JPH04137614A - 荷電ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ＬＳＩ等の半導体集積回路のパターンをマス
クやウニ八等の試料に高速・高精度に描画するための荷
電ビーム描画方法に係わり、特に描画単位図形データの
生成を高速に行うことを可能とした荷電ビーム描画方法
に関する。

（従来の技術） 従来、ＬＳＩの回路パターンを形成する装置として、電
子ビーム描画装置が広く用いられている。この装置を用
いて回路パターンを描画する場合、ＣＡＤなどの設計デ
ータ作成ツールを用いて作成された設計データを、電子
ビーム描画装置に人力可能なデータ形式、即ち描画方式
及び描画装置の性能上の条件を満たしたデータ形式に変
換する必要かある。電子ビーム描画装置に入力可能な図
形データ形式の特徴は、（１）装置で受容可能な基本図
形群のみで構成されていること。

（２）多重露光とならないように図形相互の重なりの無
いこと。

（３）描画方式に基づき、単位描画領域毎に領域分割さ
れていること。

の３点である。パターンデータを生成するためには、こ
れらの条件を満たすデータ形式を定義し、ＬＳＩの設計
データをそのデータ形式に変換する必要かある。

変換処理工程では、設計パターンデータを入力として、
多重露光を防止するよう図形相互の重なりを除去し、電
子ビームの偏向幅によって決定される仮想的な描画領域
（以下フレームと呼ぶ）を定め、ＬＳＩチップ全体のパ
ターンデータを各フレーム単位に分割してフレームデー
タとして、描画装置で受容可能な基本図形群に図形を分
割するといった一連の処理を行う。

描画処理工程においては、上記データ形式を満たすよう
変換されたパターンデータの複数のフレーム領域を集め
て、１回のテーブル連続移動によって描画することがで
きる単位描画領域を描画ストライプ領域として読み出し
、−時的にパターンメモリ部に蓄積する。このパターン
メモリ部内のデータを解読し、階層的に定義された図形
データを１階層に展開し、ビーム成形手段により形成可
能な描画単位図形にパターン図形を分割するというデー
タ展開処理を行う。

その結果得られた描画単位図形データを基に、ビーム位
置及びビーム形状を制御すると共に、試料を載置したテ
ーブルを一定方向に連続的に移動し、描画ストライプ領
域内のパターンを描画する。次に、テーブルを連続移動
方向と直交する方向に描画ストライプ領域の幅だけステ
ップ移動し、必要なフレームデータをパターンメモリに
転送し、次のストライプ描画を行う。以上のように、ス
トライプ描画とステップ移動を繰り返すことにより、領
域全体の描画が行われる。

上記の描画手法を用いる場合、各ストライプ描画毎に、
描画開始前に必要なフレームデータをパターンメモリに
転送する必要がある。そのため、フレームデータ量が大
きくなるとステップ移動の間に転送しきれず、次のスト
ライプ描画の開始が遅れ、全体の描画スピードに影響を
及はすこととなる。従って、データ転送時間の短縮を目
的として、フレームデータ量を圧縮することが必要とな
る。

フレームデータ内の図形に注目すると、同じ形状の図形
が複数のフレームデータにおいて定義されていることが
多い。これらの図形をフレームに共通な図形（コモン図
形）としてピックアップし、フレームデータ内ではコモ
ンデータへの参照ポインタを定義するというデータ形式
により、フレームデータ量を圧縮することかできる。

第７図に、上記の描画手法における描画計算機より電子
光学系（Ｅ　ＯＳ　：　Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａ
Ｓｙｓｔｅｍ）への概略ブロック図を示し、以下に従来
例におけるデータの流れを説明する。

描画に先立ち、計算機１からコモンデータがコモンデー
タメモリ３に転送され、続いて１回目のストライプ描画
に必要なフレームデータかフレームデータメモリ４に転
送される。パターンデータデコーダ５は、メモリ４から
フレームデータを順次読み出し、その内容を解釈し、図
形データの場合はそのまま展開回路６へ転送する。コモ
ン図形への参照ポインタの場合は、コモンデータメモリ
３へ参照されたコモンデータを展開回路６へ出力するよ
うに信号を送る。展開回路６は、階層的に定義された図
形データを展開し、さらに図形データを描画単位図形に
分割し、描画位置及び描画時間のデータも併せて計算す
る。これらのデータはＦ　Ｉ　Ｆ　Ｏ（ＦｉｒｓｔＩ口
Ｆｉｒｓｔ　０ｕｔ）バッファメモリ７に送られ、ショ
ットデータデコーダ８によってバッファへの入力とは非
同期に読み出され、電子光学系２へと供給される。

従来、このようなデータ形式の採用で、フレムデータ量
及び描画パターン全体のデータ量の圧縮を行ってきた。

また、本データ形式に合わせて、描画開始時にコモンデ
ータをコモンデータメモリ３に転送し、描画中はメモリ
内に常駐させておくデータハンドリング手法を用いれば
、ストライプ描画開始時には必要なフレームデータのみ
を転送すればよくなり、データ転送時間の短縮をはかる
ことか可能であった。

ところで、最近のＬＳＩの高集積化及び大規模化に伴う
描画パターンデータ量の増加により、パターンデータの
階層構造の展開と描画単位図形への分割を行うデータ展
開処理に必要な処理時間か、荷電ビーム描画システム全
体の処理時間に占める割合が大きくなっている。前述し
た第７図の手法では、コモンデータメモリ内に常駐保持
されたコモンデータは、フレームデータから参照される
毎に、データ展開処理が行われている。従って、データ
量の圧縮及びデータ転送時間の短縮ははかれるものの、
各コモン図形についてデータ展開処理が繰り返し施され
ているため、このデータ展開処理に必要な時間が大きく
なる。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、コモンデータメモリ内に常駐保持され
たコモンデータに関しては、フレームデータから参照さ
れる毎にデータ展開処理か行われるため、コモン図形の
データ展開処理に必要な時間が大きくなり、これが描画
スルーブツトを低下させる要因となっていた。

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、コモン図形のデータ展開処理に要する
時間を短縮することができ、描画スループットの向上を
はかり得る荷電ビーム描画方法を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、荷電ビーム描画装置に供される描画パ
ターンデータの階層構造の展開と描画単位図形への分割
を行うデータ展開処理において、各フレームデータから
複数回参照されるコモン図形について、１度展開処理し
た結果を以後繰り返し用いることにより、全描画に必要
なデータ展開処理時間を短縮することにある。

即ち本発明（請求項１）は、ＬＳＩチップの領域をビー
ム偏向幅により決定されるフレーム領域に分割し、各フ
レーム領域毎の描画に必要な情報からなるフレームデー
タと、複数のフレーム領域に共通な情報を抽出したコモ
ンデータとによってＬＳＩチップ全体の描画パターンを
構成し、コモンデータ及び各々のフレームデータを基に
、フレーム領域を集めた描画ストライプ領域を描画する
という処理を繰り返して、所望の領域全体の描画処理を
行う荷電ビーム描画方法において、予め描画開始前にコ
モンデータ内のコモン図形についてデータ展開処理（描
画単位図形データへの分割処理）を行い、その結果をメ
モリ等の記憶装置内に保持しておき、フレームデータか
らコモン図形への参照が行われた場合には、記憶装置に
保存された描画単位図形データを読み出して描画に用い
ることを特徴としている。

また、本発明（請求項２）は、ＬＳＩチップの領域をビ
ーム偏向幅により決定されるフレーム領域に分割し、各
フレーム領域毎の描画に必要な情報からなるフレームデ
ータと、複数のフレーム領域に共通な情報を抽出したコ
モンデータとによってＬＳＩチップ全体の描画パターン
を構成し、コモンデータ及び各々のフレームデータを基
に、フレーム領域を集めた描画ストライプ領域を描画す
るという処理を繰り返して、所望の領域全体の描画処理
を行う荷電ビーム描画方法において、１回目のフレーム
データからの参照時にコモンデータ内のコモン図形を描
画単位図形に展開処理し、その処理結果をメモリ等の記
憶装置に保持しておき、以後の参照時には再び展開処理
を行わず、記憶装置内に保持された描画単位図形データ
を読出して描画に用いることを特徴としている。

なお、展開された描画単位図形は、展開前のパターンデ
ータに比べてデータ量が多くなる傾向にあるので、展開
結果を保存しておく記憶装置の記憶容量を圧迫しないよ
うに記憶領域の管理を効率良く行う必要がある。このた
め、データ変換時にコモン図形を作成する際に、記憶領
域の管理情報として、各コモン図形についてフレームか
らの参照回数を付与しておき、請求項２の方法における
２回目以降の参照の際に、この参照回数情報を用いてコ
モン図形の必要性を判断し、不要となったコモン図形の
展開結果に割り付けられていた記憶領域を解放し、新た
な展開結果の記憶領域として再利用するのが望ましい。

（作用） 複数のフレームに共通して存在する図形をコモン図形と
して定義し、そのデータを描画中はコモンデータメモリ
内に常駐させ、他方、各フレームに固有の図形とコモン
図形の参照情報を各ストライプ描画の開始前に毎回フレ
ームデータメモリへ転送する。描画装置は、フレームデ
ータメモリ内の図形データの階層構造を展開し、描画単
位図形に分割するデータ展開処理を行い、描画制御回路
へ出力する。本発明によれば、上記の展開処理において
、フレームデータより複数回参照される同じコモン図形
のデータ展開処理を最小限の回数で済ませることができ
、展開処理時間の大幅な短縮をはかることができる。

また、近年のＬＳＩの高集積化の傾向を鑑みると、将来
、更に大規模化・高集積化が進むものと予想される。そ
れに伴い、パターンデータ量が飛躍的に増加し、描画ス
ルーブツトに深刻な影響を及ぼす虞れがあるが、本発明
による展開処理の高速化により、描画システム全体の高
スルーブツト化を実現することが可能である。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例方法に使用した電子ビ
ーム描画装置における描画計算機から電子光学系までの
概略ブロック図である。描画に先立ち、ＬＳＩ設計デー
タを入力として電子ビーム描画装置の人力データ形式に
変換を行う。その際、コモンデータについては、さらに
階層構造を展開して描画単位図形に分割しておく　。

描画時には、計算機】１よりフレームデータはフレーム
データメモリ１４へ、コモンデータを描画単位図形に展
開したショットデータはショットデータメモリ１９へ転
送する。パターンデータデコーダ１５は、メモリ１４か
らフレームデータを読み出して解析し、データの流れを
制御する。展開回路１６は、データが持つ階層構造を展
開し、描画単位図形に分割し、描画位置情報や描画時間
を求め、ＦＩＦＯバッファメモリ〕７へ出力する。ＦＩ
ＦＯバッファメモリ１７は、その上流と下流の処理を非
同期的に行うことを可能とする。ショットデータデコー
ダ１８は、ＦＩＦＯバッファメモリ１７からデータを読
み出し、ＥＯ５１２へデータを転送する。

ここで、パターンデータデコーダ１５の働きを詳しく述
べると、フレームデータメモリ１４からデータを読み出
して解析し、フレーム固有の図形データであれば展開回
路１６へ転送し、コモン図形への参照ポインタであれば
、参照された図形を出力するようにショットデータメモ
リ１９へ要求信号を出す。ショットデータメモリ１９は
、パターンデータデコーダ１５からの要求に答えて、既
に展開してあったショットデータをＦＩＦＯバッファメ
モリ１７へ出力する。

この方法を用いると、データ展開に時間がかかる場合、
ＦＩＦＯバッファメモリ１７の入力に制御が必要となる
。即ち、ＦＩＦＯバッファメモリ１７に入力されるデー
タには、展開回路１６を経由したデータと、ショットデ
ータメモリ１９から転送されたデータの２種類がある。

一般に、複雑な展開処理よりもメモリからのデータ転送
の方がより高速であるので、パターンデータデコーダ１
５か次々にデータを読み出し、解析していくと、展開中
のデータを追い越してショットデータが転送され、デー
タの順番か相前後したり、重複してしまう恐れがある。

これを防止するために、パターンデコーダ１５がショッ
トデータメモリ１９へ送る出力要求信号は、展開回路１
６か前の図形の展開終了を知らせる展開終了信号を待っ
て出力する。これにより、ＦＩＦＯバッファメモリ１７
への入力データの制御が可能となる。

このように本実施例によれば、描画前にコモンデータ内
のコモン図形を予め描画単位図形（ショットデータ）に
展開処理してショットデータメモリ１９に格納しておき
、フレームデータからコモン図形を参照する毎にショッ
トデータメモリ１９からショットデータを読出すように
している。このため、パターンデータの展開処理工程に
おいて、コモン図形を参照する毎に階層構造を展開した
り、描画単位図形に分割したりする必要がなくなり、展
開処理時間の短縮をはかることができる。その結果、コ
モン図形の展開処理に要する時間を短縮することができ
、装置稼働率の向上及び描画スルーブツトの向上に寄与
することが可能となる。

第２図は、本発明の第２の実施例方法を説明するための
ブロック図である。なお、第１図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。この実施例が
先に説明した実施例と異なる点は、予め描画開始前にコ
モンブタを展開処理するのではなく、フレームデータか
らのコモンデータ内のコモン図形への１回目の参照時に
コモン図形を描画単位図形に展開処理することにある。

本実施例においてデータ変換を行う際には、各コモン図
形に対するフレームデータからの参照回数をカウントし
ておく。描画の際には、コモンデータはコモンデータメ
モリ１３に常駐し、フレームデータはフレームメモリ１
４に描画の必要に応して転送される。コモンデータはフ
レームデータから参照されたときに展開する。展開され
たコモン図形はショットデータメモリ１９に格納して、
繰り返し使用する。また、フレームデータからの参照回
数は、後述の参照ポインタテーブル２０に登録しておく
。各ブロックの機能は第１の実施例とほぼ同様であるが
、コモンデータを記憶するコモンデータメモリ１９か追
加されており、パターンデータデコーダ１５の機能が多
少複雑となっている。

第３図は、本発明の第２の実施例に係わるパターンデー
タデコーダ１５の動作を示すフローチャートである。パ
ターンデータデコーダ１５は、メモリ１４からフレーム
データを読み出して解析し、フレーム固有のデータであ
れば展開回路１６へ送り、コモンデータへの参照ポイン
タであれば、参照ポインタテーブルの情報を基にコモン
データを展開回路１６に送ったり、ショットデータメモ
リ１９内の展開結果をＦＩＦＯバッファ１７に送ったり
する。

参照ポインタテーブル２０は、第４図に示すように、コ
モン図形への参照ポインタ２１と、ショットデータメモ
リ１９内の実アドレス２２と、残り参照回数２３の対照
表である。コモン図形か初めて参照された時に、アドレ
ス２２と参照回数２３が登録される。従って、このテー
ブル２０に登録されていれば以前に展開処理が行われて
おり、登録されていなければ初めての参照てあって展開
処理が必要であることを意味する。アドレス２２には、
展開処理結果を記憶するための記憶領域をショットデー
タメモリ１つに確保てきた場合には、記憶領域の先頭番
地が代入されており、確保できなかった場合には、ＮＵ
Ｌ　Ｌコードか代入されている。

従って、参照ポインタテーブル２０に登録されていても
、アドレス値がＮＵＬＬコードの場合には、前回の展開
処理結果がショットデータメモリ１９に記憶されていな
いため、再度展開処理が必要となる。また、登録された
コモン図形について、参照される毎に残り参照回数２３
をデクリメントすることによって、展開処理結果が必要
であるかどうかか判断できる。不必要（即ち、残り参照
回数−〇）となったらショットデータメモリ１９内に割
り付けられていた記憶領域を解放し、参照ポインタテー
ブル２０からそのコモン図形の情報を削除する。これに
よって、新たな展開処理結果に解放した記憶領域を利用
することができ、メモリを効率的に用いることかできる
。

展開処理結果を記憶するために、任意の大きさの記憶領
域を割り付けたり解放したりするが、使用領域と未使用
領域を管理する必要かある。

このため、第５図のような未使用領域管理テーブル２４
を用いて、ショットデータメモリ１９内の未使用領域を
、任意の大きさ（例えばショット図形データのサイズ）
のブロック単位に管理する。連続した未使用領域を一区
画として、未使用領域管理テーブルの一つのエントリに
対応させる。

第５図（ａ）に示すように、エントリには、開始アドレ
ス２５と未使用領域のブロック数２６か書かれている。

領域を確保する際には、要求ブロック数より大きな最初
の未使用領域を探し、丁度同じ大きさの未使用領域であ
ればエントリを消去１２、大きい未使用領域であれば要
求ブロック単位だけ開始アドレス２５をずらし、未使用
ブロック数２６を減する。解放する際には、解放する領
域が前から存在する未使用領域に隣接していたら、その
エントリのブロック数を解放ブロック数たけ増やし、開
始アドレス２５を調整する。隣接していない場合には、
解放番地に対応するエントリを新たに挿入し、開始アド
レス１５と解放ブロック数を書き込む。第５図（ｂ）に
テーブルの状態遷移例を示す。

このような方法でメモリ領域を管理することができるが
、多数の図形について任意のサイズの記憶領域を繰り返
し割り付けたり解放したりすると、比較的小さなブロッ
ク数の未使用領域が存在することとなり、メモリ効率を
悪化させてしまう。そこで、要求ブロック数よりも大き
な未使用領域か見つからない場合には、第６図中に２７
．２８で示すように小さな領域を複数割り当てて利用す
ることとする。これを実現するために、確保された領域
には全て、領域のブロック数と次の領域の先頭番地とを
ヘッダ情報として持たせる。単一の割当領域の場合や複
数の割当領域の最終領域２８の場合には、次の領域の先
頭番地にはＮＵＬＬコードを入れておき、次の領域かリ
ンクされていないことを明示する。

このように本実施例によれば、フレームデータからコモ
ン図形への第１回目の参照時にコモン図形を描画単位図
形に展開し、その結果をショットデータメモリ１つに格
納し、２回目以後の参照時にはショットデータメモリ１
９からショットデータを読出すようにしている。従って
、先の実施例と同様に、パターンデータの展開処理工程
において、コモン図形を参照する毎に階層構造を展開し
たり、描画単位図形に分割したりする必要かなくなり、
展開処理時間の短縮をはかることができる。また、参照
回数をデータ変換処理時等に求めておき、それを手掛か
りにコモン図形の必要性を判断し、不要となった展開結
果を破棄することにより、メモリ効率を高めることか可
能となる。その結果、描画時間の短縮により半導体回路
描画の高スルーブツト化が実現され、メモリ効率を高め
ることで装置コストを抑制することか可能であり、装置
稼働率の向上及びコストダウンに寄与することができる
。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施
することかできる。例えば、電子ビームの代わりにイオ
ンビームを用いたイオンビーム描画装置に適用すること
も可能である。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、荷電ビーム描画装
置に供される描画パターンデータの階層構造の展開と描
画単位図形への分割を行うデータ展開処理において、各
フレームデータから複数回参照されるコモン図形につい
て、１度展開処理した結果を以後繰り返し用いることに
より、コモン図形のデータ展開処理に要する時間を短縮
することかでき、描画スルーブツトの向上をはかること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例方法に使用した電子ビー
ム描画装置における描画計算機から電子光学系までを示
す概略ブロック図、第２図乃至第６図は本発明の第２の
実施例方法を説明するためのもので、第２図は描画計算
機から電子光学系までを示す概略ブロック図、第３図は
パターンデータデコーダの動作を示すフローチャート、
第４図は参照ポインタテーブルを示す模式図、第５図は
未使用領域管理テーブルを示す模式図、第６図はショッ
トデータメモリ内のイメージを示す模式図、第７図は従
来例の電子ビーム描画装置を示す概略ブロック図である
。 １１・・・描画計算機、 １２・・・電子光学系（ＥＯＳ）、 １３・・・コモンデータメモリ、 １４・・・フレームデータメモリ、 １５・・・パターンデータデコーダ、 １６・・・展開回路、 １７・・・ＦＩＦＯバッファメモリ、 １８・・・ショットデータデコーダ、 １９・・・ショットデータメモリ、 ２０・・・参照ポインタテーブル、 ２］・・・参照ポインタ、 ２２・・・展開結果記憶アドレス、 ２３・・参照回数、 ２４・・未使用領域管理テーブル、 ２５・・・未使用領域開始アドレス、 ２６・・・未使用領域ブロック数、 ２７．２８・・・展開結果記憶領域。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＬＳＩチップの領域を荷電ビーム描画装置のビー
   ム偏向幅により決定されるフレーム領域に分割し、各フ
   レーム領域毎の描画に必要な情報からなるフレームデー
   タと、複数のフレーム領域に共通な情報を抽出したコモ
   ンデータとによってＬＳＩチップ全体の描画パターンを
   構成し、 コモンデータ及び各々のフレームデータを基に、フレー
   ム領域を集めた描画ストライプ領域を描画するという処
   理を繰り返して、所望の領域全体の描画処理を行う荷電
   ビーム描画方法において、 予めコモンデータ内のコモン図形を描画単位図形へ分割
   した結果を記憶装置内に保持しておき、フレームデータ
   からコモン図形への参照時に該記憶装置内の描画単位図
   形データを読み出して描画に用いることを特徴とする荷
   電ビーム描画方法。
2. （２）ＬＳＩチップの領域を荷電ビーム描画装置のビー
   ム偏向幅により決定されるフレーム領域に分割し、各フ
   レーム領域毎の描画に必要な情報からなるフレームデー
   タと、複数のフレーム領域に共通な情報を抽出したコモ
   ンデータとによってＬＳＩチップ全体の描画パターンを
   構成し、 コモンデータ及び各々のフレームデータを基に、フレー
   ム領域を集めた描画ストライプ領域を描画するという処
   理を繰り返して、所望の領域全体の描画処理を行う荷電
   ビーム描画方法において、 フレームデータからコモンデータ内のコモン図形への１
   回目の参照時に、コモン図形を描画単位図形に展開し、
   その結果を記憶装置内に保持し、２回目以後の参照時に
   は該記憶装置内の描画単位図形データを読み出して描画
   に用いることを特徴とする荷電ビーム描画方法。