JPS614228A

JPS614228A - 荷電ビ−ム描画方法

Info

Publication number: JPS614228A
Application number: JP59124692A
Authority: JP
Inventors: Kiyomi Koyama; 清美小山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1986-01-10

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】〔発明の技術分野〕本発明は、ＬＳＩ等の半導体集積回路のパターンを電子
ビームやイオンビーム等を用いてマスクやクエハ等の試
料に高速・高精度で描画する荷電ビーム描画方法に関す
る。

シ発明の技術的背景とその問題点〕電子ビーム露光装置における描画方法の中に、大偏向用
偏向器と小偏向用偏向器この２つの偏向器を用いる、所
謂２重偏向方式がある。これは、広い偏向走査領域を高
速・高精度で描画するのに必要なビット数の大きい応答
特性の速いＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）
の入手が困難なため、ビット数の大きいＤＡＣで大偏向
領域の位置決めを行い、ビット数は小さいが高速のＤＡ
Ｃで小偏向領域の位置決めを行って、等側内に偏向領域
全体の位置決め速度を上げ、描画スループ９．トの向上
をはかることを目的としている。従来の描画方法の一例
を第１図に示す。

ここでは、サブフィールドを下段から順次上段へと、水
平方向走査をサーベインタイン（蛇）状に行いながら描
画を行っている２、ここで、電子光学系の偏向幅で決ま
る領域がフィールドで−イ５　リ・　２０７　・　−″
　′１５０５″゛　＊　Ｋ　Ｏ！！１したのがサブフィ
ールドである。また、別のフィールドの描画を行うとき
は、試料載置のステージ等をステツブ状に移動するよう
にしている。

このような従来の描画方法では、サブフィールドの領域
や大きさの設定が偏向器や電子光学系の条件で定められ
、描画に使うデータの特性や量を加味して決められては
い々い。このため、メモリ素子のようにパターン内部に
同一形状の図形（または図形群）が反復して現れ、ＣＡ
Ｄ（コンピュータ・エイシト・デザイン９等の設計シス
テムから出力されるツクターンデータが反復情報で大幅
に圧縮されている場合でも、その反復情報が生かされず
、サブフィールド境界で繰り返しデータが分割されてデ
ータ処理が複雑に人ったり、サブフィールドデータに展
開した・そターンデータ吐が膨大にＡつたりする問題が
あった。この様子を第２図に示す。この場合、（、）の
パターン群の繰り返しピッチとサブフィールドサイズが
異なるため、水平方向にサブフィールドを変えると（ｂ
）（ｃ）のように、また垂直方向にサブフィールドを変
えると（ｄ）　（ｅ）のようにパターン群の配置がずれ
、反復性が損われている。さらに、ＬＳＩの急速な進歩
で・やターンの図形数が増えているため、データ処理の
時間も急増し、これが電子ビーム露光装置の描画スルー
プットを晶める上で問題と力っている。

また、ザブフィールドの位置決めを主偏向走査の同一／
％’ターンの繰り返しで行うため、試料や描画パターン
の条件によって、サブフィールドの位置決めを変えたい
場合、描画データの記憶装置からの読み出しや転送と電
子ビーム偏向の同期制御が複雑になり、これにより描画
スループットが低下すると云う問題もでていた。

なお、上記の問題は電子ビートの代りにイオンビームを
用いるイオンビーム描画方法についても同様に云えるこ
とである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の問題点を解決し、データ処理の
容易化・高速化及びデータ城の縮小をはかり得、スルー
プットの向上に寄与し得る荷電ビーム描画方法を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、設計段階で明確に意識されテイタデー
タの繰り返しを、セルデータをサブフィールドから参照
して反復利用する形で生かすことにある。

上記理由から本発明では、サブフィールド描画に使用す
る・ぞターンデータ群をセルデータとして記憶装置に格
納し、この記憶装置からセルデータを読み出してサブフ
ィールドの描画を行゛うに際し、描画データを（１）描画すべきサブフィールドの位置を指定するサブ
フィールド位置指定データ（２）当該サブフィールＰで描画すべきセルデータ名（
或いはセルデータ格納番地）を指定するセル指定データ（３）　　当該サブフィールドにおけるセルデータの描
画開始位置を表わすオフセットデータ（４）当該サブフ
ィールドにおけるセルデータの繰り返し情報を表わすリ
ピートデータで構成し、各サックイールドで指定された
セルデータを記憶装置から読み出して、セルデータの描
画開始位置を変えながら同一・セターン群をサブフィー
ルド内或いはサブフィールド間で反復描画することを可
能としている。

即ち本発明は、ＬＳＩのチ、デデータを荷電ビーム光学
系の荷電ビーム側向幅で決まるフ（−ルド領域毎に分割
し、この７４−ルドを複数の微小なサブフィールド領域
に分割し、サブフィールドを順次描画しながらフィール
ドの描画を行い、この）１−ルドを複数個描画して試料
全体のパターン描画を行う方式の電子ビーム描画方法に
おいて、サブフィールド描画に使用するパターンデータ
群をそのサブフィールドの座標系で定義したセルデータ
単位で記憶装置に格納し、描画データを描画すべきサブ
フィールドの位置を指定するサブフィールド位置指定デ
ータ、そのサブ２イールドで描画すべきセルデータを指
定するセル指定データ、該サブフィール、ドにおけ一６
゛″−７−ｐ　ｔｖ　’４　ｎ！ｉｉｉ　Ｍ　＃　−−
ｂ〜パ′トデータ、Ｘ方向及びＹ方向の繰り返し情報を
表わすリピートデータで構成し、描画時は上記サック（
−ルド位置指定データで指定されたサブフィールドに位
置決めを行い、上記セル指定データで指定されたセルデ
ータを前記セルデ。

夕記憶装置から読み出し、上記オフセットデータ及びリ
ピートデータに応じてサブフィールド内におけるセルデ
ータ描画を行い、且つ必要に応じてセルデータをサブフ
ィールド境界にオーパフツブさせて描画するようにした
方法である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、共通のセルデータを複数のサブフィー
ルド°描画に参照することが可能となシ、各サブフィー
ルドで描画開始位置も繰り返し回数も任意に設定でき、
しかもそれらは装置固有のサブフィールド境界の制約を
受けずに／セターンの周期性に基づいて決めることがで
きるため、次のような利点がおる。即ち、設計段階で明
確に意識されていた繰り返しをセルデータをサブフィー
ルドから参照して反復して利用する形でそのまま生かせ
、従来のように描画データが急激に増加するととがない
。サック４−ルド境界での図形分割が減るため、データ
処理が簡単且つ高速になる。データ号が少なくて済むた
め、記憶装置を大規模化する必要がなくなシ、またオー
・ぐフローする危険も減る。描画データが大幅に圧縮で
きて、データ転送効率が上がり、結果的に描画スループ
ヴトが向上する。さらに、サブフィールドデータがサブ
２イール゛１位置を任意に指定できるため、描画データ
や配置の条件に応じて記憶装置内のデータ配置を変更せ
ずに描画が行える。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

まず、本実施例方法で用いたセルデータの構造を疑似バ
ッカス記法で記述すると下６【：の如くなる。

記 ■　（Ｃｅｌｌ　　Ｌｉｂｒａｒｙ＞：：＝（＜Ｃｅ１
ｌ　　ＤａｔＦＬ＞）”ＥＮＤ■　（Ｃｅｌｌ　Ｄａｔ
ａ）：：＝（Ｃｅｌｌ　ＩＤ）（Ｃｅｌｌ　Ｓ廊ｅ〉（
（Ｐａｔｔｓ＋ｒｎ　　Ｄａｔａ））”■　（Ｃｅ１１
　１０）：：　＝ＢＣＥＬＬ　ＣＮＡＭＥ■　（Ｃｅｌ
ｌ　５ｉｚｅ）　：：　＝ＣＸ　ＣＹ■　（Ｐａｔｔｅ
ｒｎ　Ｄａｔａ〉：　：　＝　（Ｒ部Ｔ　Ｉ　ＴＲＩＡ
ＮＧ　Ｉ　ＬＩＮＥ　）但し、ＢＣＥＬＬ・・・・・セルデータの始まυを示すＩＤマ
ークＣＮＡＭＥ　・・−・・セルデータ名ＣＸ　　　・・・・・セルのＸ方向サイズＣＹ　　　・
・・・・セルのＹ方向サイズＲＦＪＣＴ　　曲・卵形デ
ータＴＲ昆逸・・・・・三角形データＬＩＮＥ　　・・・・・線分データを示している。また、上記疑似バッカス記法において、
〈〉は被定義要素であることを示し、−二一は左辺が右
辺で定義されることを示す。また、（）”は要素が１回
以上起こることを示し、〔〕は要素が０回か１回起こる
ことを示す。（）は任意の１つを選択することを示す。

■〜■において、■ではセルデータのライブラリを１個
以上のセルデータで構成し、最後にＥＮＤマークが付く
ことを表わしている。′■はセルデータをセルＩＤとセ
ルサイズと１個以上のツヤターンデータで構成すること
を表わす。■はセルＩＯをセルデータの始まυを示すＢ
ＣＥＬＬマークとセルデータの名前で構成することを示
す。■はセルサイズがＸ方向サイズＣＸとＹ方向サイズ
ＣＹからなることを示す。■は・母ターンデータが矩形
データＲＥＣＴか三角形データＴＲＴＡＮＧか線分デー
タＬＩ■のいずれかでちることを示す。ここで、ＣＸと
ＣＹはｉ’？ターン（若しくはパターン群）のＸ方向、
Ｙ方向ピッチと等しく決める。

一方、本実施例方法で用いた描画データの構造を疑似バ
ッカス記法で記述すると下記の如くなる。

記 ■　（Ｄｒａｗ　Ｄａｔａ）：：　＝（（Ｓｕｂｆ　Ｉ
ｅｌｄ　ＩＤ）（（Ｃｅｌｌ　Ｄａｔａ））　　）　　
ＥＮＤ■　（Ｓｕｂｆｉｅｌｄ　ＩＤ）：：＝＝ＢＳＵ
Ｂ　５ＵＢＦＮＯ−〇（Ｃｅｌｌ　Ｄａｔａ）：：＝＝
ＣＮＡＭＥ（ゆｆｆ５ｅｔ’））［（Ｒｅｐｅａｔ））
■　（Ｏｆｆｓｅｔ）：：＝ＯＦＦＳｇＴ　ＯＸ　ＯＹ
＠）　　（Ｒｅｐｅａｔ：＞：：＝ＲｇＰＴ　ＩＸ　Ｉ
Ｙ但し、ＢＳＵＢ・・・・・サブフィールドの始まシを示すＩＤ
マーク５ＵＢＦＮＯ−・・サブフィールドのＸ方向並び
の順序を表わす、正の整数ＣＮＡＭＥ・−・−セルデータの名前０ＦＦＳＥＴ・・・オフセット量〜りを示−ｊＩＤマー
クＯＸ　　・・・・・Ｘ方向のオフセット量、整数ＯＹ
　　・・・・・Ｙ方向のオフセラ）量、整数ＲＥＰＴ・
・・・・繰り返しデータを示す１０マークＩＸ　　・・
・・・Ｘ方向の繰り返し数、整数ＩＹ　　・・・・・Ｙ
方向の繰多返し数、整数を示している、ことで、■に描画データをサブフィールド９ＩＤと１個
以上のセルデータからなるサブフィールドデータを１個
以上集めたもので構成し、最後にＥＮＤマークが付くこ
とを表わす。■はサブフィールドＴＤがサブフィールド
の始まりを示すＢＳＵＢマークとサブフィールド番号か
らなることを示す１．サブフィールド番号はフィールド
内の水平方向のザブフィールドの並びの数をｎとした場
合、１．２．・・・５ｎで表わされる整数である。■は
セルデータをセルデータ名前とオフセットデータとリピ
ートデータで構成することを示ス。オフセットデータと
り一一トデータハ共に省略可能である。■はオフセット
データをオフセットデータマーク０ＦＦＳＥＴとＸ方向
のオフセット量ｏｘ、ｙ方向のオフセラ）ｉｏＹで構成
することを表わすっ◎はリピートデータを繰り返しデー
タマークＲＥＰＴとＸ方向縁シ返し数ＩＸとＹ方向縁シ
返し数ＩＹで構成することを表わす。

第３図は本実施例方法で用いるセルデータの構造を示す
模式図である。３つのセルデータｃｅｌｌ　］　、　ｃ
ｅｌｌ　２　＋　ｃｅｌｌ　３があシ、それぞれのセル
サイズは、ｃｅｌｌがｃｘｌ＊　ｃｙｌ　　＋　ｃｅｌ
ｌ　２が（！Ｘ２１ｃｙ２、ｃｅｌｌ　３がＣＸ３１ｅ
）’３である。各セルデータはのちに説明する第７図に
図示しているが、サブフィールド描画に使用する／（タ
ーンデ〜り群をサブフィールド座標で定義したものであ
る。

第４図は本実施例方法で用いる描画データの構造を示す
模式図であシ、ザブフィールド１とザブフィールド２に
ついて記述しである。■はサシフィールド°番号１を示
し、０はサブフィールド番号１で参照するセルデータｃ
ｅｌｌ　１を示す。

オフセットデータとリピートデータは省略されている。

この場合、デフォルト値はオフセットデータが０．０、
リピートデータが１，１である。◎はサブフィールド番
号１で、更にセルデータｃｅｌｌ　２がオフセットデー
タＯＸＩ　＋　ｏ７１　、リピートデータ３．３で参照
されることを表わす。

０はサブフィールド番号２を示し、［相］はサブフィー
ルド番号２で参照するセルデータｃｅｌｌ　３６示す。

オフセットデータとリピートデータは省略されており、
それぞれ０．０及び１，１である。Ｏはサブフィールド
番号２で、更にセルデータｃｅｌｌ　２がオフセットデ
ータＯＸ２　＋　５７２、リピートデータ３，５で参照
されることを表わす。

サブフィールド番号３以降は省略しであるっ第５図は本
発明の一実施例方法に使用した電子ビーム露光装置の要
部構成を示すブロック図である。図中５１は前記セルデ
ータＡを格納す、るセルデータバッファである。５２は
前記描画７’−夕Ｂが供給される描画データデコーダで
あシ、このデコーダ５２は上記データＢを解釈してサブ
フィールド指定データＣ１オフセット・リピートデータ
Ｄ及びセル３Ｈ１定データｆすを得る。

そして、サブフィールド指定データＣは主偏向コントロ
ーラ５３に送出され、オフセ、ツト・リピートデータＤ
は副偏向コントローフ５４に送出され、セル指定データ
Ｅは上記七ルデータパッ７７５１に送出される。

セルデータバッファ５ノではセル指＞１２データＥによ
シ指定されたパターンデータＦを読み出し、該データＦ
をパターンデータデコーダ５５に送出する。これと共に
、バッファ５Ｉでは当該セルのサイズを表わすセルサイ
ズデータＧを上記コントローラ５４に送る。ツヤターン
データデコーダ５５では、上記データＦを解釈し、可？
　　　　　変ビーム成形器ドライバ５６に矩形、三角形
及び線分を発生させるための信号を送る。そして、この
ドライバ５６からの信号によシ可変ビーム成形整形し指
定の図形データを形成するものとなっている。また、主
偏向コントローラ５３は上記入力したサブフィールド指
定データＣに基づきサラフィール１番号を解釈しサブフ
ィールドの位置決めデータを主偏向ドライバ５８に送る
。

そして、このドライバ５８からの信号により、主偏向器
５９で電子ビームが指定のサブフィールド位置に偏向走
査されるものとなっている。

さらに、副偏向コントローラ５４杜、上記入力した各デ
ータＤ、Ｇに基づき副偏向器走査のコントロール信号を
発生し、該信号を副偏向器ドライバ６０に送る。そして
、このドライバ６０からの信号によシ、副偏向器１１で
サブフィールド内での図形描画位置の位置決めがなされ
るものとなっている。

なお、描画すべき試料７０はＸ方向及びＹ方向に移動可
能なステージ７１上に載置されており、このステージ７
１は１つのフィールドの描画が終了まで停止状態にあ夛
、該フィールドの描画が終了する毎に次のフィールド位
置にステップ移動されるものとなっている。。

次に、上記装置を用いた描画方法について第６図の７０
−チャートを参照して説明する。

まず、セルデータバッファ５１には、前記第３図に示す
如きセルデータＡを予め格納しておく。この状態で描画
データデコーダ５２に前記第４図に示す如き描画データ
Ｂが入力されると、このデコーダ５２−ではサブフィー
ルド指定データ（サブ番号）Ｃ，オフセット・リピート
データＤ及びセル指定データ（セルデータ名）Ｅが得ら
れる。即ち、デコーダ５２で最初の描画データからサブ
番号、最初のセルデータ名及び該セルデータ名に対応す
るオフセット・リピートデータが得られる。デコーダ５
２によシサプ番号が得られると、主偏向コントローラ５
３により上記サブ番号に対応するサブ位置決めデータ生
成され、該データは主偏向ドライバ５８に送出される。

また、デコーダ５２により最初のセルデータ名が得られ
ると、セルデータバッファ５１から上記セルデータ名に
対応する・そターンデータが読み出され、該データがパ
ターンデコーダ５５に送出される。これと同時に、パー
／７ア５ノから当該セルのセルサイズデータが副偏向コ
ントローラ５４に送出される。デコーダ５５では、上記
パターンデータに対応する図形を発生させるための信号
が生成され、該信号は可変ビーム成形器ドライバ５６に
送出される。

また、デコーダ５２によシ上記セルデータ名に相当する
オフセット・リピートデータが得られると、副偏向コン
トローラ５４では、副偏向走査のコントローラ信号を発
生し、この信号が副偏向ドライバ６０に送出される。そ
して、各ドライバ５６．５８．６０に接続された可変ビ
ーム成形器５７．主偏向器５９及び副偏向器６ノにより
上記ザブ番号に相当するサブフィールド内で上記セルデ
ータ名に相当する／４’ターンデータの描画が行われる
。

次いで、上記パターンデータの描画が終了すると、前記
描画データに次のセルデータ名があるか否か判定される
。ここで、次のセルデータ名がある場合、前記デコーダ
５２により次のセルデータ名を読み出し、先と同様に該
セルデータ名に対応する・母ターンデータの描画が行わ
れる。一方、次のセルデータ名がない場合、次の描画デ
ータかあるか否か判定される。次の描画データがある場
合、前記デコーダ５２により次の描画データからサブ番
号を読み出シフ、先と同様に該サブ番号に対応するサブ
フィールドの描画が行われる。また、次の描画データが
ない場合、このフィールドの描画は終了したものと見な
し、次のフィールドの描画に移ることになる。

第７図は前記第３図に示したセルデータを図で表わした
ものでちり、（ａ）〜（ｃ）にそれぞれｃｅｌｌ　１　
ｒｃｅｌｌ　２　＋　ｃｅｌｌ　３が示されている。第
８図は上記のセルデータ及び前記第４図に示した描画デ
ータを用い、第５図の装置で描画した場合の描画１　　
　　　例を示している。第８図（・）は第７図（・）に
示すｃｅｌｌ　１のセルデータを描画した後、ｃｅｌｌ
　２のセルデータを（ｏｘｌ　＊　ｏｙｔ）の位置から
３×３の配列で描画してザブフィールド１のｐ４ターン
を得ている。第８図（ｂ）は第７図（ｃ）に示すｃｅｌ
ｌ３のセルデータを描画した後、ｃｅｌｌ２のセルデー
タを（ｏｘ２　＋　ｏ７２’　）の位置から５×３の配
列で描画してサブフィールド２のパターンｔ［ている。

ここで、Ｑ１０＜Ｏでちり、サブフィールド２における
ｃｅｌｌ２の描画開始位置がＸ方向でサブフィールド外
に飛び出しているのが判る。描画開始位置はこのように
ｘ、ｙ座標とも必要に応じて負の値を取ることができる
。以上の結果、第８図（ｃ）のような描画／９ターンが
得られることになる。

かくして本実施例によれば、セルデータを前記第３図に
示す如く、描画データを前記第４図に示す如く構成する
ことにょυ、共通のセルデータを複数のサブフィールド
描画に参照することが可能となる。！ｆた、各サブフィ
ールドで描画開始位置も繰り返し回数も任意に設定でき
、しかもそれらは装置固有のサブフィールド境界の制約
を受けずに・臂ターンの周期性に基づいて決めることが
できる。このため、〔発明の効果〕の項でも記述した如
くデータ処理が簡単且つ冒速になシ、データ量が少なく
て済み、さらにデータ転送効率が向上する等の利点があ
り、その結果スループットの大幅な向上をはかり得る。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記描画データにサブフィールドの繰り返
し情報を付けることによシ、サブフィールド単位での圧
縮が可能となる。また、実施例では大偏向に電磁偏向器
を、小偏向に静電偏向器を用いているが、大偏向及び小
偏向の両方に静電偏向器を用いるように１７でもよく、
さらに偏向器の組合わせや位置関係等は任意である。ま
た、フィールドの描画時に試料載置のステージを停止さ
せておく方式に限らず、例えば特公昭５４−１３３５３
号に示されるようにフィールドの描画時にもステージを
連続移動する方式に適用することも可能である。この場
合大偏向のためのバイアス電圧として、ステージの移動
に追従できるような周期的な移動に比例した偏向電圧が
必要となる。さらに、電子ビームの代　シにイオンビー
ムを用いるイオンビーム描画方法に適用することも可能
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。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の描画方法を示す模式図、第２図は従来の
描画方法の問題点を説明するための模式図、第３図乃至
第８図はそれぞれ本発明の一実施例を説明するためのも
ので第３図はセルデータの構造例を示す模式図、第４図
は描画データの構造例を示す模式図、第５図は実施例方
法に使用した電子ビーム露光装置の要部構成を示すブロ
ック図、第６図は上記装置を用いた描両工稈を示すフロ
ーチャート、第７図は上記セルデータを図式化して示す
模式図、第８図は描画されたサブフィールドを示す模式
図である。５ノ・・・セルデータバッファ、５２・・・描画ｒ−タ
デコーダ、５３・・・主偏向コントローラ、５４・・・
副偏向コントローラ、５５・・・パターンデータデコー
ダ、５６・・・可変ビーム成形器ドライバ、５７・・・
可変ビーム成形器、５８・・・主偏向器ドライバ、５９
・・・主偏向器、６０・・・副偏向器ドライバ、６ノ・
・・副イ扁向器。出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図第２図（ｂ）　　　　　　　（ｃ）６１′５３図乙′５４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）集積回路のチップデータを荷電ビーム光学系の荷
電ビーム偏向幅で決まるフィールド領域毎に分割し、こ
のフィールドを複数の微小なサブフィールド領域に分割
し、サブフィールドを順次描画しながらフィールドの描
画を行い、このフィールドを複数個描画して試料全体の
パターン描画を行う方式の荷電ビーム描画方法において
、サブフィールド描画に使用するパターンデータ群をサ
ブフィールドの座標系で定義される所定のパターン群単
位でセルデータとして記憶装置に格納し、描画データを
描画すべきサブフィールドの位置を指定するサブフィー
ルド位置指定データ、そのサブフィールドで描画すべき
前記セルデータを指定するセル指定データ、該サブフィ
ールドにおける前記セルデータの描画開始位置を表わす
オフセットデータ、Ｘ方向及びＹ方向の繰り返し情報を
表わすリピートデータで構成し、描画時は上記サブフィ
ールド位置指定データで指定されたサブフィールドに位
置決めを行い、上記セル指定データで指定された前記セ
ルデータを前記セルデータ記憶装置から読み出し、上記
オフセットデータ及びリピートデータに応じて前記サブ
フィールド内における前記セルデータの描画を行うこと
を特徴とする荷電ビーム描画方法。
（２）前記サブフィールド内におけるセルデータの描画
に際し、必要に応じてセルデータをサブフィールド境界
にオーバラップさせて描画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。