JP3400273B2 - 荷電ビーム描画装置及び描画方法 - Google Patents

荷電ビーム描画装置及び描画方法

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JP3400273B2 JP35718796A JP35718796A JP3400273B2 JP 3400273 B2 JP3400273 B2 JP 3400273B2 JP 35718796 A JP35718796 A JP 35718796A JP 35718796 A JP35718796 A JP 35718796A JP 3400273 B2 JP3400273 B2 JP 3400273B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電ビーム描画技
術に係わり、特にマルチビーム方式の荷電ビーム描画装
置及び描画方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子ビーム描画装置は、解像性に優れる
という特徴を有し、先端デバイス開発に広く用いられて
いる。この電子ビーム描画装置の特徴は、転写用のマス
クを必要とせずに、電子ビームを電磁・静電的に偏向
し、所望の図形を試料上に直接描画することである。
【0003】電子ビーム描画装置では、所望の描画パタ
ーンを描画装置構成に基づくデータ形式(描画データ)
に変換する必要があり、これはデータ変換と呼ばれてい
る。描画データは通常、数百μmから数mmの大きさの
ビーム偏向領域単位で分割・構成されている。ビーム偏
向領域が主・副2段偏向となっている場合、描画データ
は主偏向領域毎に分割され、更に主偏向領域内を副偏向
領域内で分割され、個々の図形は副偏向領域内の図形配
置として認識されている。
【0004】実際にウェハ上にパターンを描画する際に
は、ウェハ上のチップ配置情報を示すチップレイアウト
情報に基づいてステージをチップ位置まで移動し、次い
でチップデータを描画装置に転送して、描画を行う。複
数のチップがある場合には、同様の処理を行って順次描
画する。
【0005】近年、高スループットを目指した複数の電
子ビーム源を持つマルチビーム方式の電子ビーム描画装
置の技術開発が行われている(例えば、T.H.P.Chang et
al.;J.vac.Sci.Technol.B8(1990),P.1698)。このマル
チビーム方式では、従来の1本のビームで描画するので
はなく、複数本のビームで同時に描画を行うために、描
画スループットが格段に向上すると期待される。
【0006】しかしながら、マルチビーム方式の描画装
置では以下のような問題が生じる。即ち、チップサイズ
はデバイスの種類によってまちまちであり、必ずしも1
つのチップに1つの電子ビームを対応させる訳ではな
い。例えば、図8(a)のように、ウェハ80に対して
電子ビーム光学系81が3×3個のアレイ配置されてい
る場合を考える。この場合、電子ビーム光学系81の配
置ピッチ82よりも大きなパターン83(図中のハッチ
ング部分)を描画する場合は、複数の電子ビーム光学系
を用いて描画することになる。同様に、図8(b)のよ
うに、チップ85(図中のハッチング部分)が離れて配
置されている場合にも、各電子ビーム光学系81に対応
した描画データが必要になる。
【0007】このように、マルチビーム方式の描画装置
では、ウェハ上のチップ配置と光学系の配置とが一致し
ない場合、ウェハ上のチップ配置情報に従い、チップデ
ータを各電子ビーム光学系の描画領域に対応するよう
に、分割又は再構成する必要がある。従って、従来のウ
ェハ上のチップ配置情報に基づいてステージを動かし、
その後にチップデータを転送して描画を行う方法では、
複数の電子ビームを用いて同時に描画を行うというマル
チビーム方式の描画装置に対応できない。即ち、従来の
電子ビーム描画装置のデータ変換方法及び描画方法は、
マルチビーム方式の電子ビーム描画装置には適用するこ
とができなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のマルチビーム方式の電子ビーム描画装置においては、
ウェハ上のチップ配置と光学系の配置とが一致しない場
合、複数の電子ビームでパターンを同時に描画するのは
困難であった。また、この問題は電子ビーム描画装置に
限らず、イオンビーム描画装置についても同様に言える
ことである。
【0009】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ウェハ上のチップ配置
と光学系の配置とが一致しない場合であっても、複数の
荷電ビームでパターンを矛盾なく同時に描画できるマル
チビーム方式の荷電ビーム描画装置及び描画方法を提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(構成)上記課題を解決するため本発明は、次のような
構成を採用している。 (1) 複数の荷電ビーム光学系を持つマルチビーム方式の
荷電ビーム描画装置において、ウェハ上に形成すべきチ
ップの配置データと各荷電ビーム光学系の描画領域とで
論理演算を行い、チップと重なり合う描画領域を求める
手段と、前記重なり合う描画領域をそれぞれ1チップと
して、各荷電ビーム光学系の描画領域毎の描画データを
作成する手段と、前記作成された描画データを対応する
荷電ビーム光学系に並列に転送する手段と、前記転送さ
れた描画データを基に、各荷電ビーム光学系で同時に描
画を行う手段とを具備してなることを特徴とする。 (2) (1) において、前記描画領域毎の描画データを作成
する手段は、前記重なり合う描画領域に含まれるパター
ンをチップデータから抽出して、各荷電ビーム光学系の
描画領域毎のパターンデータを作成する手段と、該パタ
ーンデータを描画データ形式に変換する手段とを備えた
ことを特徴とする。 (3) (1) において、前記描画領域毎の描画データを作成
する手段は、チップデータを描画データ形式のデータに
変換する手段と、前記重なり合う描画領域をそれぞれ1
チップとした各荷電ビーム光学系毎に、前記描画データ
形式のデータを偏向領域単位に再構成する手段とを備え
たことを特徴とする。 (4) (3) において、前記荷電ビーム光学系はビーム偏向
を主副2段の偏向方式としたものであり、前記描画デー
タ形式のデータを偏向領域単位に再構成する手段とし
て、隣接する荷電ビーム光学系の描画領域境界にまたが
る副偏向領域を、いずれか一方の荷電ビーム光学系に振
り分けることを特徴とする。 (5) 複数の荷電ビーム光学系を持つマルチビーム方式の
荷電ビーム描画装置を用いた描画方法において、ウェハ
上に形成すべきチップの配置データと各荷電ビーム光学
系の描画領域とで論理演算を行い、チップと重なり合う
描画領域を求める工程と、前記重なりあう描画領域に含
まれるパターンをチップデータから抽出して、各荷電ビ
ーム光学系の描画領域毎の描画データを作成する工程
と、前記作成されたパターンデータを描画データ形式の
データに変換する工程と、前記変換された描画データを
対応する各荷電ビーム光学系に並列に転送する工程と、
前記転送された描画データを基に、各荷電ビーム光学系
で同時に描画を行う工程とを含むことを特徴とする。 (6) 複数の荷電ビーム光学系を持つマルチビーム方式の
荷電ビーム描画装置を用いた描画方法において、チップ
データを描画データ形式のデータに変換する工程と、ウ
ェハ上に形成すべきチップの配置データと各荷電ビーム
光学系の描画領域とで論理演算を行い、重なり合う描画
領域を求める工程と、前記重なりあう描画領域を1チッ
プとした各荷電ビーム光学系毎の描画データを、描画デ
ータ形式データの偏向領域単位に再構成する工程と、前
記変換された描画データを対応する各荷電ビーム光学系
に並列に転送する工程と、前記転送された描画データを
基に各荷電ビーム光学系で同時に描画を行う工程とを含
むことを特徴とする。 (作用)前記 (1)の構成によれば、チップと重なり合う
描画領域をそれぞれ1チップとして、該描画領域毎の描
画データを作成することにより、チップが各荷電ビーム
光学系の描画領域よりも大きなパターンな場合でも、必
ず1つの荷電ビーム光学系に1つのチップ(描画デー
タ)が対応する。このため、各荷電ビーム光学系で同時
に描画を行っても、矛盾なく描画を行うことができる。
【0011】また、前記(2) の構成は、通常のCADデ
ータ設計で用いられている論理演算機能を利用すること
で、容易に実現できる。この場合、作成されたパターン
データを描画データ形式のデータに変換するのは、従来
の電子ビーム描画装置で行われているもので対応可能で
ある。複数のチップデータを描画データ形式に変換する
ためには多少の時間を要するが、処理を並列化すること
で対応可能である。このため、これらの描画データを基
に各荷電ビーム描画光学系で同時に描画を行っても、矛
盾なく描画を行うことができる。
【0012】また、前記(3) の構成において、予めチッ
プデータを描画データ形式のデータに変換するのは、従
来の電子ビーム描画装置で行われていたもので対応可能
である。ウェハ上のチップ配置データと各荷電ビーム光
学系の描画領域とが重なり合う領域を求める方法は、通
常のCADデータ設計で用いられている論理演算機能を
利用することで、容易に実現できる。このとき、チップ
データの分割はチップ配置だけではなく、偏向領域の情
報を持つものとする。こうすれば、論理演算を行った時
に各荷電ビーム光学系の描画領域境界にまたがる偏向領
域を、各荷電ビーム光学系に確実に振り分けることがで
きる。
【0013】例えば、図7に示すように、荷電ビーム光
学系70a,70b,70c,70dの描画領域境界7
1,72にまたがる偏向領域73は、その領域の原点
(ここでは、領域の左下とする)が含まれる荷電ビーム
光学系の描画領域70bに含まれるものとする。
【0014】このようにすれば、各荷電ビーム光学系の
描画データを偏向領域単位に再構成するのが極めて容易
となる。このため、複数のチップデータを描画データ形
式に変換する必要がなくなり、処理時間が短縮する。こ
れらの描画データを基に各荷電ビーム光学系で同時に処
理を行っても、矛盾なく描画を行うことができる。
【0015】また、前記(5) (6) の構成によれば、チッ
プが各荷電ビーム光学系の描画領域よりも大きなパター
ンの場合であっても、必ず1つの荷電ビーム光学系に1
つのチップ(描画データ)が対応するため、これらの描
画データを基に各荷ビーム光学系で同時に描画を行って
も、矛盾なく描画を行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係わるマルチビーム方式の電子ビーム描画装置を示す概
略構成図である。図中10は電子光学鏡筒、11は電子
銃、12は電子ビーム、13は偏向器、14は試料室、
15は試料、16は試料ステージ、17は偏向制御回
路、18はステージ制御回路、20は制御計算機、21
は描画回路、22は描画データ処理部、25はデータ入
力部である。
【0017】本描画装置の加速電圧は1kVである。ま
た、描画可能範囲は150mm角であり、10mmピッ
チで15×15個、計225個の電子ビーム光学系が配
置されている。ビーム偏向系は静電偏向による主副2段
構成であり、それぞれの偏向領域の大きさは主偏向は5
00μm、副偏向は100μmである。各電子ビーム光
学系の描画領域は電子銃を中心とした±5mmであり、
この描画領域を400個の主偏向領域で描画する。
【0018】このように構成された本装置のおける描画
方法について説明する。
【0019】まず、ウェハ上のチップ配置データとチッ
プデータを、データ入力部25から制御計算機20の描
画データ処理部22に入力する。
【0020】描画データ処理部22は、各電子ビーム光
学系の描画領域とウェハ上のチップ配置データとの重な
り合う領域を論理演算を用いて求め、重なり合う領域を
1チップとして各電子ビーム光学系の描画データを作成
する。
【0021】作成された225個の描画データを、各描
画領域に対応する描画回路21に転送する。描画回路2
1は各電子光学系に対応しており、各々の描画回路21
から対応する電子ビーム光学系に描画データを並列に転
送する。
【0022】これにより、描画回路21はステージ系1
6,18、ビーム偏向系13,17を駆動し、225個
の電子ビームを独立に走査し、試料15上にパターンの
描画を行う。該当する主偏向領域に描画パターンがある
場合には、描画走査を行う。このとき、該当する描画領
域に描画パターンがない場合や、該当する主偏向領域に
描画パターンがない場合はビームをオフにしておく。描
画領域内は1〜400の主偏向領域で構成されるため、
都合400回のステージ移動を順次行い、描画を行っ
た。
【0023】ここで、上記の操作を図2を参照してより
詳しく説明する。なお、図2では、説明を簡単にするた
めに電子ビームを3×3の系9個のアレイとした場合に
ついて示す。
【0024】(a)には、この場合の各電子ビーム光学
系の描画領域とチップレイアウトとの関係を示す。本実
施形態ではまず、(b)に示すように、チップレイアウ
ト情報と各電子ビーム光学系の描画領域とで論理演算を
行う。即ち、211の描画領域を選択し、221〜22
4のチップレイアウト情報との論理演算を行う。ここで
は、互いに重なり合う領域を求める。こうすることによ
り、(c)に示すように、互いに重なり合う部分がデー
タとして認識される。これを設計データ231とする。
【0025】次いで、描画領域212〜219に対して
も順次論理演算を行う。こうすることにより、(d)に
示すように、描画領域に対応した設計データ231〜2
39を作成することができる。
【0026】これらの設計データ231〜239を、そ
れぞれ1チップとして、(e)に示すように描画データ
241〜249に変換する。このときのデータ変換は、
各描画領域を1チップとして、従来の描画データと同時
に行えばよい。即ち、CADデータで許されている図形
の重なりを除去したり、多角形図形を矩形や台形に分割
し、さらに必要な場合にはデータの白黒反転を行うなど
の前処理を行った後、描画装置構成に合致した主偏向・
副偏向領域に分割する。こうすれば、各電子ビーム光学
系に対応した描画データを作成することができる。この
際、座標系は各電子ビーム光学系の描画領域に対応した
ものに変換する。図中の245の描画データは、4個の
チップの異なる部分を1チップに合成した構成になって
いる。例えば、各描画領域の左下を原点とした座標系に
再構成する。
【0027】描画の際には、作成された描画データ24
1〜249を、対応する電子ビーム光学系に転送して描
画を行う。この場合、主偏向を越えた領域について、ス
テージ移動を行うのは、マルチビーム方式の描画装置で
も従来の描画装置と同じである。ここでは、(e)に示
すように、左下から描画を行っていくものとする。各電
子ビーム光学系の描画領域の描画を行う。まず、主偏向
領域251〜259の描画データを描画装置に転送す
る。描画が終了したら、次の主偏向領域を描画すべく主
偏向領域の描画データを描画装置に転送し、描画を行
う。
【0028】このように本実施形態によれば、ウェハ上
に形成すべきチップの配置データと各電子ビーム光学系
の描画領域とで論理演算を行い、チップと重なり合う描
画領域をそれぞれ1チップとして、各電子ビーム光学系
の描画領域毎の描画データを作成することにより、チッ
プサイズやウェハ上のチップ配置がまちまちで、電子ビ
ーム光学系の配置と一致しない場合でも、必要なパター
ンを複数の電子ビームで矛盾なく同時に描画することが
できる。このため、描画スループットの大幅な向上をは
かることが可能となる。 (第2の実施形態)本実施形態におけるマルチビーム方
式電子ビーム描画装置の基本構成は図1に示したものと
同じであるが、描画データ処理部22を、図3に示すよ
うに構成している。また、本実施形態における描画処理
のフローチャートを図4に示しておく。
【0029】本実施形態における描画データ処理部で
は、以下の処理を行う。 (1) チップデータ30を、チップのウェハ上の配置デー
タ31に基づいて配置したデータ32をCADデータ形
式に設定する。 (2) CADデータ形式に設定された各電子ビーム光学系
の描画領域1〜225までのデータ33を作成する。 (3) 描画領域1から225までの描画領域のデータ33
とチップ及びチップ配置のデータ32との論理演算を、
論理演算部34で順次行った(ステップS1〜S3)。
ここでは、通常のCADデータ設計で用いられている論
理演算機能を利用した。 (4) 描画データとして認識された255個のデータ35
をデータ変換部36で、描画装置のデータ形式の描画デ
ータ37に変換する(ステップS4)。この技術は従来
のデータ変換と同様に行った。
【0030】これ以降は、先の第1の実施形態と同様
に、描画データを各電子ビーム光学系に並列転送し(ス
テップS5)、各電子ビーム光学系で同時に描画(ステ
ップS6)することになる。
【0031】このようにすれば、複数の電子ビーム光学
系を持つマルチビーム方式の電子ビーム描画装置におい
て、チップサイズやウェハ上のチップの配置がまちまち
であり、電子ビーム光学系の配置と一致しない場合で
も、各電子ビーム光学系に対応した描画データを作成す
ることが可能となる。そして、上述の方法で作成した描
画データを用いることによって、各電子ビーム光学系で
矛盾なく同時に描画を行うことが可能となった。 (第3の実施形態)本実施形態におけるマルチビーム方
式電子ビーム描画装置の基本構成は図1に示したものと
同じであるが、描画データ処理部22を、図5に示すよ
うに構成している。また、本実施形態における描画処理
のフローチャートを図6に示しておく。
【0032】本実施形態における描画データ処理部で
は、以下の処理を行う。 (1) チップデータ51を、データ変換部52で描画装置
の描画データ形式であるデータ53に変換する(ステッ
プS1)。これは、従来の電子ビーム描画装置のデータ
変換と同じである。 (2) 論理演算部54で、チップのウェハ上の配置データ
55と各ビームの描画領域のデータ56との重なりを調
べる(ステップS2)。この際、パターンは副偏向領域
と同じ100μm単位で分割した。各電子ビーム光学系
の描画領域境界にまたがる副偏向領域は、前記図7に示
したように、その領域の原点(ここでは、領域の左下と
する)が含まれる電子ビーム光学系に含まれるものとし
た。 (3) 描画データ形式のチップデータ53と描画データと
して認識された225個のデータ57を1チップとし
て、データ処理部58で描画データ59を再構成した
(ステップS3,S4)。既に描画データ形式に変換さ
れているチップデータ53から、該当する副偏向領域の
データを選び出し、各電子ビーム光学系の描画領域内に
配置すればよい。この際、描画領域は各電子ビーム光学
系の座標系で主偏向領域に分割され、各副偏向領域のデ
ータはそれぞれの主偏向領域内に配置される。
【0033】これ以降は、先の第1の実施形態と同様
に、描画データを各電子ビーム光学系に並列転送し(ス
テップS5)、各電子ビーム光学系で同時に描画(ステ
ップS6)することになる。
【0034】このようにすれば、複数の電子ビーム光学
系を持つマルチビーム方式の電子ビーム描画装置におい
て、チップサイズやウェハ上のチップの配置がまちまち
であり、電子ビーム光学系の配置と一致しない場合で
も、各電子ビーム光学系に対応した描画データを作成す
ることが可能となる。しかも、各電子ビーム光学系の描
画領域毎にデータ変換を行う必要がなくなり、データ変
換に要する時間を短縮することができた。また、上述の
方法で作成した描画データを用いることにより、各電子
ビーム光学系で矛盾なく同時に描画を行うことが可能と
なった。
【0035】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。実施形態に示した以外にも、例え
ば1つのビームをアパーチャによって複数に分割するタ
イプの描画装置にも適用可能である。また、実施形態で
は電子ビーム描画装置について説明したが、これに限ら
ず本発明はイオンビーム描画装置に適用することも可能
である。その他、本発明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できる。
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ウ
ェハ上に形成すべきチップの配置データと各荷電ビーム
光学系の描画領域とで論理演算を行い、チップと重なり
合う描画領域をそれぞれ1チップとして、各荷電ビーム
光学系の描画領域毎の描画データを作成することによ
り、チップサイズやウェハ上のチップの配置がまちまち
で電子ビーム光学系の配置と一致しない場合であって
も、複数の荷電ビームでパターンを矛盾なく同時に描画
できる。また、データ変換に要する時間を短縮すること
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マルチビーム方式の電
子ビーム描画装置を示す概略構成図。
【図2】第1の実施形態の動作を説明するための模式
図。
【図3】第2の実施形態における描画データ処理部の構
成を示すブロック図。
【図4】第2の実施形態の動作を説明するためのフロー
チャート。
【図5】第3の実施形態における描画データ処理部の構
成を示すブロック図。
【図6】第3の実施形態の動作を説明するためのフロー
チャート。
【図7】本発明の作用を説明するための模式図。
【図8】従来の問題点を説明するための模式図。
【符号の説明】
10…電子光学鏡筒 11…電子銃 12…電子ビーム 13…偏向器 14…試料室 15…試料 16…試料ステージ 17…偏向制御回路 18…ステージ制御回路 20…制御計算機 21…描画回路 22…描画データ処理部 25…データ入力部 30,51…チップデータ 31,55…チップ配置データ 32…チップ及びチップ配置のデータ 33,56…描画領域のデータ 34,54…論理演算部 35,57…描画データとして認識されたデータ 36,52…データ変換部 37,59…描画データ 53…描画データ形式のチップデータ 55…配置データ 58…データ処理部

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の荷電ビーム光学系を持つマルチビー
    ム方式の荷電ビーム描画装置において、 ウェハ上に形成すべきチップの配置データと各荷電ビー
    ム光学系の描画領域とで論理演算を行い、チップと重な
    り合う描画領域を求める手段と、前記重なり合う描画領
    域をそれぞれ1チップとして、各荷電ビーム光学系の描
    画領域毎の描画データを作成する手段と、前記作成され
    た描画データを対応する荷電ビーム光学系に並列に転送
    する手段と、前記転送された描画データを基に、各荷電
    ビーム光学系で同時に描画を行う手段とを具備してなる
    ことを特徴とする荷電ビーム描画装置。
  2. 【請求項2】前記描画領域毎の描画データを作成する手
    段は、前記重なり合う描画領域に含まれるパターンをチ
    ップデータから抽出して、各荷電ビーム光学系の描画領
    域毎のパターンデータを作成する手段と、該パターンデ
    ータを描画データ形式に変換する手段とを備えたことを
    特徴とする請求項1記載の荷電ビーム描画装置。
  3. 【請求項3】前記描画領域毎の描画データを作成する手
    段は、チップデータを描画データ形式に変換する手段
    と、前記重なり合う描画領域をそれぞれ1チップとした
    各荷電ビーム光学系毎に、前記描画データ形式のデータ
    を偏向領域単位に再構成する手段とを備えたことを特徴
    とする請求項1記載の荷電ビーム描画装置。
  4. 【請求項4】前記荷電ビーム光学系はビーム偏向を主副
    2段の偏向方式としたものであり、前記描画データ形式
    のデータを偏向領域単位に再構成する手段として、隣接
    する荷電ビーム光学系の描画領域境界にまたがる副偏向
    領域を、いずれか一方の荷電ビーム光学系に振り分ける
    ことを特徴とする請求項3に記載の荷電ビーム描画装
    置。
  5. 【請求項5】複数の荷電ビーム光学系を持つマルチビー
    ム方式の荷電ビーム描画装置を用いた描画方法におい
    て、 ウェハ上に形成すべきチップの配置データと各荷電ビー
    ム光学系の描画領域とで論理演算を行い、チップと重な
    り合う描画領域を求める工程と、前記重なりあう描画領
    域に含まれるパターンをチップデータから抽出して、各
    荷電ビーム光学系の描画領域毎の描画データを作成する
    工程と、前記作成されたパターンデータを描画データ形
    式のデータに変換する工程と、前記変換された描画デー
    タを対応する各荷電ビーム光学系に並列に転送する工程
    と、前記転送された描画データを基に、各荷電ビーム光
    学系で同時に描画を行う工程とを含むことを特徴とする
    荷電ビーム描画方法。
  6. 【請求項6】複数の荷電ビーム光学系を持つマルチビー
    ム方式の荷電ビーム描画装置を用いた描画方法におい
    て、 チップデータを描画データ形式のデータに変換する工程
    と、ウェハ上に形成すべきチップの配置データと各荷電
    ビーム光学系の描画領域とで論理演算を行い、重なり合
    う描画領域を求める工程と、前記重なりあう描画領域を
    1チップとした各荷電ビーム光学系毎の描画データを、
    描画データ形式データの偏向領域単位に再構成する工程
    と、前記変換された描画データを対応する各荷電ビーム
    光学系に並列に転送する工程と、前記転送された描画デ
    ータを基に各荷電ビーム光学系で同時に描画を行う工程
    とを含むことを特徴とする荷電ビーム描画方法。
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