JPH05234862A

JPH05234862A - パターン形成方法

Info

Publication number: JPH05234862A
Application number: JP4175789A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamazaki; 聡山崎; Takayuki Abe; 隆幸阿部; Toshiyuki Umagoe; 俊幸馬越; Toshio Yamaguchi; 寿男山口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1993-09-10
Anticipated expiration: 2017-06-10
Also published as: JP3290699B2

Abstract

(57)【要約】【目的】キャラクタプロジェクション方式の利点を最
大限に活用し、描画時間の短縮化をはかり得るパターン
形成方法を提供すること。【構成】試料を載置したステージを連続移動しなが
ら、該試料上に荷電ビームを照射して所望のパターンを
描画するパターン形成方法において、試料上の全描画領
域をキャラクタプロジェクション方式で描画可能な繰り
返しパターンの存在する領域１と、繰り返しパターンの
存在しない領域２とに分け、繰り返しパターンの存在す
る領域１を、キャラクタプロジェクション方式により荷
電ビームで描画し、繰り返しパターンの存在しない領域
２を、荷電ビーム又は光で描画し、かつ繰り返しパター
ンの存在する領域と繰り返しパターンの存在しない領域
とで、ステージ移動方式，ステージ移動方向又はステー
ジ速度を異ならせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路、その
他微細な素子の回路パターンを、半導体ウェハやマスク
上に形成するパターン形成方法に係わり、特に荷電ビー
ムを用いたパターン形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハやマスク上に回路パ
ターンを形成するには、電子ビームを用いてパターンを
描画する方法や光によりパターンを転写する方法が用い
られている。電子ビームを用いた回路パターンの描画
は、光による回路パターンの転写と比較して、解像力が
高いものの所要時間が非常に長い。

【０００３】これを解決する方法として最近、キャラク
タプロジェクション方式が提案されている。これは、繰
り返しパターンの最小単位の図形の形状を電子光学系の
成形アパーチャに形成しておき、繰り返しパターンの領
域では該アパーチャを用いて描画する方法である。この
方式によって、描画に要するショット数を大幅に削減す
ることが可能となる。

【０００４】しかしながら、実際の回路パターンでは繰
り返しのない領域も含まれており、繰り返し領域におい
てキャラクタプロジェクション方式を適用しても、他の
領域ではショット数は変わらない。このため、ステージ
連続移動で描画する場合、ステージ速度を速くすること
ができず、描画時間を短縮することはできないという問
題があった。

【０００５】また、キャラクタサイズを大きくすればシ
ョット数の低減ははかれるものの、キャラクタ化する図
形の試料上でのサイズが荷電ビームの後方散乱の広がり
に比べて無視できない大きさになると、各ショット毎に
照射量を変えることによって近接効果を補正してもキャ
ラクタ化した図形内部での近接効果は補正できない。こ
のため、キャラクタで描画した部分は所望のパターンサ
イズにならないという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のパタ
ーン形成方法においては、光露光では解像力に限界があ
り、電子ビーム描画ではキャラクタプロジェクション方
式を用いても描画時間が非常に長いという問題があっ
た。これは、デザインルールが小さくかつ集積度の高い
半導体装置で特に深刻化してきている。

【０００７】また、キャラクタビームサイズを試料面上
において後方散乱の広がりと比較して無視できないサイ
ズに設定した場合、近接効果を補正するために各ショッ
ト毎に照射量を変えてもキャラクタ内の図形では近接効
果を十分な精度で補正することは不可能であり、また十
分な近接効果補正精度を得るためにキャラクタビームの
試料面上でのサイズを後方散乱の広がりと比較して十分
に小さくした場合にはスループットの低下を招いてしま
うという問題があった。

【０００８】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、荷電ビームを用いたキ
ャラクタプロジェクション方式の利点を最大限に活用
し、描画時間の短縮化をはかり得るパターン形成方法を
提供することにある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、キャラクタビ
ームの試料面上でのサイズをできるだけ大きくしてショ
ット数を減らしてスループットを低下させることなく、
かつ近接効果を十分に補正できるパターン形成方法を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、全描画
領域をキャラクタプロジェクション方式で描画可能な繰
り返しパターンの領域と、キャラクタプロジェクション
方式では描画不可能な領域に分け、それぞれの領域を別
々なステージ移動方式，ステージ移動方向，ステージ速
度等で描画することにある。

【００１１】即ち本発明は、試料を載置したステージを
連続移動しながら、該試料上に荷電ビームを照射して所
望のパターンを描画するパターン形成方法において、試
料上の全描画領域をキャラクタプロジェクション方式で
描画可能な繰り返しパターンの存在する領域と、繰り返
しパターンの存在しない領域とに分け、繰り返しパター
ンの存在する領域を、キャラクタプロジェクション方式
により荷電ビームで描画し、繰り返しパターンの存在し
ない領域を、荷電ビームで描画又は光ステッパにより転
写するようにした方法である。

【００１２】より具体的には、キャラクタプロジェクシ
ョン方式での描画では、ステージ連続移動方式を採用
し、ステージ速度を最大にする。可変成形ビームによる
描画では、ステージをステップアンドリピート方式或い
は連続移動方式を用いてステージ速度を遅くする。これ
により、全体の描画速度の短縮化をはかる。また、キャ
ラクタプロジェクション方式で描画不可能の領域の一部
或いは全てにおいて、存在するパターンのデザインルー
ルが、光によって解像可能な場合には光ステッパを用い
てパターンを転写する。

【００１３】また本発明は、少なくとも繰り返しパター
ンの最小単位となる図形をそのまま１つの大キャラクタ
としてアパーチャに形成し、かつ該最小単位となる図形
を後方散乱の広がりよりも十分に小さなサイズの２つ以
上の小キャラクタとしてアパーチャに形成しておき、近
接効果の影響が均一な繰り返しパターンの中心部分では
大キャラクタを用い、近接効果の影響が不均一な繰り返
しパターンの端の部分では２つ以上の小キャラクタを用
いて描画することを特徴とする。さらに、近接効果の影
響が不均一な繰り返しパターンの端の部分では、上記の
小キャラクタに変えて後方散乱の広がりよりも小さな最
大ビームサイズの可変成形ビームを用いて描画すること
を特徴とする。

【００１４】つまり、近接効果の影響が均一な領域では
比較的大きなサイズのキャラクタを用い、近接効果の影
響が不均一な領域では後方散乱の広がりより十分に小さ
なサイズのキャラクタ、又は後方散乱の広がりより十分
に小さな最大ビームサイズの可変成形ビームを用いるこ
とを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、全描画領域をキャラクタプロ
ジェクション方式により描画可能なくり返しパターン領
域と、キャラクタプロジェクション方式で描画不可能な
領域とに分け、かつ上記２つの領域で異なるステージ移
動方式，ステージ移動方向，ステージ速度により描画す
ることによって、描画時間を短縮することができる。以
下に、その理由を説明する。

【００１６】いま、図１のようなチップデータがあると
する。図の斜線部分１にはキャラクタプロジェクション
方式により描画可能な繰り返しパターンが存在し、それ
以外の場所２はキャラクタプロジェクション方式により
描画できない領域とする。図２は、図１のチップデータ
を幅０．５ｍｍのフレーム３で分割した様子を示してい
る。

【００１７】ステージはフレーム３に沿って連続移動す
る。この場合、従来の方法では１つのフレーム３には必
ずキャラクタプロジェクション方式を用いることのでき
ないパターンの領域２が存在する。仮りにキャラクタプ
ロジェクション方式で描画できる領域１のみのフレーム
がステージ速度２０ｍｍ／ｓで描画可能とし、可変成形
ビームにより描画する領域はステージ速度１ｍｍ／ｓで
描画可能なパターンが存在しているとする。

【００１８】ステージ連続移動方式では、フレームの途
中でステージ速度を変えることは不可能なので、キャラ
クタプロジェクション方式で描画可能な領域１とキャラ
クタプロジェクション方式で描画不可能な領域２が混在
しているフレームでも、ステージ速度は１ｍｍ／ｓにし
なければならない。従って従来法では、図１のようなチ
ップをキャラクタプロジェクション方式を用いて描画し
ても、全てのフレームでステージ速度が１ｍｍ／ｓとな
り、その結果、１つのチップに要する描画時間は（１４／０．５）×（１４／１）＝３９２ｓｅｃとなり、約７分となる。

【００１９】本発明では図１のチップを図３のように５
つの領域に分け、(1),(3) はステージ連続移動方式，ス
テージ速度１ｍｍ／ｓで描画し、(2) はステージ連続移
動方式，ステージ速度２０ｍｍ／ｓでキャラクタプロジ
ェクション方式により描画する。また、(4)(5)はステッ
プアンドリピート方式，次ステップ移動時間０．１秒で
描画し、０．５ｍｍ×０．５ｍｍを１秒で秒画するもの
とする。すると、全体の描画時間は (4／0.5)×14＋(10/0.5)×0.5 ＋ (40/0.25)×1.1 ＝２９８ｓｅｃで約５分となり、従来法よりも短い時間での描画が可能
となる。

【００２０】さらに、(1),(3) はステージ横方向連続移
動方式，ステージ速度１ｍｍ／ｓで描画し、(2) はステ
ージ横方向連続移動方式，ステージ速度１ｍｍ／ｓでキ
ャラクタプロジェクション方式により描画し、(4),(5)
はステージ縦方向連続移動方式，ステージ速度１ｍｍ／
ｓで描画すると、全体の描画時間は、 (4／0.5)×14＋(10/0.5)×0.5 ＋ (4/0.5)×10＝２０２ｓｅｃで約３．４分となり、従来法よりも短い時間での描画が
可能となる。

【００２１】また、(1),(3),(4),(5) の領域の全部か或
いは一部がパターンサイズが光で解像可能の大きさであ
れば、その部分を光ステッパで露光することができ、こ
の場合は全体の描画時間がより短縮されることになる。

【００２２】このように本発明では、キャラクタプロジ
ェクション方式の特長を十分に引き出して、パターン形
成に要する時間を大幅に短縮することが可能である。特
に、光ステッパを使用できないデザインルールの小さな
集積回路パターンの形成においては、非常に有効なもの
となる。

【００２３】また、本発明によれば、キャラクタプロジ
ェクション方式により描画可能な繰り返しパターンの領
域を近接効果の影響が均一である領域と近接効果の影響
が均一でない領域に別けて、近接効果の影響の均一でな
い領域では試料面上でのサイズが後方散乱の広がりより
も十分に小さいキャラクタ、或いは試料面上でのサイズ
が後方散乱の広がりよりも十分に小さい最大ビームサイ
ズの可変成形ビームにより描画することによって、近接
効果を十分に補正しかつ大きなサイズのキャラクタを用
いて描画できることにより、描画に必要なショット数を
減らすことが可能となる。以下に、その理由を記す。

【００２４】ショット毎に照射時間を変えることによっ
て照射量を変化させて近接効果を補正する場合、図１５
に示すように照射時間を設定するショットサイズが後方
散乱と比較して大きいほど補正誤差が大きくなる。な
お、この特性は、Ｓｉ基板に対し電子線を加速電圧５０
ｋＶで照射し、ライン＆スペース（Ｌ／Ｓ）を描画した
例であり、後方散乱の広がりσb は１０μｍであった。

【００２５】補正誤差を小さくするには、照射時間を設
定するショットサイズを後方散乱の広がりより十分に小
さくしなくてはならない。例えば、電子線を用いた場
合、加速電圧５０ｋＶ、Ｓｉ基板のとき照射量を設定す
るショットのサイズは後方散乱の広がり１０μｍより十
分に小さな２μｍ以下にする必要がある。従って、キャ
ラクタの試料面上でのサイズをこれより大きくするとキ
ャラクタ内部での補正誤差が大きくなる。

【００２６】しかしながら、図１６に示すように後方散
乱の広がりよりも十分に広い繰り返しパターンの領域を
描画する場合、繰り返し領域の端の部分ではショットサ
イズを大きくすると補正誤差が大きくなるが、繰り返し
領域の端から十分に離れた部分ではショットサイズを大
きくしても補正誤差は大きくならない。従って、図１７
に示すように、繰り返し領域の端の部分は試料面上での
サイズが後方散乱の広がりより十分に小さなサイズのキ
ャラクタビームで描画し、該繰り返し領域の端から十分
に離れた領域においては大きなサイズのキャラクタビー
ムで描画することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２８】図４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、１１はターゲット（試料）、１２は試料台
（ステージ）、２０は電子光学鏡筒、２１は電子銃、２
２ａ〜２２ｅは各種レンズ系、２３〜２６は各種偏向
系、２７ａはブランキング板、２７ｂは第１成形アパー
チャマスク、２７ｃは第２成形アパーチャマスクを示し
ている。第２成形アパーチャマスク２７ｃには、後述す
るようなキャラクタパターンも形成されており、キャラ
クタプロジェクション方式による描画が可能である。

【００２９】また、図中３１は試料台駆動回路部、３２
はレーザ測長系、３３は偏向制御回路部、３４はブラン
キング制御回路部、３５は可変成形ビーム寸法制御回路
部、３６はバッファメモリ及び制御回路、３７は制御計
算機、３８はデータ変換用計算機、３９はＣＡＤシステ
ムを示している。

【００３０】電子銃２１から放出された電子ビームは、
ブランキング用偏向器２３によってＯＮ−０ＦＦ制御さ
れる。本装置は、この際の照射時間を調整することによ
り、照射位置に応じて照射量を変化させることを可能と
している。ブランキング板２７ａを通過したビームは、
ビーム成形用偏向器２４，第１成形用アパーチャマスク
２７ｂ及び第２成形用アパーチャマスク２７ｃにより矩
形，直角三角形及びキャラクタ形状に成形され、またそ
れらの寸法が可変される。そして、この成形されたビー
ムは、走査用偏向器２５，２６によりターゲット１１上
で偏向走査され、このビーム走査によりターゲット１１
が所望のパターンに描画されるものとなっている。

【００３１】次に、上記装置を用いた電子ビーム描画方
法、特にキャラクタプロジェクション方式と通常の可変
成形ビームによる描画方法を説明する。図５（ａ）にマ
スク２７ｃに形成された可変成形ビーム用アパーチャと
マスク２７ｂに形成された矩形アパーチャを示し、図５
（ｂ）にマスク２７ｃに形成されたキャラクタプロジェ
クション用アパーチャを示す。

【００３２】図６に、ウェハ（又はマスク）４内に占め
るチップ５のイメージ及び描画方向を示す。チップ５は
フレーム３に分割され、フレーム３はサブフィールド６
に分割されている。ステージはフレーム３に沿って移動
する。１番目のフレーム３を描画し終えたら２番目のフ
レーム３をステージを逆方向に移動させて描画する。ス
テージの移動方向を順方向，逆方向と図のように繰り返
しながら、描画を進めていく。従来は、キャラクタプロ
ジェクション方式を用いても、キャラクタで描画できな
い領域のためステージ速度を速くすることができなかっ
た。

【００３３】図７はウェハ上に並べたチップ５のイメー
ジであるが、斜線部分１はキャラクタプロジェクション
により描画する領域、他の部分２は可変成形ビームによ
り描画する領域である。図８（ａ）は一つのチップ５を
取り出したもので、（ｂ）は該チップ５内の繰り返し要
素のイメージを示している。この図８（ｂ）に示す領域
は、図５（ｂ）のアパーチャで描画する。

【００３４】従来法では、チップ全体を一度に描画す
る。これに対し本実施例では、まずＣＡＤデータを電子
ビーム描画用データに変換する際、図９のように
（Ｉ），（II），(III) の３つの描画データとして出力
する。（Ｉ）はキャラクタで描画しない領域でステージ
移動方向に平行なチップ、（II）はキャラクタで描画す
るチップ、(III) はキャラクタで描画しない領域でステ
ージ移動方向に垂直なチップである。（Ｉ）〜 (III)を
図７のように並べたのが、図１０の（ａ）（ｂ）（ｃ）
である。

【００３５】（ａ）〜（ｃ）のレイアウトデータは、図
４の制御計算機３７で作成されて、描画用ファイルとし
てメモリにストアされる。描画用ファイルには各種描画
条件も含まれるが、（ａ）に対してはステージ連続移
動，ステージ速度１ｍｍ／ｓ、（ｂ）に対してはステー
ジ連続移動，ステージ速度２０ｍｍ／ｓ、（ｃ）に対し
てはステップアンドリピート，ステップ移動時間０．１
秒が設定される。（ａ）（ｂ）（ｃ）に対応する描画フ
ァイルを用いて１枚のウェハを描画すると図１１のよう
に描画される。

【００３６】図１１のように描画するとき、ステップア
ンドリピートで描画するフィールドのサイズを０．５ｍ
ｍ×０．５ｍｍとすると、描画時間は１ウェハあたり１
時間となり、従来の２時間の約半分近く短縮することが
できる。

【００３７】次に、光による転写を併用する場合の実施
例について説明する。図７のキャラクタプロジェクショ
ンでの描画不可能領域は、全て光ステッパにより解像可
能であるとする。図９においてデータ変換システムによ
り作成された描画データ (I)〜(III) のうち、（Ｉ）と
(III) はマスクジェネレータ用のデータとして、このデ
ータから、光転写用のマスクを作成する。（II）は描画
用データとして、直接描画システムにストアされる。キ
ャラクタプロジェクションで描画する領域は光での解像
限界を超えていて電子線による露光が必要なパターンが
含まれているとする。

【００３８】図１２に、光転写とキャラクタプロジェク
ション方式を用いた電子線描画を併用する場合の工程例
を示す。まず、（ａ）に示すように基板５１上のレジス
ト５２を光ステッパで露光を行った後、（ｂ）に示すよ
うに現像を行う。次いで、（ｃ）に示すように電子線描
画によって露光した後、（ｄ）に示すように現像を行
う。これにより、必要な全パターンが形成される。図１
２の工程は、プロセスの条件を最適化することにより
（ａ）→（ｃ）→（ｂ）又は（ｄ）と行うことができ
る。

【００３９】光転写を用いると１ウェハあたり露光は１
分程度と済む。キャラクタだけによる電子線描画は１ウ
ェハあたり２．５分となり電子線描画だけを用いる場合
と比較して大幅にパターン形成に要する時間を短縮でき
る。

【００４０】また、図１０の（ａ）（ｂ）（ｃ）に対し
て次のような描画方式を用いることもできる。（ａ）は
ステージ横方向連続移動，ステージ速度１ｍｍ／ｓ、
（ｂ）はステージ横方向連続移動，ステージ速度２０ｍ
ｍ／ｓ、（ｃ）はステージ縦方向連続移動，ステージ速
度１ｍｍ／ｓとする。この場合は図１３のように描画さ
れ、１ウェハあたりの描画時間は約５０分となる。従っ
て、描画時間は従来の約半分に短縮される。

【００４１】また、以上説明した描画方法において、図
９のように作成されたブロック毎の描画データ（Ｉ）〜
(III)のうち、（Ｉ），（II）を１つの描画データとす
ることもできる。この場合の描画データのイメージは図
１４のようになり、（ａ）は（Ｉ），（II）の描画デー
タを１つにまとめたものに対応し、（ｂ）は (III)の描
画データに対応する。（ａ）は横方向連続移動方式で描
画し、（ｂ）はステップアンドリピート或いは縦方向連
続移動により描画する。この時、（ａ）のキャラクタで
描画しないフレームはステージ速度は１ｍｍ／ｓ、キャ
ラクタで描画するフレームは２０ｍｍ／ｓとなり、前述
の場合と同等の描画時間の短縮が可能である。このよう
に描画データを適宜まとめることにより、描画データ数
を減らし混乱を回避することができる。

【００４２】また、以上詳述した実施例において、図７
の３つの描画用データを３つの独立したパターン形成工
程用のものとし、(1),(2),(3) をそれぞれ異なる描画装
置によって描画することも可能である。この場合、図８
（ａ）（ｂ）（ｃ）のそれぞれに応じた描画方式，描画
条件の描画装置によってパターン形成を行うことがで
き、従来のように最適描画条件の異なるパターンの存在
する領域が混在していることによって生じる描画時間の
増加を防ぐことができる。また、パターンのデザインル
ールによってはキャラクタで描画しない工程の一部にさ
らに光ステッパを用いることもできる。また、図１４の
（ａ）（ｂ）を２つの工程と見なしてもよい。

【００４３】このように本実施例方法によれば、キャラ
クタプロジェクション方式による電子線描画のスピード
を最大限に利用することが可能となり、パターン形成に
要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

【００４４】電子線を用いなければ解像できない寸法か
らなるパターンにおいては、パターンが繰り返しのある
領域と繰り返しのない領域とに分けられる場合、繰り返
しのある領域をキャラクタプロジェクションを用いてス
テージ横方向連続移動により描画し、繰り返しのない領
域ではその一部をステップアンドリピートで或いは縦方
向連続移動可変成形ビームにより描画し、一部をステー
ジ横方向連続移動により描画する。これにより、従来の
ステージ連続移動だけで描画する場合よりもスループッ
トを大幅に向上することができる。

【００４５】また、上述の繰り返しのない領域が光によ
り解像可能な寸法であれば、そこを光ステッパにより転
写を行うことによって、パターン形成の時間を短縮する
ことができる。即ち、形成すべきパターン内に光で解像
できない寸法のものが含まれていると従来は全て電子線
で描画していたため、パターン形成に膨大な時間を要し
ていたが、光転写をデザインルールの大きな領域に、キ
ャラクタプロジェクションによる電子線描画をデザイン
ルールの小さい繰り返しパターン領域に用いることによ
り、大幅なスループットの向上が可能となる。

【００４６】次に、本発明の別の実施例について説明す
る。装置としては先の実施例と同様に図４の構成の電子
ビーム描画装置を用いた。但し、本実施例では可変成形
ビーム寸法制御回路部３５により各種のアパーチャマス
クを選択できるようにした。また、マスク２７ｂ，２７
ｃに形成するアパーチャマスクの形状は、図５（ａ）に
示す矩形アパーチャ、図５（ｂ）に示すキャラクタプロ
ジェクション用アパーチャと同様とした。ここで、図５
（ｂ）に示す形状は通常の可変成形ビームを用いると、
図１８に示すように１９個のショットに分割される。従
って図５（ｂ）のようなキャラクタアパーチャを使用す
ることによって、１９倍の高速化を実現できる。

【００４７】次に、本実施例における最適照射量の算出
方法を説明する。本実施例で使用した装置は照射時間を
変えることで照射量を制御することが可能である。装置
の加速電圧は５０ｋＶとする。この場合、後方散乱電子
の広がり（後方散乱の分布をガウス分布で表わした場合
のσ値）は１０μｍ程度である。図１９のチップ６０に
おいて、６１の領域をキャラクタプロジェクション方式
により描画可能な繰り返しパターンの領域、６２の領域
を通常の可変成形ビームにて描画する繰り返しのない領
域とする。繰り返しパターンの領域６１に対して図２
０，図２１，図２２のようなキャラクタ形状を有するア
パーチャを用意する。

【００４８】図２０のアパーチャ形状は、試料面上での
サイズが６μｍ□（アパーチャ上では２４０μｍ□）で
ある。図２１のキャラクタ形状は図２０のキャラクタを
小さく分割したもので、試料面上でのサイズは１．５μ
ｍ□（アパーチャ上では６０μｍ□）である。図２０の
キャラクタ形状の試料面上でのサイズは後方散乱の広が
りと比較して無視できない大きさであるが、図２１のキ
ャラクタ形状の試料面上でのサイズは後方散乱の広がり
より十分に小さい。また、図２２のキャラクタ形状は図
２１のキャラクタ形状を適宜連結した形状である。な
お、図２０〜２２の左上の○内の数値はキャラクタ選択
用の番号を示す。この番号によって描画装置の制御回路
がどのキャラクタ形状を用いるか判断し、成形偏向回路
でキャラクタ形状が形成されているアパーチャ上の位置
決めが行われ、成形偏向器によって該位置上にビームが
偏向される。

【００４９】キャラクタショットの形状，位置，照射時
間等を含む描画用データはデータ変換用計算機３８で作
成される。ＣＡＤシステム３９で作成された設計データ
はデータ変換用計算機３８に入りそこで描画用データに
変換されるが、繰り返しパターンは使用する電子光学系
の使用に従って、最大ビームサイズ以下の最小単位図形
の形状、即ちキャラクタ形状としてキャラクタ選択番
号，位置，配列情報によって定義される。

【００５０】本実施例においては図２０のようなキャラ
クタ形状として定義されるわけであるが、近接効果補正
を施す場合、本実施例の装置（加速電圧５０ｋＶ，後方
散乱の広がり１０μｍ：Ｓｉ）では図２０の形状は後方
散乱の広がりと比較して無視できないサイズである。従
って、近接効果補正を施したデータ、即ちショット毎に
最適な照射時間を定義されたデータを作成するには、中
間データとして図１９の繰り返しパターンの領域では、
図２０ではなく図２１のキャラクタ形状を用いて描画す
ると仮定したデータを用いる。チップ内の各ショット或
いは各要素図形に対して最適な照射時間を求める。

【００５１】最適照射時間を求めるアルゴリズムとして
は、行列を用いる方法（M.Parikh,J.Appl.Phys,19 p437
1,4378,4389(1979)）、近似公式を用いる方法（J.M.Pav
kovich, J.Vac.Sci.Technol.B4 p195(1986), T.Abe, K.
Koyama, R.Yoshikawa and T.Takigawa, Proceedings of
1st Micro Process Conference (1988)p40）を用いる
ことができる。この際の参照図形としては、基の図形デ
ータをそのまま用いてもよいし、代表図形（T.Abe, S.Y
amasaki, R.Yoshikawa and T.Takigawa, Jpn.J.Appl.3
0,3B (1991)L528）を用いてもよい。

【００５２】中間データとしての繰り返しパターンの領
域に対して最適照射量を求めた結果を図２３に示す。実
線で区切られた領域は図２０のキャラクタ形状が試料面
上に投影された場合のサイズを示し、点線で区切られた
領域は図２１のキャラクタ形状が試料面上に投影された
場合のサイズを示す。ここで、繰り返しパターンの中央
部では設定された照射時間が一様であるので、１．５μ
ｍ□のキャラクタ形状に対して設定されていた照射時間
を６μｍ□のキャラクタに対する照射時間に設定し直
す。さらに、周辺部の領域においても照射時間が一様で
あるような領域では、図２２のキャラクタ形状を用いる
として照射時間を設定し直す。

【００５３】繰り返しパターン領域において各キャラク
タショットに対して設定され直した最終の描画用データ
としての照射時間を、図２４に示す。図２４の実線領域
はキャラクタショットを意味し、数値は照射時間を示
し、○で囲んだ数値はキャラクタ選択番号を示す。

【００５４】以上のようにして作成された最適キャラク
タ形状サイズ及び最適照射量を定義された描画データは
制御計算機３７に入力され、バッファメモリ３６内に格
納される。そして、キャラクタ選択番号及び照射時間に
従って可変成形ビーム寸法制御回路部３５で成形偏向器
２４，ブランキング制御回路部３４でブランキング板２
７ａを制御し、キャラクタ形状照射位置に従って偏向制
御回路部３３により偏向器２５，２６を制御することに
よって、所望のビーム形状，照射位置，照射時間にて描
画される。

【００５５】上述のように描画することによって、キャ
ラクタサイズを全て後方散乱電子の広がりより十分に小
さくするか或いは後方散乱電子の広がりよりも十分に小
さなビームサイズの通常の可変成形ビームにて全領域を
描画することなく、十分な補正精度を得ることができ
る。

【００５６】また、上記実施例において、最適照射時間
を求める過程において繰り返しパターンの領域を全て可
変成形ビームで描画すると仮定してもよい。この際の各
ショット或いは各要素図形の最大サイズは、後方散乱の
広がりより十分に小さいものとする。各ショット或いは
各要素図形に対して設定された照射時間に従って、各シ
ョット或いは各要素図形を１．５μｍ□或いは６μｍ□
のキャラクタショットに設定し直す。従って、繰り返し
パターンの領域では設定される照射時間の分布によって
可変成形ビーム、サイズ１．５μｍのキャラクタビー
ム、サイズ６μｍ□のキャラクタビームにより描画する
ことになる。以上のようにすれば、後方散乱の広がりと
比較して無視できないサイズのキャラクタビームを用い
ても、十分な補正精度を得ることができる。

【００５７】また、図２５に示すように２つの成形アパ
ーチャの重ね合わせによっても、図２１，２２に対応す
るキャラクタ形状を試料面上に投影することができ、こ
れにより前述と等価な効果を得ることも可能である。こ
の場合は、図２４のキャラクタ選択番号によってショッ
ト毎に矩形に成形された第１成形アパーチャ像を、第２
成形アパーチャの図２０のキャラクタ形状への投影位置
を変えることによって実施することができる。但し、こ
の方式だけでは図２１，２２に示すようなキャラクタ形
状を全て作り出せない場合もあるので、この場合は適宜
上記実施例と併用する。

【００５８】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。実施例では、キャラクタプロジェクシ
ョン方式で描画する際に電子ビームを用いたが、この代
わりにイオンビームを用いてもよい。また、キャラクタ
ジェクション方式で描画不可能な領域を描画する際に、
荷電ビームと光ステッパを併用して用いることも可能で
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。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、全
描画領域をキャラクタプロジェクション方式で描画可能
な繰り返しパターンの領域と、キャラクタプロジェクシ
ョン方式では描画不可能な領域に分け、それぞれの領域
を別々に描画することにより、キャラクタプロジェクシ
ョン方式の利点を最大限に活用し、描画時間の短縮化を
はかることが可能となる。

【００６０】また本発明によれば、繰り返しパターンの
領域を構成する最小単位図形を荷電ビームの後方散乱の
広がりと比較して無視できないサイズのキャラクタ、荷
電ビームの後方散乱の広がりよりも十分に小さなキャラ
クタ、及び最大サイズが荷電ビームの後方散乱の広がり
よりも十分に小さな可変成形ビームを併用して描画する
ことによって、近接効果を十分に補正し、かつ高速な荷
電ビーム描画を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】チップデータの構成を示す模式図、

【図２】チップデータをフレーム分割した様子を示す模
式図、

【図３】チップデータを各ブロックに分けた様子を示す
模式図

【図４】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、

【図５】アパーチャ形状を示す平面図、

【図６】チップイメージ及び描画方向を示す模式図、

【図７】ウェハ上に並べたチップのイメージを示す模式
図、

【図８】チップ内繰り返しパターンの構成を示す模式
図、

【図９】本実施例における描画データの変換例を示す模
式図、

【図１０】本実施例で用いる図７の各チップデータのイ
メージを示す模式図、

【図１１】本実施例における描画方法手順を示す模式
図、

【図１２】本実施例における光転写とＥＢ描画を併用す
る場合の工程を示す模式図、

【図１３】本実施例における描画方法手順を示す模式
図、

【図１４】本実施例における図１０を変形した描画デー
タのイメージを示す模式図、

【図１５】キャラクタ形状の試料面上でのサイズと近接
効果補正誤差の関係を示す図、

【図１６】繰り返しパターンの領域で試料面上における
サイズが後方散乱の広がりと比較して無視できない場合
のレジストに蓄積されるエネルギー分布を示す図、

【図１７】大キャラクタで描画できる領域と小キャラク
タで描画する領域を示す図、

【図１８】図５（ｂ）の形状を可変成形ビームで描画す
る場合にショット分割されたイメージを示す図、

【図１９】本発明の別の実施例方法で描画したチップの
全体イメージを示す図、

【図２０】繰り返しの最小単位のキャラクタ形状を示す
図、

【図２１】繰り返しの最小単位を試料面上でのサイズが
電子の後方散乱の広がりよりも十分小さくなるように分
割したキャラクタ形状を示す図、

【図２２】図２１を適宜まとめたキャラクタ形状を示す
図、

【図２３】図２０のキャラクタ形状を用いて描画すると
仮定して求めた最適照射量を示す図、

【図２４】定義し直した最適照射量とキャラクタ形状を
示す図、

【図２５】２つのアパーチャマスクによりキャラクタ形
状の投影されるサイズを変化させる様子を示す図。

【符号の説明】

１…繰り返しパターン領域、２…被繰り返しパターン領域、３…フレーム、４…ウェハ（又はマスク）、５…チップ、６…サブフィールド、１０…試料室、１１…ターゲット（試料）、１２…試料台、２０…電子光学鏡筒、２１…電子銃、２２ａ〜２２ｅ…各種レンズ系、２３〜２６…各種偏向系、２７…アパーチャマスク、３１…駆動回路部、３２…レーザ測長系、３３…偏向制御回路部、３４…ブランキング制御回路部、３５…可変成形ビーム寸法制御回路部、３６…バッファメモリ及び制御回路、３７…制御計算機、３８…データ変換用計算機、３９…ＣＡＤシステム、５１…基板、５２…レジスト。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 7352−4ＭＨ０１Ｌ 21/30 ３０１Ｃ 8831−4Ｍ３４１Ｋ (72)発明者山口寿男神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を載置したステージを連続移動しなが
ら、該試料上に荷電ビームを照射して所望のパターンを
描画するパターン形成方法において、前記試料上の全描画領域をキャラクタプロジェクション
方式で描画可能な繰り返しパターンの存在する領域と、
繰り返しパターンの存在しない領域とに分け、繰り返しパターンの存在する領域を、キャラクタプロジ
ェクション方式により荷電ビームで描画し、繰り返しパターンの存在しない領域を、荷電ビームで描
画又は光ステッパにより転写することを特徴とするパタ
ーン形成方法。
【請求項２】繰り返しパターンの存在しない領域の一部
を光ステッパにより転写し、残りを荷電ビームにより描
画することを特徴とする請求項１記載のパターン形成方
法。
【請求項３】繰り返しパターンの存在する領域と繰り返
しパターンの存在しない領域とで、ステージ移動方式，
ステージ移動方向又はステージ速度を異ならせたことを
特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
【請求項４】試料を載置したステージを連続移動しなが
ら、該試料上に荷電ビームを照射して所望パターンを描
画するパターン形成方法において、全パターン形成工程をキャラクタプロジェクション方式
のみにより描画する領域と、キャラクタプロジェクショ
ン方式以外で描画する領域とに分けて、それぞれの領域
の描画を独立の工程で行うことを特徴とするパターン形
成方法。
【請求項５】前記独立の工程で同じか或いは異なる描画
装置を用いることを特徴とする請求項４記載のパターン
形成方法。
【請求項６】試料上に荷電ビームを照射して所望のパタ
ーンを描画するパターン形成方法において、キャラクタプロジェクション方式によって描画可能な繰
り返しパターンの領域を、近接効果の影響が均一である
領域と近接効果の影響が均一でない領域に分けて、近接効果の影響が均一な領域では、繰り返しパターンの
少なくとも最小単位となる図形に相当する大キャラクタ
ビームを用いて描画し、近接効果の影響が均一でない領域では、前記最小単位と
なる図形を２つ以上に分割した形状に相当し、試料面上
でのサイズが後方散乱の広がりよりも小さい小キャラク
タビーム、又は試料面上でのサイズが後方散乱の広がり
よりも小さい最大ビームサイズの可変成形ビームを用い
て描画することを特徴とするパターン形成方法。