JP4843425B2

JP4843425B2 - 可変成形型電子ビーム描画装置

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Publication number: JP4843425B2
Application number: JP2006241331A
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Inventors: 雅人廣島
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Current assignee: Micron Memory Japan Ltd
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2011-12-21
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Description

本発明は、任意の角度を持った斜線を有する図形パターンについて、単一の電子ビームショットを当該図形パターンと同一形状に成形して描画する可変成形型電子ビーム描画装置および描画方法に関する。

加速電圧５０kＶの電子銃を具備した電子光学系を有するフォトマスク用電子ビーム描画装置では、ラスタースキャン方式と可変成形ビーム方式（以下、VSB（Variable Shaped Beam）方式）が考案されており、現在共に実用化されている。ラスタースキャン方式は図１２Ａに示すように、スポット状のビーム照射位置３１を乾板（ブランクス）のレジスタ層上に走査させ、目的の描画パターン２９の位置で電子ビーム３０をショットする方式である。一方、ＶＳＢ方式は図１２Ｂに示すように、目的の描画パターン２９を複数の矩形図形に分割し、分割した矩形図形毎に電子ビーム形状が合致するように電子ビームショット３２を成形して、乾板もしくはウエハ上に描画する方式である。

ラスタースキャン方式は描画精度は高いが、ショット数が多いためスループットが低い。そのため、クリティカルなフォトマスクの製造現場では、数百μｍの微細パターンを高精度かつ高速に描画できるとして、主にＶＳＢ方式が採用されている。

ＶＳＢ方式の描画装置では、図１３に示すように、電子銃１から放射された電子ビームを２枚のアパーチャ１０１，１０２を通して矩形ビーム７に成形する。そして、成形された矩形ビーム７を、縮小倍率レンズ系６で縮小し、対物レンズ系８の偏向器９によりビームの偏向角を変えて、被描画対象板１０上に集束放射している。

具体的には、ビームを成形する第一アパーチャ１０１と第二アパーチャ１０２は図１４に示すように固定されていて、電子ビームを遮光するプレート中に正方形の開口部を有している。よって、第一アパーチャ１０１の開口部１０１ａを通過した電子ビームは当該開口部１０１ａと同じ正方形に成形される（図１５（ａ））。そして、その電子ビームを、成形レンズ系４の偏向器５を用いて第二アパーチャ１０２のＸＹ直交座標に対してＸ軸及び／又はＹ軸方向にシフトさせ、２枚のアパーチャ１０１，１０２の共通開口部分からなる矩形のビーム形状１１を得る（図１４、図１５（ｂ））。つまり、第一アパーチャ１０１を通過した電子ビームの一部のみを第二アパーチャ１０２の開口部１０２ａによって透過させることで所望の矩形ビーム７を成形する。その後、矩形ビーム７を縮小倍率レンズ系６で縮小し、被描画対象板１０上に所望の矩形のビームショット１２を投影している（図１４、図１５（ｃ））。

昨今、ＬＳＩの微細化・高集積化が進むに伴い、フォトマスクに描かれているＬＳＩパターンの形状は複雑さを増し、ＬＳＩパターン数も、プロセス世代が進むに伴い、指数関数的に増大する傾向にある。これは、ＬＳＩパターンを乾板やウエハ上に直接描画するプロセス工程において、描画装置で描画されるべき描画パターンの増大、もしくはＶＳＢ方式により矩形分割されたときの描画図形数の増大を意味する。この傾向は、図形数の増加に応じて描画に要する時間がほぼリニアに増加するので、生産性を大きく低下させる要因となる。

一方、図１６（ａ）に示すように対向する２辺が互いに任意角の斜め線を有する台形図形１３の描画に際し、図１３等に示したＶＳＢ式描画装置によるビーム成形方法では、描画対象の直交座標軸（以下、描画直交座標系と記す）に対して斜め線を有する電子ビームショットを成形することが出来ない。そのため、図１６（ｂ）に示すように、台形図形を矩形図形と三角形図形に分割し、さらに三角形図形については複数の細長い矩形図形に細かく分割し、単一の電子ビーム１４を各々の分割図形に合った矩形形状に成形して、それぞれ集束放射している。尚、４５度の開口辺を有する第二アパーチャを標準的に装備した描画装置（Nuflare社製 EBMシリーズ）では、ビームショット形状を４５度の斜辺を有する三角形に成形できるが、任意角の斜辺を有する場合は適用できない。無論、斜め描画用のアパーチャを用意することでひとまず対応は可能であるが、全ての任意角を網羅することは不可能である為、現実解とはならない。さらに、図１７（ａ）に示すように、図１６（ａ）に示される台形図形１３を図形中心に対して任意角回転させた図形１５の場合、４つの斜辺部すべてを、ＸＹ描画直交座標系に対して平行もしくは垂直な細長い複数の矩形図形１６で近似する必要がある。そのため、図１７（ｂ）の総分割描画図形数は図１６（ｂ）のそれと比較して大幅に増大する。

現在のＬＳＩデザインは、マンハッタン方式と呼ばれるＸＹ描画直交座標系のＸ軸又はＹ軸方向に沿ってパターンを配置する方式が主流である。ＬＳＩの配線デザインにおいてデザインの過密化が進む中、デザイン領域を有効に活用する為には、現行のマンハッタン方式では配置を禁じていた任意角方向への素子配置が有効な手段になると考えられる。ただし、そのような斜め配置のＬＳＩデザインを有するフォトマスク描画に加え、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）や光学素子向けナノインプリントモールドなどのパターン形成では、任意角の斜辺を多用した複雑なパターンを描画する必要がある為、現行のＶＳＢ式描画装置を用いた描画プロセスでは分割描画図形数が膨大になる。したがって、本プロセスの生産性を担保するためには、分割図形数を減少させて描画時間の短縮を図る事が最大の技術課題となる。

ところで、斜めパターンを形成する方法として、特許文献１，２に開示された技術がある。特許文献１においては、図１３，図１４等に示される第一アパーチャおよび第二アパーチャを同期して回転させることで、ビームショット形状を、対向した２斜辺を有する矩形パターンに成形する技術が開示されている。しかし、当該描画方法では、対向する斜辺部を除く他の対向２辺が、ＸＹ描画直交座標系に対して平行もしくは垂直にならない。したがって、ＸＹ描画直交座標系のＸ／Ｙ軸方向に沿った４辺を持つ矩形ビームショットと繋ぎ合わせることが困難である為、汎用性に欠けるという問題がある。

また、特許文献２においては、図１３，図１４等に示されるような固定式の第一、第二アパーチャを有する従来のＶＳＢ式描画装置に、スリットを有する回転可能な第三アパーチャを設ける技術が開示されている。この描画装置では、対向する任意角の平行２斜辺を有する描画パターンに合わせ、第一、第二アパーチャで成形された矩形ビームを、目的の描画パターンの平行２斜辺がなす角度に回転させた第三アパーチャのスリットで成形し、当該斜辺部を形成する。斜辺部以外の対向する２辺は、第一、第二アパーチャの両方で、ＸＹ描画直交座標系に対して水平、もしくは垂直に形成される。このような描画方式では、第三アパーチャで成形されたビーム形状は、描画図形の相似形になり、ウエハ等へ投影する際の縮小率は、第三アパーチャのスリット幅（固定値）に対する描画対象図形の２斜辺間隔との比で表される。そのため、描画対象となる分割図形サイズが異なる度に、成形ビームの縮小率を変えなければならず、倍率調整毎のキャリブレーションに伴うセットリング時間が加算される。また、対向する斜辺が互いに平行でない任意角を有する台形形状である場合（図１６（ｂ）、図１７（ｂ））、描画に伴う図形の分割数が増加してしまう。
特開昭６１−２５５０２２号公報特開平９−８２６３０号公報

ＶＳＢ方式による総描画所要時間は概ね、描画毎に装置がビームの偏向位置決めに要するセットリング時間に描画時（レジスト感光時）のビーム放射時間を加えた時間と総描画図形数との積で表される。したがって、総描画図形数が多くなればなるほど総描画時間が増える。

また、対向する任意角の斜線部を有する描画パターンを矩形図形に分割し、矩形図形毎に成形ビームを集束放射する従来のＶＳＢ式描画装置では、総分割図形数の増加分に対して、総描画時間はリニアに増大する。したがって、ＸＹ描画直交座標系のＸ軸又はＹ軸方向に対して各辺が平行又は垂直な完全矩形形状を有する描画パターンと比較して、対向する一対の２辺が任意角の斜辺を有する平行四辺形、対向する一対の２辺が互いに平行でない任意角の斜辺を有する台形、当該台形を図形中心に対して任意角で回転させた回転台形図形では、斜辺部を近似する矩形図形の数が増加し、総描画時間もこれに準じて増大する。総描画時間を短縮する為に、分割された矩形図形のサイズを粗く設定することも効果的であるが、一方で、斜辺部の近似精度が損なわれる為、抜本的な対策にはならない。

そこで本発明は、描画対象の直交座標軸に対し夫々が任意の異なる角度をなす対向２斜線を有する斜線図形部分を含む図形パターンをＶＳＢ方式で描画する際、従来技術に比較して、極めて少ない分割図形による描画を実現し、総描画時間を大幅に短縮させることを目的とする。

本発明は、被描画対象上に描画する図形パターンが、描画対象の直交座標軸に対し夫々が任意の異なる角度をなす対向２斜線を有する斜線図形部分を含む場合、当該斜線図形部分について、単一電子ビームを当該斜線図形部分と同一形状に成形して描画することを特徴とする。

また、上記の図形パターンがリングパターンである場合、当該リングパターンの外周線と内周線の間の描画領域を複数の同一台形図形で等分割して近似させ、分割した台形図形ごとに、単一電子ビームを当該台形図形と同一形状に成形して順次描画する。

上記のような斜線図形および台形図形を描画するために、本発明に係る可変成形型電子ビーム描画装置は以下のように構成される。

すなわち、本発明の描画装置は、単一電子ビームを成形する、矩形開口部が設けられた第一、第二、第三のアパーチャを備え、当該第一、第二、第三のアパーチャを順次経て成形された単一電子ビームショットで図形パターンを描画する。上記第一アパーチャと第二アパーチャの各々には、アパーチャを光軸回りに０〜３６０度までの任意の角度で回転駆動する回転駆動機構が設けられている。さらに、上記第三アパーチャには、アパーチャに設けられた矩形開口部の開口スリット幅を可変するスリット幅可変機構が設けられている。

この描画装置は、対向する２斜辺を有し、それぞれの斜辺が描画対象の直交座標軸に対し任意角をなす図形パターン（三角形、平行四辺形、台形などの図形）を描画する場合、次のように動作する。

各アパーチャの矩形開口部の各辺が描画対象の直交座標軸に対して平行もしくは垂直となる位置を各アパーチャの回転基準とし、上記の２斜辺のうちの一方の斜辺の角度に合わせて第一アパーチャを当該角度分だけ回転基準から回転させ、且つ、他方の斜辺の角度に合わせて第二アパーチャを当該角度分だけ回転基準から回転させる。そして、単一電子ビームを、回転させた第一及び第二アパーチャと第三アパーチャの矩形開口部を用いて、当該図形パターンの形状に成形し、描画対象上に投影する。

また、上記構成の描画装置は、四角形の図形パターンであって、対向し、それぞれが描画対象の直交座標軸に対して任意角をなす２斜辺と、前記描画対象の直交座標軸に対し平行もしくは垂直な対向する平行２辺とからなる図形パターン（台形図形）を描画する場合は、次のように動作する。

上記の２斜辺のうちの一方の斜辺の角度に合わせて第一アパーチャを当該角度分だけ上記の回転基準から回転させ、且つ、他方の斜辺の角度に合わせて第二アパーチャを当該角度分だけ上記の回転基準から回転させる。さらに、第一、第二、第三のアパーチャを順次経て成形された単一電子ビームを描画対象上に縮小投影する縮小レンズ系の縮小率の逆数を上記の平行２辺間の距離に乗じた寸法に、第三アパーチャの矩形開口部の開口スリット幅を変更する。

そして、単一電子ビームを、回転させた第一及び第二アパーチャと前記第三アパーチャの矩形開口部を用いて、当該四角形の図形パターンの形状に成形する。その後、成形した単一ビームを、上記の縮小レンズで当該図形パターンと同一寸法に縮小し、描画対象上に投影する。

また、上記構成の描画装置は、上記の第三アパーチャを光軸回りに０〜３６０度までの任意の角度で回転駆動する回転駆動機構をさらに備えていることが好ましい。

この描画装置では、上記の四角形の図形パターンをその図形中心に対して任意角で回転させた回転図形パターン（回転台形図形）を描画することができる。この場合、当該描画装置は、上記の四角形の図形パターンを描画したときの各々のアパーチャの回転角度にそれぞれ当該回転図形パターンの回転角度と同じ角度を加えた値で、各々のアパーチャを上記の回転基準から回転させることで、単一電子ビームを、当該回転図形パターンの形状に成形することが可能となる。

本発明によれば、描画対象の直交座標軸に対して夫々異なる任意角を成し対向する２つの斜辺を有する図形パターン（例えば台形図形）であっても、複数の図形に分割することなく、単一の成形ビームにより一括描画することができる。そのため、台形図形等を含む描画パターンを高精度に描画できるとともに、総描画時間を大幅に短縮することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ここでは、背景技術で説明した描画装置（図１３、図１４等）と同一の機能部品には同一符号を用いて説明する。

本実施形態の描画装置はＶＳＢ方式を採用しており、図１に示すように、電子銃１、照明レンズ系２、第一アパーチャ１０３、第一成形レンズ系４Ａ、第二アパーチャ１０４、第二成形レンズ系４Ｂ、第三アパーチャ１０５、縮小倍率レンズ系６、対物レンズ系８、被描画対象板（乾板もしくはウエハなど）１０がこの順番で、電子銃１のビーム放射方向に配置されている。尚、照明レンズ系２、第一成形レンズ系４Ａ、第二成形レンズ系４Ｂ、縮小倍率レンズ系６、対物レンズ系８はそれぞれ、ビームの偏向を行う偏向器３，５，１７，９を備えている。

電子ビームを成形する第一アパーチャ１０３と第二アパーチャ１０４と第三アパーチャ１０５はそれぞれ、電子ビームを遮光するプレート中に開口部を有している。そして、各アパーチャ１０３，１０４，１０５は、本描画装置の光軸である光学系中心軸１８（図２）と一致させたアパーチャ開口中心を基軸に０〜３６０度の範囲で、独立して左右両回りに回転可能となっている。これらのアパーチャ１０３，１０４，１０５を回転駆動する機構としては、例えば、アパーチャ開口中心を基軸に０〜３６０度の範囲で回転自在に設置したアパーチャとしてのプレートを、モータとギアを用いて回転制御する構成が適用できる。

図２に示すように、第一アパーチャ１０３と第二アパーチャ１０４の開口部１０３ａ，１０４ａは正方形であり、開口部の形状は変わらない。一方、第三アパーチャ１０５の開口部１０５ａはスリット状の開口部であり、そのスリット幅が変更可能になっている。具体的には、図３及び図４のように第三アパーチャ１０５が大きな矩形の開口を有し、その矩形開口を覆うように一対の遮蔽板４１，４２が第三アパーチャ１０５上に配置されている。一対の遮蔽板４１，４２は端辺を突合せて配置され、互いに相反する方向に同期して移動することにより互いの端辺間に隙間を開けて開口スリット４３を形成する。その為に各遮蔽板４１，４２は第三アパーチャ１０５上にボールベアリング４４で一方向（図中の点線矢印の方向）にスライド自在に設けられている。各遮蔽板４１，４２を同期して近づけたり遠ざけたりする機構としては、例えば、各々の遮蔽板に固定したラックレール間にピニオンギアを噛み合せ、該ピニオンギアをモータにより回転制御する構成が適用できる。このような構成により遮蔽板４１，４２を同期駆動して近づけたり遠ざけたりすることで、遮蔽板４１，４２間によるスリット開口幅の変更が可能になる。

本実施形態の描画装置では、図１，２に示すように、電子銃１から放射された電子ビームを３枚のアパーチャ１０３，１０４，１０５を通して描画図形パターンの形状に成形する。そして。成形されたビーム７を、縮小倍率レンズ系６で縮小し、対物レンズ系８の偏向器９によりビームの偏向角を変えて、ウエハや乾板などの被描画対象板１０上に集束放射している。本装置によると、成形ビーム７を、ＸＹ描画直交座標系に対して任意角をなす斜辺を持つ様々な図形に成形することができる。

例えば、図５（ｄ）に示すように、対向する平行でない任意角の２斜辺と、ＸＹ描画直交座標系に対して平行または垂直であり且つ互いに平行な２辺とを有する描画図形（台形パターン）２０を単一ビームにより描画する場合は、次のように当該図形を成形する。

まず、目的の描画図形２０の図右側の斜辺の、ＸＹ描画直交座標系に対する角度データ（傾き角Ｒ１）に応じて、第一アパーチャ１０３をその傾き角Ｒ１分だけ左回りに回転させる（図５（ａ））。一方、第二アパーチャ１０４を、描画図形２０の図左側の斜辺の、ＸＹ描画直交座標系に対する角度データ（傾き角Ｒ２）に応じて、その傾き角Ｒ２分だけ右回りに回転させる。尚、それぞれのアパーチャ１０３，１０４の回転基準位置は、正方形の開口部１０３ａ，１０４ａの各辺がＸＹ描画直交座標系に対して平行または垂直となる位置である。

次に、第一アパーチャ１０３の開口部１０３ａを通過して第二アパーチャ１０４に投射する電子ビームを、成形レンズ系４の偏向器５を用いてＸＹ描画直交座標に対してＸ及び／又はＹ方向にシフトさせる。それにより、２枚のアパーチャ１０３，１０４の共通開口部分によって、互いに平行でない任意角の２斜辺を有するビーム形状１９ａを成形する（図５（ｂ））。

さらに、第二アパーチャ１０４を通過してビーム形状１９ｂに成形された電子ビームを、第三アパーチャ１０５のスリット状開口部１０５ａで成形する。それにより、平行でない任意角の２斜辺に加え、ＸＹ描画直交座標系に対して平行または垂直であり且つ互いに平行な２辺を有するビーム形状１９ｂを得る。このとき、第三アパーチャ１０５は回転基準位置のままで回転させておらず、遮蔽板４１，４２が互いに相反する方向にｄ／２だけ移動し、開口幅ｄのスリットが形成されている。第三アパーチャ１０５の回転基準位置では、スリットの長辺はＸＹ描画直交座標系のＸ軸方向と平行である。

その後、第三アパーチャ１０５を通過した矩形ビーム７を縮小倍率レンズ系６で縮小し、被描画対象板１０上に目的の描画図形２０のビームショットを投影している。

尚、ビーム形状１９ｂに成形する第三アパーチャ１０５のスリット開口幅ｄは、目的の描画図形２０における、ＸＹ描画直交座標系に対して平行または垂直であり且つ互いに平行な２辺の距離に、縮小倍率レンズ系６の縮小率（固定値）の逆数を乗じた寸法に設定される。つまり、ビーム形状１９ｂは、目的の描画図形２０に対して縮小倍率レンズ系６の縮小率（固定値）の逆数倍で相似するように成形される。また、目的の描画図形２０の図形データに基づいて、上記のビーム形状１９ｂが得られるように、第二アパーチャ１０４上や第三アパーチャ１０５上に投射するビームの偏向位置も決定している。

一方、図５（ｄ）に示した描画図形２０を当該図形中心に対して、図６（ｄ）に示すように任意の角度（Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５）で右回りに回転した描画図形２２（図６（ｄ））を描画する場合は、次のように当該図形を成形する。

まず、第一アパーチャ１０３を角度（Ｒ１＋Ｒ３）だけ右回りに回転させ（図６（ａ））、第二アパーチャ１０４を角度（Ｒ２＋Ｒ４）だけ右回りに回転させ（図６（ｂ））、第三アパーチャ１０５を角度Ｒ５だけ右回りに回転させる（図６（ｃ））。つまり、図５（ｄ）に示した描画図形２０を成形したときに設定した各々のアパーチャ１０３，１０４，１０５の回転角度に対し、それぞれ同じ角度を加えた値で、各々のアパーチャ１０３，１０４，１０５を回転させている。それにより、図６（ｃ）に示すように、図５（ｃ）に示すビーム形状１９ｂを任意角（Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５）で回転させたビーム形状２１ｂが得られる。

尚、初めて描画図形２２を描く場合は、目的の描画図形２２の各辺のＸＹ描画直交座標に対する角度データに応じて、各々のアパーチャ１０３，１０４，１０５の回転角度を決定すればよい。例えば、描画図形２２は、当該図形における互いに平行な２辺がＸＹ描画直交座標系に対して任意角（Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５）を有している。

以上のように構成されたＶＳＢ型描画装置を用いることにより、平行でない一対の対向する任意角の２斜辺を有する台形形状の描画図形、ならびに当該描画図形をその図形中心に対して任意角で回転させた描画図形を、従来（図１６（ｂ），図１７（ｂ））のように複数の描画図形に分割することなく、単一ビームにより一括描画することができる。

さらに具体的に説明すると、図７（ａ）や図８（ａ）に示す描画図形２３，２５に対し、従来のＶＳＢ型描画装置では、図１６（ｂ），図１７（ｂ）で示したように、斜線部を含む描画領域を、ＸＹ描画直交座標系に水平、もしくは垂直な細長い矩形図形に分割し、それぞれ分割した図形毎に単一ビームを成形して順次描画する必要があった。これに対し、本発明に係るＶＳＢ型描画装置では、図７（ｂ）や図８（ｂ）に示すように、単一ビームを描画図形２３，２５と同じ形状２４，２６に成形できる為、単一ビームによる一括描画が可能である。

このような分割描画図形数の大幅な低減は、総描画時間の大幅な短縮に寄与することとなる。これは、形状の複雑さを増すＬＳＩパターンを有するフォトマスクの製造現場において、フォトマスクの製造コストを劇的に低減する効果を奏する。勿論、任意角の斜辺を多用した複雑なパターンの形成が必要となるＭＥＭＳや光学素子向けナノインプリント用モールドの生産性においても大きな効果が期待できる。

尚、本実施形態のＶＳＢ型描画装置は、従来の装置では一括描画することができなかった台形または回転台形図形だけでなく、正方形、平行四辺形、三角形などの図形パターンの一括描画についても、第一乃至第三アパーチャの回転角や第三アパーチャのスリット幅などの制御によって可能であることは言うまでもない。

さらに、本発明の実施例について述べる。

本発明に係るＶＳＢ型描画装置は、任意角の斜め線を有する描画パターンデータについて、成形できる最大ビームサイズを最小単位として同描画パターンを複数の図形に分割する。分割した図形のうち、任意の斜め線を有する図形に対しては、前述した構成の３枚のアパーチャ１０３，１０４，１０５を用いて、単一のビームを当該図形の形状に成形して一括描画する。原則、単一ビームにおいて成形可能な最大ビームサイズを上限とし、それ以上の大きさを有する描画データのみ、最大のビームサイズを超えない範囲で可能な限り大きい図形に分割される。このとき、任意角の斜辺を有する部位が存在する場合は、当該任意角の斜辺を含む三角形、平行四辺形、台形のいずれかとして図形分割する。この場合、分割された各図形を構成する１辺ないし２辺が、ＸＹ描画直交座標系のＸ／Ｙ軸に対して平行、もしくは垂直であることを条件としない。

本発明の描画装置は、上記のような図形分割・データ生成アルゴリズム、ならびに同アルゴリズムをコーディングしたソフトウエアプログラミングによって、一括描画を行なう描画図形データを得ている。そして、当該描画図形データに基づいて単一ビームを成形し、乾板（ブランクス）もしくはウエハ上に、成形後のビームを集束放射している。尚、ＸＹ描画直交座標系において任意角の斜辺を有する描画図形パターンを単一ビームで一括描画する具体的構成については、図１〜図６を用いて前述したとおりである。

次に、本発明の描画装置における、描画パターンの図形分割例を挙げる。

図９に、任意角の斜め線を有するＬＳＩ配線パターンの例を示す。

同図のようなＬＳＩ配線パターンを電子ビームで描画する場合、従来のＶＳＢ型描画装置では、図９（ａ）に示すように、任意角の斜辺を含む全てのパターン部分を細かく複数の矩形図形２７に分割することで、当該パターン部分の斜辺部を、複数の矩形図形２７による微小段差部で近似させていた。そして、当該パターン部分について矩形図形２７毎に単一ビームを成形して順次描画していた。

一方、本発明に係るＶＳＢ型描画装置では、図９（ｂ）に示すように、任意角の斜辺を含むパターン部分についてはそのまま、斜線部を含む４辺からなる斜線図形２８として分割される。そして、このようなデータ処理によって生成された分割図形については、全て単一ビームによって夫々一括描画される。したがって、当該ＬＳＩ配線パターンの描画時間が大幅に短縮される。

また、図１０に、シリコンマイクロリングパターンの例を示す。

同図に示すシリコンマイクロリングや、フォトニックネットワークシステムのシリコンワイヤーをビームで描画する場合、従来のＶＳＢ型描画装置では、図１０（ａ）で示すように、リングパターンを、ＸＹ描画直交座標系のＸ軸に水平な複数の細長い矩形図形４５に分割し、分割した矩形図形４５毎に描画することになる。

一方、本発明に係る描画装置では、図１１に示すように、リングパターンの外周円に接点４６−２ｃ，４６−４ｃで接する２つの接線４６−３ｃ、４６−５ｃ同士が成す角度４６−１ｃが、１８０度未満で、所望の近似精度に対応する閾値であって、その接点４６−２ｃ，４６−４ｃの間隔により円周を等分割できる角度となるような、当該２つの接点４６−２ｃ，４６−４ｃを選択する。そして、この選択された２つの接点４６−２ｃ，４６−４ｃと外周円の中心とを結ぶ２つ直線がリングパターンの外周線、内周線と交わる４点を頂点とする台形図形４６−６ｃの集合体で、当該リングパターンを近似させる。その後、台形図形４６−６ｃと同一形状に単一ビームを成形し、図１０（ｂ）に示すように、成形後の単一ビーム４６を、それぞれ回転する角度を変えながら順次描画していく。

図１０（ｂ）に示すように、本発明の描画装置を使用する場合は、図１０（ａ）に示す分割描画図形に比べ、パターンの総分割図形数が少なく、円周部の近似精度も良好になる。

ＬＳＩ設計の分野では、微細加工技術の発展に伴い、トランジスタの微細化が益々加速するものと考えられる。メモリデバイスに至っては、デバイスチップのサイズを縮小することがチップ単価を下げることに直結する。そのため、チップサイズの縮小化に向けた効率的なＬＳＩのデザインは、今後益々重要になっている。その具体策として、ＸＹ描画直交座標系に対して水平、もしくは垂直方向にパターンを配置する従来の設計手法に対し、新たに、任意角の斜め方向にパターンを配置する設計手法が検討されている。この設計手法では、ＸＹ描画直交座標系に対して任意角の斜め線を有する図形が用いられる。よって、このような図形を有するＬＳＩパターンをフォトマスクに描画する場合に本発明に係るＶＳＢ型描画装置を用いることで、デバイスメーカ各社は、高品位且つ廉価なフォトマスクを入手することが可能になる。

また、ＬＳＩパターンが、従来、正方形、長方形の集合体であったのに対し、ＭＥＭＳ用リソグラフィ工程で用いられるフォトマスクやナノインプリント用モールドなどのパターン描画、マスクレスリソグラフィにおけるウエハ直接描画では、斜辺、円、弧を有する特異な図形が使用される。本発明はこのような図形の描画に適した技術であるため、上記産業分野においても、有効な製造技術の手段として広く活用することが可能になる。

本発明の実施形態によるＶＳＢ型描画装置の概略構成を示す模式図である。図１のＶＳＢ型描画装置における電子ビームの成形機構を示す模式図である。図１のＶＳＢ型描画装置における第三アパーチャのスリット幅変更機構の例を説明するための平面図である。図３の第三アパーチャの側面図である。図１及び図２のＶＳＢ型描画装置における電子ビーム成形方法を示す模式図である。図１及び図２のＶＳＢ型描画装置における電子ビーム成形方法を示す模式図である。本発明のＶＳＢ型描画装置により台形図形を描画する様子を示した図である。本発明のＶＳＢ型描画装置により回転台形図形を描画する様子を示した図である。本発明の描画装置における、任意角の斜め線を有するＬＳＩ配線パターンの図形分割例を示す図である。本発明の描画装置における、シリコンマイクロリングパターンの図形分割例を示す図である。図１０（ｂ）に示すように図形分割するときの手法を説明するための図である。従来の電子ビーム描画方法であるラスタースキャン方式を説明するための図である。従来の電子ビーム描画方法であるＶＳＢ方式を説明するための図である。従来のＶＳＢ型描画装置の概略構成を示す模式図である。従来のＶＳＢ型描画装置における電子ビームの成形機構を示す模式図である。従来のＶＳＢ型描画装置における電子ビーム成形方法を示す模式図である。従来のＶＳＢ型描画装置で台形状の図形を描くときの図である。従来のＶＳＢ型描画装置で、任意角で回転した台形状の図形を描くときの図である。

符号の説明

１電子銃
２照明レンズ系
３、５、９、１７偏向器
４Ａ，４Ｂ成形レンズ系
６縮小倍率レンズ系
７成形後の電子ビーム
８対物レンズ系
１０被描画対象板（乾板及びウェハ）
１８本発明に係る描画装置の光学系中心軸
１９ａ、２１ａ本発明の第一、第二アパーチャで成形されたビーム形状
１９ｂ、２１ｂ本発明の第一、第二、第三アパーチャで成形されたビーム形状
２０ビーム形状１９ｂを規定倍率で縮小投影したビーム形状
２２ビーム形状２１ｂを規定倍率で縮小投影したビーム形状
２７矩形図形
２８斜線図形
４１，４２遮蔽板
４３開口スリット
４４ボールベアリング
４５矩形図形
４６台形図形
１０３第一アパーチャ
１０３ａ正方形の開口部
１０４第二アパーチャ
１０４ａ正方形の開口部
１０５第三アパーチャ
１０５ａスリット状の開口部
Ｒ１、Ｒ３第一アパーチャ開口部１０３ａをその開口中心を基軸とした回転角
Ｒ２、Ｒ４第二アパーチャ開口部１０４ａをその開口中心を基軸とした回転角
Ｒ５第三アパーチャ開口部１０５ａをその開口中心を基軸とした回転角

Claims

単一電子ビームを成形する、矩形開口部が設けられた第一、第二、第三のアパーチャを備え、当該第一、第二、第三のアパーチャを順次経て成形された単一電子ビームショットで図形パターンを描画する可変成形型電子ビーム描画装置において、
前記第一アパーチャと前記第二アパーチャの各々に設けられ、それぞれのアパーチャを光軸回りに０〜３６０度までの任意の角度で回転駆動する回転駆動機構と、
前記第三アパーチャに設けられた矩形開口部の開口スリット幅を可変するスリット幅可変機構と、
を備えたことを特徴とする可変成形型電子ビーム描画装置。
前記第三アパーチャを光軸回りに０〜３６０度までの任意の角度で回転駆動する回転駆動機構をさらに備えた、請求項１に記載の可変成形型電子ビーム描画装置。