JP4006216B2 - 可変面積型電子ビーム描画装置を用いた描画方法 - Google Patents
可変面積型電子ビーム描画装置を用いた描画方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、第１のスリットを透過した電子ビームを第２のスリット上に照射し、任意の断面積の電子ビームを成形し、成形された電子ビームを偏向して被描画材料に照射し、所望のパターンの描画を行うようにした電子ビーム描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変面積ビームを使用した電子ビーム描画装置では、ＩＣ上の回路を長方形や三角形、もしくは台形などの組み合わせでマスク乾板上に形成する。長方形のみの形状の電子ビームを使用する描画装置では、三角形などの斜めの線を有する形状も全て矩形で近似的に分解して描画する。この方式は単純であるが、斜め線部分で描画速度が遅くなる欠点を有している。
【０００３】
近年、高速に描画することを目的として、４５度の斜め線などＬＳＩの回路形状によく見られる形状については、電子ビームをその形状に成形できる各種スリットを準備し、矩形以外の電子ビームを使用する電子ビーム描画装置も開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
４５度の斜辺を有する４方向の直角三角形と長方形を使用してパターンを形成する場合、描画するパターンが４５度の斜辺のみであれば、電子ビームの使い分けは単純に決定できる。しかし、ＬＳＩの回路設計上は、任意の角度のデータも使用できたほうが有利である。前述した４５度直角三角形の電子ビームを有効に使用し、描画速度を向上させるには、パターンデータの中から、４５度の斜辺を有する直角三角形を抜き出す必要がある。
【０００５】
この場合、従来の長方形のみのビーム形状を使用する分割アルゴリズムでは効率がよくない。例えば、図１のＡに示すような形状のパターンを形成（描画）する場合、パターンの幅が長方形ビームの横幅より狭い場合は、Ｂに示すように大きな図形を分割した後、Ｃに示すように斜め線部分を短冊状に展開して描画を行う。
【０００６】
一方、パターンの幅が長方形ビームの横幅より広い場合には、Ｄに示すように斜め線部分において、パターンを縦方向に分割し、斜辺部分は三角形を切り離していた。切り離された三角形部分は、Ｅに示すように短冊状に展開して描画を行う。図１のＤの場合には、三角形が抜き出されるため、斜辺が４５度の場合に三角形に成形された電子ビームを使用することは容易であるが、図１のＢのような場合では、斜辺の角度が４５度であっても、三角形のビームを使用する機会がなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目的は、三角形に成形された電子ビームを有効に活用し、描画速度を向上させるようにした可変面積型電子ビーム描画装置を用いた描画方法を実現するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく可変面積型電子ビーム装置を用いた描画方法は、電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２のスリットに照射し、第２のスリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射するように構成されており、第２スリットを通過した電子ビームの断面形状を矩形と二等辺直角三角形に成形しうる可変面積型電子ビーム装置において、台形の図形データの内の、斜辺と底辺の法線との成す角度が４５度である平行四辺形について、平行四辺形の底辺の長さを分割長として縦方向に平行四辺形図形を分割し、残りの長さが分割長の２倍以下になった場合、残りの図形を高さ方向に２分の１に分割し、前者の分割による高さが前記分割長と等しい平行四辺形図形は三角形ビームで描画し、後者の分割による二つの図形については、両斜辺部分を切り離し、両斜辺部分を三角形ビームで描画し、斜辺部分が切り離された矩形部分を矩形ビームで描画するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、ＬＳＩのパターンとしては非常に頻繁に発生する４５度の斜めの図形を、電子ビームの照射回数を減らし、更に斜辺をなだらかに描画することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図２は本発明の方法を実施するための可変面積型電子ビーム描画装置の一例を示している。１は電子ビームＥＢを発生する電子銃であり、該電子銃１から発生した電子ビームＥＢは、照射レンズ２を介して第１成形スリット３上に照射される。
【００１１】
第１成形スリットの開口像は、成形レンズ４により、第２成形スリット５上に結像されるが、その結像の位置は、成形偏向器６により変えることができる。第２成形スリット５により成形された像は、縮小レンズ７、対物レンズ８を経て描画材料９上に照射される。描画材料９への照射位置は、位置決め偏向器１０により変えることができる。
【００１２】
１１は制御ＣＰＵであり、制御ＣＰＵ１１は磁気ディスクのごときパターンデータメモリー１２からのパターンデータを描画用データ転送回路１３と、ブランキング用データ転送回路１４とに転送する。
【００１３】
データ転送回路１３からのパターンデータは、成形偏向器６を駆動するＤＡ変換器と増幅器より成る駆動回路１５、位置決め偏向器１０を駆動するＤＡ変換器と増幅器よりなる駆動回路１６に供給される。
【００１４】
ブランキング用データ転送回路１４からのブランキング制御信号は、電子銃１から発生した電子ビームのブランキングを行うブランカー（ブランキング電極）１８を制御するブランカー制御回路１９に供給される。
【００１５】
更に、制御ＣＰＵ１１は、材料９のフィールド毎の移動のために、材料９が載せられたステージ２０の駆動回路２１を制御する。このような構成の動作を次に説明する。
【００１６】
まず、基本的な描画動作について説明する。パターンデータメモリ１２に格納されたパターンデータは、逐次読み出され、データ転送回路１３に供給される。このデータ転送回路１３からのデータに基づき、偏向駆動回路１５は成形偏向器６を駆動し、また、駆動回路１６は位置決め偏向器１０を駆動する。
【００１７】
この結果、各パターンデータに基づき、成形偏向器６により電子ビームの断面が単位パターン形状に成形され、その単位パターンが順々に材料９上にショットされ、所望の形状のパターン描画が行われる。なお、この時、ブランキングコントロール回路１９からブランカー１８へのブランキング信号により、材料９への電子ビームのショットに同期して電子ビームのブランキングが実行される。
【００１８】
更に、材料９上の異なった領域への描画の際には、制御ＣＰＵ１１からステージ駆動回路２１への指令により、ステージ２０は所定の距離移動させられる。なお、ステージ２０の移動距離は、図示していないが、レーザー測長器により監視されており、測長器からの測長結果に基づき、ステージの位置は正確に制御される。
【００１９】
さて、描画する図形データは、ＩＣ上の回路や配線であり、その形状を長方形や三角形、もしくは台形などの組み合わせで、例えば、マスク乾板上に形成する。長方形のみの形状の電子ビームを使用する描画装置では、三角形などの斜めの線を持つ形状も全て矩形で近似的に分解して描画する。
【００２０】
この方式は単純であるが、斜め線部分で描画速度が遅くなる欠点を有している。近年、高速に描画することを目的に、４５度の斜め線などＬＳＩの回路形状によく見られる形状については、電子ビームをその形状に成形できるよう、第２スリット５に各種形状のスリットを準備し、矩形以外の断面形状を有した電子ビームを使用する電子ビーム描画装置が開発されている。
【００２１】
第２スリット５にいくつかの形状の開口部を設ける場合、基本的な矩形の開口部に第１スリット３を投影した場合の電子ビームを遮る部分には開口を開けることができない。このため、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ矩形の開口部から離れた位置に２つ目の開口部を設ける必要がある。更に、３つ、４つと開ける場合は、全ての開口位置がこの関係を満たす必要がある。
【００２２】
矩形と４種類の４５度直角三角形を成形可能な第２スリット５としては、例えば、図３に示すような形状が考えられている。図３において、２５が基本的な矩形の開口部であり、２６〜２９が４種類の４５度直角三角形の開口部である。また、３０が第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームであり、成形偏向器６によって電子ビームを偏向することにより、第２スリット５上の電子ビームの照射位置が変えられる。
【００２３】
図中、点線で示した矩形３０ａ，３０ｂも第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームを示しており、基本的な矩形の開口部２５の端部と、三角形２６の端部との間は、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ離されている。また、４種類の直角三角形２６〜２９の各底部の間も、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ離されている。
【００２４】
図４は第２スリット５の他の例を示している。この例では、鉤型の一つの開口部３１が開けられている。３０が第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームであり、成形偏向器６によって電子ビームを偏向することにより、第２スリット５上の電子ビームの照射位置が変えられる。図中、点線で示した矩形３０ａも第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームを示している。この図４の第２スリットを用いることによっても、任意の矩形や三角形に電子ビームを成形することができる。
【００２５】
更に、図５も第２スリット５の他の例を示している。この第２スリット４０には、その中心部近傍に最大ビームサイズの矩形の開口部４１が穿たれている。この矩形開口部４１の周囲には４５度の斜辺を有する直角三角形の開口部４２ａ,４２ｂ,４２ｃ,４２ｄが配置されている。この４つの直角三角形開口部４２ａ,４２ｂ,４２ｃ,４２ｄのそれぞれの長辺は矩形開口部４１の頂点に向けられている。
【００２６】
４つの三角形開口部の内の一つ４２ａは、矩形開口部４１の頂点からその斜辺の中点までの距離が、最大ビームサイズＷの約１．４倍（＝√（２）・Ｗ）の位置に配置する。このことを言い換えると、矩形開口部４１の頂点から三角形開口部４２ａの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部４１の対角線に等しい距離だけ離すことである。
【００２７】
残る３つの三角形開口部４２ｂ,４２ｃ,４２ｄは、矩形開口部４１の頂点からそれぞれの斜辺の中点までの距離が、最大ビームサイズＷの約０．７倍（＝√（２）・Ｗ／２）の位置に配置する。このことを言い換えると、矩形開口部４１の頂点から三角形開口部４２ｂ,４２ｃ,４２ｄのそれぞれの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部４１の対角線の１／２に比しい距離だけ離すことである。
【００２８】
さて、本発明による描画方法は、電子ビームを上記したような矩形と三角形の形状に成形できる描画装置を用いて実行される。まず、本発明に基づく図形分割処理の概要を図６を用いて説明する。従来の矩形のみを考慮したアルゴリズムでは、幅の狭い斜め線部分は分割を行わず、図１で説明したように、短冊状の矩形に展開していた。
【００２９】
本発明に基づくアルゴリズムでは、描画すべきパターンＡに対して大きな図形を分割（Ｂ）し、４５度以外の角度の斜辺を有した図形では、従来と同様に、短冊状の矩形に展開する（Ｃ）。一方、４５度の平行な斜辺を持ち、幅が分割長より小さい図形については、幅と同じ高さで分割を行う。この分割を行うことで、Ｄに示すごとく、斜め線を４５度の直角三角形と長方形の組み合わせで効率よく描画することができる。
【００３０】
次に、上記した電子ビームの断面形状を矩形と三角形の形状に成形できる描画装置を用いた描画方法のアルゴリズムについて説明する。まず、パターンデータメモリ１２から制御ＣＰＵ１１に供給される入力パターンデータは、図７に示す基本的な形状、すなわち、矩形（ａ）、Ｘ台形（ｂ）、Ｙ台形（ｃ）のいずれかの図形データで入力される。図９は図形分割の基本フローを示しており、供給された図形データは矩形か台形かの図形の種類の判定（ステップ１）が行われる。
【００３１】
ステップ１で矩形と判定された図形データは、ステップ２において、Ｙ矩形かどうかの判定が行われる。ＹＥＳの場合は、Ｙ矩形の縦分割処理が行われる。ＮＯの場合は、Ｘ矩形縦分割処理が行われる。この縦分割処理においては、基本的に、図形は電子ビームの最大ビームサイズで分割処理が実行される。
【００３２】
ステップ１で台形と判定された図形データについては、ステップ３においてＹ台形かどうかの判定が行われる。ＹＥＳの場合にはＹ台形縦分割処理が実行され、ＮＯの場合はＸ台形縦分割処理が実行される。
【００３３】
このような各種図形が入力されると、制御ＣＰＵ１１は、各図形を描画装置が描画できる大きさに分割処理を行う。この分割の大きさ（分割長）は、成形可能な電子ビームの形状によって決まり、あらかじめ設定される。図７に示すような各種図形が制御ＣＰＵ１１に入力された場合の図形分割のアルゴリズムの概要のフローを図１０に示す。このフローは、Ｘ台形を横分割する例であり、入力データは、図８に示すごとく、Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｙ４の組で表現される。
【００３４】
このようなＸ台形データが入力されると、まず、両斜辺の角度（接する辺の法線に対する角度）が４５度かもしくは０度であるかの判定（ステップ１）が行われる。この判定でＮＯの場合、Ｘ台形の上底および下底が最大ビームサイズ（Ｈｔ）以下かどうかの判定（ステップ２）が行われる。すなわち、図形データが次の式を満たしているかどうかが判定される。
【００３５】
Ｘ２−Ｘ１＜Ｈｔ
Ｘ３−Ｘ４＜Ｈｔ
この条件式を満たしている場合には、任意角度の台形として、入力データがそのまま出力され、短冊状の矩形に展開される。
【００３６】
一方、上記条件式を満たしていない場合には、両端の斜辺部分が切り離し可能かどうかの判定（ステップ３）が行われる。すなわち、条件式としては、Ｘ１＞Ｘ３かＸ２＜Ｘ４を満たしているかどうかが判定される。この判定がＹＥＳの場合、普通台形処理が行われ、ＮＯの場合は特殊台形処理が行われる。
【００３７】
この普通台形処理では、斜辺部分を切り離し、斜辺部分については、斜辺の角度が４５度の場合は三角形のビームと矩形ビームを組み合わせて描画を行い、斜辺の角度が４５度以外の場合は、斜辺部分を短冊状の矩形に展開して描画を行う。また、斜辺部分が切り離された矩形部分は、矩形ビームによって描画が行われる。
【００３８】
ステップ３においてＮＯと判定された場合は、特殊台形処理が行われるが、この処理はＸ台形を高さ方向に２分割し、分割された２種の図形データについて、再度ステップ２の判定を行わせる。
【００３９】
ステップ１で両斜面の角度が４５度かもしくは０度である場合には、両端の傾斜部分が切り離し可能かどうかの判定が行われる。判定の条件式は前記ステップ３と同様である。この判定がＹＥＳの場合、普通台形処理が行われ、ＮＯの場合は４５度特殊分割処理が実行される。このとき４５度特殊分割処理される図形は平行四辺形である。ただし、この平行四辺形も特殊な台形の一つであるので、以下、単に台形と記す。この４５度特殊分割処理の詳細フローを図１１に示す。なお、入力図形データは、図１２に示すように、Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｙ４の６つのデータの組み合わせで表現されている。また、分割後の出力データも同様の表現を使用し、ｎ個目の分割出力データの座標値を、Ｘ１o(n)、Ｙ１o(n)、Ｘ２o(n)，Ｘ３o(n)，Ｘ４o(n)，Ｙ４o(n)という添え字付き文字で表す。
【００４０】
さて、入力されたデータは最初に線台形かどうかが判定される（ステップ１）。この場合、Ｘ２−Ｘ１の値が０かどうかで判定する。ＹＥＳの場合、線台形であるため、図形の分割処理は行わず、また描画処理も行わない。ＮＯの場合は図形の分割が行われるが、その場合、台形の上底（＝下底）の長さを分割長Ｄとする。すなわち、Ｄ＝Ｘ２−Ｘ１とされる。
【００４１】
次に、最初の出力の計算がフローに示すように行われ、求められた残りの長さが分割長Ｄより大きいかどうかの判定が行われる（ステップ２）。残りの長さがＤより大きい場合、（残りの長さ≦２・Ｄ）かどうかの判定が行われる（ステップ３）。このステップ３における判定でＮＯの場合、Ｄの高さの台形の切り出しが行われる。この場合、Ｙ４o(n)＝Ｙ１o(n)＋Ｄとなり、Ｘ３o(n)，Ｘ４o(n)の計算が行われる。
【００４２】
上記により切り出された長さがＤの台形については、三角部の切り離し処理が行われる。この三角形の切り離し処理は図１３に示すように、縦方向の長さが分割長より短い台形Ｔ１については、両端の２つの三角形ｔ１，ｔ２と中心の１つの矩形Ｌに分割される。一方、縦方向の長さが分割長と等しい台形Ｔ２については、２つの三角形ｔ１，ｔ２に分離される。
【００４３】
Ｄの高さの台形が切り出された残りの台形について、フローに示すごとく座標計算が行われる。この座標計算された残りの台形データは、ステップ３の処理が行われ、（残りの長さ≦２・Ｄ）がＮＯの場合、再びＤの高さの台形の切り出しが行われる。
【００４４】
一方、（残りの長さ≦２・Ｄ）がＹＥＳの場合、残りの長さの２分の１分割（上半分）の座標計算が行われる。すなわち、Ｙ４o(n)＝Ｙ１o(n)＋（残りの長さ÷２）が求められ、更に、Ｘ３o(n)，Ｘ４o(n)の計算が行われる。このように２分の１分割された上半分の台形について、三角部の切り離し処理が実行される。
【００４５】
更に、２分の１分割された下半分の台形の計算と、ステップ２で残りの長さがＤより短い台形の座標計算が行われる。この座標計算に基づいて、下半分の台形について三角部の切り離し処理が実行される。以上のような処理により、Ｘ台形の縦分割処理が終了する。
【００４６】
なお、各三角部の切り離し処理によって切り離された三角形および矩形のデータはＣＰＵ１１からデータ転送装置１２に送られ、成形偏向器駆動回路１５を駆動して、所望の大きさと向きの三角形の電子ビームが得られるように制御され、更に位置決め偏向器駆動回路１６を制御して、成形された電子ビームを所定の位置に投射する。
【００４７】
図１１のフローで説明した図形分割方式では、矩形を分割長Ｄで台形の切り出しを行い、切り出した残りの長さが２・Ｄより短くなった場合には、残りの台形を２分割するようにした。しかしながら、このような方式以外に、矩形を分割長Ｄで台形の切り出しを行い、この処理を残りの長さが分割値以下になるまで実行するようにしても良い。その場合、分割個数は１つ少なくなり、処理は簡単になるが、最後の部分で非常に小さい図形を発生する可能性があり、電子ビームを成形する際の直線性が悪い場合は、この部分が正確に描画できない可能性が生じる欠点がある。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づく可変面積型電子ビーム装置を用いた描画方法は、電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２のスリットに照射し、第２のスリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射するように構成されており、第２スリットを通過した電子ビームの断面形状を矩形と二等辺直角三角形に成形しうる可変面積型電子ビーム装置において、台形の図形データの内の、斜辺と底辺の法線との成す角度が４５度である平行四辺形について、平行四辺形の底辺の長さを分割長として縦方向に平行四辺形図形を分割し、残りの長さが分割長の２倍以下になった場合、残りの図形を高さ方向に２分の１に分割し、前者の分割による高さが前記分割長と等しい平行四辺形図形は三角形ビームで描画し、後者の分割による二つの図形については、両斜辺部分を切り離し、両斜辺部分を三角形ビームで描画し、斜辺部分が切り離された矩形部分を矩形ビームで描画するようにしたことを特徴としている。
【００４９】
すなわち、本発明によれば、上辺の長さ（＝下辺）を分割長とし、この分割長で高さ方向に図形を分割するようにした。その結果、分割し切り出された図形のそれぞれは、高さと幅が同一のため、２回の直角三角形ビームの照射で描画をすることができる。したがって、ＬＳＩのパターンとしては非常に頻繁に発生する４５度の斜めの図形を、電子ビームの照射回数を減らし、更に斜辺をなだらかに描画することができる。
【００５０】
なお、図形の幅が極端に細い場合は、分割長が小さくなるため、分割の個数は多くなるが、短冊状に展開する方式でも、短冊のピッチは斜辺の平坦度になるため、一般的には、図形の幅より少なくとも４分の１以上小さくする必要がある。したがって、二等辺直角三角形を使用することが可能な電子ビーム装置では、できる限り二等辺直角三角形をつなぎ合わせて描画したほうが、ビームの照射回数を減らし、かつ、斜辺のなだらかな斜め線を描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の斜め線の描画方式を説明するための図である。
【図２】可変面積型電子ビーム描画装置の基本的な構成を示す図である。
【図３】矩形と直角三角形のビームを成形するための第２スリットを示す図である。
【図４】矩形と直角三角形のビームを成形するための第２スリットを示す図である。
【図５】矩形と直角三角形のビームを成形するための第２スリットを示す図である。
【図６】本発明に基づく斜め線描画方法の概略を説明するための図である。
【図７】台形の種類を示す図である。
【図８】図形分割の基本フローを示す図である。
【図９】Ｘ台形を横分割するフローを示す図である。
【図１０】入力データを示す図である。
【図１１】４５度特殊分割処理の詳細フローを示す図である。
【図１２】入力図形データを示す図である。
【図１３】三角形の切り離し処理の様子を示す図である。
【符号の説明】
１ 電子銃
２ 照射レンズ
３ 第１スリット
４ 成形レンズ
５ 第２スリット
６ 成形偏向器
７ 縮小レンズ
８ 対物レンズ
９ 被描画材料
１０ 位置決め偏向器
１１ 制御ＣＰＵ
１２ パターンデータメモリー
１３ 描画用データ転送回路
１４ ブランキング用データ転送回路
１５ 成形偏向器駆動回路
１６ 位置決め偏向器駆動回路
１７ 対物レンズ駆動回路
１８ ブランカー
１９ ブランカー制御
２０ ステージ
２１ ステージ駆動回路
２５、４１ 矩形開口部
４０ 第２スリット
２６〜２９、４２ａ〜４２ｄ 三角形開口部
【発明の属する分野】
本発明は、第１のスリットを透過した電子ビームを第２のスリット上に照射し、任意の断面積の電子ビームを成形し、成形された電子ビームを偏向して被描画材料に照射し、所望のパターンの描画を行うようにした電子ビーム描画方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可変面積ビームを使用した電子ビーム描画装置では、ＩＣ上の回路を長方形や三角形、もしくは台形などの組み合わせでマスク乾板上に形成する。長方形のみの形状の電子ビームを使用する描画装置では、三角形などの斜めの線を有する形状も全て矩形で近似的に分解して描画する。この方式は単純であるが、斜め線部分で描画速度が遅くなる欠点を有している。
【０００３】
近年、高速に描画することを目的として、４５度の斜め線などＬＳＩの回路形状によく見られる形状については、電子ビームをその形状に成形できる各種スリットを準備し、矩形以外の電子ビームを使用する電子ビーム描画装置も開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
４５度の斜辺を有する４方向の直角三角形と長方形を使用してパターンを形成する場合、描画するパターンが４５度の斜辺のみであれば、電子ビームの使い分けは単純に決定できる。しかし、ＬＳＩの回路設計上は、任意の角度のデータも使用できたほうが有利である。前述した４５度直角三角形の電子ビームを有効に使用し、描画速度を向上させるには、パターンデータの中から、４５度の斜辺を有する直角三角形を抜き出す必要がある。
【０００５】
この場合、従来の長方形のみのビーム形状を使用する分割アルゴリズムでは効率がよくない。例えば、図１のＡに示すような形状のパターンを形成（描画）する場合、パターンの幅が長方形ビームの横幅より狭い場合は、Ｂに示すように大きな図形を分割した後、Ｃに示すように斜め線部分を短冊状に展開して描画を行う。
【０００６】
一方、パターンの幅が長方形ビームの横幅より広い場合には、Ｄに示すように斜め線部分において、パターンを縦方向に分割し、斜辺部分は三角形を切り離していた。切り離された三角形部分は、Ｅに示すように短冊状に展開して描画を行う。図１のＤの場合には、三角形が抜き出されるため、斜辺が４５度の場合に三角形に成形された電子ビームを使用することは容易であるが、図１のＢのような場合では、斜辺の角度が４５度であっても、三角形のビームを使用する機会がなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目的は、三角形に成形された電子ビームを有効に活用し、描画速度を向上させるようにした可変面積型電子ビーム描画装置を用いた描画方法を実現するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に基づく可変面積型電子ビーム装置を用いた描画方法は、電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２のスリットに照射し、第２のスリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射するように構成されており、第２スリットを通過した電子ビームの断面形状を矩形と二等辺直角三角形に成形しうる可変面積型電子ビーム装置において、台形の図形データの内の、斜辺と底辺の法線との成す角度が４５度である平行四辺形について、平行四辺形の底辺の長さを分割長として縦方向に平行四辺形図形を分割し、残りの長さが分割長の２倍以下になった場合、残りの図形を高さ方向に２分の１に分割し、前者の分割による高さが前記分割長と等しい平行四辺形図形は三角形ビームで描画し、後者の分割による二つの図形については、両斜辺部分を切り離し、両斜辺部分を三角形ビームで描画し、斜辺部分が切り離された矩形部分を矩形ビームで描画するようにしたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、ＬＳＩのパターンとしては非常に頻繁に発生する４５度の斜めの図形を、電子ビームの照射回数を減らし、更に斜辺をなだらかに描画することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図２は本発明の方法を実施するための可変面積型電子ビーム描画装置の一例を示している。１は電子ビームＥＢを発生する電子銃であり、該電子銃１から発生した電子ビームＥＢは、照射レンズ２を介して第１成形スリット３上に照射される。
【００１１】
第１成形スリットの開口像は、成形レンズ４により、第２成形スリット５上に結像されるが、その結像の位置は、成形偏向器６により変えることができる。第２成形スリット５により成形された像は、縮小レンズ７、対物レンズ８を経て描画材料９上に照射される。描画材料９への照射位置は、位置決め偏向器１０により変えることができる。
【００１２】
１１は制御ＣＰＵであり、制御ＣＰＵ１１は磁気ディスクのごときパターンデータメモリー１２からのパターンデータを描画用データ転送回路１３と、ブランキング用データ転送回路１４とに転送する。
【００１３】
データ転送回路１３からのパターンデータは、成形偏向器６を駆動するＤＡ変換器と増幅器より成る駆動回路１５、位置決め偏向器１０を駆動するＤＡ変換器と増幅器よりなる駆動回路１６に供給される。
【００１４】
ブランキング用データ転送回路１４からのブランキング制御信号は、電子銃１から発生した電子ビームのブランキングを行うブランカー（ブランキング電極）１８を制御するブランカー制御回路１９に供給される。
【００１５】
更に、制御ＣＰＵ１１は、材料９のフィールド毎の移動のために、材料９が載せられたステージ２０の駆動回路２１を制御する。このような構成の動作を次に説明する。
【００１６】
まず、基本的な描画動作について説明する。パターンデータメモリ１２に格納されたパターンデータは、逐次読み出され、データ転送回路１３に供給される。このデータ転送回路１３からのデータに基づき、偏向駆動回路１５は成形偏向器６を駆動し、また、駆動回路１６は位置決め偏向器１０を駆動する。
【００１７】
この結果、各パターンデータに基づき、成形偏向器６により電子ビームの断面が単位パターン形状に成形され、その単位パターンが順々に材料９上にショットされ、所望の形状のパターン描画が行われる。なお、この時、ブランキングコントロール回路１９からブランカー１８へのブランキング信号により、材料９への電子ビームのショットに同期して電子ビームのブランキングが実行される。
【００１８】
更に、材料９上の異なった領域への描画の際には、制御ＣＰＵ１１からステージ駆動回路２１への指令により、ステージ２０は所定の距離移動させられる。なお、ステージ２０の移動距離は、図示していないが、レーザー測長器により監視されており、測長器からの測長結果に基づき、ステージの位置は正確に制御される。
【００１９】
さて、描画する図形データは、ＩＣ上の回路や配線であり、その形状を長方形や三角形、もしくは台形などの組み合わせで、例えば、マスク乾板上に形成する。長方形のみの形状の電子ビームを使用する描画装置では、三角形などの斜めの線を持つ形状も全て矩形で近似的に分解して描画する。
【００２０】
この方式は単純であるが、斜め線部分で描画速度が遅くなる欠点を有している。近年、高速に描画することを目的に、４５度の斜め線などＬＳＩの回路形状によく見られる形状については、電子ビームをその形状に成形できるよう、第２スリット５に各種形状のスリットを準備し、矩形以外の断面形状を有した電子ビームを使用する電子ビーム描画装置が開発されている。
【００２１】
第２スリット５にいくつかの形状の開口部を設ける場合、基本的な矩形の開口部に第１スリット３を投影した場合の電子ビームを遮る部分には開口を開けることができない。このため、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ矩形の開口部から離れた位置に２つ目の開口部を設ける必要がある。更に、３つ、４つと開ける場合は、全ての開口位置がこの関係を満たす必要がある。
【００２２】
矩形と４種類の４５度直角三角形を成形可能な第２スリット５としては、例えば、図３に示すような形状が考えられている。図３において、２５が基本的な矩形の開口部であり、２６〜２９が４種類の４５度直角三角形の開口部である。また、３０が第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームであり、成形偏向器６によって電子ビームを偏向することにより、第２スリット５上の電子ビームの照射位置が変えられる。
【００２３】
図中、点線で示した矩形３０ａ，３０ｂも第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームを示しており、基本的な矩形の開口部２５の端部と、三角形２６の端部との間は、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ離されている。また、４種類の直角三角形２６〜２９の各底部の間も、第１スリット３を通過した電子ビームの寸法分だけ離されている。
【００２４】
図４は第２スリット５の他の例を示している。この例では、鉤型の一つの開口部３１が開けられている。３０が第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームであり、成形偏向器６によって電子ビームを偏向することにより、第２スリット５上の電子ビームの照射位置が変えられる。図中、点線で示した矩形３０ａも第１スリット３で成形され、第２スリット５上に投射された電子ビームを示している。この図４の第２スリットを用いることによっても、任意の矩形や三角形に電子ビームを成形することができる。
【００２５】
更に、図５も第２スリット５の他の例を示している。この第２スリット４０には、その中心部近傍に最大ビームサイズの矩形の開口部４１が穿たれている。この矩形開口部４１の周囲には４５度の斜辺を有する直角三角形の開口部４２ａ,４２ｂ,４２ｃ,４２ｄが配置されている。この４つの直角三角形開口部４２ａ,４２ｂ,４２ｃ,４２ｄのそれぞれの長辺は矩形開口部４１の頂点に向けられている。
【００２６】
４つの三角形開口部の内の一つ４２ａは、矩形開口部４１の頂点からその斜辺の中点までの距離が、最大ビームサイズＷの約１．４倍（＝√（２）・Ｗ）の位置に配置する。このことを言い換えると、矩形開口部４１の頂点から三角形開口部４２ａの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部４１の対角線に等しい距離だけ離すことである。
【００２７】
残る３つの三角形開口部４２ｂ,４２ｃ,４２ｄは、矩形開口部４１の頂点からそれぞれの斜辺の中点までの距離が、最大ビームサイズＷの約０．７倍（＝√（２）・Ｗ／２）の位置に配置する。このことを言い換えると、矩形開口部４１の頂点から三角形開口部４２ｂ,４２ｃ,４２ｄのそれぞれの斜辺の中点までの距離を、少なくとも矩形開口部４１の対角線の１／２に比しい距離だけ離すことである。
【００２８】
さて、本発明による描画方法は、電子ビームを上記したような矩形と三角形の形状に成形できる描画装置を用いて実行される。まず、本発明に基づく図形分割処理の概要を図６を用いて説明する。従来の矩形のみを考慮したアルゴリズムでは、幅の狭い斜め線部分は分割を行わず、図１で説明したように、短冊状の矩形に展開していた。
【００２９】
本発明に基づくアルゴリズムでは、描画すべきパターンＡに対して大きな図形を分割（Ｂ）し、４５度以外の角度の斜辺を有した図形では、従来と同様に、短冊状の矩形に展開する（Ｃ）。一方、４５度の平行な斜辺を持ち、幅が分割長より小さい図形については、幅と同じ高さで分割を行う。この分割を行うことで、Ｄに示すごとく、斜め線を４５度の直角三角形と長方形の組み合わせで効率よく描画することができる。
【００３０】
次に、上記した電子ビームの断面形状を矩形と三角形の形状に成形できる描画装置を用いた描画方法のアルゴリズムについて説明する。まず、パターンデータメモリ１２から制御ＣＰＵ１１に供給される入力パターンデータは、図７に示す基本的な形状、すなわち、矩形（ａ）、Ｘ台形（ｂ）、Ｙ台形（ｃ）のいずれかの図形データで入力される。図９は図形分割の基本フローを示しており、供給された図形データは矩形か台形かの図形の種類の判定（ステップ１）が行われる。
【００３１】
ステップ１で矩形と判定された図形データは、ステップ２において、Ｙ矩形かどうかの判定が行われる。ＹＥＳの場合は、Ｙ矩形の縦分割処理が行われる。ＮＯの場合は、Ｘ矩形縦分割処理が行われる。この縦分割処理においては、基本的に、図形は電子ビームの最大ビームサイズで分割処理が実行される。
【００３２】
ステップ１で台形と判定された図形データについては、ステップ３においてＹ台形かどうかの判定が行われる。ＹＥＳの場合にはＹ台形縦分割処理が実行され、ＮＯの場合はＸ台形縦分割処理が実行される。
【００３３】
このような各種図形が入力されると、制御ＣＰＵ１１は、各図形を描画装置が描画できる大きさに分割処理を行う。この分割の大きさ（分割長）は、成形可能な電子ビームの形状によって決まり、あらかじめ設定される。図７に示すような各種図形が制御ＣＰＵ１１に入力された場合の図形分割のアルゴリズムの概要のフローを図１０に示す。このフローは、Ｘ台形を横分割する例であり、入力データは、図８に示すごとく、Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｙ４の組で表現される。
【００３４】
このようなＸ台形データが入力されると、まず、両斜辺の角度（接する辺の法線に対する角度）が４５度かもしくは０度であるかの判定（ステップ１）が行われる。この判定でＮＯの場合、Ｘ台形の上底および下底が最大ビームサイズ（Ｈｔ）以下かどうかの判定（ステップ２）が行われる。すなわち、図形データが次の式を満たしているかどうかが判定される。
【００３５】
Ｘ２−Ｘ１＜Ｈｔ
Ｘ３−Ｘ４＜Ｈｔ
この条件式を満たしている場合には、任意角度の台形として、入力データがそのまま出力され、短冊状の矩形に展開される。
【００３６】
一方、上記条件式を満たしていない場合には、両端の斜辺部分が切り離し可能かどうかの判定（ステップ３）が行われる。すなわち、条件式としては、Ｘ１＞Ｘ３かＸ２＜Ｘ４を満たしているかどうかが判定される。この判定がＹＥＳの場合、普通台形処理が行われ、ＮＯの場合は特殊台形処理が行われる。
【００３７】
この普通台形処理では、斜辺部分を切り離し、斜辺部分については、斜辺の角度が４５度の場合は三角形のビームと矩形ビームを組み合わせて描画を行い、斜辺の角度が４５度以外の場合は、斜辺部分を短冊状の矩形に展開して描画を行う。また、斜辺部分が切り離された矩形部分は、矩形ビームによって描画が行われる。
【００３８】
ステップ３においてＮＯと判定された場合は、特殊台形処理が行われるが、この処理はＸ台形を高さ方向に２分割し、分割された２種の図形データについて、再度ステップ２の判定を行わせる。
【００３９】
ステップ１で両斜面の角度が４５度かもしくは０度である場合には、両端の傾斜部分が切り離し可能かどうかの判定が行われる。判定の条件式は前記ステップ３と同様である。この判定がＹＥＳの場合、普通台形処理が行われ、ＮＯの場合は４５度特殊分割処理が実行される。このとき４５度特殊分割処理される図形は平行四辺形である。ただし、この平行四辺形も特殊な台形の一つであるので、以下、単に台形と記す。この４５度特殊分割処理の詳細フローを図１１に示す。なお、入力図形データは、図１２に示すように、Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｙ４の６つのデータの組み合わせで表現されている。また、分割後の出力データも同様の表現を使用し、ｎ個目の分割出力データの座標値を、Ｘ１o(n)、Ｙ１o(n)、Ｘ２o(n)，Ｘ３o(n)，Ｘ４o(n)，Ｙ４o(n)という添え字付き文字で表す。
【００４０】
さて、入力されたデータは最初に線台形かどうかが判定される（ステップ１）。この場合、Ｘ２−Ｘ１の値が０かどうかで判定する。ＹＥＳの場合、線台形であるため、図形の分割処理は行わず、また描画処理も行わない。ＮＯの場合は図形の分割が行われるが、その場合、台形の上底（＝下底）の長さを分割長Ｄとする。すなわち、Ｄ＝Ｘ２−Ｘ１とされる。
【００４１】
次に、最初の出力の計算がフローに示すように行われ、求められた残りの長さが分割長Ｄより大きいかどうかの判定が行われる（ステップ２）。残りの長さがＤより大きい場合、（残りの長さ≦２・Ｄ）かどうかの判定が行われる（ステップ３）。このステップ３における判定でＮＯの場合、Ｄの高さの台形の切り出しが行われる。この場合、Ｙ４o(n)＝Ｙ１o(n)＋Ｄとなり、Ｘ３o(n)，Ｘ４o(n)の計算が行われる。
【００４２】
上記により切り出された長さがＤの台形については、三角部の切り離し処理が行われる。この三角形の切り離し処理は図１３に示すように、縦方向の長さが分割長より短い台形Ｔ１については、両端の２つの三角形ｔ１，ｔ２と中心の１つの矩形Ｌに分割される。一方、縦方向の長さが分割長と等しい台形Ｔ２については、２つの三角形ｔ１，ｔ２に分離される。
【００４３】
Ｄの高さの台形が切り出された残りの台形について、フローに示すごとく座標計算が行われる。この座標計算された残りの台形データは、ステップ３の処理が行われ、（残りの長さ≦２・Ｄ）がＮＯの場合、再びＤの高さの台形の切り出しが行われる。
【００４４】
一方、（残りの長さ≦２・Ｄ）がＹＥＳの場合、残りの長さの２分の１分割（上半分）の座標計算が行われる。すなわち、Ｙ４o(n)＝Ｙ１o(n)＋（残りの長さ÷２）が求められ、更に、Ｘ３o(n)，Ｘ４o(n)の計算が行われる。このように２分の１分割された上半分の台形について、三角部の切り離し処理が実行される。
【００４５】
更に、２分の１分割された下半分の台形の計算と、ステップ２で残りの長さがＤより短い台形の座標計算が行われる。この座標計算に基づいて、下半分の台形について三角部の切り離し処理が実行される。以上のような処理により、Ｘ台形の縦分割処理が終了する。
【００４６】
なお、各三角部の切り離し処理によって切り離された三角形および矩形のデータはＣＰＵ１１からデータ転送装置１２に送られ、成形偏向器駆動回路１５を駆動して、所望の大きさと向きの三角形の電子ビームが得られるように制御され、更に位置決め偏向器駆動回路１６を制御して、成形された電子ビームを所定の位置に投射する。
【００４７】
図１１のフローで説明した図形分割方式では、矩形を分割長Ｄで台形の切り出しを行い、切り出した残りの長さが２・Ｄより短くなった場合には、残りの台形を２分割するようにした。しかしながら、このような方式以外に、矩形を分割長Ｄで台形の切り出しを行い、この処理を残りの長さが分割値以下になるまで実行するようにしても良い。その場合、分割個数は１つ少なくなり、処理は簡単になるが、最後の部分で非常に小さい図形を発生する可能性があり、電子ビームを成形する際の直線性が悪い場合は、この部分が正確に描画できない可能性が生じる欠点がある。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に基づく可変面積型電子ビーム装置を用いた描画方法は、電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２のスリットに照射し、第２のスリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射するように構成されており、第２スリットを通過した電子ビームの断面形状を矩形と二等辺直角三角形に成形しうる可変面積型電子ビーム装置において、台形の図形データの内の、斜辺と底辺の法線との成す角度が４５度である平行四辺形について、平行四辺形の底辺の長さを分割長として縦方向に平行四辺形図形を分割し、残りの長さが分割長の２倍以下になった場合、残りの図形を高さ方向に２分の１に分割し、前者の分割による高さが前記分割長と等しい平行四辺形図形は三角形ビームで描画し、後者の分割による二つの図形については、両斜辺部分を切り離し、両斜辺部分を三角形ビームで描画し、斜辺部分が切り離された矩形部分を矩形ビームで描画するようにしたことを特徴としている。
【００４９】
すなわち、本発明によれば、上辺の長さ（＝下辺）を分割長とし、この分割長で高さ方向に図形を分割するようにした。その結果、分割し切り出された図形のそれぞれは、高さと幅が同一のため、２回の直角三角形ビームの照射で描画をすることができる。したがって、ＬＳＩのパターンとしては非常に頻繁に発生する４５度の斜めの図形を、電子ビームの照射回数を減らし、更に斜辺をなだらかに描画することができる。
【００５０】
なお、図形の幅が極端に細い場合は、分割長が小さくなるため、分割の個数は多くなるが、短冊状に展開する方式でも、短冊のピッチは斜辺の平坦度になるため、一般的には、図形の幅より少なくとも４分の１以上小さくする必要がある。したがって、二等辺直角三角形を使用することが可能な電子ビーム装置では、できる限り二等辺直角三角形をつなぎ合わせて描画したほうが、ビームの照射回数を減らし、かつ、斜辺のなだらかな斜め線を描画することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の斜め線の描画方式を説明するための図である。
【図２】可変面積型電子ビーム描画装置の基本的な構成を示す図である。
【図３】矩形と直角三角形のビームを成形するための第２スリットを示す図である。
【図４】矩形と直角三角形のビームを成形するための第２スリットを示す図である。
【図５】矩形と直角三角形のビームを成形するための第２スリットを示す図である。
【図６】本発明に基づく斜め線描画方法の概略を説明するための図である。
【図７】台形の種類を示す図である。
【図８】図形分割の基本フローを示す図である。
【図９】Ｘ台形を横分割するフローを示す図である。
【図１０】入力データを示す図である。
【図１１】４５度特殊分割処理の詳細フローを示す図である。
【図１２】入力図形データを示す図である。
【図１３】三角形の切り離し処理の様子を示す図である。
【符号の説明】
１ 電子銃
２ 照射レンズ
３ 第１スリット
４ 成形レンズ
５ 第２スリット
６ 成形偏向器
７ 縮小レンズ
８ 対物レンズ
９ 被描画材料
１０ 位置決め偏向器
１１ 制御ＣＰＵ
１２ パターンデータメモリー
１３ 描画用データ転送回路
１４ ブランキング用データ転送回路
１５ 成形偏向器駆動回路
１６ 位置決め偏向器駆動回路
１７ 対物レンズ駆動回路
１８ ブランカー
１９ ブランカー制御
２０ ステージ
２１ ステージ駆動回路
２５、４１ 矩形開口部
４０ 第２スリット
２６〜２９、４２ａ〜４２ｄ 三角形開口部
Claims (3)
- 電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２のスリットに照射し、第２のスリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射するように構成されており、第２スリットを通過した電子ビームの断面形状を矩形と二等辺直角三角形に成形しうる可変面積型電子ビーム装置において、台形の図形データの内の、斜辺と底辺の法線との成す角度が４５度である平行四辺形について、平行四辺形の底辺の長さを分割長として縦方向に平行四辺形図形を分割し、残りの長さが分割長の２倍以下になった場合、残りの図形を高さ方向に２分の１に分割し、前者の分割による高さが前記分割長と等しい平行四辺形図形は三角形ビームで描画し、後者の分割による二つの図形については、両斜辺部分を切り離し、両斜辺部分を三角形ビームで描画し、斜辺部分が切り離された矩形部分を矩形ビームで描画するようにした可変面積型電子ビーム描画装置を用いた描画方法。
- 電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２のスリットに照射し、第２のスリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射するように構成されており、第２スリットを通過した電子ビームの断面形状を矩形と二等辺直角三角形に成形しうる可変面積型電子ビーム装置において、台形の図形データについて、台形の２つの斜辺が底辺の法線に対して４５度もしくは０度（底辺に垂直）かどうかを判定する第１のステップ、第１のステップによる条件を満たす場合は、斜辺部分を切り離すことにより、矩形と三角形に分離可能かどうかを判定する第２のステップ、第２のステップで分離可能と判定された場合は、両斜辺部分を切り離し、両斜辺部分を三角形ビームで描画し、斜辺部分が切り離された矩形部分を矩形ビームで描画する第３のステップより成る可変面積型電子ビーム描画装置を用いた描画方法。
- 電子ビームを矩形開口を有した第１のスリットを通過させ、矩形の電子ビームを第２のスリットに照射し、第２のスリットの開口を通過した電子ビームを被描画材料上に照射するように構成されており、第２スリットを通過した電子ビームの断面形状を矩形と二等辺直角三角形に成形しうる可変面積型電子ビーム装置において、台形の図形データについて、台形の２つの斜辺が底辺の法線に対して４５度もしくは０度（底辺に垂直）かどうかを判定する第１のステップ、第１のステップによる条件を満たす場合は、斜辺部分を切り離すことにより、矩形と三角形に分離可能かどうかを判定する第２のステップ、第２のステップで分離可能と判定された場合は、両斜辺部分を切り離し、両斜辺部分を三角形ビームで描画し、斜辺部分が切り離された矩形部分を矩形ビームで描画する第３のステップ、第２のステップで分離不可能と判定された場合は、線台形かどうかを判定し、線台形でない場合は、前記台形は斜辺と底辺の法線との成す角度が４５度である平行四辺形について、平行四辺形の底辺の長さを分割長として縦方向に平行四辺形図形を分割する第４のステップ、残りの長さが分割長の２倍以下になった場合、残りの図形を高さ方向に２分の１に分割する第５のステップ、第４のステップの分割による高さが分割長と等しい平行四辺形図形は三角形ビームで描画し、第５のステップの分割による二つの図形については、両斜辺部分を切り離し、両斜辺部分を三角形ビームで描画し、斜辺部分が切り離された矩形部分を矩形ビームで描画する第６のステップより成る可変面積型電子ビーム描画装置を用いた描画方法。
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