JP2606576B2

JP2606576B2 - 荷電粒子線露光方法

Info

Publication number: JP2606576B2
Application number: JP5353279A
Authority: JP
Inventors: 貴央田村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH07201720A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は荷電粒子線露光方法に係
り、特に荷電粒子線リソグラフィでの近接効果を補正す
る荷電粒子線露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子線により試料上に所望の半導体
集積回路パターンを描画する、荷電粒子線リソグラフィ
において、荷電粒子線は試料上に塗布されたレジスト
に、露光される。このレジストに荷電粒子線が入ると、
荷電粒子線がレジスト内で散乱し（前方散乱）、また、
レジストを通過した荷電粒子線が試料である下地層に入
り散乱してあるものはレジスト中に戻る（後方散乱）。

【０００３】この前方散乱と後方散乱とが、パターンが
近接した場合に、隣り合うパターン間に影響を及ぼし、
荷電粒子線が入射した領域以外のレジストが露光され、
現像後のパターンの位置や幅が設計パターンの位置や幅
よりずれを生じさせる。これを近接効果という。

【０００４】そこで、設計パターンの幅や近隣パターン
との距離に応じて露光量を変化させたり、パターンサイ
ズを変化させる近接効果補正処理が必要になる。従来
は、補正対象パターンの幅と再近接パターンとの距離か
ら露光量やパターン幅を最適化し、露光を行ってきた
（一次元近接効果補正処理）。

【０００５】しかし、近年の大規模半導体集積回路の高
密度化に伴い、パターンのより一層の微細化、高集積化
の要求に対し、二次元的なパターンの広がりを考慮する
必要が生じ、従来、補正対象パターンと近隣パターンと
の距離に応じて、荷電粒子線強度ｆ（ｒ）を次式で表さ
れる二つのガウス関数の和を用いた計算により決定する
ことが行われる。

【０００６】

【数１】ここで、上式中、ｒは荷電粒子線の入射点と強度計算点
の距離、βｆは前方散乱領域、βｂは後方散乱領域をそ
れぞれ表すパラメータ、ηは後方散乱粒子線による蓄積
エネルギーと前方散乱粒子線による蓄積エネルギーとの
比、ｋは比例定数である。

【０００７】この計算は図１０に示すように、強度計算
ポイント１に影響を及ぼす領域として、この強度計算ポ
イント１を中心とする一辺２βｂの矩形領域３をとり、
その内部に存在するパターン５及び５ａを対象にして行
われる。そして、強度計算ポイントが２で示す位置に移
動すると、上記と同様にして、この強度計算ポイント２
を中心とする一辺２βｂの斜線を付して示す矩形領域４
を計算領域としてとり、その内部に存在するパターン５
及び５ｂを対象にして再び荷電粒子線強度の計算が行わ
れる。

【０００８】このようにして、従来は近接効果を補正す
るための荷電粒子線強度ｆ（ｒ）を各強度計算ポイント
を中心とする矩形の計算領域毎に計算して露光を行うよ
うにしている。なお、図１０中、６は上記の領域３及び
４での荷電粒子線強度の計算の際にいずれも計算の対象
とならないパターンを示す。

【０００９】また、従来の近接効果補正方法として、パ
ターンを微小領域に分割し、この領域単位に周囲の微小
領域に対する近接効果の補正演算を繰り返し、演算結果
が収束した時点で終わりとする方法も知られている（特
開平４−３４６４１５号公報）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、図１０に示
した従来方法は、近接効果を補正するための荷電粒子線
強度ｆ（ｒ）を各強度計算ポイントを中心とする矩形の
計算領域毎に新たに計算して露光を行うようにしている
ため、重なり領域７内のパターン５は領域３及び４での
荷電粒子線強度の計算の際に共に用いられるなど、計算
が必要なパターン数が飛躍的に増大し、荷電粒子線リソ
グラフィの処理時間、すなわち半導体集積回路の製造時
間が膨大なものとなる。

【００１１】特に、ダイナミック・ランダム・アクセス
・メモリ（ＤＲＡＭ）などの半導体デバイスの高集積化
が急速に進み、２５６ＭｂＤＲＡＭでは０．２５μｍの
パターン解像が必要とされ、更に今後、荷電粒子線リソ
グラフィを用いて０．２５μｍ以下のパターンの解像を
可能とするために高加速電圧型の装置が有効とされてい
る現状においては、上記の問題は致命的である。

【００１２】すなわち、高加速電圧型の装置を使用した
場合、前方散乱領域が狭くなるために微細パターンの解
像に有効である反面、後方散乱領域が広くなるために近
接効果補正の計算時に対象となる近隣パターン数が多く
なるからである。更に、今後デバイスの高集積化に伴
い、一定領域に含まれるパターン数は増大する傾向にあ
る。このため、荷電粒子線リソグラフィの近接効果補正
に要する時間が多大なものとなる。

【００１３】これらの問題を解決するため、前記した公
報記載の補正方法のように、パターンを微小領域に分割
し、補正対象エレメントが近隣エレメントから受ける影
響を並列に演算して、計算時間を短縮しようとする方法
がある。

【００１４】しかし、この従来方法でも、高加速電圧型
の装置を使用した場合の後方散乱領域βｂの拡大は、計
算に必要となるエレメント数の増大をもたらすので、計
算量はやはり膨大なものとなるし、更に、この従来方法
では計算値が収束するまで演算が繰り返されるので、計
算時間が増大することが予想され、計算時間短縮に有効
な方法とはいえない。

【００１５】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
計算した領域についての情報をメモリに蓄えることによ
り、必要な計算量を減少させて計算時間の短縮化を図
り、荷電粒子線リソグラフィ装置の高加速電圧化、半導
体デバイスの高集積化に対応可能にした荷電粒子線露光
方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、第１乃至第４の計算手段と第１及び第２の
記憶手段と判定手段と読み出し手段とを含み、判定手
段、読み出し手段並びに第３及び第４の計算手段と第２
の記憶手段の処理を必要な回数繰り返すことにより、近
接効果補正した各パターンの露光量を求めて露光を行う
ようにしたものである。

【００１７】ここで、上記の第１の計算手段は、描画す
べきパターン中の任意に設定した強度計算ポイントを中
心とする強度計算領域内の各パターンから強度計算ポイ
ントが受ける荷電粒子線の強度を計算する。第１の記憶
手段は、強度計算領域内の各パターンの座標及び面積と
強度計算領域の座標とをそれぞれ記憶する。第２の計算
手段は、単位密度あたりのパターンから受ける荷電粒子
線の強度を計算する。

【００１８】また、判定手段は前記強度計算ポイントを
移動し、移動した強度計算ポイントを中心とする強度計
算領域がそれ以前に計算した強度計算領域との重なりの
有無を比較判定する。読み出し手段は判定手段により重
なりがあると判定されたときに、第１の記憶手段の記憶
情報から重なり領域におけるパターン密度を読み出す。
第３の計算手段は移動した強度計算ポイントを中心とす
る強度計算領域がそれ以前に計算した強度計算領域との
重なりが無い部分のパターン密度を計算する。

【００１９】第２の記憶手段は第３の計算手段により計
算したパターン密度を記憶する。第４の計算手段は、読
み出し手段により読み出されたパターン密度と前記第３
の計算手段により計算して得られたパターン密度に基づ
いて前記移動した強度計算ポイントがその強度計算領域
内の各パターンから受ける荷電粒子線の強度を計算す
る。

【００２０】

【作用】本発明では、荷電粒子線リソグラフィの近接効
果補正処理において、荷電粒子線強度計算ポイントに影
響を及ぼす前記強度計算領域内の各パターンの座標及び
面積と強度計算領域の座標とをそれぞれ前記第１の記憶
手段により記憶しておき、強度計算ポイントを移動した
時には前記判定手段により、移動した強度計算ポイント
を中心とする強度計算領域とそれ以前に計算した強度計
算領域との重なりの有無を判定し、重なり領域の部分が
あるときば前記読み出し手段により第１の記憶手段の記
憶情報からこの重なり領域のパターン密度を読み出す。

【００２１】従って、移動した強度計算領域内のパター
ン密度の計算時に必要な計算量を減少することができ
る。なお、第１の記憶手段は、強度計算領域内の各パタ
ーンを微小領域に分割してビットマップとして記憶する
こともできる。

【００２２】

【実施例】次に、本発明の一実施例について説明する。
図１は本発明になる荷電粒子線露光方法の一実施例の動
作説明用フローチャート、図２はデータ変換説明用のフ
ローチャートを示す。電子線リソグラフィにおいては、
図２に示す如くコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）により
所望の半導体集積回路のパターンを設計し、一般出力形
式であるストリームデータとして出力する（ステップ１
１）。

【００２３】次に、電子線リソグラフィにおけるパター
ンデータ数は膨大なものとなるために、通常階層構造を
用いて設計されており、データフォーマット変換後の総
データ容量を小さくするために、階層構造の圧縮処理を
行う（ステップ１２）。そして、多重露光を防ぐために
パターンの重なりを除去し（ステップ１３）、パターン
データを矩形に分割する（ステップ１４）。更に、前記
の近接効果現象を防ぐために補正処理を行い（ステップ
１５）、電子ビーム（ＥＢ）露光機用のデータとして生
成する（ステップ１６）。本実施例は上記の近接効果の
補正処理１５でのデータ生成に関するものである。

【００２４】ここで、近接効果を補正するためには電子
線強度分布に基づき補正量を決定し、露光用データ（Ｅ
Ｂ露光機用データ）を生成する必要がある。この電子線
強度分布は、加速電圧が２０ｋＶの時は図３（Ａ）に、
また加速電圧が５０ｋＶの時は図３（Ｂ）に示される。
図３中、縦軸は電子線強度、横軸は電子線のレジストへ
の入射点からの距離を示し、またβｆは前方散乱領域、
βｂは後方散乱領域をそれぞれ表すパラメータ、ηは後
方散乱粒子線による蓄積エネルギーと前方散乱粒子線に
よる蓄積エネルギーとの比を示す。

【００２５】図３（Ａ）からわかるように、加速電圧が
２０ｋＶの場合は、後方散乱領域βｂが２．０μｍであ
り、距離の変化に対する強度の変化量が大きい。このた
め、入射点と強度計算ポイントとの距離に応じて電子線
強度を前記（１）式を用いて計算する必要がある。

【００２６】これに対し、図３（Ｂ）に示すように、加
速電圧が５０ｋＶの高加速電圧の時には、後方散乱領域
βｂが約１０μｍと大きく、電子線強度の分布が平坦に
なり、距離の変化に対する強度の変化量が小さい。従っ
て、計算ポイントの受ける強度はその周辺に存在するパ
ターンとの距離には関係なく、パターンの有無、すなわ
ちパターン密度に依存する。

【００２７】次に、上記の点に鑑みパターン密度から電
子線強度を計算するようにした本実施例について図１及
び図４乃至図７と共に詳細に説明する。いま、図４に示
す如く配置されたパターン２０１〜２１３を露光する場
合を例にとって説明する。ここで、図３（Ｂ）に示した
ように、加速電圧が５０ｋＶのときには、電子線の入射
点から約１０μｍの後方散乱領域βｂで強度がほぼ０に
なる。このことから、強度計算ポイントに影響を及ぼす
のは強度計算ポイントのパターンを中心としてその周辺
の２βｂ四方内のパターンを考慮すれば良いことにな
る。

【００２８】そこで、まず図４に示したパターン配置の
うちの例えばほぼ中央にあるパターン２０８に強度計算
ポイントＡ₀を設定し、図５に示す如くこの強度計算ポ
イントＡ₀を中心とする２βｂ四方の領域Ｒ₀の内部に存
在する実線で示すパターン２０５〜２０９を描画した時
に、ポイントＡ₀が受ける電子線強度Ｉ₀を前記（１）式
に基づいて計算する（図１のステップ１０１）。

【００２９】次に、この領域Ｒ₀のパターン２０５〜２
０９の座標と領域Ｒ₀を表す２頂点の座標を参照して領
域Ｒ₀のパターン密度ｄ₀を計算する（図１のステップ１
０２）。続いて、領域Ｒ₀を表す２頂点の座標と領域Ｒ₀
内のパターン２０５〜２０９の各２頂点の座標と面積を
メモリに記憶する（図１のステップ１０３）。次に、ス
テップ１０１で計算した電子線強度Ｉ₀と、ステップ１
０２で計算したパターン密度ｄ₀とから次式により、単
位密度あたりのパターンから受ける電子線強度αを求め
る（図１のステップ１０４）。

【００３０】 α＝Ｉ₀ ／ｄ₀ （２）次に、強度計算ポイントを移動し、例えば図６に示すよ
うに、パターン２０３に次の強度計算ポイントＡ_j （た
だし、ｊ＝１，２，．．．、現時点ではｊ＝１）を設定
する（図１のステップ１０５）。そして、この強度計算
ポイントＡ_j を中心とする２βｂ四方の領域Ｒ_jをとっ
た後、以前に計算した領域Ｒ₀と重なっている部分の有
無についてメモリから読み出した領域Ｒ₀の座標と領域
Ｒ_jの座標とから判定する（図１のステップ１０６）。

【００３１】図６に示すように、領域Ｒ₀と領域Ｒ_jが重
なっている領域２１が存在する時は、この重なり領域２
１（Ｒ_jk）のパターン密度ｄ_jkをメモリから読み出す
（図１のステップ１０７）。

【００３２】また、図６の領域Ｒ_jのうち領域Ｒ₀と重な
っていない右下がりの斜線で示す領域２２（Ｒ_j´）に
ついては、その領域２２（Ｒ_j ′）に含まれる実線で示
したパターン２０１〜２０４の座標からパターン密度ｄ
_j′を求め（図１のステップ１０８）、新たにパターン
密度マップを作成してメモリに記憶する（ステップ１０
９）。なお、ステップ１０６において重なっている領域
が存在しないと判定した時には、ステップ１０７の計算
をすることなく、ステップ１０８に進んでその領域のパ
ターン密度ｄ_j ′の計算が行われる。

【００３３】続いて、この領域Ｒ_jのパターン密度ｄ_jを
上記の計算したパターン密度ｄ_jkとパターン密度ｄ_j′
とを加算することにより算出し（図１のステップ１１
０）、更にこのパターン密度ｄ_jに前記したステップ１
０４で求めた単位密度のパターンから受ける電子線強度
αを乗じることによって強度計算ポイントＡ_j が受ける
電子線強度Ｉ_j を計算する（図１のステップ１１１）。

【００３４】以下、上記のステップ１０５〜１１１の処
理が必要な回数だけ繰り返され、その都度ステップ１１
１においては各領域での強度計算ポイントＡ_j が受ける
電子線強度Ｉ_j が次式により算出される。

【００３５】

【数２】その結果、最終的に図４に示したパターン配置の場合
は、強度計算ポイントがそれぞれ図７にＡ₀ 、Ａ₁ 、Ａ
₂ 及びＡ₃ で示す如くパターン２０８、２０３、２１２
及び２１０内に順次に移動設定され、これにより領域Ｒ
₀ 、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 及びＲ₃ の各パターン密度ｄ₀ 、ｄ₁ 、
ｄ₂ 及びｄ₃ と電子線強度Ｉ₀ 、Ｉ₁ 、Ｉ₂ 及びＩ₃ が
計算される。なお、図７中、斜線で示す領域２１、２３
及び２４は重なり領域を示す。

【００３６】このように、本実施例によれば、重なり領
域２１、２３及び２４のパターン密度についてはメモリ
に記憶しておいたパターン密度を読み出すようにしてい
るため、計算量が減少し、従来よりも高速で近接効果補
正ができる。

【００３７】これにより、例えば図８に示す如く、幅
０．１μｍの矩形パターンを０．１μｍ間隔で幅方向に
形成する０．１μｍラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）に
ついて、従来方法により点Ｐが受ける強度を前記（１）
式により用いて計算した場合と本実施例とを比較する
と、点Ｐにおける強度の計算結果は白丸で示す従来方法
に比べて、黒丸で示す本実施例の強度の計算結果とほと
んど違いがなく、しかも計算時間が従来方法では白色の
棒グラフで示されるのに対し、本実施例により計算した
場合では黒色の棒グラフで示す如くになり、計算時間が
はるかに従来より短縮されており、本実施例の有効性が
明らかである。

【００３８】また、幅０．１μｍの孤立ライン（長さ３
０μｍ）について強度計算ポイントを７５００箇所と
し、従来方法で計算した場合と本実施例方法を適用して
計算した場合の結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】表１よりわかるように、本実施例によれば、従来方法と
同じ計算結果が従来方法の約１／３０倍の時間で得られ
ており、本実施例の有効性が確認された。

【００４０】上記のようにして近接効果の補正処理をし
て得られたデータは、前記したようにＥＢ露光機用デー
タとされて、例えば図９に示す概略構成の電子線露光装
置の記憶装置３２に記憶される。図９において、記憶装
置３２に記憶されているＥＢ露光機用データは、中央処
理装置（ＣＰＵ）３１により読み出され、インタフェー
ス回路３３を通してパターン制御用コントローラ３４及
びシーケンス制御用コントローラ３５にそれぞれ入力さ
れる。

【００４１】パターン制御コントローラ３４はＥＢ露光
機用データに基づくデータを生成してブランキング制御
部３７に供給する。シーケンス制御用コントローラ３５
は制御信号を生成して偏向制御部３８に供給する一方、
ステージ制御部３６を介してステージ４１を移動制御す
る。ステージ４１上には試料４２が載置されている。

【００４２】電子銃３９より出射された荷電粒子線の一
例としての電子線は光学系４０に入射され、ここで断面
が矩形状にされ、更にブランキング制御部３７よりの信
号と偏向制御部３８よりの制御信号によりブランキング
偏向や所定偏向範囲内の所定位置に偏向された後試料４
２上の指示された位置に照射され所望のレジストパター
ンを露光する。

【００４３】なお、上記の実施例では例えばパターン座
標、面積を記憶し、再計算を省略したが、これらの代わ
りにパターンの有無を微小領域に分割してビットマップ
として記憶し、重なり領域が発生した時はビットマップ
を利用してパターン密度を求めるようにしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
荷電粒子線リソグラフィの近接効果補正処理において、
移動した強度計算ポイントを中心とする強度計算領域と
それ以前に計算した強度計算領域との重なりの有無を判
定し、重なり領域の部分があるときは記憶手段の記憶情
報を読み出してパターン密度を計算することにより、移
動した強度計算領域内のパターン密度の計算時に必要な
計算量を減少するようにしたため、近接効果補正処理に
要する時間を従来よりも大幅に短縮することができ、特
に高加速電圧型の装置に適用して効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の動作説明用フローチャート
である。

【図２】データ変換説明用フローチャートである。

【図３】電子線強度分布の加速電圧依存性の説明図であ
る。

【図４】本発明方法が適用される一例のパターン配置図
である。

【図５】本発明方法の一実施例による単位パターン密度
から受ける強度の計算を説明するパターン配置図であ
る。

【図６】本発明方法の一実施例による重なっていない領
域のパターン密度計算を説明するパターン配置図であ
る。

【図７】最終的に得られるパターン密度データと強度を
示すパターン配置図である。

【図８】本実施例の効果を従来例に対比して示す図であ
る。

【図９】本発明方法が適用される電子線露光装置の一例
の概略構成図である。

【図１０】従来方法における荷電粒子線強度計算を説明
する図である。

【符号の説明】

２１、２３、２４重なり領域２２重なりの無い強度計算領域１０１〜１１１近接効果補正処理ステップ２０１〜２１３パターンＲ₀ 〜Ｒ₃ 強度計算領域Ａ₀ 〜Ａ₃ 強度計算ポイント

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】描画すべきパターン中の任意に設定した
強度計算ポイントを中心とする強度計算領域内の各パタ
ーンから該強度計算ポイントが受ける荷電粒子線の強度
を計算する第１の計算手段と、該強度計算領域内の各パターンの座標及び面積と該強度
計算領域の座標とをそれぞれ記憶する第１の記憶手段
と、単位密度あたりのパターンから受ける荷電粒子線の強度
を計算する第２の計算手段と、前記強度計算ポイントを移動し、該移動した強度計算ポ
イントを中心とする強度計算領域がそれ以前に計算した
強度計算領域との重なりの有無を比較判定する判定手段
と、該判定手段により重なりがあると判定されたときは前記
第１の記憶手段の記憶情報から該重なり領域におけるパ
ターン密度を読み出す読み出し手段と、前記移動した強度計算ポイントを中心とする強度計算領
域がそれ以前に計算した強度計算領域との重なりが無い
部分のパターン密度を計算する第３の計算手段と、該第３の計算手段により計算したパターン密度を記憶す
る第２の記憶手段と、前記読み出し手段により読み出されたパターン密度と前
記第３の計算手段により計算して得られたパターン密度
に基づいて前記移動した強度計算ポイントがその強度計
算領域内の各パターンから受ける荷電粒子線の強度を計
算する第４の計算手段とを含み、前記判定手段及び読み
出し手段並びに前記第３及び第４の計算手段と第２の記
憶手段の処理を必要な回数繰り返すことにより、近接効
果補正した各パターンの露光量を求めて露光を行うこと
を特徴とする荷電粒子線露光方法。
【請求項２】前記第１の記憶手段は、強度計算領域内
の各パターンを微小領域に分割してビットマップとして
記憶することを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線露
光方法。