JP3469555B2 - 電子ビーム描画方法 - Google Patents
電子ビーム描画方法Info
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Description
等の試料上に半導体パターンを描画するための描画技術
に係わり、特にキャラクタパターンを用いた電子ビーム
描画方法に関する。
電子ビーム描画装置においては、従来の丸ビームを用い
たものに代わり、スループットを上げるために、矩形或
いは三角形の可変成形ビームに加え、任意パターンの断
面を有するビームを発生して描画する、いわゆるキャラ
クタプロジェクション方式が注目されている。このキャ
ラクタプロジェクション方式では、一定のパターンを一
括して描画することが可能であるために描画速度の飛躍
的な向上が可能となる。
ン方式を用いて描画するためには、予め半導体パターン
を知っておき、半導体パターンの中から繰り返し度の高
いパターンを抜き出すことが必要である。さらに、得ら
れた繰り返し度の高いパターンに基づいてEBマスク
(電子ビーム描画用マスク)を製作しなければならな
い。繰り返しパターンを抜き出して、EBマスクを作る
までには数週間を要するのが普通であるから、キャラク
タプロジェクション方式を採用できるのは長期間に亘っ
て同じパターンを形成する場合に限定されたものとな
る。
号公報に記載されているように、EBマスクに予め多数
のキャラクタパターンを用意しておき、設計中のデータ
の中にパターンがEBマスクに用意されたキャラクタパ
ターンに一致する場合に、該キャラクタパターンを選択
して描画する方法も考えられる。しかし、半導体パター
ンには多種多様のものがあり、さらにその大きさも様々
であり、繰り返し度の高いパターンが任意に用意された
キャクラタパターンの何れかと一致する可能性は低い。
そして、一致するパターンが少ないと可変成形ビームで
描画するパターンが多くなり、結果として描画速度の向
上はあまり期待できない。
ラクタプロジェクション方式の電子ビーム描画方法にお
いては、該方式を採用できるのは限定された場合だけで
あった。また、EBマスクに予め多数のキャラクタパタ
ーンを用意しておく方法においては、繰り返し度の高い
パターンが任意に用意されたキャクラタパターンの何れ
かと一致する可能性が低いため、キャラクタパターンの
利用効率は低く、描画速度の大きな向上は望めないと云
う問題があった。
ので、その目的とするところは、EBマスクに用意した
キャラクタパターンを効率良く利用することができ、描
画スループットの向上をはかり得る電子ビーム描画方法
を提供することにある。
するために本発明は、次のような構成を採用している。
及び可変成形ビーム用のパターンが形成されたマスクを
用いて描画することが可能な電子ビーム描画装置を用
い、CAD設計システムにより作成した半導体回路のC
ADデータに基づいて試料上に半導体パターンを描画す
る電子ビーム描画方法において、前記CAD設計システ
ムによりCADデータを作成する際に、前記キャラクタ
パターンの各パターンデータをライブラリとして格納し
ておき、該ライブラリに含まれるキャラクタパターンが
当てはまる半導体パターンが存在し、この半導体パター
ンを該キャラクタパターンを用いて描画する場合には、
該当する半導体パターンに該キャラクタパターンを用い
ることを示すデータをCADデータに付加する電子ビー
ム描画方法であって、前記CAD設計システムに、前記
キャラクタパターンの各パターンデータをライブラリと
して格納すると共に、前記キャラクタパターンの各パタ
ーンデータに対してそれが属するグループを示すデータ
を格納する記憶手段を設けておき、描画時にパターンに
補正を加える場合には、補正後のパターンと一致する可
能性のあるキャラクタパターンを同一グループの中から
検索し、補正後のパターンに最も一致度の高いキャラク
タパターンを選択することを特徴とする。
及び可変成形ビーム用のパターンが形成されたマスクを
用いて描画することが可能な電子ビーム描画装置を用
い、CAD設計システムにより作成した半導体回路のC
ADデータに基づいて試料上に半導体パターンを描画す
る電子ビーム描画方法において、前記CAD設計システ
ムによりCADデータを作成する際に、前記キャラクタ
パターンの各パターンデータをライブラリとして格納し
ておき、該ライブラリに含まれるキャラクタパターンが
当てはまる半導体パターンが存在し、この半導体パター
ンを該キャラクタパターンを用いて描画する場合には、
該当する半導体パターンに該キャラクタパターンを用い
ることを示すデータをCADデータに付加する電子ビー
ム描画方法であって、CAD設計システムに、キャラク
タパターンの各パターンデータに対して、予め与えられ
た一致度以上のキャラクタパターンを表示する表示手段
を設けておき、表示されたキャラクタパターンの中から
描画に用いるキャラクタパターンを選択することを特徴
とする。
及び可変成形ビーム用のパターンが形成されたマスクを
用いて描画することが可能な電子ビーム描画装置を用
い、CAD設計システムにより作成した半導体回路のC
ADデータに基づいて試料上に半導体パターンを描画す
る電子ビーム描画方法において、前記CAD設計システ
ムによりCADデータを作成する際に、前記キャラクタ
パターンの各パターンデータをライブラリとして格納し
ておき、該ライブラリに含まれるキャラクタパターンが
当てはまる半導体パターンが存在し、この半導体パター
ンを該キャラクタパターンを用いて描画する場合には、
該当する半導体パターンに該キャラクタパターンを用い
ることを示すデータをCADデータに付加する電子ビー
ム描画方法であって、キャラクタパターンの各パターン
データに対して、それが属するグループを示すデータを
用意しておき、描画時にパターンに補正を加えた場合に
は、補正後のパターンと一致する可能性のあるキャラク
タパターンを同一グループの中から検索し、検索したキ
ャラクタパターンと該パターンのマスク上での位置情報
を表示させ、表示されたキャラクタパターンの中から描
画に用いるキャラクタパターンを選択することを特徴と
する。
パターンを設計するCAD設計システムに、電子ビーム
描画装置に予め用意されているキャラクタパターン群を
ライブラリとして格納する記憶手段等を設けておき、半
導体パターンをCADにより設計する際にライブラリを
参照し、できるだけキャラクタパターンを用いるように
している。さらに、キャラクタパターンを用いて描画す
るパターンに関してはその情報をCADデータに付加
し、電子ビーム描画装置側でキャラクタパターンを簡易
に選択できるようにしている。
置のマスクに用意されているキャラクタパターンが半導
体パターンの設計に反映されるために、キャラクタプロ
ジェクション描画を有効に適用することができ、描画時
間の短縮、ひいては描画スループットの向上が可能とな
る。
形態によって説明する。
システムを示す概略構成図である。図中の10は半導体
パターンの設計を行う半導体CAD設計システムであ
り、このCAD設計システム10には記憶装置11や表
示装置12等が設けられている。記憶装置11には、用
意されているEBマスクに形成されたキャラクタパター
ンの各パターンデータが記憶されている。表示装置12
には、描画に使うためのキャラクタパターンの候補が表
示されるようになっている。
ジェクション方式による一括露光が可能な電子ビーム描
画装置、30はCADデータを電子ビーム描画装置20
で受容可能なEBデータに変換するためのデータ変換装
置である。
ク21は、例えばシリコンウェーハに複数のキャラクタ
パターン状開口を設けたものであり、可動式のEBマス
クステージ22上に載せられて、選択するキャラクタが
描画できる位置に来るように移動可能となっている。描
画装置20には、マスク交換機構23が設けられてお
り、描画装置本体内部を真空に保ったままEBマスク2
1の交換が可能である。EBマスク21は複数用意され
ており、必要に応じて交換される。また、図中の24は
マスクやウェーハ等の試料、25はX−Yステージ、2
6はステージ駆動機構、28は制御計算機、29は偏向
制御回路を示している。
D設計システム10において、電子ビーム描画装置20
を用いて描画する半導体パターンの設計を行う。CAD
設計システム10において、記憶装置11には、例えば
図2に示すように、水平方向に対して0度,22.5
度,45度,67.5度,90度,112.5度,13
5度,157.5度の角度で分類された線群キャラクタ
パターン群が記憶されており、それぞれのキャラクタ群
は線幅,ピッチ,長さで分類されている。同様に異なる
形状のホールパターン群も用意されている。
ィスプレーの表示の中に、例えば図3に示すように、分
類及びそれに含まれるパターン群が表示される。ここ
で、図3のディスプレー画面中の41はCAD画面、4
2は選択画面、43はポインタ、44は各種スイッチを
示している。
ャラクタパターンライブラリ用のスイッチを設けてお
き、所望のキャラクタパターンを画面上に表示されるポ
インタとマウスのボタンを用いて選択する。最初のスイ
ッチでディスプレー上に選択画面を開き、線かコンタク
トかそれ以外を選択する。線を選ぶと、次に角度を選択
する画面が現れる。角度を選択すると、線のピッチを選
択する画面が現れる。ピッチを選択すると、本数を選択
する画面が現れる。本数を選択すると、条件を満たす異
なる太さ,異なる長さの線分列の図形がディスプレー上
の小画面内に表示される。小画面上の線分列表示の下に
線の太さ,長さを示す数字も表示される。
択は、画面上のポインタを所望のキャラクタパターン候
補に重ねてマウスのボタンを押すことで行う。
する際に、原則として上記用意されているパターン群を
用いてパターンを設計する。データ上では、用意された
パターンを用いた場合、その種類と位置を示すデータが
パターンデータに追加される。用意されたパターンでは
描画できないパターンは、任意の図形発生ツールを用い
て設計し、可変成形ビームを用いて描画する。出来上が
ったパターンデータは、例えば図5のような構造をして
おり、通常の図形とキャラクタパターンを用いる図形と
を区別している。
30において、描画装置30が読むことのできるデータ
形式に変換するためのデータ変換プログラムによって描
画データに変換され、描画装置20に渡される。描画装
置20は描画データに基づいて描画を行う。ここで、例
えば描画データは図6に示すような構造とし、パターン
データ上で用意されたパターンを使うことが指示されて
いる場合には、描画データの図形コードにはEBマスク
上のキャラクタを選択することを指示する数字例えば2
55を割り当て、且つ該当するキャラクタを示すアドレ
スを含むようにする。それ以外の場合には、可変成形ビ
ームで描画する場合の基本図形(矩形,直角三角形,台
形等)を示す図形コードを与える。
できる範囲は有限であり、この範囲を越えた領域にある
キャラクタパターンを描画する場合には、マスクステー
ジを移動させることが必要である。ステージ移動は一般
に、偏向器を用いたビーム偏向に比べて長時間を要する
ことになる。従って、必ずしも全てのパターンをキャラ
クタパターンを用いて描画することは得策ではないこと
がある。そこで、パターンデータを作成する際に使用し
たパターンデータの種類と数を求めておき、その数と、
EBマスク上の位置関係からEBマスクの移動が少ない
ものを選ぶこととする。
示すデータとして、図7(a)に示すように、キャラク
タに割り当てられた番号、そのキャラクタが属する、ス
テージを移動することなくビームを照射できるブロック
に割り当てられた番号、最後にEBマスクに割り当てら
れた番号を含めるものを用意する。
タ分布を示すマップを重ね、描画中に異なるブロック選
択が必要な回数、即ちステージ移動が必要な回数と、そ
の移動に必要な時間Tブロック、またEBマスク交換に
要する時間Tマスクを求める。TブロックとTマスクを
含めた描画時間を求める。さらに、選択するEBマスク
の数と、ブロック数を制限した場合の描画時間を求め
る。キャラクタを用いない場合には、その部分を可変成
形ビームを用いて描画するとして描画時間を求める。描
画にあたっては描画時間が最短となる組み合わせを用い
ることとする。
る。このパターンデータに基づいて、描画データを作成
し描画を行う。
する際には、本来のCADデータに必要な補正を加えた
パターンを描画することが多く行われる。例えば、光近
接効果補正と呼ばれる補正がある。これは、光マスクを
用いてウェーハ上にパターンを転写する際にウェーハ上
に転写されるパターン形状が光マスク上のパターン形状
からずれてくるために、予め光マスクのパターン形状に
補正を加えてウェーハ上に形成されるパターンを所望の
パターンに近いものとする技術である。
に、元々のCADデータのパターンが矩形パターンであ
るとしても、実際に電子ビームで描画するパターンは、
図8(b)に示すように補正が施されたものとなること
がある。直線状のパターンの場合に描画するパターンで
は、線幅を少なくとも一部変更するという補正も行われ
る。さらに、同じCADデータによるパターンに対し
て、それに相似で寸法を変更したパターンを電子ビーム
で描画することもありうる。
く。先に述べた方法でCADデータを作成した際にキャ
ラクタパターンのライブラリからキャラクタパターンを
選択するが、ライブラリには補正等により形状や寸法の
変更が予想されるパターン群も用意しておき、それらを
関連付ける分類記号を与えておく。具体的にはキャラク
タデータとして、図7(b)に示すように、キャラクタ
番号に分類番号を合わせたデータを用意しておく。CA
Dデータに対して描画データを作成する際に、描画時に
キャラクタパターンを用いて描画すべきパターンに補正
が行われた場合には、補正後のパターンと上記の同一の
小分類或いは中分類に属するキャラクタパターン群の中
から一致度の高いパターンを選択し、キャラクタパター
ンを置き換える。
ば以下のようなものとする。二次元平面上の対象とする
描画したいパターンと候補となるマスクパターンの両方
を含むことの出来る最小の矩形を考え、該矩形を更に細
かいメッシュに分割する。両方のパターンが含まれるメ
ッシュに1を割り当て、それ以外に0を割り当てる。1
を割り当てられたメッシュの面積の和をSmとし、描画
したいパターンの面積をSo、候補のパターンの面積を
Scとするとき、例えば2Sm/(So+Sc)の値を
一致度と考える。
ものが例えば0.99以上であれば、それを使うことと
する。一方、それ以下の場合にはキャラクタパターンを
使用せず、可変成形ビームを用いた描画を行う。或いは
また、一致度が0.99以上のものを画像表示して、そ
の中から作業者が選択してもよい。
ておいて描画を行う場合には、用意したパターン寸法は
離散的であるので、所望のパターン寸法が得られない場
合がある。この場合には、描画時のビーム照射量を若干
加減して寸法を合わせることも可能である。このために
は、ビーム照射量と図形寸法の変動率を予め求めておい
て描画時に照射量を補正する。照射量の補正データは、
例えば図6で示す描画データで予備のところに照射量補
正係数を入力するようにし、補正しない場合はここに
1.0を入力するようにすればよい。
囲において、照射量補正を行うことで得られる描画パタ
ーンと同じ描画パターンを得られる仮想的なキャラクタ
パターンを求めておき、先に候補のパターンの一致度を
求める際に、この仮想的なキャラクタパターンとの一致
度を調べて、得られる一致度が最大のものを用いる或い
は予め定められた一致度以上の候補を表示するようにし
て作業者がその中から選択してもよい。補正なしで一致
度の高いキャラクタパターンに照射量補正を加えること
で、より精度の高い一致度が得られることがある。
表示した画面において、ポインタを用いて補正寸法入力
のスイッチをonとし、その状態で所望の寸法をキーボ
ードから入力する。このとき、ディスプレー上で一定の
一致度を持つキャラクタ図形の色が変わり、下に一致度
と必要な補正量を表示するようにしておき、更に上記の
最適な候補の図形が点滅するようにする。設計者は、そ
の状態で問題なければ点滅する候補を選択する。意図的
に異なる候補をポインタを用いて選択することもでき
る。
データは、場合によってはマスクパターン選択のための
選択偏向や、EBマスクステージの移動頻度が高くな
り、描画時間の大幅増加を招く可能性がある。このよう
な場合には、キャラクタパターンを用いないように描画
データを変更することが望ましい。例えば、マスクパタ
ーンに対して可変成形ビームを用いる場合のショット数
を与えておくことで、上記の評価は容易となる。
の問題を解決する方法もある。例えば、一致度が低くて
も露光量の調整で十分描画が可能なキャラクタパターン
があれば、それより一致度の高いパターンを代用するこ
とができる。もし、直前に用いていたマスク上の開口の
近くに代用可能なキャラクタパターンが存在すれば、そ
れを用いることにより高速な描画が可能となる。指定し
た一致度以上のキャラクタパターンの抽出と、その中で
周辺のキャラクタパターンと近いものを選択する機能を
付加すればよい。前述のように、情報のみ(一致度とキ
ャラクタパターンのマスク上での位置)を表示し、設計
者が選択する方式でも構わない。
す。1は可変成形用の矩形開口、2,3が多少異なる形
状のOPCパターンを持つホールパターンである。Aか
らLは他のキャラクタパターンである。LSIデータの
OPCパターンの必要な領域の周辺は全て可変成形法を
用いて描画している。一致度は、パターン2が0.9
3、パターン3は1.0である。理想ではパターン3を
使うべきであるが、露光量を7%増大することによりパ
ターン2も使用可能であることが既に分かっているとす
る。
パターン2が図形選択の高速性の観点から望ましい。パ
ターン2の選択時間は200nsecであるのに対して
パターン3の選択時間は2μsecである。この描画で
は、1ショットの露光時間は5μsecであったので2
μsecの選択時間はスループットに大きく影響してし
まう。本手法の導入により、試料1枚当たりの描画時間
を20%短縮することができた。
するキャラクタパターンの数を減らす方法もある。例え
ば、指定した一致度以上のものを抽出してそれ以前に選
択されたキャラクタパターンがあればそれを優先して選
択するのである。全パターン或いは繰り返しの多いパタ
ーンの候補を全て抽出してから、キャラクタパターンの
総数を少なくするように、それぞれの選択を決定する方
法もある。
例に限定されるものではない。本発明の描画システムに
用いる電子ビーム描画装置は、前述の機能を有するもの
であればよく、既存の装置を適宜用いることが可能であ
る。また、データ変換装置は、電子ビーム描画装置の制
御計算機内に含まれているものであってもよい。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。
導体回路のパターンを設計するCAD設計システムに、
電子ビーム描画装置に予め用意されているキャラクタパ
ターン群をライブラリとして記憶する手段を設けてお
き、半導体パターンをCADにより設計する際にライブ
ラリを参照するようにしている。このため、用意されて
いるキャラクタパターンが半導体パターンの設計に反映
されることになり、キャラクタパターンを有効に使用す
ることができ、描画時間の短縮及び描画スループットの
大幅な向上をはかることができる。
略構成を示す図。
示す図。
例を示す図。
を示す図。
図。
Claims (3)
- 【請求項1】複数のキャラクタパターン及び可変成形ビ
ーム用のパターンが形成されたマスクを用いて描画する
ことが可能な電子ビーム描画装置を用い、CAD設計シ
ステムにより作成した半導体回路のCADデータに基づ
いて試料上に半導体パターンを描画する電子ビーム描画
方法において、 前記CAD設計システムによりCADデータを作成する
際に、前記キャラクタパターンの各パターンデータをラ
イブラリとして格納しておき、該ライブラリに含まれる
キャラクタパターンが当てはまる半導体パターンが存在
し、この半導体パターンを該キャラクタパターンを用い
て描画する場合には、該当する半導体パターンに該キャ
ラクタパターンを用いることを示すデータをCADデー
タに付加する電子ビーム描画方法であって、 前記CAD設計システムに、前記キャラクタパターンの
各パターンデータをライブラリとして格納すると共に、
前記キャラクタパターンの各パターンデータに対してそ
れが属するグループを示すデータを格納する記憶手段を
設けておき、描画時にパターンに補正を加える場合に
は、補正後のパターンと一致する可能性のあるキャラク
タパターンを同一グループの中から検索し、補正後のパ
ターンに最も一致度の高いキャラクタパターンを選択す
る ことを特徴とする電子ビーム描画方法。 - 【請求項2】複数のキャラクタパターン及び可変成形ビ
ーム用のパターンが形成されたマスクを用いて描画する
ことが可能な電子ビーム描画装置を用い、CAD設計シ
ステムにより作成した半導体回路のCADデータに基づ
いて試料上に半導体パターンを描画する電子ビーム描画
方法において、 前記CAD設計システムによりCADデータを作成する
際に、前記キャラクタパターンの各パターンデータをラ
イブラリとして格納しておき、該ライブラリに含まれる
キャラクタパターンが当てはまる半導体パターンが存在
し、この半導体パターンを該キャラクタパターンを用い
て描画する場合には、該当する半導体パターンに該キャ
ラクタパターンを用いることを示すデータをCADデー
タに付加する電子ビーム描画方法であって、 前記CAD設計システムに、前記キャラクタパターンの
各パターンデータに対して、予め与えられた一致度以上
のキャラクタパターンを表示する表示手段を設けてお
き、表示されたキャラクタパターンの中から描画に用い
るキャラクタパターンを選択する ことを特徴とする電子
ビーム描画方法。 - 【請求項3】複数のキャラクタパターン及び可変成形ビ
ーム用のパターンが形成されたマスクを用いて描画する
ことが可能な電子ビーム描画装置を用い、CAD設計シ
ステムにより作成した半導体回路のCADデータに基づ
いて試料上に半導体パターンを描画する電子ビーム描画
方法において、 前記CAD設計システムによりCADデータを作成する
際に、前記キャラクタパターンの各パターンデータをラ
イブラリとして格納しておき、該ライブラリに含まれる
キャラクタパターンが当てはまる半導体パターンが存在
し、この半導体パターンを該キャラクタパターンを用い
て描画する場合には、該当する半導体パターンに該キャ
ラクタパターンを用いることを示すデータをCADデー
タに付加する電子ビーム描画方法であって、 前記キャラクタパターンの各パターンデータに対して、
それが属するグループを示すデータを用意しておき、描
画時にパターンに補正を加えた場合には、補正後のパタ
ーンと一致する可能性のあるキャラクタパターンを同一
グループの中から検索し、検索したキャラクタパターン
と該パターンのマスク上での位置情報を表示させ、表示
されたキャラクタパターンの中から描画に用いるキャラ
クタパターンを選択する ことを特徴とする電子ビーム描
画方法。
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