JP2000323377A - 近接効果補正方法 - Google Patents

近接効果補正方法

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JP2000323377A
JP2000323377A JP12693899A JP12693899A JP2000323377A JP 2000323377 A JP2000323377 A JP 2000323377A JP 12693899 A JP12693899 A JP 12693899A JP 12693899 A JP12693899 A JP 12693899A JP 2000323377 A JP2000323377 A JP 2000323377A
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Mamoru Nakasuji
護 中筋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドーズムラあるいは現像条件ムラがあった場
合にも線幅バラツキが小さくて済むような近接効果補正
方法を提供する。 【解決手段】 マスク上のパターン31、32、33
を、近接効果を補正する方向に予め寸法修正しておく。
マスク上のパターン領域を多数の区域に区分けし、各区
域でのパターン面積率を算出する。パターン面積率が予
め決められた値の区域であって、かつ最小線幅のパター
ンが存在する区域(標準区域)ではパターン線幅を不変
とし、標準区域よりもパターン面積率が大きい区域では
パターン線幅を細くし、標準区域よりもパターン面積率
が小さい区域ではパターン線幅を太くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジストを塗布し
た半導体ウエハ等の感応基板に電子線を用いて回路パタ
ーンを転写露光する際における近接効果の補正方法に関
する。特には、各ウエハ毎の補正露光工程を省略でき、
最小線幅が0.1μm 以下の高密度パターンをも高スル
ープットで形成することを企図した近接効果の補正方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】電子線レジストが塗布されたマスク基板
又は半導体ウエハに電子線露光を行うと、いわゆる近接
効果により、パターンの線幅等が設計値から外れること
がある。この近接効果をもたらす主な原因は、電子線の
加速電圧が50kV以上の場合は、ウエハに入射した電子
線の後方散乱である。
【0003】近接効果を補正する方法としては、パター
ン毎にドーズを変化させる方法と、パターン寸法を調整
する方法とが知られている。しかしながら、マスク上の
デバイスパターンを一括して転写する場合は、パターン
毎にドーズを変化させる方法は事実上実行不可能であ
る。一方、パターン寸法を変化させる方法についても、
その具体的方法や実際のLSIパターンでの成功例は報
告されていない。
【0004】パターン寸法を補正することにより近接効
果を補正する原理図を図2に示す。(A)は転写パター
ンを示す平面図であり、(B)は同パターンの転写され
るウエハに与えられるドーズを示すグラフであり、
(C)はラインパターン部のドーズを拡大して示すグラ
フである。
【0005】この例では、図2(A)に示すように、ラ
イン&スペースパターンが多数本(符号1…2…3)並
んでいる。このパターンをウエハ上に転写する時、近接
効果を補正しないと、図2(B)に示すように後方散乱
電子ドーズ(バックグラウンドドーズ)4に一次ビーム
のドーズが重畳されたドーズ分布5、6、7が得られ
る。ここで、このドーズの与えられたウエハを同じ現像
条件で現像するとしてスレッショールド8を与えると、
スレッショールド8とドーズ分布5、6、7の交叉する
位置での線幅が、現像される線幅となる。この線幅は、
端のパターン1(ドーズ分布5)と中央のパターン2
(ドーズ分布6)とで異なる。
【0006】図2(C)に補正の考え方を示す。ドーズ
分布を一次ドーズのみについて理想化して描くと線14
のように台形状の傾斜を持つ分布となる。ここでスレッ
ショールドの位置を考えると、端のパターンでは上の破
線9がスレッショールドの位置となり、中央部のパター
ンでは下の破線10がスレッショールドの位置になる。
こうなるのは、後方散乱電子のドーズの分だけ中央部の
ドーズ分布が高くなるからである。
【0007】このままでは、端のパターンの線幅が細く
なるので、この端のパターンを太らせることを考える。
端のパターンを太らせた場合のドーズ分布を図1(C)
の右側に描いてある。この場合のドーズ分布14′は、
左のドーズ分布14よりも幅広である。そのため、同じ
位置にあるスレッショールド9と交叉するドーズ分布1
4′の幅は幅12となり、図1(C)の左側の場合の幅
13と同じになる。このように、パターンの存在する場
所に応じてパターン幅を太らせたり細くしたりしてパタ
ーン線幅を所望の値にすることにより近接効果を補正し
て正しい寸法の転写パターンを得ることができる。
【0008】ところが実際のドーズ分布は実線14、1
4′のような直線ではなく、点線15、15′で示した
ような誤差関数となる。誤差関数は強度のピークを1.
0とすれば、強度が0.5の点が傾斜が最大であり、強
度0.5の点から離れるにしたがって傾斜が小さくな
る。したがって、強度0.5の点から離れた部分では、
ドーズムラあるいは現像条件ムラなどでスレッショール
ドがわずかに上下した時の線幅のバラツキが大きくな
る。
【0009】本発明の目的は、ドーズムラあるいは現像
条件ムラがあった場合にも線幅バラツキが小さくて済む
ような近接効果補正方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記課題を解決するため、本発明の第1態様の近接効果補
正方法は、感応基板上に転写すべきパターンを有するマ
スクを電子線で照明し、マスクを通過した電子線を感応
基板上に結像させてパターンを転写する際に、近接効果
を補正する方向にマスク上のパターンを予め寸法修正し
ておく近接効果補正方法であって;マスク上のパターン
領域を代表的な複数の区域に区分けし、各区域でのパタ
ーン面積率を算出し、パターン面積率が予め決められた
値の区域であって、かつ最小線幅のパターンが存在する
区域(標準区域)ではパターン線幅を不変とし、標準区
域よりもパターン面積率が大きい区域ではパターン線幅
を細くし、標準区域よりもパターン面積率が小さい区域
ではパターン線幅を太くすることを特徴とする。
【0011】近接効果補正をパターン寸法変化で行う方
法は、GHOST法(被露光面全体でバックグラウンド
ドーズが同じになるように補正露光する方法)などのよ
うな厳密に近接効果補正できる方法に比べて、近似にす
ぎない。しかし、その代わりに、GHOST法では全て
の感応基板(ウエハ等)に補正露光を実施しなければな
らないのに対して、パターン寸法を変化させる方法では
マスクで補正できるので、ウエハ毎の補正露光が不要と
なり製造工程が簡便になるという利点がある。しかしパ
ターン寸法を変化させる方法は近似であるから、全ての
条件で近接効果補正できるとは限らない。本発明では最
小線幅のパターン及びパターン面積率に注目し、パター
ン線幅を変化させない標準区域の選び方を個々のレジス
ト条件に合わせて選択することにより、上記近似によっ
て生じる誤差を最小にすることができる。
【0012】本発明の第2態様の近接効果補正方法は、
感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクをある
加速電圧の電子線で照明し、マスクを通過した電子線を
感応基板上に結像させてパターンを転写する際に、近接
効果を補正する方向にマスク上のパターンを予め寸法修
正しておく近接効果補正方法であって;マスク上のパタ
ーン領域を、上記加速電圧の電子線の感応基板上におけ
る後方散乱電子の拡り寸法をマスク上の寸法に換算した
寸法より小さい区域に区分けし、該区域の周辺に及ぶ上
記拡り寸法よりは小さい半径の領域についてパターン面
積率を算出し、算出されたパターン面積率が予め決めら
れた値の区域であって、かつ最小線幅のパターンが存在
する区域(標準区域)ではパターン線幅を不変とし、標
準区域よりもパターン面積率が大きい区域ではパターン
線幅を細くし、標準区域よりもパターン面積率が小さい
区域ではパターン線幅を太くすることを特徴とする。
【0013】すなわち、ある対象の区域のパターン面積
率を、その区域のみならず、その区域の周囲の後方散乱
電子の影響が相当にありうる部分において算出する。こ
れにより、当該区域における近接効果の程度をより実態
に近い形で把握することができ、補正の精度が向上す
る。
【0014】本発明の第3態様の近接効果補正方法は、
パターン面積率が最大でかつ最小線幅のパターンが存在
する区域でパターン線幅を不変とし、他の区域でパター
ン線幅を太くすることを特徴とする。
【0015】この態様の近接効果補正方法は、レジスト
ヒーティングと呼ばれる問題に対応する必要がある場合
に有用である。レジストヒーティングとは、広い面積の
パターンが露光される部分でレジストの温度が上がりレ
ジストの感度が高くなる現象である。一方、狭いパター
ンが露光される部分ではレジストの温度が上がらず感度
が低いのでパターンがより狭くなってしまう。このよう
に細い線幅のパターンが形成され難い傾向がある場合に
は、やせ細る傾向のパターンを予め太らせる近接効果補
正方法を採るのがよい。
【0016】本発明の第4態様の近接効果補正方法は、
パターン面積率が最小でかつ最小線幅のパターンが存在
する区域でパターン線幅を不変とし、他の区域でパター
ン線幅を細くすることを特徴とする。
【0017】この態様の近接効果補正方法は、プロセス
バイアスと呼ばれる手法との併用に有利である。実際の
半導体デバイスの生産ラインにおいてはプロセスバイア
スと呼ばれる手法を用いる場合があり、ある線幅のパタ
ーンを最も線幅バラツキが小さくなるように形成するに
は、パターン寸法を希望の値にせず、わざとずらし値に
設計した方がよいとされている。このプロセスバイアス
の値は通常は負の値、すなわち希望の値より数%小さい
寸法に設計した方が線幅のバラツキが小さくなる。この
プロセスバイアスの負の値が比較的大きい場合には、寸
法が小さい方が有利なので、近接効果補正は太る傾向の
パターンを細らせる方法を採るのがよい。
【0018】以下、図面を参照しつつ説明する。図1
は、本発明の1実施例に係る近接効果補正方法で用いる
パターン寸法補正用のマスクの平面図である。図中にお
いて符号1はパターン領域境界を表し、符号2は小領域
境界を表し、符号3は(非パターン面積−一定値)の開
口を表し、符号4はパターン領域での開口を表し、符号
5は最小線幅を含み、非パターン面積が最小の場所(開
口がない)を表し、符号6は補正露光用マスクを表す。
【0019】補正露光用マスク6は、転写用マスク領域
と同じ広さのマスク領域1の外側に、転写時の後方散乱
電子の及ぶ寸法の4倍の幅を持つ領域を設け、その領域
を20μm 角の区域に分割し、各区域でパターンがない
非パターン面積を算出した。そして最小線幅を含み、か
つ上記非パターン面積が最小になる値を選び、各区域で
の非パターン面積からこの値を差引いた面積を算出し、
その面積を持つ開口を各区域に設け、マスク描画後現像
前に、このマスクを用いて光を用いて補正露光を行っ
た。この時開口のエッジのボケは、マスク面上で、電子
ビーム転写時の後方散乱電子の拡がり半径のボケとなる
ようボカした条件で補正露光を行った。
【0020】その結果を説明する図を図3に示す。
(A)及び(C)は転写パターンを示す平面図であり、
(B)は同パターンの転写されるウエハに与えられるド
ーズを示すグラフである。この例では、図3(A)に示
すように、最小線幅で十分長いライン&スペースパター
ンが多数本(符号31…32…33)並んでいる。符号
31、33は端のパターンであり、符号32は中央部の
パターンを代表して示したものである。
【0021】補正露光を行わないと後方散乱によるバッ
クグランドドーズは破線34のごとくになり、補正露光
を行うとバックグランドドーズは破線40のレベルに上
る。そして、一次ビームによるドーズを加えた各パター
ン31、32、33のドーズ値は、実線で表すピーク3
5、36、37で示した値となる。
【0022】次にスレッシュールド38、39を決め
る。スレッシュールドの決め方によって、マスク上に形
成されるパターン寸法は種々の値を取り得る。まず、レ
ジストヒーティングが著しいレジストでパターン転写を
行う場合には現像のスレッショールド39のように、高
密度部でのパターン36の寸法がほぼ正しい寸法となる
条件にして現像を行う。
【0023】また、パターン転写時に負のプロセスバイ
アスを用いる方が線幅精度がよくなるプロセスの場合
は、マスクプロセスでの現像条件をスレッシュールド3
8で示したように、粗パターン31、33の線幅が設計
通りになる条件で現像を行えば、図3(C)の点線42
で示したようなパターン線幅、つまり高密度部ではパタ
ーンが細見に形成され、粗なパターン部ではパターンが
標準の値に形成される。さらに、プロセスバイアスの値
が負で、その絶対値がもっと大きい場合に線幅精度がよ
いプロセスの場合には、現像条件を粗パターン領域でも
標準寸法より小さく形成される条件でマスクパターンを
補正してもよい。
【0024】要するに、プロセスバイアスの値とレジス
トヒーティングを考慮し、最適の現像条件を選べばよ
い。この選定はためし転写を行ってもよいし、シュミレ
ーションあるいは経験から決めてもよい。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ドーズムラあるいは現像条件ムラがあった場
合にも線幅バラツキが小さくて済むような近接効果補正
方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例に係る近接効果補正方法で用
いる補正露光用マスクの例を示す平面図である。
【図2】(A)は、本発明の転写パターンを示す平面図
であり、(B)は同パターンの転写されるウエハに与え
られるドーズを示すグラフであり、(C)はラインパタ
ーン部のドーズを拡大して示すグラフである。
【図3】マスク描画後に補正露光を行ったマスクを用い
てウエハ露光を行う実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
1 パターン領域境界 2 小領域境界 3 (非パターン面積−一定値)の開口 4 パターン領域での開口 5 最小線幅を含み、非パターン面積が最小の場所(開
口がない) 6 補正露光用マスク 8 中央部パターンに合わせたスレッショールド 9 スレッショールド 10 スレッショ
ールド 11 スレッショールド 12、13 線
幅 14 近似ドーズ分布 15 実ドーズ
分布 31 形成したいパターン 32 形成した
いパターン中央部 33 形成したいパターン端部 34 パターン描画時の後方散乱によるバックグラウン
ドドーズ 35 パターン形成時のドーズ+補正露光ドーズ 36 パターン形成時のドーズ+補正露光ドーズ中央部 37 パターン形成時のドーズ+補正露光ドーズ端部 38 端部でのパターンが標準値になるスレッショール
ド 39 中央部でのパターンが標準値になるスレッショー
ルド 40 補正露光を行った後のバックグランドドーズ 41 中央部での線幅が標準値となったパターン 42 端部での線幅が標準値となったパターン

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感応基板上に転写すべきパターンを有す
    るマスクを電子線で照明し、マスクを通過した電子線を
    感応基板上に結像させてパターンを転写する際に、近接
    効果を補正する方向にマスク上のパターンを予め寸法修
    正しておく近接効果補正方法であって;マスク上のパタ
    ーン領域を代表的な複数の区域に区分けし、 各区域でのパターン面積率を算出し、 パターン面積率が予め決められた値の区域であって、か
    つ最小線幅のパターンが存在する区域(標準区域)では
    パターン線幅を不変とし、 標準区域よりもパターン面積率が大きい区域ではパター
    ン線幅を細くし、 標準区域よりもパターン面積率が小さい区域ではパター
    ン線幅を太くすることを特徴とする近接効果補正方法。
  2. 【請求項2】 上記予め決められたパターン面積率が、
    パターン面積率の最大と最小の中間値であることを特徴
    とする請求項1記載の近接効果補正方法。
  3. 【請求項3】 感応基板上に転写すべきパターンを有す
    るマスクを電子線で照明し、マスクを通過した電子線を
    感応基板上に結像させてパターンを転写する際に、近接
    効果を補正する方向にマスク上のパターンを予め寸法修
    正しておく近接効果補正方法であって;マスク上のパタ
    ーン領域を代表的な複数の区域に区分けし、 各区域でのパターン面積率を算出し、 パターン面積率が最大でかつ最小線幅のパターンが存在
    する区域でパターン線幅を不変とし、 他の区域でパターン線幅を太くすることを特徴とする近
    接効果補正方法。
  4. 【請求項4】 レジストヒーティングの問題となるレジ
    ストで上記方法を適用することを特徴とする請求項3記
    載の近接効果補正方法。
  5. 【請求項5】 感応基板上に転写すべきパターンを有す
    るマスクを電子線で照明し、マスクを通過した電子線を
    感応基板上に結像させてパターンを転写する際に、近接
    効果を補正する方向にマスク上のパターンを予め寸法修
    正しておく近接効果補正方法であって;マスク上のパタ
    ーン領域を代表的な複数の区域に区分けし、 各区域でのパターン面積率を算出し、 パターン面積率が最小でかつ最小線幅のパターンが存在
    する区域でパターン線幅を不変とし、 他の区域でパターン線幅を細くすることを特徴とする近
    接効果補正方法。
  6. 【請求項6】 負のプロセスバイアスを設定する場合に
    上記方法を適用することを特徴とする請求項5記載の近
    接効果補正方法。
  7. 【請求項7】 マスク上のパターン領域とその周辺の転
    写時の後方散乱電子の及ぶ領域とを含む領域を上記後方
    散乱電子の及ぶ領域の半径より小さい寸法の区域に分割
    し、 各区域で非パターン部の面積を算出し、 それらの値から、最小線幅を含みかつ上記面積が最小値
    となる区域における該面積を差引いた面積を算出し、 その面積に等しい開口を上記各区域に設けた補正露光用
    マスクを作成し、 このマスクを用いて電子ビーム転写時の後方散乱電子の
    拡がり幅の直径程度にボケた光ビームで補正露光を行う
    ことによって上記マスクのパターン寸法補正を行うこと
    を特徴とする請求項1〜6記載の近接効果補正方法。
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