JPS6255691B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置製造時に必要とされるパ
ターン形成に適用する電子ビーム露光方法の改善
に関する。

一般に、電子ビーム露光装置のスキヤン・エリ
アが半導体チツプの１チツプ分或いは１チツプの
整数分の１になつていない場合が多々ある。

このような場合に於ける従来例について第１図
に依り説明する。

第１図Ａ及びＢは半導体チツプとスキヤン・エ
リアとの関係を表す説明図であり、Ａは従来技術
を説明する為の図、また、Ｂは従来技術及び本発
明を説明する為の図である。

図に於いて、１，２，３……は半導体チツプ、
A₁，A₂，A₃……はスキヤン・エリア、Ｌは半導
体チツプの辺の長さ、ｌはスキヤン・エリアの辺
の長さ、１′，２′，３′，４′はスキヤン・エリア
A₉の区切られた部分、Ｐは露光を進行させる方
向をそれぞれ示している。

ここで、第１図Ｂを参照しつつ、例えばＬが５
〔mm〕であるチツプ１，２，３……をｌが２
〔mm〕であるスキヤン・エリアを有する装置で露
光しなければならないような例について説明す
る。

このような場合、４個のチツプ１，２，３，４
からなる正方形の領域はスキヤン・エリアの整数
倍（５倍）となるから、この正方形領域を５×５
＝25回のステツプで露光することができる。

一方、ベクトル・スキヤン型の電子ビーム露光
装置の場合、各矩形のパターン・データは、各々
のスキヤン・エリアの内部に於ける始点位置座標
X₁，Y₁と大きさX₂，Y₂で記述されていて、その
ようなパターン・データは予め露光すべきチツプ
の設計パターン・データから各々のスキヤン・エ
リア毎にパターン・データを編集し、露光装置に
於ける所定のメモリに記憶される。

ところで、上記のように25回のステツプで４個
のチツプ１，２，３，４を露光することとした場
合、例えば第三ステツプ目はチツプ１の部分とチ
ツプ２の部分に跨がつて露光しなければならな
い。このようなスキヤン・エリアのパターン・デ
ータを編集する場合、スキヤン・エリアの右半分
の第２チツプのパターンは第１チツプの第１ステ
ツプ目の左半分のパターンに等しいので、そのパ
ターン・データを利用することが考えられるが、
スキヤン・エリアが半分ずれている為に各々の矩
形パターン・データをそのまま使用することはで
きず、始点位置座標を全てのパターンに対して１
〔mm〕加算しなくてはならない。つまり、パター
ンは第１チツプのそれと全く同等のものであるに
も拘わらずパターン・データとしての座標X₁，
Y₁は全く異なつたものとなる。本来、各チツプ
は同じパターンであるから、そのパターン・デー
タも同じものを使用できて良い筈であるが、実際
には、第１図Ｂに見られるチツプ１〜４の露光を
行うには４チツプ分のパターン・データを準備し
なければならない。更にまた、チツプ寸法が不適
切（例えば5.3〔mm〕□等）である場合等ではウ
エハ全面に亙るパターン・データが必要となり、
そのデータ量は膨大なものとなり、実際には不可
能である。

そこで、従来は、ステツプの回数を増加させる
ことに依りパターン・データ量の増加を抑制する
ようにしている。即ち、例えば第１図Ａに見られ
るように、各チツプの露光を３×３＝９〔回／チ
ツプ〕のステツプで行い、チツプ１〜４の４チツ
プを露光するには９×４＝36〔回〕のステツプで
行つている。この場合、露光装置に於ける所定の
メモリには１チツプ分のパターン・データを準備
すれば良い。然し、このようなステツプはステー
ジの移動で行うもので、しかも、露光系の著しい
高速比に比し、ステージ系の移動速度の向上には
限界が見られるので、ステツプ回数が増すことは
露光作業の高速化の面で好ましくない。

本発明は、ステツプ数を増すことなく、しか
も、少ないパターン・データ量でチツプ境界の半
端部分も適切な露光を行うことを可能にし、簡単
な装置で高速の露光作業ができるようにするもの
であり、以下これを詳細に説明する。尚、ここで
取り扱うパターンは理解を容易にする為、全て矩
形からなつているものとするが、任意のパターン
が含まれる場合には装置が複雑になるだけで基本
とするところは何等変わりなく、また、矩形パタ
ーンのデータは第２図に見られるように始点
X₁，Y₁と大きさX₂，Y₂で与えられるものとす
る。

第３図は本発明を実施する装置の一例を表す要
部ブロツク図である。尚、本図ではＸ方向に関す
るもののみが示され、Ｙ方向に関するものは省略
されているが、これは、図示の装置と同様のもの
を用いれば良い。

図に於いて、１１は中央処理装置（CPU）、１
２はアクセス回路、１３は大容量バツフア・メモ
リ、１４は始点X₁用レジスタ、１５は大きさX₂
用レジスタ、１６はシフト量Ｘ_S用レジスタ、１
７は加算器、１８はデータ下限Ｘ_nio用レジス
タ、１９はデータ上限Ｘ_nax用レジスタ、２０は
セクシヨナライザ、２１はシフト・レジスタ、２
２はパターン・ジエネレータ（PG）、Ｅ・Ｂは電
子ビーム露光装置をそれぞれ示している。尚、以
下の説明に於いて、X₁，X₂，Ｘ_S，Ｘ_nio，Ｘ_nax
に対して、Ｙ方向でこれに相当するものをY₁，
Y₂，Ｙ_S，Ｙ_nio，Ｙ_naxとする。

図示例に於いて、バツフア・メモリ１３は１チ
ツプ分のデータを記憶しているもので、そのデー
タは、例えば第４図Ａ〜Ｋに見られるように、九
つのブロツク３１〜３９に分割して格納してあ
る。各ブロツク３１乃至３９のデータはCPU１
１からの指令で任意に読み出される。ここで、第
４図Ａ〜Ｋを参照しつつ１チツプ分のデータをブ
ロツクにして格納する場合について説明する。

第４図Ａはチツプを両端からｌ毎に区切つて小
ブロツクS₁〜S₂₅に分割した状態を表し、また第
４図Ｂは小ブロツクS₁〜S₂₅を再結合してブロツ
ク３１〜３９を構成する様子を表している。

小ブロツクS₁，S₂，S₃……は互いにオーバラツ
プしていないが、パターン・データをバツフア・
メモリへ格納する場合は、九つのスキヤン・エリ
アに対応する九つのブロツク３１乃至３９のデー
タが用意され、このブロツク３１乃至３９は互い
にオーバラツプする小ブロツクを含んでいて、そ
れが第４図Ｂではハツチングで指示されている。

第４図Ｃ乃至Ｋは第４図Ａ並びにＢに示した小
ブロツクS₁，S₂，S₃……S₂₅とブロツク３１乃至
３９との対応を示す。尚、ブロツク３１乃至３９
の左上隅の黒丸（●）は座標原点を表す。

前記説明から判るように、ブロツク３１〜３９
は黒丸で示した点を座標原点とした小ブロツクS₁
〜S₂₅を組み合わせたもののパターン・データか
らなつている。

また、セクシヨナライザ２０は、パターン・デ
ータX₁，X₂で示されるパターンが所定のシフト
量Ｘ_Sだけシフトされたとき、シフトされたパタ
ーンが下限Ｘ_nio，上限Ｘ_naxで設定されるエリア
の内に含まれるか否かを判断し、含まれる場合に
はそのパターンが含まれる部分のパターン・デー
タを当該スキヤン・エリアの隅を座標原点とする
パターン・データに変換する機能を有し、判断結
果（有効・無効）及び変換されたパターン・デー
タを出力する。

今、第５図に見られるように、(イ)〜(ホ)のパター
ンがあるものとし、これ等のパターンと、左端が
Ｘ_nio、右端がＸ_naxで区画されるｌ×ｌのスキヤ
ン・エリアSCとの位置関係を例に説明する。パ
ターンの始点位置座標をX₁、大きさをX₂とし、
シフト後の座標をX′＝X₁＋Ｘ_Sとすると、各パタ
ーン(イ)〜(ホ)に対し、次のような動作を行う。即
ち、 (イ)について、 X′＋X₂＜Ｘ_nio→データ無効 (ロ)について X′＜Ｘ_nio〓X′＋X₂＞Ｘ_nio →X₁′＝Ｘ_nio，X₂′＝X′＋X₂−Ｘ_nio (ハ)について X′＞Ｘ_nio〓X′＋X₂＜Ｘ_nax →X₁′＝X′，X₂′＝X₂ (ニ)について X′＜Ｘ_nax〓X′＋X₂＞Ｘ_nax →X₁′＝X′，X₂′＝Ｘ_nax−X′ (ホ)について、 X′＞Ｘ_nax→データ無効 である。

第６図はセクシヨナライザ２０の具体的回路の
要部が表されている。

図に於いて、４１〜４５は演算回路、４６〜４
９は符号判定回路、５０〜５４はゲート回路、５
５〜５７はアンド（AND）回路、５８，５９は
ナンド（NAND）回路である。尚、，，…
…の記号はクロツクの番号であり、それ等クロツ
ク毎に処理が実行されている。

この回路は前記数式を実行してデータの有効、
無効、X₁′，X₂′を得るものであり、その動作に多
くの説明を要しないが、例えば、演算回路４１に
レジスタ１９からＸ_naxに関するデータが入力さ
れ、端子からX′＝X₁＋Ｘ_Sに関するデータが入力
されると、そこで、Ｘ_nax−X′を実行し、その結
果の正負を符号判定回路４６で判定してバイナリ
信号を得る。このバイナリ信号はアンド回路５５
に於いて、X′＋X₂−Ｘ_nioの結果の正負を表すバ
イナリ信号とアンドを採つて、それに依りデータ
が有効、即ち“１”であるか、無効、即ち“０”
であるかを出力するものである。セクシヨナライ
ザ２０の具体的構成としては、必要に応じ、通常
の技術的範囲で多くの改変を考えることができ
る。

さて、第３図の装置の動作を包括的に説明する
と次の通りである。

即ち、CPU１１からの指令でバツフア・メモ
リ１３に格納されているデータの或るブロツクが
アドレスされてそのパターンが読み出され、X₁
とX₂がそれぞれレジスタ１４とレジスタ１５に
入力される。これとは別に、CPU１１はX₁に関
するシフト量Ｘ_Sのデータをレジスタ１６に送
り、レジスタ１４からのX₁とレジスタ１６から
のＸ_Sは加算器１７に於いて加算され、X′＝X₁＋
Ｘ_Sとなつてセクシヨナライザ２０に入力され
る。レジスタ１５からのX₂はそのままセクシヨ
ナライザ２０に入力される。また、CPU１１は
下限Ｘ_nio並びに上限Ｘ_naxのデータをレジスタ１
８，１９を介してセクシヨナライザ２０に送る。
セクシヨナライザ２０は、前記のように、装置の
スキヤン・エリアに対応してデータを無効にした
り、一部を切り捨てたり、全部を採用する等の操
作を施してX₁′，X₂′のデータをシフト・レジスタ
２１に送り、シフト・レジスタ２１は、その有効
なデータPG２２に入力し、PG２２はパターン信
号をＥ・Ｂに送出して露光を行うようにしてい
る。

ここで、第１図Ｂで記号A₁〜A₉で指示してあ
る部分、即ち、スキヤン・エリアを露光する場合
について具体的に説明する。

さて、露光に先立ち、CPU１１からＸ_nio＝０
〔mm〕、Ｙ_nio＝０〔mm〕、Ｘ_nax＝２〔mm〕、Ｙ_nax＝
２〔mm〕を各対応レジスタにセツトする。

スキヤン・エリアA₁を露光する場合には、
CPU１１からＸ_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕を各
対応レジスタにセツトし、ブロツク３１に関する
データをバツフア・メモリ１３（第３図参照）か
らアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₂を露光する場合には、Ｘ_S
＝−１〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３２
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₃を露光する場合には、Ｘ_S
＝−１〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３３
のデータをアクセスして露光し、次いで、Ｘ_S＝
＋１〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３１の
データをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₄を露光する場合には、Ｘ_S
＝０〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３４
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₅を露光する場合には、Ｘ_S
＝−１〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３
５のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₆を露光する場合には、Ｘ_S
＝−１〔mm〕、Ｙ_S＝−〔mm〕としてブロツク３６
のデータをアクセスして露光し、次いで、Ｘ_S＝
＋１〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３４
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₇を露光する場合には、Ｘ_S
＝０〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３７
のデータをアクセスして露光し、次いで、Ｘ_S＝
０〔mm〕、Ｙ_S＝＋１〔mm〕としてブロツク３１の
データをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₈を露光する場合には、Ｘ_S
＝−１〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３
８のデータをアクセスして露光し、次いで、Ｘ_S
＝−１〔mm〕、Ｙ_S＝＋１〔mm〕としてブロツク３
２に関するデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₉を露光する場合には、Ｘ_S
＝−１〔mm〕，Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３
９に関するデータをアクセスして露光する。これ
に依り、スキヤン・エリアの左上の部分、即ち、
部分１′が露光されたことになる。次いで、Ｘ_S＝
＋１〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３７
のデータをアクセスして露光すると部分２′が露
光される。この後、Ｘ_S＝＋１〔mm〕を維持した
ままでＹ_S＝＋１〔mm〕を設定し、ブロツク３１
のデータをアクセスして露光すると部分４′が露
光される。更に、Ｘ_S＝−１〔mm〕、Ｙ_S＝＋１
〔mm〕としてブロツク３３のデータをアクセスし
て露光すると部分３′が露光される。

スキヤン・エリアA₁₀を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３２
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₁を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３３
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₂を露光する場合には、Ｘ
_S＝＋１〔mm〕、Ｙ_S＝＋１〔mm〕としてブロツク
３５のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₃を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３
６のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₄を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３
８のデータをアクセスして露光し、次いで、Ｘ_S
＝０〔mm〕、Ｙ_S＝＋１〔mm〕としてブロツク３２
に関するデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₅を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝−１〔mm〕としてブロツク３
９のデータをアクセスして露光し、次いで、Ｘ_S
＝０〔mm〕、Ｙ_S＝＋１〔mm〕としてブロツク３３
に関するデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₆を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３６
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₇を露光する場合には、Ｘ
_S＝−１〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３
５のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₈を露光する場合には、Ｘ
_S＝＋１〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３
６のデータをアクセスして露光し、次いで、Ｘ_S
＝＋１〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３４
に関するデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₁₉を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３５
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₂₀を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３６
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₂₁を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３７
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₂₂を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３８
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₂₃を露光する場合には、Ｘ
_S＝＋１〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３
９のデータをアクセスして露光し、次いで、Ｘ_S
＝＋１〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３７
に関するデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₂₄を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３８
のデータをアクセスして露光する。

スキヤン・エリアA₂₅を露光する場合には、Ｘ
_S＝０〔mm〕、Ｙ_S＝０〔mm〕としてブロツク３９
のデータをアクセスして露光する。

以上でスキヤン・エリア全体の露光が行われた
ことになり、そのステツプは25（回）であり、第
１図Ａに関して説明したように、従来例の場合が
36〔回〕のステツプであるのと比較すると著しく
少なくなつている。

前記したところから明らかなように、本発明の
場合、Ｘ_nio，Ｘ_nax，Ｙ_nio，Ｙ_naxの各値はスキヤ
ン・エリアの境界に整列する必要はなく、適宜に
選定することができる。

即ち、前記説明に於いては、Ｘ_nio＝０〔mm〕、
Ｙ_nio＝０〔mm〕、Ｘ_nax＝２〔mm〕、Ｙ_nax＝２
〔mm〕としたが、偏向器の偏向範囲に、例えば±
100〔μｍ〕程度の余裕があることを前提とすれ
ば、スキヤン・エリアA₁を露光する場合、Ｘ_nio
＝０〔mm〕、Ｙ_nio＝０〔mm〕、Ｘ_nax＝1.9〔mm〕、
Ｙ_nax＝2.0〔mm〕と設定し、Ｘ_S＝０〔mm〕、Ｙ_S
＝０〔mm〕としてブロツク３１に関するデータを
アクセスして露光することが可能であるが、この
際、ブロツク３１に於けるS₂の右端及びS₇の右端
に幅が0.1〔mm〕、長さが２〔mm〕の帯状の領域が
露光されないことになる。然しながら、前記露光
の後、引き続いてＸ_nio＝0.1〔mm〕、Ｙ_nio＝０
〔mm〕、Ｘ_nax＝2.0〔mm〕、Ｙ_nax＝2.0〔mm〕として
ブロツク３２に関するデータをアクセスして露光
すると、この時、S₂及びS₇に於ける前記帯状の未
露光領域が露光される。

これは、ブロツク３１〜３９の各領域が互いに
重なり合うパターンを重複してもつているので、
アクセスして露光を行う場合、Ｘ_nio，Ｘ_nax，Ｙ_n
ｉｏ，Ｙ_naxで許容される幅を、偏向器の余裕が許す
範囲であれば、0.2〔mm〕から若干ずらすことが
可能である。但し、これは隣接するスキヤン・エ
リアで、同じ帯状の領域を重複して描画しないよ
うに管理されていることが必要である。

また、前記説明では、データ転送時間がステー
ジ移動時間に比較して無視できることを前提にし
ているが、それを無視できない場合であつても、
シフト・レジスタを２個用いて無駄な時間を少な
くしたり、前記説明した処理系を複数用意する等
して比較的容易に高速化を図ることができる。

以上の説明で判るように、本発明に依れば、パ
ターンの始点、大きさ、始点のシフト量、下限
値、上限値を与えられることに依り、電子ビーム
露光装置のスキヤン・エリアを基準にして、パタ
ーン・データの有効性、無効性を判定したり、パ
ターン・データの一部を切り捨てる処理を行うセ
クシヨナライザを備え、また、半導体チツプのパ
ターン・データをスキヤン・エリアに関連した適
宜のブロツクに分割して格納するバツフア・メモ
リを備え、そのバツフア・メモリからブロツク毎
にアクセスされたデータに前記セクシヨナライザ
に依る処理を加えて所望のパターン信号を得るよ
うにし、前記従来技術に於けるようなステージの
ステツプ回数増加を招来することなく高速の電子
ビーム露光を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及びＢは半導体チツプとスキヤン・エ
リアの関係を示す説明図、第２図は矩形パターン
の説明図、第３図は本発明を実施する場合に用い
る装置の一例を示すブロツク図、第４図Ａ乃至Ｋ
は１チツプ分のデータをブロツクにして格納する
ことを示す説明図、第５図はパターンとスキヤ
ン・エリアの関係を示す説明図、第６図はセクシ
ヨナライザの一例を示すブロツク図をそれぞれ表
している。 図に於いて、１１はCPU、１２はアクセス回
路、１３はバツフア・メモリ、１４〜１６はレジ
スタ、１７は加算器、１８及び１９はレジスタ、
２０はセクシヨナライザ、２１はシフト・レジス
タ、２２はパルス・ジエネレータ、３１〜３９は
ブロツクをそれぞれ示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体チツプを複数の小ブロツクに分割し、
   所定数の小ブロツクを結合して構成したブロツク
   のパターン・データを各ブロツクを単位としてバ
   ツフア・メモリに格納し、電子ビーム露光装置の
   スキヤン・エリアをステツプ移動させる毎にバツ
   フア・メモリから当該ステツプ移動後のスキヤ
   ン・エリアに対応するブロツクのパターン・デー
   タをアクセスし、パターンの始点を表す値に当該
   スキヤン・エリアに対応するシフト量を加え、パ
   ターンの始点を表す値にシフト量を加えた値、パ
   ターンの大きさを表す値及びスキヤン・エリアの
   境界を表す下限値と上限値とからスキヤン・エリ
   アを基準としパターン・データの有効性・無効性
   の判定及び座標変換の処理を行い、その結果に基
   づいてパターン信号を発生させることを特徴とす
   る電子ビーム露光方法。