に2個、セルプロジェクション単位領
域40が、図の横方向に3個となる。また、配線パター
ン37に関しては、単位領域40が、横方向に3個とな
り、配線パターン38に関しては、単位領域40が、横
方向に2個となる。ショット図形数の比較をしてみる
と、セルプロジェクション単位領域39、40は、可変
成形のケースで各10個と仮定すると、上記繰返し構造
全体を描画するには100回(単位領域40が8個、単
位領域39が2個で、10x10=100)のショット
が必要であるが、セルプロジェクションでは10回のシ
ョットで可能となる。また、繰返しにならないパターン
の集合体である非セルプロジェクション単位領域41、
42、43等は、従来の方法で描画データを作成するこ
とになる。
である。入力データ上では幅付き線78は、始点79が
基準点となり、中間点80、81、終点82、線幅wで
表現され、実体としての配線パターン36は存在しな
い。ただし、EB描画データに変換する際、実体の配線
パターンとして再現される。本発明では、例えば中間点
80から中間点81までの長さに着目し、これからセル
プロジェクション単位領域をいくつ切り出せるか処理す
るように構成される。図10は、図6のマスクレイアウ
トのマスク26、27に、本発明のマスクパターン4
7、48をレイアウトした例である。このマスクパター
ン47、48は、図8の単位領域39、40にそれぞれ
対応している。
画方法の描画データ変換処理の全体フローチャートであ
る。以下に述べる処理は、描画データ変換システム2と
セルプロジェクション用描画データ作成システム3で実
行される。図1のステップ49における入力データの読
み込みでは、LSI−CAD/DAシステム1からLS
Iパターンデータの読み込みを行う。次に、ステップ5
0で、入力パターンデータのセル名称と配列構造から繰
返しパターン/非繰返しパターンを分類抽出し、仮登録
しておく。ここで、非繰返しパターンの場合、処理は図
2のAに移る。
の場合は、ステップ51に進み、セルプロジェクション
条件1を満足するか否かを判定する。セルプロジェクシ
ョン条件1とは、繰返し数が十分に多く、セルのサイズ
がマスクの大きさ以下であるか、またマスクを作成でき
る形状になっているかなどを示す。ここで、上記条件を
満たさない場合は、図2のAに処理が移る。上記条件を
満たす場合は、ステップ52に進み、第2転写マスク2
1を製作するための繰返し単位パターン(セルとも呼
ぶ)を設定し、ステップ54に進む。そして、ステップ
54で、第2転写マスクの作成処理(マスクレイアウト
及び描画データ変換)が行われ、ステップ55で、第2
転写マスク機構20へ設置される(なお、このステップ
54及び55は、一度マスクの作成及び設置が終了すれ
ば、次回の動作は、省略される)。
位パターンのマスクを設定し、同時に繰返し構造を設定
し、これらを登録する。次に、ステップ53に進み、ス
テップ50で仮登録された非繰返しパターンを取り出
し、通常の描画データ変換処理を施す。また、このとき
後述する図2の処理の中で再度出てきた非繰返しパター
ンも、ステップ53にて、同時に処理される。さらに、
ステップ56に進み、ステップ52の結果であるマスク
及び繰返し構造を選定し、ステップ53の結果の非繰返
しパターンの描画データとを合成する。その後、描画偏
向領域毎に再度これらの描画データをパターン分割、切
り出しを行う。次に、ステップ57に進み、ステップ5
6の結果を描画順序に従ってソートし、描画データとし
て出力する。
ローチャートであり、図1のフローチャートから分岐さ
れる動作を示し、セルプロジェクション単位領域を強制
的に切り出し、分割することによって、繰返し構造を創
出する処理である。図2のAは、図1に示したフローチ
ャートからの分岐であることを示す。図2のステップ5
7Aでは、非繰返しパターンとして転送された入力デー
タの中から幅付き線の有無をチェックし、同時にセルプ
ロジェクション適用条件2を満足するか否かを判定す
る。この適用条件2とは、セルプロジェクション単位領
域に入るべき幅付き線の数が、十分存在すること、幅が
皆同じであること、配置間隔も等しいこと、その長さは
セルプロジェクション単位領域のいずれの方向の長さよ
り十分長いこと等である。これらの適用条件を満足しな
かった場合は、図1のルートBに戻る。ステップ57A
にて、上記適用条件を満たす場合には、ステップ58に
進み、幅付き線を登録する。次に、ステップ58からス
テップ59に進み、予め指定されたセルプロジェクショ
ン単位領域毎に幅付き線を切り出す。この切り出し処理
のイメージは、図8に示したようになる。
進み、幅付き線を切り出すことによって新たに得られた
繰返し単位領域パターンと繰返しのない残りの部分であ
る非繰返し単位領域パターンとに分類する。非繰返し単
位領域パターンの場合は、図1のルートBに戻る。繰返
し単位領域パターンの場合は、ステップ60からステッ
プ61に進み、第2転写マスク21を製作するための繰
返し単位領域パターン(セルとも呼ぶ)を設定し、ステ
ップ54、ステップ55に進む。ステップ61におい
て、設定した繰返し単位領域パターンのマスクを設定
し、同時に繰返し構造も設定し、これらを登録する。そ
の後、処理は、ステップ61から図1のルートBに戻
る。
の例である。配線パターン(幅付き線)の直線部に注目
した図10の例に対して、この図11の例においては、
角部を取り上げており、マスクパターン83〜86では
4方向の直角に曲がる角部(例えば、図8の角部の単位
領域41は、マスクパターン86に対応する)を示して
いる。設計方法によっては、角部をマスクパターンとし
たケースも多数発生する。
らに他の例である。この図12の例は、図11の例と同
様に、角部を取り上げているが、角部には45°方向の
曲がりが入っている。そして、マスクパターン87〜9
0は、4方向の角部を示していある。なお、この図12
の例において、マスクパターンの角部が、曲線状となっ
たものもさらに他の例として考えられる。
ンとした場合の例である。この図13の例においては、
同一の線幅を有する多数の配線パターンの場合に、特に
有効である。さらに、可変成形マスクの最大寸法を超過
する線幅を有する配線パターンへの適用に有効である。
つまり、線幅Wが上記最大寸法を超過する場合には、線
幅W1のマスクパターン91と線幅W2のマスクパターン
92とを組み合わせることにより、線幅Wの配線パター
ンを形成することができる。したがって、複数種類の線
幅Wiのマスクパターンを備えておけば、多数種類の線
幅Wに対応可能となる。
れているため、以下のような効果がある。電子線描画方
法において、入力データを繰り返しパターンと、非繰り
返しパターンとに分類するステップと、繰り返しパター
ンが、登録された単位パターンのどれかを選定するステ
ップと、非繰り返しパターンを単位領域に分割するステ
ップと、単位領域を、繰り返し単位領域と非繰り返し単
位領域とに分類するステップと、繰り返し単位領域が、
登録された単位領域パターンのどれかを選定するステッ
プと、選定された単位パターンと、単位領域パターン
と、非繰り返し単位領域とから描画データを合成するス
テップと、描画データに基づいて、描画対象物上にパタ
ーンを描画するステップと、を備える。したがって、電
子線描画ショット数が大幅に低減され、高速に描画を実
行し得る電子線描画方法を実現することできる。
タを繰り返しパターンと、非繰り返しパターンとに分類
し、繰り返しパターンが、登録された単位パターンのど
れに相当するかを選定するとともに、非繰り返しパター
ンを単位領域に分割し、単位領域を、繰り返し単位領域
と非繰り返し単位領域とに分類して、繰り返し単位領域
が、登録された単位領域パターンのどれに相当するかを
選定する描画データ作成手段と、選定された単位パター
ンと、単位領域パターンと、非繰り返し単位領域とから
描画データを合成する手段と、描画データに基づいて、
描画対象物に照射される電子線を制御する電子線制御手
段と、を備える。したがって、電子線描画ショット数が
大幅に低減され、高速に描画を実行し得る電子線描画装
置を実現することができる。
全体フローチャートである。
ローチャートである。
られる電子線描画装置の概略構成図である。
図である。
クのレイアオウトの一例を示す図である。
図である。
アウトの例を示す図である。
例を示す図である。
らに他の例を示す図である。
図である。
作成システム 4 EB描画制御システム 5 バッファメモリ 6 描画手順制御システム 7 システムバス 8 データ制御系 9 アナログ制御系 10 転写・偏向系 11 レンズ系 12 信号処理系 13 機構制御系 14 センサ 15 描画対象物 16 ステージ 17 電子ビーム 18 第1転写マスク機構 19 第1転写マスク 20 第2転写マスク機構 21 第2転写マスク(セルプロジェクシ
ョン用マスク) 22 繰返し単位パターン(セル) 24〜28 セルプロジェクション用マスク 29 可変成形用マスク 30、33 繰返し構造 36、37、38 配線パターン 39、40 繰返し単位領域 41、42、43 非繰返し単位領域 47、48 マスクパターン 62〜66 描画パターン(基本図形) 67〜76 ショット図形 78 幅付き線 79 幅付き線の始点 80、81 幅付き線の中間点 82 幅付き線の終点 83〜86 配線パターンの角部(直角) 87〜90 配線パターンの角部(斜め45°方
向) 91 第1回目のマスクパターン 92 第2回目のマスクパターン
Claims (6)
- 【請求項1】 電子線を描画対象物に照射して、所定の
パターンを描画する電子線描画方法において、 描画するパターンの入力データを繰り返しパターンと、
非繰り返しパターンとに分類するステップと、 分類された繰り返しパターンが、予め登録された単位パ
ターンのどれに相当するかを選定するステップと、 分類された非繰り返しパターンを所定の単位領域に分割
するステップと、 分割された単位領域を、繰り返し単位領域と非繰り返し
単位領域とに分類するステップと、 分類された繰り返し単位領域が、予め登録された単位領
域パターンのどれに相当するかを選定するステップと、 上記選定された単位パターンと、単位領域パターンと、
非繰り返し単位領域とから描画データを合成するステッ
プと、 上記描画データに基づいて、上記描画対象物上にパター
ンを描画するステップと、 を備えることを特徴とする電子線描画方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の電子線描画方法におい
て、分類された繰り返しパターンが、上記入力データの
うち、少なくとも所定の繰り返し数以上あるか否かを判
定し、所定数未満の場合には、非繰り返しパターンとし
て再分類するステップを、さらに備えることを特徴とす
る電子線描画方法。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の電子線描画
方法において、上記繰り返し単位領域とは、配線パター
ンの所定長の直線部分であることを特徴とする電子線描
画方法。 - 【請求項4】 請求項1又は請求項2記載の電子線描画
方法において、上記繰り返し単位領域とは、配線パター
ンの角部部分であることを特徴とする電子線描画方法。 - 【請求項5】 電子線を描画対象物に照射して、所定の
パターンを描画する電子線描画装置において、 描画するパターンの入力データを繰り返しパターンと、
非繰り返しパターンとに分類し、繰り返しパターンが、
予め登録された単位パターンのどれに相当するかを選定
するとともに、非繰り返しパターンを所定の単位領域に
分割し、分割した単位領域を、繰り返し単位領域と非繰
り返し単位領域とに分類して、繰り返し単位領域が、予
め登録された単位領域パターンのどれに相当するかを選
定する描画データ作成手段と、 上記選定された単位パターンと、単位領域パターンと、
非繰り返し単位領域とから描画データを合成する手段
と、 上記描画データに基づいて、上記描画対象物に照射され
る電子線を制御する電子線制御手段と、 を備えることを特徴とする電子線描画装置。 - 【請求項6】 請求項5記載の電子線描画装置におい
て、描画データ作成手段は、分類した繰り返しパターン
が、上記入力データのうち、少なくとも所定の繰り返し
数以上あるか否かを判定し、所定数未満の場合には、非
繰り返しパターンとして再分類することを特徴とする電
子線描画装置。
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