JP3121627B2 - 電子線描画方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

電子線描画方法及び半導体装置の製造方法

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JP3121627B2
JP3121627B2 JP03066218A JP6621891A JP3121627B2 JP 3121627 B2 JP3121627 B2 JP 3121627B2 JP 03066218 A JP03066218 A JP 03066218A JP 6621891 A JP6621891 A JP 6621891A JP 3121627 B2 JP3121627 B2 JP 3121627B2
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幸延 柴田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子線を用いてLSI
の回路パターン等を高速、高精度に描画する電子線描画
方法及びそのような方法を用いた半導体装置の製造方法
に係り、特に周期的に繰り返されたパターンを高速、高
精度に描画する電子線描画方法及びそのような方法を用
いた半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子線描画方法は微細なパターンをマス
クなしで形成できる特徴があるため、最先端の素子の研
究開発には不可欠の技術である。しかし逐次的にパター
ンを描画して行くためスループットが低いという問題が
あった。スループットを大きく向上する方法として、特
開昭62−260322に示されるように繰返し図形の
ある単位図形を電子線描画装置のアパーチャーに形成し
ておき、これにより成形された電子線(以下、任意形状
電子線と称する)を繰り返し照射することで、可変成形
用アパーチャーにより成形された電子線(以下、可変成
形電子線と称する)によって描画する場合よりもショッ
ト数を大幅に低減してスループットを大きく向上させる
というものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、アパ
ーチャーに設ける繰り返し最小単位、すなわち単位パタ
ーンの配列数については考慮していなかった。スループ
ットを最大限に向上させる上でこの配列数は重要な意味
をもつ。
【0004】また、任意形状電子線1ショット内では電
子線照射量を変化できない。これによる不都合は例えば
図2に示したような半導体メモリーセルアレイの周辺部
で発生する。例えば64メガビットのセルパターンを描
画するとき、図2(a)に示すように任意形状電子線7
ミクロン角の1ショット201内には8本の配線パター
ン(32ビット分のメモリに相当)が含まれている。図
2(b)のメモリセルアレイの最外周ではパターン密度
が大きく変化するために7ミクロン角内においても最外
周のパターン202は照射量が不足し寸法精度が悪化す
るという問題があった。
【0005】本発明の第1の目的は、スループットを最
大限に向上させることができる電子線描画方法を提供す
ることにある。本発明の第2の目的は、そのような電子
線描画方法を用いた半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の電子線描画方法は、単位パターンが
規則的に繰り返し配置された領域を含むパターンを電子
線描画装置を用いて描画するときに、この領域内の一部
を単位パターンの形状の開口部が整数個形成されたアパ
ーチャーを用いて描画し、単位パターンが規則的に繰り
返し配置された領域の周辺部を開口部の形状を任意に変
形可能な可変成形アパーチャーを用いて単位パターンの
形状に描画するようにしたものである。この電子線描画
方法で、上記領域内の一部を、繰り返し配列パターンの
中央部とし、上記周辺部が、中央部を取り囲んでなるよ
うにすることが好ましい。また、上記第2の目的を達成
するために、本発明の半導体装置の製造方法は、単位パ
ターンが規則的に繰り返し配置された領域を含むパター
ンを電子線描画装置を用いて半導体基板主面上に描画す
るときに、この領域内の一部を単位パターンの形状の開
口部が整数個形成されたアパーチャーを用いて描画する
工程と、単位パターンが規則的に繰り返し配置された領
の周辺部を開口部の形状を任意に変形可能な可変成形
アパーチャーを用いて単位パターンの形状に描画する工
程とを含むようにしたものである。この半導体装置の製
造方法で、上記領域内の一部を、繰り返し配列パターン
の中央部とし、上記周辺部が、中央部を取り囲んでなる
ようにすることが好ましい。
【0007】また、上記第1の目的を達成するために、
本発明の電子線描画方法は、単位パターンが規則的に繰
り返し配置された領域を含むパターンを電子線描画装置
を用いて描画するときに、この領域内の一部を単位パタ
ーンの形状の開口部が整数個形成されたアパーチャーを
用いて描画し、領域内の繰り返し単位パターンの密度が
低下する他の部分を開口部の形状を任意に変形可能な可
変成形アパーチャーを用いて単位パターンの形状に描画
するようにしたものである。 この電子線描画方法で、上
記領域内の繰り返し単位パターンの密度が低下する他の
部分の電子線照射量は、上記領域内の一部の電子線照射
量よりも大きくすることが好ましい。
【0008】上記電子線描画装置の作動方法の一例を図
3を用いて説明する。スループットを最大限に向上する
ために、任意形状電子線を成形するアパーチャーには配
列パターン全体301内の単位パターンの繰り返し数の
整数分の1かつ単位パターンの整数倍の数を配置したシ
ョット302を行う。繰り返しをたないパターン30
3あるいは繰り返しを有していても繰り返し数の少ない
パターンは可変成形電子線によって描画する。
【0009】また上記電子線描画方法の一例を図1を用
いて説明する。図に示すように任意形状電子線を用いて
繰り返しパターンアレイの中央部101を描画し、周辺
部102を可変成形電子線を用いて描画する。また規則
性を有しないパターン103も可変成形電子線を用いて
描画する。
【0010】これらの電子線描画方法で、上記のアパー
チャーを用いる描画と、可変成形アパーチャーを用いる
描画は、どのような順で行ってもよい。
【0011】
【作用】電子線の照射量を1ショットの内部で変えるこ
とは困難であるが図1で示したように繰返しパターンア
レイの周辺部を可変成形電子線を用いることで、周辺部
のみをより細かい電子線のショットを用いることができ
るようになるため、電子線照射量のきめ細かな制御を行
うことが可能となり、パターンアレイ周辺部で生じる寸
法精度劣化を防止することが可能となる。
【0012】またパターン密度が小さく近接効果の影響
が大きくない場合には図3に示したように配列パターン
をすべて任意形状電子線で描画することができるためシ
ョット数を最小にしスループットを向上させることがで
きる。
【0013】
【実施例】図4、図5および図6は本発明の電子線描画
方法をMOS型ランダムアクセスメモリ(DRAM)用
LSIに適用した実施例を示すものである。図4は描画
用データの作成フローを示すものである。まずLSIの
設計データはCAD(Computer Aided
Design)データ401として与えられる。一般に
CADデータは非繰り返しパターン(ランダムパター
ン)と単位図形を指定の座標、ピッチで繰り返しを指定
した繰り返しパターンの両方から成っている。この中か
ら402の工程で繰り返しパターンのみの抽出を行う。
いくつかの繰り返しパターンの中で任意形状電子線を得
るためにアパーチャー内に造り付けるべきパターンの選
定は単位図形の大きさ、繰返し数によって決定する。こ
の単位パターンを縦方向、横方向に整数個配列したもの
を任意形状電子線405とするが、この配列数は均一な
電子線が得られる範囲で最大のスループットが得られる
数とする必要がある。
【0014】繰り返しパターンアレイの周辺部より指定
された幅403を除いた繰り返し部中心領域404、さ
らにその中で任意形状電子線サイズの整数倍として得ら
れる最大の領域を任意形状電子線描画領域として決定す
る(406)。描画データは任意形状電子ビーム描画パ
ターン408と非繰り返しパターンデータを含むその他
のデータとの2種類に分けられて出力される。任意形状
電子線パターンのデータは描画座標、繰り返しピッチ
(X方向、Y方向)と繰り返し数(X方向、Y方向)を
有している。複数の任意形状電子線を用いる場合にはそ
の識別番号(または記号)を付加する。
【0015】図5は繰り返しの単位図形と任意形状電子
線用アパーチャー内の単位図形の配列、および繰り返し
パターンアレイの電子線照射方法を示すものである。図
5のパターンはDRAM用LSIのメモリセル内の配線
パターン501(4ビット分)を示すもので、X方向ピ
ッチ0.8ミクロン、Y方向ピッチ1.6ミクロンで規
則的に配列される。これを均一な電子線の得られる最大
の大きさ7ミクロン角内に配列すると4×2個配列し5
02のアパーチャーが得られる。すなわち任意形状電子
線の1ショットは32ビット分のメモリに対応する。本
実施例のLSIでは32キロビットが同一パターンの繰
り返しを持つメモリマットとして構成されているため、
メモリマットの内部503を任意形状電子線描画領域と
決定し31×31ショットの描画を行う。周辺部のパタ
ーン504は可変成形電子線を用いて描画を行う。
【0016】つぎに、繰り返しパターン周辺部での電子
線照射方法と各ショットに与える照射量を図6に示す。
図6(a)は6.4ミクロン角の任意形状電子線での描
画領域601と周辺部で可変成形電子線による描画領域
602を示している。可変成形部ではパターン内に示し
たように16ショット必要であるが、任意形状電子線描
画部ではその2倍の面積を1ショットで描画することが
できる。この時の各ショットに与える照射量の相対値を
図6(b)に示す。任意形状電子線の1ショット内では
照射量を変えることができないため603のように均一
な照射量を与える。しかしメモリマットの周辺部ではパ
ターン密度が低下するためにいわゆる近接効果によって
最適な照射量から不足が生じる。本実施例では周辺部を
可変成形線で描画することによって604のようにパタ
ーン密度の低下に応じて周辺ほど照射量を大きくするこ
とができる。タングステンのように近接効果の影響が大
きい材料が被着された基板においては本実施例のような
きめ細かい照射量制御が必要となる。
【0017】図7は異なる実施例を示すもので、コンタ
クトホールパターンに任意形状電子線を適用したもので
ある。本実施例では配列パターン内でのパターン密度が
小さく近接効果の影響はあまり大きくないためスループ
ットを最大限に向上させる場合についての例を示す。
【0018】図7のように単位パターン701はX方向
ピッチ1ミクロン、Y方向ピッチ1ミクロン、配列パタ
ーンの繰り返し数はX方向64個、Y方向64個であ
る。本実施例での最大の電子線サイズは5ミクロン角で
あるので最大に配置すると5×5個の単位パターンをア
パーチャー内に造り付けることができる(703)。こ
の場合の電子線のショット数は任意形状電子線のショッ
ト数が144個、周辺で可変成形電子線によるショット
数が992個、合計1136ショットとなる。これに対
してアパーチャー内に造り付ける単位図形の個数を配列
パターンの繰り返し数の整数分の1である4×4個とす
れば(702)全体で256ショットとなり最大の電子
線サイズを用いるよりも1/4のショット数で描画が完
了する。
【0019】一般にLSIのメモリパターンは2のn乗
(nは整数)個の配列でメモリマットを構成することが
多いため、アパーチャー内に造り付ける単位図形の数も
2のn乗(nは整数)でアパーチャー内に入る最大のn
を選んで配置することが望ましい。しかし単位図形の繰
り返し数が非常に大きい場合には前述したショット数の
関係が逆転することもある。この場合にはアパーチャー
内に最大数の単位図形を配置し、アパーチャー内の単位
図形の繰り返し数の整数倍と配列パターン内の単位図形
の繰り返し数が一致しない場合には残りのパターンを可
変成形電子線で描画する。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば近接効果の少ない基板上
での描画においてはショット数を最小にしスループット
を向上させることが可能となる。さらにタングステン等
を被着した基板のように近接効果の大きい基板上で描画
する場合においても配列パターンアレイの周辺できめ細
かな電子線照射量の制御が可能であるため、寸法精度の
高い描画を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】可変成形電子線と任意形状電子線の組合せによ
り配列パターンを描画する方法を示す描画パターン図で
ある。
【図2】任意形状電子線よる配列パターン描画を説明す
るための図である。
【図3】任意形状電子線のみにより配列パターンを描画
する方法を示す描画パターン図である。
【図4】描画パターンの作成フローを示す図である。
【図5】単位図形と任意形状電子線用アパーチャー及び
繰り返しパターンアレイの照射方法を示すパターン図及
び配列図である。
【図6】繰り返しパターン周辺部での電子線照射方法を
説明するための図及び照射量を示す図である。
【図7】任意形状電子線の大きさとスループットを説明
するための図である。
【符号の説明】
101 繰り返しパターンアレイの中央部 102 繰り返しパターンアレイの周辺部 201 任意形状電子線の1ショット 202 配列パターンの最外周のパターン 301 配列パターンの全体 302 配列パターン内の単位パターンの繰り返し数の
整数分の1を配置した任意形状電子線の1ショット 303 非繰り返しパターン 401 LSIのCADデータ 402 LSIデータの中から繰り返しパターンを抽出
する工程 403 繰り返しパターンから周辺領域として除外する
幅を指定する工程 404 繰り返しパターンの中から周辺領域を除外し中
心領域を抽出する工程 405 繰り返しパターンの中心部を最小のショット数
で描画するための任意形状電子線のサイズを決定する工
程 406 繰り返しパターンの中から任意形状電子線描画
領域を決定する工程 407 可変成形電子線で描画すべきパターンを出力す
る工程 408 任意形状電子線で描画すべきパターンを出力す
る工程 501 LSIのメモリセル内の配線の単位パターン 502 任意形状電子線の1ショット 503 メモリマットの中央部 504 メモリマットの周辺部 601 任意形状電子線による描画領域 602 可変成形電子線による描画領域 603 任意形状電子線による電子線照射量 604 可変成形電子線による照射量 701 繰り返しパターンの単位パターン 702 単位パターンをアパーチャー内に最大限に配置
した場合 703 単位パターンを配列パターン内の繰り返し数の
整数分の1として配置した場合
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 幸延 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所 那珂工場内 (72)発明者 築添 明 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所 デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 昭62−260322(JP,A) 特開 平2−122518(JP,A) 特開 平2−111012(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単位パターンが規則的に繰り返し配置され
    た領域を含むパターンを電子線描画装置を用いて描画す
    る電子線描画方法であって、 上記領域内の一部を上記単位パターンの形状の開口部が
    整数個形成されたアパーチャーを用いて描画し、上記単位パターンが規則的に繰り返し配置された領域
    周辺部を開口部の形状を任意に変形可能な可変成形アパ
    ーチャーを用いて上記単位パターンの形状に描画するこ
    とを特徴とする電子線描画方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の電子線描画方法において、 上記領域内の一部は、繰り返し配列パターンの中央部で
    あり、 上記周辺部は、上記中央部を取り囲んでなることを特徴
    とする電子線描画方法。
  3. 【請求項3】単位パターンが規則的に繰り返し配置され
    た領域を含むパターンを電子線描画装置を用いて半導体
    基板主面上に描画する半導体装置の製造方法であって、 上記領域内の一部を上記単位パターンの形状の開口部が
    整数個形成されたアパーチャーを用いて描画する工程
    と、上記単位パターンが規則的に繰り返し配置された領域
    周辺部を開口部の形状を任意に変形可能な可変成形アパ
    ーチャーを用いて上記単位パターンの形状に描画する工
    程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項3記載の半導体装置の製造方法にお
    いて、 上記領域内の一部は、繰り返し配列パターンの中央部で
    あり、 上記周辺部は、上記中央部を取り囲んでなることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】単位パターンが規則的に繰り返し配置され
    た領域を含むパターンを電子線描画装置を用いて描画す
    る電子線描画方法であって、 上記領域内の一部を上記単位パターンの形状の開口部が
    整数個形成されたアパーチャーを用いて描画し、 上記領域内の繰り返し単位パターンの密度が低下する他
    の部分を開口部の形状を任意に変形可能な可変成形アパ
    ーチャーを用いて上記単位パターンの形状に描画するこ
    とを特徴とする電子線描画方法。
  6. 【請求項6】請求項5記載の電子線描画方法において、 上記領域内の繰り返し単位パターンの密度が低下する他
    の部分の電子線照射量を上記領域内の一部の電子線照射
    量よりも大きくしたことを特徴とする電子線描画方法。
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