JPH05198483A

JPH05198483A - 荷電粒子ビーム露光方法

Info

Publication number: JPH05198483A
Application number: JP26035292A
Authority: JP
Inventors: Juichi Sakamoto; 樹一坂本; Hiroshi Yasuda; 洋安田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1993-08-06
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JP3295855B2

Abstract

(57)【要約】【目的】荷電粒子ビーム露光法に関し、微細な細線パ
ターンを含む装置パターンを精密かつ迅速に露光できる
露光法を提供する。【構成】設計データから繰り返し露光される要素パタ
ーンのためのブロック露光用データと前記要素パターン
とは異なる矩形の要素パターンのための可変矩形露光用
データを抽出する工程と、この可変矩形露光用データか
ら小さい細線要素パターンのための細線ブロック露光用
データを抽出する工程と、これらの抽出した各露光用デ
ータに基づいてビーム整形マスク上の開口の位置、サイ
ズ、形状の情報を含むマスクデータを抽出する工程と、
このマスクデータに基づいてビーム整形マスクを作製す
る工程と、荷電粒子ビームを、前記各露光用データに基
づいて、ブロック露光用開口、可変矩形露光用開口およ
び細線ブロック露光用開口の一つを選択的に通すことに
よって装置パターンを対象物の上に露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビーム露光
法、特に、可変矩形露光法によっては鮮明なパターンの
露光が困難な、例えば０．１μｍ以下の幅で任意の長さ
を有する細線パターンを含む回路パターンを露光する荷
電粒子ビーム露光法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、集積回路の高集積化に伴い、長年
微細パターン形成の主流であった光を使用するフォトリ
ソグラフィー技術に代わり、電子ビーム等の荷電粒子ビ
ームを使用する新しい露光法が検討されるようになって
きた。

【０００３】この電子ビーム等の荷電粒子ビームを使用
する露光法には、ミクロン程度またはそれ以下のサブミ
クロン程度の微細なパターンを形成することができると
ころに大きな特徴がある。

【０００４】電子線ビーム露光法によれば、集積回路パ
ターンは、微細に集束された電子ビームによって半導体
ウェハの上に形成されたレジスト膜の表面上に露光さ
れ、０．０２μｍあるいはそれ以下の位置合わせ精度で
０．０５μｍより微細な幅のパターンの露光が容易に達
成される。

【０００５】他方、このような電子ビーム露光法におい
ては、集積回路パターンを集束された電子ビームによっ
てパターン内を隈無く操作して塗りつぶす、いわゆる一
筆書きの手法によって描画されるために、１回の光照射
によって大面積の基板が露光される従来の光学露光法に
比較して、露光工程の処理能力（スループット）に限界
があるという欠点をもっている。

【０００６】このような問題を克服するために、本発明
の発明者らは、先に、集束電子ビームを、半導体集積回
路装置の大きくて複雑なパターンの一部を構成する要素
パターンの形状に整形する電子ビームを用いたブロック
露光法を提案した（例えば、特開昭５２−１１９１８５
号公報参照）。

【０００７】このブロック露光法においては、通過する
電子ビームを整形するための、半導体集積回路パターン
の要素パターンの形状である長方形、三角形、円形、十
字形等の形状をもつ複数の開口を有する電子ビーム整形
マスク（ブロックマスク）が電子ビームを整形するため
に用いられる。

【０００８】電子ビームを偏向してこれらの複数の開口
の１つに選択的に投射して通過させることによって、電
子ビームの断面形状を通過した開口の形状に応じて整形
し、選択された開口の断面形状をもつ通過電子によって
対象物、例えば、半導体基板上に形成されたフォトレジ
スト膜を露光することができる。前記の集積回路パター
ンを構成する要素パターンを連続的に繰り返し露光する
ことによって、所望の半導体集積回路の大面積で複雑な
パターンを露光することができる。

【０００９】このようなブロック露光法は、特に、半導
体メモリ（ＤＲＡＭ）パターンのように、大部分が要素
パターンの繰り返しで構成される集積回路パターンの露
光工程に適用する場合に有効である（特開昭６２−２６
０３２２号公報）。

【００１０】この露光法によってさらに効率よく露光を
行うためには、繰り返し頻度の高い可能なかぎり多種、
例えば、２０〜４０種の開口群を具える電子ビーム整形
マスクを用意することが必要であり、本発明者等は、多
数の開口形状を有する電子ビーム整形マスクを用いる場
合に有効なブロック露光法を提案してきた。

【００１１】ここで、本発明の説明に先立ち、本発明の
基礎をなす、本発明の発明者等が先に提案したブロック
露光方法とブロック露光装置について説明する。

【００１２】図１は、本発明者等が先に提案したブロッ
ク露光装置の構成説明図である。この図は、本発明を実
施し得る電子ビーム露光装置の構成を示している。この
図面において、１０は露光系、１１はカソード電極、１
２はグリッド電極、１３はアノード電極、１４は電子
銃、１５は整形スリット、１６は第１の電子レンズ、１
７，２１，２２，２３，２４，３３，３４は偏向器、１
８は第２の電子レンズ、１９は第３の電子レンズ、２０
はブロックマスク、２５はブランキング偏向器、２６は
第４の電子レンズ、２７はブランキング開口板、２７ａ
はブランキング開口、２８はリフォーカスコイル、２９
は第５の電子レンズ、３０はダイナミック収束コイル、
３１はダイナミックスティグコイル、３２は対物レン
ズ、３５はステージ、３６，３７，３８，３９は調整コ
イル、５０は制御系、５１は磁気記憶装置、５２はＣＰ
Ｕ、５３はインターフェイス回路、５４はデータメモ
リ、５５はパターン発生器、５６，５７，６１，６４，
６５，６９はＤ／Ａ変換器、５８はマスク移動機構、５
９はクロック発生器、６０はブランキング制御回路、６
２はシーケンス制御回路、６３は偏向制御回路、６６は
ステージ移動機構、６７はレーザ干渉計、６８はステー
ジ位置較正回路である。

【００１３】このブロック露光装置は、電子ビームによ
って露光を行う露光系１０と、この露光系１０の露光操
作を制御する制御系５０から構成されている。

【００１４】露光系１０は、熱電子を放出するカソード
電極１１と、電子を加速して電子ビームにするアノード
電極１３、カソード電極１１から放出された電子のアノ
ード電極１３への流れを制御するグリッド電極１２から
構成される電子銃１４を含んでいる。このようにして、
電子銃１４から放出された電子ビームは、発散電子ビー
ムとして可動ステージ３５上に保持されているターゲッ
トすなわち対象物Ｗの方向に走行する。

【００１５】このようにして形成された電子ビームは、
整形スリット１５に形成された整形開口を通されて所望
の断面形状に整形され、カソード電極１１からパターン
が形成される対象物Ｗに延びる光軸Ｏに一致する方向に
走行するように方向付けられる。典型的には、整形開口
は矩形または正方形であり、この対象物Ｗは半導体基板
（ウェハ）である。

【００１６】電子ビームを光軸Ｏに対して所望の位置に
調整するために、調整コイル３６，３７，３８および３
９が光軸Ｏに沿って設けられている。このように整形ス
リット１５によって整形された電子ビームは、第１の電
子レンズ１６によって、光軸Ｏ上に位置する点Ｐ₁に収
束される。そして、この点Ｐ₁に一致する位置に、電子
ビームを、制御信号ＨＳ₁に応じてブロックマスク２０
に投射するように偏向する偏向器１７が設けられてい
る。

【００１７】次いで、電子ビームは、点Ｐ₁に一致する
焦点を有する第２の電子レンズ１８によって平行電子ビ
ームに変換され、ブロックマスク（電子ビーム整形マス
ク）２０の電子ビームを整形するための複数の開口のい
ずれかを通される。ブロックマスク２０の選択された開
口を通すことによって、所望の断面形状をもつ電子ビー
ムを形成することができる。

【００１８】電子ビームをブロックマスク２０の特定の
開口に投射することを目的として、平行電子ビームを一
旦光軸Ｏから外れるように偏向するために、ブロックマ
スク２０の上方に１対の偏向器２１，２２が設けられ、
さらに、電子ビームを光軸Ｏに振り戻すために、ブロッ
クマスク２０の下方に他の一対の偏向器２３，２４が設
けられている。偏向器２１〜２４は前に説明したよう
に、供給される偏向制御信号ＰＳ₁〜ＰＳ₄に応答し
て、電子ビームを偏向し選択されたブロックマスク２０
の上の開口に投射する。

【００１９】このように、光軸Ｏに振り戻された平行電
子ビームは、第３の電子レンズ１９を通過して光軸Ｏの
上にある点Ｐ₂に収束される。この電子ビームは、第４
の電子レンズ２６および第５の電子レンズ２９を含む縮
小電子レンズ系を通過して、対物レンズ３２によって対
象物Ｗの上に収束される。このようにして、選択された
ブロックマスク２０の上の開口の形状を有する光像が、
対象物Ｗの上面の上に投影される。

【００２０】対物レンズ３２の中には、収束補正あるい
はスティグ補正を行うために、ダイナミック収束コイル
３０、ダイナミックスティグコイル３１等の種々のコイ
ルや偏向器が設けられている。さらに、収束電子ビーム
を対象物Ｗ上を移動させるめの偏向器３３，３４が設け
られており、偏向器３３はビームスポットを最大２ｍｍ
×２ｍｍの範囲で偏向し、他方、偏向器３４は電子ビー
ムをおよそ１００μｍ×１００μｍの狭い範囲で偏向す
る。

【００２１】さらに、電子ビームの付加的収束制御を行
うために、リフォーカスコイル２８が第５の電子レンズ
２９の上方に設けられている。そして、対象物Ｗの上へ
の電子ビームの投影と遮断を制御するために、第４の電
子レンズ２６と第５の電子レンズ２９の間に、光軸Ｏ上
に電子ビームを通過させるブランキング開口２７ａを有
するブランキング開口板２７が、配置されている。

【００２２】ブランキング開口２７ａは小さい直径を有
し、ブランキング開口板２７は、電子ビームが光軸Ｏか
ら外れて偏向されるときは電子ビームを遮断する。その
ため、電子ビームは対象物Ｗの表面から消失する。この
ように電子ビームを投影したり遮断するために、ブラン
キング偏向器２５を第３の電子レンズ１９とブランキン
グ開口板２７の間に設け、ブランキング偏向器２５は、
供給されるブランキング制御信号ＳＢに応答して電子ビ
ームを光軸Ｏから外すように偏向する。

【００２３】次に、露光系１０を制御する制御系５０に
ついて説明する。再び図１を参照すると、制御系５０
は、対象物Ｗの上に形成される半導体装置あるいは集積
回路装置の種々の設計データを記憶している磁気記憶装
置５１と、露光系１０を制御するＣＰＵ５２を含んでい
る。このＣＰＵ５２は、パターンデータが書き込まれる
対象物Ｗの上の位置を示すパターン位置データ、ブロッ
クマスク２０の上の開口の配列を示すマスク情報等のよ
うな半導体装置のパターン情報を読み取る。

【００２４】磁気記憶装置５１から読み取られたパター
ン情報とマスク情報は、一方ではデータメモリ５４に転
送され、他方では、インターフェイス回路５３を介して
シーケンス制御回路６２に転送される。データメモリ５
４はパターン情報とマスク情報を蓄積し、これらの情報
をパターン情報やマスク情報に応答して、偏向制御デー
タＰＤ₁〜ＰＤ₄を発生するパターン発生器５５に転送
する。

【００２５】偏向制御データＰＤ₁〜ＰＤ₄は、Ｄ／Ａ
変換器５７に送られ、そこでアナログ偏向制御信号ＰＳ
₁〜ＰＳ₄に変換される。ブロックマスク２０の上の開
口の選択は先に説明したようにして達成される。パター
ン発生器５５は、さらに、露光されるべき対象物Ｗ上の
位置を示す位置データＳＤ₃を発生する。この位置デー
タＳＤ₃は、Ｄ／Ａ変換器６５に送られ、そこで、対物
レンズ３２中のサブ偏向器３４を駆動するためのアナロ
グ信号Ｓ ₃に変換される。

【００２６】パターン発生器５５はさらに、所望のパタ
ーンにおける選択パターンとブロックマスク２０の上の
選択パターンの間の差を示す補正データＨＤを発生し、
これをＤ／Ａ変換器５６に供給し、ここで、この補正デ
ータＨＤは、偏向器１７を駆動する制御信号ＨＳ₁に変
換される。電子ビームは、制御信号ＨＳ₁に応答してブ
ロックマスク２０の上を動かされ、電子ビームを選択さ
れた開口から僅かにオフセットすることによって付加的
整形が行われる。

【００２７】電子ビームの可変矩形整形は、偏向器１７
によって達成され、偏向器１７は電子ビームを、典型的
には５００μｍ×５００μｍのサイズの限定された領域
内で、高速で偏向するために使用され、他方、偏向器２
１〜２４は、電子ビームを、典型的には５ｍｍ×５ｍｍ
の比較的広い範囲で遅い速度で偏向するために使用され
る。

【００２８】典型的には、偏向器１７は静電偏向器によ
って構成され、反面、偏向器２１〜２４は電磁偏向器に
よって構成される。これに加えて、パターン発生器５５
は、ブロックマスク２０を移動するための制御データＭ
ＫＤを発生し、この制御データＭＫＤはマスク移動機構
５８に供給される。マスク移動機構５８は、制御データ
ＭＫＤに応答してブロックマスク２０を実質的に光軸Ｏ
に垂直な面内で移動する。

【００２９】このように、選択した特定の開口を電子ビ
ームの偏向によって照射できる範囲内にブロックマスク
２０を移動することによって、ブロックマスク２０の全
ての開口を電子ビームによって照射できるようにするこ
とができる。

【００３０】さらに、パターン発生器５５は、リフォー
カスコイル２８を駆動する制御信号を発生し、この制御
信号をＤ／Ａ変換器６９を介してリフォーカスコイル２
８に供給する。

【００３１】このようにして、電子ビームが偏向器３
３，３４によって偏向されているときであっても、対象
物Ｗの表面上の電子ビームの最適な収束状態が維持され
る。また、パターン発生器５５は、露光の実行あるいは
露光の待ち時間を指示するためのタイミング信号Ｔを発
生し、このタイミング信号Ｔはクロック制御回路あるい
はクロック発生器５９に供給され、露光の中断を指示す
るブランキング制御データＢＣを発生する。

【００３２】このブランキング制御データＢＣは、ブラ
ンキング制御回路６０に供給され、ブランキング制御回
路６０は、すでに説明したようにブランキング制御デー
タＢＣを発生するＤ／Ａ変換器６１を介してブランキン
グ偏向器２５を駆動する。クロック発生器５９はさら
に、後で詳細に説明される露光のスループットを決定す
る予め決定された速度で動作するシステムクロックを発
生する。

【００３３】シーケンス制御回路６２は、インターフェ
イス回路５３から伝達されるタイミング情報を検知し、
露光工程の開始を指示し、パターン発生器５５を介し
て、偏向制御回路６３に供給される主偏向データＭＤを
出力するようにデータメモリ５４を制御する。偏向制御
回路６３は、供給されるデータＭＤに応答して主偏向制
御データＳＤ₂を発生し、このデータＳＤ₂はＤ／Ａ変
換器６４に供給され、ここで偏向制御信号Ｓ₂に変換さ
れる。

【００３４】この偏向制御信号Ｓ₂は、対物レンズ３２
の中の主偏向器３３を駆動する。さらに、偏向制御回路
６３は、シーケンス制御回路による信号に応答してステ
ージ位置較正回路６８を制御し、このステージ位置較正
回路６８は、すでに説明したように、駆動信号Ｓ₃を発
生するＤ／Ａ変換器６５を介して偏向器３４を駆動す
る。

【００３５】偏向制御回路６３とステージ位置較正回路
６８に協動して、シーケンス制御回路６２は、レーザ干
渉計６７によってステージ３５の位置をモニターする
し、ステージ３５を動かすためにステージ移動機構６６
を駆動する。これによって、対象物Ｗの上のどのような
所望の位置においても、ブロックマスク２０で選択した
パターンの露光が行われる。

【００３６】図２は、従来のブロックマスクの構成説明
図である。この図は、図１の装置で使用される電子ビー
ムを整形するためのブロックマスク２０の構成を示して
いる。図２を参照すると、ブロックマスク２０には、行
および列に配列され、相互にピッチＥＬだけ離され、各
領域は約５ｍｍ×５ｍｍの大きさの数多くのパターン領
域Ｅ₁〜Ｅ₉が設けられている。一つの領域の大きさ
は、偏向器２１，２２で電子ビームを偏向できる大き
さ、例えば１〜５ｍｍ□の範囲にすることができる。

【００３７】図３は、従来のパターン領域の構成説明図
である。この図は、図２のブロックマスクに形成された
数多くのパターンブロックを有するパターン領域の構成
を示している。図２に示された各パターン領域は、図３
に示されるように、行および列に配列され、相互にピッ
チＢＬだけ離して形成された電子ビームを整形するため
の開口を含む数多くのブロック領域Ｂ₁〜Ｂ₃₆を有して
いる。各ブロック領域は、１回に照射されるビームサイ
ズとなり、１００μｍ×１００μｍ〜５００μｍ×５０
０μｍの大きさを有している。

【００３８】図４は、従来の電子ビーム整形用開口の構
成説明図である。この図は、図３に示されたブロックマ
スクに形成された電子ビーム整形用開口の例を示してい
る。この図において、２０はブロックマスク、２０ａ〜
２０ｇは開口である。この図は、先に説明したブロック
領域Ｂ₁〜Ｂ₃₆に含まれるブロック領域Ｂａ〜Ｂｄに形
成された電子ビーム整形用開口の例を示しているが、ブ
ロック領域Ｂａ〜Ｂｄはそれぞれ開口２０ａ〜２０ｇを
有している。

【００３９】図５は、従来の電子ビーム整形過程説明図
である。この図は、ブロックマスクに形成された開口に
よって電子ビームを整形する過程を示している。この図
において、２０はブロックマスク、７１は電子ビーム照
射領域、７２ａ〜７２ｄはブロック露光用開口である。
この図には、開口７２ａ〜７２ｄのような他の形状のブ
ロック露光用開口も示されている。

【００４０】偏向器２１〜２４を用いて電子ビームを偏
向することによって、ハッチングが施されている電子ビ
ーム照射領域７１を移動して、ブロック領域の１つを電
子ビームによって照射することができる。図示された例
においては、電子ビームはブロック露光用開口７２ａに
対応した形状に応じて整形される。

【００４１】他方、ブロックマスク２０に形成された開
口に含まれないパターンの露光をする必要がある場合に
は、電子ビーム照射領域７１は、図５に示された大き
な、概略正方形の可変矩形露光用開口７３ａに向けられ
る。そして、電子ビーム照射領域７１と可変矩形露光用
開口７３ａがオーバーラップする位置関係を調節するこ
とによって、所望の大きさと形状の矩形断面形状をもつ
整形電子ビームを形成することができる。この工程は、
可変矩形ビーム整形あるいは可変矩形露光法として従来
から知られている。この可変矩形ビーム整形は、露光に
使用される頻度が低く、そのためブロックマスク２０に
整形開口として設けられていないパターンを露光する場
合に用いられる。

【００４２】上記の露光法を採用することによって、同
一パターンの繰り返し頻度が相対的に低いパターンにつ
いては、可変矩形露光法を用いて所望の形状のパターン
を発生させるという機能を残しながら、同一のパターン
の繰り返し頻度の高いパターンについては、ブロック露
光法を用いることによって全体的に高速で露光すること
が可能になった。

【００４３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の電子
ビーム露光法において、可変矩形露光工程が、著しく微
細で、パターン幅が０．１μｍより小さい細長いビーム
形状を形成する場合に適用されるときは、露光工程のス
ループットを低減するという問題が発生する。

【００４４】このような著しく微細なビームを形成する
ためには、電子ビームの偏向に著しく高い精度が要求さ
れ、このような著しく高い精度の偏向には、偏向器２１
〜２４を励起するために高精度のＤ／Ａ変換器５７が必
要になる。また、このように高精度のＤ／Ａ変換器５７
を使用する必要があるとともに、偏向データＰＤ₁〜Ｐ
Ｄ₄を対応するアナログ信号ＰＳ₁〜ＰＳ₄に変換する
ために要する時間が著しく長くなる。

【００４５】さらに、可変矩形露光工程は、このように
微細で長く延びる形状の電子ビームを形成する場合に適
用されると、ビームの長手方向の第１のエッジが図５の
開口７３ａで整形されるとき、第１のエッジに対向する
第２のエッジが、光軸Ｏに沿って離れた位置にある整形
スリット１５に具えられた整形開口によって整形される
ことに留意されるべきである。

【００４６】図１を参照して考察すると、電子レンズの
収束動作が理想状態からずれた場合は、電子ビームの収
束状態が異常になり、微細で長く延びる形状の電子ビー
ムの第１のエッジと第２のエッジが理想的な収束状態か
ら外れることがわかる。このため設計通りの微細な矩形
パターンが得られないという問題が生じる。

【００４７】さらに、種々の整形開口７３ａにおいてブ
ロックマスク２０が電子ビームの殆どを遮断するという
事実があるため、露光工程中にブロックマスク２０の上
方の主面にカーボンの堆積物が生じる傾向がある。

【００４８】すなわち、ほぼ０．１μｍ以下のパター
ン、例えば、０．０５μｍ×３μｍのパターンを発生さ
せる場合、幅については、一辺が４μｍの電子ビームを
用いると仮定すると、その荷電粒子線の１．２５％のみ
通過させるように位置合わせされることになる。

【００４９】したがって、幅については可変矩形露光マ
スク領域によって、電子ビームの９８．７５％を遮断す
ることになる。このようなカーボンの堆積が、電子ビー
ムを照射する開口７３ａの片側に非対称に生じると、こ
の堆積物が種々の形状の開口の近傍の電界の分布に変化
を与え、整形した電子ビームに不所望な歪みを与える。

【００５０】このようなビーム形状の微細な歪みは、特
に、このパターンが、高速ＭＯＳトランジスタあるいは
ＨＥＭＴのゲート領域のような重要な領域に対応する露
光パターンである場合は、製造される装置の特性に致命
的に有害な影響を与える可能性がある。

【００５１】この欠点を解決するためには、電子レンズ
の条件を変え、断面が小さい電子ビームを形成し、例え
ば、矩形状開口と荷電粒子線の重なりが５０％になるよ
うに０．０５μｍの電子ビームを形成することが考えら
れるが、この場合は、大きな断面の電子ビームを発生す
ることができなくなり、大型の開口のブロック露光に支
障を来すことになる。

【００５２】したがって、本発明の一般的な目的は、先
に述べた問題を除いた新規で有益な対象物の上にパター
ンを露光する方法を提供することである。本発明の他の
目的は、可変矩形露光法によっては鮮明なパターンの露
光が困難な幅の狭い細線パターンを含む回路パターンで
あっても、精密かつ迅速に露光できる露光法を提供する
ことである。本発明の他の目的と特徴は、明細書の詳細
な説明と添付図面から明白になるであろう。

【００５３】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる、複数の
要素パターンによって構成される露光されるべき回路パ
ターンを表す設計データに基づいて整形荷電粒子ビーム
によって回路パターンを対象物の上に露光することを特
徴とする荷電粒子ビーム露光方法においては、（ａ）設
計データから、複数回にわたって繰り返して露光される
要素パターンのための露光データを含むブロック露光用
データを抽出する工程と、（ｂ）該設計データから、前
記要素パターンとは異なる矩形の要素パターンのための
露光データを含む可変矩形露光用データを抽出する工程
と、（ｃ）該可変矩形露光用データから、それ以下のサ
イズでは、荷電粒子ビームをビーム整形マスクに形成さ
れた開口の２つの交差するエッジにおいて、該荷電粒子
ビームと該開口のオーバーラップ状態を調整することに
よって整形された可変矩形整形ビームによっては露光が
困難な、予め定められた限界サイズよりも小さいサイズ
を有する細線要素パターンのための露光データを含む細
線ブロック露光用データを抽出する工程と、（ｄ）該ブ
ロック露光用データ、該可変矩形露光用データおよび該
細線ブロック露光用データに基づいて、該荷電粒子ビー
ムを整形するための該ビーム整形マスクの構成を示す該
荷電粒子ビームを整形するためのビーム整形マスクの上
に形成される開口の位置、サイズおよび形状の情報を含
むマスクデータを抽出する工程と、（ｅ）該マスクデー
タに基づいてビーム整形マスクを作製する工程と、
（ｆ）該荷電粒子ビームを、該ブロック露光用データ、
該可変矩形露光用データおよび該細線ブロック露光用デ
ータに基づいて、該ブロック露光用開口、可変矩形露光
用開口および細線ブロック露光用開口の一つを選択的に
通すことによって該回路パターンを露光する工程とを採
用した。

【００５４】

【作用】本発明によると、同一パターンの繰り返し頻度
が高くない部分であって、ブロック露光法が適用でき
ず、可変矩形露光法によっては鮮明なパターンの露光が
困難な幅の狭い細線パターンについては、細線ブロック
露光用データを作成して細線ブロック露光法を適用する
ようにしたから、幅が、例えば、０．１μｍ以下、特に
０．０５μｍ以下で、長さが任意の露光パターンを含む
回路パターンであっても迅速に精度よく露光することが
可能になる。

【００５５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。（第１実施例）図６は、第１実施例の回路パターン露光
工程のフローチャートである。この図は、本発明の第１
実施例にかかる図１の露光装置による半導体装置の回路
パターンの露光工程を示している。

【００５６】図６を参照すると、ステップ１において、
ＣＰＵ５２によって、半導体装置の設計データが、図１
の磁気記憶装置５１のような記憶装置から読み出され
る。この設計データから、まずブロック露光用データの
抽出を行う。ブロック露光用データの抽出は、繰り返し
性の高いパターンをブロック露光を行うようなフォーマ
ットに変換することによって行う。このときのデータフ
ォーマットを簡単に説明する。

【００５７】図７は、第１実施例のブロック抽出された
後の露光用データ形式の説明図である。このブロック抽
出された後の露光用データは、図６に破線で示されてい
る。この図において、半導体装置の設計データからブロ
ック露光工程のためのブロック露光用データおよび可変
矩形露光工程のための可変矩形露光用データを抽出する
過程の一例を示している。この図を参照すると、データ
抽出処理（Ｉ）（ステップ２）後の最初の破線で示され
たデータは、可変矩形露光工程のための可変矩形露光用
データとブロック露光工程のためのブロック露光用デー
タとを混合した形式を具えている。

【００５８】この例では、各可変矩形露光用データとブ
ロック露光用データを記述するために第１フィールド
（ａ）、第２フィールド（ｂ）および第３のフィールド
（ｃ）等の少なくとも３つのフィールドを使用する。

【００５９】この可変矩形露光用データとブロック露光
用データは、後に説明されるように、第３フィールド
（ｃ）の数値によって互いに識別される。この可変矩形
露光用データにおいては、第１フィールド（ａ）は、可
変矩形露光工程において露光されるパターンの形状を特
定するパターンコードのために使用される。

【００６０】ここに説明された例においては、第１フィ
ールド（ａ）は、可変サイズを有しＸ方向に延びる矩形
パターンに対応する“００００”の数値をとっている。
さらに、第２フィールド（ｂ）は、基板上のパターンの
原点のＸ座標とＹ座標を記述するために使用され、一
方、第３フィールド（ｃ）はパターンの各々の方向のサ
イズを特定するために使用される。

【００６１】例えば、図７の２行目についてみると、第
１フィールド（ａ）のコード“００００”によって形状
が指定され、第３フィールド（ｃ）によって特定された
Ｘ方向に２．５μ、Ｙ方向に４．５μｍのサイズを有す
る基板上のパターンの露光が指定され、また、第２フィ
ールド（ｂ）によってＸ軸に対して−１００μｍ、Ｙ軸
に対して０μｍの原点から開始されることが指定されて
いる。

【００６２】他方、ブロック露光用データにおいては、
第１フィールド（ａ）は、ブロック番号を示す数値を有
しており、ブロックマスク２０の上に形成されるブロッ
クを指定するために用いられる。ここに説明された例に
おいては、“００８１”の数値が入力されている。

【００６３】ブロック露光用データの第２フィールド
（ｂ）は、可変矩形露光用データと同様に露光パターン
の原点を指定するために使用され、第３フィールド
（ｃ）は使用されない。

【００６４】このように、第３フィールド（ｃ）の数値
を点検することによって、そのデータが可変矩形露光用
データであるかブロック露光用データであるかを識別す
ることができる。ブロック露光用データにおいては、電
子ビームの照射はブロック領域の全表面に実行されるた
め、パターンサイズを指定することは不必要である。

【００６５】図７のデータは、露光される回路パターン
を、各々５μｍ×５μｍのようなブロックのサイズに対
応するサイズをもつ多数のメッシュに分割し、前記のメ
ッシュへの分割によって得られた各パターンについて使
用頻度をカウントアップし、使用頻度が最大のパターン
から初めて頻繁に使用されるパターンを選択し、ブロッ
ク露光用データを抽出することによって得られる。

【００６６】データ抽出工程（Ｉ）は、図７に示された
設計データに基づいて、図６に示されたステップ２にお
いて実行され、可変矩形露光用データとブロック露光用
データはステップ３とステップ４において互いに分離さ
れ、ブロックマスク２０の上に形成される開口のサイズ
と座標を指定するマスクデータはステップ５において生
成される。ここで、ステップ３、ステップ４およびステ
ップ５は、必ずしも特定の順序によって連続的に実行さ
れる必要はなく、同時に実行されることもある。

【００６７】図８は、第１実施例のマスクデータの説明
図である。この図は、図６のステップ２において得られ
た図７の設計データに基づいて図６のステップ５におい
て生成されたマスクデータの一例を示している。

【００６８】図８を参照すると、マスクデータは４つの
フィールド（ｅ）〜（ｈ）を含んでおり、第１フィール
ド（ｅ）は、設計データの第１フィールド（ａ）のデー
タに対応するブロックナンバーを保持するために用いら
れ、第２フィールド（ｆ）は、図３に示されたブロック
領域Ｂ_i（ｉ＝１，２，・・・）のようなマスク上のブ
ロック領域の原点の座標を保持するために用いられる。

【００６９】さらに、第３フィールド（ｇ）は、ブロッ
クマスクに形成される開口のサイズを指定するデータを
保持するために用いられ、第４フィールド（ｈ）は、Ｂ
_iが含まれるパターン領域Ｅ_i（ｉ＝１，２，・・・図
２参照）を指定するデータを保持する。ここに説明され
た例においては、コード００８１によって指定された開
口は、５μｍ×５μｍのサイズを有し、Ｘ＝０μｍ，Ｙ
＝０μｍの原点を有するブロック領域に形成される。

【００７０】もちろん、開口のサイズを表す前記の値
は、図１の露光装置によって縮小された後、対象物Ｗの
表面上に投影される電子ビームのサイズを表しており、
ブロックマスクの上に形成される開口の実際の寸法を表
しているのではない。実際の露光操作においては、電子
ビームによるアドレスは通常一つのパターン領域Ｅ_iの
中で実行される。このように、同一のデータが、同一の
パターン領域Ｅ_iの中で形成されるこれらのブロック領
域に対するフィールド（ｈ）に与えられる。

【００７１】可変矩形露光用データ、ブロック露光用デ
ータおよびマスクデータがステップ３、ステップ４およ
びステップ５において抽出された後に、可変矩形露光用
データが、Ｘ軸方向とＹ軸方向のいずれかの方向に、先
行技術に関連して先に検討したように、電子ビームの不
安定性に起因して、従来の可変矩形露光法によってパタ
ーンを露光することが困難な限界値より小さいように予
め決められた幅を有する細線パターンを表すデータを抽
出するステップ６が実行される。この限界サイズは、典
型的には凡そ０．１μｍである。

【００７２】ここに説明された例においては、前記の予
め決められたパターン幅は、製造されるＨＥＭＴのゲー
ト長のような臨界的な装置パラメータに対応する０．０
８μｍに設定されていることに注目されるべきである。
もちろん、この予め決められたパターン幅は０．０８μ
ｍに限定されるものではなく、臨界的な装置パラメータ
に依存する他の値に設定することもできる。

【００７３】図７の３行目と４行目におけるデータのよ
うに０．０８μｍの幅を有する極微細な細線パターンの
ための可変矩形露光用データが、ステップ６において抽
出されると、この可変矩形露光用データは次のステップ
９において可変長細線ブロック露光用データに変換され
る、元の可変矩形露光用データは除かれる。他方、図８
に示されたこの実施例においては、ブロック露光用デー
タは変化することなく残る。

【００７４】さらに、細線ブロック露光用データの抽出
と同時に、前記のステップ５で形成されたブロックマス
クデータは、０．０８μｍの幅と、例えば４．０μｍに
設定された適当な長さをもつスリットパターンを組み入
れるように修正される。

【００７５】これによって、修正されたブロックマスク
データがステップ１１において形成され、このようにし
て形成されたブロックマスクデータは、ステップ１２に
おいて、前記０．０８μｍの幅と前記４．０μｍの長さ
を有するスリットパターンが形成されている他は、前記
のブロックマスク２０に類似した構成を有するブロック
マスクを作製するために使用される。ステップ１２は、
シリコンのようなマスクを形成する材料に適用される通
常のフォトリソグラフィー工程を含んでいる。

【００７６】さらに、図１の電子ビーム露光装置で、こ
の実施例によって作製したマスクを用い、ステップ７〜
９で得られた露光用データによって電子ビームを制御し
て露光が実行される。

【００７７】次いで、可変矩形露光用データを細線ブロ
ック露光用データに変換する工程を、図７の３行目、お
よび５行目において可変矩形露光用データを細線ブロッ
ク露光用データに変換する２つの例を次の図９を参照し
てさらに詳細に説明する。

【００７８】図９は、第１実施例の細線ブロック露光用
データ抽出工程説明図である。この図は、本発明の基本
的部分を構成する可変矩形露光用データから細線ブロッ
ク露光用データを抽出する一例を示している。図９を参
照すると、図７の３行目において可変矩形露光用データ
から変換された細線ブロック露光用データは、第１フィ
ールド（ａ）に細線ブロック整形に対応したパターンコ
ード００８４を有し、一方、同じ細線ブロック露光用デ
ータの第２フィールド（ｂ）に、元の可変矩形露光用デ
ータの原点座標に等しい原点の座標データを有してい
る。

【００７９】さらに、第３フィールド（ｃ）は、細線デ
ータの幅を指定するパターンサイズデータ“０．０８”
が、０．０８μｍの幅を有するスリットを有するステッ
プ１２で作製されたマスクが露光に用いられる限り、露
光のためにもはや必要でないため欠落していることを除
いて、元の可変矩形露光用データのパターンサイズデー
タに対応するパターンサイズデータを有している。換言
すると、第３フィールド（ｃ）は、露光されるべき細線
パターンの長さのデータだけを含んでいる。

【００８０】図７の３行目で変換された細線ブロック露
光用データにおいては、１．８μｍの長さが指定されて
いる。他方、５行目で細線ブロック露光用データが変換
される場合は、細線の長さが、この例では４．０μｍに
設定されたブロックマスク上の細線状開口の長さを超え
ることに注目されるべきである。

【００８１】この場合は、細線ブロック露光データは、
第３フィールド（ｃ）に４．０μｍの長さを有する第１
部分と第３フィールド（ｃ）に０．８μｍの長さを有す
る第２部分とからなる２つのデータ部分に分割され、細
線パターンの露光は、第１部分の露光と第２の部分の露
光を引続いて行うことによって実行される。

【００８２】前記の２つの連続的露光、あるいはショッ
トによって、基板上に４．８μｍのトータルサイズの連
続したパターンを得るためには、第２部分データのフィ
ールド（ｂ）で説明された第２部分のデータの原点は、
Ｘ＝０μｍとＹ＝２００μｍに位置するパターンの原点
に関してＸ方向に４μｍ変移されることに注目されるべ
きである。同様なデータ抽出工程が、０．５μｍのよう
な他の線幅を有する細線パターンに対しても実行され
る。

【００８３】前記のステップ６におけるデータ抽出工程
（ＩＩ）の結果、細線パターン露光工程によって極細線
パターンを整形するための１つまたはそれ以上の細線開
口を有するマスクのためのマスクデータが得られる。

【００８４】図１０は、第１実施例の修正されたマスク
データの説明図である。この図は、図８のマスクデータ
を修正することによって得られるマスクデータの一例を
示している。図１０に示されるように、この図において
は、図８のデータに、コード００８４によって指定され
たパターンのためのデータが、付加されるていることに
注目されるべきである。

【００８５】コード００８４を有するパターンは、図９
に示された露光データに対応する４．０μの長さと０．
０８μｍの幅を有している。ブロックマスクは、図１０
に示されたデータに基づいて、パターン００８４に対応
する開口とともにステップ１２において作製される。電
子ビームの照射領域とパラメータ００８４が形成されて
いるブロック領域に対するオーバーラップを調節するこ
とによって、０．０８μｍの幅と４．０μｍより短い任
意の長さを有する極めて細い細線パターンを露光するこ
とができる。

【００８６】図１１は、第１実施例のブロックマスクの
一例の構成説明図である。この図は、図６のステップ１
２において作製されたブロックマスクの一例を示してい
る。この図において、８０はブロックマスク、８１は電
子ビーム照射領域、８２ａ〜８２ｄはブロック露光用開
口、８３ａは可変矩形露光用開口、８４ａ，８４ｂは可
変細線ブロック露光用開口である。

【００８７】前記のように作製され、図１の装置のブロ
ックマスク２０の代わりに用いられるブロックマスク８
０を示す図１１を参照すると、ブロックマスク８０は図
５のブロックマスク２０と同様な構成を有し、ブロック
マスク８０は、図５のブロック露光用開口７２ａ〜７２
ｄに対応するブロック露光用開口８２ａ〜８２ｄを有
し、可変矩形露光用開口７３ａに対応する可変矩形露光
用開口８３ａが形成されている。他方、電子ビームの可
変細線ブロック露光用開口８４ａ，８４ｂ，・・・が形
成されている点でブロックマスク８０とブロックマスク
２０は異なる。

【００８８】可変矩形露光用開口８３ａと同様に、ブロ
ック露光用開口８２ａ〜８２ｃは従来のマスク２０と同
様に使用され、可変細線ブロック露光用開口８４ａと８
４ｂは、所望の長さを有する微細な幅を有する細線状ビ
ームを整形するために用いられる。細線状ビームの形
状、すなわち細線の長さは、図９に示されるように電子
ビーム照射領域８１と可変細線ブロック露光用開口８４
ａあるいは８４ｂのオーバーラップを調節することによ
って制御される。

【００８９】電子ビームが、２つの対向する主エッジに
よって整形されるため、このようにして得られた長手方
向に延びる細線ビームの形状は安定であり、電子ビーム
の幅が０．１μｍより小さくても、きわめて正確な幅の
電子ビームパターンを対象物の表面に投影することがで
きる。以上説明したように、この実施例の電子ビーム露
光法は、大きいスループットをもって、半導体装置の微
細な臨界的パターンを露光するための強力な手段を提供
する。

【００９０】（第２実施例）第２実施例にかかる電子ビ
ーム露光法は、第１実施例の電子ビーム露光法を改良し
たものである。図１２は、第２実施例の回路パターン露
光工程のフローチャートである。この図は、図１の装置
を用いて本発明の第２実施例によって回路パターンを露
光するための工程を示している。次に、第１実施例を改
良した本発明の第２の実施例を、図６に対応する回路パ
ターン露光工程のフローチャートを示す図１２を参照し
て説明する。

【００９１】図１２を参照すると、この工程は、図６の
可変矩形露光用データ、ブロック露光用データおよびブ
ロックマスクデータを抽出するためのステップ１〜５に
対応するステップ２１〜２５を含んでいる。これらの各
ステップ２１〜２５の内容は図６の対応する各ステップ
の内容と同じであるから説明を省略する。

【００９２】この実施例においては、ステップ２３と２
４によって抽出された可変矩形露光用データとブロック
露光用データはステップ２６に供給され、ここで、可変
矩形露光用データから、凡そ０．１μｍより小さい幅と
所定の長さを有する細線のための細線ブロック露光用デ
ータが、データの内容、特に可変矩形露光用データの第
３フィールド（ｃ）の内容を点検することによって抽出
され、このようにして抽出された細線ブロック露光用デ
ータはブロック露光用データに付加される。このように
して、可変矩形露光用データとブロック露光用データは
共にステップ２７と２８において修正される。

【００９３】さらに、ステップ２５において形成された
マスクデータの内容は、ステップ２９において新たに抽
出されたブロック露光用データに基づいて修正される。
ステップ２９における処理に基づいて、ステップ３０で
修正されたマスクデータが形成され、この修正されたマ
スクデータはステップ３１におけるブロックマスク８０
のようなブロックマスクを作製するために使用される。

【００９４】ステップ３２の可変矩形露光用データとブ
ロック露光用データに基づいて、ステップ３１において
作製されたブロックマスクを用いて露光される。

【００９５】図１３は、第２実施例のブロックマスクの
一例の構成説明図である。この図は、図１２のステップ
２９の工程の結果マスク８０の上に形成されたブロック
開口の一例を示している。この図において、８０はブロ
ックマスク、８１は電子ビーム照射領域、８２ａ〜８２
ｄはブロック露光用開口、８３ａは可変矩形露光用開
口、８５ａ〜８５ｆは細線ブロック露光用開口である。

【００９６】このブロックマスクには、従来のブロック
露光用開口８２ａ〜８２ｄおよび可変矩形路露光用開口
８３ａに加えて、従来の可変矩形露光では充分なビーム
整形が不可能な限界幅に対応する０．１μｍより小さい
幅の長手方向の細線ブロック露光用開口８５ａ〜８５ｆ
が形成されている。細線ブロック露光用開口８５ａ〜８
５ｆは種々の長さを有している。

【００９７】さらに、これらの開口は、ステップ２６に
よって抽出されたブロック露光用データに依存する数種
の異なる幅を有することができる。これらの複数の開口
から、斜線で示された電子ビーム照射領域を例えば開口
８５ｂのような一つの開口を選択することによって、極
細線パターンにおいてもブロック露光を実行することが
できる。

【００９８】この実施例の電子ビーム露光法によって、
より正確なビーム形状が得られ、これによってより正確
な露光パターンが得られるだけでなく、ビーム偏向の余
裕度が大きくなるためデータ処理に要する時間が短縮さ
れ、露光工程のスループットが改善される。換言する
と、可変矩形露光用ビーム露光法によって所望のパター
ンを実現するために、ビーム偏向に正確な制御を必要と
しない。この利点は第１実施例にも適用できる。

【００９９】他方、この実施例は、細線状露光パターン
の長さを設定するためにビームの長さを調節するデータ
処理や工程を必要としない点で、可変細線ブロック露光
を用いた第１実施例より改善されている。

【０１００】前記の第１実施例、第２実施例の工程、特
に、マスクデータを修正する第１実施例のステップ１
０、または第２実施例のステップ２９において、ブロッ
クマスク８０の上に形成することができる開口の数に限
度があることに注目すべきである。ブロックマスクには
すでに、ステップ２またはステップ２２の抽出工程にお
いて抽出されたブロック露光用データに対応する開口が
形成されているにもかかわらず、例えば、ブロックマス
ク上のパターン領域Ｅ₁（図２参照）のような典型的な
パターン領域にはわずか４８の開口が形成できるだけで
ある。

【０１０１】このように、ブロックマスク上に新たに形
成するビーム整形用開口の数を、ブロックマスク上に形
成することかできる開口の最大値とブロックマスク上に
すでに形成されている開口の数との差より小さく設定す
る必要がある。他方、ステップ２６において抽出される
ブロックパターンは大きな数になることがあり得る。ど
のような露光パターンでもブロック開口として抽出され
ることができるからである。この問題は、実際上は第２
実施例において、細線状ブロック露光用データおよびこ
れに対応するマスクデータを抽出する場合に深刻であ
る。

【０１０２】図１４は、第２実施例のブロックマスクを
製造する工程を示すフローチャートである。この図は、
図１２の工程で使用されるブロックマスクを製造する工
程を示している。この図を参照して、ブロックマスク上
に形成することができるビーム整形用開口の数が不足す
るという問題を解決する方法を説明する。ブロックマス
ク８０の上に必要なブロック開口を確保するために、図
１２のステップ２６に、図１４の各ステップが負荷され
る。

【０１０３】図１４に示された工程においては、可変矩
形露光法によっては鮮明で正確な露光が困難なサイズを
もつパターンのための露光データが、ステップ２６１に
おいて可変矩形露光用データから抽出され、それらの形
状、サイズおよび露光パターンの使用頻度によって分類
される。

【０１０４】次いで、各パターン領域Ｅ_iについて、す
でにブロックマスク８０に形成されているブロックパタ
ーンの数Ｎ_BLOCKをステップ２６２においてカウントア
ップし、一つのパターン領域Ｅ_iに形成できるブロック
パターンの最大数Ｎ_MAXからの差Ｎ_MAX−Ｎ_BLOCKがス
テップ２６３において計算される。さらに、前記の差Ｎ
_MAX−Ｎ_BLOCKが０より大きいか否かがステップ２６３
において識別される。

【０１０５】その結果が、パターン領域Ｅ_iが、行およ
び列に配列されたブロックパターンによって完全に占め
られていることを表すＮＯであれば、付加的にブロック
パターンを具えるための空間がないことになり、工程は
終了する。他方、結果がＹＥＳであれば、最小サイズを
有するパターンがステップ２６４においてサーチされ、
続いてそのパターンがステップ２６５においてブロック
データに変換される。

【０１０６】さらに、パラメータＮ_BLOCKの値は次のス
テップ２６６において１つ増加されて、ステップ２６４
においてサーチされたデータはステップ２６７において
元の可変矩形露光用データから除去される。さらに、次
のステップ２６８において処理されるべきデータが存在
するか否かの識別が行われ、もしその結果がＹＥＳであ
れば、ステップ２６３から始まった工程が、可変矩形露
光用データに含まれる全てのデータが処理されるまで繰
り返して実行される。

【０１０７】さらに、このように修正されたブロック露
光用データに基づいて、マスクデータが図１２のステッ
プ２９の工程によって修正される。この図１４の工程に
よって、細線パターンのための露光データは、パターン
サイズが小さいため優先的にブロック露光データに変換
され、図１４の工程によって作製されたマスクはその上
に微細状開口を有することになる。それによって、露光
パターンが非常に小さいサイズを有する場合でも正確な
ビーム整形および露光が実行される。

【０１０８】図１５は、第２実施例のブロックマスクを
製造する工程の他の例を示すフローチャートである。こ
の図のフローチャートは、図１２の工程で使用されるブ
ロックマスクを製造する他の工程を示している。この図
は、可変矩形露光用データを、最多使用頻度のパターン
に対する露光用データを優先的にブロック露光用データ
に変換する他の例を示している。この目的のために、ス
テップ２６４の内容はステップ２６４’によって示され
るように修正される。他の工程は図１４の工程と同一で
あるから、それ以上の説明は省略する。

【０１０９】図１６および図１７は、第２実施例のブロ
ックマスクを製造する工程のさらに他の工程を示すフロ
ーチャートである。これらのフローチャートは、図１２
の工程に使用されるブロックマスクを製造する工程のさ
らに他の工程を示している。これらの図は、ブロックマ
スク８０の上に新たな電子ビーム整形用開口のための空
間がない場合でも、可変矩形露光用データをブロック露
光用データに変換することができる工程を示している。

【０１１０】この工程においては、ステップ２７１〜２
７３は、ステップ２６３における識別の結果がＮＯであ
る場合に実行される。もっと具体的に説明すると、ステ
ップ２６３の識別結果がＮＯである場合、すでに、ブロ
ックマスク８０の上に形成されている、最小使用頻度の
ブロック露光用データおよび対応するブロックパターン
のサーチがステップ２７１において行われる。

【０１１１】次いで、このように発見されたブロック露
光用データは、ステップ２７２において可変矩形露光用
データに再変換され、ブロック露光用データはマスクデ
ータから同時に除去される。さらに、パラメータＮ
_BLOCKはステップ２７３において１つ減少される。

【０１１２】図１６および図１７の工程には、使用頻度
の低いブロック露光用パターンを犠牲にして、新たなブ
ロックパターンのための空間を作ることに特徴がある。
このようにして除去されたブロック露光用パターンを用
いて実行されていた露光は、この例の場合は可変矩形露
光法によって実行される。大きいブロック露光用パター
ンを減少する代わりに、極微細なパターンの露光がブロ
ック露光工程によって達成できる。

【０１１３】上記の実施例においては、電子ビームを用
いた露光法について説明したが、他の荷電粒子ビームを
用いた露光にも適用できることはいうまでもない。ま
た、本発明は、先に説明した実施例に限定されず、この
発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形態様と修正
を加えることができる。

【０１１４】

【発明の効果】本発明によると、同一パターンの繰り返
し頻度が高くなくてブロック露光法を適用できないパタ
ーンであって、可変矩形露光法によっては鮮明な露光が
できない幅の狭いパターンについて、精度よく露光する
ことが可能になり、さらに、可変長細線ブロック露光を
行う０．１μｍ以下の特定の線幅、例えば０．０８μ
ｍ，０．０４μｍを予め決定しておく必要があるもの
の、パターンの長さについては拘束を受けず、細線ブロ
ック露光を行う場合は、細線の長さを連続的に変えるこ
とができないものの、段階的に異なる長さを有する細線
状要素パターンを組み合わせて目的とするパターンを形
成することができるから、半導体装置を設計する際の負
担が軽くなり、今後開発が予定される大容量メモリ等の
超微細パターンの露光、延いてはその製造技術において
寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明者等が先に提案したブロック露光装置の
構成説明図である。

【図２】従来のブロックマスクの構成説明図である。

【図３】従来のパターン領域の構成説明図である。

【図４】従来の電子ビーム整形用開口の構成説明図であ
る。

【図５】従来の電子ビーム整形過程説明図である。

【図６】第１実施例の回路パターン露光工程のフローチ
ャートである。

【図７】第１実施例のブロック抽出された後の露光用デ
ータ形式の説明図である。

【図８】第１実施例のマスクデータの説明図である。

【図９】第１実施例の細線ブロック露光用データ抽出工
程説明図である。

【図１０】第１実施例の修正されたマスクデータの説明
図である。

【図１１】第１実施例のブロックマスクの一例の構成説
明図である。

【図１２】第２実施例の回路パターン露光工程のフロー
チャートである。

【図１３】第２実施例のブロックマスクの一例の構成説
明図である。

【図１４】第２実施例のブロックマスクを製造する工程
を示すフローチャートである。

【図１５】第２実施例のブロックマスクを製造する工程
の他の例を示すフローチャートである。

【図１６】第２実施例のブロックマスクを製造する工程
のさらに他の工程を示すフローチャート（１）である。

【図１７】第２実施例のブロックマスクを製造する工程
のさらに他の工程を示すフローチャート（２）である。

【符号の説明】

１０露光系１１カソード電極１２グリッド電極１３アノード電極１４電子銃１５整形スリット１６第１の電子レンズ１７，２１，２２，２４，３３，３４偏向器１８第２の電子レンズ１９第３の電子レンズ２０ブロックマスク２５ブランキング偏向器２６第４の電子レンズ２７ブランキング開口板２７ａブランキング開口２８リフォーカスコイル２９第５の電子レンズ３０ダイナミック収束コイル３１ダイナミックスティグコイル３２対物レンズ３５ステージ３６，３７，３８，３９調整コイル５０制御系５１磁気記憶装置５２ＣＰＵ５３インターフェイス回路５４データメモリ５５パターン発生器５６，５７，６１，６４，６５，６９Ｄ／Ａ変換器５８マスク移動機構５９クロック発生器６０ブランキング制御回路６２シーケンス制御回路６３偏向制御回路６６ステージ移動機構６７レーザ干渉計６８ステージ位置較正回路２０ブロックマスク２０ａ〜２０ｇ開口７１電子ビーム照射領域７２ａ〜７２ｄブロック露光用開口８０ブロックマスク８１電子ビーム照射領域８２ａ〜８２ｄブロック露光用開口８３ａ可変矩形露光用開口８４ａ，８４ｂ可変細線ブロック露光用開口８５ａ〜８５ｆ細線ブロック露光用開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）設計データから、複数回にわたっ
て繰り返して露光される要素パターンのための露光デー
タを含むブロック露光用データを抽出する工程と、（ｂ）該設計データから、前記要素パターンとは異なる
矩形の要素パターンのための露光データを含む可変矩形
露光用データを抽出する工程と、（ｃ）該可変矩形露光用データから、それ以下のサイズ
では、荷電粒子ビームをビーム整形マスクに形成された
開口の２つの交差するエッジにおいて、該荷電粒子ビー
ムと該開口のオーバーラップ状態を調整することによっ
て整形された可変矩形整形ビームによっては露光が困難
な、予め定められた限界サイズよりも小さいサイズを有
する細線要素パターンのための露光データを含む細線ブ
ロック露光用データを抽出する工程と、（ｄ）該ブロック露光用データ、該可変矩形露光用デー
タおよび該細線ブロック露光用データに基づいて、該荷
電粒子ビームを整形するための該ビーム整形マスクの構
成を示す該荷電粒子ビームを整形するためのビーム整形
マスクの上に形成される開口の位置、サイズおよび形状
の情報を含むマスクデータを抽出する工程と、（ｅ）該マスクデータに基づいてビーム整形マスクを作
製する工程と、（ｆ）該荷電粒子ビームを、該ブロック露光用データ、
該可変矩形露光用データおよび該細線ブロック露光用デ
ータに基づいて、該ブロック露光用開口、可変矩形露光
用開口および細線ブロック露光用開口の一つを選択的に
通すことによって該回路パターンを露光する工程と、を有する複数の要素パターンによって構成される露光さ
れるべき回路パターンを表す設計データに基づいて整形
荷電粒子ビームによって回路パターンを対象物の上に露
光することを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】細線ブロック露光用データを抽出する工
程が、さらに、可変矩形露光用データから細線ブロック
露光用データを除去する工程を含むことを特徴とする請
求項１に記載された荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項３】可変長細線ブロック露光用データを抽出
する工程が、ほぼ０．１μｍより小さいサイズを有する
細線パターンのための露光データを抽出する工程を含む
ことを特徴とする請求項１に記載された荷電粒子ビーム
露光方法。
【請求項４】細線ブロック露光用データが、各々がほ
ぼ０．１μｍより小さいサイズを有する複数の細線パタ
ーンのための露光用データを含むことを特徴とする請求
項３に記載された荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項５】マスクデータを抽出する工程が、０．１
μｍよりも短い距離だけ離れて互いに対向する１対の主
エッジによって画定される長手方向に延びる開口を規定
するマスクデータを抽出する工程を含み、回路パターン
を露光する工程が、細線ブロック露光用データに基づい
て、少なくとも該２つの対向する長手方向に延びる開口
の主エッジによって長手方向に延びる荷電粒子ビームを
整形するように制御する工程を含むことを特徴とする請
求項３に記載された荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項６】荷電粒子ビームを制御する工程が、長手
方向に延びる荷電粒子ビームが細線ブロック露光用デー
タによって決定される種々の長さを有するように実行さ
れることを特徴とする請求項５に記載された荷電粒子ビ
ーム露光方法。
【請求項７】細線ブロック露光用データを抽出する工
程が、複数回にわたって繰り返し露光される細線要素パ
ターンのための細線ブロック露光用データを抽出する工
程を含むことを特徴とする請求項１に記載された荷電粒
子ビーム露光方法。
【請求項８】細線ブロック露光用データを抽出する工
程において、荷電粒子ビーム整形マスク上に形成され得
る開口の最大数と、ブロック露光用データおよび可変矩
形露光用データに対応して形成される開口の数の差より
少ない数の複数の異なる細線要素パターンのための細線
ブロック露光用データが抽出されることを特徴とする請
求項７に記載された荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項９】複数の異なる細線要素パターンのための
細線ブロック露光用データを抽出する工程が、最小サイ
ズを有する細線要素パターンから始まり、パターンのサ
イズがより増大する細線要素に対して連続的に実行され
ることを特徴とする請求項８に記載された荷電粒子ビー
ム露光方法。
【請求項１０】複数の異なる細線要素パターンのため
の可変長細線ブロック露光用データを抽出する工程が、
最大使用頻度を有する細線要素パターンから始まり、使
用頻度がより小さい微細要素パターンに対して連続的に
実行されることを特徴とする請求項９に記載された荷電
粒子ビーム露光方法。
【請求項１１】細線ブロック露光用データを抽出する
工程が、ビーム整形マスク上に形成され得る開口の最大
数と、ブロック露光用データおよび可変矩形露光用デー
タに対応して形成される開口の数との差がゼロである場
合に、ビーム整形マスク上に細線ブロック露光用データ
に対応する開口のための領域を確保するように、ブロッ
ク露光用データを抽出する工程において抽出されていた
ブロック露光用データを除去する工程を含むことを特徴
とする請求項８に記載された荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項１２】ブロック露光用データを除去する工程
が、最小使用頻度の要素パターンから開始され、使用頻
度がそれより大きい要素パターンに対して連続的に実行
されることを特徴とする請求項１１に記載された荷電粒
子ビーム露光方法。
【請求項１３】（ａ）荷電粒子ビームをビーム整形マ
スクに形成された開口の２つの直交するエッジで整形す
ることによって形成された可変矩形整形ビームによって
は長手方向に延びる開口の露光を達成することが困難な
予め決められた限界サイズより小さい幅の長手方向に延
びる開口を有するビーム整形マスクを作製する工程と、（ｂ）荷電粒子ビームが該開口を構成する２つの対向す
るエッジによって整形されるように、該荷電粒子ビーム
を該開口を通るように向ける工程、を有することを特徴とする整形荷電粒子ビームによって
対象物の上にパターンを露光する荷電粒子ビーム露光方
法。