JP3874988B2 - 荷電ビーム露光装置および荷電ビーム露光方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程に用いられる露光装置および露光方法に関し、特に、露光工程に要する時間を短縮することによってスループットを向上させることのできる露光装置および露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程における光リソグラフィは、そのプロセス簡便性、低コストなどの利点により、広く半導体装置生産に用いられてきた。この分野は常に技術革新が続けられており、近年では、ＫｒＦエキシマレーザ光源を用いた短波長化により、デザインルールが０．１８μｍ以下の微細化が達成されつつある。さらに微細化を進めようと、より短波長のＡｒＦエキシマレーザ光源や、位相シフトマスクの開発も進められており、０．１３μｍルール対応の量産リソグラフィツールとして期待されている。しかし、これを実現するための課題も多く、開発に関わる時間が長期化して、デバイスの微細化のスピードに追いつかないという問題がある。
【０００３】
これに対して、ポスト光リソグラフィの第１候補である荷電ビームリソグラフィは、細く絞ったビームを用いて０．０１μｍまで加工ができることは実証済みである。荷電ビームリソグラフィは微細化という点では優れているが、半導体装置量産ツールとしてはスループットに問題がある。すなわち、描画パターンをミクロン単位の細かいパターンに分解して、それらを荷電ビームで１つ１つ順に描いていく可変成形ビーム方式の場合、一般に、パターンサイズが小さくなるほど、また、パターン形状が複雑になるほど、単位面積あたりの露光ショット数が増加し、スループットが低下する。
【０００４】
ところで、超微細パターンを必要とする半導体装置は、たとえば１ＧＤＲＡＭのように、微細ではあるが、露光する面積の大部分が基本パターンの繰り返しで構成されているものが多い。この繰り返しパターンの単位となる基本パターンを、それ自体の複雑さに関係なく１ショットで生成することができれば、パターンの微細さ、複雑さによらず、一定のスループットで露光することが可能となる。
【０００５】
そこで、可変成形ビーム方式と部分一括露光方式（キャラクタ・プロジェクション方式ともいう）とを組み合わせて露光することのできる露光装置が考案されている。キャラクタ・プロジェクション方式とは、それぞれが異なる基本パターンを有する何種類かの開口部（キャラクタ開口と呼ぶ）を備えた透過マスクを荷電ビームで照射することにより、１ショットで基本パターンのある程度の領域を露光し、それをつなげて繰り返しパターンを生成することにより、実用的なスループットを得る露光方式である。
【０００６】
一般に、ビームを偏向させる場合には、偏向を指示する入力信号を受けてから、実際に電場あるいは磁場が変化してビーム位置が整定されるまで、遅延時間が生じる。ビーム位置が整定される前にビームを照射してしまうと、照射しているビーム位置が変動し、パターン形状や照射位置に影響が生じ、露光品質が劣化する。露光品質の劣化を防止するには、ビームが次の露光位置に整定されるまでの間、ビームの照射をカットする待ち時間が必要である。この待ち時間は、偏向整定待ち時間と呼ばれる。スループットの向上を図るには、偏向整定待ち時間ができるだけ短いほうが好ましい。
【０００７】
偏向整定待ち時間は、ビーム偏向量の変化量と相関する。偏向変化量が大きいほど、ビームの整定に必要な待ち時間が長くなる。露光すべきキャラクタ開口を順次選択して露光、投射するキャラクタ・プロジェクション方式では、あるキャラクタ開口から次のキャラクタ開口へビームを偏向させるたびに、ビーム位置が整定されるまで待たなければならない。マスクに形成されたキャラクタ開口の配置によっては、あるキャラクタ開口から、次のキャラクタ開口まで、ビームを大きく偏向させる場合もあり、待ち時間が一層長くなる。移動幅の大きな偏向動作を繰り返すと、偏向のたびに生じる待ち時間が累積され、ウエハ上に再生される回路パターン全体でみると、描画時間が長大化してスループットが著しく低下する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これを回避する方法として、使用頻度の高いキャラクタ開口をマスクの中央部に集め、使用頻度の低いキャラクタ開口を周辺部に配置する方法が提案されている。しかし、この方法はキャラクタ開口の使用順序を考慮していないため、不都合が生じる。すなわち、互いに使用頻度自体は低いが、連続して用いられることの多い２つのキャラクタ開口が、マスク上のかけ離れた場所に配置されることが起こり得る。この場合、図１６（ａ）に示すように、キャラクタ開口を切り替えるためにビームを大きく偏向しなければならず、遅延時間が増大する。
【０００９】
一方、特開平２−１１１０１２公報（特許第２６７４１４７号）は、図１６（ｂ）に示すように、ウエハ上に露光する時間的順序に合わせて、キャラクタ開口同士を位置的に近接させて配置する方法を開示している。すなわち、マスク上のキャラクタ開口を実際の露光順序どおりに並べることによって、キャラクタ開口選択時の偏向変化量を小さくし、偏向待ち時間の総和を低減することを目的としている。しかし、この方法は、再生したい回路パターン全体が、キャラクタ開口の配置順序どおりの繰り返しパターンで構成されている場合にしか適用できない。複数のキャラクタパターンが回路全体にランダムに配置されているロジックデバイスでは、使用する基本パターン（以下、「キャラクタパターン」という）の数も多く、その使用順序もランダムなため、露光順序をそのままマスク上のキャラクタ開口の配置に反映させることは、非常に困難である。
【００１０】
そこで、本発明の第1の目的は、複数のキャラクタパターンがランダムに配置された回路パターン全体をひとつのマスクで露光し、かつビームの偏向整定待ち時間を大幅に低減することのできる荷電ビームの露光装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２の目的は、ランダムロジックデバイスのパターンを正確かつ短時間でウエハ上に露光することのできる荷電ビーム露光方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第３の目的は、複雑な回路パターンを最も効率的にウエハ上に露光するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の露光装置は、荷電ビームを照射する電子銃と、ウエハ上に転写すべき所定の回路パターンを構成する複数のキャラクタパターンに対応する複数の開口が形成されたマスクと、荷電ビームをマスク上の開口に選択的に導く第１デフレクタと、回路パターン内での各キャラクタパターンの出現頻度を計算するキャラクタ頻度計算部と、求められた出現頻度に基づき、マスク上に形成する開口の配置を決定する開口配置決定部と、マスク上の各開口を照射する順序を決定する偏向順序決定部とを有する。キャラクタ頻度計算部は、転写すべき回路パターンを複数の小領域に分割し、各小領域ごとにキャラクタパターンの出現頻度を計算する。開口配置決定部は、出現頻度に基づき、任意の２つのキャラクタパターンが同一の小領域内に存在する組み合わせ頻度をすべての組み合わせについて算出し、この組み合わせ頻度に基づいて、マスク上の開口配置を決定する。
【００１４】
前記マスクは、あらかじめ、キャラクタパターンの組み合わせ頻度の高い開口どうしが近接するように形成された開口を有する。具体的には、開口配置決定部が、各開口間の距離と、対応する組み合わせ頻度との積の総和が最小となるようにマスク上の開口配置を決定し、この配置決定に基づいて、マスク上に開口が設けられる。このような配置決定は、回路パターン全体の露光を通じて、マスク上での荷電ビームの総移動距離が最小になるものである。
【００１５】
露光装置はまた、マスクの開口を透過した荷電ビームを偏向させてウエハ上の所定の位置に導く第２デフレクタを備える。所定の回路パターンを分割した小領域は、ウエハ上での荷電ビームの偏向領域に対応する。
【００１６】
露光装置の偏向順序決定部は、各小領域ごとに、マスク上での荷電ビームの移動距離が最小となるように開口を照射する順序を決定するとともに、同じキャラクタパターンの開口が連続して使用され、かつウエハ上で荷電ビームの移動距離が最小となるように、前記開口を透過した荷電ビームの偏向順序を決定する。
【００１７】
第２の目的を達成するために、本発明の露光方法は、まず、複数の異なる形状のキャラクタパターンがランダムに配置された所定の回路パターンを、複数の小領域に分割する。そして、小領域ごとに、キャラクタパターンの出現頻度を計算する。さらに、回路パターン全体を通して、任意の２つのキャラクタパターンが同一の小領域内にある組み合わせ頻度を計算する。そして、組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンの形状を有する開口同士が近接するように、マスク上でのキャラクタ開口の配置を決定する。次に、各小領域ごとに、使用するマスク上のキャラクタ開口を結ぶ距離が最短となるように、キャラクタ開口を使用する順序を決定する。最後に、このような配置でキャラクタ開口が形成されたマスクを使用し、決定されたキャラクタ開口の使用順序にしたがって、所定の回路パターンをウエハ上に露光転写する。
【００１８】
マスク上のキャラクタ開口の配置決定は、任意の２つのキャラクタ開口間の距離と、これらの開口に対応するキャラクタパターンの組み合わせ頻度との積の総和が最小となるように配置決定することが、好ましい。回路パターンの露光転写は、決定されたキャラクタ開口の使用順序にしたがって、荷電ビームを偏向させることによって行う。キャラクタ開口の使用順序は、各小領域で同じキャラクタ開口が連続して使用されるように決定されてもよい。このとき、露光転写ステップにおいて、マスクを透過した荷電ビームがウエハ上で移動する距離が最短となるように荷電ビームを偏向させる。
【００１９】
このような露光装置および露光方法によれば、ビームのマスク上での、かつウエハ上での偏向変化量が最小化され、偏向整定待ち時間を大幅に短縮することができる。特に、多数の異なるサブパターンがランダムに配置された回路パターンを、多数のキャラクタ開口を有するマスクを用いて描画する場合に、本発明の露光装置および露光方法は効果的である。
【００２０】
第３の目的を達成するために、本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、複数の異なる形状のキャラクタパターンがランダムに配置された所定の回路パターンを表わす描画データをメモリから読み出して複数の小領域に分割し、小領域ごとに、キャラクタパターンの出現頻度を計算し、回路パターン全体を通して、任意の２つのキャラクタパターンの組み合わせが同一の小領域内にある組み合わせ頻度を計算し、組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンの形状を有する開口どうしが近接するように、マスク上でのキャラクタ開口の配置を決定し、小領域ごとに、使用するマスク上のキャラクタ開口を結ぶ距離が最短となるように、キャラクタ開口を使用する順序を決定する手順を含むプログラムを記録する。
【００２１】
本発明のその他の特徴、効果は、以下に述べる実施の形態によって、より明確になるものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の電子ビーム露光装置１００の構成を示す図である。この露光装置１００は、上述したように、部分一括露光（キャラクタ・プロジェクション）方式の露光装置である。
【００２４】
露光装置１００は、電子ビームを照射する電子銃１０１と、それぞれがウエハ上１１１に転写すべき所定の半導体回路パターンの細部を構成するサブパターン（以下、「キャラクタパターン」と称する。）に対応するパターンを内部に有する複数の開口（以下、「キャラクタ開口」と称する。）が形成されたマスク１０７と、電子ビームをマスク１０７上のキャラクタ開口に選択的に導く第１デフレクタ（成形デフレクタ）１０５と、マスク上のキャラクタ開口の最良の配置および最良のビーム偏向順序を決定するＣＰＵ１３０とを有する。
【００２５】
ＣＰＵ１３０は、キャラクタ頻度計算部１３１と、偏向順序決定部１３２と、キャラクタ開口配置決定部１３３とを含む。キャラクタ頻度計算部１３１は、転写すべき所定の半導体回路パターンを複数の小領域に分割し、各小領域ごとに、そこに含まれるキャラクタパターンの出現頻度を計算する。偏向順序決定部１３２は、頻度計算部１３１によって求められた出現頻度に基づき、各小領域ごとに、荷電ビームでマスク上の各開口を照射する順序を決定する。キャラクタ開口配置決定部１３３は、同じくキャラクタパターンの出現頻度に基づき、半導体回路パターン全体としてみた場合に、任意の２つのキャラクタパターンの組み合わせ頻度が高い開口同士が近接するようにマスク上のキャラクタ開口の配置を決定する。したがって、マスク１０７上のキャラクタ開口は、あらかじめキャラクタ開口配置決定部１３３により決定された配置にしたがって形成されている。
【００２６】
露光装置１００はまた、マスク１０７を透過した電子ビームをウエハ上の所定の位置に導くための第２デフレクタ（対物デフレクタ）１０９を有する。第２デフレクタ１０９によるウエハ上へのビーム偏向順序も、偏向順序決定部１３２によって決定される。
【００２７】
このような露光装置１００の基本動作は以下の通りである。
【００２８】
電子銃１０１から放射された電子ビーム１０２は、第１コンデンサレンズ１０３および第２コンデンサレンズ１３０で電流密度およびケーラー証明条件が調整され、成形アパーチャ１０４を均一に照明する。成形アパーチャ１０４の像は、投影レンズ１０６により、マスク１０７上に結像される。
【００２９】
上述したように、マスク１０７上には、複数のキャラクタ開口が、キャラクタ開口配置決定部１３３によって決定された配置で並べられている。これらのキャラクタ開口は、ＣＰＵ１３０の偏向順序決定部１３２で決定された順序にしたがって、順次選択され、照射される。
【００３０】
照射すべきキャラクタ開口は、成形偏向系により電子ビーム１０２を偏向して、マスク上のビーム位置を制御することによって選択される。成形偏向系は、第１デフレクタ１０５、成形偏向アンプ１１６、および偏向アンプに偏向データを送るパターンデコーダ１１５を含む。
【００３１】
成形アパーチャ１０４と、マスク１０７上のキャラクタ開口との光学的重なりによる像は、縮小レンズ１０８および対物レンズ１１０によって縮小され、ウエハ１１１上に結像される。このとき、電子ビーム１０２のウエハ１１１上の位置は、第２デフレクタ（対物デフレクタ）１０９によって制御される。具体的には、上述したパターンデコーダ１１５から供給される偏向データを、対物偏向アンプ１１９で増幅し、第２デフレクタ１０９に電圧を印加することによって、電子ビーム１０２をウエハ１１１上の所定の位置に偏向させる。
【００３２】
ウエハ１１１は、電子ビーム検出用のファラデーカップ１１３、電子ビーム１０２の寸法測定用のマーク台１１２とともに、可動ステージ１１４上に設置されている。可動ステージ１１４をＸ−Ｙ平面内で駆動することにより、ウエハ１１１、ファラデーカップ１１３、マーク台１１２を選択することができる。
【００３３】
ブランキング偏向器１１８は、ウエハ１１１上で電子ビーム１０２の位置をある露光位置から次の露光位置へ移動する際に、ウエハ上の不必要な場所が露光されないように、ブランキングアパーチャ１３１で電子ビーム１０２を遮断する。ブランキングアンプ１２０は、ブランキング偏向器１１８への偏向電圧を制御する。
【００３４】
図２は、図１の露光装置１００を用いたパターン描画の手順を示す図である。
【００３５】
（ｉ）まず、ステップ２０１で、ウエハ１１１上に転写すべき半導体回路パターンを小領域に分割する。このとき、転写すべきパターンのデータを、ＣＡＤ等のパターン設計装置からＣＰＵ１３０に直接取り込んでもよいし、あらかじめ露光装置１００のパターンデータメモリ１１７に格納しておき、パターンデータメモリ１１７からＣＰＵ１３０に読み込んでもよい。
【００３６】
図３は、ロジック半導体回路パターンを小領域に分割する例を示す。図３では、説明の便宜上、半導体回路パターン３００を１０の小領域（領域＃１〜＃１０）に分割してあるが、実際の半導体回路パターンはさらに大きく、分割される小領域の数もずっと多い。小領域のサイズは、ウエハ１１１上での電子ビームの偏向領域（すなわち露光領域）に対応する。本発明の実施形態では、たとえば５０μｍ×５０μｍの小領域に分割し、各領域内のパターンが縮小レンズによりたとえば１／２５に縮小されて、対応するウエハ上の露光領域内に転写される。
【００３７】
図３の例では、半導体回路パターンは、Ａ〜Ｚ、＄、￥の２８種類のキャラクタパターン（基本セルとも呼ぶ）から構成される。分割された小領域＃１〜＃１０には、それぞれ異なるキャラクタパターンが、異なる配置で設計されている。たとえば、小領域＃１には、キャラクタパターンＡ、Ｄ、Ｇ、Ｈ、Ｌ、Ｓ、Ｙ、￥が所定の配置で存在し、領域＃２には、キャラクタパターンＡ、Ｄ、Ｈ、Ｋ、Ｎ、￥が別の配置で存在している。
【００３８】
(ii)次に、ステップＳ２０３で、取り込んだパターンデータに基づき、各小領域ごとに各キャラクタパターンの出現頻度を計算する。この動作は、キャラクタ頻度計算部１３１によって行われる。図４は、図３に示す回路におけるキャラクタパターンの出現頻度を集計した表である。図４から、図３の半導体回路パターンは、キャラクタパターンＡ、Ｄ、Ｌ、Ｚを比較的多く含むことがわかる。
【００３９】
(iii)次に、ステップＳ２０５で、任意の２つのキャラクタパターンの組み合わせが、半導体回路パターン全体でいくつの小領域内で使用されているのかを示す組み合わせ頻度を計算する。図３に示した半導体回路パターンの例では、キャラクタパターン（Ａ、Ｂ）の組み合わせを含む少領域の数は１つ（領域＃９のみ）、キャラクタパターン（Ａ、Ｃ）の組み合わせを含む小領域が２つ（領域＃５と＃９）、キャラクタパターン（Ａ、Ｄ）の組み合わせを含む小領域は８つである。すべての組み合わせについての頻度を表にすると、図５になる。
【００４０】
(iv）次に、ステップＳ２０７において、組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンを有する開口同士がマスク上で近接するように、配置を決定する。この処理は、ＣＰＵ１３０のキャラクタ開口配置決定部１３３によって行われる。組み合わせ頻度が高いということは、その組み合わせに係る２つのキャラクタ開口間で電子ビームが移動する頻度が高いということである。そのような開口間では、ビームの偏向変化量が極力少ないほうが好ましい。そこで、本発明では、キャラクタ開口間の距離と、組み合わせ頻度との積の総和を評価関数として、その値が最小となるようにキャラクタ開口の配置を決定する。
【００４１】
より詳細に説明すると、たとえば、半導体回路パターン内でのキャラクタパターンの出現頻度や、組み合わせ頻度を考慮せずに、マスク上にキャラクタ開口を単純にＡ〜￥まで順番に並べたとする。この状態を図６に示す。このような単純配置で、実際の回路パターンを小領域ごとに電子ビームで露光した場合、頻繁に使用するキャラクタ開口同士がマスク上で離れている可能性も高く、電子ビームの移動距離が長くなる。図６では、図５で求めた組み合わせ頻度をラインの太さで表わしてあるが、たとえば、使用する頻度の高いキャラクタパターンの組み合わせ（Ａ，Ｄ）、（Ａ、Ｅ）、（Ａ、Ｚ）などが、マスク上の離れた位置にあり、ビーム偏向に非常な無駄が生じていることがわかる。
【００４２】
このような問題点に対し、図４に示したキャラクタパターン出現頻度に基づき、図１２に示すように、出現頻度の高いものから順に、マスク１０７の中心から外周側へと並べていく方法がある。これは従来技術の欄で説明したとおりである。しかし、この方法では、キャラクタパターン同士がどのくらいの頻度で組み合わせられているかを考慮しておらず、小領域ごとに異なるキャラクタパターンが異なる配置でランダムに配置されているロジック回路を描画する場合、偏向整定待ち時間を充分に低減することができない。
【００４３】
そこで、本発明では、任意の２つのキャラクタパターンの組み合わせ頻度を導入し、マスク１０７上でのキャラクタ開口間の距離と組み合わせ頻度との積の和が最小になるように、マスク１０７上でのキャラクタ開口の配置を決定する。こうして決定された配置を図７に示す。
【００４４】
図７に示す本発明のキャラクタ開口の配置における、キャラクタパターンの組み合わせ頻度を図８に示す。出現頻度順に単純に外周に向けて配置した図１２の例とは異なり、現実に同一領域内で使用される頻度の高いキャラクタパターン同士が近接して配置されている。
【００４５】
（ｖ）最後に、ステップＳ２０９で、分割した各小領域ごとに、使用するキャラクタ開口を結ぶ距離が最短となるように、キャラクタ開口を使用する順序を決定する。この処理は、ＣＰＵ１３０の偏向順序設定部１３２により行われる。
【００４６】
図９〜図１１に、図３に示す半導体回路パターンを、ステップＳ２０７で決定された開口配置を有するマスクで、各小領域ごとに露光する場合のキャラクタ開口の使用順序を示す。たとえば、領域＃１では、キャラクタ開口の使用順序をＨ→￥→Ｄ→Ａ→Ｌ→Ｇ→Ｓ→Ｙとする。図９から明らかなように、マスク上に照射される電子ビームは、順次隣接するキャラクタ開口へと偏向され、領域＃１内での総偏向変化量が最小に抑えられる。小領域＃２〜＃１０についても同様に、ビーム移動距離が最小になるように、キャラクタ開口の使用順序を決定する。
【００４７】
さて、このようなマスクを使用して、電子ビームでパターン露光する場合を考える。小領域＃１の露光において、まず電子ビーム１０２は、第１デフレクタ１０５によって、最初に選択されたキャラクタ開口Ｈに導かれる。キャラクタ開口Ｈを透過した電子ビームは、第２デフレクタ１０９によって偏向され、ウエハ上の所定の位置（すなわち、図３に示す領域＃１の上端近傍でふたつのキャラクタパターンＡに挟まれた位置）に導かれる。
【００４８】
次に、電子ビーム１０２は第１デフレクタ１０５によってマスク上のキャラクタ開口“￥”へ移動される。キャラクタ開口“￥”を透過したビームは、第２デフレクタ１０９によって、ウエハ上の２ヶ所に順次結像される。図３の例では、まずキャラクタパターンＨに近い側の“￥”位置へショットされ、次いで、マスク１０７上で同じキャラクタ開口￥に固定されたまま、透過ビームだけが第２デフレクタ１０９によって右下コーナーへ偏向される。４番目に選択されるキャラクタ開口Ａについても同様にして、ウエハ１１１上の３ヶ所に順次ビーム偏向が行われる。
【００４９】
ＣＰＵ１３０のビーム偏向順序設定部１３３は、上述のようにウエハ上の同一露光域内で、同一のキャラクタパターンが複数ヶ所に露光される場合に、同一の開口が連続して使用されるように、マスク上の開口使用順序（第１偏向順序）とともに、ウエハ上への露光順序（第２偏向順序）を決定する。上述したように、半導体回路パターンの分割された小領域は、ウエハ１１１上でのビーム偏向領域（露光領域）に対応する。したがって、同一露光領域内であれば、マスク１０７上の同じキャラクタ開口を使用して、第２デフレクタ１０９により複数位置にかため撃ちすることが可能である。
【００５０】
本発明との比較例のために、キャラクタパターンの出現頻度だけに基づいて中心から外周へ向けてキャラクタ開口を配置した場合（図１２）の、各小領域での最良のキャラクタ開口使用順序を図１３〜１５に示す。これらは、従来の開口配置のマスクでビーム移動距離が最短となる偏向順序ではあるが、図９〜１１に示す本発明の開口使用順序に比べ、かなりビーム移動距離が長くなっている。裏返せば、本発明のキャラクタ開口配置方法および開口使用順序（ビーム偏向順序）の決定方法によれば、マスク上およびウエハ上でのビーム移動距離が大幅に低減され、偏向整定待ち時間が短縮されることがわかる。
【００５１】
具体的には、本発明の方法によれば、図１３〜１５に示す従来の開口配置での最短ビーム偏向に比べ、約１３％もビーム移動距離が短縮される。この値は、図３に示す、キャラクタパターンの種類が２８種類だけの簡略化した回路パターンの例で達成された値である。現実のロジック回路は、使用するキャラクタ種類の数も多く、マスク上でのキャラクタ開口配置領域も広い。本発明を現実の半導体回路パターンの露光に適用した場合、ビーム移動距離および偏向整定待ち時間が短縮されるという効果は、一層高まる。
【００５２】
本発明の露光装置および露光方法を実現するために、任意の回路パターンを読み込んでキャラクタパターンの出現頻度を計算するキャラクタ頻度計算部１３１の動作、ビーム移動距離が最短となるマスク上でのキャラクタ開口の配置を決定するキャラクタ開口配置決定部１３３の動作、マスク上およびウエハ上でビーム移動距離が最短となるように偏向順序を決定する偏向順序設定部１３２の動作を制御するプログラムを、あらかじめＣＰＵ１３０のメモリ１３４に記録しておいてもよい。また、プログラムをその他の記録媒体、たとえば、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスクなどの、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、その他半導体メモリなどに記録しておいてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光装置および露光方法によれば、露光すべき回路パターン内のキャラクタパターン出現頻度に加え、回路全体で任意の２つのキャラクタパターンが同一小領域内にある組み合わせ頻度をも考慮に入れる。これにより、頻繁に使用されるキャラクタ開口同士がマスク上で近接して位置する最良の開口配置が実現される。また、各小領域（露光領域）ごとに、マスク上およびウエハ上でのビーム移動距離が最短となるように偏向順序を決定するので、キャラクタ開口の選択に伴う偏向変化量を最小にすることが可能になる。この結果、偏向整定待ち時間を最短にすることができ、半導体回路製造のスループットを向上することができる。
【００５４】
本発明は、特に微細かつ大規模な半導体回路パターンの形成に効果的である。細く絞った荷電ビームを用いて、偏向整定待ち時間を大幅に短縮した部分一括露光方式によりパターン転写を行うので、複雑なパターンを高精度かつ短時間に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の部分一括露光方式による荷電ビーム露光装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の露光方法の手順を示す図である。
【図３】露光すべき回路パターンを複数の小領域に分割する例を示す図である。
【図４】図３の回路パターン内での、各キャラクタパターンの出現頻度を表わす表である。
【図５】図３の回路パターン内で、任意の２つのキャラクタパターンが同一領域内に存在する組み合わせ頻度を表わす表である。
【図６】従来の単純開口配置によりマスク上にキャラクタ開口を形成した場合の、ビームの移動状態を示す図である。
【図７】本発明の方法により、回路パターン全体の露光を通してマスク上でのビーム移動距離が最短になるようにキャラクタ開口を配置した例を示す図である。
【図８】図７に示すマスク上でのビーム移動状態を示す図である。
【図９】図７に示すマスクを用いて各小領域を露光する場合の、小領域＃１〜＃４での最短の開口使用順序を示す図である。
【図１０】図７に示すマスクを用いて各小領域を露光する場合の、小領域＃５〜＃８での最短の開口使用順序を示す図である。
【図１１】図７に示すマスクを用いて小領域を露光する場合の、各小領域＃９および＃１０での最短の開口使用順序を示す図である。
【図１２】キャラクタパターンの出現頻度のみに基づき、使用頻度の高い開口をマスクの中心から外周に向けて配置した従来の開口配置を示す図である。
【図１３】図１２に示すマスクを用いて各小領域を露光する場合の、小領域＃１〜＃４での最短の開口使用順序を示す図である。
【図１４】図１２に示すマスクを用いて各小領域を露光する場合の、小領域＃５〜＃８での最短の開口使用順序を示す図である。
【図１５】図１２に示すマスクを用いて小領域を露光する場合の、各小領域＃９および＃１０での最短の開口使用順序を示す図である。
【図１６】従来の開口配置によるマスクを用いて露光する場合のビーム偏向状態を示す図である。
【符号の説明】
１００ 露光装置
１０１ 電子銃
１０２ 電子ビーム
１０４ 成形アパーチャ
１０５ 第１デフレクタ（成形デフレクタ）
１０６ 投影レンズ
１０７ マスク
１０８ 縮小レンズ
１０９ 第２デフレクタ（対物デフレクタ）
１１１ ウエハ
１３０ ＣＰＵ
１３１ キャラクタ頻度計算部
１３２ 偏向順序設定部
１３３ キャラクタ開口配置決定部
３００ 半導体回路パターン

Claims (12)

1. 荷電ビームを照射する電子銃と、
   各々が所定の回路パターンの部分を構成する複数のキャラクタパターンに対応するパターンを有する複数の開口が形成されたマスクと、
   前記荷電ビームを前記マスク上の開口に選択的に導く第１デフレクタと、
   前記所定の回路パターンを複数の小領域に分割し、小領域ごとに、前記各キャラクタパターンの出現頻度を計算する頻度計算部と、
   前記出現頻度に基づいて、任意の２つのキャラクタパターンが同一の小領域内に存在する組み合わせ頻度を計算し、この組み合わせ頻度に基づいて、マスク上の開口配
   置を決定する開口配置決定部と、
   各小領域ごとに、前記荷電ビームで前記マスク上の各開口を照射する順序を決定する偏向順序決定部と、
   を備え、前記マスクは、あらかじめ前記開口配置決定部によって決定された開口配置を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記開口配置決定部は、各開口間の距離と、対応する組み合わせ頻度との積の総和が最小となるように、マスク上の開口配置を決定することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記マスクの開口を透過した荷電ビームをウエハ上の所定の位置に導く第２デフレクタをさらに備え、前記小領域は、前記ウエハ上の荷電ビームの偏向領域に対応することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記偏向順序決定部は、各小領域ごとに、前記マスク上での荷電ビームの移動距離が最小となるように照射順序を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置。
5. 前記偏向順序決定部は、同じキャラクタパターンの開口が連続して使用され、かつ前記ウエハ上で荷電ビームの移動距離が最小となるように荷電ビームの偏向順序を決定することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
6. 所定の回路パターンをウエハ上に転写するために使用される露光用マスクであって、
   前記回路パターンの部分を構成する複数の異なる形状のキャラクタパターンにそれぞれ対応する複数の異なるキャラクタ開口をそれぞれ一つずつ有し、
   前記複数の異なるキャラクタ開口は、前記回路パターンを複数の小領域に分割した場合に、任意の２つのキャラクタパターンが同一の小領域内に存在する組み合わせ頻度の高いキャラクタ開口同士を近接して配置されていることを特徴とする露光用マスク。
7. 前記キャラクタ開口は、各キャラクタ開口間の距離と、対応する組み合わせ頻度との積の総和が最小となるような配置で並べられていることを特徴とする請求項６に記載の露光用マスク。
8. 複数の異なる形状のキャラクタパターンがランダムに配置された所定の回路パターンを、複数の小領域に分割するステップと、
   前記小領域ごとに、各キャラクタパターンの出現頻度を計算するステップと、
   前記回路パターン全体を通して、任意の２つのキャラクタパターンが同一の小領域内にある組み合わせ頻度を計算するステップと、
   組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンの形状を有する開口どうしが近接するように、マスク上でのキャラクタ開口の配置を決定するステップと、
   前記小領域ごとに、使用するマスク上のキャラクタ開口を結ぶ距離が最短となるように、キャラクタ開口を使用する順序を決定するステップと、
   前記マスクを使用し、前記決定されたキャラクタ開口の使用順序にしたがって、前記所定の回路パターンをウエハ上に露光転写するステップとを含む露光方法。
9. 前記露光転写ステップは、前記決定されたキャラクタ開口の使用順序にしたがって、前記小領域ごとに荷電ビームを偏向させて露光することを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
10. 前記キャラクタ開口の配置決定ステップは、任意の２つのキャラクタ開口間の距離と、これらの開口に対応するキャラクタパターンの組み合わせ頻度との積の総和が最小となるように配置決定することを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記キャラクタ開口の使用順序決定ステップは、各小領域で同じキャラクタ開口が連続して使用されるようにキャラクタ開口使用順序を決定し、
    前記露光転写ステップは、前記マスクを透過した荷電ビームがウエハ上で移動する距離が最短となるように荷電ビームを偏向させることを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 複数の異なる形状のキャラクタパターンがランダムに配置された所定の回路パターンを表わす描画データを複数の小領域に分割し、
    前記小領域ごとに、キャラクタパターンの出現頻度を計算し、
    前記回路パターン全体を通して、任意の２つのキャラクタパターンの組み合わせが同一の小領域内にある組み合わせ頻度を計算し、
    組み合わせ頻度の高いキャラクタパターンの形状を有する開口どうしが近接するように、マスク上でのキャラクタ開口の配置を決定し、
    前記小領域ごとに、使用するマスク上のキャラクタ開口を結ぶ距離が最短となるように、キャラクタ開口を使用する順序を決定するステップを含むプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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