JP2000508839A - パターン発生における近接効果のランタイム補正の方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ラスタ走査方法を用いて基板をパターンに露光する電子ビームパターン発生システム。このシステムはパターンのラスタ表示を複数の画素線量露光レベルとして蓄積する。このシステムはこれら画素線量露光レベルを一つ以上の近接効果について評価し、線量露光レベルや画素位置の補正値を算出する。このシステムは必要に応じて中間結果および最終結果の算出および蓄積のための装置を含む。それら結果の算出に伴って、補正値を露光線量変調器に供給し、そこでパターンの形成に適用する。電子散乱および電子加熱に起因する遠域および近域近接効果に対する補正値も全体的熱膨張に起因する近接効果に対する補正値も算出され、露光進行中に供給され、補正ずみのパターンで露光が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 パターン発生における近接効果のランタイム補正の方法および装置背景 発明の分野 本発明は、概括的にはパターンを基板に形成するためのシステムに使用す るパターン発生装置とその方法に関し、詳細には発生したパターンをランタイム 中に補正するラスタ走査描画ストラテジー利用型の、例えば、半導体工業に使用 される種類の電子ビームパターン発生システムおよびその種システムの使用に関 する。従来技術の説明 すべての隣接点の露光による、描像されたパターン内の点の露光に対する すべての効果は、近接効果と呼ばれている。例えば、電子の光学的露光の限定さ れた解像度または固有のレジスト解像度、レジスト層内の電子散乱およびレジス ト層が置かれている基板からの後方散乱は、特定の点へ移送された露光量の分布 のにじみの原因となる。従って、特定の点へ移送されるように設計された露光量 の一部は、実際に、隣接点へ移送される。 さらに、特定の点におけるレジスト層の露光は、隣接点へ外方へ拡散する レジストの局部的加熱を発生する。この結果、これらの隣接、近接点におけるレ ジストの感度が変化する。 レジストが形成されている基板の熱膨張は、基板の不均一な熱膨張により 隣接点に面の位置誤差を生ずる、ほかの局部的加熱効果である。 これらの近接効果はすべて、特定の点に実際的または影響のある露光量の 誤差を発生する。散乱効果と熱膨張は、電子がレジストに影響を与える点の位置 を変えることにより、実際の露光量の誤差の原因となる。レジスト加熱は、レジ ストの電子に対する感度を変えることにより、影響のある露光量の誤差を発生す る。 散乱効果が、隣接地点へ移送される全露光量にだけ依存する場合、熱膨張 とレジスト加熱効果もまた、露光移動の速度と時間により影響を受ける。従って 、多様なメカニズムにより、近接効果は、大きさ、形状またはリソグラフィ面の 位置の望ましくない変化を発生する。 これらの誤差の補正は、より精度と正確度を必要とする、次第に複雑なパ ターンのより小さい幾何学的形状への傾向により増大した電子ビームリソグラフ ィの重要な面である。幾つかの部分的解決策が試みられ、及びまたは提案された が、これらは前述の効果のすべてに対し補正を行わず、露光のランタイム中に補 正の計算と実行の両方を行わない。 この様な一つの部分的解決策は、米国特許No.5,294,800、１９９４年３月 １５日発行、チュング他の主題であり、電子散乱効果の計算補正を目的としてい る。”集積回路チップ設計．．．は、それぞれは同数の形状の頂点の回りに含ん でいる区画へ分割される（分配と呼ばれる）。．．．形状は前方と後方の散乱に ついて近接補正される。．．．このプロセスは最後の区画が処理されるまで各区 画について反復される。”電子散乱効果の補正だけの他に、改善された計算方法 が、画像後処理段階の間使用され、従って、露光ランタイムの間には行われない 。 他の部分的解決策は、米国特許No.8,051,598、１９９１年９月２４日発行 、アシュトン他、ライク チュング他は、電子散乱効果だけについての補正を目 的としており、データの後処理の間行われる。アシュトン他は、”高電圧及びま たは非常に密なパターンに適している電子ビームリソグラフィ用の近接効果補正 方法は、後方散乱と前方散乱の補正に適用される”としている。 エム パリックにより提案された他の方法、ジャーナル オブ アプライ ド フィジックス、５０（６）、１９７９年６月４３７１，４３７８，４３８３ 、”電子ビームリソグラフィの近接効果の補正、（Ｉ．理論）（II．実行）（II I．実験）は、パターンを小片に分割し、均一なレジスト量を確実にするため、 各小片の露光を修正しているが、この方法は、すべての近接効果を考慮せず、ラ ンタイム計算と両立しない。 オット他により提案されたさらに他の方法、”ＡＢＥＬＥ−１５０に付い ての近接補正”、ジャーナル オブ バキュウム サイエンス テクノロジーＢ ６巻（１）１９８８年１月／２月、４４３頁は、面の縁の露光量をパターン領 域の残部から分離して制御することにより、散乱近接効果を補正する方法を述べ ている。しかし、パリックのように、これはすべての近接効果を考慮せず、ラン タイム計算と両立しない。 これらおよび多くの他の方法は、ベクトルデータフォーマットのデータに より補正を計算している。ベクトルフォーマットのデータは、近く隣接部が容易 に見つけられるように、必ずしも構成されていないので、補正を決定するに必要 な計算は、非常に複雑である。その上、ベクトルデータは加熱補正を行うのに必 要である、連続露光とタイミングに関する特定の情報をめったに含んでいない。 補正がベクトルデータベースから計算される場合、データは最初に、補正 が計算される前に空間的および一時的に分類されなければならない。データベー スが離散した面を定義するので、計算はこの様なパターン面をさらに小さい構成 要素へ分解し、次に、補正量を各構成要素に割り付けなければならない。散乱の 範囲が増大し、面が小さくなるにつれて、各面の補正量の計算は、非常に多数の 隣接面からの寄与を考慮しなければならず、データファイル内の各面に付いての 多くの分類と幾何学的操作を必要とする。従って、近接補正の前処理は遅く、ベ クトルデータ表示を露光またはランタイムの間で近接補正することは、現実的で ない。 露光に関するデータの交互表示による電子ビームリソグラフィ装置は、米 国特許No.3,900,737、１９７５年８月１９日発行、コリアー他の主題である。開 示された露光装置は、テレビジョンによく似た、周期的ラスタ走査によりパター ンを露光する。このような装置は、各構成画素の露光が指定される場合、所定の 非常に細分化された格子に露光されるパターンを表す”ラスタ化された”または ”画素化された”データフォーマットへ、ベクトルデータ表示を変換する。全パ ターンデータベースをラスタ走査フォーマットで格納するには、非常に多くのメ モリーが実用的であることが必要であり、従って、これらの装置は、さらにコン パクトなベクトルデータフォーマットで始動し、露光中にランタイムにおいてラ スタ化されたデータを発生する。 ベクトルデータから形成されたラスタフォーマットは、空間的に、一時的 に分類される画素へ分解され、これにより、近接補正の計算を単純化し、その速 度を速める。レジスト加熱補正は、その補正が画素露光の位置と時間との正常な 関係を必要とするので、ラスタ化されたフォーマットを使用する。しかし、ラス タ化されたデータは露光中にのみ使用できるので、ラスタ化されたデータからの 近接効果補正の計算は、ランタイムの間に行われなければならない。 従来技術の一つの方法、”ゴースト”法は、本質的にランタイム補正法の 一例である。（参照、米国特許Ｎｏ．４，４４６３，２６５、１９８４年７月３ １日、オーエン他）”ゴースト法”は二つの別個の露光行程を使用しており、そ の一つは焦点合わせのビームによるパターン露光であり、第二は散乱範囲と同じ 大きさの焦点外れビームによる補足パターンの露光である。かなりのリアルタイ ム計算は必要ない。しかし、”ゴースト法”は露光時間が２倍である。その上、 それは露光のコントラストを減少することを示しており、これは処理量と面の大 きさの制御に悪影響を与える。最後に、”ゴースト法”は、小さい範囲の散乱と 解像度効果を補正することが出来ない。従って、”ゴースト法”は、最適な近接 補正法ではない。 従って、ランタイム中のすべての電子散乱近接効果の補正を計算する方法 を有することが望ましい。レジスト加熱および基板膨張さらに電子散乱の近接効 果補正を計算する方法も望まれる。概要 本発明は、パターンへの近接効果の補正を露光ランタイム中に行うことが 出来る、ラスタ走査機能を採用しているパターン発生装置、及びその方法を意図 している。上述の実施態様は電子ビーム装置を意図しているが、本発明は、他の 荷電微小ビーム装置にも適用する。 本発明は、ベクトル化されたパターン表示をラスタ化されたパターン表示 へ変換し、この表示を画素化された露光レベルデータとして一時的に格納する装 置を提供することを目的としている。次に、データは、格納装置から引き出され 、近接効果補正が行われる。 長期散乱と加熱効果の補正のために、画素化された露光レベルデータが、 離散したセルへ分割された粗い範囲マップを計算するために使用される。各セル の平均露光された領域、またはパターン範囲が計算され、次に、長期散乱と加熱 効果量の乗数を決定するため、事前に計算された合成核により合成される。さら に、粗い範囲マップが、全体的熱膨張マップを計算するため有利に活用される。 全体的熱膨張マップは、適用量の露光と位置の履歴を含んでおり、これらにより 、補正が、加熱による大きさと形状の変化を計算することにより、適用量の露光 と位置のデータについて行われる。この様にして、熱膨張による近接効果の補正 が計算される。 短期近接効果補正は、最も近く隣接した画素の露光量を評価することによ り、各画素のパターンの前後関係を最初に識別して、行われる。次に、識別され たパターンの前後関係は、ルックアップテーブル内に見出され、短期適用量乗数 が各画素について引き出される。これらの適用量乗数は、事前決定されたパター ンの縁における、各セルについて事前に計算された適用量の修正であり、散乱と 加熱の合成核によりパターン範囲を合成することにより計算される。長期適用量 乗数と短期適用量乗数は、各画素に付いての適用量変調データを形成するため事 前に計算された露光ルックアップテーブルにより、組み合わされる。 行われた各タイプの補正について、装置は、計算を行い、補正結果の一時 的格納を行うように設定されている。各一時的格納装置は、全パターンと補正の 挿入と引き出しのデータ経路の一部、及びまたは中間結果を格納する。 露光量変調器装置が設定されており、これは長期と短期の適用量変調デー タを引き出し、組み合わせて、画素の露光の直前にパターンの各画素について補 正された適用量を決定する。全体的熱膨張マップが形成され、各画素の位置の補 正を決定するために使用される。次に、各画素の補正された露光量と位置のデー タは、補正位置における各画素の露光を補正露光量で指示するために設けられた 露光装置へ送られる。図面の簡単な説明 図１は、ビームを規則的格子上に位置付けるための、周期的ラスタ走査お よびステージ移動によるラスタ走査描画ストラテジーの単純化した描写図である 。 図２は、本発明の実施態様におけるラスタ化されたパターンデータから引 き出された粗い範囲マップの描写略図である。 図３は、本発明の実施態様に使用された、ラスタ化されたデータベースか らの長期散乱と加熱近接効果のランタイム補正するため、中間近接効果補正出力 を発生するに必要な段階を示す構成図である。 図４は、本発明の実施態様の、縁と角などのパターン面を認識するために 、ラスタ化されたデータベースからの最も近く隣接した画素露光の使用を示す簡 略図である。 図５は、本発明の実施態様に使用された、ラスタ化されたデータベースか らの短期近接効果のランタイム補正するため、中間近接効果補正出力を発生する に必要な段階を示す構成図である。 図６は、本発明の実施態様に使用された、ラスタ化されたデータベースか ら長期と短期の近接効果を補正するため、中間近接効果補正出力を発生するする に必要な段階を示す構成図である。 図７は、本発明の実施態様の、最も近い隣接画素のルックアップテーブル による、ラスタ化されたデータベースからのパターンデータの事前プログラムさ れた変形の一例の説明図である。 図８は、本発明の実施態様の、パターン範囲データによる、全体的熱膨張 効果と補正を示す簡略図である。詳細な説明 図１〜８に示された方法と構造を参照して、本発明の実施態様を説明す る。これらの図は、理解と説明を容易にするだけに作成された略図である。本発 明の実施態様の多様な変形は、説明するにつれて、本技術に精通した当事者には 明らかになるであろう。例えば、ラスタ化された画素データの描写は、画素露光 を説明するため６４レベルの一つにより説明されているが、本技術の一般の専門 家は、他の適切な数のレベルによる描写は、行うことが出来ることは理解される であろう。同様に、補正プロセスの同様な段階を実行する他の電子構成も描くこ とが出来る。本発明の教示に基づき、これらの教示が本技術を進歩させたこの様 な修正、変形または適応は、すべて、本発明の精神と範囲内にあると見なされる 。 ここに開示されたランタイム近接補正は、電子ビームパターン形成装置内 で、ラスタ走査書き込み機能とラスタ化されたパターンデータ表示を採用してい る。図１はラスタ走査書き込み機能の描写図である。一つ以上の丸い、または他 の形状の電子ビーム１０が、最初の方向２０へ周期的に走査され、直角方向の１ 秒の段階運動が、各画素４０の露光を行う。各時間ビーム１０は、最初の方向２ ０へ走査され、一つ以上の列の画素４０を露光する。この書き込み機能を支援す るため、データは規則正しい配列の露光データとして構成されている。約０．２ 〜2．０μｍの範囲の大きさを有する面を書き込むために、画素は一般に、直径 で約０．０５〜０．２ミクロン（μｍ）の範囲にある。各画素４０の露光データ は、一つの露光レベルＰ_ijから成っており、ｉとｊは格子５０のメモリである。 電子ビーム１０がオンまたはオフの場合、それぞれＰ_ij＝１または０である。複 合装置は６４レベルＰ_ij＝０〜６３を使用することが出来る。 ここで考察する近接効果は、三つの広いカテゴリ長期効果、短期効果およ び全体的熱膨張効果の一つに入る。これらの多様な近接効果の補正は、たとえあ るにしても、どの適用量修正が書き込み中に各画素へ加えられるかを決定するた め、すべて計算を必要とする。幾つかの計算は、ここで説明したようなランタイ ム補正を行うため、各種の関数を相互に合成することを必要とする。幾つかの計 算は、補正を形成するため、事前に計算されたルックアップテーブルと合成核を 使用する。さらに、或る計算は、他の補正を形成するため、最初に計算されたデ ータを使用する。従って、全体的熱膨張は、長期近接効果について計算されたパ ターン範囲データから推定される。 図２に関し、ラスタフオーマットの一つの領域のパターンデータ１２０が 示されている。長期の加熱と散乱の補正を決定するため、領域１２０の各位置に おける合成計算が必要である。この様な合成計算は、すべての近くの位置からの 露光量の寄与を合計し、一般に次のように表される：ここで、Ｐ（ｘ，ｙ）は、位置（ｘ，ｙ）におけるパターン露光の大きさを記述 する数学的関数であり、ｆ（ｘ’，ｙ’）は、位置（ｘ’，ｙ’）における単位 露光量の相対的影響を、すべての近くの位置からの全影響の百分率として記述す る点の拡がりまたはにじみの数学的関数である。 関数が、ラスタ化されたフォーマットで、図２に示されたように目盛りｉ ，ｊの離散位置を有する格子１１０上に表されるならば、格子位置ｋ，１におけ る 合成Ｃ＝（Ｐ^*ｆ）は次のように表される： ここで、拡がり関数ｆは正規化され、Ｃは、合成で使用された核ｆに依存する散 乱またはにじみに適用する。拡がり関数は、半径１２０内にのみ有意義な値を有 し、従って、式２の合成は、示された領域においてのみ評価されなければならな い。 核画素の位置に付いての式２の反復計算は、近接効果を考慮した修正され たマップを形成する。個々の画素の大きさが、近接効果の相互作用の範囲と比較 して小さいならば、核画素に必要な計算数は、ランタイム補正について非常に大 きい。例えば、側面当たり５０μの計算領域と０．０５μｍのビーム直径を有す る５０ｋＶの電子ビームは、領域１００内に１，０００，０００個の画素を有す る。従って、これは余りに大きく、ラスタ走査リソグラフィにおけるように、画 素の走査速度は１００ＭＨｚを越える。 しかし、画素を基本単位としてむしろ使用するならば、パターンは、セル １３０を有する粗い範囲格子上に表され、このセルは画素より大きいが、特定ビ ーム加速電圧の散乱範囲よりさらに小さく、計算は簡単になる。Ｎ×Ｎ画素デー タ領域よりむしろ、Ｍ×Ｍセル単位のデータ領域目盛りｋ，ｌが形成され、各単 位は（Ｎ／Ｍ）²個の独立画素を含んでいる。この単純化は、ゆっくり変化する 点の拡がり関数ｆ_k.lの値を各単位の中間に置く。セル内の各画素の拡がり関数 がこの値により十分に表されるならば、計算速度は非常に高められる。 図２の中心にあるセル１４０に関し、式２の合成値は次のようになる： 画素サイクル当たり一つの加算動作は、さらに、各セル当たり局部的範囲 Ｐ_k,l＝１／４ｉ_o，ｊ_oΣＰ_i,jを粗い格子上に見つけ出すことを必要とされるが 、 合成の乗算と加算の数は減少する。Ｎ²動作よりむしろ、Ｍ²動作だけが一つのセ ル当たりＣ_ijを見つけ出すことが必要とされる。従って、代表的１００ＭＨｚ画 素露光速度に関しては、Ｍ×Ｍ合成器の個々の動作速度は、可能な長期近接効果 のリアルタイム計算を行う１０ＭＨｚより低い。 この簡素化が行われ、各セル当たりの合成値Ｃ_klが計算されると、一つの セルによるすべての画素の適用量変調の固有アルゴリズムが、補正マップを計算 するために適用される。使用された固有のアルゴリズムは変化するが、選択され たアルゴリズムは、基本的に設計選択であり、すべての面の縁に付加された有効 なエネルギーがレジスト形成に最適な閾値エネルギーに等しい露光量関数を発生 するように適合される。付加エネルギーの勾配が最も急であり、縁が適用量の誤 差によるずれの最も少ない所に、この最適閾値Ｅ_eff＝１／２は位置付けられる 。 長期散乱と加熱効果の両方を組み合わせる可能なアルゴリズムの一つの例 は、次のように表される： η 上方へ進む後方散乱からの、レジストに付加された全エネルギーの、 下方へ移動する電子によるエネルギーに対する比である。 μ 加熱効果の無い同じ露光と比較して、すべての周囲の前に露光照射さ 露光されて、加熱効果を発生する時付加された別の有効な露光を反映 する定数である。 γ レジストの下の基板からの間接的加熱効果を反映する正規化された拡 がり関数である。 β レジスト下の基板からの後方散乱の後に、上方へ進む電子による、レ ジストに付加されたエネルギーを反映する正規化された拡がり関数で ある。 合成核γ_klとβ_klは事前に計算されるが、各位置ｋ，ｌの合成値（Ｐ^*γ ）_klと(Ｐ^*β）_klは、ランタイムにおいてパターンデータから計算される。加熱 と散乱の範囲（Ｐ^*β）と（Ｐ^*γ）の各組み合わせの固有の適用量乗数ｄ_βrが ある ので、このデータは、セルｋ，ｌ内のすべての照射の補正適用量乗数ｄ_βγを見 つけるための探索アドレスデータとして使用することが出来る。核を有するパタ ーンの合成は、ランタイムにおいて実際に行わなければならない、唯一のパター ン依存の計算である。 図３に戻り、本発明の実施態様の長期加熱と散乱の近接効果のランタイム 補正を示す構成図が示されている。形成されると、ラスタ化された画素データは 、例えば、パターンバッファ記憶器２００へ格納され、累積合算器２１０へ送ら れる。合算器２１０は、各セルｋ，ｌ内のすべての画素のΣＰ_ijを行い、粗い範 囲マップＰ_klを形成する。粗い範囲マップＰ_klは、マップバッファ記憶器２２０ に格納される。マップバッファ器２２０が一杯になると、マップP_klデータは、 乗算器／累積加算器すなわち合成器２３０へ送られ、各セルの合成Ｃ_kl＝（Ｐ_kl ^* ｆ_kl）が、核バッファ記憶器２４０から合成器２３０へ送られた事前計算の合 成核データにより計算される。この様にして、合成の合計ΣＰ_klｆ_klは、各セル 毎に一度計算される。各値ΣＰ_klｆ_klは、範囲Ｃ_klに対応する補正ｄ_klを保持す る探索表器２５０のアドレスとして使用される。最後に、適用量修正のために選 択された値ｄ_klは、露光量変調バッファ記憶器２６０に格納される。長期散乱と 加熱の同時計算は、異なる合成計算を必要とするので、必要な場合、それぞれに 別個の核記憶器２４０と合成器２３０がある。 粗いマップ領域の縁に近い解像度の合成には、隣接領域からのデータが必 要である。従って、パターンバッファ記憶器２００は、そのセグメントを囲んで いる一つの走査の帯状の縁領域２０５のセグメントに関するデータを有する。こ れらの縁領域２０５は、加熱と散乱の範囲にほぼ等しい幅を有する。一般的ビー ム電圧については、この縁は、幅が約１０〜２０μｍである。図１の走査領域２ ０は、一般に１０倍広いので、この縁データをさらに必要としても、処理量を著 しく減少しない。従って、ラスタ走査パターン形成データフォーマットから引き 出された粗い範囲マップは、加速された合成計算を行う。さらに、さらに、粗い マップセル内の適用量修正を可能にする合成器の構成が示されており、この場合 、探索表が補正アルゴリズムをこの様な粗いマップデータから実行するために使 用される。同時の長期加熱と散乱補正が必要とされる場合、アナログ合成器と格 納器が使用される。本技術に習熟した専門家は知っているように、図３に関して 上 述した装置と以降に図５と６に関して説明する装置のそれぞれは、実行可能な技 術である。例えば、合成器２３０は、前述の合成を行うように設計されたソフト ウェアを実行する汎用的マイクロプロセッサであるか、または、合成器２３０は 、一つ以上の半導体素子により稼動される合成駆動器である。 限定された画像の解像度、前方散乱および隣接した画素の位置からの局部 的加熱による短期近接効果の説明を始めるとして、図４ａと４ｂは、中心の画素 ３００を取り巻く最も近い隣接画素の３×３の配列を示している。すべての８個 の最も近い隣接画素が完全に露光され、例えば、Ｐ_ij＝１であるならば、画素３ ００は一つの面の内部画素である。すべての最も近い隣接画素が露光されず、例 えば、Ｐ_ij＝０であるならば、画素３００は一つの面の縁か角のいずれかにある 。図４ａと４ｂの両図において、中心の画素３００は、ほぼ直角の外角をぼけて 示している。 短期近接効果は、図４ａと４ｂのそれぞれの線３１０により示されている ように、この角を丸み付ける。しかし、適用量補正は、有効な露光量が線３１０ に沿ったすべての点において同一であることを確実にすることが出来る。必要な 適用量の補正を行うため、縁と角の画素における（Ｐ^*ｋ）_eと（Ｐ^*σ）_eの値は 、各縁の画素の適用量変調器を計算するため、決定され、適用されることが必要 である。従って、レジストを通って下方へ移動する電子に関する、正規化された 拡がり関数による合成縁範囲関数（Ｐ^*ｋ）_e、及び直接加熱による正規化された 拡がり関数σ（ｘ’，ｙ’）による局部的縁範囲関数（Ｐ^*σ）_eは、縁露光量補 正を決定するため使用される。 従って、短期縁適用量補正は三つの段階から成っている。第一は、合成と 縁変調適用量補正の事前計算である。これらの計算は、最も近い隣接画素の３× ３配列の各可能なパターンコンテキストに関し事前に行われる。第二は、ラスタ 化されたデータからの特定のパターンの認識であり、第三は、適用量修正を各縁 画素へ割り付けることによる補正の実行である。後の二つの段階だけはランタイ ムに起こらなければならない。 短期近接効果補正は合成器回路によっても計算されるが、近くの隣接画素 データによる探索表の技術は、一層効率的である。非常に限定された数の、縁と 角などの可能なパターンが、数個の画素の領域内に見られる。これらは、容易に 認識され、探索表内の適切な乗数を見つけることにより補正される。 図４ａと４ｂにおいて、円３２０は、ｋまたはσにより反映された相互作 用が働く範囲を示している。補正が適切に働くならば、展開されたパターンの縁 は、抽出点３３０を通る。図４ａは、（Ｐ^*ｋ）_eと（Ｐ^*ｋ^*σ）_eが計算された 大きい面の角を示している。図４ｂは、一つの画素の広い線の角を表している少 し異なるパターンを示している。図４ｂにおいて、小さいパターン領域が線３１ ０に沿った露光量に寄与しているので、局部的範囲が少し小さい。この様に、図 ４ａの構造の適用量変調は図４ｂのそれと異なる。 図５は、事前計算された短期補正による最も近い隣接画素処理に有用な本 発明の実施態様を示す。バッファ２００からのパターンデータＰ_ij（図３）は、 走査線により移行レジスター（４００）走査線を通る。この様に、９個の最も近 い隣接画素すべてのデータは、同時使用可能になり、画素が処理される毎に、す べての８個の隣接画素をパターンメモリから繰り返し取り出すことを避けること が出来る。すべての９個の最も近い隣接画素からのパターンデータＰ_ijは、各可 能なパターンの適切な縁の適用量補正ｄ_ijＰ_ijを有する探索表メモリー ４１０のアドレスして使用される。すべての９個の画素が等しい量で露光される 場合、画素は内部画素として自動的に認識され、補正は割り当てられない。 短期散乱と短期熱効果の両方の補正は、事前計算された適用量補正の両方 の効果を単に含めることにより、同じ探索表に組み合わすことが出来る。しかし 、角または縁の各回転方向が異なる一連の画素露光で構成されているので、より 多くのメモリーが最も近い隣接加熱を考慮するために必要とされる。 本技術の普通の習熟者は知っているように、図５以外の構成は、適用量変 調補正ｄ_ijを実行することが出来る。その上、最も近い隣接領域の適用量は、８ 個の最も近い画素に限定される必要はない。しかし、どのような構成が選択され るにせよ、パターン認識アルゴリズムまたは装置により識別された、事前計算さ れた縁の適用量補正は、電子ビームリソグラフィの短期近接効果のランタイム補 正の方法を実行する。 図６に関し、長期と短期の近接効果に関する、ラスタ化されたデータベー スからの中間近接効果補正の出力を形成する、本発明の実施態様を示す構成図が 示されている。パターンバッファメモリー２００（図３）からのデータＰ_ijは、 一つ以上の長期補正処理器５００により散乱と加熱に関し処理され、長期補正合 成Ｃ_klを形成する。補正処理器５００は、図３に関し示されて、説明されたもの と機能的に似ている。処理器５００からの出力は、適切なタイミングを置くため 、一時的補正バッファ５１０に格納される。画素データＰ_ijもまた、図５に示さ れたものと機能的に似ている最も近い隣接セルの処理器５２０により処理される 。処理器５２０からの出力ｄ_ijＰ_ijは画素データバッファ６３０に格納される。 セル補正バッファ５１０と画素データバッファ５２０が、補正されたデータをロ ードされると、探索表５４０は、適用量関数Ｄ_ij（Ｃ_kl，ｄ_ij，Ｐ_ij）を見つけ るためにアドレスデータとしてのバッファ５１０，５３０からのデータにより、 補正アルゴリズムを実行する。バッファ５１０からの長期範囲データＣ_klは、各 セルｋ，ｌのすべての画素に関し使用され、バッファ５３０からの短期範囲デー タｄ_eijＰ_ijは、パターンコンテキストに従って各画素に関し変化する。範囲パ ーセントレベルと隣接画素の組み合わせの数は、限定されるので、メモリーの必 要条件は大きくない。 補正アルゴリズムの結果Ｄｉｊは、それが装置により露光を必要とするま で、補正されたパターンデータバッファ５５０に格納される。パターンバッファ メモリーは、画素サイクル当たり一度より多く読み取られるか、または書き込ま れないので、データは同期して、基本画素の速度と同じ速度で処理される。 知られているように、光学的ステッパーに使用されるレチクルは、光学的 近接効果補正（ＯＰＣ）から成っている。ＯＰＣ補正は、レチクルが光学的ステ ッパーに使用される場合、そのレチクルから形成される光学的画像を改善するた めに使用される望ましいパターンの意図的修正である。一般に、事前処理ルーチ ンは、レチクルを光学的ステッパーに使用する場合、初期パターンを修正して、 ＯＰＣ補正を行うために使用される。従って、処理効果を補償するための、細い 線の角と端末などの面の標準的補正と、縁の位置と面の大きさの意図的偏倚は、 一般に、事前電子ビーム露光操作において行われる。 本発明の幾つかの実施態様において、最も近い隣接画像の処理器４００ （図５）は、縁と角を認識することが出来るだけでなく、それら和説明したよう に移行し、装置内で自動的に偏倚とＯＰＣ補正を行うことも出来る。これは、近 くの領域範囲の関数の計算のために抽出点を移動するか、または、適用量変調補 正が行われるように事前に指定された方法でパターンコンテキストを修正するこ とにより、行うことが出来る。最初のタイプの補正は、短期補正探索表に事前に プログラムされる。 図７は、局部的パターン範囲の評価が、角または縁などの近くの面の意図 的縁の移動を引き起こすように、どのように修正されるかを示している。図４ａ の角の構成が再び示されているが、図４の抽出点３３０は、抽出点３３５をパタ ーンの角に位置付けるように外方へ移動されている。図４ａの円３２０を図７の 円３２５と比較して、小さいパターン面積が、円３２５内にあるように見られる 。従って、局部的範囲値（Ｐ^*ｋ）_eはより小さくなり、角画素３４０のより大き い露光量を発生している。期待されるレジストが形成する外形は、線３１５によ り示されている。統計的には、角の半径はさらに限定されるが、角の画素３４０ の開放された面積が増加していることに注目されたい。 面の位置誤差を他に発生する全体的熱膨張の予測補正について、図８は、 基板が固定点６１０の回りに弾性的に拡張または回転するように、３点懸垂（示 されていない）の上に取り付けられた基板６００を示している。基板６００の初 期の形状と格子パターンは、点線で表されている。知られているように、電子ビ ーム（示されていない）による領域６２０の露光は、領域６２０内に熱吸収と基 板６００の面に温度分布を発生する。この熱吸収は、固定点６１０に関し領域６ ２０の形状と位置の変化を起こす。従って、領域６２０が露光されると、面の起 点６４０は固定点６１０に関し移動する。この移動は、全体的熱膨張効果と呼ば れ、第三のタイプの近接効果である。 全体的熱膨張効果の補正計算は、粗い範囲マップＰ_klからのデータを使用 する。前提的熱膨張は非常に遅く働く長期効果であるので、有限要素格子が使用 される。例えば、約５００μｍ平方のパターン面積の走査帯状セグメント内の起 点と全パターン範囲は、適切な入力データである。走査帯状セグメントへ付加さ れた熱は、補正された適用量の累積合計に比例する。帯状セグメントの起点アド レスは、熱が付加された位置として使用される。熱入力情報と近接補正の範囲デ ータを送るパターン範囲データＰ_klにより、全体的熱膨張マップは補正を行うた め計算され、有限要素解析によりランタイム中の面起点の移動を計算する。 多数の現存の有限要素解析プログラムは、すべて、熱膨張挙動を計算する ために使用することが出来る。各位置に付加された熱エネルギーの位置と量が、 定期的に更新され、セグメント起点位置の更新された予測が送られる。帯状セグ メント移動のこの更新された予測は、セグメントがさらに露光される前に、ビー ムまたはステージオフセット６５０へ加えられる。 露光中の領域６２０の変形は、露光中に付加された全熱量によるだけでな く、熱が付加された場所によっても影響を受ける。例えば、パターンが段階的に 露光されるならば、一つの走査帯の増分で、第一側面６２２から第二側面６２４ へ移動すると、変形は台形に見える。本発明の幾つかの実施態様において、組み 合わされた曲線が、さらに一様な熱領域６２０へ使用される。この様な一様な加 熱は形状の変形を制約し、基本的に膨張を全体的に減少し、補正の計算を簡単に する。 従って、電子ビームリソグラフィの近接効果のランタイム補正を行う新し い方法が開示されている。この方法は、加熱と散乱による長期と短期の効果の両 方の補正を行う。さらに、この方法は、全体的熱効果の補正を行う。 本発明の実施態様は、近接効果補正の従来の方法により優れた大きな利点 を提供する。ラスタ化されたパターンデータベースにより、すべての補正はラン タイム中に行われ、パターンデータの事前処理を皆無にすることによりかなりの 時間節減を実現する。その上、本発明の実施態様はまた、ランタイム中に一つ以 上の補正を計算するため中間結果により、補正計算を行うことにより実施された 以前の方法とは別の近接効果補正も行う。最後に、ランタイム中のＯＰＣ補正に 適用する本発明の実施態様が、提供されている。この方法において、初期のパタ ーンデータベースは維持され、ＯＰＣ補正は、処理能力を異ならせるためレチク ルに適合するように、各レチクルに関し変えられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 インネス，ロバート アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94708 バークレイ，ヴァイン ストリー ト 2388 (72)発明者 バビン，セルゲイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94546 カストロ ヴァレー，プロクター ロード 4973 (72)発明者 トロスト，デイヴィッド アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94109 サンフランシスコ，カリフォルニ ア ストリート 1201 (72)発明者 ヴァーナー，ジェフリー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94044 パシフィカ，ビーチヴュー 217

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ビームによるパターン発生リソグラフィシステムを用いたパターンの形成方 法であって、前記パターンのベクトル表示から成る第１のデータベースを前記パ ターンの画素としてのラスタ表示から成る第２のデータベースに変換する手段を 含み、前記ラスタ表示の前記画素の各々が第１の露光線量を有し、 前記ラスタ表示のデータベースからビーム散乱やビーム加熱に起因する近域近 接効果線量（SRPED）補正乗数を算出する過程と、 前記ラスタ表示のデータベースからビーム散乱やビーム加熱に起因する遠域近 接効果線量（LRPED）補正乗数を算出する過程と、 前記ラスタ表示のデータベースからビーム加熱に起因する全体的熱膨張近接効 果補正係数を算出する過程と、 前記パターンを前記ビームで露光し、そのビームによる前記パターンの露光中 に前記近接効果の所要のものについて前記ビームを補正する過程と から成る群から選ばれた一つ以上の過程をさらに含む方法。 ２．前記パターンを露光する過程が、前記露光の進行中に前記ビームの位置変更 用の前記位置補正を用いて前記第２のデータベースの前記画素の各々についてビ ーム位置補正を算出する過程をさらに含む請求項１記載の方法。 ３．前記近域近接効果線量補正乗数を算出する過程が、近傍隣接画素からの露光 線量データを用い前記第２のデータベースの前記画素の各々についてパターン前 後関係を識別する過程を含む請求項１記載の方法。 ４．前記近域近接効果線量補正乗数を算出する過程が、前記画素の各々について の露光線量データに予め計算ずみの沿端補正係数を適用するように前記パターン 前後関係を用いる過程を含む請求項３記載の方法。 ５．前記遠域近接効果線量補正乗数を算出する過程が、前記ラスタ表示のデータ ベースを用いて複数のセル、すなわち各々が前記画素一つよりも大きく前記ビー ムの加速用の特定の電圧対応の散乱範囲よりも小さい複数のセルを区画する過程 を含む請求項１記載の方法。 ６．前記複数のセルの各々の中の画素露光線量の累計値を算出することによって 粗カバレージマップを形成する請求項５記載の方法。 ７．前記遠域近接効果線量補正乗数を算出する過程が、前記複数のセルの各々に ついての畳込み値の算出によって粗補正マップを形成する過程を含む請求項５記 載の方法。 ８．前記遠域近接効果線量補正乗数を算出する過程が、予め計算ずみの畳込みカ ーネルで前記粗カバレージマップからの値を畳み込む過程を含む請求項７記載の 方法。 ９．前記全体的熱膨張近接補正乗数を算出する過程が、特徴始点シフトを算出す る過程を含む請求項１記載の方法。 １０．前記パターンを露光する過程が、前記遠域近接効果線量補正乗数および前 記近域近接効果線量補正乗数を用いて第２の露光線量を算出する過程を含む請求 項１記載の方法。 １１．前記パターンを露光する過程が、前記遠域近接効果線量補正乗数および前 記近域近接効果線量補正乗数を用いて第２の露光線量を算出し、前記全体的熱膨 張近接効果を用いて特徴始点を算出する過程を含む請求項１記載の方法。 １２．近接効果について補正ずみのビームを用いてパターンを形成する方法であ って、 前記パターンのベクトル表示データベースを、前記ビームの特定露光線量で各 々が表された複数の画素から成る前記パターンのラスタ表示データベースに変換 する過程と、 前記ラスタ表示データベースから複数のセル、すなわち各々が前記画素一つよ りも大きく前記ビームの所定の散乱範囲よりは小さい寸法を有する複数のセルを 区画する過程と、 前記複数のセルの各々についての畳込み値を含む粗カバレージマップを算出す る過程と、 前記畳込み値を用いて算出して全体的熱膨張マップを前記パターンについて算 出する過程と、 前記粗カバレージマップからの値を予め算出ずみの畳込みカーネルで畳み込む ことによって前記セルの各々について第１の線量補正乗数を算出する過程と、 隣接画素の各々の前記特定露光線量を用いて前記ラスタ表示データベースの前 記画素の各々についてパターン前後関係を識別する過程と、 予め算出ずみの沿縁補正係数を前記パターン前後関係に従って適用することに よって前記画素の各々について第２の線量補正乗数を算出する過程と、 前記第１および第２の線量補正乗数を参照テーブルの利用により組み合わせる ことによって線量変調を算出する過程と、 前記線量変調を用いて前記画素の各々につき補正露光線量を算出する過程と、 前記全体的熱膨張マップを用いて前記画素の各々につき特徴始点シフトを算出 する過程と、 レジスト膜を形成した基板を前記パターンで前記ビームに露光して、前記パタ ーンの前記画素の各々が前記補正露光線量および前記特徴始点シフトにより露光 されるようにする過程と を含む方法。 １３．前記粗カバレージマップを算出する過程、前記全体的熱膨張マップを算出 する過程、前記画素の各々につきパターン前後関係を識別する過程、前記第１お よび第２の線量補正乗数を算出する過程、および前記露光線量変調を算出する過 程が前記パターンを前記ビームで露光している間に行われる請求項１２記載の方 法。 １４．前記第１の線量補正乗数を算出する過程が前記ビームの電子散乱を記述し た予め算出ずみの畳込みカーネルを用いる過程を含む請求項１２記載の方法。 １５．前記第１の線量補正乗数を算出する過程が前記ビームによる前記レジスト の加熱を記述した予め算出ずみの畳込みカーネルを用いる過程をさらに含む請求 項１４記載の方法。 １６．前記第１の線量補正乗数を算出する過程が加熱および電子散乱の両方によ る近接効果を記述した予め算出ずみの畳込みカーネルを用いる過程を含む請求項 １２記載の方法。 １７．前記全体的熱膨張マップを算出する過程が、前記パターン露光中の電子ビ ーム電流平均値および電子ビーム位置履歴に基づき前記基板の熱誘発変化を算出 する過程を含む請求項１２記載の方法。 １８．前記基板を前記パターンで前記電子ビームに露光する過程が、インターレ ース式の周期走査パターンにより前記電子ビームで前記基板を横切って走査する 過程を含む請求項１２記載の方法。 １９．前記基板を前記パターンで前記電子ビームに露光する過程が、前記全体的 熱膨張マップに基づき前記ビームの位置を変化させる過程を含む請求項１２記載 の方法。 ２０．荷電粒子ビームの供給源と、 一つの表面を前記荷電粒子のビームで周期的に走査する装置と、 パターンデータベースをベクトル表示からラスタ表示に変換するパターン変換 装置と、 前記パターン変換装置に接続され、前記パターンデータベースの前記ラスタ表 示の一部を、各々が前記ビームの第１の露光レベルにおける露光線量を有する第 １の複数の画素データとして蓄積する第１のデータ蓄積装置と、 前記第１のデータ蓄積装置に接続され、前記第１のデータ蓄積装置に蓄積ずみ の前記画素の各々の前記第１の露光レベルを取り出し近接効果補正のために変更 を加えて、各々が前記ビームの第２の露光レベルにおける露光線量を有する前記 第１の複数の画素データ対応の第２の複数の画素データを形成する近接効果補正 装置と、 前記近接効果補正装置に接続され、前記第２の複数の画素データを蓄積する第 ２のデータ蓄積装置と、 前記第２のデータ蓄積装置に接続された露光線量変調および電子ビーム位置づ け装置と を含み、 前記第２の複数の画素データが前記第２のデータ蓄積装置から取り出されて前 記基板上の前記画素の各々の露光のための前記荷電粒子ビームの前記供給源を制 御するのに用いられ、 前記近接効果補正装置が前記画素データを前記露光線量変調データとして前記 第１のデータ蓄積装置および前記第２のデータ蓄積装置に入力させ、前記ビーム 位置づけ装置による前記画素データの前記第２のデータ蓄積装置からの取り出し を、前記パターンの一部についての前記画素データが前記荷電粒子ビームによる 前記パターンの露光のための取り出しの完了まで前記第２のデータ蓄積装置およ び前記第２のデータ蓄積装置に蓄積されるように行う パターン発生システム。