JPH05226235A

JPH05226235A - 電子ビ−ム描画のデ−タ変換方法

Info

Publication number: JPH05226235A
Application number: JP4029123A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kawai; 正治河合; Katsuya Miyoshi; 勝也三好; Masahiko Shinkai; 雅彦新海; Takayuki Kikuchi; 孝幸菊地; Masumi Fujita; 真須美藤田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】電子ビ−ム描画のパタ−ンデ−タの変換を高速
に行う。【構成】幾何デ−タからなる電子ビ−ム描画のパタ−ン
デ−タを、描画すべきパタ−ンの最小線幅より小さい分
解能を持つ座標上の複数の座標位置デ−タと、その複数
の座標位置デ−タのそれぞれに対応した２値デ−タとか
らなるビットマップデ−タに変換し、ショット分解や近
接効果補正の処理を簡略化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】近年における集積回路の集積度の向上
は、回路パタ−ン寸法を微細化する微細加工技術の進歩
に負うところが大きい。さらに集積度を高くするための
微細加工技術として、電子ビ−ム描画装置を用いること
が有力な手段として知られている。

【０００２】電子ビ−ム描画装置は、紫外線、遠赤外
線、Ｘ線、電子ビ−ムなどを用いる各種転写装置で使用
するマスクの描画と、ウエハへの直接描画に用いられ
る。以下、ウエハへの直接描画に用いる場合を例にして
説明する。また、電子ビ−ム描画装置における電子ビ−
ムの走査方式には、ベクタ走査方式とラスタ走査方式が
ある。いずれの走査方式においても、電子ビ−ムを偏向
させることによって走査できる範囲は偏向歪等のため限
られており、偏向によってマスクやウエハの全面を走査
させるのは通常は無理である。したがって、マスクやウ
エハの全面を走査させるためには、マスクやウエハを機
械的に移動させる必要がある。

【０００３】電子ビ−ム描画装置は、一般にＣＡＤシス
テムとともに用いられる。ＣＡＤシステムにおいて設計
された回路パタ−ンのデ−タ（以下、パタ−ンデ−タと
いう）が電子ビ−ム描画装置に入力され、パタ−ンデ−
タを電子ビ−ム描画装置のデ−タ形式に変換される。図
９は、従来の電子ビ−ム描画装置のデ−タ変換手順を示
すフロ−チャ−トである。また、図１０〜図１５は、従
来におけるＣＡＤシステムから出力されるパタ−ンデ−
タの変換を説明するための図である。以下、図９〜図１
５を参照して、従来の電子ビ−ム描画デ−タの変換方法
の説明をする。

【０００４】まず、ＣＡＤシステムからパタ−ンデ−タ
を入力する（図９ステップ９１）。図１０は、ＣＡＤシ
ステムから出力されるパタ−ンデ−タが示すパタ−ンで
ある。図１０に示すように、パタ−ンは重なった状態で
設計されることが多い。このような重なり合ったパタ−
ン通りに電子ビ−ム描画を行うと、多重に電子ビ−ムが
照射される部分が生じることになり、この部分は太くな
ったパタ−ンとなってしまう。そこで、重なり合ったパ
タ−ンを示すパタ−ンデ−タを、図１１に示すように輪
郭化して重なりを除去する（図９ステップ９２）。

【０００５】次に、輪郭化されたパタ−ンデ−タが示す
パタ−ンをサブフィ−ルドに分割する（図９ステップ９
３）。ＩＣなどのチップサイズは通常６mm角や10mm角で
あるが、電子ビ−ム描画装置において、電子ビ−ムを偏
向しうる範囲は２mm角程度である。したがって、電子ビ
−ムを偏向しうる範囲よりもチップサイズの方が大き
い。そこで、１つのチップ内を、電子ビ−ムを偏向しう
る範囲（以下、フィ−ルドという）で区分けする。そし
て、フィ−ルドごとに電子ビ−ムを偏向させることによ
って露光し、これを全フィ−ルドに対して行うことによ
り、１つのチップ全面に露光を行う。

【０００６】さらに、電子ビ−ムを数mm偏向させると偏
向歪が発生するので、これを補正する必要がある。そこ
で、フィ−ルドをさらに細かい小区画に区切る。そし
て、この小区画ごとに歪補正量を定義し、露光時にこの
補正量デ−タによって補正を行う。この小区画を以下サ
ブフィ−ルドという。図１２は、サブフィ−ルドに分割
した状態を示している。

【０００７】次に、このサブフィ−ルドを、最終的な露
光単位であるショットに分割するために、まず、図１３
に示すような矩形に粗分割する（図９ステップ９４）。
そして、この矩形を、図１４に示すようにショットに分
解する（図９ステップ９５）。ショットとは、１回の電
子ビ−ム照射を行う位置を示すものである。以上のよう
にして、ＣＡＤシステムから出力されたパタ−ンデ−タ
を、最終的には、ショットに分解されたデ−タに変換す
る。

【０００８】ショットごとの露光量は近接効果の補正を
考慮して決定される。レジスト膜が積層されたウエハ基
板上に電子ビ−ム照射を行うと、レジスト内での電子散
乱および基板からの後方散乱などの繰り返しによって、
照射位置以外の周辺にも電荷が蓄積される。これらの現
象を総称して近接効果と呼んでいる。この近接効果を補
正し、各ショットごとの露光量を決定する（図９ステッ
プ９６）。図１５は、各ショット毎の露光量を決定した
状態を示している。色が濃い部分ほど露光量を大きくす
ることを示している。

【０００９】近接効果の補正方法としては、通常ＥＩＤ
関数と呼ばれる蓄積電荷関数を使用する。レジスト上の
ある一点に電子ビ−ムを照射したときに、その周辺に及
ぼされる蓄積電荷分布Ｆ(r)は、次式で近似できる。

【００１０】

【数１】

【００１１】上式において、前項は前方散乱、次項は後
方散乱に起因する電荷蓄積量を示しており、それぞれが
ガウス分布をしている。係数Ｃ₁，Ｃ₂，σ₁，σ₂は、実
測値を関数にあてはめる（フィッティング）。図８は、
任意の位置での蓄積電荷量の求め方を示す図である。任
意の位置での蓄積電荷量Ｅ(ｘ)は、次のようにして求め
ることができる。図８において、点ｘを中心としてＦ
(ε)＝０となるεを半径として円を描き、その円内に含
まれる図形からの影響を考える。ある点ｘ’に電子ビ−
ムが照射された場合に、点ｘ’が図８の円内である場合
のみ、近接効果により点ｘに電荷が蓄積される。すなわ
ち、点ｘにおいては、円外での照射の影響は受けない。

【００１２】円内の領域Ｂ（ｘ，ε）は、

【００１３】

【数２】

【００１４】で示される。照射パタ−ン領域をＳｉとす
ると、領域Ｂ（ｘ，ε）内に含まれるパタ−ンの領域Ａ
ｉは、

【００１５】

【数３】

【００１６】で示される。図８において、Ａｉに相当す
るのはＡ１，Ａ２である。このとき、蓄積電荷量Ｅ(ｘ)
は、

【００１７】

【数４】

【００１８】となる（ただし、ＩｉはＳｉを描画したと
きの電子ビ−ムの照射強度）。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の技
術においては、上記のすべての処理の間、パタ−ンデ−
タを幾何デ−タとして取り扱っていた。このため、輪郭
化、サブフィ−ルド分割、矩形粗分割等の処理の中で、
図形の交点計算やソ−トを行う必要があり、処理時間が
長くなるという問題点があった。図形の交点計算やソ−
トは、図形要素が多くなるほど処理時間が長くなり、最
悪の場合、要素数の２乗に比例することになる。

【００２０】さらに、各ショットの露光量を計算する際
に、近接効果の補正をするための処理もまた時間がかか
るという問題点があった。本発明は、上記従来の問題点
に鑑みてなされたものであり、パタ−ンデ−タの変換処
理および露光量の計算を高速に行うことができる電子描
画のデ−タ変換方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決のため、
本発明の電子ビ−ム描画のデ−タ変換方法は、幾何デ−
タからなる電子ビ−ム描画のデ−タを、描画すべきパタ
−ンの最小線幅より小さい分解能を持つ座標上の複数の
座標位置デ−タと、その複数の座標位置デ−タのそれぞ
れに対応した２値デ−タとからなるビットマップデ−タ
に変換することとした。

【００２２】また、さらに、近接効果による蓄積電荷量
の分布を求め、ショット位置との相対位置で示される各
位置での蓄積電荷量を格納した蓄積電荷分布フィルタを
作成し、前記ビットマップデ−タと前記蓄積電荷分布フ
ィルタとから前記ビットマップデ−タの各座標位置に対
応するショットの露光量を決定することとした。

【００２３】

【作用】上記のような構成により、電子ビ−ム描画のデ
−タをビットマップデ−タに変換するので、それ以降の
処理において、幾何デ−タを取り扱う必要がない。ま
た、蓄積電荷分布フィルタを作成することにより、各シ
ョットごとに近接効果による影響を考慮した露光量を容
易に決定することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７を参照し
なから説明する。図３は、本発明の実施例の電子ビ−ム
描画デ−タの変換方法に使用する装置のブロック図であ
る。図３において、表示装置１は、デ−タ変換処理中お
よび変換後のデ−タあるいは、そのデ−タによって示さ
れるパタ−ンを表示する。キ−ボ−ド２は、デ−タ変換
の開始の指令および後述するビットマップ作成時のビッ
トマップの分解能などの変換時のパラメ−タを入力す
る。コンピュ−タ本体３は、ＣＰＵ５およびメモリ６を
備えており、さらに、外部記憶装置４が接続されてい
る。ＣＰＵ５は、ビットマップデ−タ作成のための演算
処理を行う。メモリ６は、ビットマップデ−タの変換処
理の手順を記憶する部分（インストラクションメモリ）
とデ−タ変換等のための演算処理中に実際のデ−タを記
憶している部分（デ−タメモリ）とを備えている。外部
記憶装置４は、ＣＡＤシステムより送られるデ−タや変
換後のデ−タを保持するためのものである。ＣＰＵ５
は、メモリ６のインストラクションメモリより、変換処
理の手順を読み出し、それに従って、デ−タメモリ内の
デ−タを読み出しあるいはデ−タメモリに各種デ−タを
書き込みながら変換処理を進める。以下に説明するデ−
タ処理の手順は、ＣＰＵ５とメモリ６とで行われる。

【００２５】次に、本実施例におけるビットマップデ−
タに変換する方法について説明する。図１は、ビットマ
ップデ−タへの変換を説明するための図である。図１に
示すように、ＣＡＤシステムから出力されるパタ−ンデ
−タが示すパタ−ン上に、適当な間隔の仮想的な正方格
子を置く。この正方格子の大きさにより分解能が決ま
る。正方格子の一辺の長さがパタ−ンの最小線幅より短
くなければならない。この正方格子の格子点が、パタ−
ンの内部にある場合は、その格子点の値を１とする。ま
た、格子点がパタ−ンの外部にある場合は、その格子点
の値を０とする。格子点が作る離散的な座標点（すなわ
ち標本点）を（ｍ，ｎ）と表すと、得られるデ−タは、
（ｍ，ｎ）の上の２値（０または１）の集合となる。こ
れをビットマップデ−タと呼ぶ。形式的には、ビットマ
ップデ−タＧは、

【００２６】

【数５】

【００２７】と表すことができる。図１では、ｇ_mn＝１
となる格子点を黒丸で示している。なお、Ｍ，Ｎは図１
に示すように、それぞれパタ−ンデ−タの縦および横方
向の標本点数である。標本点数を多くすればするほど、
もとのパタ−ンに近いパタ−ンを表すパタ−ンデ−タが
得られる。図４は、本実施例におけるデ−タ変換手順を
示すフロ−チャ−トである。また、図５〜図７は、本実
施例における、ＣＡＤシステムから出力されるパタ−ン
デ−タの変換を説明するための図である。以下、図４〜
図７を参照して、本実施例の電子ビ−ム描画デ−タの変
換方法の説明をする。

【００２８】まず、従来と同様にＣＡＤシステムからパ
タ−ンデ−タを入力する（図４ステップ４１）。図５
は、ＣＡＤシステムから出力されるパタ−ンデ−タが示
すパタ−ンであり、これも従来の技術と同様である。次
に、前述のような方法により、パタ−ンデ−タをビット
マップデ−タに変換する（図４ステップ４２）。図６
は、ビットマップデ−タが示すパタ−ンを表した図であ
る。

【００２９】そして、ビットマップデ−タよるパタ−ン
をショット分解する（図４ステップ４３）。図７は、シ
ョット分解したパタ−ンを示している。本実施例におい
ては、ビットマップデ−タでの隣合う４つのビットで形
成される格子を１つのショットとした。次に、近接効果
補正を行うために、蓄積電荷分布フィルタを作成する
（図４ステップ４４）。そして、このフィルタを用いて
近接効果補正を行い、各ショットの露光量を決定する。

【００３０】以下に、本実施例における近接効果補正に
ついて説明する。近接効果補正を行うために、ビットマ
ップと同じ分解能の蓄積電荷分布フィルタを作成する。
図２は、蓄積電荷分布フィルタの例を示す図である。ビ
ットマップのあるショット位置にある照射エネルギ−で
ビ−ムを照射した場合、その照射によって、そのショッ
ト位置の周囲のショット位置に電荷が蓄積される。図２
において、（ｉ，ｊ）＝（４，４）のショット位置に照
射された場合、その周囲のショット位置（ｉ，ｊ）＝
（１，１），（１，２），・・・，（１，７），（２，
１），・・，（２，７），・・・（７，１），・・，
（７，７）に蓄積される電荷をそれぞれＦ（ｒ_ij）とす
る。本実施例においては、（ｉ，ｊ）＝（４，４）のシ
ョット位置にビ−ムを照射した場合に、図２に示す以外
の周囲のショット位置には、近接効果の影響がないと見
なしている。ここで、ｒ_ijは、（ｉ，ｊ）のショット位
置と（ｉ，ｊ）＝（４，４）のショット位置との距離で
ある。すなわち、ｒ_ij＝〔（ｉ−４）²＋（ｊ−４）²〕^1/2 したがって、周囲のそれぞれのショット位置における電
荷蓄積量Ｆ（ｒ_ij）を求めることができる。この例で
は、（ｉ，ｊ）＝（４，４）の位置では、ｒ_ij＝０とな
る。

【００３１】いま、図１のビットマップデ−タにおい
て、斜線を付したショット領域Ｂにビ−ムを照射した場
合を考える。ショット領域とは、ショット分解されたそ
れぞれの領域である。このショット領域内のある位置
（ショット位置）に電子ビ−ムが照射される。ここで、
ショット領域の位置を座標で示すために、ショット領域
の位置は、そのショット領域の左下の座標で示すことに
する。ショット領域Ｂは〔５，４〕で表わすこととす
る。

【００３２】ショット領域Ｂ〔５，４〕にビ−ムを照射
したときに、近接効果により、電荷が蓄積されるショッ
ト領域を求めるためには、図２に示したフィルタをビッ
トマップに重ね合わせてみればよい。すなわち、ショッ
ト領域Ｂ〔５，４〕上に、図２の蓄積電荷分布フィルタ
の（ｉ，ｊ）＝（４，４）のショット位置を合わせて重
ねる。蓄積電荷分布フィルタとビットマップの重なった
部分が、近接効果により電荷が蓄積されるショット領域
である。今の例の場合、図１の領域Ｃがこれに該当す
る。

【００３３】ショット領域Ｂに電子ビ−ムを照射したと
きに、領域Ｃに含まれるそれぞれのショット領域に蓄積
される電荷は、前述の電荷蓄積量Ｆ（ｒ_ij）を求めるこ
とによって算出することができる。以上のように、ある
ショット領域に電子ビ−ムを照射したと仮定したとき
に、その照射による近接効果の影響により電荷が蓄積さ
れるショット領域と電荷蓄積量は、図２の蓄積電荷分布
フィルタを用いることによって求めることができる。実
際に電子ビ−ムを照射するショット領域すべてについ
て、それぞれの照射により近接効果の影響を受けるショ
ット領域と電荷蓄積量を求めることにより、パタ−ンす
べてに照射を行った場合の、それぞれのショット領域に
おける電荷蓄積量を算出することができる。もちろん、
あるショット領域の電荷蓄積量は、その周辺での複数の
ショット領域へのビ−ム照射による影響を受けるので、
それぞれのビ−ム照射によるショット領域での電荷蓄積
量を加算することになる。

【００３４】以上のようにして、ある一定の照射エネル
ギ−でパタ−ン内の各ショット領域に電子ビ−ム照射を
行ったとした場合の、ビットマップ上のすべての領域に
蓄積される電荷量を、ショット領域ごとに算出する。パ
タ−ン全体を十分に露光するためには、パタ−ン内のシ
ョット領域のそれぞれには、ある値（以下、しきい値と
いう）以上の電荷が蓄積される必要がある。パタ−ン内
の各ショット領域における算出された蓄積電荷量が、す
べてしきい値以上であれば、算出するときに用いた照射
エネルギ−値で電子ビ−ム照射を行って露光すればよい
ことになる。蓄積電荷量がしきい値をはるかに越えてし
まう領域があるかもしれないが、レジストにおける許容
値を越えていなければ問題ない。

【００３５】しかしながら、算出された蓄積電荷量がし
きい値より小さいショット領域がある場合は、算出する
ときに用いた照射エネルギ−値で電子ビ−ム照射を行う
と、その領域は、露光量が不足することが予想される。
この場合は、その領域において露光量が不足することを
補正すべく、照射エネルギ−値を大きくして電子ビ−ム
の照射を行う。この場合、算出された蓄積電荷量がしき
い値より小さいショット領域付近での電子ビ−ム照射時
のみ照射エネルギ−を大きくすればよい。さらに、処理
を簡単にするために、パタ−ン内のすべての領域への電
子ビ−ム照射について照射エネルギ−を大きくしてもよ
い。

【００３６】また、パタ−ンの中心部よりも周辺部にお
いて、上記のような蓄積電荷量が小さくなる領域が生じ
やすいので、算出された蓄積電荷量がしきい値より大き
いか否かのチェックは、パタ−ンの周辺部のショット領
域に対してのみ行ってもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、デ−タ変
換の際に幾何デ−タ計算を行う必要がない。そのため、
デ−タ変換処理が簡略化され、処理の高速化が可能であ
る。また、近接効果補正に関しても、蓄積電荷分布フィ
ルタを用いることにより、処理が簡略化できる。そのた
め、ハ−ドウェア化が容易であり、処理の高速化が可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるビットマップデ−タへ
の変換を説明するための図である。

【図２】本発明の実施例における蓄積電荷分布フィルタ
の例を示す図である。

【図３】本発明の実施例の電子ビ−ム描画デ−タの変換
方法に使用する装置のブロック図である。

【図４】本発明の実施例におけるデ−タ変換手順を示す
フロ−チャ−トである。

【図５】本発明の実施例における、ＣＡＤシステムから
出力されるパタ−ンデ−タの変換を説明するための図で
ある。

【図６】本発明の実施例における、ＣＡＤシステムから
出力されるパタ−ンデ−タの変換を説明するための図で
ある。

【図７】本発明の実施例における、ＣＡＤシステムから
出力されるパタ−ンデ−タの変換を説明するための図で
ある。

【図８】任意の位置での蓄積電荷量の求め方を示す図で
ある。

【図９】従来の電子ビ−ム描画装置のデ−タ変換手順を
示すフロ−チャ−トである。

【図１０】従来におけるＣＡＤシステムから出力される
パタ−ンデ−タの変換を説明するための図である。

【図１１】従来におけるＣＡＤシステムから出力される
パタ−ンデ−タの変換を説明するための図である。

【図１２】従来におけるＣＡＤシステムから出力される
パタ−ンデ−タの変換を説明するための図である。

【図１３】従来におけるＣＡＤシステムから出力される
パタ−ンデ−タの変換を説明するための図である。

【図１４】従来におけるＣＡＤシステムから出力される
パタ−ンデ−タの変換を説明するための図である。

【図１５】従来におけるＣＡＤシステムから出力される
パタ−ンデ−タの変換を説明するための図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊地孝幸東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内 (72)発明者藤田真須美東京都品川区西大井１丁目６番３号株式会社ニコン大井製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】幾何デ−タからなる電子ビ−ム描画のデ−
タを、描画すべきパタ−ンの最小線幅より小さい分解能
を持つ座標上の複数の座標位置デ−タと、その複数の座
標位置デ−タのそれぞれに対応した２値デ−タとからな
るビットマップデ−タに変換することを特徴とする電子
ビ−ム描画のデ−タ変換方法。
【請求項２】近接効果による蓄積電荷量の分布を求め、
ショット位置との相対位置で示される各位置での蓄積電
荷量を格納した蓄積電荷分布フィルタを作成し、前記ビ
ットマップデ−タと前記蓄積電荷分布フィルタとから前
記ビットマップデ−タの各座標位置に対応するショット
の露光量を決定することを特徴とする請求項１記載の電
子ビ−ム描画のデ−タ変換方法。