JPH02187014A - 荷電ビーム描画方法 - 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） この発明は、集積回路のパターンをマスクやウェーハ等
の試料に高速かつ高精度に描画するための荷電ビーム描
画方法に係り、特に描画方法の改良により描画スルーブ
ツトの向上を図っ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を始めとするＬＳＩのパターン設計ツールを用いて作
成される設計データを、通常はそのままの形式で上記描
画装置の描画データとして用いることはできない。その
理由は次のような事項に起因している。

■　設計データは一般に多角形で表現されているのに対
し、電子ビーム描画装置に供されるデータは台形もしく
は矩形といった基本的な形状しか許されない。

■　図形相互に重なりがあると多重露光となってしまい
描画精度が悪化してしまう。

■　電子ビーム描画に供されるデータは、描画方式に準
拠した単位描画領域に分割されている必要がある。

従って、上記設計データを例えば輪郭化処理を施して多
重露光の除去を行ない、その後、ビームの偏向領域によ
り決定する固有の単位描画領域（フレーム領域）毎に矩
形、台形等の基本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受容可能な図形データにするという
工程によって、集積回路に係わる描画パターンデータを
生成して磁気ディスク等の記録媒体に格納している。

そして、該描画パターンデータを上記フレーム領域毎に
読み出し、−時的にパターンデータバッファに蓄積して
このデータを解読すると共に、試料を載置したテーブル
をＸ方向もしくはＹ方向に連続的に移動しながらビーム
偏向手段により形成可能な描画単位図形の集りに分割し
、その結果に基づいてビーム位置及びビームの形状を制
御して、フレーム領域内に所望パターンを描画し、次に
テーブルを連続移動方向と直交する方向にフレームの幅
だけステップ移動して上記処理を繰返すことにより所望
領域全体の描画処理が行なわれる。

上述の如く描画処理の中で、フレーム領域を描画すると
きのテーブル移動速度は、フレーム領域中に全描画単位
図形のパターニング時間（ビームの位置及び形状を制御
して所望パターンを描画する時間）が上記テーブル移動
速度に十分に追従し得る値でなければならず、その条件
を満足するテーブル移動速度の決定方法として従来では
以下に示す３つの方法が用いられている。

■　フレーム領域の描画に際して、テーブル移動速度に
バターニングが十分に追従し得るよう極めて低いテーブ
ル移動速度を設定し、全フレームにわたり該移動速度で
描画処理する。

■　マスクやウェーハなどの試料へのバターニングに先
だって、描画領域を構成する各フレーム領域についてバ
ターニングエラー（バターニング処理がテーブル移動速
度に追従できなくなることにより発生するエラー）を生
じないテーブル移動速度を、トライアンドエラ一方式で
見出だして設定し、該テーブル移動速度により描画処理
を実行する。

■　フレーム領域に含まれる図形の総描画面積と、フレ
ーム領域に含まれる単位描画領域の数とからテーブル移
動速度を設定し、該テーブル移動速度によ、り描画処理
を実行する。

しかしながら、上記の各方法には次のような問題がある
。すなわち、フレーム領域を描画する際のテーブル移動
速度を上記■の方法により決定する場合には、ＬＳＩチ
ップを構成する全フレーム領域の最もパターン密度の高
いフレーム領域を、エラーなく描画可能なテーブル移動
速度以下の値を設定しなければならない。このため、該
フレーム領域以外のフレーム領域では必要以上に低いテ
ーブル移動速度で描画することとなり、ＬＳＩチップ全
体の描画時間の中で極めて多大なる時間の無駄が生じて
しまう。また、上記■の方法では、ＬＳＩチップを構成
する各フレーム領域毎に無駄の少ない描画処理が可能で
ある。しかし、そのテーブル移動速度を決定するのに描
画対象となるマスクやウェーハを、テーブルに載置する
前処理として各フレーム領域毎に試行錯誤を繰返して描
画時間の無駄を極力抑制し得るテーブル移動速度を決定
する工程が必要となる。描画工程全体の中で上記工程に
費やされる時間はとても無視できる程度のものではなく
、場合によっては実際の描画処理に要する時間以上にテ
ーブル移動速度の決定に要する時間が長くなるという状
況が有得る。さらに、■の方法では、最適なテーブル移
動速度を決定できるものの、全パターンの面積を計算し
なければならないため、データ処理時間が多大になる。

このような状況から、現在の描画工程では各フレーム領
域のテーブル移動速度の決定方法に起因して、描画時間
の増大すなわちスルーブツトの低下を招いていた。

」二連の如く、従来では、電子ビーム描画装置の稼働率
を低下させると共にＬＳＩの生産性が低下してしまう等
の問題を引起こすと共に、今後のＬＳＩの急速な進歩で
パターンの微細化、集積度の向上により、電子ビーム描
画装置で描画されたＬＳＩパターンに対する信頼性並び
に装置の稼働率を高める上で大きな問題となる。

（発明が解決しようとする課題） このように従来では、描画エラーを招くことのない十分
に低速なテーブル移動速度で描画すると描画時間の無駄
が大きく、描画スルーブツトを著しく低下させるという
欠点がある。また、描画時の無駄な時間を最小限に抑制
するテーブル移動速−度を見出だして描画する描画工程
にあっては、そのテーブル移動速度を決定する前処理工
程に時間が費やされ、描画工程全体の時間が長期化する
ことになり、この場合にもスルーブツトを著しく低下さ
せるという欠点がある。さらに、フレーム領域に含まれ
る図形の総描画面積と、フレーム領域に含まれる単位描
画領域の数とからテーブル移動速度を設定する場合には
、全パターンの面積を計算しなければならないためデー
タ処理時間が多大になるという欠点がある。

上述した問題は電子ビーム描画方法に限るものではなく
、イオンビーム等の荷電ビームを用いて試料上に所望パ
ターンを形成する荷電ビーム描画方法全般についていえ
ることである。

この発明は上記の事情を考慮してなされたものであり、
その目的は、ＬＳＩチップパターンを構成する各フレー
ム領域のテーブル移動速度を、試行錯誤を繰返すという
前処理工程を行うことなく最適な値で決定して、描画速
度の最適化及びスルーブツトの向上を図ることができる
荷電ビーム描画方法を提供することにある。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段とその作用）この発明の荷
電ビーム描画方法は、各フレーム領域に対し複数個の主
偏向領域におけるパターン露光比率を求め、このパター
ン露光比率が最大の値を持つ主偏向領域のパターンを描
画するのに必要な処理時間を算出し、該処理時間に対応
して該フレーム領域の描画処理時におけるテーブル移動
速度を決定するようにしたことを特徴とする。

さらにこの発明の荷電ビーム描画方法は、集積回路パタ
ーンを描画する際に、パターン周辺に存在しているダイ
シングラインのパターンを含む主偏向領域を除くパター
ンを先に描画し、その後、ダイシングラインのパターン
を描画することを特徴する。

この発明では、各フレーム毎の最適なテーブル移動速度
を割出して描画処理を行うことにより、最少描画時間を
実現するものである。また、集積回路パターンを描画す
る場合、集積回路には必ず存在しているパターン周辺の
ダイシングラインを除く領域を先に描画し、その後、ダ
イシングラインを描画することによってさらに高速な描
画が達成される。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
。

第４図はこの発明の方法を実施する際に使用される電子
ビーム描画装置の概略的な構成を示す図である。図中、
２０は試料室であり、この試料室２０内には半導体ウェ
ーハもしくはガラスマスク等の試料２１を載置したテー
ブル２２が収容されている。

このテーブル２２は、テーブル駆動回路２３によりＸ方
向（紙面左右方向）及びＹ方向（紙面表裏方向）に駆動
される。そして、テーブル２２の移動位置は、レーザー
測長計等を用いた位置回路２４により測定される。

試料室２０の上方には、電子ビーム光学系３０が配設さ
れている。この光学系８０は、電子銃３１、各種レンズ
３２〜Ｈ，ブランキング用偏向器３７、ビーム寸法可変
用偏向器３８、ビーム走査用の主偏向器３９、ビーム走
査用の副偏向器４０及びビーム成形アパーチャ４１．４
２等から構成されている。そして、主偏向器３９により
所定の副偏向領域（サブフィールド）に位置決めを行う
と共に、ビーム寸法可変用偏向器３８及びビーム成形ア
パーチャ４１．４２によりビーム形状を制御し、テーブ
ル２２を一方向に連続移動しながらフレーム領域を描画
処理する。さらに、テーブル２２を連続移動方向と直行
する方向にステップ移動し、上記処理を繰返して各フレ
ーム領域を順次描画するものとなりでいる。

一方、制御計算機５０には磁気ディスク（記録媒体）　
５１が接続されており、この磁気ディスク５１にはＬＳ
Ｉチップデータが格納されている。磁気ディスク５１か
ら読み出されたチップデータは、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）５２に一時的に格
納される。

パターンメモリ５２に格納されたフレーム領域毎のデー
タ、つまり描画位置及び図形データ等で構成されるフレ
ームデータは、データ解析部であるパターンデータデコ
ーダ５３及び描画デコーダ５４により解析され、ブラン
キング回路５５、ビーム成形器ドライバ５Ｂ、主偏向器
ドライバ５７及び副偏向器ドライバ５Ｂに供給される。

すなわち、パターンデータデコーダ５３はフレームデー
タをデータ解析し、必要に応じてフレームデータに含ま
れる図形データに反転処理を施し、反転パターンデータ
を生成する。さらにパターンデータデコーダ５３は、フ
レームデータとして定義されている基本図形データを、
前記成形アパーチャ４１．４２の組合わせにより形成可
能な描画単位図形群に図形分割し、このデータに基づい
てブランキングデータを作成し、ブランキング回路５５
に供給する。また、パターンデータデコーダ５３は、フ
レームデータから希望するビーム寸法データを作成し、
ビーム成形器ドライバ５６に供給する。ビーム成形器ド
ライバ５６からは前記光学系３０のビーム寸法可変用偏
向器３８に所定の偏向信号が供給され、これにより電子
ビームの寸法が制御されるようになっている。

描画データデコーダ５４は、上記フレームデータに基づ
いてサブフィールドの位置決めデータを作成し、主偏向
器ドライバ５７に供給する。主偏向器ドライバ５７から
は前記光学系３０の主偏向器３９に所定の信号が供給さ
れ、これにより電子ビームは指定されたサブフィールド
位置に偏向走査されるようになっている。さらに描画デ
ータデコーダ５４は副偏向器走査のための制御信号を発
生し、副偏向器ドライバ５８に供給する。そして、副偏
向器ドライバ５８から副偏向器４０に副偏向信号が供給
され、これによりサブフィールド毎の描画が行なわれる
。

次に上記のような構成の装置を用いた一般的な電子ビー
ム描画方法について説明する。このときの描画処理を行
うためのデータ生成工程を示したものが第５図である。

集積回路のパターンはＣＡＤシステムを用いて設計及び
作成され、その設ｆｔパターンデータはホスト計算機に
より描画データに変換される。そして、この描画データ
を読み出して電子ビーム描画が行なわれることになる。

電子ビーム描画は第６図に示すような順序で実行される
。すなわち、第６図（ａ）はＬＳＩパターンに含まれる
メインパターン領域を示したものであり、このメインパ
ターン領域は主偏向幅（フレーム幅）に分割された複数
の帯状のフレーム領域Ｆｌ、Ｆ２．Ｆ３．・・・で構成
されている。そして、図中で最も左端に位置する第１フ
レーム領域Ｆ１から右方向に向かって各フレーム領域の
描画が順次行なわれる。また、各フレーム領域はテーブ
ル連続移動方向（ロウ方向）に沿って複数の主偏向領域
（セル）Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３．・・・に分割されている。

さらに各主偏向領域Ｍは第６図（ｂ）に示すように複数
の副偏向領域（サブフィールド）８１〜３１Ｂの集合で
構成され、描画は例えば各副偏向領域に割付けられた番
号の順に行なわれる。

このように、メインパターン領域は主偏向領域によって
格子状に分割されている。

次に、この発明の第１の実施例の方法を説明する。いま
、第１図において、第ｉフレーム領域の第ｊロウ番目の
主偏向領域をＭｌｊと定義する。次に第６図に示すよう
に、メインパターン領域の中から各フレーム領域毎に第
１０つ、第ｊロウ及び第ｎロウの３つの主偏向領域を選
択的に抜き取る。

このとき、抜き取られた主偏向領域は、第Ｊロウ番目の
場合にはＭｌｊ、　Ｍ２ｊ、・・・Ｍｉｊ、・・・Ｍｓ
ｊとなる。そして、これら選択的に抜き取られた各主偏
向領域におけるパターン露光比率、すなわち、全描画領
域に対する露光部の比率を計算する。同様に各節１０つ
番目及び各第ｎロウ番目の主偏向領域についてもそれぞ
れのパターン露光比率を計算する。全ての計算が終了し
た後は、各フレーム領域毎に３つの主偏向領域のパター
ン露光比率の値を比較し、その中で最大値を持つ主偏向
領域を決定する。例えば第１フレーム領域Ｆ１では３つ
の主偏向領域Ｍ　１１．　Ｍ　ｌｊ、　Ｍ　Ｉｎのパタ
ーン露光比率の値が比較され、その中で最大値を持つ主
偏向領域が決定される。

次に露光比率が最大の主偏向領域に基づいてそのフレー
ム領域におけるテーブル移動速度を計算し、この計算さ
れたテーブル移動速度でそのフレーム領域内の各主偏向
領域の描画が行なわれる。

次にこの発明の第２の実施例の方法を説明する。

例えば、第２図に示すようにパターンのほぼ中央部に位
置している第１番目のフレーム領域Ｆｉを抜き取る。こ
のフレーム領域Ｆｉは図示のようにｎ個の主偏向領域Ｍ
ｉ１．　Ｍ１２．　・・・Ｍｌｊ、−Ｍｌｎで構成され
ている。次にこれらの各主偏向領域毎に露光比率の計算
を上記実施例と同様に行う。そして、ロウ方向でほぼ中
央部に位置している主偏向領域Ｍ１ｊの露光比率が１０
０％であった場合、このメインパターン内には４個分の
ＬＳＩのパターンが含まれている場合であり、メインパ
ターンの中央には縦方向及び横方向にダイシングライン
（図中斜線を施した領域）が走っていると認識される。

この場合には、各フレーム領域の第ｊロウの主偏向領域
の全てが露光比率１００％の主偏向領域で埋められてい
ると認識し、図中の露光比率が１００％の領域Ｃを除い
た図中の領域Ａ、Ｂの領域では、前記実施例と同様に方
法でテーブル移動速度を決定して先に領域Ａ、Ｂの領域
を高速描画し、後に露光比率が１００％の領域Ｃを低速
で描画する。この方法によれば、前記第１の実施例の方
法に比べてより、高速な描画処理を行うことができる。

次に第３の実施例の方法を説明する。集積回路パターン
には、前記のように露光比率が１００％のダイシングラ
インが存在している。そこで、このダイシングラインを
予め認識しておき、第３図中に斜線を施したダイシング
ラインを除く領域において、前記実施例と同様の方法に
よってテーブル移動速度を決定して高速描画を行った後
、ダイシングラインを含む主偏向領域の描画を行う。こ
の実施例の方法でも、前記第１の実施例の方法に比べて
、より高速な描画処理を行うことができる。

このように各実施例の方法によれば、テーブルの移動速
度を各フレーム領域毎に決定して描画を行うようにした
ので、描画時間が短縮され、電子ビーム描画装置の稼働
効率を高めることができる。

この結果、ＬＳＩの生産性向上に寄与することができる
。

例えば、上記第３の実施例の方法と、従来の方法とで描
画を行ったときの描画時間を比較すると、フレーム領域
の数が１５０、フレーム長が７５ｍ　ｍ　ｓテーブル移
動速度が露光比率１００％のダイシンクラインを含む主
偏向領域では２２．７ｍｍ／秒、ダイシンクラインを除
く主偏向領域（露光比率を４０％と仮定する）では５６
．８ｍｍ／秒、フレーム折返し時間が０．５秒であると
すると、従来の方法では全パターンの描画に１７．８分
程度かかるのに対し、上記実施例の方法では約９．４分
に短縮された。特にコンタクト層等の描画のように、露
光比率がｌＯ％程度と低い場合に上記実施例の方法を採
用すれば、従来の方法の１／３の時間で描画処理を行う
ことができるものである。このため、上記各実施例の方
法では、描画速度の最適化及びスルーブツトの向上を図
ることができる。

なお、上記説明は電子ビーム描画方法についてのみ行っ
たが、これに限るものではなく、イオンビーム等の荷電
ビームを用いて試料上に所望パターンを形成する荷電ビ
ーム描画方法全般についても同様に実施することができ
ることはもちろんである。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、ＬＳＩチップパ
ターンを構成する各フレーム領域のテーブル移動速度を
、試行錯誤を繰返すという前処理工程を行うことなく最
適な値で決定して、描画速度の最適化及びスルーブツト
の向上を図ることができる荷電ビーム描画方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の方法を説明するため
の図、第２図はこの発明の第２の実施例の方法を説明す
るための図、第３図はこの発明の第３の実施例の方法を
説明するための図、第４図はこの発明の方法を実施する
際に使用される電子ビーム描画装置の概略的な構成を示
す図、第５図は上記第４図の装置を用いて描画処理を行
う際のデータ生成工程を示す図、第６図はこの発明の詳
細な説明するために使用される図であり、第６図（ａ）
はメインパターン領域内で描画が行なわれる順序を説明
するための図、第６図（ｂ）は主偏向領域の構成を示す
図である。 ２０・・・試料室、２１・・・試料、２２・・・テーブ
ル、２３・・・テーブル駆動回路、２４・・・位置回路
、３０・・・電子ビーム光学系、３１・・・電子銃、３
２〜３Ｂ・・・レンズ、３７・・・ブランキング用偏向
器、３８・・・ビーム寸法可変用偏向器、３９・・・ビ
ーム走査用の主偏向器、４０・・・ビーム走査用の副偏
向器、４１．４２・・・ビーム成形アパーチャ、５０・
・・制御計算機、５１・・・磁気ディスク、５２・・・
パターンメモリ、５３・・・パターンデータデコーダ、
５４・・・描画デコーダ、５５・・・ブランキング回路
、５６・・・ビーム成形器ドライバ、５７・・・主偏向
器ドライバ、５８・・・副偏向器ドライバ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 フレーム番号 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）集積回路のパターンデータを記憶媒体に蓄積し、
   このパターンデータを所定の幅に分割したフレーム領域
   のパターンデータを上記記憶媒体から読み出してデータ
   バッファ部に一時的に蓄積し、該データバッファ部に蓄
   積されたパターンデータを読み出してデータ解析部によ
   りデータの解析を行ないビームの偏向情報を得て、この
   ビーム偏向情報に基づいてビームの照射位置を制御し、
   少なくとも２つのビーム成形用アパーチャを有するビー
   ム成形手段によりビーム形状を制御して形成可能な描画
   単位図形の集りとして表現し、試料上に所望パターンを
   描画する工程を備え、上記フレーム領域毎に試料を載置
   したテーブルを連続的に移動しながら描画処理する荷電
   ビーム描画方法において、 各フレーム領域に対し複数個の主偏向領域におけるパタ
   ーン露光比率を求め、このパターン露光比率が最大の値
   を持つ主偏向領域のパターンを描画するのに必要な処理
   時間を算出し、該処理時間に対応して該フレーム領域の
   描画処理時におけるテーブル移動速度を決定するように
   したことを特徴とする荷電ビーム描画方法。
2. （２）集積回路パターンを描画する際に、パターン周辺
   に存在しているダイシングラインのパターンを含む主偏
   向領域を除くパターンを先に描画し、その後、ダイシン
   グラインのパターンを描画するようにした請求項１記載
   の荷電ビーム描画方法。