JPS5924538B2 - パタ−ン形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、荷電粒子または光ビームによる半導体ウェハ
ー或はフォトマスクのパターン形成方法に関し、特にラ
スター型の露光装置に好適なパターン形成方法に関する
。

従来、半導体ウェハーやフォトマスクのパターンは、例
えばいわゆるラスター型電子ビーム露光装置を用いて次
のようにして形成されている。

まず、半導体ウエ・・−（或はフォトマスク）を電子ビ
ーム露光装置のＸ−Ｙステージに固定する。次いで、Ｘ
−Ｙステージに対向して設けられた電子銃から電子を放
出させる。この電子ビームを描画データによつて制御さ
れる電子ビーム照射装置のプランキング電極及び偏向電
極を通過させて半導体ウェハーに照射する。而して、第
１図に示す如く、偏向電極によりビームを走査できる幅
Ｌは例えば２５６μｍと、フォトマスク等の１００ｎ程
度のパターン描画範囲に比較して小さいため描画パター
ンを偏向幅（２５６μｍ）の帯状の領域（フレームと称
する）に分け、ＸＹステージを移動してフレームを継ぎ
合せる形で、描画範囲全面の描画を行う。描画は例えば
直径０．５μｍの円形ビームを、ビーム走査の際、ブラ
ンキング電極によりビームプランキング（ビーム照射阻
止）、アンブランキング（ビーム照射）を行うことによ
り行なわれる。

描画時には、ＸＹステージはフレームの長手方向（Ｙ方
向）に等速で駆動されている。一度のビーム走査で０．
５μｍの幅でステージを移動し、これに同期して次々に
ビーム走査をステージ移動とほぼ垂直方向（Ｘ方向）に
１回、１回行うことにより、フレームの描画を行う。次
のフレームの描画は、ステージとＸ方向に距離Ｌ分だけ
移動して行う。

所望のパターンを描画するためのビームのＯＮ、ＯＦＦ
を制御するパターンデータは露光装置の一部である描画
用ドットパターンメモリーにビームＯＮ、ＯＦＦに対応
した１、０のドットパターン（ビットパターン）データ
として持たれている。

０．５μｍビームで１０ｍｍ口のＩＣパターンを描画す
るためのドットパターンをメモリーに一度に持たせるた
めには、ドットパターンメモリーとして５０Ｍバイトと
いラ膨大なメモリー容量を必要とする。

従つて通常パターンデータとしては、より小さなメモリ
ー容量でパターンを規定できる。

バターンの形状大きさ、位置等を数値データで表現した
パターンデータ表（特別な形式のパターンデータ）を用
いる。このパターンデータ表は、装置の一部である磁気
ディスク装置に蓄えられており、ドット変換装置により
描画直前に、描画に必要な小領域（例えば２５６μｍ口
）のドツトパターンをドツトパターンメモリ一に書き込
む方式がとられている。この小領域を描画セルと称する
。

パターンデータ表は、ドツトパターンへの変換を高速で
行なわせるため、描画セル単位のデータの集合となつて
いる。

このパターンデータ表の作成は原パターンデータ（通常
描画セル等を考慮に入れないでＩＣ全面のパターンを規
定した別形式の〔電子計算機にかかる〕パターンデータ
）をもとに電子計算機により行なわれる。

原パターンデータでは、ＩＣメモリーの様に同一パター
ンの繰返しが多いパターンの場合、全てのパターンの形
、位置を規定するのではなく繰返し情報を持たせること
によりデータ量の圧縮を図つている。

しかるにこの原データをもとに描画用データ表に変換す
るために原データを２５６μｍ口のセルに分割する必要
がある。

第１図に示す様に描画セル１ａ，１ｂ・・・よりも小さ
な単位２でパターンに繰返し性があつても、一般にこの
単位パターンをいくつか組合せたもの（第１図では、単
位２が縦に４つ横に４つ）が描画セルの区分と一致せず
各描画セル１ａ，１ｂ・・・は、描画セルとして同一性
はなくなる。従つてこのデータ変換を行うためには、原
データの繰返し部を全て展開して各描画セルごとにデー
タ変換する必要がある。この処理に要する時間は、大型
のＩＣメモリーパターンの場合数時間に及ぶ。

また、描画パターンデータ表そのものもデータ量が多く
なる。

更に各描画セルごとにドツト変換を行う必要があるため
データが複雑になると変換に要する時間が長くなり描画
スピードが遅くなる欠点があつた。本発明は、かかる点
に鑑みてなされたもので被描画体のパターンデータ表の
作製時間を著しく短縮して、しかも連続する描画セルの
複雑な描画パターンを所定の描画速度を描画して描画す
ることができるパターン形成方法を見出したものである
。

以下本発明方法について図面を参照して説明する。先ず
、ＩＣメモリーパターンの描画を具体例として説明する
。

第２図はＩＣメモリーパターンの模式図と、本発明によ
る描画セル分割の一例である。この例では、メモリーセ
ル部３１，３１は、それぞれ６０μＭＸ６ｌμｍの大き
さの単位パターンＰｌ，Ｐ２がＸ方向に６４ケＹ方向に
３２ケ配列されている。

本発明の特徴は、描画セルの大きさを従来の如く２５６
μで固定ではなく可変とすることである。これにより第
２図に示すごとくメモリーセル部での描画セルの大きさ
を６０Ｘ６１の基本単位の整数倍で２４０ｔｔｍＸ２４
４μｍと設定でき、メモリーセル部２ａ，３ａでの描画
セルＰｌ，Ｐ２内のパターンデータは、全て２ａ，３ａ
と同じになる。従つて原パターンデータからパターンデ
ータ表への変換においては、全パターンデータのうち約
９割を占めるメモリーセル部のデータ変換は、２ａ，３
ａ部のみの変換でよく全体としての変換時間も約１／１
０に短縮される。

パターンデータ表のデータ形式を第３図に示す。

パターンデータ表３２は、各描画セルのＸ方向の長さを
表わすデータＡとＹ方向の長さを表わすデータＢ，Ｙ方
向に連続する描画セルのパターンが同一である場合の繰
返し回数を表わすデータＣ、及び描画セル内での各パタ
ーン形状、大きさ、位置を表わしたパターンデータＤを
基本要素とする。これらのデータにより露光装置を次に
説明するごとく制御し所望のパターンを効率的に描画す
ることができる。描画装置としては、例えば第４図に示
す如き電子ビーム照射装置２０を用いる。

この電子ビーム照射装置２０は、被描画体１０を固定す
るＸ−Ｙステージ１１を有している。Ｘ−Ｙステージ１
１は駆動機構１２によつて被描画体１０をその縦方向・
横方向（以下Ｙ方向・Ｘ方向と記す。）に所定速度で移
動できるようになつている。Ｘ−Ｙステージ１１の上方
には、被描画体１０の表面に対向するように電子銃１３
が設けられている電子銃１３とＸ−Ｙステージ１１間に
は、電子銃１３から放出された電子を集束するコンデン
サーレンズ１４、粒子線の被描画体１０への照射０Ｎ、
照射解除０ＦＦを制御するブランキング電極１５、電子
の走査を行う偏向電極１６が順次設けられている。ドツ
トパターンメモリ一３３は、０．５μｍ径のビームでの
描画の２５６μｍ口の描画セルに相当する５１２（２５
６／０．５）ビツト×５１２（２５６／０．５）ビツト
のメモリーの複数個からなり、描画直前のドツトパター
ンを蓄えている。

このドツトパターンメモリ一３３へのドツトパターンの
書き込みは、ドツトパターン変換回路３４により磁気デ
イスク中にあるパターンデータ表３２に基ずき描画直前
に行なわれる。

ドツトパターンメモリ一３３は描画終了後は新らしい描
画セルのドツトパターンを持つ形で回転して使用される
。

Ｘ−Ｙステージ１１のＸＹ両側面には、平面鏡（図示し
ない）が取付けられており、周知のレーザインターフエ
ロメータ３５及び位置測定回路あによりステージの位置
を計測する。

同期回路３７は、位置測定回路３６よりステージ位置を
読みとり所定位置で偏向回路への走査開始信号、及びブ
ランキング回路へのドツトパターンはき出し信号を同期
をとつて発生する回路である〜 更に装置全体は、コンピユータ一に接続されておりこれ
らの回路装置の制御を行つている。

次に描画セル寸法可変化の実施方法について説明する。
第５図は描画パターンをＩＣメモリーセル部３０，３１
のパターン配列に合せて同一描画セルが多数個配列する
形に描画セルを分割した模式図の一部である。

セル列４０，４１の描画を代表例として説明する。

ドツトパターンメモリ一は５１２ビツト×５１２ビツト
で滝１，２，３枚あるとする。

描画に先だち描画セルのドツトパターンＰ４，Ｐｌ，Ｐ
２がそれぞれドツトパターンメモリ一滝１，２，３に変
換され蓄えられる。第１セル列４０がビーム走査の中央
にＸ−Ｙステージ１１の移動で位置決めされてＹ方向に
等速で駆動される。

ステージ位置が第６図の１の位置にきた時に同期回路３
７からの信号で偏向回路３８によるビームの走査及びブ
ランキング回路３９へのドツトパターン滝１のデータの
はき出しが同期をとつて行なわれビームは２ビームの走
査幅Ｗ（−２５６μｍ）まで走査される。

Ｌ１の間ではドツトパターンに従つてビームの０Ｎ，０
ＦＦが行なわれるが、パターンデータ表３２のＸ方向セ
ル長さ（Ａ−Ｌ１）のデータによりブランキング回路３
９はセル長（＝Ｌ１ ）以降は常にビーム０ＦＦ（ブラ
ンキング）状態に制御される。ヒ２ムは第６図の２より
元の位置にもどり、０．５μｍのステージ移動に同期し
て再びビーム走査を繰返す。

（３→４）。つまり、ビームの軌跡は１→２→３→４→
５→６・・・となる。

第６図中のＬ。区間の破線部ではビームが０ＦＦ状態で
あり、実線部分はパターンデータに従つて０Ｎ，０ＦＦ
を行つている。すなわち、走査幅ｗの後半に無描画区間
Ｌ。

を設ることにより描画セルＸ方向の長さの可変化を実現
している。Ｃ１の描画は、このビーム走査をＹ方向のセ
ル長（Ｂ＝ＹＣｌ）をビーム径（二０．５μｍ）で除し
た回数行い完了する。

完了後ドツトパターンメモリ一を滝２に切り換えて、描
画セルＡの描画を同様に行う。

このようにしてＹ方向の描画セルの大きさも可変するこ
とが可能となる。第一番目のＡの描画終了後は、パター
ンデータ表の繰返し数Ｃを予め８とセツトしておき、滉
２のドツトパターンを８回連続して利用することにより
、ドツト変換を効率化することができる。

次に同様にドツトパターンメモリ一を切り換えＰ２，Ｐ
２７，Ｐ３の描画を行つていく。なお、Ｐ４の描画後に
ドツトパターンメモリ一腐１には、Ｐ３のドツトパター
ンデータが変換され蓄えられている。

この様にして初のセル列４０の描画を行つた後、ステー
ジはＸ方向にＬ１だけ移動して次のセル列４１に描画を
同様に行うことにより各描画セルを接して描画すること
が出来き所望のパターンを効率的に描画することができ
る。

なお１描画セル列４０，４１でのＸ方向の長さは同一で
あるが、この制約はＩＣパターンの描画を考えた時大き
な制約とはならない。

つまり、本発明によれば、描画セルの大きさの設定を露
光装置に固有な最大の描画セルの範囲で、描画するパタ
ーンの繰返し要素を利用して、描画セル単位で同一のパ
ターンの繰返しを作ることにより、原パターンデータよ
り描画用パターンデータ表への変換に要する電算機処理
時間を従来方法と比較して大幅に短縮することができた
。

また、同一描画セルの連続描画においては、パターンデ
ータ表の中に繰返し回数のデータを持たせることにより
同一のドツトパターンメモリ一の内容を複数回利用する
ことが可能となり複雑なパターンの描画においても描画
スピードを遅らせることなく円滑な描画を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のパターン形成方法における描画セルと
パターンとの関係を示す説明図、第２図は本発明による
描画パターンと描画セルの関係を示す説明図、第３図は
、本発明方法にて用いるパターンデータ表の説明図、第
４図は、本発明方法にて用いる電子ビーム照射装置の構
成を示す説明図、第５図及び第６図は本発明の描画方法
で描画セル寸法を可変にて描画を実現する方式の説明図
である。 １０・・・被描画体、１１・・・Ｘ−Ｙステージ、１３
・・・電子銃、１５・・・ブランキング電極、１６・・
・偏向電極、２０・・・電子ビーム照射装置、３２・・
・パターンデータ表。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被描画体の表面を多数個の描画セルに区分けして、
   該描画セルに前記被描画体のパターンデータのメモリに
   従つて粒子線または光線を走査して描画し、所定行の所
   望数の前記描画セルの描画後、前記被描画体を隣接する
   前記描画セルの列に移動して所望パターンの描画を行う
   パターン形成方法において、描画セルの区分けを被描画
   体のパターンデータに応じて可変するとともに、前記被
   描画体の移動幅を前記描画セルの大きさに応じて可変し
   て描画せしめることを特徴とするパターン形成方法。