JPH06267834A - 荷電ビーム描画方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャラクタプロジェクション方式の利点を最
大限に活用し、描画時間の短縮をはかり得る荷電ビーム
描画方法を提供すること。 【構成】 試料を載置したステージを連続移動しなが
ら、該試料上に荷電ビームを照射して所望のパターンを
描画する荷電ビーム描画方法において、試料上の繰り返
しパターン領域をキャラクタプロジェクション方式によ
り描画する際に、繰り返しの最小単位がそのままで最大
キャラクタサイズより大きい場合には該サイズより小さ
くなるように最小単位を変更し、繰り返しの最小単位の
形状がそのままでは物理的にアパーチャ上に形成不可能
な場合は、形成可能となるように最小単位を変更した描
画データを用いて描画することを特徴とする荷電ビーム
描画方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路、その
他微細な素子パターンを、荷電ビームを用いて半導体ウ
ェハーやパターン転写用のマスク等の基板上に形成する
荷電ビーム描画方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハーやマスク等の基板
上にパターンを形成するには、光よりパターンを転写す
る方法や荷電ビームを用いてい所望のパターンを描画す
る方法が用いられていた。特に光によっては解像不可能
なパターンの形成には荷電ビームを用いる以外にはパタ
ーンを形成する手段はない。しかしながら荷電ビームを
用いた場合パターンを形成するのに要する時間が非常に
長く集積度の高い半導体装置の製造には不向きであっ
た。このパターン形成時間を短縮するために考案された
のがキャラクタプロジェクション方式である。キャラク
タプロジェクション方式では繰り返しパターンの最小単
位の図形をキャラクタ化して１つのショットとして描画
するので、最小単位の図形を可能な限り大きくとってキ
ャラクタとしてアパーチャに形成し１つのショットとす
ることにより全ショット数の低減を図ることができる。

【０００３】しかしながら最小単位の外枠の形状が矩形
でない場合、矩形の場合よりも占有領域が大きいため装
置のキャラクタアパーチャのサイズの制限を越えた場合
該図形を２個以上の図形の分割しない限りアパーチャ上
に形成できないという問題があった。

【０００４】また最小単位となる図形の形状がドーナツ
状となる場合アパーチャ上に該図形を形成できないとい
う問題があった。またキャラクタプロジェクション方式
では成形偏向系で描画するキャラクタ図形形状を選択
し、短小系でビーム形状を縮小した後、対物偏向系で描
画データに従って所望の描画位置にビームを偏向した
際、実際に描画される位置は所望の位置からずれてしま
うという問題があった。これを解決する方法として従
来、成形偏向系でビームを振ってキャラクタを選択した
後に振り戻し偏向系を用いてビームを振り戻すことによ
って対物系で描画データでの所望の描画位置にビームを
偏向していた。しかしこの方法を用いると描画装置に振
り戻し偏向系用の制御回路、偏向アンプ、偏向器を取り
付ける必要がありシステムが複雑になる上に、振り戻し
偏向系を取り付けることによって装置の誤差要因や調整
項目が増加し、装置の精度を劣化させたり調整時間を増
加させたりするという問題があった。さらにアパーチャ
上に形成するキャラクタ形状の種類が多い場合は振り戻
し偏向量が大きくなり、振り戻し偏向による光学上の偏
向収差が大きくなり所望の分解能が得られなくなりアパ
ーチャ上に形成できるキャラクタ図形形状の種類が少な
くなりひいてはキャラクタプロジェクション方式におけ
るスループット向上の効果を十分に引き出せないという
問題があった。

【０００５】またキャラクタ図形形状を選択する際のア
パーチャ上の成形偏向領域の大きさは光学系の偏向収差
によって決まるが、偏向量が大きいほど偏向収差が大き
くなりビームの分解能が劣化してしまうため偏向領域を
大きくすることが出来ずアパーチャ上の偏向領域内に形
成できるキャラクタ図形形状の種類が少なくなりキャラ
クタプロジェクション方式のスループット向上の効果が
十分に引き出せないという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のキャ
ラクタプロジェクション方式を用いた荷電ビーム描画方
法では、最小単位の形状をそのままキャラクタ化するこ
とが不可能な場合が生じ、繰り返しの最小単位の図形を
１ショットで描画することが不可能で２ショット以上の
キャラクタあるいは可変成形ビームを併用することにな
り、キャラクタプロジェクション方式によるスループッ
ト向上の効果を十分に引き出せないという問題があっ
た。また１個の最小単位図形に複数のキャラクタ形状を
要するためアパーチャ上の有限なキャラクタ形状を形成
可能な領域を必要以上に使用してしまい、ひいては他の
繰り返しの最小単位となる形状をアパーチャ上に形成で
きなくなり十分にスループットの向上を図れないという
問題があった。

【０００７】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、キャラクタプロジェク
ション方式を用いた、荷電ビーム描画方法において、従
来１個のキャラクタとしてアパーチャ上に形成すること
が不可能であった繰り返しの最小単位となる図形の外枠
の形状を１個のキャラクタとしてアパーチャ上に形成可
能になるように変更することによってキャラクタプロジ
ェクション方式のスループット向上の効果を十分に引き
出せる描画方法を提供することにある。

【０００８】またこのように従来のキャラクタプロジェ
クション方式を用いた荷電ビーム描画方法では、成形偏
向系でビームを偏向してキャラクタ図形形状を選択した
後に振り戻し偏向系を用いてビームを振り戻すことによ
って、所望の位置に所望のキャラクタ図形形状を描画し
ていたが、振り戻し偏向系を用いることによって誤差要
因が増加し必要な描画精度が得られない、調整項目が増
加する、振り戻し偏向による偏向収差により分解能が劣
化するため成形偏向系を十分に大きく出来ずスループッ
トを向上出来ない、等の問題があった。

【０００９】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振り戻し偏向系を用いず
に成形偏向系で選択したキャラクタ図形形状を所望の描
画位置に描画することを可能にすることによって描画装
置の誤差要因を少なくし高精度化をはかりかつ描画装置
の調整項目を減らし、またキャラクタプロジェクション
方式によるスループット向上の効果を引き出すことであ
る。

【００１０】またこのように従来のキャラクタプロジェ
クション方式を用いた荷電ビーム描画方法では成形偏向
系でビームを大きく振ると偏向収差が大きくなりビーム
の分解能が劣化するためアパーチャ上での成形偏向系の
ビームの走査領域が制限され、アパーチャ上に形成可能
なキャラクタ図形形状が制限されスループット向上でき
ないという問題があった。

【００１１】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アパーチャ上に形成可能
なキャラクタ図形形状の種類を増やしスループットを向
上させることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、試料上
に荷電ビームを照射して該試料上に所望のパターンを描
画する荷電ビーム描画装置において、可変成形ビーム方
式と繰り返しパターンの少なくとも最小単位となる図形
の形状を電子光学系の成形アパーチャに形成しておき、
繰り返しパターンの領域では該アパーチャを用いて描画
するキャラクタプロジェクション方式を具備し、該最小
単位が外枠の形状が矩形の場合は、そのまま該アパーチ
ャに形成しておき、所望のパターンを描画し、該最小単
位の図形の外枠の形状が矩形でない場合は、該繰り返し
パターンの最小単位の図形が矩形となるように最小単位
の図形を変更し、その最小単位図形を該アパーチャに形
成して、所望のパターンを描画した場合に生じる過不足
分のパターンの処理を繰り返しパターンに隣接するパタ
ーンで処理するように設計したパターンデータを用いて
描画することにある。

【００１３】また試料上に荷電ビームを照射して該試料
上に所望のパターンを描画する荷電ビーム描画装置にお
いて、可変成形ビーム方式と、繰り返しパターンの少な
くとも最小単位となる図形の形状を電子光学系の成形ア
パーチャに形成しておき、繰り返しパターンの領域では
該アパーチャを用いて描画するキャラクタプロジェクシ
ョン方式を具備し、該最小単位の図形の形状がアパーチ
ャ上に形成可能な場合は、そのまま該アパーチャに形成
して、所望のパターンを描画し、該最小単位の図形の形
状がアパーチャ上に形成不可能な場合は、繰り返しパタ
ーンの最小単位の図形がアパーチャ上に形成可能な図形
となるように最小単位図形を変更し、その最小単位図形
を該アパーチャ上に形成して、所望のパターンを描画し
た場合に生じる不足分のパターンを可変成形ビームか上
記アパーチャ上の必要部分のみを試料面上に投影するこ
とにより所望のパターンを描画することにある。

【００１４】また本発明の骨子は、試料上に荷電ビーム
を照射して試料上に所望のパターンを描画する荷電ビー
ム描画装置において、可変成形ビーム方式と、繰り返し
パターンの少なくとも最小単位となる複雑な図形の形状
を電子光学系の成形アパーチャに形成しておき、繰り返
しパターンの領域では該アパーチャを用いて描画するキ
ャラクタプロジェクション方式を具備し、アパーチャ上
の図形形状位置に対する固有の描画位置変更量を予め求
めておき、アパーチャ上における形成された図形形状の
位置に固有の値を用いて、図形形状の描画位置を変更し
た描画データを用いて描画することにある。またアパー
チャ上における形成された図形形状の位置に固有の値を
用いて、描画データにおける描画位置を変更する手段を
具備して、該描画位置変更手段により描画位置を変更し
ながら描画することにある。

【００１５】また本発明の骨子は、試料上に荷電ビーム
を照射して試料上に所望のパターンを描画する荷電ビー
ム描画装置において、可変成形ビーム方式と、繰り返し
パターンの少なくとも最小単位となる複雑な図形の形状
を電子光学系の成形アパーチャに形成しておき、繰り返
しパターンの領域では該アパーチャを用いて描画するキ
ャラクタプロジェクション方式を具備し、描画するキャ
ラクタ形状の選択と可変成形ビームの図形サイズ、形状
の変更を行う成形偏向系のアパーチャ上での荷電ビーム
を走査可能な範囲内にキャラクタ図形形状を形成する際
にキャラクタ図形形状内に含まれる図形の寸法、および
図形形状の開口率に従ってアパーチャ上でのキャラクタ
図形形状を形成する位置を決定し、この際比較的寸法が
小さい図形を含むキャラクタ形状を成形偏向系のアパー
チャ上での荷電ビームを走査可能な範囲の中央付近に配
置し、比較的開口率が大きいキャラクタ図形形状を成形
偏向系のアパーチャ上での荷電ビームを走査可能な範囲
の中央付近に配置したキャラクタ図形形状を用いて描画
することにある。

【００１６】

【作用】本発明によれば繰り返しパターンの少なくとも
最小単位となる図形の形状が矩形以外の場合に最小単位
図形を矩形に変更することによってキャラクタアパーチ
ャ上に一個のキャラクタとして形成することを可能とす
ることによって、最小単位形状がむやみに２つ以上のキ
ャラクタ形状として分割されることと、それによってア
パーチャ上のキャラクタ形状形成可能領域をむやみに占
有されることを回避しキャラクタプロジェクション方式
によるスループットの向上の効果を十分に引き出すこと
ができる。またドーナツ状のパターン等の物理的にアパ
ーチャ上に形成不可能な繰り返しの最小単位の図形の形
状をアパーチャ上に形成可能な形状に変更することによ
り、従来可変成形ビームにより描画しなければならなか
った図形をキャラクタプロジェクションにより描画する
ことが可能となりスループットの向上をはかることがで
きる。

【００１７】上記のように繰り返しの最小単位の図形の
形状を適宜変更できる理由を図１〜図６を用いて説明す
る。通常図１のように繰り返しパターン１は並進周期を
もつ平行四辺形群として表現することができる。その
際、図２（ｂ）のように最小単位となる平行四辺形２を
表す基本ベクトルをａ、ｂとする。図２（ａ）に示すよ
うにａ・ｂ≠０、ａ＞ｂの場合一辺が（｜ｂ｜ｓｉｎθ
＋｜ａ｜）のキャラクタサイズが必要となる。装置の試
料面上における最大キャラクタサイズをＬとするとＬ＜
（｜ｂ｜ｓｉｎθ＋｜ａ｜）の場合、最小単位の平行四
辺形をそのままキャラクタ形状とすることはできない。
しかし図２（ｃ）に示すように基本ベクトルをａ、ｂ´
（ａ・ｂ´＝０，ａ＞ｂ）にとりなおした場合にａ≦Ｌ
であればこの基本単位図形を１個のキャラクタ形状とし
てアパーチャに形成してキャラクタプロジェクション方
式によって描画することが可能となる。この際繰り返し
パターン３の両端に基本単位図形の形状変更したことに
よる過不足分が生じるが、それらは図３に示すように該
繰り返しパターンに隣接するブロックに過不足分を処理
できるような回路パターン４を設計段階でいれておくも
のとする。

【００１８】また、図４に示すような繰り返しの基本単
位図形５がドーナツ状のパターンの場合は大きさ自体は
Ｌより小さくても物理的にアパーチャ状に形成すること
は不可能である。尚、斜線で表示した部分６は、電子を
遮へいする部分であり、ドーナツ状の空白部７は電子を
透過する部分である。しかし図５に示すように基本単位
となる図形８を変更することによって物理的にアパーチ
ャ状に形成可能にすることができる。その際図５の５０
の部分に該キャラクタ形状を用いてそのまま描画できな
い部分があるがこの部分は可変成形ビームを用いるかあ
るいは矩形形状の他の矩形の成形アパーチャ像９を図６
のように投影することによって描画することができる。

【００１９】また本発明によれば成形偏向系で所望のキ
ャラクタ図形形状を選択した際に、対物系でビームを所
望の描画位置に偏向しても実際の描画位置からずれてし
まうという問題を振り戻し偏向系を取り付けることなく
解決し、振り戻し偏向系の増設による、誤差要因の増
加、調整項目の増加、分解能の低下を防ぐことが可能と
なる。したがって描画装置の精度、スループット稼働率
を向上させることができる。振り戻し偏向系を用いるこ
となく所望の描画位置に描画できる理由を図１２〜１３
を用いて説明する。

【００２０】まず図１２に従来の振り戻し偏向系を用い
た電子光学系の模式図を示す。成形偏向系でキャラクタ
形状を選択するとビームは偏光されたままになる。従っ
てこれをそのまま対物偏向系で所望の描画位置に偏向し
ても成形偏向系で偏向されているため図１２（ａ）のよ
うに実際の描画位置は所望の位置からずれたものになっ
てしまう。従って図１２（ｂ）のように振り戻し偏向器
９１で成形偏向系で偏向させた分だけ振り戻すことによ
って、対物偏向系で所望の描画位置にビームを偏向すれ
ば実際に所望の描画位置に描画されることになる。本発
明では前記振り戻し偏向系の役割を対物偏向系に負わせ
るというものであり、描画装置に入力する描画データに
おいて所望の描画位置を予め成形偏向系でキャラクタ形
状を選択することによって生じる描画位置のズレ分だけ
変更しておくか、あるいは描画位置を変更させる専用回
路で所望の描画位置から対物偏向系における偏向量に描
画位置のずれに相当する偏向量を加えることによって、
図１３のように振り戻し偏向系を用いることなく所望の
描画位置に描画することが可能となる。

【００２１】また本発明によればビームの分解能の低下
に起因するキャラクタ図形形状を形成できるアパーチャ
上の成形偏向系によるビームの走査領域の制限を緩和す
ることによって、ビーム走査領域内のアパーチャ上に形
成できるキャラクタ図形形状の種類を多くしスループッ
トを向上させることが可能となる。

【００２２】この理由を図１４〜１７を用いて説明す
る。図１４にある電子光学系の成形偏向系について計算
したアパーチャ上の成形偏向領域とビームの分解能の関
係を示す。図１４に示されるように偏向領域が大きくな
ると分解能が低下する。例えば最小線幅０．１５μｍを
得るためにはビーム分解能０．０３μｍが必要でありこ
の場合には成形偏向領域は１mm□となる。また最小線幅
０．２５μｍを得るためにはビーム分解能０．０５μｍ
が必要であり、この場合には成形偏向領域は２mm□とな
る。従ってキャラクタ図形形状が最小寸法０．１５μｍ
以下の図形を含む場合には図１５のアパーチャ９２上の
領域Ａの領域にキャラクタ図形形状を配置し、最小寸法
が０．２５μｍ以下の図形は図１５で示す領域Ｂのアパ
ーチャ上の領域内に配置しておけばよい。さらに最小線
幅に必要な分解能と偏向領域の関係から寸法の大きな図
形よりなるキャラクタ図形形状を図１５の領域Ｃに配置
することもできる。

【００２３】また荷電ビームではビーム内の荷電粒子間
にクーロン相互作用があるため荷電粒子間に斥力が生じ
ビームボケをおこし分解能を劣化させる。従って最小線
幅が同じ図形よりなるキャラクタ形状でもアパーチャの
開口率によってビームのボケ量が異なる。例えば図１６
（ａ）と（ｂ）ではアパーチャの開口率が５０％と２０
％で異なるためクーロン相互作用によるビームボケがそ
れぞれ０．０５μｍと０．０２μｍ（加速電圧５０ｋ
Ｖ、収束半角５ｍｒａｄ、電流密度１０Ａ／cm²、キャ
ラクタビームサイズ５μｍ□、第２成形アパーチャから
試料面迄の対物系の長さ２７０mmの場合）となる。成形
偏向系のビーム分解能への寄与は成形偏向収差と第２ア
パーチャでのキャラクタ形状開口部面積（クーロン相互
作用によるビームボケの原因）から決まるので、ビーム
ボケの大きくなるアパーチャ開口率の大きい図１６
（ａ）のキャラクタ形状を図１７のようにアパーチャの
成形偏向領域の中央付近の領域Ａに配置することでトー
タルのビーム分解能は０．０５８μｍ、図１６（ｂ）の
キャラクタ形状を図１７の領域Ｂに配置することでトー
タルのビーム分解能は０．０５４μｍとなる。逆に図１
６（Ａ）を図１７の領域Ｂに配置し図１６（ｂ）を図１
７の領域に配置するとトータルのビーム分解能はそれぞ
れ０．０７μｍ、０．０３６μｍとなり図１６（ａ）の
形状を描画する場合の分解能が劣化してしまう。図１７
のようにキャラクタ形状を配置することによって分解能
の劣化を抑えることが可能になる。

【００２４】

【実施例】先ず、本発明の実施例を説明するに際し、本
発明の一実施例方法に使用する電子ビーム描画装置を図
７に示して説明する。図中１０は試料室、１１はターゲ
ット（試料）、１２は試料台（ステージ）、２０は電子
光学系鏡筒、２１は電子銃、２２ａ〜２２ｅは各種レン
ズ系、２３〜２６は各種偏向系、２７ａはブランキング
板、２７ｂは第一成形アパーチャマスク、２７ｃは第二
成形アパーチャマスクを示している。第二成形アパーチ
ャマスク２７ｃには、後述するようなキャラクタパター
ンも形成されており、キャラクタプロジェクション方式
による描画が可能である。本実施例の装置では縮小率は
１／４０であり、アパーチャ上のキャラクタ形状のサイ
ズは試料面上の４０倍のサイズに形成しておけばよい。
すなわち試料面上で５μｍ□の大きさのキャラクタはア
パーチャ上で２００μｍ□の大きさとなる。

【００２５】また、図中３１は試料台駆動回路部、３２
はレーザー測長計、３３は偏向制御回路部、３４はブラ
ンキング制御回路部、３４は可変成形ビームおよびキャ
ラクタビーム制御回路部、３６はバッファメモリ及び制
御回路、３７は制御計算機、３８はデータ変換及び最適
照射時間計算用計算機、３９はＣＡＤシステムを示して
いる。

【００２６】電子銃２１から放出された電子ビーム９０
は、ブランキング偏向器２３によってＯＮ−ＯＦＦ制御
される。本装置では、この際に照射時間を調整すること
により、ショットの照射位置に応じて照射量を変化させ
ることを可能としている。ブランキング板２７ａを通過
したビームは、ビーム成形用偏向器２４、第一成形用ア
パーチャマスク２７ｂ及び第二成形用アパーチャマスク
２７ｃによりターゲット１１上で偏向走査され、このビ
ーム走査によりターゲット１１が所望のパターンに描画
されるものとなっている。

【００２７】次に上記装置を用いた電子ビーム描画方
法、特にキャラクタプロジェクション方式と通常の可変
成形ビームによる描画方法を説明する。図８（ａ）にア
パーチャマスク２７ｃに形成された可変成形ビーム用ア
パーチャマスク、２７ｂに形成された矩形アパーチャを
示し、図８（ｂ）にマスク２７ｃに形成されたキャラク
タアパーチャマスクを示す。図８（ｂ）の形状は通常の
可変成形ビームを用いると図９に示すように、１９個の
ショット９２に分割される。従って図８（ｂ）のような
キャラクタアパーチャを使用することによって１９倍の
高速化を実現できる。なお、本実施例で使用した装置の
最大キャラクタビームサイズは試料面上で５μｍ□であ
り、アパーチャ上でのサイズは２００μｍ□である。ま
たアパーチャ上の成形偏向領域内に登載できるキャラク
タ数は３６個である。

【００２８】以下、本発明の実施例を説明する。本実施
例では、図１０（ａ）に示すような繰り返しパターン２
を描画するものとする。該繰り返しパターンの最小単位
は図１０（ａ）に示す形状のものである。該形状の外形
は平行四辺形であり図１０（ａ）に示す角度θは９０°
ではない。またこの形状は装置の最大キャラクタビーム
サイズより大きいためこのままキャラクタ形状とするこ
とはできない。そこで図１０（ｂ）に示すように繰り返
し最小単位３となる図形の形状を変更する。最小単位の
変更により生じた図１０（ｃ）に示すパターンの過不足
分９４は周辺回路のパターンであらかじめ考慮して設計
されている。変更した形状の大きさは試料面上で５μｍ
□で装置の最大キャラクタビームサイズ以下になるので
キャラクタ形状として定義することができる。このキャ
ラクタ形状をアパーチャ上に形成することによりキャラ
クタプロジェクション方式による描画が可能となる 次に、本発明による他の実施例を説明する。本実施例で
図１１（ａ）に示すような繰り返しパターン３を描画す
るものとする。該繰り返しパターンの最小単位図形は図
１１（ａ）のように試料面上での大きさは４μｍ□で最
大キャラクタサイズより小さいが、そのまま成形アパー
チャ上に形成することは不可能である。そこで最小単位
図形を図１１（ｂ）のように変更すると成形アパーチャ
上に形成することが物理的に可能となる。該形状のアパ
ーチャを用いて描画した場合、図１１（ｂ）に示す部分
については該形状のアパーチャでは描画することができ
ない領域９５が生じるので通常の可変成形ビームあるい
は該形状のアパーチャを第一成形アパーチャにより図１
１（ｃ）のように照明して形成されたビーム９６を用い
て描画する。また、前述の実施例のように繰り返しパタ
ーンの周囲のパターンであらかじめ考慮して周囲のパタ
ーンとして定義しておき可変成形ビームを用いて描画す
る事も可能である。

【００２９】上述の実施例の最小単位の変更はあらかじ
めＣＡＤデータから描画装置用のデータに変換するデー
タ変換の際に行っておいてもよい、またあらかじめ設計
時にＣＡＤデータで最小単位のしておいてもよい、等適
宜変形して実施することも可能である。

【００３０】次に、本発明によるさらに他の実施例を説
明する。本実施例ではまずキャラクタ図形形状を形成す
るアパーチャ上に図１８のようにキャラクタ形状９７を
配置する。本実施例の装置でアパーチャ上における成形
偏向系のビーム走査可能な領域（成形偏向領域）は２mm
□である。また中心に図９（ａ）のような可変成形ビー
ム用の開口部を配置しても良い。図１８の各キャラクタ
形状のアパーチャ上の配置位置座標１００についての対
物系での描画位置変更量１０１を図１９に示す。アパー
チャ上のキャラクタ形状の配置位置はコードで与え、コ
ード１０２と座標１０３の関係を図２０に示す。本実施
例において使用される描画データの構成を図２１に示
す。また本実施例で使用した描画制御回路の模式図を図
２６に示す。データは可変成形ビームにより描画される
図形の場合は図形コード、照射時間、図形位置、図形サ
イズより構成され、キャラクタ方式で描画する図形はキ
ャラクタ形状コード、描画位置、照射時間より構成され
る。描画データの可変成形ビーム方式の場合は描画デー
タの図形コードと図形サイズから成形偏向制御回路５７
で成形偏向量が算出され偏向量に応じた偏向電圧が成形
偏向器６３に印可されビームが所望の形状、サイズに成
形される。またキャラクタプロジェクション方式の場合
はキャラクタ図形コードから成形偏向制御回路５７で成
形偏向量が算出され偏向量に応じた偏向電圧が成形偏向
器６３に印可される。そして描画データの描画位置がデ
ータ発生部６４で算出され対物偏向制御回路６５で対物
偏向量が算出され偏向量に応じた偏向電圧は対物偏向器
６１、６２に印可されビームが所望の位置に偏向され
る。本実施例で使用した装置では対物偏向系は主・副２
段偏向を採用しており描画位置の算出の際にはまず主偏
向器６１で副偏向領域の位置決めを行ったのち副偏向器
６２で描画図形の位置消決めを行う構成になっている。
主偏向領域は６００μｍ□、副偏向領域は３０μｍ□で
あり、主偏向で振り戻しを行うことが可能である。描画
データは図２１に示したようにまず副偏向領域であるサ
ブフィールド１０４の位置が定義され、その中に図形デ
ータが定義される構成になっている。サブフィールド位
置は図２２のようにチップ２００内を連続移動描画の基
本単位であるフレーム２０１に対するサブフィールド原
点位置座標２０２を意味する。成形偏向系でキャラクタ
形状を選択するためにビームを偏向することによって生
じる描画位置のズレは主偏向位置すなわちサブフィール
ド原点座標の変更によって施される。図２３にサブフィ
ールド原点位置を変更した描画データを示す。ＣＡＤデ
ータはデータ変換用計算機によって描画データに変換さ
れるがこのときにキャラクタ形状を用いる場合、ある特
定のサブフィールド内に配置されるキャラクタ形状は１
種類と限定しそのキャラクタ形状コードからサブフィー
ルド位置変更量を求めそれを所望のサブフィールド位置
に加えて描画データ５１とする。またこの際に可変成形
ビームにより描画されるデータを含むサブフィールドの
原点位置座標は変更しない。この描画データを用いるこ
とで振り戻し偏向系を用いずにキャラクタ図形形状を所
望の描画位置に描画することができる。なおこの際用い
た図２６に示す描画制御回路の構成は従来の描画装置と
全く同様のものである。

【００３１】また本発明は以下に示すようにも実施する
ことが可能である。この際に使用した描画制御回路の構
成を図２７に示す。この場合は描画データとしてサブフ
ィールドの原点位置は補正されていないものを用いる。
但し１つのサブフィールド内には１種類のキャラクタ形
状のみが存在できるものとし、可変成形ビームで描画す
る図形は別サブフィールド内に存在するように定義され
るような描画データをデータ変換計算機で作成する。こ
の場合には各サブフィールド位置は原点座標で定義され
ていてもよいし、識別番号あるいは識別記号で表現され
ていてもよい。本実施例ではサブフィールドの原点座標
は図２４に示すように識別番号で定義されている。各キ
ャラクタ形状のアパーチャ上の配置位置座標についての
対物系での主偏向量変更量を求めたのち主偏向演算回路
７５のメモリ内に図２５のようにキャラクタ形状コード
３００と主偏向位置変更量３０１と対応させて格納して
おく。主偏向位置変更量は描画位置変更量に対応する。
データ発生部８４ではサブフィールド識別番号から

【００３２】

【数１】 のようにサブフィールドの座標を算出する。ここで
（ｘ，ｙ）はサブフィールド座標、（Ｌx ，Ｌy ）はサ
ブフィールドのｘ方向およびｙ方向のサイズ、（ＩＤx
，ＩＤy ）はサブフィールド識別番号を表す。次に該
サブフィールド内に定義されている最初の図形の形状コ
ードから、該サブフィールド内にキャラクタ形状が含ま
れるかを判断し、キャラクタ形状がない場合はその主偏
向位置データをそのまま主偏向演算回路７５に送り、主
偏向演算回路７５でサブフィールドの座標から主偏向量
を求めてデジタル／アナログ変換して主偏向アンプ７８
により偏向に必要な偏向電圧を主偏向器８１に印可し、
副偏向演算回路で図形位置から偏向量を計算し、デジタ
ル／アナログ変換してそれに応じた偏向電圧を副偏向器
８２に副偏向アンプ７９から印可される。該サブフィー
ルド内にキャラクタ形状が含まれる場合はキャラクタコ
ードを主偏向位置データとともに主偏向演算回路７５に
送り、主偏向演算回路７５ではキャラクタコードを参照
してメモリ内に格納されていたキャラクタ形状コードと
主偏向位置変更量と対応関係を参照して主偏向変更量
（Ｗx ，Ｗy ）を求めそれを主偏向位置データより算出
した主偏向量（Ｘｍ，Ｙｍ）に次式のように加算し、

【００３３】

【数２】 新たに主偏向量としてデジタル／アナログ変換してそれ
に応じた偏向電圧が主偏向アンプ７８より主偏向器８１
に印可される。なおこのとき必要に応じて上式のように
偏向歪補正項を加えることもできる。（Ｗx ，Ｗy ）は
各キャラクタコードの固有の値である。キャラクタ形状
の描画位置から副偏向演算回路７６で図形位置に応じた
偏向量を算出しそれに応じた偏向電圧を副偏向器８２に
副偏向アンプ７９から印可する。以上のようにして振り
戻し偏向系を用いることなく所望のキャラクタ形状を所
望の描画位置に描画することが可能となる。

【００３４】なお本実施例では対物２段偏向系において
対物主偏向で描画位置の変更を行ったが、どのような対
物偏向系でもその偏向可能な領域が成形アパーチャ上の
偏向量に対する位置補正に許容できるものであれば本実
施例を改良して用いることが可能である。

【００３５】次に、本発明によるさらに他の実施例を説
明する。本実施例で使用したアパーチャ上での成形偏向
領域とビーム分解能の様子を図１４に示す。最小寸法
０．１５μｍを得るのに必要な領域は図１７に示す領域
Ａで、形成可能なキャラクタ形状の種類は４個である。
最小寸法０．２５μｍを得るのに必要な領域は図１７の
領域Ｂで１２個である。データ変換計算機５０１では設
計データ５００から繰り返し数の多いブロックを抽出し
てそれをキャラクタ形状として定義して描画データを作
成するがその際に図２８に示すようにキャラクタ形状を
形成するためのキャラクタアパーチャデータ５１１も同
様に作成する。このキャラクタアパーチャデータにはキ
ャラクタ形状がどのように配置されているかのレイアウ
ト情報５１２を含んでおり、キャラクタアパーチャ作成
時にも利用する。従ってまずデータ変換の際、抽出した
キャラクタ形状の中身の図形データから最小寸法を算出
し、図２９（ａ）のように最小寸法の小さなものから順
番にキャラクタアパーチャ上の成形偏向領域の中央から
キャラクタ形状を配置させ、この時最小寸法が等しい図
形を含むキャラクタ形状が複数存在する場合には図２９
（ｂ）それぞれの開口部面積を算出して開口部面積が大
きいものを内側に配置する。図２９（ｃ）に実際にキャ
ラクタ形状を配置したレイアウトのイメージを示す。こ
のように最小寸法と開口部面積を考慮して成形偏向領域
内にキャラクタ形状が配置されたキャラクタアパーチャ
を用いて描画することによっておのおののキャラクタ形
状に対して最低限必要な分解能で描画することができ、
アパーチャ上に形成できるキャラクタ形状の種類も多く
なる。

【００３６】また近接効果補正としてぼかしビームを用
いる補正描画方式を用いる場合において補正描画の際に
キャラクタ形状を用いるときは、そのキャラクタ形状は
高い分解能を必要としないため図２９（ｃ）のように成
形偏向領域の端の部分に配置しておけばよい。補正描画
用の可変成形ビーム用の領域を端の部分に形成しておい
てもよい。

【００３７】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例ではキャラクタプロジェクシ
ョン方式による描画が可能な電子ビーム描画装置を用い
たが、この代わりにキャラクタプロジェクション方式に
よる描画が可能なイオンビームの描画装置を用いてもよ
い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々、
適宜変形して実施する事が可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、繰
り返しパターンの領域を構成する最小単位図形の取り方
を変更することにより装置の最大キャラクタサイズ以下
のキャラクタとして定義することが可能となる。また繰
り返しパターンの領域を構成する最小位置図形の取り方
を変更することにより成形アパーチャ上に物理的に形成
不可能な形状を形成可能な形状として定義することがで
きる。以上のように定義したキャラクタ形状のビームを
用いることにより高速に描画することが可能となる。

【００３９】また以上詳述したように本発明によればキ
ャラクタプロジェクション方式の描画装置において、対
物偏向系で描画位置の位置決めと同時に成形偏向による
ビーム偏向分を振り戻すことによって、振り戻し偏向系
を用いずに所望の描画位置にキャラクタ形状を描画する
ことが可能となる。従って振り戻し偏向機能を付加する
必要がないため誤差要因、調整項目を減らし高精度かつ
スループットの高い描画方法、描画装置を実現すること
が可能となる。

【００４０】さらに以上詳述したようにアパーチャにお
ける成形偏向フィールド上に形成するキャラクタ形状
を、中に含まれる図形の最小寸法、開口部面積に従って
配置させることによって各キャラクタ形状を描画するの
に必要な分解能にて描画することが可能となり、アパー
チャ上に形成できるキャラクタの種類を増やすことがで
き、スループットの向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 繰り返しパターンの一般的な構成図。

【図２】 繰り返しの最小単位の変更の説明図。

【図３】 繰り返しの最小単位を変更することにより生
じる余分なパターン。

【図４】 物理的にアパーチャ上に形成不可能な繰り返
しの最小単位図形を示すパターン。

【図５】 繰り返しの最小単位の変更の説明図。

【図６】 繰り返しの最小単位を変更することにより生
じた不足パターンの描画方法を説明する図。

【図７】 本発明の実施例に使用した電子ビーム描画装
置を示す概略構成図。

【図８】 アパーチャ形状を示す平面図。

【図９】 キャラクタプロジェクション方式で１ショッ
トで描画できる図形を可変成形ビームで描画した場合の
ショット数を示す図。

【図１０】 本発明の実施例１を説明するための図。

【図１１】 本発明の実施例１を説明するための図。

【図１２】 振り戻し偏向を行わない場合の描画位置の
ずれおよび振り戻し偏向の効果を説明する模式図。

【図１３】 振り戻し偏向を用いずに描画位置のずれを
補正する手法を説明する図。

【図１４】 ビーム分解能と成形偏向領域サイズの関係
を示す図。

【図１５】 アパーチャ上の成形偏向領域上における分
解能のことなる領域を示す図。

【図１６】 開口部面積の異なるキャラクタ形状を説明
する図。

【図１７】 図１６のキャラクタ形状のアパーチャ上で
の配置方法を説明する図。

【図１８】 本発明の実施例２で使用したキャラクタ形
状を配置したアパーチャを示す図。

【図１９】 アパーチャ上におけるキャラクタ位置と振
り戻し量の関係を表す図。

【図２０】 アパーチャ上におけるキャラクタ位置とキ
ャラクタコードを表す図。

【図２１】 本発明の実施例で使用した描画データの構
成を説明する図。

【図２２】 チップ、フレーム、サブフィールドの関係
を示す図。

【図２３】 サブフィールド位置を補正した描画データ
の構成を説明する図。

【図２４】 本発明の他の実施例で使用した描画データ
の構成を説明する図。

【図２５】 キャラクタコードと主偏向位置偏向量の関
係を示す図。

【図２６】 本発明の実施例で使用した描画制御回路の
構成の模式図。

【図２７】 本発明の実施例で使用した描画制御回路の
構成の模式図。

【図２８】 本発明の実施例における描画データ、アパ
ーチャ作成用データの作成方法を示す説明図。

【図２９】 抽出したキャラクタ形状のアパーチャへの
配置の仕方を説明する図。

【符号の説明】

１０：試料室、１１：ターゲット（試料）、１２：試料
台（ステージ）、２０：電子光学系鏡筒、２１：電子
銃、２２ａ〜２２ｅ：各種レンズ系、２３〜２６：各種
偏向系、２７ａ：ブランキング板、２７ｂ：第一成形ア
パーチャマスク、２７ｃ：第二成形アパーチャマスク、
３１：試料駆動回路、３２：レーザー測長計、３３：偏
向制御回路部、３４：ブランキング制御回路部、３５：
可変成形ビーム及びキャラクタビーム成形偏向回路部、
３６：バッファメモリ及び制御回路、３７：制御計算
機、３８：データ変換及び近接効果補正用計算機、３
９：ＣＡＤシステム、５０：変更した最小単位のキャラ
クタ形状をそのまま用いては描画できない領域、５１、
７１：描画データ、５２、７２：制御計算機、６４、８
４：データ発生部、５３、７３：バッファメモリ、５
４、７４：データ展開、ショット分割回路、５５、７
５：主偏向演算回路、５６、７６：副偏向演算回路、５
７、７７：成形偏向演算回路、５８、５９、６０、７
８、７９、８０：Ｄ／Ａ変換器、偏向アンプ、６１、８
１：主偏向器、６２、８２：副偏向器、６３、８３：成
形偏向器、６５、８５：対物偏向制御回路、６６、８
６：成形偏向制御回路、９０：電子ビーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 清司 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 和田 寛次 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料上に荷電ビームを照射して該試料上に
   所望のパターンを描画する荷電ビーム描画装置におい
   て、可変成形ビーム方式と繰り返しパターンの少なくと
   も最小単位となる図形の形状を電子光学系の成形アパー
   チャに形成しておき、繰り返しパターンの領域では該ア
   パーチャに形成した該最小単位となる図形の形状を用い
   て描画するキャラクタプロジェクション方式を具備し、
   該最小単位の外枠の形状が矩形の場合は、そのまま該ア
   パーチャに形成しておき、所望のパターンを描画し、該
   最小単位の図形の外枠の形状が矩形でない場合は、該繰
   り返しパターンの最小単位の外枠の形状が矩形となるよ
   うに最小単位を変更し、その最小単位図形を該アパーチ
   ャに形成して、所望のパターンを描画した場合に生じる
   過不足分のパターンの処理を繰り返しパターンに隣接す
   るパターンで処理するように設計したパターンデータを
   用いて描画することを特徴とする荷電ビーム描画方法。
2. 【請求項２】試料上に荷電ビームを照射して該試料上に
   所望のパターンを描画する荷電ビーム描画装置におい
   て、可変成形ビーム方式と、繰り返しパターンの少なく
   とも最小単位となる図形の形状を電子光学系の成形アパ
   ーチャに形成しておき、繰り返しパターンの領域では該
   アパーチャに形成した該最小単位となる図形の形状を用
   いて描画するキャラクタプロジェクション方式を具備
   し、該最小単位の図形の形状がアパーチャ上に形成可能
   な場合は、そのまま該アパーチャに形成して、所望のパ
   ターンを描画し、該最小単位の図形の形状がアパーチャ
   上に形成不可能な場合は、繰り返しパターンの最小単位
   の図形がアパーチャ上に形成可能な図形となるように最
   小単位を変更し、その最小単位図形を該アパーチャ上に
   形成して、所望のパターンを描画した場合に生じる不足
   分のパターンを可変成形ビームが上記アパーチャ上の必
   要部分のみを試料面上に投影することにより所望のパタ
   ーンを描画することを特徴とする荷電ビーム描画方法。
3. 【請求項３】試料上に荷電ビームを照射して試料上に所
   望のパターンを描画する荷電ビーム描画装置において、
   可変成形ビーム方式と繰り返しパターンの少なくとも最
   小単位となる複雑な図形の形状を電子光学系の成形アパ
   ーチャに形成しておき、繰り返しパターンの領域では該
   アパーチャに形成した該最小単位となる図形の形状を用
   いて描画するキャラクタプロジェクション方式を具備
   し、アパーチャ上における形成された図形形状の位置に
   固有の値を用いて、図形形状の描画位置を変更した描画
   データを用いて描画することを特徴とする荷電ビーム描
   画方法。
4. 【請求項４】試料上に荷電ビームを照射して試料上に所
   望のパターンを描画する荷電ビーム描画装置において、
   可変成形ビーム方式と、繰り返しパターンの少なくとも
   最小単位となる複雑な図形の形状を電子光学系の成形ア
   パーチャに形成しておき、繰り返しパターンの領域では
   該アパーチャに形成した該最小単位となる図形の形状を
   用いて描画するキャラクタプロジェクション方式を具備
   し、アパーチャ上における形成された図形形状の位置に
   固有の値を用いて、描画データにおける描画位置を変更
   する手段を具備して、該描画位置変更手段により描画位
   置を変更しながら描画することを特徴とする荷電ビーム
   描画方法。
5. 【請求項５】請求項３もしくは請求項４のうちいずれか
   において、描画位置の変更の際の、アパーチャ上の図形
   形状位置に対する固有の描画位置変更量を予め求めてお
   くことを特徴とする荷電ビーム描画方法。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のうちのいずれか
   においてアパーチャ上に形成される図形形状は複数種類
   あることを特徴とする荷電ビーム描画方法。
7. 【請求項７】試料上に荷電ビームを照射して試料上に所
   望のパターンを描画する荷電ビーム描画装置において、
   可変成形ビーム方式と、繰り返しパターンの少なくとも
   最小単位となる複雑な図形の形状を電子光学系の成形ア
   パーチャに形成しておき、繰り返しパターンの領域では
   該アパーチャに形成した該最小単位となる図形の形状を
   用いて描画するキャラクタプロジェクション方式を具備
   し、描画するキャラクタ形状の選択と可変成形ビームの
   図形サイズ、形状の偏向を行う成形偏向系のアパーチャ
   上での荷電ビームを走査可能な範囲内にキャラクタ図形
   形状を形成する際に、キャラクタ図形形状内に含まれる
   図形の寸法、および図形形状の開口率に従ってアパーチ
   ャ上でのキャラクタ図形形状を形成する位置を決定し、
   形成されたキャラクタ図形形状を用いて描画することを
   特徴とする荷電ビーム描画方法。
8. 【請求項８】請求項７において、比較的寸法が小さい図
   形を含むキャラクタ形状を成形偏向系のアパーチャ上で
   の荷電ビームを走査可能な範囲の中央付近に配置するこ
   とを特徴とする荷電ビーム描画方法。
9. 【請求項９】請求項７において、比較的開口率が大きい
   キャラクタ図形形状を成形偏向系のアパーチャ上での荷
   電ビームを走査可能な範囲の中央付近に配置することを
   特徴とする荷電ビーム描画方法。