JP2003077795A

JP2003077795A - 近接効果補正方法及びデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2003077795A
Application number: JP2001263181A
Authority: JP
Inventors: Sumuto Shimizu; 澄人清水
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-14
Also published as: US20030044697A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高いパターン寸法精度を達成することができ
る近接効果補正方法等を提供する。【解決手段】密に形成されているパターン群３０ａ〜
３０ｇの中央に位置するパターン３０′ｄ等の幅は、補
正前とほぼ同一となっている。しかし、比較的疎に形成
されたパターン３０ｈ、３０ｉや密に形成されているパ
ターン群３０ａ〜３０ｇの両端付近に位置するパターン
３０ａ、３０ｇ等の幅は、近接効果を補正するための分
だけ補正前と比べて太く形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路等
のリソグラフィーに用いられる電子線露光における近接
効果の補正方法に関する。また、そのような近接効果補
正方法を用いてリソグラフィー工程を行うデバイス製造
方法に関する。

【０００２】

【関連技術】現在、0.1μmルール以降の微細パターン形
成技術の開発が活発に行われている。その中で、メモリ
ー量産対応も可能なほどにスループットの高いEB縮小投
影露光法が注目されている。これは、株式会社ニコンで
はEBステッパーと呼んでいる技術で、0.1μmノード以下
のデバイス作製に対応する量産対応技術と考えられてい
る。

【０００３】これらの技術の一つの特徴は、100kV前後
という非常に高加速の電子線を転写光源に用いることに
ある。高加速化するのは、0.1μm以下という非常に微細
なレジストパターン形成に有利なためである。一般に、
レジストに入射した電子線はレジスト高分子中で散乱
し、その軌道が少しずつ広がっていく、いわゆる前方散
乱が起こる。しかし、電子線を高加速照射するほどこの
前方散乱径は小さくなり、パターン微細化に有利となる
わけである。

【０００４】ところで、レジスト中を散乱しながら基板
（ウェハ）表面に到達した電子は、ほとんどがそのまま
基板中に入り込み、そのエネルギーがほとんど０になる
まで散乱を繰り返す。その散乱半径は電子線が高加速化
するほど大きくなり、100kVでは約50μmに達すると考え
られる。基板に入り込んだ電子の内、ある程度の割合の
ものは散乱を繰り返しながら再び基板表面に戻ってき
て、レジスト中に堆積してレジスト像形成反応に寄与す
ることになる。この基板表面に戻ってきた電子がいわゆ
る後方散乱電子であり、レジスト感光反応への寄与によ
るドーズ量変動を引き起こす。このドーズ量変動が、い
わゆる近接効果とよばれる現象である。

【０００５】したがって、高加速電子線を用いたEB縮小
投影露光法では、近接効果によるドーズ量変動に対する
補正が非常に重要な課題となる。近接効果補正方法とし
てはリシェイプ補正法あるいはゴースト補正法が有力候
補と考えられている。なお、可変整形ビーム露光法など
ではそのショットサイズが数μmとかなり小さいことか
ら、ショットごとに露光ドーズ量を最適化するという方
法が実用化されているが、露光面積が250μm角と大きい
EBステッパなどではこの方法は使えない。

【０００６】リシェイプ補正法とは、ウェハ上への像形
成が所望の線幅、形状となるようにレチクル上のパター
ン寸法、形状を補正する方法である。例えば、同一間隔
のラインが100μｍ角以上にわたって並んでいる、いわ
ゆるDRAMメモリゲートのようなパターンの場合、周辺パ
ターンが所定の線幅となる露光条件では、中央部に行く
に従ってパターン線幅は太っていくことになる。この傾
向を補正するには、中央部のパターンのレチクル上にお
ける線幅を、太る分に対応する分だけ細く（マイナスリ
シェイプ）しておけばよい。

【０００７】ここで、この従来方式の近接効果補正方法
について説明する。図６は、上述のマイナスリシェイプ
補正法を概念的に示したものである。図６（Ａ）は補正
前のレチクル及びウェハ上のレジスト像を示す図であ
り、図６（Ｂ）は補正後のレチクル及びウェハ上のレジ
スト像を示す図である。この例は、近接効果の大きい部
分のパターン要素にマイナスリシェイプ補正を行う例で
ある。なお、本明細書においては、パターンの構成要素
となる個々の図形を厳密には「パターン要素」と呼ぶ
が、煩雑な場合は単にパターンと呼ぶこともある。

【０００８】図６（Ａ）には、孔状のパターンが開けら
れたステンシル型レチクル１０が示されている。レチク
ル１０には、図の左側から順に見ていくと、パターン
（要素）１０ａ〜１０ｇが開けられており、ここまでが
密なＬ＆Ｓ群である。その右側には、相当広い非開口部
１０ｊ、１０ｋを隔てて、パターン１０ｈ、１０ｉが開
けられている。ここで、パターン１０ａ〜１０ｉの幅は
全て同一となっている。

【０００９】レチクル１０の下方には、ウェハ２３が示
されている。ウェハ２３上には、レチクル１０に設けら
れたパターン１０ａ〜１０ｉを電子線が通過して形成さ
れたネガ型のレジスト像２３ａ〜２３ｉが示されてい
る。レチクル１０の非開口部１０ｊ、１０ｋに対応する
部分は、相当広いスペース２３ｊ、２３ｋとなってい
る。なお、この図は、縮小率を１としたモデル図であ
る。

【００１０】この例では、図の右寄りの比較的疎なパタ
ーン１０ｈ、１０ｉを電子線が通過して形成されたレジ
スト像２３ｈ、２３ｉは、所望の線幅が実現される。ま
た、密に形成されているパターン１０ａ〜１０ｇの両端
付近に位置するパターン１０ａ、１０ｇを電子線が通過
して形成されたレジスト像２３ａ、２３ｇ等も所望の線
幅が実現される。しかし、密に形成されているパターン
１０ａ〜１０ｇの中央に位置するパターン１０ｄを電子
線が通過して形成されたレジスト像２３ｄ等は、近接効
果によりパターン幅より太くなっている。

【００１１】ここで、図６（Ａ）に示すレチクルパター
ンをウェハに露光した際の露光像のCD（線幅）分布につ
いて説明する。図７は、加速電圧100kVのEB縮小転写装
置の実験機を用いて、ライン＆スペースパターン（L／S
=１／１、線幅100nm）を形成し、得られた露光像（レジ
ストのＬ）の線幅分布を測定した結果である。この例で
は、250μm×100μmの領域の露光を行った。図で縦軸は
露光像の線幅であり、横軸は露光像の位置を示す。図に
は、露光像位置０〜250μmの領域での各々の露光像の線
幅分布が示されている。

【００１２】図７において、図の左右に位置する周辺パ
ターンの露光像の線幅は、凡そ100nｍであるが、パター
ンが密に形成されている中央部では140nmくらいまで太
っていることがわかる。

【００１３】そこで、このパターンの露光像の線幅を均
一にするため、レチクルにリシェイプ補正を施す。図６
（Ｂ）には、マイナスリシェイプのみを用いる方式の近
接効果補正を行った孔状のパターンが開けられたステン
シル型レチクル１０′が示されている。レチクル１０′
には、図の左側から順に、パターン１０′ａ〜１０′ｇ
が開かれており、ここまでが密なＬ＆Ｓ群である。その
右側には、相当広い非開口部１０′ｊ、１０′ｋを隔て
て、パターン１０′ｈ、１０′ｉが開けられている。

【００１４】ここで、比較的疎に形成されたパターン１
０′ｈ、１０′ｉや、密に形成されているパターン１
０′ａ〜１０′ｇの両端付近に位置するパターン１０′
ａ、１０′ｇ等の幅は図６（Ａ）に示した補正前とほぼ
同一となっている。つまり、リシェイプ量はほぼゼロで
ある。一方、密に形成されているパターン１０′ａ〜１
０′ｇの中央に位置するパターン１０′ｄ等は、近接効
果を補正するための分だけ図６（Ａ）に示した補正前と
比べて細く形成されている。なお、図の補正量は誇張し
てある。

【００１５】レチクル１０′の下方には、ウェハ２３′
が示されている。ウェハ２３′上には、レチクル１０′
に設けられたパターン１０′ａ〜１０′ｉを電子線が通
過して形成されたネガ型のレジスト像２３′ａ〜２３′
ｉが示されている。非開口部１０′ｊ、１０′ｋに対応
する部分は、相当広いスペース２３′ｊ、２３′ｋとな
っている。なお、この図も、縮小率を１としたモデル図
である。

【００１６】この場合、近接効果が補正されて、比較的
密に形成されているパターン１０′ａ〜１０′ｇの中央
に位置するレジスト像２３′ｄ等も所望の線幅が実現さ
れる。

【００１７】上述のように、一般的に、レチクル上パタ
ーンを無補正のままとすると、露光されたパターンはパ
ターン密度の高い部分でパターン太りが発生してしまう
が、そのような部分のレチクル上のパターンサイズを細
くすることにより、前記のパターン太り分を補正するこ
とができる。

【００１８】次に、レチクル寸法の補正量の具体例につ
いて説明する。図８は、加速電圧100kVのEPL（縮小投影
露光法、E1ectron-beam Projection Lithography）実験
機を用いて形成したＬ／Ｓパターンの一例におけるレチ
クル寸法の補正量をまとめた図である。図８の横軸はレ
チクルに形成されたパターン（要素）の位置であり、縦
軸は各パターンのリシェイプ量である。横軸の位置は、
図６（Ｂ）のＬ＆Ｓパターン１０′ｄ〜１０′ｇのセン
ターからの各パターン（要素）までの距離である。

【００１９】ここで、露光条件（露光ドーズ量の基準）
は、近接効果がほとんどない端部分（位置が６０μｍの
パターン１０′ｇ）で所望の線幅を実現できるようにし
たものである。つまり、この部分では補正の必要がない
ため、リシェイプ量はほぼ０％となる。一方、パターン
の中央部のパターン１０′ｄ（位置が０μｍ）に相当す
る密パターン形成部では、約−30%のリシェイプ補正が
必要とされる。

【００２０】具体的な数値を上げれば、４倍縮小投影系
の露光装置を用いてウェハ上に100nmパターンを得ると
すると、レチクル上のパターンサイズは400nmとなる。
ここで、上述の−３０％の近接効果補正をした場合、40
0×0.3=120nmのリシェイプ補正が必要となるので、レチ
クル上における線幅は、400−120＝280nmとなる。一
方、ウェハ上に70nmパターンを得ようとすると、レチク
ル上のパターンサイズは70×４＝280nmとなり、同じく
−３０％の近接効果補正をした場合、280×0.3=84nmの
リシェイプ補正が必要となるので、レチクル上におい
て、280−84＝約200nmのパターンサイズを加工すること
となる。さらに、ウェハ上に50nmパターンを得ようとす
ると、レチクル上のパターンサイズは50×４＝200nmと
なり、200×0.3=60nmのリシェイプ補正が必要となるの
で、レチクル上では200−60＝140nmのパターンサイズを
加工することとなる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近接効果がな
い部分を基準に近接効果の影響がある部分をマイナスリ
シェイプ補正すると、その部分ではレチクル上のパター
ンを設計値より細くすることとなる。上述のように、レ
チクル上のパターン寸法は100nmノードで400nm前後、70
nmノードでは280nm前後、50nmノードでは実に200nm前後
のパターンサイズが必要とされるが、近接効果補正のた
めにさらにパターンを細くせざるを得なくなると、レチ
クル作製の技術的負荷が多大となってしまい、線幅制御
性が低下してしまう懸念がある。

【００２２】また、メンブレン厚2μmの散乱ステンシル
型レチクルを用いる場合、パターンの断面アスペクト比
は厚さ２０００nm÷線幅１４０nm＝14となってしまう。
この高アスペクト比はレチクル量産時の加工精度を考え
ると非常に厳しい値である。

【００２３】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、少しでも高いパターン寸法精度を達成
することができる近接効果補正方法等を提供することを
目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の近接効果補正方法は、感応基板上に転写
すべきパターンをレチクル上に形成し、該レチクルを
電子線照明し、該レチクルを通過した電子線を前記感
応基板上に投影して前記パターンを前記感応基板上に転
写露光する際に、予め前記レチクル上のパターンの各
要素に寸法変化（リシェイプ）を与えておいて近接効果
を補正する方法であって；近接効果量（後方散乱電子
ドーズ）が最大となる部分においてリシェイプ無しで所
望の線幅が得られるような露光条件とし、他の部分に
おいて、レチクル上のパターン要素を所要の寸法だけ太
らせる（プラスリシェイプを行う）ことを特徴とする。

【００２５】つまり、パターン要素（ステンシルレチク
ルの場合開口）を細くするマイナスリシェイプを行わな
いで近接効果を補正する。これにより、ステンシルレチ
クルの開口の幅を近接効果補正のために細くする必要が
なくなるので、レチクル作成の技術的負荷が軽くなる。

【００２６】本発明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レチクル上に形成し、該レ
チクルを電子線照明し、該レチクルを通過した電子線
を前記感応基板上に投影して前記パターンを前記感応基
板上に転写露光する際に、予め前記レチクル上のパター
ンの各要素に寸法変化（リシェイプ）を与えておいて近
接効果を補正する方法であって；近接効果量（後方散
乱電子ドーズ）が中程度の部分においてリシェイプ無し
で所望の線幅が得られるような露光条件とし、前記近
接効果量が中程度の部分より近接効果量が小さい部分に
おいて、レチクル上のパターン要素を所要の寸法だけ太
らせ、前記近接効果量が中程度の部分より近接効果量
が大きい部分において、レチクル上のパターン要素を所
要の寸法だけ細くする（マイナスリシェイプを行う）こ
とを特徴とする。

【００２７】近接効果量が中間的な部分でのリシェイプ
量をゼロとして、他の部分ではプラスリシェイプとマイ
ナスリシェイプを振り分けることにより、リシェイプ寸
法の絶対値を最小にすることができる。

【００２８】前記近接効果補正方法においては、前記
露光条件を露光ドーズ量で制御することができる。

【００２９】本発明のデバイス製造方法は、電子線を
用いたリソグラフィー工程において、上記方法により近
接効果補正を行うことを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。まず、分割転写方式の電子線投影露光技術の概要を
図面を参照しつつ説明する。図３は、分割転写方式の電
子線投影露光装置の光学系全体における結像関係及び制
御系の概要を示す図である。光学系の最上流に配置され
ている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電
子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備え
られており、電子線は、これらのコンデンサレンズ２、
３によって収束されブランキング開口７にクロスオーバ
ーC.O.を結像する。

【００３１】二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩
形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム
成形開口）４は、レチクル１０の一つのサブフィールド
（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明
ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９
によってレチクル１０に結像される。

【００３２】ビーム成形開口４の下方には、ブランキン
グ偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に
照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部
に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにす
る。ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器８
が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを
図３の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の
視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を
行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されて
いる。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開
口４を結像させる。

【００３３】レチクル１０は、実際には光軸垂直面内
（Ｘ−Ｙ面）に広がっており、多数のサブフィールドを
有する。レチクル１０上には、全体として一個の半導体
デバイスチップをなすパターン（チップパターン）が形
成されている。もちろん、複数のレチクルに１個の半導
体デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても
良い。

【００３４】レチクル１０は移動可能なレチクルステー
ジ１１上に載置されており、レチクル１０を光軸垂直方
向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野
よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールド
を照明することができる。レチクルステージ１１には、
レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されてお
り、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確
に把握することができる。

【００３５】レチクル１０の下方には投影レンズ１５及
び１９並びに偏向器１６が設けられている。レチクル１
０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レ
ンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ２３上の所
定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジ
ストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与
えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３
上に転写される。

【００３６】レチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比
で内分する点にクロスオーバーC.O.が形成され、同クロ
スオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられて
いる。同開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散
乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断す
る。

【００３７】ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２
が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ
２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子
の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパター
ンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、
その際のマークからの反射電子を検出することにより、
ウェハ２３と入射ビームとの相対的位置関係を知ること
ができる。

【００３８】ウェハ２３は、静電チャック（図示され
ず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２
４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウ
ェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査する
ことにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパ
ターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウ
ェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と
同様の位置検出器２５が装備されている。

【００３９】上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び
各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２
ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６
ａを介してコントローラ３１によりコントロールされ
る。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２
４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コント
ローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１
２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフ
ェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号
を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフ
ェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。

【００４０】コントローラ３１は、ステージ位置の制御
誤差やビームの位置誤差を把握し、その誤差を像位置調
整偏向器１６で補正する。これにより、レチクル１０上
のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に
正確に転写される。そして、ウェハ２３上で各サブフィ
ールド像が繋ぎ合わされて、レチクル上のチップパター
ン全体がウェハ上に転写される。

【００４１】次に、本発明の第１の実施の形態に係る近
接効果補正方法について説明する。図１は、本発明の第
１の実施の形態に係るリシェイプ補正法を概念的に示し
たものである。図１（Ａ）は補正前のレチクル及びウェ
ハ上のレジスト像を示す図であり、図１（Ｂ）は補正後
のレチクル及びウェハ上のレジスト像を示す図である。
この例は、近接効果の小さい部分のパターン要素にプラ
スリシェイプ補正を行う例である。

【００４２】図１（Ａ）には、孔状のパターンが開けら
れたステンシル型レチクル３０が示されている。レチク
ル３０には、図の左側から順に見ていくと、パターン
（要素）３０ａ〜３０ｇが開けられており、ここまでが
密なＬ＆Ｓ群である。その右側には、相当広い非開口部
３０ｊ、３０ｋを隔てて、パターン３０ｈ、３０ｉが開
けられている。ここで、パターン３０ａ〜３０ｉの幅は
全て同一となっている。

【００４３】レチクル３０の下方には、ウェハ３３が示
されている。ウェハ３３上には、レチクル３０に設けら
れたパターン３０ａ〜３０ｉを電子線が通過して形成さ
れたネガ型のレジスト像３３ａ〜３３ｉが示されてい
る。レチクル１０の非開口部３０ｊ、３０ｋに対応する
部分は、相当広いスペース３３ｊ、３３ｋとなってい
る。なお、この図は、縮小率を１とした架空の図であ
る。

【００４４】この例では、密に形成されているパターン
３０ａ〜３０ｇの中央に位置するパターン３０ｄを電子
線が通過して形成されたレジスト像３３ｄ等は、所望の
線幅が実現される。しかし、図の右寄りの比較的疎なパ
ターン３０ｈ、３０ｉを電子線が通過して形成されたレ
ジスト像３３ｈ、３３ｉは、近接効果によりパターン幅
より細くなっている。また、密に形成されているパター
ン３０ａ〜３０ｇの両端付近に位置するパターン３０
ａ、３０ｇを電子線が通過して形成されたレジスト像３
３ａ、３３ｇも、近接効果によりパターン幅より細くな
っている。

【００４５】図１（Ｂ）には、プラスリシェイプのみを
用いる方式の近接効果補正を行った孔状のパターンが開
けられたステンシル型レチクル３０′が示されている。
レチクル３０′には、図の左側から順に、パターン３
０′ａ〜３０′ｇが開かれており、ここまでが密なＬ＆
Ｓ群である。その右側には、相当広い非開口部３０′
ｊ、３０′ｋを隔てて、パターン３０′ｈ、３０′ｉが
開けられている。

【００４６】ここで、密に形成されているパターン３０
ａ〜３０ｇの中央に位置するパターン３０′ｄ等の幅
は、図１（Ａ）に示した補正前とほぼ同一となってい
る。つまり、リシェイプ量はほぼゼロである。一方、比
較的疎に形成されたパターン３０ｈ、３０ｉや、密に形
成されているパターン３０ａ〜３０ｇの両端付近に位置
するパターン３０ａ、３０ｇ等の幅は、近接効果を補正
するための分だけ図１（Ａ）に示した補正前と比べて太
く形成されている。なお、図の補正量は誇張してある。

【００４７】レチクル３０′の下方には、ウェハ３３′
が示されている。ウェハ３３′上には、レチクル３０′
に設けられたパターン３０′ａ〜３０′ｉを電子線が通
過して形成されたネガ型のレジスト像３３′ａ〜３３′
ｉが示されている。非開口部３０′ｊ、３０′ｋに対応
する部分は、相当広いスペース３３′ｊ、３３′ｋとな
っている。なお、この図も、縮小率を１とした架空の図
である。

【００４８】この場合近接効果が補正されて、比較的疎
に形成されたパターン３０′ｈ、３０′ｉを電子線が通
過して形成されたレジスト像３３′ｈ、３３′ｉも、所
望の線幅が実現される。また、比較的密に形成されてい
るパターン３０′ａ〜３０′ｇの両端付近に位置するパ
ターン３０′ａ、３０′ｇを電子線が通過して形成され
たレジスト像３３′ａ、３３′ｇも、所望の線幅が実現
される。

【００４９】次に、レチクル寸法の補正量の具体例につ
いて説明する。図２は、加速電圧100kVのEPL（縮小投影
露光法、E1ectron-beam Projection Lithography）実験
機を用いて形成したＬ／Ｓパターンの一例におけるレチ
クル寸法の補正量をまとめた図である。図２の横軸はレ
チクルに形成されたパターン（要素）の位置であり、縦
軸は各パターンのリシェイプ量である。横軸の位置は、
図１（Ｂ）のＬ＆Ｓパターン３０′ｄ〜３０′ｇのセン
ターからの各パターン（要素）までの距離である。

【００５０】ここで、露光条件（露光ドーズ量の基準）
は、近接効果がほとんどない中央部分（位置が０μｍの
パターン３０′ｄ）で所望の線幅を実現できるようにし
たものである。つまり、この部分では補正の必要がない
ため、リシェイプ量はほぼ０％となる。一方、パターン
群の端部のパターン１０′ｇ（位置が５０μｍ）に相当
する疎パターン部では、約50%のリシェイプ補正が必要
とされる。

【００５１】具体的な数値を上げれば、４倍縮小投影系
の露光装置を用いてウェハ上に100nmパターンを得ると
すると、レチクル上のパターンサイズは400nmとなる。
ここで、上述の５０％の近接効果補正をした場合、400
×0.5=200nmのリシェイプ補正が必要となるので、レチ
クル上において、400+200=600nmのパターンサイズを加
工すればよい。また、ウェハ上に70nmパターンを得よう
とすると、レチクル上のパターンサイズは70×4=280nm
となり、同じく−５０％の近接効果補正をした場合、28
0×0.5=140nmのリシェイプ補正が必要となるので、レチ
クル上において、540nmのパターンサイズを加工すれば
よい。さらに、ウェハ上に50nmパターンを得ようとする
と、レチクル上のパターンサイズは50×4=200nmとな
り、200×0.5=100nmのリシェイプ補正が必要となるの
で、レチクル上では500nmのパターンサイズを加工すれ
ばよい。

【００５２】上述のように、パターン密度の低い部分で
パターン細り(−△CD)が発生してしまう場合には、レチ
クル上のパターンサイズを太くすることにより、この△
CD分を補正することができる。つまり、パターン要素
（ステンシルレチクルの場合開口）を細くするマイナス
リシェイプを行わないで近接効果を補正する。これによ
り、ステンシルレチクルの開口の幅を近接効果補正のた
めに細くする必要がなくなるので、レチクル作成の技術
的負荷が軽くなる。

【００５３】次に、本発明の第２の実施の形態に係る近
接効果補正方法について説明する。図４は、本発明の第
２の実施の形態に係るリシェイプ補正法を概念的に示し
たものである。図４（Ａ）は補正前のレチクル及びウェ
ハ上のレジスト像を示す図であり、図４（Ｂ）は補正後
のレチクル及びウェハ上のレジスト像を示す図である。
この例は、近接効果量（後方散乱電子ドーズ）が中程度
の部分においてリシェイプ無しで所望の線幅が得られる
ような露光条件とし、他の部分において、レチクル上の
パターン要素を所要の寸法だけプラスリシェイプ及びマ
イナスリシェイプを行う例である。

【００５４】図４（Ａ）には、孔状のパターンが開けら
れたステンシル型レチクル４０が示されている。レチク
ル４０には、図の左側から順に見ていくと、パターン
（要素）４０ａ〜４０ｇが開けられており、ここまでが
密なＬ＆Ｓ群である。その右側には、相当広い非開口部
４０ｊ、４０ｋを隔てて、パターン４０ｈ、４０ｉが開
けられている。ここで、パターン４０ａ〜４０ｉの幅は
全て同一となっている。

【００５５】レチクル４０の下方には、ウェハ４３が示
されている。ウェハ４３上には、レチクル４０に設けら
れたパターン４０ａ〜４０ｉを電子線が通過して形成さ
れたネガ型のレジスト像４３ａ〜４３ｉが示されてい
る。レチクル１０の非開口部４０ｊ、４０ｋに対応する
部分は、相当広いスペース４３ｊ、４３ｋとなってい
る。なお、この図は、縮小率を１とした架空の図であ
る。

【００５６】この例では、パターン４０ｂ、４０ｆを電
子線が通過して形成されたレジスト像４３ｂ、４３ｆ
は、所望の線幅が実現されている。しかし、密に形成さ
れているパターン４０ａ〜４０ｇの中央に位置するパタ
ーン４０ｄを電子線が通過して形成されたレジスト像４
３ｄ等は、近接効果によりパターン幅より太くなってい
る。また、密に形成されているパターン４０ａ〜４０ｇ
の両端付近に位置するパターン４０ａ、４０ｇを電子線
が通過して形成されたレジスト像４３ａ、４３ｇは、所
望の線幅より細くなっている。さらに、図の右寄りの比
較的疎なパターン４０ｈ、４０ｉを電子線が通過して形
成されたレジスト像４３ｈ、４３ｉも、所望の線幅より
細くなっている。ここで、所望の線幅と実際の線幅の差
を△CDとする。

【００５７】図４（Ｂ）には、プラスリシェイプ及びマ
イナスリシェイプを用いる方式の近接効果補正を行った
孔状のパターンが開けられたステンシル型レチクル４
０′が示されている。レチクル４０′には、図の左側か
ら順に、パターン４０′ａ〜４０′ｇが開かれており、
ここまでが密なＬ＆Ｓ群である。その右側には、相当広
い非開口部４０′ｊ、４０′ｋを隔てて、パターン４
０′ｈ、４０′ｉが開けられている。

【００５８】ここで、パターン４０′ｂ、４０′ｆの幅
は、図４（Ａ）の補正前とほぼ同一となっている。つま
り、リシェイプ量ゼロである。一方、密に形成されてい
るパターン４０ａ〜４０ｇの中央に位置するパターン４
０′ｄ等の幅は、近接効果を補正するための分だけ図４
（Ａ）に示した補正前と比べて細く形成されている。ま
た、比較的疎に形成されたパターン４０ｈ、４０ｉや密
に形成されているパターン４０ａ〜４０ｇの両端付近に
位置するパターン４０ａ、４０ｇ等の幅は、近接効果を
補正するための分だけ図４（Ａ）に示した補正前と比べ
て太く形成されている。

【００５９】レチクル４０′の下方には、ウェハ４３′
が示されている。ウェハ４３′上には、レチクル４０′
に設けられたパターン４０′ａ〜４０′ｉを電子線が通
過して形成されたネガ型のレジスト像４３′ａ〜４３′
ｉが示されている。非開口部４０′ｊ、４０′ｋに対応
する部分は、相当広いスペース４３′ｊ、４３′ｋとな
っている。なお、この図も、縮小率を１とした架空の図
である。

【００６０】この場合、近接効果が補正されて、全ての
レジスト像４３′ａ〜４３′ｉで所望の線幅が実現され
る。このように、近接効果量が中間的な部分でのリシェ
イプ量をゼロとして、他の部分ではプラスリシェイプと
マイナスリシェイプを振り分けることにより、リシェイ
プの絶対値を最小にすることができる。それにより、パ
ターン寸法補正量は±15〜20%程度とすることができ、
従来の半分以下の補正量で済ますことができる。さら
に、それにより、レチクル上のパターン寸法を大きく変
えられないデバイスパターンの場合にも、より効果的に
リシェイプ補正を施すことができる。

【００６１】次に上記説明した電子線転写露光装置を利
用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図５は、
微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パ
ネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の
製造のフローを示す。

【００６２】ステップ１（回路設計）では、半導体デバ
イスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）で
は、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作す
る。この時、本請求項におけるパターンについて上述の
リシェイプを施すことにより近接効果の補正を行う。一
方、ステップ３（ウェハ製造）では、シリコン等の材料
を用いてウェハを製造する。

【００６３】ステップ４（酸化）では、ウェハの表面を
酸化させる。ステップ５（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ６（電極形成）では、ウェ
ハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ７（イオ
ン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステッ
プ８（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布す
る。ステップ９（電子ビーム露光）では、ステップ２で
作ったレチクルを用いて電子ビーム転写装置によって、
レチクルの回路パターンをウェハに焼付露光する。その
際、上述の露光装置を用いる。ステップ１０（光露光）
では、同じくステップ２で作った光露光用レチクルを用
いて、光ステッパーによってレチクルの回路パターンを
ウェハに焼付露光する。この前又は後に、電子ビームの
後方散乱電子を均一化する近接効果補正露光を行っても
よい。

【００６４】ステップ１１（現像）では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ１２（エッチング）では、レジ
スト像以外の部分を選択的に削り取る。ステップ１３
（レジスト剥離）では、エッチングがすんで不要となっ
たレジストを取り除く。ステップ４からステップ１３を
繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。

【００６５】ステップ１４（組立）は、後工程と呼ば
れ、上の工程によって作製されたウェハを用いて半導体
チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシン
グ、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。ステップ１５（検査）では、ステ
ップ１４で作製された半導体デバイスの動作確認テス
ト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て
半導体デバイスが完成しこれが出荷（ステップ１６）さ
れる。

【００６６】実施例１次に、本発明の近接効果補正方法
の実施例について説明する。以下、100nmノードのメモ
リゲート近接効果補正の実証を目的に露光実験を実施し
た。

【００６７】ここで、実験に用いるレチクルは、Si厚2
μmの電子散乱体とそのメンブレンを保持するストラッ
ト構造体を基本構造とした。上記電子散乱体となるSiメ
ンブレン上に開ロパターンを形成し、その開口を透過し
た電子がウェハ上に縮小投影されることにより露光を行
う。レチクル基板には6インチのSOIウェハを用いてメン
ブレン形成を行った。なお、メンブレンでは位置歪制御
のためにメンブレン自体の応力制御をする必要がある
が、我々はSOIウェハ上にボロンを熱拡散させることで
制御した。レチクルパターンは、ゲート線幅４００nmで
L/S=1/1とした。なお、簡略化のため、実験を行うパタ
ーンはゲートパターンのみとし、周辺回路パターンは省
いた。

【００６８】露光装置はニコンで開発されたEBステッパ
プロト機を用いた。その主要なスペックは、電子線加速
電圧100kV、縮小倍率4倍、一括露光エリア0.25mm角と
し、露光基板には8インチSiウェハを用いた。

【００６９】本実施例においては、まず、8インチウェ
ハ上に0.3μm厚レジストを塗布、プリベークを行い露光
装置内に搬送した。なお、EBレジストには住友化学(株)
製の化学増幅型ネガ型レジストNEBシリーズを用いた。

【００７０】次に、一次露光用レチクルをEBステッパ内
に搬送した後、露光実験を実施した。このとき100kVで
の最適露光ドーズ量は約３０μC／cm²であった。

【００７１】リシェイプ補正用のレチクルには、1)補正
パターンが無補正パターン寸法以上となる補正基準条件
用2)パターン補正量が最小となる補正基準条件用の2種
類を用意した。それぞれの補正値は精度検証済みのいわ
ゆるデータ変換ソフトを用いて計算して求めた。

【００７２】まず、無補正パターン寸法以上になる場合
では、最大のレチクルパターン上ΔCDは約115nm(十28.7
5%)となった。そのため、ΔCDの小さいレチクルパター
ンにプラスリシェイプ補正を施し、レチクル全体を最適
露光ドーズ量26.5μC／cm²で露光したところ、所望のゲ
ートパターン(100nmL/S=1/1)が形成できた。

【００７３】一方、パターン補正量が最小となるように
した条件では、レチクル全体を最適露光ドーズ量28.7μ
C／cm²で露光したところ、所望のゲートパターン(100nm
L/S=1/1)が形成できた。

【００７４】以上図１〜図８を参照しつつ、本発明の実
施の形態に係る近接効果補正方法等について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変
更を加えることができる。

【００７５】

【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、高いパターン寸法精度を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るリシェイプ補
正法を概念的に示したものである。図１（Ａ）は補正前
のレチクル及びウェハ上のレジスト像を示す図であり、
図１（Ｂ）は補正後のレチクル及びウェハ上のレジスト
像を示す図である。

【図２】加速電圧100kVのEPL（縮小投影露光法、E1ectr
on-beam Projection Lithography）実験機を用いて形成
したパターンにおけるレチクル寸法の補正量をまとめた
図である。

【図３】分割転写方式の電子線投影露光装置の光学系全
体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係るリシェイプ補
正法を概念的に示したものである。図４（Ａ）は補正前
のレチクル及びウェハ上のレジスト像を示す図であり、
図４（Ｂ）は補正後のレチクル及びウェハ上のレジスト
像を示す図である。

【図５】微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チッ
プ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマ
シン等）の製造のフローを示す。

【図６】上述のマイナスリシェイプ補正法を概念的に示
したものである。図６（Ａ）は補正前のレチクル及びウ
ェハ上のレジスト像を示す図であり、図６（Ｂ）は補正
後のレチクル及びウェハ上のレジスト像を示す図であ
る。

【図７】加速電圧100kVのEB縮小転写装置の実験機を用
いて、ライン＆スペースパターン（L／S=１／１、線幅1
00nm）を形成し、得られた露光像（レジストのＬ）の線
幅分布を測定した結果である。

【図８】加速電圧100kVのEPL（縮小投影露光法、E1ectr
on-beam Projection Lithography）実験機を用いて形成
したＬ／Ｓパターンの一例におけるレチクル寸法の補正
量をまとめた図である。

【符号の説明】

３０レチクル３０ａ〜３０ｉレチクルパターン３３ウェハ３３ａ〜３３ｉレジスト像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応基板上に転写すべきパターンをレチ
クル上に形成し、該レチクルを電子線照明し、該レチクルを通過した電子線を前記感応基板上に投影し
て前記パターンを前記感応基板上に転写露光する際に、予め前記レチクル上のパターンの各要素に寸法変化（リ
シェイプ）を与えておいて近接効果を補正する方法であ
って；近接効果量（後方散乱電子ドーズ）が最大となる
部分においてリシェイプ無しで所望の線幅が得られるよ
うな露光条件とし、他の部分において、レチクル上のパターン要素を所要の
寸法だけ太らせる（プラスリシェイプを行う）ことを特
徴とする近接効果補正方法。
【請求項２】感応基板上に転写すべきパターンをレチ
クル上に形成し、該レチクルを電子線照明し、該レチクルを通過した電子線を前記感応基板上に投影し
て前記パターンを前記感応基板上に転写露光する際に、予め前記レチクル上のパターンの各要素に寸法変化（リ
シェイプ）を与えておいて近接効果を補正する方法であ
って；近接効果量（後方散乱電子ドーズ）が中程度の部
分においてリシェイプ無しで所望の線幅が得られるよう
な露光条件とし、前記近接効果量が中程度の部分より近接効果量が小さい
部分において、レチクル上のパターン要素を所要の寸法
だけ太らせ、前記近接効果量が中程度の部分より近接効果量が大きい
部分において、レチクル上のパターン要素を所要の寸法
だけ細くする（マイナスリシェイプを行う）ことを特徴
とする近接効果補正方法。
【請求項３】前記露光条件を露光ドーズ量で制御する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の近接効果補正方
法。
【請求項４】電子線を用いたリソグラフィー工程にお
いて、請求項１〜３いずれか１項記載の方法により近接
効果補正を行うことを特徴とするデバイス製造方法。