JPS63199422A - 荷電ビ−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
クやウェハ等の試料上に高速・高精度に描画するための
荷電ビーム描画方法に係わり、特にデータ圧縮した描画
パターンデータを用いて高精度の描画を可能とした荷電
ビーム描画方法に関する。

（従来の技術） 近年、ＬＳＩのパターンは益々微細かつ複雑になってお
り、このようなパターンを形成する装置として電子ビー
ム描画装置が用いられている。

この装置を用いて所望のパターンを描画する場合、ＣＡ
ＤをはじめとするＬＳＩの設計ツールで生成される設計
パターンデータは、通常そのままの形式では上記描画装
置の描画データとして用いることができない。その理由
は、 ■　設計データは一般に多角形で表現されているのに対
し、電子ビーム描画に供されるデータは台形若しくは矩
形といった基本的な形状しか許されない。

■　図形間に重なりがあると、多重露光となってしまい
描画精度が悪くなる。

■　電子ビーム描画に供されるデータは、描画処理を行
う単位描画領域に分割されている必要がある。

ということに起因している。

従って、上記設計パターンデータを例えば輪郭化処理を
流して多重露光領域の除去を行い、その後ビームの偏向
領域により決定する単位描画領域毎の矩形・台形等の基
本図形や描画単位図形に分割することにより、電子ビー
ム描画装置にとって許容し得る図形データにする。この
工程によって集積回路に係わる描画パターンデータを生
成して記憶媒体に蓄積し、該描画パターンデータを上記
単位描画領域毎に読出して、このデータを解読しながら
ビーム偏向手段によりビーム位置及びビーム形状を制御
して所望パターンを描画処理する。

しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。通常、ＣＡＤシステムで作成されるＬＳＩの
設計パターンデータは、例えば第７図（ａ）に示す如く
パターンデータファイル６０、〜，６２により構成され
ている。即ち、パターンデータファイル６０は、第７図
（ｂ）（ｃ）に示す如きパターンデータファイル６１．
６２の参照情報と、同図１）に示す如き設計図形情報６
０ａ、〜、６０ｄにより構成されている。さらに、パタ
ーンデータファイル６１は第７図（ｅ）に示す如き設計
図形情報６１ａにより、パターンデータファイル６２は
同図（ｆ）に示す如き設計図形情報６２ａ、６２ｂによ
り構成されるファイル体系となっている。このようなパ
ターンデータファイル６０．〜，６２に包含される設計
図形に対し、輪郭化処理を施して前述の領域分割及び図
形分割を行って描画処理に供すると、第７図（１に示す
描画パターンとなり図中６３に代表されるような多重露
光領域が発生してしまう。この多重露光領域の発生は、
描画精度を低下させる大きな要因となり、パターンの品
質を著しく低下させる。

この問題を防止するためには、パターンデータファイル
６１．６２に包含される設計図形を第７図（Ｑ）に示す
如く予めパターンデータファイル６０にパターン展開し
、パターンデータファイル６０を参照情報のない設計図
形情報のみで構成されるファイル体系とすればよく、該
ファイル内の図形に対する輪郭化処理を経て多重露光領
域のない描画パターンを得ている。しかしながら、この
ような工程で描画パターンデータを生成すると、繰返し
パターンに対するデータ圧縮を一切行うことができず、
その結果としてデータ量が膨大となってしまう。このた
め、前記記憶媒体の大容量化をはからざるを得ない、前
記単位描画領域に読出すデータの転送が長くなる等、装
置の効率的な運用を妨げると共にスループット向上を妨
げていた。

上述の如き問題は、今後ＬＳＩの急速な進歩でパターン
の微細化及び集積度の向上により益々重要な問題となる
。また、上記の問題は電子ビーム描画方法に限るもので
はなく、イオンビームを用いて試料上に所望パターンを
描画するイオンビーム描画方法についても同様に言える
ことである。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来、ＬＳＩの設計パターンデータに基づい
て描画パターンデータを圧縮すると、パターンの多重露
光部が発生しパターン精度が悪化する。逆に、パターン
の多重露光部を皆無にしようとすると、データ圧縮が不
能となりデータ転送時間の増大を招く等、スループット
が低下するという問題があった。

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、複数のパターンデータファイルにより
構成されるＬＳＩの設計パターンデータから電子ビーム
描画装置で描画処理に供される描画パターンデータを生
成するに際し、パターンの多重露光領域を発生させるこ
となくデータ圧縮処理を施すことができ、描画精度の向
上及び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］ （問題を解決するための手段） 本発明の骨子は、ＬＳＩのパターンデータを構成する複
数のパターンデータファイルに包含される設計図形群が
チップ領域を表わす座標上で互いに重畳するかどうかを
判定し、重畳部有りと判定した場合に該重畳部に係わる
設計図形群を上位ファイルに展開することにある。

即ち本発明は、ＣＡＤをはじめとするＬＳＩの設計ツー
ルで生成される設計パターンデータから荷電ビーム描画
装置に供される描画パターンデータな生成し、この描画
パターンデータに基づいて試料上に所望パターンを描画
する荷電ビーム描画方法において、前記設計パターンデ
ータを構成する複数のパターンデータファイルに包含さ
れる設計図形が前記ＬＳＩチップ全体を示す座標上にお
いて重畳領域を有するか否かを判定したのち、重畳領域
有りと判定した場合に該重畳領域に係わる設計図形群を
下位ファイルの参照情報を包含した上位ファイルに包含
させて新たなパターンデータファイルを作成し、次いで
全てのパターンデータファイル内に包含される設計図形
の重畳部を除去し、その図形を前記荷電ビーム描画装置
にとって受け容れ可能な矩形や台形をはじめとする基本
図形群に分割して描画パターンデータを生成するように
した方法である。

（作用） 本発明によれば、ＬＳＩの設計パターンデータを基に描
画処理に供する描画パターンデータを生成する場合、Ｌ
ＳＩの繰返しパターンを利用したデータ圧縮を最大限有
効活用し、且つパターンの多重露光領域を皆無とした描
画パターンデータを生成することができる。その結果と
して、パターン精度を悪化することなしに荷電ヒーム描
画装置の稼動率を高めると共に、ＬＳＩの生産性を向上
させることが可能となる。さらに、上記の描画方法は、
今後のＬＳＩの急速な進歩に伴うパターンの微細化及び
高集積化に際し、より有効な効果を発暉すると期待され
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図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図である。図中１０は試料室であ
り、この試料室１０内には半導体ウェハ等の試料１１を
載置したテーブル１２が収容されている。テーブル１２
は、テーブル駆動回路１３によりＸ方向（紙面左右方向
）及びＹ方向く紙面表裏方向）に駆動される。そして、
テーブル１２の移動位置は、レーザ測長計等を用いた位
置回路１４により測定されるものとなっている。

試料室１０の上方には電子ビーム光学系２０が配設され
ている。この光学系２０は、電子銃２１、各種レンズ２
２〜２６、ブランキング用偏向器３１、ビーム寸法可変
用偏向器３２、ビーム走査用主偏向器３３、ビーム走査
用の副偏向器３４及びビーム成形アパーヂｔ３５．３６
等から構成されている。そして、主偏向器３３により所
定の副偏向流域（サブフィールド）に位置決めし、副偏
向器３４によりサブフィールド内での図形描画位置の位
置決めを行うと共に、ビーム寸法可変用偏向器３２及び
成形アパーチャ３５．３６によりビーム形状を制御し、
テーブル１２を一方向に連続移動しながら、前描画領域
を短冊状に分割した氷河領域（フレーム）について描画
処理する。さらに、テーブル１２を連続移動方向と直交
する方向にステップ移動し、上記の処理を繰返して各フ
レーム領域を順次描画して所望領域全体を描画処理する
ものとなっている。

一方、制御計算機４０には磁気ディスク（記憶媒体）４
１が接続されており、このディスク４１にＬＳＩの描画
パターンデータが格納されている。

磁気ディスク４１から読出された描画パターンデータは
、前記フレーム領域毎にパターンメモリ（データバッフ
ァ部）４２に一時的に格納される。

データバッファ部−４２に格納されたフレーム領域毎の
パターンデータ、つまり描画位置及び上記基本図形を表
わすｍｉ図形データ等で構成されるフレーム情報は、デ
ータ解析部であるパターンデータデコーダ４３及び描画
デコーダ４４により解析され、ブランキング回路４５、
ビーム成形型ドライバ４６、主偏向器ドライバ４７及び
副偏向器ドライバ４８に送られる。

即ち、パターンデータコーダ４３では、上記描画パター
ンデータを基に該図形からブランキングデータが作成さ
れ、このデータがブランキング回路４５に送られる。さ
らに、希望するビーム寸法データが作成され、このビー
ム寸法データがビーム成形型ドライバ４６に送られる。

そして、ビーム成形型ドライバ４６から前記光学系２０
のビーム寸法可変用偏向器３２に所定の偏向信号が印加
され、これにより電子ビームの寸法及び形状が制御され
るものとなっている。

また、描画データデコーダ４４では、上記描画パターン
データに基づいてサブフィールドの位置決めデータが作
成され、このデータが主偏向器ドライム４７に送られる
。そして、主偏向器ドライバ４７から前記光学系２０の
主偏向器３３に所定の信号が印加され、これにより電子
ビームは指定のサブフィールド位置に偏向走査される。

さらに、描画データデコーダ４４ではパターンデータデ
コーダ４３で生成された描画単位図形情報を基に副偏向
器走査のコントロール信号が発生され、この信号が副偏
向器ドライバ４８に送られる。そして、副偏向器ドライ
バ４８から副偏向器３４に所定の副偏向信号が印加され
、これによりサブフィールド毎での描画が行われるもの
となっている。　　　　・次に、上述の如く描画処理に
供される描画パターンデータの生成工程について説明す
る。第２図は描画処理を行うための描画パターンデータ
の生成工程を示す模式図、第３図はデータ生成工程を示
すフローチャート、第４図はこの生成工程に係わる図形
体系を示す模式図である。

ＬＳＩのパターンは通常ＣＡＤシステムにより設計され
、例えば前記第７図（ａ）〜（ｆ）に示すファイル体系
の設計パターンデータが生成される。この設計パターン
データに基づいて、ホスト計算機により図形の加工処理
を施すことにより描画パターンデータが生成され、該描
画パターンデータが電子ご一ム描画装置での描画処理に
供されることとなる。

ここで、ＣＡＤシステムで、設計される設計パターンデ
ータは、前記第７図（ａ）〜（ｆ）に示す如くいくつか
のファイルに分散して図形データが格納された、いわゆ
る階層構造を有するデータ体系となっている。

このような形式の設計パターンデータを前記電子ビーム
描画装置で許容し得るデータ形式とするため、ホスト計
算機で上記設計パターンデータを構成するファイルに包
含されるパターンが互いに重畳するかについて検査する
。

まず、第４図（ａ）に示す如くパターンデータファイル
（上位ファイル）６０に包含される設計図形６０ａ、〜
、６０ｄと、パターンデータファイル（下位ファイル）
６１に包含される設計図形６１ａの外接矩形が相互に重
畳するかを判定する重畳領域がある場合には、上記設計
図形６０ａ。

〜、ｅＯｄと設計図形６１ａとが重畳するかを検査する
。そして、図中６３に示す如く設計図形の重畳部が存在
する場合、該重畳部に係わる設計図形６１ａをパターン
データファイル６０に展開して該ファイル６０に格納す
る。これにより、第４図（ｂ）に示す如き設計図形情報
６０ａ、〜。

６０ｈと、同図（Ｃ）に示す如く加工されたパターンデ
ータファイル６１の参照情報から、パターンデータファ
イル６０に係わる設計データを生成する。

次いで、第４図（ｄ）に示す如くパターンデータファイ
ル６０の設計図形６０ａ、〜、６０ｄと、パターンデー
タファイル６２の設計図形６２ａ。

６２ｂに対しても上述と同様の処理を施す。このとき、
該データファイル間においては設計図形６２ａ、６２ｂ
を包含する外接矩形領域と設計図形６０ｂ（或いは６０
ｄ）を包含する外接矩形領域とは重畳するが、設計図形
同志は相互に重畳するものではないので、上述の加工処
理は不要である。また、パターンデータファイル６１．
６２については第４図（ｅ）に示す如く設計図形の外接
矩形領域に重畳部はなく、これについても設計データは
それぞれそのままの形式で保持される。

このようにＬＳＩのチップデータを表わす設計パターン
データを構成する全てのパターンデータファイル６０．
〜，６２について上述の処理を施し、その結果第４図（
ｆ）に示す如き設計図形６０ａ、　〜、６０ｈと、同図
（Ｑ）に示す如きパターンデータファイル６１．６２の
参照情報でパターンデータファイル６０を構築する。さ
らに、設計図形６１ａを含むパターンデータファイル６
１と、設計図形６２ａ、６２ｂで構成するパターンデー
タファイル６２とを得る。

かくして得られたパターンデータファイルに定義された
設計パターンに対してファイル単位で図形の輪郭化処理
を施し多重露光の除去を行い、第４図（ｈ）に示す如く
矩形・台形をはじめとする基本図形群を生成するため、
図形の頂点を通るＹ軸に平行な線分（紙面上下方向）に
て図形分割を行う。さらに、上述のような処理工程によ
り生成した基本図形群を前記ビームの偏向幅で決まる領
域であるフレーム領域とするため、第４図（１）に示す
如く領域分割を行い、次に該フレーム領域を副偏向領域
から決定されるサブフィールド単位に分割する。ここで
、パターンの繰返し構造を有する設計図形６１ａと設計
図形６２ａ、６２ｂに係わる領域についてはそれぞれ１
つのサブフィールドとし、それ以外の基本図形群につい
ては最大の副偏向領域を持ってサブフィールドに分割す
る。

上記サブフィールド中の図形は第５図（ａ）に示すよう
に図形の種類、ビーム照射５１図形の位置及び図形サイ
ズで構成される描画図形情報として表現され、該描画図
形情報の集りとして同図（ｂ）に示すセルデータが構築
される。そして、前記パターンの繰返し構造に対しては
、上記セルデータで表わされるサブフィールド領域の繰
返し数及びピッチが付加されてデータ圧縮された描画パ
ターンデータを生成し、この描画パターンデータを前記
ディスク４１に格納し、描画処理に供することにより、
例えば第６図（ａ）〜（Ｃ）に示す前記ビーム成形アパ
ーチャ３５．３６の組合せにより形成可能な単位描画図
形群として描画することができる。

このように本実施例方法によれば、ＬＳＩの設計パター
ンデータを構成する複数のパターンデータファイル６０
．〜，６２に包含される設計図形群がチップ領域全体を
表わす座標上で互いに重畳するかどうかを判定し、重畳
部ありと判定した場合には該重畳部に係わる設計図形群
を上位ファイル６０に展開することにより、多重露光部
を皆無とすることができ、且つ描画パターンデータの圧
縮をはかることができる。このため、描画精度の向上を
はかると共に、描画スルーブツトの向上をはかることが
可能である。また、装置自体は従来のものをそのまま用
いることができ、描画データの作成工程を変更するのみ
で容易に実現し得る等の利点がある。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。例えば、電子ビーム描画装置の構成は
第１図に何等限定されるものではなく、仕様に応じて適
宜変更可能である。

また、本実施例では電子ビームを例にとり説明したが、
ビームも電子ビームに限定されることなく、イオンビー
ムを含む荷電ビーム描画に対し適用可能である。さらに
、描画方式についても主・副偏向を組合せた２段変更方
式の他、１段変更方式でもよく、可変成形ビームを用い
たショット方式の他、円形ビームを用いた走査方式にも
適用可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、ＬＳＩのパターン
精度を悪化させる多重露光領域を皆無とし、且つＣＡＤ
システムで作成されるＬ’ＳＩチップの繰返し構造を最
大限に有効活用したデータ圧縮を施した描画パターンデ
ータにより前記荷電ビーム描画装置を運用し、パターン
精度を悪化することなしにスループットの向上及び装置
稼働率を高めてＬＳＩの生産性向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図、第２図は描画パターンデータ
の生成工程を示す模式図、第３図はデータ生成工程を示
すフローチャート、第４図は描画パターンデータを生成
するまでの図形分割を示す模式図、第５図は描画データ
の構造を説明するための模式図、第６図は描画に供され
る単位図形を示す模式図、第７図は従来技術を説明する
ための模式図である。 １０・・・試料室、１１・・・試料、１２・・・テーブ
ル、２０・・・電子光学系、２１・・・電子銃、２２．
〜。 ２６・・・レンズ、３１．〜，３４・・・偏向器、３５
゜３６・・・ビーム成形アパーチャ、４０・・・制御計
算機、４１・・・磁気ディスク（記憶媒体）、４２・・
・パターンメモリ（データバッファ部）、４３・・・パ
ターンデータデコーダ、４４・・・描画データデコーダ
、６０・・・パターンデータファイル（上位ファイル）
、６１．６２・・・パターンデータファイル（下位ファ
イル）、６０ａ、　〜、６０ｈ、６１ａ、６２ａ。 ２ｌ− ６２ｂ・・・設計図形。 ＝２２− 第２図 第３図 第４図 （ｄ） 第４１ （ｅ） 省　（２） 第７図（２）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＬＳＩの設計パターンデータから荷電ビーム描画
   装置に供される描画パターンデータを生成し、この描画
   パターンデータに基づいて試料上に所望パターンを描画
   する荷電ビーム描画方法において、前記設計パターンデ
   ータを構成する複数のパターンデータファイルに包含さ
   れる設計図形が前記ＬＳＩチップ全体を示す座標上にお
   いて重畳領域を有するか否かを判定したのち、重畳領域
   有りと判定した場合に該重畳領域に係わる設計図形群情
   報を下位ファイルの参照情報を包含した上位ファイルに
   包含させて新たなパターンデータファイルを作成し、次
   いで全てのパターンデータファイル内に包含される設計
   図形の重畳部を除去し、その図形を前記荷電ビーム描画
   装置にとって受け容れ可能な基本図形群に分割して描画
   パターンデータを生成することを特徴とする荷電ビーム
   描画方法。
2. （２）前記パターンデータファイルにおいて、下位ファ
   イルには設計図形情報のみが包含され、上位ファイルに
   は下位ファイルの参照情報及び設計図形情報が包含され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷
   電ビーム描画方法。
3. （３）前記パターンデータファイル間の設計図形の重畳
   領域の有無を判定する工程として、個々のパターンデー
   タファイル内の全ての設計図形を包含する仮想的な外接
   矩形領域が相互に重畳するかを判断したのち、この重畳
   領域に係わるパターンデータファイルの該重畳領域に包
   含される設計図形群が相互に重畳するか否かを判定する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビー
   ム描画方法。
4. （４）前記描画パターンデータは、描画パターンの形状
   及び位置を示す描画図形情報群で構築されるセルデータ
   と、該セルデータのＸ方向及びＹ方向への繰返し情報の
   集りとして構築されるものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の荷電ビーム描画方法。
5. （５）前記描画パターンデータを生成する工程として、
   前記繰返し情報が付与されたセルデータの集りとして前
   記サブフィールド領域に係わるサブフィールド情報を生
   成し、該サブフィールド情報を集めてＬＳＩのチップ領
   域を所定の幅で分割したフレーム領域に係わるフレーム
   情報を生成し、更にこのフレーム情報の集りとして前記
   ＬＳＩの描画パターンデータを構成することを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の荷電ビーム描画方法。
6. （６）前記描画パターンデータを基に描画処理を行う工
   程として、副偏向手段により描画し得るサブフィールド
   位置を主偏向手段により位置決めし、且つ副偏向手段及
   びビーム成形手段の組合せにより所望パターンを描画処
   理することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷
   電ビーム描画方法。
7. （７）前記所望パターンが描画される試料はＸ−Ｙ方向
   に移動可能なテーブル上に載置されており、このテーブ
   ルを連続的に移動しながら主偏向及び副偏向を組合わせ
   たビーム偏向手段を駆動して描画処理することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム描画方法。
8. （８）前記設計パターンデータを構成する複数のパター
   ンデータファイルは、ＬＳＩパターンの繰返し構造を利
   用した階層的なファイル生成を行ったものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の荷電ビーム描画
   方法。