JP3455103B2

JP3455103B2 - パターン描画装置

Info

Publication number: JP3455103B2
Application number: JP03877398A
Authority: JP
Inventors: 恭司山下; 育直磯村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JPH11238660A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、図形パターンを描
画するパターン描画装置に係わり、特にフォトマスク，
レチクル，ウェハ等の試料上に回路パターンを描画する
ためのパターン描画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路は、原盤となるレチクル
の回路パターンを紫外線や遠紫外線光で縮小してウェハ
に焼き付け、更にこれを繰り返すことにより製造され
る。レチクルの回路パターンは、露光光を遮光する領域
と透過する２つの領域から構成されており、その製造は
次のようにして行われる。即ち、石英ガラス板の表面に
一様に形成した遮光膜に感光材料を塗布したものに対し
て、電子ビーム描画装置などで回路パターンの部分だけ
を描画し、この描画で感光しなかった感光材料の下の遮
光膜の部分だけをエッチング等により除去することによ
り行われる。

【０００３】ここで、レチクルに回路パターンを描画す
る電子ビーム描画装置装置には、円形ビームで描画する
方式や、回路パターンを矩形や三角形などの図形に分割
して一括して描画する可変成形ビーム方式などがある。
円形ビーム方式に比べて可変成形ビーム方式の方が、描
画スループットの点で有利となる。

【０００４】一方、近年の半導体集積回路の微細化と集
積化の進歩は目覚しく、レチクルに対する位置精度，寸
法精度，無欠陥の要求は益々厳しくなってきている。特
に、レチクルのパターンをウェハ上に転写した際に、回
路パターンの疎密に応じてパターンの寸法が変動した
り、正方形パターンのコーナ部が丸まったり、細長い矩
形パターンの長辺の長さが短くなる、という光近接効果
による現象が起こり、これが大きな問題となっている。

【０００５】この光近接効果を補正するため、例えばレ
チクルの正方形パターンのコーナ部にセリフ（Serif ）
と呼ばれる補助パターンを付加することが考えられてい
る。しかし、従来の電子ビーム描画装置では、このセリ
フパターンを形成して光近接効果補正するためには、例
えば１つの正方形パターンに対し微小な８つの矩形を余
分に描画することが必要となる。従って、図４（ａ）に
示すように図形数の増大と微小図形の発生が必要とな
る。そして、図形数の増大は描画装置のスループットの
低下を引き起こし、微小図形の発生は描画精度の低下を
招くことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、光近
接効果を補正するためにレチクルの正方形パターンにセ
リフパターン等を付加すると、図形数の増大と微小図形
の発生を招き、描画スループットや描画精度の低下を招
く問題があった。

【０００７】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、多数の微小パターン
の発生を生じることなく、セリフパターン等の付加を行
うことができ、描画スループット及び描画精度の向上を
はかり得るパターン描画装置を提供することにある。

【０００８】

【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に本発明は、次のような構成を
採用している。 (1) 複数のアパーチャの光学的重なりによりビームを可
変成形し、成形されたビームを試料上に照射して該試料
上に所望のパターンを描画するパターン描画装置におい
て、第１の矩形からなる第１アパーチャと、第１の矩形
に対して平行な辺を有する第２の矩形と第１の矩形に対
して４５度回転した第３の矩形とを組み合わせて形成さ
れた第２アパーチャと、複数の２７０度をなす凹コーナ
を有する第３アパーチャとを用い、ｎを３以上の整数、
ｍを１以上の整数として、第１アパーチャと第２アパー
チャとの光学的重なりにより可変成形されるｎ角形の図
形ビームを、第３アパーチャにより一部分遮光して、
（ｎ＋ｍ）角形ビームを成形することを特徴とする。

【０００９】

【００１０】

【００１１】(2) 第１アパーチャと第２アパーチャとの
光学的重なりによってビームを可変成形し、成形された
ビームを試料上に照射して該試料上に所望のパターンを
描画するパターン描画装置において、第１アパーチャは
第１の矩形からなり、第２アパーチャは第１の矩形に対
して４５度回転した第２の矩形からなり、且つ第２の矩
形の少なくとも一つの辺に沿って該辺の長さよりも短い
遮蔽部を付加してなることを特徴とする。

【００１２】(3) 上記の(2) において、第２アパーチャ
は異なる寸法を持つ複数の遮蔽部が設けられているこ
と。(4) 上記の(2) において、第２アパーチャは複数個設け
られていること。

【００１３】（作用）本発明によれば、第１及び第２ア
パーチャに加えて凹コーナを有する第３アパーチャを設
けることにより、通常得られる矩形や三角形のパターン
に加え、これらの一部を切欠した特殊な形状の多角形の
パターンを成形することができる。更に、凹コーナを２
７０度に規定することにより、正方形パターンの角部に
おけるセリフパターンを少ない図形数で形成することが
できる。このため、図形数の大幅な増加や微小図形の発
生を招くことなくセリフパターンの付加を行うことがで
き、描画スループット及び描画精度の向上をはかること
が可能となる。

【００１４】また、従来のように矩形開口からなる第１
及び第２アパーチャの２つを用いる場合も、第２アパー
チャに矩形の少なくとも一つの辺に沿って該辺の長さよ
りも短い遮蔽部を付加することにより、上記と同様にセ
リフパターンを少ない図形数で形成することができ、描
画スループット及び描画精度の向上をはかることが可能
となる。

【００１５】また本発明は、矩形や三角形のパターンに
加えて特殊な形状の多角形パターンを成形できることか
ら、光近接効果の低減のためのセリフパターンに限ら
ず、通常のデバイスパターンの描画に際しても、図形数
の低減をはかることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
に係わるパターン描画装置について添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係わる電子ビーム描画装置を示す概略構成図である。

【００１７】図中１は電子銃であり、電子銃１から放出
された電子ビームは第１アパーチャ２ａを有する第１の
アパーチャマスク２上に照射され、このビーム照射によ
り得られる第１アパーチャ２ａの像は、成形レンズ３，
４により第２アパーチャ６ａを有する第２のアパーチャ
マスク６上に結像される。アパーチャマスク２，６間に
は成形偏向器５が配置されており、この偏向器５により
第１アパーチャ２ａの像は第２のアパーチャマスク６の
上に自由に平行移動して結像させることができる。第１
及び第２のアパーチャマスク２，６はビーム成形用であ
り、第１アパーチャ２ａと第２アパーチャ６ａの重なっ
た部分だけからなる像が形成される。

【００１８】アパーチャ２ａ，６ａの光学的重なりによ
る像は、成形レンズ７，８と成形偏向器９によって、第
３アパーチャ１０ａを有する第３のアパーチャマスク１
０上に同様に平行移動して結像させることができる。そ
して、３つのアパーチャの重なった部分の像が生成され
る。この像は、縮小レンズ１１、ブランキング電極１
２、第１対物レンズ１３、偏向器１６、焦点補正コイル
１４、第２対物レンズ１５を経て試料面１７上に照射さ
れる。所望の図形パターンはこのショットを繰り返して
描画される。

【００１９】本装置が従来装置と異なる点は、ビーム成
形用アパーチャの数である。即ち、従来装置はビーム成
形用に２段のアパーチャマスク（第１及び第２のアパー
チャマスク）を用い、各々のアパーチャは矩形や三角形
から形成されていた。この場合、描画可能なショットが
矩形ビーム又は三角形ビームに制限される。これに対し
本実施形態では、第１及び第２のアパーチャマスクに加
え特殊なアパーチャ形状を有する第３のアパーチャマス
クを更に設けているので、後述するような、より複雑な
図形を一般性を保持して１回のショットで描画すること
ができる。

【００２０】図２は、本実施形態によりセリフ付きの矩
形パターンを描画する方法を説明するための図である。
ここでは、矩形ビームと、矩形ビームを部分的に遮蔽し
て成形された六角形ビームを用いた。

【００２１】第１〜第３のアパーチャマスク２，６，１
０はそれぞれの閉図形の内部が開口部（アパーチャ）に
なっている。ここでは、所望パターンＡとして矩形のコ
ーナ部にセリフの補助パターンを合成した図形パターン
を例に説明する。第１アパーチャ２ａとして矩形、第２
アパーチャ６ａとして４５度回転された矩形を左右の正
立した２つの矩形で挟み込むように連結した１０角形、
第３アパーチャ１０ａとして８方向の２７０度をなすコ
ーナを有する１６角形を用いており、これらの重なり部
分（図中にハッチングで示す）で成形ビーム（図形ショ
ツト）が得られる。

【００２２】このような図形ショットは既に述べたよう
に光近接効果を補正するためのものである。ここでは、
図形ショット２０〜２４までの５つの図形に分割して表
現されている図形ショットを順次描画して合成してい
る。

【００２３】所望パターンＡの右上の一部である六角形
の図形ショット２０は、図２の上方に示すように、電子
光学系により第１アパーチャ２ａと第２アパーチャ６ａ
の重ね合わせにより成形された矩形ビームに対し、この
矩形ビームの右下のコーナを第３アパーチャ１０ａの２
７０度をなすコーナで遮蔽する位置にくるように成形し
た、六角形ビームにより描画される。

【００２４】また、所望パターンＡの右下の部分である
六角形の図形ショット２１は、図２の下方に示すよう
に、第１アパーチャ２ａと第２アパーチャの重ね合わせ
により成形された矩形ビームに対し、この矩形ビームの
右上のコーナを第３アパーチャ１０ａの２７０度をなす
コーナで遮蔽して成形した、六角形ビームにより描画さ
れる。残りの図形ショット２３と２４も同様にして描画
される。

【００２５】なお、矩形をなす図形ショット２２は、第
１アパーチャ２ａと第２アパーチャ６ａの重なり部分で
成形される矩形ビームで描画される。このとき、各アパ
ーチャ２ａ，６ａの重なり部分の矩形が第３アパーチャ
１０ａに含まれるような位置に（第３アパーチャ１０ａ
でカットされない位置に）、第３アパーチャ１０ａをお
けばよい。

【００２６】図３は、本実施形態によりセリフ付きの矩
形パターンを描画する別の方法を説明するための図であ
る。ここでは、矩形ビームと、三角形ビームを部分的に
遮蔽して成形された五角形ビームを用いた。セリフ付き
の矩形パターンＢは、図２の矩形パターンＡを４５度回
転させたものとして説明する。またここでは、９つの図
形に分割して表現されている図形を順次描画して合成し
ている。

【００２７】所望パターンＢの右上横の図形ショット３
０は、図３の上方に示すように、第１アパーチャ２ａと
第２アパーチャ６ａの重ね合わせにより成形された三角
形ビームに対し、この三角形ビームの右下コーナを第３
アパーチャ１０ａの２７０度をなすコーナで遮蔽して成
形した、五角形ビームにより描画される。

【００２８】また、所望パターンＢの右横上の図形ショ
ット３１は、図３の下方に示すように第１アパーチャ２
ａと第２アパーチャ６ａの重ね合わせにより成形された
三角形ビームに対し、この三角形ビームの上コーナを第
３アパーチャ１０ａの２７０度をなすコーナで遮蔽して
成形した五角形ビームにより描画される。

【００２９】なお、図３の所望パターンＢの中央にある
図形ショット３８は、第１アパーチャ２ａと第２アパー
チャ６ａの重なり部分が第３アパーチャ１０ａに含まれ
るような位置に第３アパーチャ１０ａをおけばよい。つ
まり、この構成で従来の矩形や三角形も同じように描画
できる。

【００３０】図４は、本実施形態によるパターン描画例
を表にして示す図である。図４の表の左側に従来の描画
例を、右側に本実施形態による描画例を載せて、これら
を対比したものである。（ａ）と（ｂ）は光近接効果補
正にしばしば用いられるセリフパターンで、（ａ）では
図形数が９から５に、（ｂ）では３０から９又は１２に
減少している。（ｃ）は斜め４５度に回転した細長い矩
形で１０から４に、（ｄ）は額縁のような矩形を取り囲
むような補助パターンで、数十個の図形がわずか２図形
に激減している。（ｅ）は任意角の辺を有する図形で、
図形数が半減している。

【００３１】いずれも従来に比べて図形数が減少し、さ
らに図形数のみが減少するばかりでなく、特にパターン
精度を劣化させる微小図形が減少していることが分か
る。これから、描画のスループットの向上と共に、描画
精度の向上が期待できる。

【００３２】このような図形を実際に描画するには、設
計データである図形コードを拡張することが有効であ
る。図５は、前記六角形及び前記五角形を効率的に描画
するために追加する図形コードを示す。この図形コード
は描画だけでなく、検査の基準データの発生など他の目
的に供することも可能である。従来の図形コードは一般
には台形を基本図形としたものが多く採用されており、
本実施形態のパターン描画装置を効率的に実現するに
は、次のような図形コードを追加した方が都合がよい。

【００３３】（ａ）は矩形ビームを変形した六角形ビー
ムに対するもので、第３アパーチャ１０ａで遮蔽される
コーナの位置に応じて４種類に分類され、その他の位置
情報としては左下原点位置Ｐ₀ と、右上頂点Ｑ₁ と、第
３アパーチャ１０ａの２７０度コーナの頂点位置Ｑ₂ で
定義される。ここで、Ｑ₁ とＱ₂ はＰ₀ からの相対座標
で定義する。

【００３４】（ｂ）は三角形を変形した五角形に対する
もので、斜辺の傾きに応じて４種類に分類され、その他
の位置情報としては９０度コーナ位置Ｐ₀ と、直角二等
辺三角形の等辺の長さＬ₁ と、第３アパーチャ１０ａの
２７０度コーナーの頂点位置Ｑ₂ で定義される。ここ
で、Ｑ₂ はＰ₀ からの相対座標で定義する。

【００３５】（ｃ）はＶ字型の六角形ビームに対応する
もので、正立と倒立に応じて２種類に分類され、三角形
の高さＬ₁ 、左下原点位置Ｐ₀ と、第３アパーチャ１０
ａの２７０度コーナーの頂点位置Ｑ₂ で定義される。こ
こで、Ｑ₂ はＰ₀ からの相対座標で定義する。

【００３６】（第２の実施形態）図６は、本発明の第２
の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を示す概略構成
図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。

【００３７】電子銃１から放出された電子ビームは第１
のアパーチャマスク２上に照射され、成形レンズ３，４
と成形偏向器５によって第１アパーチャ２ａの像が第２
のアパーチャマスク６上に結像される。第２のアパーチ
ャマスク６は複数のアパーチャ６ａを備えており、いず
れかのアパーチャ６ａと第１アパーチャａとの重なった
部分だけからなる像が形成される。そして、縮小レンズ
１１、ブランキング電極１２、第１対物レンズ１３、偏
向器１６、焦点補正コイル１４、第２対物レンズ１５を
経て試料面１５に所望のパターンが描画される。

【００３８】本実施形態は、ビーム成形用アパーチャマ
スクは従来装置と同様に２枚であるが、第２のアパーチ
ャマスク６に複数のアパーチャ６ａを配置し、その一部
を特殊な形状とした点が従来装置と異なる。即ち、従来
装置は相互に４５度回転した矩形を組み合わせたもので
あるのに対し、本実施形態ではアパーチャとして新たに
設けた矩形の少なくとも一つの辺に特別な遮蔽部を設け
ている。

【００３９】これにより、第１の実施形態で描画するこ
とができる複雑な図形を同じく１回のショットで描画で
きる。従って、新たなアパーチャマスクを設けることな
く、従来と同様な電子光学系を用いて、より高速な描画
が可能となる。但し、第１の実施形態とは異なり、描画
できる図形は第２アパーチャ６ａの遮光部の形状に制約
を受ける。

【００４０】図７は、本実施形態による矩形ビームを部
分的に遮蔽して成形した六角形ビームの描画を説明する
ための図である。所望パターンＡの右上の部分である六
角形の図形ショット２０は、図７の上方に示すように、
矩形からなる第１アパーチャ２ａと第２アパーチャ６ａ
の重ね合わせにより成形された、六角形ビームにより描
画される。

【００４１】また、所望パターンＡの右下の部分である
六角形の図形ショット２１は、図７の下方に示すよう
に、第１アパーチャ２ａと第２アパーチャ６ａの重ね合
わせにより成形した、六角形ビームにより描画される。
また、矩形をなす図形ショット２２は、第１アパーチャ
２ａと従来と同じ形状の第２アパーチャ６ａで成形した
矩形ビームにより描画すればよい。但し、前に述べたよ
うに本実施形態では第１の実施形態と異なり、描画でき
る図形は第２アパーチャ６ａの遮光部の形状に制約を受
ける。

【００４２】即ち、図９（ａ）に示すように第２の実施
形態による第２アパーチャ６ａの形状は矩形の少なくと
も一辺に特別な遮蔽部を設けているが、この遮蔽部の長
さＬと幅ｄの大きさが制限されてしまう。これに対して
は、図１０に示すように、Ｌで表される遮光部の長さと
ｄで表される幅を変えた遮蔽部を複数設けて使い分ける
ことで対応することができると考えられる。

【００４３】図８は、第２の実施形態による三角形ビー
ムを部分的に遮蔽して成形された五角形ビームによる描
画を説明するための図である。所望パターンＢの右上横
の図形ショット３０は、図の上方に示すように、第１ア
パーチャ２ａと第２アパーチャ６ａの重ね合わせにより
成形された五角形ビームとして描画される。また、所望
パターンＢの右横上の図形ショット３１は、図の下方に
示すように、第１アパーチャ２ａと第２アパーチャ６ａ
の重ね合わせにより成形された五角形ビームにより描画
される。

【００４４】この場合も描画できる図形は図９（ｂ）に
示すように第２アパーチャ６ａの遮光部の形状に制約を
受けるが、先に説明したのと同様に、図１０に示すよう
に遮蔽部の幅ｄに相当する寸法のみを変えた遮蔽部を複
数設けて使い分けることで対応することができると考え
られる。この場合は、矩形ビームの長さＬに相当する寸
法は、第１アパーチャ２ａのＸ，Ｙ方向の平行移動によ
りコントロールすることができるので、Ｌを変えた第２
アパーチャ６ａは必要ない。

【００４５】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。実施形態では電子ビーム描画装置
を例に取り説明したが、これに限らずイオンビーム描画
装置に適用することも可能である。さらに、複数のアパ
ーチャの光学的重なりによりビームを成形して描画する
装置であれば適用できる。

【００４６】第１の実施形態における第３アパーチャの
形状は図２に限定されるものではなく、１８０度以上の
凹コーナを有する形状であればよい。また、第２の実施
形態における第２アパーチャの個数や形状等も、仕様に
応じて適宜変更することが可能である。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。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、矩
形を基本とする第１及び第２アパーチャに加えて凹コー
ナを有する第３アパーチャを設けること、又は第２アパ
ーチャの少なくとも一辺に沿って該辺の長さよりも短い
遮蔽部を付加することにより、光近接効果補正を行った
レチクルの描画においても、多数の微小図形を発生せ
ず、全体の図形数を抑制することができる。従って、描
画精度の向上と共に描画スループットの向上をはかるこ
とが可能となる。また、本発明の効果は光近接効果補正
に限ったものではなく一般の図形を描画する際にも有効
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を
示す概略構成図。

【図２】第１の実施形態による矩形ビームを部分的に遮
蔽して成形した六角形ビームの描画を説明するための
図。

【図３】第１の実施形態による三角形ビームを部分的に
遮蔽して成形した五角形ビームの描画を説明するための
図。

【図４】第１の実施形態によるパターン描画例を示す
図。

【図５】矩形ビームを部分的に遮蔽して成形した六角形
ビーム及び三角形ビームを部分的に遮蔽して成形した五
角形ビームを効率的に描画するために追加された図形コ
ードを示す図。

【図６】第２の実施形態に係わる電子ビーム描画装置を
示す概略構成図。

【図７】第２の実施形態による矩形ビームを部分的に遮
蔽して成形した六角形ビームの描画を説明するための
図。

【図８】第２の実施形態による三角形ビームを部分的に
遮蔽して成形した五角形ビームの描画を説明するための
図。

【図９】第２の実施形態による第２アパーチャ形状を示
す図。

【図１０】第２の実施形態による第２アパーチャ構成を
示す図。

【符号の説明】

１…電子銃２… 第１のアパーチャマスク２ａ…第１アパーチャ３，４，７，８…成形レンズ５，９…成形偏向器６…第２のアパーチャマスク６ａ…第２アパーチャ１０…第３のアパーチャマスク１０ａ…第３アパーチャ１１…縮小レンズ１２…ブランキング電極１３…第１対物レンズ１４…偏向器１５…第２対物レンズ１６…焦点補正コイル１７…描画面２０〜２５，３０〜３８…図形ショット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−125826（ＪＰ，Ａ) 特開平４−137519（ＪＰ，Ａ) 特開平４−65818（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−116621（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−79525（ＪＰ，Ａ) 特開平10−79335（ＪＰ，Ａ) 特開平６−267834（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアパーチャの光学的重なりによりビ
ームを可変成形し、成形されたビームを試料上に照射し
て該試料上に所望のパターンを描画するパターン描画装
置において、第１の矩形からなる第１アパーチャと、第１の矩形に対
して平行な辺を有する第２の矩形と第１の矩形に対して
４５度回転した第３の矩形とを組み合わせて形成された
第２アパーチャと、複数の２７０度をなす凹コーナを有
する第３アパーチャとを用い、ｎを３以上の整数、ｍを１以上の整数として、第１アパ
ーチャと第２アパーチャとの光学的重なりにより可変成
形されるｎ角形の図形ビームを、第３アパーチャにより
一部分遮光して、（ｎ＋ｍ）角形ビームを成形すること
を特徴とするパターン描画装置。
【請求項２】第１アパーチャと第２アパーチャとの光学
的重なりによってビームを可変成形し、成形されたビー
ムを試料上に照射して該試料上に所望のパターンを描画
するパターン描画装置において、第１アパーチャは第１の矩形からなり、第２アパーチャ
は第１の矩形に対して４５度回転した第２の矩形からな
り、且つ第２の矩形の少なくとも一つの辺に沿って該辺
の長さよりも短い遮蔽部を付加してなることを特徴とす
るパターン描画装置。