JPH03150835A - 荷電ビーム描画方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ＬＳＩ等の半導体集積回路のパターンをマス
クや半導体ウェハ等の試料に高速・高精度に描画するた
めの荷電ビーム描画方法に係わり、特にパターン識別名
から上記パターンを描画する際の描画条件を解読して描
画処理する荷電ビーム描画方法に関する。

（従来の技術） 近年、ＬＳＩのパターンは益々微細かつ複雑になってお
り、このようなパターンを形成する装置として電子ビー
ム描画装置が広く用いられている。この装置を用いて所
望のパターンを描画する場合、ＣＡＤを始めとするＬＳ
Ｉのパターン設計ツールを用いて作成される設計パター
ンデータを、そのままの形式で描画パターンデータとし
て供給することはできず、上記描画装置で受容可能な描
画パターンデータにデータ変換する必要がある。

このデータ変換処理では、設計パターンデータに例えば
輪郭化処理を施して多重露光部の除去を行い、その後ビ
ームの偏向領域により決定する固有の単位描画領域（フ
レーム領域）毎に矩形１台形及び三角形等の基本図形に
分割することにより、電子ビーム描画装置にとって受容
可能な図形データにする。これにより、集ｆｉ！回路に
係わる描画パターンデータ及びＬＳＩチップを試料のど
の位置に描画するのかを定義したチップ配置データを生
成し、これらのデータを磁気ディスク等の記憶媒体に格
納している。

描画処理工程では、記憶媒体に格納されたデータから、
上記フレーム領域毎の描画パターンを表現した描画パタ
ーンデータをパターンデータバッファに読み出して一時
的にパターンデータバッファに蓄積し、このデータを解
読すると共に、ビーム成形手段により形成可能な描画単
位図形（図形サイズに制限を持った矩形と形状及びサイ
ズに制限を持った三角形）の集まりに分割する。そして
、その結果得られた図形データを基にビーム位置及びビ
ームの形状を制御すると共に、試料を載置したテーブル
をＸ方向又はＹ方向に連続的に移動して、フレーム領域
内に所望パターンを描画する。

次いで、テーブルを連続移動方向と直交する方向にフレ
ーム領域の幅だけステップ移動し、上記処理を繰り返す
ことにより所望領域全体の描画処理が行われる。なお、
主偏向手段により副偏向位置を決定し副偏向手段により
描画を行っていく２段偏向方式では、単位描画領域（サ
ブフィールド）の集合体でフレーム領域を構成し、フレ
ーム領域の幅は主偏向手段のビーム偏向幅で規定してい
る。この描画方式でも上記と同様にフレーム領域毎に描
画パターンデータを読み出し、テーブルを連続移動しな
がら描画処理が行われる。

このような描画処理により描画される試料は、例えばマ
スクの場合、光露光用に用いられ縮小投影露光装置用の
ものが主なものである。そして、該マスクにはＬＳＩパ
ターンの他に、上記縮小投影露光装置でマスクに形成さ
れたＬＳＩパターンをウェハに転写する際の高精密な位
置合わせに必要なアライメントマークや描画精度評価用
マークに代表される各種マークパターンを形成する必要
がある。

また、マスクに描画したパターンをウェハに転写した後
のプロセス条件から、パターンを白黒反転したり、ミラ
ー反転して描画することが必要となる。さらに、描画す
べき試料が半導体ウェハで、電子ビームにより直接描画
する場合にも、描画すべきパターンを白黒反転したり、
ミラー反転して描画処理することが必要となる。

従来、上述の如きマスク上のマークパターンの選択配置
を設定するには、設計パターンデータを描画データにデ
ータ変換する処理工程において、必要なマークデータを
必要な位置に配置するようにしている。さらに、白黒反
転やミラ−反転といった描画条件についても、描画パタ
ーンデータの一部として定義していた。

しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、マスクに形成するマークパターンの種
類及び配置位置（マーク情報）は、マスクパターンをウ
ェハに露光する縮小投影露光装置の種類やマスクの描画
条件に応じて多種多様であり、このような条件を勘案し
てマークの種類を選択配置する作業は人手に頼っていた
。従って、マークの種類や配置位置に間違いが発生し、
描画したマスクが不良品となってしまうという事態が生
じていた。また、上記設計パターンデータを描画パター
ンデータにデータ変換する作業者、描画パターンデータ
を基にマスクにパターンを描画する作業者、及びマスク
パターンをウェハにパターン転写する作業者は通常分離
されている。このため、描画するマークの種類や位置等
の条件が変化すると、パターン転写の作業者からデータ
変換する作業者へ順次情報が通達されていくことになり
、条件変化を描画パターンデータに挿入するまでの効率
が非常に悪く、さらに間違いが混入することが少なくな
かった。

さらに、白黒反転やミラー反転描画等の描画条件につい
ても、上述と同様にデータ変換作業者が特定の描画に基
づいて定義するというものであり、間違って定義し、結
果として描画したマスク或いはウェハが不良品となる場
合があった。

このような状況は、ＬＳＩパターンの自動設計やワーク
ステーションを利用した会話設計手法が普及するに伴い
、描画するマスクの数は指数的に増加していく傾向にあ
り、装置の稼動率向上及び自動化を進めていく上で大き
な支障となっていた。

（発明が解決しようとする課８） このように従来、マーク情報及び描画条件等は、設計パ
ターンデータから描画パターンデータに変換する処理工
程において、作業者により人為的に設定されており、こ
のため作業効率が悪く、また不良マスクや不良ウェハの
発生要因となっていた。なお、上記問題は電子ビーム描
画方法に限らず、イオンビームを用いたイオンビーム描
画方法についても同様に言えることである。

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、従来人手を介することにより生じて
いた不良マスク或いは不良ウェハの発生をなくすことが
でき、荷電ビーム描画装置で描画されるＬＳＩパターン
の信頼性及び装置稼動率の向上をはかり得る荷電ビーム
描画方法を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、マスク或いはウェハに描画すべきパタ
ーンの識別名からマーク情報や描画条件等を解読するこ
とにより、描画に必要な周辺マークパターン及び描画条
件等を自動的に設定することにある。

即ち本発明は、パターン転写に供されるマスクにＬＳＩ
パターンを描画する荷電ビーム描画方法において、前記
マスクに描画すべきパターンを表わすパターン識別名か
ら、メインパターンの周辺部に位置すべき周辺マークパ
ターンに関するマーク情報（例えば、マークパターンの
種類、配置位置及び描画順序）を解読すると共に、マー
クパターン及びメインパターンの描画条件（例えば、描
画パターンの白黒反転、ミラー反転、描画倍率、描画す
る際のビーム照射量及び近接効果補正手順）を解読し、
この解読結果に基づき前記マスクにメインパターン及び
周辺マークパターンを描画処理するようにした方法であ
る。

また本発明は、パターン転写に供されるマスク又は半導
体ウェハにＬＳＩパターンを直接描画する荷電ビーム描
画方法において、前記マスク又はウェハに描画すべきパ
ターンを表わすパターン識別名から該パターンを描画す
る際の描画条件を解読し、この解読結果に基づき該パタ
ーンを描画処理するようにした方法である。

（作用） 本発明方法によれば、パターン識別名からマーク情報や
描画条件等が自動的に設定されるので、データ変換作業
者が縮小投影露光装置の機種やマスクの描画条件に応じ
て決定される多種多様なマークの種類や配置位置を選択
配置するという煩雑な作業がなくなり、人為的ミスによ
る不良マスクの発生を皆無とすることができる。

また、白黒反転やミラー反転描画といった描画条件の設
定ミスについても上記と同様の背景から皆無とすること
ができる。さらに、上記描画条件の変更（描画するマー
クの種類や配置位置の変更・追加を含む）についても迅
速に対応可能となる。その結果、荷電ビーム描画装置の
稼動率を高めると共に、ＬＳＩの生産性を向上させるこ
とが可能となる。また、上記の描画方法は今後のＬＳＩ
の急速な進歩に伴うパターンの微細化及び集積度の向上
及び描画パターン数の増大に対して、より有効な効果を
発揮すると期待される。

（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。

第１図は、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は試料室であり、この試料室１０内にはガラス
マスク或いは半導体ウェハ等の試料１１を載置したテー
ブル１２が収容されている。テーブル１２は、テーブル
駆動回路１３によりＸ方向（紙面左右方向）及びＹ方向
（紙面表裏方向）に駆動される。そして、テーブル１２
の移動位置はレーザー測長針等を用いた位置回路１４に
より測定されるものとなっている。

試料室１０の上方には電子ビーム光学系２０が配置され
ている。この光学系２０は、電子銃２１、各種レンズ２
２〜２６、ブランキング用偏向器３１．ビーム寸法可変
用偏向器３２．ビーム走査用の主偏向器３３　ビーム走
査用の副偏向器３４及びビーム成形アパーチャ３５．３
６等から構成されている。そして、主偏向器３３により
所定の単位描画領域（サブフィールド）に位置決めし、
副偏向器３４によりサブフィールド内での図形描画位置
の位置決めを行うと共に、ビーム寸法可変用偏向器３２
及び成形アパーチャ３５．３６によりビーム形状を制御
し、テーブル１２を一方向に連続移動しながらＬＳＩチ
ップパターン領域をビーム偏向幅に応じて短冊状に分割
したフレーム領域を集めた描画ストライブ領域を描画処
理する。さらに、テーブル１２を連続移動方向と直交す
る方向にステップ移動し、上記処理を繰り返して各描画
ストライブ領域を順次描画するものとなっている。

なお、１チツプのみを描画する場合は、フレーム領域を
上記と同様にして順次描画する。

一方、制御計算機４０には磁気ディスク（記憶媒体）４
１が接続されており、このディスク４１にＬＳＩチップ
の描画パターンデータが格納されている。磁気ディスク
４１から読み出されたＬＳＩチップの描画パターンデー
タは、前記描画ストライブ領域毎にパターンメモリ（デ
ータバッファ部）４２に一時的に格納される。

パターンメモリ４２に格納される描画ストライブ毎の描
画パターンデータ、つまり描画位置及び基本図形データ
等で構成される描画ストライブ情報は、データ解読部で
あるパターンデータデコーダ４３及び描画データデコー
ダ４４により解読され、ブランキング回路４５．ビーム
成形器ドライバ４６．主偏向器ドライバ４７及び副偏向
器ドライバ４８に送られる。

即ち、パターンデータデコーダ４３では上記データを入
力し、必要に応じて描画ストライブ領域に包含される図
形データに反転処理を施し反転パターンデータを生成す
る。そして、次に描画ストライブデータとして定義され
ている基本図形データを前記成形アパーチャ３５．３６
の組み合わせにより形成可能な描画単位図形群に図形分
割して、このデータに基づいてビーム制御データが作成
されブランキング回路４５に送られる。そして、さらに
希望するビーム寸法データが作成され、このビーム成形
のための制御データがビーム成形器ドライバ４６に送ら
れる。次に、ビーム成形器ドライバ４６から前記光学系
２０のビーム寸法可変用偏向器３２に所定の偏向信号が
印加され、これにより電子ビームの寸法が制御されるも
のとなっている。

また、描画データデコーダ４４では、上記描画ストライ
プデータに基づいてサブフィールドの位置決めデータが
作成され、このデータが主偏向器ドライバ４７に送られ
る。そして、主偏向器ドライバ４７から前記光学系２０
の主偏向器３３に所定の信号が印加され、これにより電
子ビームは指定のサブフィールド位置に偏向走査される
。さらに、描画データデコーダ４４では副偏向器走査の
コントロール信号を発生し、この信号が副偏向器ドライ
バ４８に送られる。

そして、副偏向器ドライバ４８から副偏向器３４に所定
の副偏向信号が印加され、これによりサブフィールド毎
の描画処理が行われるものとなってる。

次に、上記構成された装置を用いて電子ビーム描画方法
について説明する。描画処理を行うためのデータの生成
工程を示したのが第２図である。ＬＳＩのパターンは、
ＣＡＤシステムにより設計・作成されて、その設計パタ
ーンデータは大型計算機を始めとする処理能力の高いホ
スト計算機により描画パターンにデータ変換される。そ
して、この描画パターンデータを読み出して電子ビーム
描画が行われることとなる。

ここで、ＣＡＤシステムにより作成されるデータは通常
パターン多角形の図形群により構成され、パターン相互
に重なりが許容されている図形データ体系となっている
。このような形式のＬＳＩパターンデータを電子ビーム
描画装置で受容可能な図形データ体系とするため、ホス
ト計算機では次に示すようなデータ処理を行う。

（１）図形の輪郭化処理を施してビームの多重露光領域
の除去を行う。

（２）第３図（ａ）に示すように、ＬＳＩチップの領域
を前記ビームで偏向せられる単位描画領域であるフレー
ム領域５３ａ〜５３ｄとサブフィールド領域５４への領
域分割を行う。第３図（ｂ）はビーム多重露光領域の除
去により多角形５１．５２とされたサブフィールド領域
５４内の描画図形を示す。

（３）上記サブフィールド領域５４内の描画図形に対し
、第３図（Ｃ）に示すような矩形及び台形図形等で構成
される基本図形群５６への図形分割処理を行う。

このようなデータ生成工程により得た図形データを■図
形形状フラグ、■図形位置、■図形サイズで表現し、サ
ブフィールド領域並びにフレーム領域単位の図形データ
群として定義し、前記磁気ディスク４１に格納する。

マスクを描画処理する場合、上述のようなデータ変換処
理により生成された描画パターンデータを基にして第４
図に示すようなマスクパターンを描画処理する。該描画
マスクには、上記データ変換処理にて生成されるＬＳＩ
パターン部６０ａ　〜６０ｃの他、６１〜６４に示すよ
うなＬＳＩパターン部（メインパターン）の周辺に縮小
投影露光装置用のアライメントマーク（第５図（ａ）に
マーク形状の一例を示す）や描画精度評価用マーク（第
５図（ｂ）にマーク形状の一例を示す）等が配置され、
さらに６５に示すようなマスクの種類が目視で識別可能
な識別用マークが描画されて所望のマスクが作成される
。

次に、このようなマスクを描画処理する工程について説
明する。第２図に示すようにホスト計算機でデータ変換
されたＬＳＩチップパターンに関わる描画パターンデー
タ６０ａ〜６０ｃは、磁気ディスク４１に格納されて制
御計算機４０の制御下に置かれる。そして、制御計算機
４０ではデータ変換されたパターンデータの種類を表わ
すマスク名称（パターン議別名）を基に必要なマークパ
ターンを選択配置すると共に必要な描画条件で描画処理
する。

具体的には、制御計算機４０は第６図に示すような描画
情報テーブルを参照しながら種々の描画条件を決定して
描画に供する。第６図の描画情報テーブルには、マスク
名称の一部を抽出したキーワード部に対応して前記デー
タ変換したＬＳＩチップ部を“ＭＡ　Ｉ　Ｎ”という名
称に置換して、該ＭＡ　Ｉ　Ｎパターンの描画前に描画
すべきマークレイアウト情報及びＭＡＩＮパターン描画
後に描画すべきマークレイアウト情報がマーク情報とし
て定義されている。

この例では、マスク名称の５桁目から７桁目が“ＥＦＧ
“に適合した場合前記ＭＡ　Ｉ　Ｎパターンの描画前に
マークレイアウト“Ａｏの描画処理を行い、ＭＡＩＮパ
ターンの描画後にはマークレイアウト“Ｂ″が描画処理
されることをテーブルの最初の定義情報で示している。

そして、ここで定義されているマークレイアウト“Ａｏ
及び“Ｂ”はそれぞれ第７図（ａ）　（ｂ）に示すよう
な体系のマーク配置データとして、制御計算機の磁気デ
ィスク４１に予めマークパターンデータ６１〜６４と共
に格納されている。

さらに、上記描画情報テーブルには白黒反転定義部、ミ
ラー反転定義部及びその他の指定としてスケーリング（
倍率指定）、描画する際のビーム照射量、近接効果補正
描画の必要性及びその方法（補正の種類）等の描画条件
を定義可能な体系となっている。

従って、上記テーブルの２番目に定義しているマスク名
称の一部がＥＤＣ″に合致する場合は、第８図（ａ）に
示すようにＭＡ　Ｉ　Ｎパターン部が白黒反転されて描
画処理される。さらに、３番目に定義している“ＡＢ・
・・Ｅ″のマスク名称の場合には、第８図（ｂ）に示す
ようにミラー反転されて描画処理される体系となる。ま
た、上記スケーリング、ビーム照射量及び近接効果補正
についても同様にして描画処理に反映されることとなる
。

従って、第４図に示したマスクの描画処理は次のような
手順により描画処理される。

（１）マスク名称に対応するマスクｒＤパターン６５が
描画される。

（２）マスクの４隅に配置されているマークパターン６
１が描画される。

（３）データ処理されたＬＳＩパター２部６０ａ〜６０
ｃが描画される。

（４）ＬＳＩパターン部周辺に配置されたマークパター
ン６２〜６４が描画される。

以上のような処理工程により、データ変換する際にＬＳ
Ｉパター２部以外のパターン及び描画条件については何
等意識すること無くデータ作成することが可能となり、
マスク種別毎に必要なマークの選択、配置や描画条件の
設定に対して人手による作業がなくなり、人為的ミスに
よる不良マスクの発生が皆無とすることができる。その
結果として、描画処理のスルーブツト向上、装置の稼動
率向上及び描画するＬＳＩマスクの信頼性を高めること
ができる。さらに、マスク名称に対応するＩＤパターン
を参照すれば、その試料の描画後の処理条件が明確に判
断できることになる。

また、上記のように処理体系は、ウェハにパターンを直
接描画する際にも非常に有効となる。

例えば、ウェハ描画の場合には、描画後の処理プロセス
に依存して白黒反転、寸法補正（パターンの太め／細め
処理）及び近接効果補正等が必要となる。また、スケー
リング、ミラー反転等が指定できれば装置の許容範囲が
広くなり使い勝手が向上するというメリットを有する。

さらに、マスクの縮小転写とウェハの直接描画を混用し
てＬＳＩを製造する場合、転写装置のパターン転写歪み
に合わせてウェハヘパターンを描画する際にパターン描
画位置の補正を行って正確にパターンを重ね合わせる処
理が必要となる。

このような処理を行う場合、上記マスク描画と同様にパ
ターン識別名により描画条件を設定することにより人為
的ミスによる不良描画をなくすことができ、結果として
描画スルーブツトの向上、装置の稼動率向上及び描画ウ
ェハの信頼性を高めることができる。

かくして本実施例方法によれば、データ変換する際にＬ
ＳＩパター２部以外のパターン及び描画条件について何
等意識すること無くデータ作成することが可能となり、
パターンの種別毎に必要なマークの選択、配置や描画条
件の設定に対し人手による作業がなくなり、人為的ミス
による不良マスク或いは不良ウェハの発生を皆無とする
ことができる。また、マークの種類、配置位置、描画条
件の変更や追加等に対しても、マスク或いはウェハを描
画処理するサイドのみで対応可能でありデータ変換への
影響をなくすることができる。その結果として、描画処
理のスルーブツト向上、装置の稼動率向上及び描画する
ＬＳＩマスクの信頼性を高めることができる。

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、前記描画パターンデータを格納する手段と
しては、磁気ディスクに限るものではなく磁気テープや
半導体メモリ等のその他の記憶媒体を用いることができ
る。また、電子ビーム描画装置の構成は第１図に同等限
定されるものではなく、適宜変更可能である。実施例で
は電子ビームを例にとり説明したが、電子ビームに限定
されることなくイオンビームやレーザービーム等に対し
適用可能であり、描画方式についても主・副偏向を組み
合わせた２段偏向方式の他、１段偏向方式や３段以上の
偏向方式でもよい。さらに、可変成形ビームを用いたシ
ョット方式の他、円形ビームを用いた装置方式のものに
ついても適用可能である。また、記憶媒体に蓄積される
描画パターンデータについても基本図形の図形体系でな
く、描画単位図形及び多角形図形についても適用可能で
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。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、マスク或いはウェ
ハに描画すべきパターンの識別名からマーク情報や描画
条件等を解読することにより、描画に必要な周辺マーク
パターン及び描画条件等を自動的に設定することができ
る。従って、従来人手を介することにより生じていた不
良マスク或いは不良ウェハの発生をなくすことができ、
荷電ビーム描画装置で描画されるＬＳＩパターンの信頼
性及び装置稼動率の向上をはかり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図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、第２図は描画パターンデータ
の生成工程を示す模式図、第３図は描画パターンデータ
を生成するまでの図形分割及び領域分割を示す模式図、
第４図は描画するマスクレイアウトの一例を示す模式図
、第５図はマークパターンの一例を示す模式図、第６図
は描画情報テーブルの内部構造を示す模式図、第７図は
マークレイアウトの一例を示す模式図、第８図は白黒反
転及びミラー反転指定された場合の描画体系を示す模式
図である。 １０・・・試料室、 １１・・・試料、 １２・・・テーブル、 ２０・・・電子光学系、 ２１・・・電子銃、 ２２〜２６・・・レンズ、 ３１〜３４・・・偏向器、 ３５．３６・・・ビーム成形アパーチャ、４０・・・制
御計算機、 ４１・・・磁気ディスク（記憶媒体）、４２・・・パタ
ーンメモリ、 ４３・・・パターンデータデコーダ、 ４４・・・描画データデコーダ、 ４５・・・ブランキング回路、 ４６〜４８・・・偏向器ドライバ、 ５１．５２・・・設計パターン、 ５３ａ〜５３ｄ・・・フレーム領域、 ５４・・・サブフィールド領域、 ５６・・・基本図形、 ６０　ａ　〜６０　ｃ−Ｌ　Ｓ　Ｉパターン部、６１・
・・アライメントマーク、 ６２〜６４・・・評価用マーク、 ６５・・・識別用マーク。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）パターン転写に供されるマスクにＬＳＩパターン
   を描画する荷電ビーム描画方法において、前記マスクに
   描画すべきパターンの種類を表わすパターン識別名から
   、メインパターンの周辺部に位置すべき周辺マークパタ
   ーンに関するマーク情報を解読すると共に、マークパタ
   ーン及びメインパターンの描画条件を解読し、この解読
   結果に基づき前記マスクにメインパターン及びマークパ
   ターンを描画処理することを特徴とする荷電ビーム描画
   方法。
2. （２）前記マーク情報はマークパターンの種類、配置位
   置及び描画順序を示すものであり、該マーク情報の解読
   は、予め前記パターン識別名の一部を抽出したキーワー
   ド部とこのキーワード毎に配置するマークパターンの種
   類と配置位置及び描画順序が定義されたマーク定義部か
   ら構成されるテーブルを参照して行われることを特徴と
   する請求項１記載の荷電ビーム描画方法。
3. （３）パターン転写に供されるマスク又は半導体ウェハ
   にＬＳＩパターンを直接描画する荷電ビーム描画方法に
   おいて、前記マスク又はウェハに描画すべきパターンの
   種類を表わすパターン識別名から該パターンを描画する
   際の描画条件を解読し、この解読結果に基づき該パター
   ンを描画処理することを特徴とする荷電ビーム描画方法
   。
4. （４）前記描画条件は描画パターンの白黒反転、ミラー
   反転、描画倍率、描画する際のビーム照射量及び近接効
   果補正手順等を示すものであり、該描画条件の解読は、
   予め前記パターン識別名の一部を抽出したキーワード部
   とこのキーワード毎に前記描画条件が定義されたテーブ
   ルを参照して行われることを特徴とする請求項１又は３
   記載の荷電ビーム描画方法。
5. （５）前記パターン識別名は、前記マスク又はウェハに
   ＬＳＩパターンを描画する際、メインパターンの周辺部
   に同時に描画処理されることを特徴とする請求項１又は
   ３記載の荷電ビーム描画方法。