JP2012212793A - 半導体装置の製造方法、描画装置、プログラム及びパターン転写装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法、描画装置、プログラム及びパターン転写装置 Download PDF

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Abstract

【課題】最終的に半導体基板に転写されるパターンの寸法誤差をより低減可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域を複数の小領域に分割する工程（Ｓ１０２）と、小領域毎に、パターン寸法誤差がより小さくなる、転写用の照明光の形状と、転写する際に用いるマスク上に形成される、所望のパターンのうち当該小領域分を示す部分パターンが補正されたマスクパターンのパターン形状との組み合わせを取得する工程（Ｓ１０４〜Ｓ１０９）と、小領域毎に、組み合わせの形状の照明光でマスクパターンを半導体基板に転写することによって、分割された全ての小領域の部分パターンを順に多重露光する工程（Ｓ１２０，Ｓ１２２）と、多重露光された半導体基板上に前記所望のパターンを形成する工程（Ｓ１２６）と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、描画装置、プログラム及びパターン転写装置に係り、例えば、マスクに形成されるパターンと、マスクパターンを半導体基板に転写する転写装置の照明光と、を制御する半導体装置の製造方法およびその関係装置に関する。
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体デバイスに要求される回路線幅は年々微細化されてきている。これらの半導体デバイスへ所望の回路パターンを形成するためには、高精度の原画パターン（レチクル或いはマスクともいう。）が必要となる。ここで、電子線（電子ビーム）描画技術は本質的に優れた解像性を有しており、高精度の原画パターンの生産に用いられる。
図１１は、可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
可変成形型電子線（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）描画装置は、以下のように動作する。第１のアパーチャ４１０には、電子線３３０を成形するための矩形例えば長方形の開口４１１が形成されている。また、第２のアパーチャ４２０には、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０を所望の矩形形状に成形するための可変成形開口４２１が形成されている。荷電粒子ソース４３０から照射され、第１のアパーチャ４１０の開口４１１を通過した電子線３３０は、偏向器により偏向され、第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１の一部を通過して、所定の一方向（例えば、Ｘ方向とする）に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０に照射される。すなわち、第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過できる矩形形状が、Ｘ方向に連続的に移動するステージ上に搭載された試料３４０の描画領域に描画される。第１のアパーチャ４１０の開口４１１と第２のアパーチャ４２０の可変成形開口４２１との両方を通過させ、任意形状を作成する方式を可変成形方式（ＶＳＢ方式）という。
パターンの集積度が増加するのに伴い、シリコンウェハ上のパターンの線幅精度が３−５ｎｍまで要求されようとしている。パターンの解像度を上げるためには転写装置（スキャナ）の照明を変化させる方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。また、ウェハ上に転写したい所望するパターンをグループ分けしてパターンの傾向に合わせて各グループの照明光の形状を変えて転写する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、マスク上のパターンをウェハに転写する際には光近接効果により寸法が変化するので、これを補正するためにパターンが補正される。そして、補正されたパターンをマスク上に描画することになる。そのため、転写したいパターンに合わせて照明形状を選択しても、実際のマスクパターンとは異なってしまい、パターンの寸法誤差が発生してしまうといった問題があった。さらに、ＬＳＩパターンは、内部に密なパターンや粗なパターンが入り混じる。そのため、同時にこれらすべてについて寸法精度を向上させることは困難であった。
上述したように、転写したいパターンに合わせて照明形状を選択しても、実際のマスクパターンとは異なってしまい、パターンの寸法誤差が発生してしまうといった問題があった。さらに、ＬＳＩパターンは、内部に密なパターンや粗なパターンが入り混じる。そのため、同時にこれらすべてについて寸法精度を向上させることは困難であるといった問題があった。
そこで、本発明は、上述した問題点を克服し、最終的に半導体基板に転写されるパターンの寸法誤差をより低減可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的の１つとする。また、寸法変動を補正する際により高精度に補正する描画装置を提供することを目的の他の１つとする。また、最終的に半導体基板に転写されるパターンの寸法誤差をより低減可能な転写装置を提供することを目的の他の１つとする。また、最終的に半導体基板に転写されるパターンの寸法誤差をより低減可能なパターンデータを生成するプログラムを提供することを目的の他の１つとする。
本発明の一態様の半導体装置の製造方法は、
半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域を複数の小領域に分割する工程と、
小領域毎に、半導体基板に転写された際の当該小領域分を示す部分パターンのパターン寸法誤差がより小さくなる、転写用の照明光の形状と、転写する際に用いるマスク上に形成される、所望のパターンのうち当該小領域分を示す部分パターンが補正されたマスクパターンのパターン形状との組み合わせを取得する工程と、
小領域毎に、取得された組み合わせの形状の照明光で取得された組み合わせのマスクパターンを半導体基板に転写することによって、分割された全ての小領域の部分パターンが順に転写されるように半導体基板を多重露光する工程と、
多重露光された半導体基板上に前記所望のパターンを形成する工程と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様の描画装置は、
半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域が分割された複数の小領域の各小領域分のマスクパターンのパターンデータを入力し、記憶する記憶部と、
各小領域分のマスクパターンデータを読み出し、各小領域分のマスクパターンを分割前の位置にマージするマージ処理部と、
パターン領域がメッシュ状の複数のメッシュ領域に仮想分割されたメッシュ領域内のパターン寸法誤差を補正する補正量をマージ後のマスクパターンを用いて演算する補正量演算部と、
メッシュ領域毎に補正量で補正されたマスクパターンを、小領域毎にマスク上の独立した別々の位置に描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様のコンピュータに実行させるためのプログラムは、
半導体基板に形成される予定の所望のパターンの第１のパターンデータを記憶装置に記憶する処理と、
所望のパターンのパターン領域を複数の小領域に分割する処理と、
小領域毎に、半導体基板に転写された際の当該小領域分を示す部分パターンのパターン寸法誤差がより小さくなる、転写用の照明光の形状と、転写する際に用いるマスク上に形成される、所望のパターンのうち当該小領域分を示す部分パターンが補正されたマスクパターンのパターン形状との組み合わせを取得する処理と、
小領域毎に、取得された組み合わせの相関データと、組み合わせのパターン形状となるマスクパターンの第２のパターンデータを出力する処理と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の他の態様の描画装置は、
半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域が分割された複数の小領域の各小領域分のマスクパターンのパターンデータと、分割された複数の小領域の位置を示す分割領域情報と、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す照明光情報とを入力し、記憶する記憶部と、
各小領域分のマスクパターンを、小領域毎にマスク上の独立した別々の位置に描画すると共に、各小領域分のマスクパターンと重ならないマスク上の位置に分割領域情報と照明光情報とを示すコード図形パターンを描画する描画部と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様の転写装置は、
半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域が分割された複数の小領域の位置を示す第１の分割領域情報と、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す複数の第１の照明光情報とをマスクから光学的に読み出す読み出し部と、
小領域毎に、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す複数の第２の照明光情報を入力し、小領域毎に、第１と第２の照明光情報が一致するかどうかを判定する判定部と、
小領域毎に、一致すると判定された照明光情報が示す形状の照明光で当該小領域用のマスクパターンを半導体基板に転写することによって、分割された全ての小領域の部分パターンが順に転写されるように半導体基板を多重露光する露光部と、
を備えたことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、最終的に半導体基板に転写されるパターンの寸法誤差をより低減できる。また、本発明の他の一態様によれば、寸法変動を補正する際により高精度に補正できる。また、本発明の他の一態様によれば、最終的に半導体基板に転写されるパターンの寸法誤差をより低減可能なパターンデータを生成できる。
実施の形態１における半導体装置の製造方法の要部工程を示すフローチャート図である。 実施の形態１における半導体基板に転写したいパターンの一例と、マスクに形成されるパターンの一例と、パターン形状と照明光の形状と瞳面形状との関係の一例と、を示す概念図である。 実施の形態１における半導体装置の製造方法の流れと転写装置の構成と動作を説明するための概念図である。 実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。 実施の形態１におけるマスクパターンの描画位置と分割領域のマージ処理とを説明するための概念図である。 実施の形態１におけるマスク製造方法の工程断面図の一例を示す図である。 実施の形態１におけるマスク製造方法の工程断面図の他の一例を示す図である。 実施の形態１におけるウェハ加工方法の工程断面図の他の一例を示す図である。 実施の形態１におけるウェハ加工方法の工程断面図の他の一例を示す図である。 実施の形態１におけるウェハ加工方法の工程断面図の他の一例を示す図である。 可変成形型電子線描画装置の動作を説明するための概念図である。
以下、実施の形態では、描画装置一例として、荷電粒子ビーム描画装置について説明するが、描画装置はこれに限るものではなく、レーザビーム描画装置であってもよい。また、荷電粒子ビームの一例として、電子ビームを用いた構成について説明するが、荷電粒子ビームは、電子ビームに限るものではなく、イオンビーム等の荷電粒子を用いたビームでも構わない。また、荷電粒子ビーム描画装置の一例として、可変成形型の描画装置について説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における半導体装置の製造方法の要部工程を示すフローチャート図である。図１において、実施の形態１における半導体装置の製造方法は、描画データ生成工程（Ｓ１０２〜Ｓ１０９）と、描画工程（Ｓ１１０〜Ｓ１１２）と、マスクパターン形成工程（Ｓ１１４〜Ｓ１１６）と、転写工程（Ｓ１１７〜Ｓ１２２）と、ウェハパターン形成工程（Ｓ１２４〜Ｓ１３０）という一連の工程を実施する。描画データ生成工程では、その内部工程として、領域分割工程（Ｓ１０２）と、条件設定工程（Ｓ１０４）と、パターン補正工程（Ｓ１０６）と、相関データ生成工程（Ｓ１０７）と、シミュレーション工程（Ｓ１０８）と、判定工程（Ｓ１０９）という一連の工程を実施する。描画工程では、その内部工程として、描画工程（Ｓ１１０）と、マスク情報描画工程（Ｓ１１２）という一連の工程を実施する。マスクパターン形成工程は、その内部工程として、現像工程（Ｓ１１４）とエッチング工程（Ｓ１１６）という一連の工程を実施する。転写工程は、その内部工程として、マスク情報読み出し工程（Ｓ１１８）と、判定工程（Ｓ１１９）と、パターンＡ露光工程（Ｓ１２０）と、パターンＢ露光工程（Ｓ１２２）という一連の工程を実施する。ウェハパターン形成工程は、その内部工程として、現像工程（Ｓ１２４）とエッチング工程（Ｓ１２６）と膜形成工程（Ｓ１２８）と平坦化処理工程（Ｓ１３０）という一連の工程を実施する。
図２は、実施の形態１における半導体基板に転写したいパターンの一例と、マスクに形成されるパターンの一例と、パターン形状と照明光の形状と瞳面形状との関係の一例と、を示す概念図である。半導体基板（ウェハ）にあるパターンを転写する際、転写されるパターン寸法は、そのパターン形状と転写装置での照明光の形状とマスクを通過した後の瞳面位置での光束の透過率に依存する。一方、ウェハに転写されるパターンはその形状が密パターンであったり粗パターンであったりと様々である。また、ウェハ上に転写したい設計パターンは、そのままの形状でマスク上に形成されても転写時の光近接効果等の影響で所望の寸法で転写されない。そのため、マスク上に形成されるパターンは事前に光近接効果補正（ＯＰＣ）がなされたパターンに補正され、補正後のパターンがマスクパターンとしてマスク上に形成される。このように、ウェハ上に転写したいパターンとマスク上に形成されるパターンとはその形状も異なっている。そのため、実施の形態１では、まずは、設計寸法に対して、ウェハ上に最終的に形成されるパターンのパターン寸法誤差がより小さくなる、マスクパターンと照明光の形状と瞳面位置での光束形状との組み合わせをシミュレーションにより最適化する。そして、最適化されたマスクパターンデータとその条件となる相関データとを生成する。
描画データ生成工程は、制御計算機４００を用いて演算する。制御計算機４００には、図示しないバスを介して、磁気ディスク装置等の記憶装置１４６，１４８が接続されている。また、制御計算機４００には、コンピュータ処理を行うにあたって通常必要なその他の構成が搭載あるいは接続されていても構わない。まず、記憶装置１４６には、半導体基板（ウェハ）に形成される予定の所望のパターンの設計データ（第１のパターンデータ）を外部より入力し、記憶装置１４６に記憶する。設計データには、半導体基板となるウェハに最終的に形成したいパターンのパターンデータが定義される。
領域分割工程（Ｓ１０２）として、まず、制御計算機４００内では、記憶装置１４６からパターンデータを読み出し、半導体基板（ウェハ）に形成される予定の所望のパターンのパターン領域を複数の小領域に分割する。例えば、ウェハ上のある領域１１にチップパターン（転写パターン）を最終的に転写したい場合を想定する。実施の形態１では、かかる場合に、チップパターンのパターン領域１０を小領域１２と小領域１４といった複数の小領域に分割する。分割領域は、２つに限るものではなく、３つ以上であっても構わない。例えば、パターン密度が密な領域と、それ以外（粗な領域）とに分割すると好適である。或いは、ラインアンドスペースパターンが配置される領域と、コンタクトパターンのような孤立パターンが配置される領域とに分割しても好適である。
条件設定工程（Ｓ１０４）として、小領域毎に、転写する際の照明光の形状と転写する際の瞳面位置における光線の瞳面形状とで構成される条件を設定する。
パターン補正工程（Ｓ１０６）として、制御計算機４００は、小領域毎に、各小領域に設定された照明光の形状と転写する際の瞳面位置における光線の瞳面形状の条件下で、スキャナで転写した際に得られるパターンが、設計パターンにより近づくように、パターンをＯＰＣ補正する。これは、一般に用いられるＯＰＣ技術、すなわち照明光の形状と転写する際の瞳面位置における光線の瞳面形状が固定された条件下でのＯＰＣ技術を用いればよい。そして、制御計算機４００は、小領域毎に、ＯＰＣ補正されたマスクパターンのパターデータを生成する。
相関データ生成工程（Ｓ１０７）として、制御計算機４００内では、取得された照明光の形状とマスクパターンのパターン形状と瞳面形状との相関データ（条件データ）を生成する。そして、生成された相関データは、記憶装置１４８に出力され、記憶される。
シミュレーション工程（Ｓ１０８）として、小領域毎に、設定された条件でＯＰＣ補正済みパターンをウェハに転写した際にウェハ上に形成されるパターン寸法をシミュレーションにより演算する。
判定工程（Ｓ１０９）として、シミュレーションした寸法が十分な精度（寸法誤差Δｌ＜閾値ｌ０）を有するかどうかを判定し、十分な精度の場合（たとえば、誤差３ｎｍ以下）、その小領域の最適化は終了し、その際の設定された照明光の形状と転写する際の瞳面位置における光線の瞳面形状と、ＯＰＣ補正したパターンとをその小領域の最適な組み合わせとして、決定する。もし、十分な精度が得られない場合には、より誤差が小さくなるように、設定された照明光の形状と転写する際の瞳面位置における光線の瞳面を変化させて、上記の処理を繰り返す。
以上のように制御計算機４００によりパターンデータを生成することで、最終的に半導体基板に転写されるパターンの寸法誤差をより低減可能なパターンデータを生成できる。
以上のようにして、小領域毎に、ウェハに転写された際の当該小領域分を示す部分パターンのパターン寸法誤差が設計寸法に対してより小さくなる、転写用の照明光の形状と、転写する際に用いるマスク上に形成される、設計パターン（所望のパターン）のうち当該小領域分を示す部分パターンがＯＰＣ補正されたマスクパターンのパターン形状と瞳面形状との組み合わせの条件を取得する。例えば、図２に示すように、小領域１２について、ＯＰＣ補正済みパターン２０，２２と照明形状３０と瞳面形状４０とで最適化される。また、小領域１４について、ＯＰＣ補正済みパターン２４と照明形状３２と瞳面形状４２とで最適化される。
そして、制御計算機４００は、小領域毎に、取得された最適化された組み合わせ条件の相関データと、最適化された組み合わせ条件のパターン形状となるマスクパターンのパターンデータ（第２のパターンデータ）を描画装置１００へと出力する。
上述した例では、照明光の形状とマスクパターンのパターン形状と瞳面形状との３つの条件を示しているが、これに限るものではない。３つの条件を揃える場合よりも精度は劣る場合があるが、照明光の形状とマスクパターンのパターン形状との２つの条件で構成しても効果がある。
図３は、実施の形態１における半導体装置の製造方法の流れと転写装置の構成と動作を説明するための概念図である。転写装置３００では、光源３０３から発生した光が図示しない照明光学系によって照明形状調整基板３０８を照射する。調整基板は透過光を分布５０となるよう調整する。照明形状調整基板３０８を通過した光は照明光として、マスク１０１上のパターン１２を照明する。マスクを通過した光は、光学系３０５を通って、光学系３０５，３０７間の瞳面位置に配置された瞳面光分布調整基板３０６を照射する。そして、調整基板は透過光を分布６１となるよう調整する。そして、瞳面光形状調整基板３０６を通過した光は、光学系３０７によってウェハ３０１の所望の位置へと結像される。ウェハを移動させながら、これを繰り返しウェハ上の複数の場所に、パターン１２を転写する。次に、照明形状調整基板３０８を調整して透過光を分布５２となるよう調整、瞳面光分布調整基板３０６を調整して透過光を分布６２となるよう調整、マスクを移動させて、１０１上のパターン１４をウェハに転写する。これをウェハを移動させながら繰り返し、ウェハ上の複数の場所に、パターン１４を転写する。
次に、図２および図３（ｂ）に示すように、描画装置１００によって、マスク１０１上に、小領域１２と小領域１４とが独立した別々の位置になるように、それぞれの小領域内のマスクパターンを描画する。
図４は、実施の形態１における描画装置の構成を示す概念図である。図４において、描画装置１００は、描画部１５０と制御部１６０を備えている。描画装置１００は、荷電粒子ビーム描画装置の一例である。特に、可変成形型の描画装置の一例である。描画部１５０は、電子鏡筒１０２と描画室１０３を備えている。電子鏡筒１０２内には、電子銃２０１、照明レンズ２０２、第１のアパーチャ２０３、投影レンズ２０４、偏向器２０５、第２のアパーチャ２０６、対物レンズ２０７、主偏向器２０８及び副偏向器２０９が配置されている。描画室１０３内には、ＸＹステージ１０５が配置される。ＸＹステージ１０５上には、描画時には描画対象となるマスク１０１が配置される。マスク１０１は、以降の工程を経て半導体装置を製造する際の露光用マスクになる。マスク１０１には、ガラス基板上に遮光膜が形成され、遮光膜上にレジストが塗布された、まだ何も描画されていないマスクブランクスが含まれる。
制御部１６０は、制御計算機１１０、メモリ１１２、制御回路１２０、及び磁気ディスク装置等の記憶装置１４０，１４２を有している。制御計算機１１０、メモリ１１２、制御回路１２０、及び記憶装置１４０，１４２は、図示しないバスを介して互いに接続されている。制御計算機１１０内には、ショットデータ生成部７０、マージ処理部７１、ローディング効果補正量演算部７２、照射量演算部７４、マスク情報描画データ生成部７６、および描画処理部７８が配置される。ショットデータ生成部７０、マージ処理部７１、ローディング効果補正量演算部７２、照射量演算部７４、マスク情報描画データ生成部７６、および描画処理部７８といった機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。ショットデータ生成部７０、マージ処理部７１、ローディング効果補正量演算部７２、照射量演算部７４、マスク情報描画データ生成部７６、および描画処理部７８に入出力される情報および演算中の情報はメモリ１１２にその都度格納される。
まず、半導体基板（ウェハ）に形成される予定の所望のパターンのパターン領域が分割された複数の小領域の各小領域分のマスクパターンのパターンデータ（描画データ）は、外部から入力され、記憶装置１４０に記憶される。具体的には、ＯＰＣ補正がなされた後の小領域毎のパターン（マスクパターン）のパターンデータ（描画データ）が外部から入力され、記憶装置１４０に記憶される。また、パターンのパターン領域は領域分割しているので、各小領域の位置を示す分割領域情報と領域分割されたことを示す情報とが定義された多重露光情報が外部から入力され、記憶装置１４０に記憶される。また、上述したシミュレーションにより取得された、小領域毎の相関データ（条件データ）が外部から入力され、記憶装置１４０に記憶される。相関データには、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す照明光情報と瞳面位置での光束形状を示す瞳面情報とが定義される。
描画装置１００では、まず、ショットデータ生成部７０が、記憶装置１４０から各小領域のパターンデータを読み出し、複数段のデータ変換処理を行って、装置固有のショットデータを生成する。描画装置１００で図形パターンを描画するためには、１回のビームのショットで照射できるサイズにパターンデータに定義された各図形パターンを分割する必要がある。そこで、ショットデータ生成部７０は、パターンデータが示す図形パターンを１回のビームのショットで照射できるサイズに分割してショット図形を生成する。そして、ショット図形毎にショットデータを生成する。ショットデータには、例えば、図形種、図形サイズ、照射位置、及び照射量といった図形データが定義される。生成されたマスクパターンのショットデータは記憶装置１４２に一時的に記憶される。
図５は、実施の形態１におけるマスクパターンの描画位置と分割領域のマージ処理とを説明するための概念図である。半導体装置を製造する際には、上述した転写する際の光近接効果による寸法変動の他にも、描画後のプロセスとなる、現像、エッチング、或いは化学機械研磨（ＣＭＰ）装置を使った平坦化処理等に起因して寸法変動を引き起こすローディング効果といわれる現象がある。そのため、描画装置１００内では、照射量を調整することによって、かかるローディング効果に起因する寸法変動を補正することが望ましい。そのため、実施の形態１では、描画装置内でかかる寸法変動を補正する。なお、ローディング効果は、周囲に位置するパターンの配置状況の影響を受ける。しかし、上述したように、実施の形態１では、１つのパターン領域を複数の小領域１２，１４に分割している。そして、描画する際には、図５（ａ）に示すように、小領域１２のパターンと、小領域１４のパターンをマスク１０１の独立した領域に離して描画する。このように分割位置付近のパターンは、周囲にパターンが存在しない状況になる。このままでは、周囲のパターンの影響を含めることが困難となる。そこで、実施の形態１では、ローディング効果の補正量を演算する際には、図５（ｂ）に示すように、かかる分割された小領域１２，１４を元に戻して小領域１０として計算する。
そのために、マージ処理工程として、マージ処理部７１は、各小領域分のマスクパターンデータを読み出し、各小領域分のマスクパターンを分割前の位置にマージする。これにより、小領域１２，１４は、パターン領域１０にマージされる。
寸法変動補正量演算工程として、ローディング効果補正量演算部７２は、パターン領域がメッシュ状の複数のメッシュ領域に仮想分割されたメッシュ領域内のパターン寸法誤差を補正する補正量Δｌをマージ後のマスクパターンを用いて演算する。ローディング効果補正用のメッシュ領域の面積密度ρＬ（ｘ，ｙ）、分布関数ｇＬ（ｘ，ｙ）、ローディング効果補正係数γを用いて、補正量Δｌ（ｘ，ｙ）は、例えば、次の式（１）で定義できる。ローディング効果補正量演算部７２は、補正量演算部の一例である。ローディング効果補正用のメッシュ領域のサイズは、ローディング効果の影響半径の１／１０程度が好適である。例えば、１ｍｍ程度に設定すると好適である。
（１） Δｌ（ｘ，ｙ）＝
γ・∫ρＬ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）・ｇＬ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’
以上のように小領域のパターンがマージされてからローディング効果補正量を演算することで、領域分割された部分のパターンの影響も考慮できる。よって、補正量の精度を向上させることができる。
次に、照射量演算工程として、照射量演算部７４は、各ショットデータ用の照射量を演算する。ここで、転写時の光近接効果の他にも、マスク描画時における電子ビームによる近接効果による寸法変動も発生し得る。そのため、電子ビームによる近接効果の補正も同時に行うことが望ましい。そこで、実施の形態１では、描画装置内でかかる寸法変動を照射量を調整することで補正する。電子ビームによる近接効果を補正するには、基準照射量Ｄ０と近接効果補正係数ηを調整することで補正できる。そして、基準照射量Ｄ０と近接効果補正係数ηはそれぞれ最適な組み合わせが存在する。そこで、近接効果補正が維持された状態で上述したローディング効果補正量Δｌ（ｘ，ｙ）も同時に補正する基準照射量Ｄ０（Δｌ（ｘ，ｙ））と近接効果補正係数η（Δｌ（ｘ，ｙ））を使って、照射量Ｄ（ｘ，ｙ）を演算する。近接効果補正が維持された状態でパターン寸法を変動させた場合の各寸法での基準照射量Ｄ０と近接効果補正係数ηの関係は予め実験等により求めておけばよい。照射量Ｄ（ｘ，ｙ）は、基準照射量Ｄ０（Δｌ（ｘ，ｙ））と近接効果補正照射量ｄ（η（Δｌ（ｘ，ｙ），ｘ，ｙ）を用いて、次の式（２）で定義できる。
（２） Ｄ（ｘ，ｙ）＝Ｄ０（Δｌ（ｘ，ｙ））・ｄ（η（Δｌ（ｘ，ｙ），ｘ，ｙ）
ここで、近接効果補正照射量ｄ（η（Δｌ（ｘ，ｙ），ｘ，ｙ）は、例えば、次の式（３）で定義できる。
（３） ｄ（η（Δｌ（ｘ，ｙ），ｘ，ｙ）＝
｛（１／２）＋η（Δｌ（ｘ，ｙ））／｛（１／２）＋η（Δｌ（ｘ，ｙ））・Ｕ（ｘ，ｙ）｝
ここで、関数Ｕ（ｘ，ｙ）は、近接効果補正用のメッシュ領域の面積密度ρｐ（ｘ，ｙ）、分布関数ｇｐ（ｘ，ｙ）を用いて次の式（４）で定義できる。
（４） Ｕ（ｘ，ｙ）＝
∫ρｐ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）・ｇｐ（ｘ−ｘ’，ｙ−ｙ’）ｄｘ’ｄｙ’
近接効果補正用のメッシュ領域のサイズは、近接効果補正の影響半径の１／１０程度が好適である。例えば、１μｍ程度に設定すると好適である。
以上のようにして、照射量Ｄ（ｘ，ｙ）がメッシュ領域毎に演算され、照射量マップが作成される。
ここで、製造されたマスクを用いて、ウェハにパターンを転写する際、パターンが複数の小領域に領域分割されており、多重露光が必要であること、および小領域毎に、照明形状や瞳面形状が上述した最適化された条件に従っていることが必要である。しかし、小領域毎に条件が異なっているため誤った設定がなされてしまう恐れがある。そこで、実施の形態１では、マスク自体にかかるパターンが複数の小領域に領域分割されており、多重露光が必要であること、および小領域毎の照明形状や瞳面形状の条件をマスク情報として描画する。
マスク情報描画データ生成工程として、マスク情報描画データ生成部７６は、小領域毎の条件データと多重露光情報を入力し、多重露光情報が示す分割領域情報と領域分割されたことを示す情報と、条件データが示す照明光情報と瞳面情報と、を示すコード図形パターンの描画データを生成する。コード図形は、バーコードやＱＲコード（登録商標）等が好適である。その際、コード図形パターンの描画位置は、各小領域分のマスクパターンと重ならないマスク上の位置に設定される。また、マスク情報描画データ生成部７６は、コード図形パターンのショットデータまで生成してもよいし、或いはショットデータ生成部７０が、生成されたコード図形パターンの描画データからショットデータを生成してもよい。生成されたコード図形パターンのショットデータ（マスク情報データ）は一時的に記憶装置１４２に記憶される。
そして、描画工程（Ｓ１１０）として、描画処理部７８は、マスク１０１に小領域毎のマスクパターンを描画するように制御回路１２０を制御する。そして、制御回路１２０に制御された描画部１５０は、メッシュ領域毎に補正量で補正された小領域毎のマスクパターンを、小領域毎にマスク１０１上の独立した別々の位置に描画する。具体的には、図２に示すように小領域１２と小領域１４とが独立した別々の位置になるように、それぞれの小領域内のマスクパターンを描画する。具体的には、以下のように動作する。
電子銃２０１（放出部）から放出された電子ビーム２００は、照明レンズ２０２により矩形例えば長方形の穴を持つ第１のアパーチャ２０３全体を照明する。ここで、電子ビーム２００をまず矩形例えば長方形に成形する。そして、第１のアパーチャ２０３を通過した第１のアパーチャ像の電子ビーム２００は、投影レンズ２０４により第２のアパーチャ２０６上に投影される。偏向器２０５によって、かかる第２のアパーチャ２０６上での第１のアパーチャ像は偏向制御され、ビーム形状と寸法を変化させる（可変成形させる）ことができる。そして、第２のアパーチャ２０６を通過した第２のアパーチャ像の電子ビーム２００は、対物レンズ２０７により焦点を合わせ、主偏向器２０８及び副偏向器２０９によって偏向され、連続的に移動するＸＹステージ１０５に配置された試料１０１の所望する位置に照射される。図１では、位置偏向に、主副２段の多段偏向を用いた場合を示している。かかる場合には、主偏向器２０８で描画領域を仮想分割したサブフィールド（ＳＦ）の基準位置にステージ移動に追従しながら該当ショットの電子ビーム２００を偏向し、副偏向器２０９でＳＦ内の各照射位置にかかる該当ショットのビームを偏向すればよい。
そして、マスク情報描画工程（Ｓ１１２）として、描画処理部７８は、さらに、マスク１０１にコード図形パターンを描画するように制御回路１２０を制御する。そして、制御回路１２０に制御された描画部１５０は、各小領域分のマスクパターンと重ならないマスク上の位置にコード図形パターンを描画する。描画部１５０の動作は、上述した動作と同様である。
以上のように、マスク自体にコード図形パターンを描画することで、転写する際の条件間違えを抑制できる。
図６は、実施の形態１におけるマスク製造方法の工程断面図の一例を示す図である。図６では、描画される前のマスク１０１の状態から現像工程（Ｓ１１４）までを示している。図６（ａ）に示すように、描画される前のマスク１０１は、ガラス基板５００上に遮光膜５１０が形成され、遮光膜５１０上にレジスト膜５１２が形成されている。そして、上述した描画工程において、図６（ｂ）に示すように、電子ビーム２００を用いてレジスト膜５１２に描画する。
次に、図６（ｃ）において、現像工程（Ｓ１１４）として、描画後のマスク１０１を現像して、開口部５１１が形成されたレジスト膜５１２によるレジストパターンを形成する。
図７は、実施の形態１におけるマスク製造方法の工程断面図の他の一例を示す図である。図７では、エッチング工程（Ｓ１１６）から完成後のマスクまでが示されている。
そして、図７（ａ）において、エッチング工程（Ｓ１１６）として、レジスト膜５１２によるレジストパターンをマスクとして、開口部５１１に露出した遮光膜５１０をエッチングにより除去する。そして、残ったレジスト膜５１２をアッシングして除去することで、図７（ｂ）に示すようにマスクパターンを形成する。
図８は、実施の形態１におけるウェハ加工方法の工程断面図の他の一例を示す図である。図８では、パターン転写される前のウェハの状態から現像工程（Ｓ１２４）までを示している。図８（ａ）に示すように、パターン転写される前のウェハは、シリコン基板６００上に絶縁膜６１０が形成され、絶縁膜６１０上にレジスト膜６１２が形成されている。シリコン基板６００には、下層配線等の下地パターン６０１が形成されていても構わない。
図８（ｂ）において、転写工程にて、転写装置３００は、以上のようにして製造されたマスクを露光用マスクとして、マスクパターン像の光６１３を照射することで、小領域毎に、上述した条件で小領域毎のマスクパターンをそれぞれ転写する。図３に示すように、転写装置３００は、転写部３０２と制御部３０４を備えている。転写部３０２は、光源３０３と、照明形状調整基板３０８と、光学系３０５，３０７と、瞳面光形状調整基板３０６とを有している。制御部３０４は、制御計算機３１０と制御回路３２０を有している。制御計算機３１０内には、読み出し部３１２、判定部３１３、条件設定部３１４、及び転写制御部３１６が配置されている。読み出し部３１２、判定部３１３、条件設定部３１４、及び転写制御部３１６といった機能は、電気回路等のハードウェアで構成されてもよいし、これらの機能を実行するプログラム等のソフトウェアで構成されてもよい。或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより構成されてもよい。読み出し部３１２、条件設定部３１４、及び転写制御部３１６に入出力される情報および演算中の情報は図示しないメモリにその都度格納される。
転写する際には、マスク１０１が光源３０３にセットされる。そして、光源３０３から発生した光が図示しない照明光学系によって照明形状調整基板３０８を照射する。そして、照射された光は照明形状調整基板３０８を通過することによって、その形状を変化させる。照明形状調整基板３０８は、例えば、その表面がメッシュ状に領域分割され、各メッシュ領域が独立に開閉可能に構成される。言い換えれば、開いたメッシュ領域５０だけ光が通過することができ、閉じたメッシュ領域５２は照明光を遮光する。そのように、開けるメッシュ領域を制御することで通過する光の形状を制御できる。照明形状調整基板３０８として、例えば、デジタルミラーアレイを用いることができる。照明形状調整基板３０８を通過した光は照明光として、マスク１０１上のパターンを照明する。マスクを通過した光は、光学系３０５によって拡大され、光学系３０５，１０７間の瞳面位置に配置された瞳面光形状調整基板３０６を照射する。そして、照射された光は瞳面光形状調整基板３０６を通過することによって、その形状を変化させる。瞳面光形状調整基板３０６は、例えば、その表面がメッシュ状に領域分割され、各メッシュ領域が独立に開閉可能に構成される。言い換えれば、開いたメッシュ領域６０だけ光が通過することができ、閉じたメッシュ領域６１は光を遮光する。そのように、開けるメッシュ領域を制御することで瞳面を通過する光の形状を制御できる。
マスク情報読み出し工程（Ｓ１１８）として、読み出し部３１２は、ウェハに形成される予定の所望のパターンのパターン領域が分割された複数の小領域の位置を示す第１の分割領域情報と、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す複数の第１の照明光情報と瞳面の光の形状を示す複数の第１の瞳面情報とをマスクから光学的に読み出す。瞳面情報を条件に入れていない場合には省略されることは言うまでもない。具体的には、読み出し部３１２は、図示しない読み出し装置を使って、マスク１０１上に描画されたコード図形パターンを光学的に読み取る。そして、読み出し部３１２は、読み取ったコード図形パターンから、コード図形パターンに定義された多重露光情報が示す分割領域情報と領域分割されたことを示す情報と、条件データが示す照明光情報と瞳面情報とを読み出す。
マスク設置工程として、製造されたマスク１０１を設置する。
判定工程（Ｓ１１９）として、判定部３１３は、小領域毎に、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す複数の第２の照明光情報をユーザから入力する。そして、小領域毎に、コード図形パターンに定義された照明光情報とユーザから入力された照明光情報が一致するかどうかを判定する。同様に、小領域毎に、コード図形パターンに定義された瞳面情報とユーザから入力された瞳面情報が一致するかどうかを判定する。一致しない場合には、エラー出力を行ない、転写工程を中止する。再開したい場合には、別のマスクを用いるか、或いはユーザから入力される照明光情報および瞳面情報といった条件情報を変更して、また、マスク情報読み出し工程（Ｓ１１８）から開始し直す。
条件設定工程として、条件設定部３１４は、複数の小領域のうち、まず、転写する方の小領域Ａの条件である照明光の形状および瞳面形状を設定する。
パターンＡ露光工程（Ｓ１２０）として、転写制御部３１６は、複数の小領域のうち、まず、転写する方の小領域Ａ（例えば小領域１２）に形成されたマスクパターンを設定された条件でウェハ３０１に転写するように制御回路３２０を制御する。制御回路３２０により制御された転写部３０２は、まず、設定された照明光の形状になるように照明形状調整基板３０８のメッシュ領域の開閉を行う。同様に、設定された瞳面形状になるように瞳面光形状調整基板３０６のメッシュ領域の開閉を行う。そして、当該小領域１２について、取得された組み合わせの形状の照明光と瞳面形状で取得された組み合わせのマスクパターンをウェハ３０１に転写する。その際、複数の小領域の一方、例えば、小領域１４に照明光が照射されないようにマスク上の一部を遮光してもよい。
次に、パターンＢ露光工程（Ｓ１２２）として、転写制御部３１６は、複数の小領域のうち、転写されていない他の小領域Ｂ（例えば小領域１４）に形成されたマスクパターンを設定された条件でウェハ３０１に転写するように制御回路３２０を制御する。制御回路３２０により制御された転写部３０２は、まず、設定された照明光の形状になるように照明形状調整基板３０８のメッシュ領域の開閉を行う。同様に、設定された瞳面形状になるように瞳面光形状調整基板３０６のメッシュ領域の開閉を行う。そして、当該小領域１４について、取得された組み合わせの形状の照明光と瞳面形状で取得された組み合わせのマスクパターンをウェハ３０１に転写する。その際、複数の小領域の他方、例えば、小領域１２に照明光が照射されないようにマスク上の一部を遮光してもよい。
以上のように、転写部３０２は、小領域毎に、一致すると判定された照明光情報が示す形状の照明光と瞳面形状で当該小領域用のマスクパターンをウェハに転写することによって、分割された全ての小領域１２，１４の部分パターンが順に転写されるようにウェハ３０１を多重露光する。転写部３０２は、露光部の一例である。
そして、以降の工程で、多重露光された半導体基板上に所望のパターンを形成する。
図８（ｃ）において、現像工程（Ｓ１２４）として、多重露光後のウェハを現像して、開口部６１１が形成されたレジスト膜６１２によるレジストパターンを形成する。
図９は、実施の形態１におけるウェハ加工方法の工程断面図の他の一例を示す図である。図９では、エッチング工程（Ｓ１２６）から膜形成工程（Ｓ１２８）までが示されている。
そして、図９（ａ）において、エッチング工程（Ｓ１２６）として、レジスト膜６１２によるレジストパターンをマスクとして、開口部６１１に露出した絶縁膜６１０をエッチングにより除去する。そして、残ったレジスト膜６１２をアッシングして除去することで、図９（ｂ）に示すように絶縁膜に配線溝となる開口部６１１を形成する。
そして、図９（ｃ）において、膜形成工程（Ｓ１２８）として、開口部６１１を埋め込むように絶縁膜６１０上に導電性膜６１４を堆積させる。導電性膜６１４として、例えば、銅（Ｃｕ）膜を用いるとよい。
図１０は、実施の形態１におけるウェハ加工方法の工程断面図の他の一例を示す図である。図１０では、平坦化処理工程（Ｓ１３０）が示されている。
図１０において、平坦化処理工程（Ｓ１３０）として、絶縁膜６１０の開口部６１１からはみ出た余分な導電性膜６１４をＣＭＰ法により研磨除去すると共に表面を平坦化する。これにより、導電性膜６１４による配線層を１層形成できる。多層配線を形成する場合には、上述した各工程を繰り返し実施すればよい。
以上のように実施の形態１によれば、最終的に半導体基板に転写されるパターンの寸法誤差をより低減できる。
以上、具体例を参照しつつ実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
また、装置構成や制御手法等、本発明の説明に直接必要しない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や制御手法を適宜選択して用いることができる。例えば、描画装置１００を制御する制御部構成については、記載を省略したが、必要とされる制御部構成を適宜選択して用いることは言うまでもない。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての荷電粒子ビーム描画装置及び方法は、本発明の範囲に包含される。
１０ パターン領域
１２，１４ 小領域
２０，２２，２４ ＯＰＣ補正済みパターン
３０，３２ 照明形状
４０，４２ 瞳面形状
５０，５１，６０，６１ メッシュ領域
７０ ショットデータ生成部
７１ マージ処理部
７２ ローディング効果補正量演算部
７４ 照射量演算部
７６ マスク情報描画データ生成部
７８ 描画処理部
１００ 描画装置
１０１，３４０ 試料
１０２ 電子鏡筒
１０３ 描画室
１０５ ＸＹステージ
１１０ 制御計算機
１１２ メモリ
１２０ 制御回路
１４０，１４２，１４６，１４８ 記憶装置
１５０ 描画部
１６０ 制御部
２００ 電子ビーム
２０１ 電子銃
２０２ 照明レンズ
２０３，４１０ 第１のアパーチャ
２０４ 投影レンズ
２０５ 偏向器
２０６，４２０ 第２のアパーチャ
２０７ 対物レンズ
２０８ 主偏向器
２０９ 副偏向器
３００ 転写装置
３０１ ウェハ
３０２転写部
３０３ 光源
３０４ 制御部
３０５，３０７ 光学系
３０６ 瞳面光分布調整基板
３０８ 照明形状調整基板
３１０ 制御計算機
３１２ 読み出し部
３１３ 判定部
３１４ 条件設定部
３１６ 転写制御部
３２０ 制御回路
３３０ 電子線
４００ 制御計算機
４１１ 開口
４２１ 可変成形開口
４３０ 荷電粒子ソース
５００ ガラス基板
５１０ 遮光膜
５１１，６１１ 開口部
５１２，６１２ レジスト膜
６００ シリコン基板
６０１ 下地パターン
６１０ 絶縁膜
６１３ 光

Claims (5)

  1. 半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域を複数の小領域に分割する工程と、
    前記小領域毎に、前記半導体基板に転写された際の当該小領域分を示す部分パターンのパターン寸法誤差がより小さくなる、転写用の照明光の形状と、転写する際に用いるマスク上に形成される、前記所望のパターンのうち当該小領域分を示す部分パターンが補正されたマスクパターンのパターン形状との組み合わせを取得する工程と、
    小領域毎に、取得された組み合わせの形状の照明光で取得された組み合わせのマスクパターンを前記半導体基板に転写することによって、分割された全ての小領域の部分パターンが順に転写されるように前記半導体基板を多重露光する工程と、
    多重露光された半導体基板上に前記所望のパターンを形成する工程と、
    を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域が分割された複数の小領域の各小領域分のマスクパターンのパターンデータを入力し、記憶する記憶部と、
    各小領域分のマスクパターンデータを読み出し、各小領域分のマスクパターンを分割前の位置にマージするマージ処理部と、
    前記パターン領域がメッシュ状の複数のメッシュ領域に仮想分割されたメッシュ領域内のパターン寸法誤差を補正する補正量をマージ後のマスクパターンを用いて演算する補正量演算部と、
    メッシュ領域毎に前記補正量で補正されたマスクパターンを、前記小領域毎にマスク上の独立した別々の位置に描画する描画部と、
    を備えたことを特徴とする描画装置。
  3. 半導体基板に形成される予定の所望のパターンの第１のパターンデータを記憶装置に記憶する処理と、
    前記所望のパターンのパターン領域を複数の小領域に分割する処理と、
    前記小領域毎に、前記半導体基板に転写された際の当該小領域分を示す部分パターンのパターン寸法誤差がより小さくなる、転写用の照明光の形状と、転写する際に用いるマスク上に形成される、前記所望のパターンのうち当該小領域分を示す部分パターンが補正されたマスクパターンのパターン形状との組み合わせを取得する処理と、
    小領域毎に、取得された組み合わせの相関データと、組み合わせのパターン形状となるマスクパターンの第２のパターンデータを出力する処理と、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  4. 半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域が分割された複数の小領域の各小領域分のマスクパターンのパターンデータと、分割された前記複数の小領域の位置を示す分割領域情報と、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す照明光情報とを入力し、記憶する記憶部と、
    各小領域分のマスクパターンを、小領域毎にマスク上の独立した別々の位置に描画すると共に、各小領域分のマスクパターンと重ならないマスク上の位置に前記分割領域情報と照明光情報とを示すコード図形パターンを描画する描画部と、
    を備えたことを特徴とする描画装置。
  5. 半導体基板に形成される予定の所望のパターンのパターン領域が分割された複数の小領域の位置を示す第１の分割領域情報と、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す複数の第１の照明光情報とをマスクから光学的に読み出す読み出し部と、
    小領域毎に、各小領域分のマスクパターンとそれぞれ組となる照明光の形状を示す複数の第２の照明光情報を入力し、小領域毎に、前記第１と第２の照明光情報が一致するかどうかを判定する判定部と、
    小領域毎に、一致すると判定された照明光情報が示す形状の照明光で当該小領域用のマスクパターンを前記半導体基板に転写することによって、分割された全ての小領域の部分パターンが順に転写されるように前記半導体基板を多重露光する露光部と、
    を備えたことを特徴とする転写装置。
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