JPS62122214A

JPS62122214A - 電子ビーム描画装置

Info

Publication number: JPS62122214A
Application number: JP26141385A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kusui; 楠井　直樹
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1985-11-22
Filing date: 1985-11-22
Publication date: 1987-06-03
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPH0722106B2

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】〔発明の技術分野〕本発明は−、ラスタスキャン方式の電子ビーム描画技術
に係わり、特にビーム径を可変にしてパターンを描画す
る電子ビーム描画方法及び描画装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、半導体ウェハやマスク基板等の試料上に所望パタ
ーンを描画するものとして、各種の電子ビーム描画装置
が用いられている。そして、この装置における描画方式
としては、ビームの走査範囲内を端から端まで走査し、
パターンの部分でビームを照射するラスタスキャン方式
が一般的である。

しかしながら、この種のラスタスキャン方式の電子ビー
ム描画装置にあっては、次のような問題があった。従来
、固定ビームであるために、ビームサイズが有限であり
、標準サイズの整数倍とならない端数寸法のパターンの
描画を行うことはできない。また、標準ビームサイズを
小さくすると、“塗り潰し法“であるラスタスキャン方
式では、描画時間がビームサイズの２乗に反比例して長
くなる。

ここで、第８図（ａ）に示す如く端数寸法を持っている
パターン８２（図中実線ハツチングで示す）が基板８１
上の限定された場所にあるときは、その部分を小さいビ
ームで、他を大きいビームで描画すれば、合理的な時間
で描画が完了する。しかし、このような場合は少なく、
一般的には第８図（ｂ）に示す如く、端数寸法を持って
いるパターン８２と整数データのパターン８３（図中破
線ハツチングで示す）とが混在している。従って、現在
の方法では、径の小さいビームで全面を描画するしかな
く、これがスループットを低下させる要因となっている
。

〔発明の目的〕

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、ラスタスキャン方式の電子ビーム描画
において、ビームの寸法を可変してパターンを描画する
ことにより、描画スルーブツトの向上をはかり得る電子
ビーム描画方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記方法を実施するための
電子ビーム描画装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、２種以上のパターンが混在していても
、データ準備段階でこれを分割して別々のチップとし、
例えば細いビームで描くべきチップＡと太いビームでも
描けるチップＢとに分け、これらを描画時に同一基板上
に重ね合わせ描画することにある。

即ち本発明は、試料上で電子ビームをラスタスキャンし
て該試料上に所望パターンを描画する電子ビーム描画方
法において、予め１つのチップデータを１つ１つのパタ
ーン寸法に基づいて複数のグループに分割したのち、分
割されたそれぞれのグループに対し描画する際の最適ビ
ーム寸法を選択し、該選択されたビーム寸法で各グルー
プをそれぞれ描画し、且つ各グループを前記試料上に順
次重ね合わせ描画するようにした方法である。

また本発明は、電子銃から放射された電子ビームを集束
偏向制御し、試料上に所望パターンを描画するラスタス
キャン方式の電子ビーム描画装置において、ビーム径を
略連続的に任意の大きさに設定する手段と、１つのチッ
プデータをその１つ１つのパターン寸法に基づいて複数
のグループに分割する手段と、分割されたそれぞれのグ
ループに対し描画する際の最適ビーム寸法を選択する手
段と、該選択されたビーム寸法で各グループをそれぞれ
描画し、且つ各グループを前記試料上に順次重ね合わせ
描画する手段とを設けるようにしたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、チップデータをそのパターン寸法に基
づいて複数のグループに分割し、分割したそれぞれのグ
ループについて最適ビーム寸法で描画を行うことができ
る。このため、基準パターンが罠数種存在する場合でも
、ビーム径をこれらの最大公約数とする必要はなく、各
パターンサイズに適合した比較的大径のビームでパター
ンを描画することができる。従って、トータルのビーム
走査数を減らすことができ、描画スループットの向上を
はかり得る。

〔発明の実施例〕

まず、実施例を説明する前に、本発明の基本原理につい
て説明する。

本発明における描画時の流れは、第２図に示す如く一般
的な電子ビーム描画と基本的には同様である。即ち、■
、■段階でチップデータ及び配列データを準備し、さら
に■段階で電子ビーム描画装置を初期設定したのち、■
段階で描画を開始する。

第３図に示すサンプルについて、この流れを説明する。

第３図（ａ）に示す如く、チップデータ５１の中には、
端数データパターン５２（固定の標準ビーム径の整数倍
でないもので図中実線ハツチングで示す）と整数データ
パターン５３（図中破線ハツチングで示す）とがそれぞ
れ混在しているものとする。

従来の方法では、第３図（ｂ）に示す如く描画枠５４で
囲まれた全領域を、共通のビーム径（ここではビーム径
と云う用語で描画データの最小単位１ドツト或いは１ビ
クセルとしても用いる）で塗り潰す必要がある。この時
のビーム径は、両者のパターン寸法の最大公約数である
必要が、あり、−例として整数部５３が１　［μｍ］の
設計ルールで、端数部５２が１．３［μ７７１］の設計
ルールであるとすると、ビーム径としては０．１　［μ
ｍ］を用いざるを得ない。このため、描画時間が長大な
ものとなる。

なお、実際的には、ビーム径０．２５［μｍ］を用いて
、１．０　［、ｃｚｍ］の整数部５３を４本（ビームの
４回走査）で、１．３［μ、ｍｌの端数部５２を５本で
近似して描画することもある。しかしながら、この場合
描画精度の低下を招くことになる。

そこで本実施例では、第３図（ｃ）（ｄ）に示す如く、
チップデータ５１を１．０［μｍ］の整数部５３　（こ
れをチップＢとする）と、１，３［μｍ］の端数部５２
（これをチップＡとする）とに分割し、チップＢはビー
ム径０．２５［μ７ｒＬ］を用い４本走査で、チップＡ
はビーム径０．３２５［μ７ｎ、］を用いて４本走査で
描画する。

これにより、０．　１　Ｅμ７１１］のビーム径で全面
描画するよりも、描画時間を遥かに短くすることができ
る。但し、パターンの存在領域を無視して元の描画枠５
４通り描画したのでは、上記の近似描画法に比べ描画精
度は向上するが、描画時間が約２倍となってしまい余り
実用的でない。そこで本発明では、第３図（ｃ）（ｄ）
に示す新たな描画枠５６，５７に基づいてラスタスキャ
ンによる描画を行う。

一般に、パターンの種別で分けると、それぞれの描画枠
は元のものよりかなり小さくなり、或いは密度が粗（な
るため、後述するジャンプ機能を用いることにより、総
合の描画時間は２度書きしても一概に大きくなるとは限
らず、小さくなることもあり得る。第３図（ｂ）と同図
（ｃ）（ｄ）との描画時間の概略比率（描画枠面積／ビ
ーム径）を計算すると、第３図（ｂ）の例では８Ｘｌｌ／　０．１２−８８００第３図（ｂ）の近似描画法では８ｘｌ１１０．２５２−１４０８第３図（ｃ）（ｄ）の例では５ｘＯ１０，２５２＋ｔ［ｌｘｌ、２　／　０．３２５
２−５９４となる。ここで、上記数値（１，２）は、第
３図（ｄ）に示すチップＡを後述するジャンプ機能を用
い分割して描画したときの描画面積を算出するための係
数である。また、第３図（ｄ）のチップＡを分割でなく
、外包絡線内金面露光したとして５Ｘ８１０．２５２　
＋　７Ｘ１１１０Ｊ２５２−１２０９となる。さらに、
端数部がどうしても０．　１［μｍ］径の必要があると
しても、５Ｘ８１０．２５２°＋１０ＸＬ、２１０．１２　−　
１［ｉ８０または上と同様に５ｘＢ　１０．２５２　＋　７Ｘ１１／　０．１２−８
１８０となる。即ち、全面を微小径で描画する場合に比
べ、分割ジャンプ法では、種々のバリエーションがある
が、６．８〜９３［％〕の時間で描画ができる。なお、
この数字そのものはパターン構成で大幅に異なるので余
り意味はないが、この方法がスルーブツト上有利な可能
性を秘めていることは明らかである。

上の例では、ビーム径を連続的に変えることを利用して
比較的大きい値（０，２５μｍ。

０．３２５μｍ）で対処したが、データの分割法はその
他にも色々考えられる。１．０ｃμ７１１］及び、　　
１．　３　［μｍ］の混合パターンに対し他の−例とし
て、１．０　ｕｒｒｔ−０，２μｍＸ　５ライン１．３　μ
ｍ−０，２、ｃｚｍＸ　６ライン＋〇、ＩＸｌこの場合
、スループットの比較では比較的不利となる可能性もあ
るが、１［μｍｌのパターンに比べ１，３［μ７′ＩＬ
］の部分が少なく０．１［μｍ］のビーム径描画時のジ
ャンプ効果が良いときに用いるべき方法である。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照して説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム描画装置
を示す概略構成図である。図中１０は電子光学鏡筒であ
り、この電子光学鏡筒１０は電子銃１１、各種レンズ系
１２，１３．１４、ブランキング用偏向器１５及び走査
用偏向器１６等から構成されている。電子光学鏡筒１０
の下方には、試料室１７が設けられている。この試料室
１７内には、マスクブランクス等の試料基板１８を載置
した試料ステージ１９が収容されている。

図中２０は各種演算制御を行うためのＣＰＵ。

２１はインターフェース、２２は磁気ディスク（ＤＩＳ
Ｋ）、２３は入力キーボード（ＴＷ）、２５はＣＲＴデ
ィスプレイ（ＣＲＴ）　、２６は磁気テープ（ＭＴ）　
、２７はダイレクトメモリアクセス回路（ＤＭＡ）であ
る。２７は各種回路の動作を制御するための描画制御部
、２８は各種回路の動作の同期をとるための同期制御部
、２９はＤＭＡから読出されたデータを一旦保持するの
バッファメモリ、３０はバッファメモリ２９の内容に応
じて描画すべきパターンを発生するのパターン発生器、
３１．３１’は１フレーム毎のパターンデータを格納す
るのパターンメモリである。また、３２はデータ読出し
回路であり、この回路３２の出力が前記偏向器１５に印
加される。３３は偏向制御回路であり、この回路３３の
出力が前記偏向器１６に印加される。３４は試料ステー
ジ１９の移動位置を測定するための位置測定回路、３５
は試料ステージ１９を駆動するためのステージ駆動回路
である。また、３６は電子光学鏡筒１０の電子銃及び各
種レンズ系を制御するためのＥＯＳ制御回路である。

この装置を用いたラスタスキャン描画の例を第４図に示
す。なお、図中４１は基板、４２は偏向器の偏向幅で定
まるフレーム領域、４３は描画枠である。描画開始点Ｐ
からステージ移動によって第１フレームを＋Ｙ方向（Ｆ
ＷＤ）に描画していき、描画枠エンドで停止して、再び
ステージ移動により＋Ｘ方向に移動し、次のフレームデ
ータく。

今度は、第２フレームを−Ｙ方向（ＢＷＤ）に描画して
いく。ここで、次のフレームは事前にチェックし、その
フレームデータが無い場合（第４図の例では第４フレー
ム）、Ｘ送りはそこをジャンプして次のフレームへ位置
決めされる。これがＸ方向ジャンプ機能である。また°
、Ｙ方向にも第ｎフレームに示す如く、ある単位エリア
毎にパターンの有無をチェックし、例えばイ１ロ、ハ部
にパターンが無いと、ＢＷＤの移動はハの下限で終了す
る。これがＹ方向ジャンプ機能である。以上のＸ、Ｙの
ジャンプ機能を合わせて、以後“ジャンプ機能”と総称
する。

次に、上記装置の動作順序を説明する。

最初に、前工程システム（ＬＳＩ用ＣＡＤシステム等）
で作られたＬＳＩのチップデータをＭＴ２５からローデ
ィングする。通常、この工程でデータフォーマット変換
を受け、個々の電子ビーム描画装置で用い易い形に変換
されるのであるが、本装置では更に、上述した如くパタ
ーン寸法によって複数ファイルに分割して登録する。オ
ペレータからＴＷ２３によって登録された基本ビーム径
（これをソフト側では通常、アドレスサイズと呼ぶ）で
パターン幅を定義し、整数倍で定義されるものと、それ
以外のものとに分ける。それ以外のものは別のチップフ
ァイルとし、オペレータが指示した第２のアドレスサイ
ズで定義する。勿論、同一パターンを基本アドレスサイ
ズの整数部を切出し、残りの部分を第２のアドレスサイ
ズで定義することも可能である。

以上の如く元のチップファイルを２つ以上のチップファ
イルに分割する方式としては、第５図乃至第７図に示す
如く、大別して次の３つの方式がある。

第１の方式（第５図）は、ＬＳＩパターンの主要部分の
デザインルールが明確で、その一部に別寸法が用いられ
ている場合（上記の例では、大部分が１．０ｍルールで
、所々に１．３μｍルールがある場合）であり、データ
変換段階でパターン幅が１．０［μｍ］、１．３［μ７
７Ｚ］及びそれ以外にそれぞれのグループについて変換
時のアドレスサイズをオペレータが指示する。パターン
幅がβのものについては、 ■　βの整数分の１でアドレスサイズ決定■　描画の領
域単位へパターンのカット■　フォーマット変換 ■　各種修飾の処理を行い、チップデータを作成する。パターン幅が
αのものについては、 ■　αの整数分の１でアドレスサイズ決定及び上記■〜
■の処理を行い、チップデータを作成する。また、パタ
ーン幅がα、β以外の場合、■　大きいアドレスサイズ
決定及び上記■〜■の処理を行い、チップデータを作成する
。これによって、・複数のチップデータとなる。

第２の方式（第６図）は、基本寸法に共通なアドレスサ
イズαを定義し、どのパターンもこの整数倍で定義し、
不足の端数部分のみを残余のパターンとして別ファイル
とし別アドレスサイズを指定する。この時のアドレスサ
イズの選択基準は、残余パターンの最大公約数が良い。

第３の方式（第７図）は、特別の精度（位置精度及びエ
ツジラフネス等）を必要とするパターンと、それ以外と
を領域等でオペレータが区別し、指定領域は最小アドレ
スサイズで、他は通常のアドレスサイズでデータ変換す
る。

これらのアルゴリズムが前記ＣＰＵ３０のプログラムと
して登録されており、端末（ＴＷ２３及びＣＲＴ２４等
）を介してオペレータとの会話により進めていく。以上
の準備により、描画すべきチップは２つ以上のアドレス
サイズの異なったチップとしてＤ　Ｉ　ＳＫ２２に登録
される。次いで、描画すべき試料基板（この基板は図示
しないオートフィーダ等により試料ステージ１９上に搭
載される）のどこにどのチップを描画するかの配列情報
をやはりオペレータが規定していく。この時、もともと
１つのチップデータが２個以上に分割されているものに
ついては、相対位置を正しく指定することが肝要である
。

このようにして描画に必要な諸情報（第２図のＩ、Ｈの
ステップ）が整ったことになり、その後実際の描画に入
る。描画制御の基本はラスタスキャン方式の電子ビーム
描画描画装置の一般的なものと同様であり、次の■〜■
の順に描画が行われる。

゛　　■第ｉ番目のフレームデータがパターンメモリ３
１に用意される。

■ステージ駆動回路３５からの指令で、試料ステージ１
９は第ｉフレームの描画開始位置に位置決めされる。

■試料ステージ１９はＹ方向連続走行をスタートする。

■位置測定回路３４及び同期制御部２８により描画開始
位置、更には各スキャン開始位置の信号が送出される。

■上記■の処理で得られたの信号に基づいて、偏向制御
回路３３から三角波を出しビームを偏向させる。

■上記■の処理と同時に、描画制御部２７からの指令に
より、データ読出し部３２を経由してパターンメモリ３
１のデータがブランキング用偏向器１５に転送される。

ここまでの処理により１フレームの描画が実行されるが
、この間に ■ＣＰＵ２０は第ｉ＋１番目のデータを用意する。バッ
ファメモリ２９及びパターン発生器３０を経て、パター
ンメモリ３１′に上記データをストアする。ここで、パ
ターンメモリは２チヤンネルあり、ｉ番目描画中にｉ＋
１番目のストアは他方のパターンメモリ３１′にストア
される。

■上記■によるのデータ準備中にｉ＋１番目のデータの
存在域をＣＰＵ２０はチェックし、次の描画位置を決定
する。この時、データが無い部分はジャンプされる。

以上の■〜■を最終フレームまで繰返することにより、
分割されたチップの１つは描画が終了する。通常の描画
ではここでオートフィーダー等を用いて基板１８をアン
ロードする訳だが、本実施例では分割されたチップが存
在する限り基板１８を下ろすことなく重ね描画がなされ
る。即ち、この間でアドレスサイズが変更されるので、
ＥＯ８制御回路３６からの制御でビーム径、その他の諸
条件を設定し直す。また、第１チツプとの相対位置が正
しく維持されるためビーム位置をチェックする。

次いで、第２のチップを上記第１のチップと同様にして
描画する。このようにして元のチップに相当する全チッ
プの描画が終われば、描画完了となる。

このように本実施例によれば、従来のラスタスキャン型
電子ビーム描画の欠点と言われてきたスループットの問
題を、データ変換段階からトータルとして見直すことに
より解決することができる。

即ち、チップデータをそのパターン寸法に基づいて次数
のグループに分割し、該分割した各グループについて最
適なビーム寸法を選択して描画を行うことができる。こ
のため、基準パターンが複数種存在する場合であっても
、ビーム径をこれらの最大公約数とする必要はなく、各
パターンサイズに適合した比較的大径のビームでパター
ンを描画することができ、これにより描画スループット
の大幅な向上をはかり得る。

また、ラスタスキャンの線幅増分は通常、最小ビーム径
と言われているが、連続アドレスサイズの本装置では、
データの作り方によって線幅増分は無限小となる。例え
ば、１　［μｍ］と１．００５［μｍ′ｒＬ］のパター
ンのとき、０．２５　［ｔｔ　７７Ｚ］で１［μ７１Ｌ
］の部分を描画し、０．２５１２５　　［ｕ　ｍコで１
．００５　　［μ′ＩＩＬ］部分を描画することができ
る。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記ジャンプ機能は必ずしも必要なもので
はなく、分割されるパターンの形態によっては省略する
ことも可能である。また、装置の構成は第１図に同等限
定されるものではなく、使用に応じて適宜変更可能であ
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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる電子ビーム描画装置
を示す概略構成図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明
の基本原理を説明するためのもので第２図は描画開始ま
での手順を示すフローチャート、第３図はパターン分割
例を示す模式図、第４図は上記描画装置を用いた描画手
順を説明するための模式図、第５図乃至第７図はそれぞ
れチップデータの分割方式を説明するためのフローチャ
ート、第８図は従来の問題点を説明するための模式図で
ある。１０・・・電子光学鏡筒、１７・・・試料室、１８・・
・試料基板、１９・・・試料ステージ、２０・・・ＣＰ
Ｕ、２１・・・インターフェース、２２．〜，２５・・
・各種端末、２６・・・ＤＭＡ、２７・・・描画制御部
、２８・・・同期制御部、２９・・・バッファメモリ、
３０・・・パターン発生器、３１．３１’　・・・パタ
ーンメモリ、３２・・・データ読出し回路、３３・・・
偏向制御回路、３４・・・位置７１Ｉ１１定回路、３５
・・・ステージ駆動回路、４１・・・チップ、４２・・
・フレーム、４３，５４゜５６．５７・・・描画枠、５
１・・・チップデータ、５２・・・端数データパターン
、５３・・・整数データパターン。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試料上で電子ビームをラスタスキャンして該試料
上に所望パターンを描画する電子ビーム描画方法におい
て、予め１つのチップデータを１つ１つのパターン寸法
に基づいて複数のグループに分割したのち、分割された
それぞれのグループに対し描画する際の最適ビーム寸法
を選択し、該選択されたビーム寸法で各グループをそれ
ぞれ描画し、且つ各グループを前記試料上に順次重ね合
わせ描画することを特徴とする電子ビーム描画方法。
（２）前記各グループの任意の一つを描画する際に、あ
る単位面積毎にパターンの有無を判定し、パターンの無
い部分をジャンプして描画することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の電子ビーム描画方法。
（３）電子銃から放射された電子ビームを集束偏向制御
し、試料上に所望パターンを描画するラスタスキャン方
式の電子ビーム描画装置において、ビーム径を略連続的
に任意の大きさに設定する手段と、１つのチップデータ
をその１つ１つのパターン寸法に基づいて複数のグルー
プに分割する手段と、分割されたそれぞれのグループに
対し描画する際の最適ビーム寸法を選択する手段と、該
選択されたビーム寸法で各グループをそれぞれ描画し、
且つ各グループを前記試料上に順次重ね合わせ描画する
手段とを具備してなることを特徴とする電子ビーム描画
装置。