JPH06295857A

JPH06295857A - 台形パターン描画方法

Info

Publication number: JPH06295857A
Application number: JP8057593A
Authority: JP
Inventors: Osamu Wakimoto; 治脇本
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1994-10-21

Abstract

(57)【要約】【目的】どのような台形パターンであっても、高い精
度で高速に描画を行うことができる台形パターン描画方
法を実現する。【構成】台形ＡＢＣＤの描画の場合、２つの斜辺の内
なだらかな斜辺を判別する。この例では斜辺ＢＣがより
なだらかである。次にＢ点から斜辺に沿って横方向にｐ
だけ移動した点をＮ_１とする。図４（ｂ）に示すよう
に、斜辺ＡＤ上でＮ _１と同じ高さにある点をＭ_１とす
る。また、Ｎ_１から斜辺に沿って横方向にｐだけ移動し
た点をＮ_２とし、反対側の斜辺上の点をＭ_２とする。こ
のようなステップを底辺ＣＤに達するまで繰り返す。こ
のようなステップによって求まった線分ＡＢ，Ｍ
_１Ｎ_１，Ｍ_２Ｎ_２，……の長さの矩形断面の電子ビーム
をそれぞれの線分の真上に行う。このときの細長い矩形
断面の電子ビームの高さは、点ＢとＮ_１の高さに、重ね
合わせ露光の指定回数を乗じた高さとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームやイオンビ
ームを用いて被描画材料上に所定の台形パターンを描画
する台形パターン描画方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子ビーム描画装置として、電子ビーム
の断面を可変して描画する方式の装置が広く利用されて
いる。この装置では、電子ビームを第１のアパーチャに
照射し、第１のアパーチャの開口像を第２のアパーチャ
上に結像するようにしている。そして、第１のアパーチ
ャの開口像の第２のアパーチャ上の投射位置を第１と第
２のアパーチャの間に配置された偏向器で変化させるこ
とにより、任意の面積の矩形断面を有した電子ビームが
成形される。

【０００３】このような電子ビーム描画方式において、
台形パターンを描画する場合には、電子ビームの断面を
細長く成形し、細長い矩形断面の電子ビームを台形の高
さ方向に移動させ、更に、電子ビームの長さを台形の斜
辺の角度に応じて変化させ、所望の台形パターンの描画
を行うようにしている。

【０００４】図１は台形パターンの描画の様子を説明す
るための図であり、図１（ａ）中の太線で示されたパタ
ーンＱが描画すべき台形パターンである。この台形パタ
ーンＱを描画するため、細長い矩形断面の電子ビームが
成形される。先ず台形パターンＱの底辺部分に対して、
高さＨで長さがＬ_１の電子ビームＥＢ_１が成形され、材
料に投射される。次に高さはＨと等しいが、長さがＬ_１
より短いＬ_２に電子ビームＥＢ_２が成形され、最初の電
子ビームＥＢ_１よりピッチがＰずらされて投射される。
次に長さがＬ_３の電子ビームＥＢ_３が成形され、ピッチ
Ｐだけずらされて投射される。

【０００５】このように徐々に長さを変えながら細長い
電子ビームをピッチＰだけずらしながら投射することに
より、台形パターンＱに近似した図形が描画できる。な
お、細長い矩形電子ビームの投射の際には、ドーズ量は
１回の描画でレジストを露光できる基準のドーズ量から
少なくされており、数回重なって電子ビームが照射され
た部分がレジストが完全に露光さる。この電子ビームの
重ね合わせ照射の様子を図１（ｂ）に示したが、この図
で厚み方向は電子ビームの照射回数を表している。

【０００６】図２は台形パターンＱの他の描画方式を説
明するための図である。この方式では、台形パターンを
描画するための細長い矩形断面の電子ビームの基準高さ
は、図１の方式と同様にＨである。ただし、台形の底辺
部分と上辺部分では、より正確な台形を描画するため
に、細長い矩形の高さを低くしている。すなわち、図２
（ａ）に示すように、底辺部分の最初の矩形電子ビーム
ＥＢ_１の高さは、基準の高さＨの１／４とされている。
そして、次の電子ビームＥＢ_２は、その高さが基準高さ
Ｈの１／２とされ、更にその次の電子ビームＥＢ_３は基
準高さＨの３／４とされ、電子ビームＥＢ_４から基準高
さＨに成形される。

【０００７】上記した細長い電子ビームの高さを変化さ
せて描画を行う方式は、台形パターンの上辺部分でも行
われている。なお、図２（ｂ）も電子ビームの重ね合わ
せ照射の様子を示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した台形パターン
の描画方式では、台形の斜辺を正確に描画するために
は、細長い矩形断面の電子ビームを移動させる間隔、す
なわちピッチを細かくしなければならない。しかしなが
ら、ピッチを細かくすると、必然的に１つの台形パター
ンを描画するために、細長い矩形断面の電子ビームの照
射回数が増大し、全体の描画時間が長くなる欠点を有す
る。

【０００９】図３はこのような欠点を説明するための台
形パターン描画の概念図であり、実線が描画すべき台形
パターンＱ、点線が分割してショットされる細長い電子
ビームを示している。図３（ａ）は、台形パターンＱの
斜辺Ｃが比較的急峻な場合で、このような場合には、照
射される電子ビームの高さＨが比較的高くても、斜辺の
精度は高く維持される。しかしながら、図３（ｂ）のよ
うに、台形パターンＱの斜辺Ｃが比較的なだらかな場合
には、斜辺の精度は低くなる。このなだらかな斜辺に対
して、図３（ｃ）に示すように、細長い電子ビームの高
さＨを低くすれば、斜辺の精度は高くなるものの、低い
高さの細長い電子ビームを用いると、斜辺が比較的急俊
なケースでは、前記したように、電子ビームの照射回数
が著しく多くなり、描画時間が長くなる。

【００１０】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、どのような台形パターンであって
も、高い精度で高速に描画を行うことができる台形パタ
ーン描画方法を実現するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく台形パタ
ーン描画方法は、第１のアパーチャの開口像を第２のア
パーチャ上に結像し、第２のアパーチャの開口を透過し
た細長い矩形断面の荷電粒子ビームを被描画材料上に投
射すると共に、細長い矩形断面の荷電粒子ビームの長さ
を変えながら荷電粒子ビームの投射位置を移動させ、台
形パターンの描画を行う台形パターン描画方法におい
て、台形の２つの斜辺の内、よりなだらかな斜辺の、台
形の平行な辺に対する角度に応じて、細長い矩形断面の
高さを決めるようにしたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】本発明に基づく台形パターン描画方法において
は、台形の斜辺のうち、なだらかな斜辺で描画精度が悪
くなる点に着目し、斜辺の角度に応じて細長い矩形電子
ビームの高さを変化させるようにした。

【００１３】例えば、図４（ａ）のような台形ＡＢＣＤ
の描画の場合、２つの斜辺の内なだらかな斜辺を判別す
る。この例では斜辺ＢＣがよりなだらかである。次にＢ
点から斜辺に沿って横方向にｐだけ移動した点をＮ_１と
する。図４（ｂ）に示すように、斜辺ＡＤ上でＮ_１と同
じ高さにある点をＭ_１とする。また、Ｎ_１から斜辺に沿
って横方向にｐだけ移動した点をＮ_２とし、反対側の斜
辺上の点をＭ_２とする。このようなステップを底辺ＣＤ
に達するまで繰り返す。なお、台形の高さによっては、
点Ｎ，Ｍと底辺ＣＤとが重ならない場合もあるが、その
時はＣＤを通り過ぎる一歩手前で終了する。

【００１４】上記したステップによって求まった線分Ａ
Ｂ，Ｍ_１Ｎ_１，Ｍ_２Ｎ_２，……の長さの矩形断面の電子
ビームをそれぞれの線分の真上に行う。このときの細長
い矩形断面の電子ビームの高さは、点ＢとＮ_１の高さ
に、重ね合わせ露光の指定回数を乗じた高さとする。

【００１５】このような本発明により、従来の方法で
は、ピッチｐで展開するとｈ÷ｐ個の長方形を描画する
必要があったのに対して、横方向にピッチをとるように
したので、 tanθ×ｈ÷ｐ個の長方形を描画すれば良い
ことになる。つまり、θは０〜４５度であるから、 tan
θは０〜１の値を取り、最悪の場合、θ＝４５度で従来
の方法と同じ数の長方形を描画する必要があるものの、
それ以外の場合は、少ない数の電子ビームの描画で良い
ことになる。例えば、θ＝３０度では、従来２０個の長
方形を描画していたところがその１／√（３）の約１２
個となる。

【００１６】なお、本発明の台形パターンの描画の前提
となっている条件は、台形の底辺が描画装置が描画可能
な長方形の辺に平行であること、また、底辺に垂直な線
と斜辺との成す角度が４５度以下の台形パターンである
ことである。また、台形パターンの近似の条件として
は、描画結果の斜辺と理想的な斜辺のずれがパラメータ
として指定されるピッチ以下になるように描画すること
であり、更に、微小な幅の長方形を指定回数（パラメー
タ）重ねて露光し、数回以上重なった部分が描画結果と
なるようにすることである。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図５は本発明を実施するための可変面積型
電子ビーム描画装置の一例を示している。１は電子ビー
ムＥＢを発生する電子銃であり、該電子銃１から発生し
た電子ビームＥＢは、照明レンズ２を介して第１成形ア
パーチャ３上に照射される。第１成形アパーチャの開口
像は、成形レンズ４により、第２成形アパーチャ６上に
結像されるが、その結像の位置は、成形偏向器５により
変えることができる。第２成形アパーチャ６により成形
された像は、縮小レンズ７、対物レンズ８を経て描画材
料１０上に照射される。描画材料１０への照射位置は、
位置決め偏向器９により変えることができる。

【００１８】１１はコンピュータであり、コンピュータ
１１はパターンデータメモリー１２からのパターンデー
タをデータ転送回路１３に転送する。データ転送回路１
３からのパターンデータは、ショット分割器１４に供給
されてショット分割される。ショット分割器１４からの
描画データに応じた信号は、成形偏向器５を制御する偏
向制御回路１５、位置決め偏向器９を制御する制御回路
１６、電子銃１から発生した電子ビームのブランキング
を行うブランキング電極１７を制御するブランキングコ
ントロール回路１８に供給される。更に、コンピュータ
１１は、材料のフィールド毎の移動のために、材料が載
せられたステージ１９の駆動機構２０を制御する。この
ような構成の動作を次に説明する。

【００１９】パターンデータメモリ１２に格納されたパ
ターンデータは、逐次読み出され、データ転送回路１３
を経てショット分割器１４に供給される。ショット分割
器１４で分割されたデータに基づき、偏向制御回路１５
は成形偏向器５を制御し、また、制御回路１６は位置決
め偏向器９を制御する。

【００２０】この結果、各分割されたパターンデータに
基づき、成形偏向器５により電子ビームの断面が単位パ
ターン形状に成形され、その単位パターンが順々に材料
上にショットされ、所望の形状のパターン描画が行われ
る。なお、この時、ブランキングコントロール回路１８
からブランキング電極１７へのブランキング信号によ
り、材料１０への電子ビームのショットに同期して電子
ビームのブランキングが実行される。

【００２１】ここで、パターンデータの内、台形パター
ンが読み出された場合、ショット分割器１４は、パター
ンデータが台形であることを認識し、前記作用の項で説
明したショット分割を行う。すなわち、２つの斜辺の内
よりなだらかな斜辺を判断し、その斜辺に対してピッチ
ｐによる高さ方向の分割を行う。

【００２２】この結果、各分割されたパターンデータに
基づき、成形偏向器５により電子ビームの断面が細長い
矩形状に成形され、成形された電子ビームが順々に材料
上にショットされ、所望の台形のパターン描画が行われ
る。なお、この時、ブランキングコントロール回路１８
からブランキング電極１７へのブランキング信号によ
り、材料１０への電子ビームのショットに同期して電子
ビームのブランキングが実行される。この場合、重ね合
わせの回数が２であるならば、ショットされる電子ビー
ムのショット時間は材料１０上に塗布されたレジストを
露光するに必要な時間の１／２となるよう、電子ビーム
のブランキングが行われる。すなわち、規定のドーズ量
の１／２の電子ビームにより描画が行われる。

【００２３】上記した実施例で台形パターン描画のため
のショット分割は、ショット分割器１４において実行さ
れた。このショット分割器１４としてマイクロプロセッ
サを用い、ソフトウェアによりショット分割を行った。
図６は台形パターン描画のためのショット分割をハード
ウェアによって実行する実施例を示している。各端子ａ
〜ｈには、描画すべき台形パターンのデータが供給され
る。２５，２６は除算器であり、除算器２５は端子ｃか
らのデータと、スイッチ２７によって切り換えられる端
子ｄかｅのデータとの除算を行い、除算器２６は、スイ
ッチ２８によって切り換えられる端子ｅとｄ、あるい
は、ｄとｅからのデータの除算を行う。

【００２４】２９は比較器であり、端子ｄとｅとのデー
タの比較を行い、その比較結果に基づいてスイッチ２
７，２８，３０の切り換えを行う。３１と３２は乗算器
であり、乗算器３１は除算器２５の出力と端子ｆのデー
タとの乗算を行い、乗算器３２は乗算器２６と端子ｆの
データとの乗算を行う。３３も乗算器であり、乗算器３
３は端子ｂからのデータと乗算器３１の出力との乗算を
行う。３４は減算器であり、端子ａからのデータと乗算
器３３の出力との減算を行う。３５は加算器、３６は加
算器３５の出力を積算する積算器であり、加算器３５は
積算器３６の出力と乗算器３１の出力との加算を行う。
３７は加算器、３８は加算器３７の出力を積算する積算
器であり、加算器３７は積算器３８の出力と乗算器３２
の出力との加算を行う。

【００２５】３９は加算器であり、減算器３４の出力と
積算器３６の出力との加算を行い、その出力を端子ｏに
供給する。４０は乗算器であり、乗算器３３の出力を２
倍し、その出力を端子ｐに供給する。４１は加減算器で
あり、スイッチ３０で切り換えられる端子ｆか積算器３
８のいずれかの信号と端子ｇからの信号との加減算を行
い、その出力を端子ｑに供給する。４２は加減算器であ
り、積算器３８の出力と端子ｈからの信号との加減算を
行う。４３も加減算器であり、端子ｆの出力と加減算器
４２の出力との加減算を行い、その出力を端子ｒに供給
する。このような構成の動作を次に説明する。

【００２６】端子ａ〜ｈには、描画すべき台形パターン
の各データが供給される。図７（ａ）は描画すべき台形
パターンＱを示しており、Ｘ，Ｙは台形パターンＰの座
標位置、Ｌは上辺の長さ、Ｈは台形の高さ、Ｄ_１は斜辺
Ｃ_１側の上辺と下辺（底辺）との差分であり、Ｄ_２は斜
辺Ｃ_２側の上辺と下辺との差分を示している。また、図
７（ｂ）は、図７（ａ）の描画すべき台形パターンＱ
（実線）に対して、図６の実施例によりショット分割さ
れた細長い矩形の電子ビーム（点線）を示している。

【００２７】まず、端子ｃには台形の高さＨのデータが
供給され、端子ｄとｅにはそれぞれＤ_１とＤ_２のデータ
が供給される。比較器２９は端子ｄとｅからのＤ_１とＤ
_２との大きさを比較し、その比較結果に基づいてスイッ
チ２７，２８，３０を制御する。例えば、図６のケース
のように、Ｄ_２＞Ｄ_１の場合、スイッチ２７により端子
ｅからのＤ_２の信号が除算器２５に供給され、ｃ端子か
らのＨの信号との除算（Ｈ／Ｄ_２）が行われる。また、
スイッチ２８は端子ｄからのＤ_１の信号を選択し、除算
器２６に供給する。除算器２６は、Ｄ_２／Ｄ_１を演算す
る。除算器２５の出力は、乗算器３１で端子ｆからのｐ
の信号との乗算を行う。この乗算結果は、（Ｈ／Ｄ_２）
・ｐであるが、この値はショット分割される細長い電子
ビームの高さＫの値となる。また、除算器２６の出力は
乗算器３２で端子ｆからのｐの信号との乗算が行われ
る。この乗算結果は（Ｄ_１／Ｄ_２）・ｐである。

【００２８】乗算器３１の出力は乗算器３３において端
子ｂからの重ね回数／２の信号と乗算される。乗算器３
３の出力は、更に乗算器４０において２倍され、端子ｐ
に供給される。この端子ｐに供給された信号が材料に投
射される細長い電子ビームの高さの値Ｋである。乗算器
３１の出力信号は、加算器３５を介して除算器３６に供
給される。加算器３５は乗算器３１の出力と積算器３６
の出力との加算を行う。積算器３６の出力は加算器３９
に供給され、減算器３４の減算結果との加算が行われ
る。

【００２９】減算器３４は、端子ａからの台形パターン
のＹ座標値と、ピッチｐの高さ方向の値Ｋと重ね回数／
２の減算を行う。この減算結果は台形パターンのＹ座標
値を細長い電子ビームの高さの半分だけずらした値とな
る。最初の細長い電子ビームのＹ座標値Ｙ（１）はこの
値が用いられる。その後、２番目以降の電子ビームのＹ
座標値は、減算器３４の出力と積算器３６からの電子ビ
ームの高さを積算した出力とを加算器３９によって加算
することによって得られる。加算器３９の出力は端子ｏ
に供給され、各細長い電子ビームのＹ座標値として用い
られる。

【００３０】端子ｑには、ショット分割された細長い電
子ビームのＸ座標値Ｘ（ｎ）が得られる。すなわち、端
子ｇからの台形パターンＱのＸ座標値Ｘは、加減算器４
１で、スイッチ３０によって切り換えられる端子ｆから
の信号か積算器３８の出力との加減算が行われる。加減
算器４１の出力がＸ座標値Ｘ（ｎ）として端子ｑに供給
される。図７（ａ）の台形パターンＱは、上辺に対して
下辺が長いので、加減算器４１では、加算が行われる。

【００３１】また、端子ｒには、ショット分割される電
子ビームの長さＷ（ｎ）が得られる。すなわち、図７
（ａ）の台形パターンＱの場合、加減算器４２では、上
辺の長さＬと積算器３８の出力との加算が行われ、加減
算器４３では、端子ｆからの信号と加減算器４２の出力
との加算が行われる。すなわち、台形パターンＱの上辺
の長さＬに対して、ｐの長さと、斜辺Ｃ_１，Ｃ_２の傾き
角に応じて加算処理が行われ、ショットされる電子ビー
ムの長さＷ（ｎ）が計算されて端子ｒに出力される。

【００３２】なお、描画すべき台形パターンの上辺が下
辺に対して長い場合には、加減算器４１，４２，４３で
は減算が行われる。また、Ｄ_１＞Ｄ_２の場合には、スイ
ッチ２７により除算器２５は端子ｃと端子ｅのデータの
除算を行い、除算器２６は、端子ｄと端子ｅのデータの
除算を行い、加減算器４１は、積算器３８の出力と端子
ｇからのデータとの加減算を実行する。

【００３３】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、可変面積型の電
子ビーム描画装置を例に説明したが、イオンビーム描画
装置にも本発明を用いることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく台
形パターン描画方法は、台形の斜辺のうち、なだらかな
斜辺で描画精度が悪くなる点に着目し、斜辺の角度に応
じて細長い矩形電子ビームの高さを変化させるようにし
たので、どのような台形パターンであっても、高い精度
で高速に描画を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】台形パターンの描画の様子を示す図である。

【図２】台形パターンの描画の様子を示す図である。

【図３】従来の台形パターン描画の欠点を説明するため
の図である。

【図４】本発明の作用を説明するための図である。

【図５】本発明に基づく方法を実施するための電子ビー
ム描画システムの一例を示す図である。

【図６】台形パターン描画のためのショット分割をハー
ドウェアを用いて行う実施例を示す図である。

【図７】図６の実施例の動作を説明するために用いる図
である。

【符号の説明】

１電子銃２照明レンズ３，６成形アパーチャ４成形レンズ５，９偏向器７縮小レンズ８対物レンズ１０材料１１コンピュータ１２メモリ１３データ転送回路１４ショット分割器１５成形偏向器制御回路１６位置決め偏向器制御回路１７ブランキング電極１８ブランキングコントロール回路１９ステージ２０駆動機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のアパーチャの開口像を第２のアパ
ーチャ上に結像し、第２のアパーチャの開口を透過した
細長い矩形断面の荷電粒子ビームを被描画材料上に投射
すると共に、細長い矩形断面の荷電粒子ビームの長さを
変えながら荷電粒子ビームの投射位置を移動させ、台形
パターンの描画を行う台形パターン描画方法において、
台形の２つの斜辺の内、よりなだらかな斜辺の、台形の
平行な辺に対する角度に応じて、細長い矩形断面の高さ
を決めるようにした台形パターン描画方法。