JP3192157B2 - 電子ビーム描画方法及び描画装置 - Google Patents

電子ビーム描画方法及び描画装置

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JP3192157B2
JP3192157B2 JP00073291A JP73291A JP3192157B2 JP 3192157 B2 JP3192157 B2 JP 3192157B2 JP 00073291 A JP00073291 A JP 00073291A JP 73291 A JP73291 A JP 73291A JP 3192157 B2 JP3192157 B2 JP 3192157B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子ビーム描画技術に
係わり、特に近接効果の低減をはかった電子ビーム描画
方法及び描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体ウェハやマスク基板等の試
料に微細パターンを描画するものとして、電子ビーム描
画装置が用いられているが、この装置では後方散乱電子
によりパターンの太りや細りが生じる、いわゆる近接効
果の影響が問題となる。そこで最近、ゴースト法と称さ
れる近接効果の補正方法が注目されている。
【０００３】ゴースト法（例えば、特開昭59-921号公
報、G.Owen and P.Rissman, J.Appl. Phys. 54(1983)35
73）では、まず正常にフォーカスされた電子ビームを用
い、入射電子電荷密度Ｑｐで描画すべきパターンを描画
する（以下、これをパターン描画と称す）。次いで、ビ
ームを直径ｄｃにデフォーカスさせ、入射電子電荷密度
Ｑｃでパターンのない場所をビーム照射する（以下、こ
れを補正照射と称す）。ここで、デフォーカス時のビー
ム直径ｄｃ及び電荷密度Ｑｃは ｄｃ＝２σb ／（１＋ηE ）1/4 …(1) Ｑｃ＝Ｑｐ×ηE ／（１＋ηE ） … (2) と云う関係が満たされている。但し、σb は後方散乱電
子の強度が１／ｅになる半径、ηE は下地の後方散乱エ
ネルギー係数であり、５０ｋＶの加速電圧ではσb ＝１
０μm,ηE = 0.5 、２０ｋＶの加速電圧ではσb =1.8μ
m ，ηE = 0.73である。
【０００４】しかしながら、この種の方法にあっては次
のような問題があった。即ち、パターンのない領域を補
正照射する時、一般にパターンのある領域よりもパター
ンのない領域の方が、面積は大きく且つ図形数も多いた
め、ベクタ走査型或いは可変成形ビームを用いた描画装
置では、パターン描画よりも補正照射の方に余計に時間
がかかる。さらに、反転パターンを作成するためのデー
タ変換に長時間を要する等の問題があった。
【０００５】また、近接効果を低減する別の方法とし
て、パターンのサイズや疎密に基き、場所によって照射
量を調整する照射量補正法がある。従来、この照射量補
正法による照射量の決定に際しては、行列を用いた方法
（M.Parikh, J.App.Phys.19,p4371,P4378,p4383(197
9)）などが用いられている。この行列法は、照射量と各
位置での感光量との関係を行列で表現しておき、この行
列の逆行列を求めることによって、各位置での最適照射
量を求めるという方法である。
【０００６】ところが、上記の照射量補正法では、パタ
ーンの微細化，高集積化が進むに伴い、最適照射量を決
定するための計算時間が増加し続けるという問題があっ
た。特に、行列法を用いた場合には、この計算時間がパ
ターンの密度の３乗で増えていき、パターンの微細化に
伴い最適照射量を決定することは実質的に不可能となっ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の電
子ビーム描画方法にあっては、ゴースト法で近接効果を
補正する際に、補正照射に要する時間が長くなり、スル
ープットが低下する等の問題があった。
【０００８】また、照射量補正法で近接効果を低減する
場合、照射量決定に要する時間が、パターンの集積度と
共に増加していき、最終的にはＬＳＩの大規模なパター
ンへの適用は事実上不可能となる。
【０００９】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、ゴースト法における補正
照射に要する時間を短縮することができ、スループット
の向上をはかり得る電子ビーム描画方法及び描画装置を
提供することにある。
【００１０】また、本発明の他の目的は、照射量補正を
行うことにより、近接効果に起因するパターン寸法精度
の低下を防止することができ、且つ照射量決定に要する
時間が、パターンの集積度に依存しない電子ビーム描画
方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、補正照
射の際に全描画領域を小領域Δに分割すると共に、各小
領域毎に代表単位図形を設定することによって補正照射
時のショット数を減らし、これにより補正照射の時間を
短縮することにある。
【００１２】即ち本発明（請求項１〜８）は、試料上に
電子ビームを照射して所望パターンを描画する工程と、
この工程の前或いは後に、パターン描画に伴う後方散乱
電子による近接効果を低減するために試料上に電子ビー
ムを補正照射する工程とを含む電子ビーム描画方法にお
いて、前記補正照射工程として、以下の〜のように
したことを特徴としている。
【００１３】描画システムとは独立した計算機を用いた
前処理として、又は描画システム内部での処理として、 全描画領域を、電子線の後方散乱の広がりよりも小さ
く（又は、後方散乱電子の広がりの分布と同程度或いは
それ以下で）且つ描画システムが発生し得る最小図形よ
りも大きい小領域に分割する。 各小領域に照射する単位図形（ショット）として１
個、又は該小領域の内部に含まれる図形の数よりも少な
い個数の代表単位図形を設定する。 各小領域毎に代表単位図形にそれぞれ照射量を設定す
る。 ビームサイズを後方散乱のひろがり程度にぼかして、
各小領域の代表単位図形を前記設定された照射量にて描
画する。
【００１４】また本発明（請求項９）は、試料上に電子
ビームを照射して所望パターンを描画し、且つこのパタ
ーン描画に伴う後方散乱電子による近接効果を低減する
ために試料上に電子ビームを補正照射する電子ビーム描
画装置において、以下の〜の構成を具備したことを
特徴としている。
【００１５】 試料の全描画領域を、電子線の後方散乱の広がりより
も小さく（又は、後方散乱電子の広がりの分布と同程度
或いはそれ以下で）且つ描画可能な最小図形よりも大き
い小領域に分割する手段。 上記で分割された各小領域に照射する単位図形とし
て、該小領域内の所望パターンを白黒反転させたパター
ンを描画するときの照射回数よりも少ない個数の代表単
位図形を設定する手段。 上記で設定された代表単位図形にそれぞれ照射量を
設定する手段。 ビームサイズを後方散乱のひろがり程度にぼかして、
各小領域の代表単位図形をで設定された照射量にて描
画する手段。
【００１６】また本発明（請求項１０〜１４）は、試料
上に電子ビームを照射して所望パターンを描画するに先
立って、描画すべきパターン内の各位置毎に最適照射量
を求め、この最適照射量で各パターンを描画する電子ビ
ーム描画方法において、前記最適照射量を決定する工程
として、以下の〜のようにしたことを特徴としてい
る。
【００１７】 描画領域を、電子線の後方散乱の広がりよりも小さく
且つ描画可能な最小図形よりも大きい小領域に分割する
と共に、小領域の内部に描画すべきパターンを代表する
代表図形をそれぞれ設定する。 各小領域の代表図形を描画すると仮定して、それぞれ
の代表図形に対する最適照射量を決定する。 各小領域の代表図形に対して決定された最適照射量
を、該小領域に含まれる描画すべきパターンの最適照射
量として決定する。
【００１８】また本発明（請求項１５〜１９）は、試料
上に電子ビームを照射して所望パターンを描画するに先
立って、描画すべきパターン内の各位置毎に最適照射量
を求め、この最適照射量で各パターンを描画する電子ビ
ーム描画方法において、前記最適照射量を決定する工程
として、以下の〜のようにしたことを特徴としてい
る。
【００１９】 全描画領域を、電子線の後方散乱の広がりと同程度か
それ以下の領域に分割すると共に、領域内部に描画すべ
きパターンを代表する代表図形を設定する。 全描画領域を電子線の広がりより十分に小さく且つ描
画可能な最小図形よりも大きな小領域に分割すると共
に、その小領域内での描画すべきパターンの位置を代表
する代表位置を設定する。 各小領域の代表位置に対しての代表図形を参照する
ことにより決定された最適照射量を、該小領域に含まれ
る描画すべきパターンの最適照射量として決定する。
【００２０】
【作用】本発明（請求項１，３〜９）によれば、補正照
射の際に全描画領域を小領域Δに分割すると共に、各小
領域毎に代表単位図形を設定することによって、１又は
少数の代表単位図形で小領域Δ中に含まれる数多くの図
形を代表させ、補正照射時のショット数を減らすことが
できる。そしてこの場合も、後述するように従来と略同
様に近接効果の補正を行うことができる。従って、補正
照射の時間を短縮することができ、スループットの向上
をはかることが可能となる。
【００２１】ここで、上記のように少数の代表単位図形
で小領域Δ中に含まれる数多くの図形が代表される理由
を述べる。
【００２２】従来法ではビームを前記 (1)式のようにボ
カし、小領域Δ内に存在する全図形を描画する。このよ
うに補正照射を行った時、場所Ｘ（ベクトルｘ）での補
正照射の照射量Ｑ（Ｘ）は、小領域内部の図形をｉとす
ると、後記する (3)式のように表わされる。
【００２３】ここで、座標軸の原点は小領域の中心とす
る。また、積分は小領域内部の１つの図形内部について
行う。小領域内部の図形はｄｃよりも十分小さいから、
(3)式は数パーセントの誤差内で後記する (4)式で表わ
される。ここで、Ｓｉは１つの図形ｉの面積であり、小
領域内部の図形の面積をＳ（＝ΣＳｉ）とすると、(4)
式は後記する (5)式に変形される。
【００２４】一方、小領域内部にＭ個の代表単位図形を
設定し、且つ各代表単位図形にＱｊの照射量を設定し、
ビームを (1)式のようにボカして描画すると、この時の
場所Ｘでの照射量Ｑ'(Ｘ) は、小領域内の代表単位図形
をｊとして、後記する (6)式となる。ここで、積分は１
つの代表単位図形内部について行う。(5) 式は、(3) 式
から (4)式への変形と同程度の誤差で、後記する (7)式
となる。ここで、Ｓｊは代表単位図形ｊの面積である。
(5) 式と (7)式とを比較すると、次のことが分かる。
【００２５】即ち、後記する (8)式なる関係がなり立つ
ように代表単位図形とその照射量を設定すれば、(3) 式
から (5)式への変形と同程度（或いはそれ以下）の誤差
で、Ｑ (Ｘ) ＝Ｑ'(Ｘ)となる。つまり、(8) 式をみた
すように代表単位図形と照射量との設定を行えば、小領
域内部に存在する図形群を代表単位図形で置き換えるこ
とが可能となる。
【００２６】なお、補正照射時間を最短にするには、代
表単位図形数Ｎ、即ちショット数を最小にすればよい。
このためには、電子ビーム描画装置の設定しうる最大ビ
ームサイズＳmax 、最大照射量Ｄmax を可能な限り利用
する状態を想定すればよい。これからＮとしては、
（ΣＳｉ×Ｑｃ）／（Ｓmax ×Ｄmax ）以上の自然数
であり、なおかつ最小のものを選べばよいことが分か
る。
【００２７】また、上記の代表単位図形の設定も、きわ
めて容易である。この設定は照射量補正を行う時のよう
に、周辺３σb 程度の内の多数の図形相関を考慮する必
要がなく、小領域内部の図形のみから決定されるからで
ある。
【００２８】このように本発明によれば、小領域内の多
数の図形を小数の代表単位図形（ショット）に置き換え
ることが可能となり、補正照射時のショット数を減らし
て、補正照射時間を大幅に短縮することができる。一例
として、 256ＭビットＤＲＡＭクラスのパターンを１０
個×１０個補正照射する場合を考える。
【００２９】加速電圧５０ｋＶの可変成形ビーム方式の
描画装置を利用するものとする。また、１チップのサイ
ズを１０mm×１０mmとし、１ビット当りのショット数
（反転パターンの数）を５矩形とする。従来方法では、 ５×256 ×106 ×100 ＝ 1.3×1011 の矩形の露光を行う必要があり、ショットサイクルを 2
00nsecとすると、補正照射に要する時間は 1.3 ×1011×200 ×10-9＝ 2.6×104 sec となる。
【００３０】一方、本発明を用いると以下のようにな
る。加速電圧50KVの場合、σb 〜１０μm ，３σb 〜３
０μｍとなるから、小領域のサイズは２μｍ×２μｍと
とれば十分である。装置の設定し得る最大ビームサイズ
が２μｍ以上とすると、この小領域にはただ１個の単位
図形（この場合矩形ショット）が設定できるから、ショ
ット数は、 （ 100×100 ）／（２×10-3×２×10-3）＝ 2.5×109 となり、補正照射に要する時間は 2.5 ×109 ×200 ×10-9＝ 500sec となり、従来方法の１／５０程度の時間で済むことにな
る。
【００３１】次に、本発明における補正照射の精度につ
いて説明する。ある小領域内部のパターンをビームをぼ
かして試料に照射したとする。このとき、試料面上Ｘで
の照射量Ｄ（Ｘ）は、後記する(9) 式となる。小領域の
サイズを２Δとし、上式を微小量（Δ／σc ）で展開，
計算を行うと、後記する(10)式を得る。
【００３２】一方、小領域に代表単位図形１個を設定し
たとしても、同様に後記する(11)式が得られる。(10)
式，(11)式の第１項，第２項を等しいとすると、後記す
る(12)式，(13)式が得られる。(12)式は小領域内の元の
図形群の面積と代表単位図形のそれとが等しいという条
件、(13)式は元の図形群の重心と代表単位図形のそれと
が等しいという条件である。
【００３３】(10)式と(11)式を用いた上の議論から分か
るように、代表単位図形を設定することにより生じる相
対誤差は（Δ／σb ）4 ／（Δ／σb ）2 ＝（Δ／σb
）2 の程度である。例えば、加速電圧５０ｋＶの場
合、σc 〜９μｍとなるので、Δ＝１μｍ（微小領域の
サイズ２μｍ）とすれば、この誤差の値は (1/9)2 〜0.
01〜約１％となり極めて小さいものである。
【００３４】また、本発明（請求項２〜８）によれば、
補正描画の際に全描画領域を電子線の広がりと同程度か
それ以下に分割し、その領域毎に代表単位図形を設定
し、１つ或いは少数の代表図形によって、該領域内の数
多くの図形を代表させ、補正描画時のショット数を減ら
すことができる。そしてこの場合も、後述するように従
来と同様に、近接効果の補正を行うことができる。従っ
て、補正照射の時間を短縮することができ、スループッ
トの向上をはかることが可能となる。
【００３５】ここで、上記のように少数の代表単位図形
で領域中に含まれる数多くの図形が代表される理由を述
べる。
【００３６】近接効果の補正は、描画パターン全てにつ
いて電子線の照射に伴うレジスト内でのエネルギーの蓄
積量を可能な限り一定にすることにある。ある領域につ
いて補正描画パターンに対して代表単位図形を元のパタ
ーンの総面積と重心が一致するにように設定した場合の
蓄積エネルギーの分布を数値計算により見積もる。
【００３７】パターン描画の際の照射量をＱｐとした
時、補正描画の際の照射量は次式 Ｑｃ＝Ｑｐ×（η／１＋η） … (14) で表わされる。ここで、ηは後方散乱と前方散乱の比で
あり、Ｓｉを基板としたときの 0.7を用いる。
【００３８】また、ボカした場合のビームサイズは、ビ
ーム形状をガウス分布関数で近似した場合の関数値が１
／ｅになる大きさをσc とし、次式 σc ＝σb ／（１＋η）1/4 … (15) で表わされる。σb は前記の後方散乱の広がりで、加速
電圧に依存する。
【００３９】領域内での代表図形に対して補正描画によ
るレジスト上の任意の位置における蓄積エネルギー量Ｅ
ｃは二重ガウシアン近似を用いて、後記する(16)式で表
わされる。
【００４０】また、パターン描画に伴うレジスト上の任
意の位置における蓄積エネルギー量Ｅｐは、後記する(1
7)式で表わされる。従って、レジスト上における任意の
位置での全蓄積エネルギー量は(16)(17)式の和で表わさ
れ、 Ｅtot(ｘ) ＝Ｅｃ（ｘ）＋Ｅｐ（ｘ） … (18) となる。
【００４１】(18)式を、１：１，１：２，１：７及び
２：１，７：１のラインアンドスペースに対して計算
し、Ｅtot(ｘ) の変動の最大の値を誤差とすると、誤差
の代表単位図形を設定する領域の大きさ２Δに対する依
存性は図２１に示す通りである。図２１では、領域の大
きさをΔとσb の比で表わしており、例えば加速電圧が
５０ｋＶの場合、σb ＝１０μｍでΔ＝６μｍ即ち１２
μｍ□の領域に対して設定した代表単位図形に補正描画
を行っても、レジストに蓄積するエネルギーの誤差は１
％程度であり、十分な精度が得れることが分かる。従っ
て、２σb と同程度か、それ以下の領域で、元のパター
ンと総面積と重心が一致するように代表単位図形を設定
してもほぼ同程度の精度が得られることが分かる。
【００４２】なお、図２１で直線の切片は従来法（ゴー
スト法）を用いた場合の誤差を示しており、直線の勾配
が代表図形の設定そのものに対する誤差を示している。
パターン密度が５０％より高い場合も低い場合も代表図
形の設定そのものに伴う誤差は、パターン密度５０％の
場合より小さくなっており、この代表単位図形の設定が
パターン密度の工程により受ける制限が小さいことを示
している。
【００４３】なお、補正照射時間を最短にするには、先
に説明したように、代表単位図形数Ｎとして、（ΣＳ
ｉ×Ｑｃ）／（ＳMAX ×ＤMAX ）以上の自然数で、なお
かつ最小のものを選べばよい。また、上記の代表単位図
形の設定は、周辺３σb 程度の内の多数の図形相関を考
慮する必要がなく、小領域内部の図形のみから決定され
るから、極めて容易である。
【００４４】このように本発明によれば、小領域内の多
数の図形を小数の代表単位図形（ショット）に置き換え
ることが可能となり、補正照射時のショット数を減らし
て、補正照射時間を大幅に短縮することができる。一例
として、 256ＭビットＤＲＡＭクラスのパターンを１０
個×１０個補正照射する場合を考える。
【００４５】加速電圧５０ｋＶの可変成形ビーム方式の
描画装置を利用するものとする。また、１チップのサイ
ズを１０mm×１０mmとし、１ビット当りのショット数
（反転パターンの数）を５矩形とする。従来方法では、 ５×256 ×106 ×100 ＝ 1.3×1011 の矩形の露光を行う必要があり、ショットサイクルを 2
00nsecとすると、補正照射に要する時間は 1.3 ×1011×200 ×10-9＝ 2.6×104 sec となる。
【００４６】一方、本発明を用いると、加速電圧５０ｋ
Ｖの場合、σb ＝１０μｍ、３σb ＝３０μｍとなるか
ら、例えば領域のサイズを１０μｍ×１０μｍと取る。
装置の設定し得るビームサイズが１０μｍ以上とする
と、この領域にはただ１個の単位図形（この場合矩形シ
ョット）が設定できるからショット数は、 100×100 ／10×10-3×10×10-3＝ 1.0×108 となり、補正描画に要する時間は10×108 × 200×10-9
＝ 20secとなり、従来方法の約1/1000程度の時間で済む
ことになる。また、装置の設定できる最大ビームサイズ
が５μｍより小さい場合でも、設定すべき複数の代表図
形を同一位置に設定すればよい。例えば、Ｎ個設定した
場合には、照射量をＮ倍にすれば、全く同等の効果を得
ることができる。
【００４７】また、本発明は、加速電圧の低いマスク描
画の際にも有効である。マスク描画では通常、加速電圧
は２０ｋＶ程度であり、その際、レチクルの後方散乱分
σb が２μｍであるから、代表単位図形を設定する領域
を３μｍ×３μｍから４μｍ×４μｍ程度に取ることが
可能であり、レチクル上の最小線幅が１μｍであること
を考えれば、パターンの小さな領域について、代表単位
図形を設定することで補正描画に必要なショット数を減
らすことができる。
【００４８】また、本発明（請求項１０〜１４）によれ
ば、小領域毎に設定された代表図形に対して照射量を計
算し、この結果を元のＬＳＩのパターンに設定してい
る。このため、元のパターンそのものについて最適な照
射量を直接計算する必要がなくなり、最適照射量の計算
に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。しか
も、（詳細は後述するが）小領域のサイズ自身は、加速
電圧や基板の種類のみに依存し、描画すべきパターンの
特性（例えばパターン密度等）には一切依存しない。例
えば、加速電圧５０ｋＶ，Ｓｉ基板を用いた場合、小領
域のサイズとして２μｍ□をとれば十分である。
【００４９】即ち、最も計算時間が必要となる「最適照
射量を計算するステップ」では、その計算時間は（たと
えどれだけＬＳＩの集積度が上がろうが）元のＬＳＩの
パターン密度には全く依存せず、代表図形のパターン密
度（上の例では1/2μｍ□）だけで決まることになる。
【００５０】次に、元の図形を代表の図形で置き換えて
よい理由を説明する。
【００５１】まず、前方散乱による電子線の広がりは、
パターンサイズと比較して十分に小さいものと仮定す
る。この場合、近接効果補正の問題は、「後方散乱の影
響をいかにして低減するか」という問題に帰着する。
【００５２】小領域内部に図２２（ａ）に示すようなパ
ターンが存在するものとし、これを同図（ｂ）に示すよ
うな矩形の代表図形に代表させるものとする。このと
き、場所Ｘでの後方散乱の影響Ｅ（Ｘ）は、後記する(1
9)式で表わされる。ここで、σは後方散乱の広がり、η
E は前方散乱によるレジストの感光量と後方散乱による
それとの比を表わす。また、積分は小領域内のパターン
部について行うものとする。
【００５３】小領域のサイズをΔとして、(19)式を（Δ
／σ）について摂動展開すると、後記する(20)式を得
る。
【００５４】小領域内部に図２２（ｂ）のような矩形が
１個存在する場合、場所Ｘでの後方散乱の影響Ｅ'(Ｘ)
は、後記する(21)式となる。ここで、矩形の中心をＸ、
サイズを（２ａ，２ｂ）とした。(20)式と(21)式より、
後記する(22)式，(23)式の関係が満たされれば、 Ｅ（Ｘ）＝Ｅ'(Ｘ) ＋０（Δ4 ／σ4 ）… (24) なることが分かる。
【００５５】ここで、Ｅ（Ｘ）自身、Δ2 ／σ2 のオー
ダーであるから、相対誤差は （Δ4 ／σ4 ）／（Δ2 ／σ2 ）〜（Δ2 ／σ2 ） となる。即ち、元のパターンを(22)(23)式の関係を満た
す矩形で置き換えても、その後方散乱の影響は（誤差Δ
2 ／σ2 の範囲で）変わらないことになる。
【００５６】つまり、元のパターンに代えて代表矩形に
ついて近接効果の補正を行っても、置き換えそのものに
より生じる誤差は、高々Δ2 ／σ2 程度となる。例え
ば、加速電圧５０ｋＶ，Ｓｉ基板を用いるとすると、σ
は１０μｍであるから、この誤差を１％に抑えるために
は、Δ＝１μｍ、即ち領域のサイズとして２μｍ□をと
ればよい。
【００５７】この例に見たように、小領域のサイズは、
許容される誤差と後方散乱の広がり（即ち、加速電圧と
基板の種類）のみで決まり、描画すべきパターンの性質
とは一切関係しない。
【００５８】また、本発明（請求項１５〜１９）によれ
ば、小領域毎に設定された代表位置に対して後方散乱の
広がりと同程度かそれ以下の大きさの領域に対して設定
された代表図形を用いて照射量を計算して、この結果を
元の集積回路パターンに設定しているので、元のパター
ンそのものについて最適な照射量を直接計算する必要が
なくなり、最適照射量を計算するのに要する時間を大幅
に短縮することが可能となる。
【００５９】しかも、代表位置を設定する小領域、及び
代表図形を設定する領域のサイズ自身は、加速電圧や基
板の種類のみに依存し、描画すべきパターンの特性（例
えばパターン密度等）には一切依存しない。例えば、加
速電圧５０ｋＶ、Ｓｉ基板を用いた場合、代表位置を設
定する小領域のサイズとしては２μｍ×２μｍ、代表図
形を設定する領域のサイズとしては１０μｍ×１０μｍ
をとれば十分である。
【００６０】即ち、最も計算時間が必要となる「最適照
射量を計算するステップ」では、計算時間はＬＳＩの集
積度やパターン密度には全く依存せず、代表位置を設定
する小領域の数や代表図形のパターン密度（上の例では
１／１０μｍ□）だけで決まることになる。
【００６１】次に、元の図形を後方散乱の広がりσb と
同程度か、或いはそれ以下の領域内で、存在する図形を
代表図形で置き換えることができる理由を示す。
【００６２】描画すべきパターンを領域２Δ内で総面積
と重心が一致した代表図形を用い、行列による方法（M.
Parikh, J.Appl.Phys,19 p4371,p4378,p4389(1979) ）
で各重心位置における最適照射量を決定し、その各領域
内のパターンに対して上記最適照射量を設定した場合に
ついてのレジスト上の任意の位置に対して１：１，１：
２，１：７及び２：１，７：１のラインアンドスペース
について蓄積エネルギーを見積もり、その蓄積エネルギ
ーの代表図形の設定された領域内での変動を、重心位置
の蓄積エネルギー一定値からのずれにより誤差を見積も
る。
【００６３】レジスト上における任意位置でのエネルギ
ー蓄積量は、後記する(25)式で表わされる。但し、Ｄｉ
はｉ番目の領域内での行列法により決定した最適照射量
である。
【００６４】(25)式により数値計算を行った結果より見
積もった誤差を図２３と図２４に示す。図２３は、同じ
最適照射量を設定した領域内での蓄積エネルギーの最大
値と最小値より見積もった誤差であり、図２４は代表図
形の重心位置での蓄積エネルギーの一定値からのずれよ
り見積もった誤差である。即ち、図２３からは、同一の
照射量の設定可能な領域のサイズの大きさを見積もるこ
とができ、図２４からは最適照射量を計算するための代
表図形を決定する領域のサイズの大きさを見積もること
ができる。
【００６５】図２３及び図２４から、照射量を設定する
領域のサイズはσb より十分に小さく、最適照射量の計
算に用いる代表図形を設定する領域はσb と同程度か或
いはそれ以下にとればよいことが分かる。例えば、加速
電圧５０ｋＶのとき、σb ＝１０μｍで照射量を設定す
る領域を２μｍ×２μｍとしたとき、±２％程度の誤差
で、代表図形を設定する領域を１２μｍ×１２μｍとし
たとき 1.3％程度の誤差に抑えることができる。
【００６６】上記のように照射量を設定する領域のサイ
ズや代表図形を設定する領域のサイズは、許容される誤
差と後方散乱の広がり（加速電圧と基板の種類）のみで
決まり、描画すべきパターンの密度とは一切関係しな
い。
【００６７】
【実施例】まず、本発明（請求項１〜９）の実施例を、
以下に説明する。
【００６８】図１は本発明の一実施例方法に使用した電
子ビーム描画装置を示す概略構成図である。図中１０は
試料室、１１はターゲット（試料）、１２は試料台、２
０は電子光学鏡筒、２１は電子銃、２２ａ〜２２ｅは各
種レンズ系、２３〜２６は各種偏向系、２７ａはブラン
キング板、２７ｂ，２７ｃはビーム成形用アパーチャマ
スクを示している。また、３１は試料台駆動回路部、３
２はレーザ測長系、３３は偏向制御回路部、３４は可変
成形ビーム寸法制御回路部、３５はブランキング制御回
路部、３６はバッファメモリ及び制御回路、３７は制御
計算機、３８はデータ変換用計算機、３９はＣＡＤシス
テムを示している。
【００６９】電子銃２１から放出された電子ビームはブ
ランキング用偏向器２３によりＯＮ−ＯＦＦされる。本
装置はこの際の照射時間を調整することにより、照射位
置に応じて照射量を変化させることを可能としている。
ブランキング板２７ａを通過したビームは、ビーム成形
用偏向器２４及びビーム成形用アパーチャマスク２７
ｂ，２７ｃにより矩形ビームに成形され、またその矩形
の寸法が可変される。そして、この成形されたビームは
走査用偏向器２５，２６によりターゲット１１上で偏向
走査され、このビーム走査によりターゲット１１が所望
パターンに描画されるものとなっている。なお、本装置
での電子線の標準の加速電圧は５０ＫＶであり、また発
生し得る可変成形ビームの最大のサイズは高さ２μｍ，
幅２μｍの矩形である。
【００７０】次に、上記装置を用いた電子ビーム描画方
法、特に近接効果の補正方法について、図２〜図９を参
照して説明する。
【００７１】まず、装置の加速電圧を標準の５０ＫＶと
した。この時、前述の通り、小領域は２μｍ×２μｍに
とればよい。小領域のサイズがシステムの設定できる最
大ビーム寸法と等しいことから、ここでは補正時の照射
量Ｑを全ての代表単位図形で同じ Ｑ＝Ｑｃ＝Ｑｐ×ηE ／（１＋ηE ） とし、ビーム寸法のみをコントロールする方式をとる。
なお、Ｑｃは元の図形に対する標準補正照射量、Ｑｐは
パターン描画工程における照射量である。
【００７２】図２にウェハ（又はマスク）内に占める小
領域のイメージを示す。図２（ａ）はウェハ５１に複数
のチップ領域５２が配置された状態を示し、同図（ｂ）
はチップ領域５２内に複数の小領域５３が配置された状
態を示している。また、図２（ｃ）は４つの小領域を拡
大して示し、この図の斜線部を描画すべき所望のパター
ン５４とする。
【００７３】この場合に従来法を用いると、補正照射す
べきパターンは、図３（ａ）の斜線部のようになり、左
上の小領域では補正照射すべきパターンは８個となる。
これに対し、本実施例のように小領域毎に代表単位図形
を設定すれば、補正照射すべきパターンは図３（ｂ）の
ように、各小領域で１個の図形となる。図３（ｂ）の左
上の小領域を代表する単位図形は、Ｌμｍ×Ｌμｍの正
方形とし、そのサイズは、 Ｌ2 ＝（１／２×２）×（Ｓ1 〜Ｓ8 ） として決定する。ここで、Ｓ1 〜Ｓ8 は、図３（ａ）左
上の小領域内の図形〜の総面積である。
【００７４】本実施例方法を利用すると、図３（ｂ）の
斜線部のみを描画すればよい。例えば、左上の小領域に
ついて、従来方法では８回照射する必要があったのに対
し、本実施例方法では１回照射するだけでよいことにな
る。図３（ｃ）は同図（ｂ）のように成形した代表単位
図形の１個について、ウェハ上でのその照射量分布を示
している。前記アパーチャマスク２７ｂ，２７ｃを用い
て、図３（ｂ）のようにビームを成形するが、ウェハ面
上ではビームをぼかすので同図（ｃ）のようになる。
【００７５】次に、上記実施例方法をより具体的に記
す。
【００７６】〈実施例１〉 まず、オフラインでＥＢデータを２種類作成する。１つ
が所望のパターンに対応するＥＢデータ(DATA-1)であ
り、前記図２（ｃ）に相当し、別の１つが補正照射に利
用するＥＢデータ(DATA-2)であり、前記図３（ｂ）に相
当する。これらをＥＢ装置のディスクに格納し、まず、
ビームをウェーハ面上でしぼった状態で、DATA-1のパタ
ーンを描画する。ここで照射量は５０μc/cm2 とした。
【００７７】次に、近接効果補正のための補正照射を行
うが、この補正照射における各種の制御は前記図１に破
線で囲む部分で行われる。図４に、この部分の具体的構
成を示している。ウェーハ面上でビーム径ｄｃ［12.2μ
ｍ］となるようにビームをボカす。続いて、制御計算機
よりバッファメモリＭ1 にDATA-1を送り、レジスタ
Ｒ1 ，Ｒ2 に小領域の一辺の長さ 2.0μm をストアし、
回路Ａ1 ，Ａ2 をスタートさせる。
【００７８】この状態で照射量を標準の補正照射量Ｑｃ
を16.6μc/cm2 として描画を行う。このとき、回路
Ａ1 ，Ａ2は、次のような作業を行う。
【００７９】 描画領域を、２μｍ×２μｍの矩形に分割する。（回
路Ａ1 ） 全図形を各小領域に振り分ける（回路Ａ1 ）。この
時、ある図形が２つ以上の領域にまたがる場合は、この
図形を分割して、分割後の図形を小領域に割り振る。 以下のようにして、各小領域に１つずつ代表形を設定
する（回路Ａ2 ）。 （ア）各小領域の内部に含まれる図形の面積を合計す
る。 （イ）（ア）の値の平方根をとる。 （ウ）（イ）の値をレジスタＲの値(2.0) で割る。 （エ）代表単位図形を（ウ）の値をもった正方形とす
る。
【００８０】以上のように描画及び補正照射を行ったと
ころ、近接効果の補正精度は測定誤差内で従来方法と略
一致した。
【００８１】このように本実施例方法では、各小領域に
１個の代表単位図形を設定し、代表単位図形のサイズＳ
を、小領域の内部に含まれる元の単位図形ｉの面積をＳ
ｉとして、 Ｓ＝ΣＳｉ に設定し、且つ代表単位図形の照射量Ｑを標準補正照射
量Ｑｃと同じに設定して補正照射を行うことにより、従
来のゴースト法と同様に近接効果の補正を行うことがで
きる。そしてこの場合、補正照射のための代表単位図形
は各小領域毎に１個で済むので、補正照射に要する時間
が短くなり、スループットの向上をはかることができ
る。
【００８２】なお、上述した実施例では、各代表単位図
形の面積のみを調整することによって補正照射を行った
が、以下の〈実施例２〉〜〈実施例７〉のようにしても
可能である。
【００８３】〈実施例２〉 実施例１の回路Ａの機能を、以下の（ア）〜（ウ）の
ような機能とし、レジスタＲ2 ′には［Ｑｃ／小領域の
面積］＝16.6／４＝4.1をセットする。 （ア）′各小領域の内部に含まれる図形の面積を合計す
る。 （イ）′（ア）′の値にレジスタＲ′の値を掛ける。 （ウ）′代表単位図形は、図５に示すようにレジスタＲ
の値（２）をもつ正方形とし、その照射量は（イ）′の
値とする。
【００８４】このように、代表単位図形の大きさを小領
域の大きさと同じにし、各小領域に含まれる描画図形の
総面積に応じてそれぞれ照射量を設定することにより、
先の第１の実施例と同様に近接効果の補正を行うことが
できる。
【００８５】〈実施例３〉 実施例１，２で回路Ａの行った代表単位図形の決定を、
制御計算機或いはシステムとは独立した計算機で行い、
各代表単位図形が描画の単位図形（ショット）となるよ
うなＥＢデータを作成してもよい。
【００８６】また、この代表単位図形の決定の際、入力
は必ずしも、図３（ａ）のように細分割されたものであ
る必要はなく、図６のようなＣＡＤシステムでパターン
を反転させた場合に記述される細分割前の図形を利用し
てもよい。
【００８７】〈実施例４〉 図１の装置で電子光学系を調整し、加速電圧を７０ＫＶ
とした。このとき、σb 〜１０μｍ，ηＥ〜0.5 とな
る。また、得られる最大のビーム寸法Ｓmax は1.4μｍ
となり、装置の最大の照射量Ｄmax は７０μc/cm2 とな
る。そして、パターンニングの照射量を５０μc/cm2 と
する標準補正照射量Ｑｃは16.6μc/cm2 となる。
【００８８】一方、７０ｋＶの後方散乱の広がりは、σ
ｂ＝１０μｍ、３σｂ＝３０μｍとなり、小領域のサイ
ズは３μｍまでとってよい。 1.4μｍを小領域サイズと
し、実施例１〜３の方法をそのまま利用してもよいが、
以下のように行うと補正照射はさらに高速になる。小領
域は３μｍとし、各小領域に最大サイズ 1.4μｍまでの
代表単位図形を以下のようにして選択する。
【００８９】 （ア）各小領域内部に含まれる図形ｉの面積Ｓｉを合計
する（ΣＳｉ）。 （イ）下式の値ｙを求める。 ｙ＝［(ア) の値×(16.6)μc/cm2 ］ （ウ）下式により代表単位図形数Ｎを決める。 Ｎ＝［ｙ／{(70μｃ／cm2 ）×（１.4μｍ2 )}以上の最
小の自然数］ （エ）下記のように代表単位図形を決める。 照射量Ｑは、標準照射量Ｑｃとする。代表単位図形は正
方形で、一辺の長さは（ｙ／Ｎ）1/2 とする。代表単位
図形の中心は小領域の中心に一致させる。
【００９０】このように本実施例では、描画システムの
設定し得る最大ビームサイズをＳmax 、最大照射量をＤ
max とした時、小領域に設定する代表単位図形の数Ｎを （ΣＳｉ×Ｑｃ）／（Ｓmax ×Ｄmax ） の値以上の最小の自然数と設定しているので、補正照射
に要する時間を最短にすることができ、より高速の補正
照射を行うことが可能となる。
【００９１】〈実施例５〉 実施例４ではＥＢデータを off line で加工したが、実
施例１，２のように専用の回路を用いてもよい。また、
実施例４では代表単位図形の中心は小領域の中心に一致
させたが、代表単位図形の重心が小領域内部に含まれる
範囲で図形を移動させてもよい。
【００９２】なお、最大ショットサイズ≧小領域内の図
形の総面積の場合、小領域には代表図形を１個設定すれ
ばよく、図７（ａ）のようになる。最大ショットサイズ
＜小領域の図形の総面積の場合、２個以上設定される。
その際、図７（ｂ）に示すように２つ以上の図形が重な
り合ってもよく、同図（ｃ）に示すように重ならなくて
もよい。複数の図形を設定する代わりに、１つのショッ
トで時間を長くしてもよい。
【００９３】〈実施例６〉 実施例５までは可変成形ビーム方式の描画装置を用いた
が、本発明は、ベクター及びラスタースキャン方式の描
画装置でも利用可能である。これを図８にて説明する。
【００９４】２０ｋＶのラスタースキャン方式のシステ
ムとする。この時、小領域サイズは0.5μｍ程度にでき
る。ガウシアンビームの寸法は 0.1μm とする。図８
（ａ）には、従来法で補正照射時にビームが照射される
領域を斜線で記した。小矩形が0.1μｍ□のエリア、
（α）で示される領域が小領域である。パターニングの
照射量Ｑｐを２０μc/cm2 、標準補正照射量Ｑｃを8.57
μc/cm2 とする。
【００９５】本実施例は、以下のようにして実現され
る。 （ア）スキャンスピード，サイクルは、パターニング描
画と同じとする。 （イ）ビーム電流を、 ５×（Ｑｃ／Ｑ）＝５×（8.57／20）＝ 2.14 倍 とする。 （ウ）テーブルスピードを５倍とする。 （エ）ビームを試料面上で半径3.12にぼかす。 （オ）ビームスキャンは各小領域に１回のみ、図８(b)
のように行う。 （カ）（オ）のスキャン時に、ビームをＯＮする回数は
以下のように決定する。小領域内に存在する (0.1μm)
2 サイズ領域の個数をＮTOT とし、また小領域内のビー
ムオンの回数をＮ(TOT) として、本実施例でのビームＯ
Ｎの回数＝［Ｎ(ON)／Ｎ(TOT) を４捨５入した整数］と
決定する。
【００９６】このように本実施例では、ラスタスキャン
方式の電子ビーム描画において、小矩形よりも大きな代
表単位図形を設定することにより、従来法よりもビーム
ＯＮする回数を少なくすることができ、補正照射に要す
る時間を短縮することができる。具体的には、図８
（ａ）の従来例では小領域αにおいてビームＯＮの回数
が１４であったのに対し、本実施例ではＮ(ON)／Ｎ
(TOT) ＝25／14＝1.78となることから、ビームＯＮの回
数は２回で済むことになる。
【００９７】〈実施例７〉 本発明はキャラクタプロジェクション方式にも利用可能
である。
【００９８】キャラクタプロジェクション方式では、１
ショットで図９（ａ）の斜線部の図形が一度に照射され
る。図９（ｂ）は、成形アパーチャ（斜線部がアパーチ
ャ開口）を示しており、（ａ）の図形を照射する際は、
（ｂ）の点線枠の領域に上のアパーチャ像が結像され
る。図９（ａ）以外のパターンを描画する場合は、同図
（ｃ）に示すように２枚の成形アパーチャの光学的重な
りが利用される。
【００９９】従来の近接効果補正方法を、この場合に適
用することはできない。従来方法では、補正照射時に図
９（ｄ）のパターンをビームをぼかして描画する必要が
あるが、このパターンをキャラクタプロジェクション方
式で照射するには、（ｄ）の斜線部が開口となる成形ア
パーチャが必要である。しかし、（ｄ）のように開口内
にマスクが存在する成形アパーチャは作成できない。一
方、補正照射時に図９（ｃ）のアパーチャを利用する
と、同図（ｅ）のようにショット数が増大し、照射時間
は莫大なものとなる。
【０１００】これに対し本実施例方法を用いると、以下
のように補正照射を実現できる。１回のキャラクタプロ
ジェクションで描画される領域を小領域に分ける。内部
に代表単位図形を設定する。ビームをぼかして、各代表
単位図形を図９（ｃ）のアパーチャを利用して描画す
る。この場合、図９（ｅ）に比べて補正照射する図形の
数が大幅に少なくなり、補正照射に要する時間を短縮す
ることが可能である。なお、代表単位図形の大きさは実
施例１と同様に設定すればよい。
【０１０１】また、図９（ｆ）に示すような成形アパー
チャを用いて補正照射することも可能である。この場
合、４つの小領域が１回の補正照射で済むことになり、
補正照射をより高速に行うことができる。さらに、照射
量を実施例２のように調整すれば図８（ｂ）のアパーチ
ャを利用することも可能である。
【０１０２】なお、上記の説明では、代表図形を設定す
る領域（全補正領域）を、電子線の後方散乱の広がりよ
りも小さい領域にしたが、電子線の後方散乱広がりの分
布の半値幅と同程度まで大きくすることも可能である。
具体的には、加速電圧５０ｋＶのとき、代表単位図形を
１０μｍ×１０μｍの領域に設定することが可能であ
り、代表単位図形の設定は該領域内のパターンの総面積
と重心とが一致するように行う。
【０１０３】実施例１では、回路Ａ1 で描画領域を１０
μｍ×１０μｍに分割する回路Ａ2 には、領域内のパタ
ーンの重心を求め、その重心位置を正方形の中心位置に
一致させる機能を付加させる。実施例４では、領域を１
５μｍ×１５μｍに設定することが可能であり、代表単
位図形の中心（重心）を領域内のパターンの重心に一致
させる。実施例６のラスタスキャン方式のシステムで
は、加速電圧が２０ｋＶのときには代表単位図形を設定
する領域のサイズを３μｍ×３μｍにできる。
【０１０４】次に、本発明（請求項１０〜１４）の実施
例を、以下に説明する。
【０１０５】実施例１〜実施例７までは、補正照射によ
り近接効果を補正する方法について述べたが、この代わ
りに描画時の照射量を補正することにより、描画以外の
補正照射なしに近接効果の低減をはかることができる。
【０１０６】図１０（ａ）に示すような複数の図形を有
する描画領域に対して、従来方法（代表図形を用いな
い）では図１０（ｂ）に示すように、各図形毎に行列法
を用いて最適照射量を決定していた（Ａ）。このため、
図形数が多くなると、その計算時間は膨大なものとな
る。なお、図１０（ｂ）において破線で囲まれた領域内
の数値（照射量）は同一領域では同じとなっているが、
これは後述する方法により設定した場合の数値である。
従来方法では、同じ領域であっても異なる値になること
がある。
【０１０７】これに対して本実施例では、図１０（ｃ）
に示すように、描画領域を電子線の後方散乱の広がりよ
りも小さく且つ描画可能な最小図形よりも大きい小領域
（破線で囲まれた領域）に分割すると共に、各小領域の
内部に描画すべきパターンとは異なる１個の代表図形を
それぞれ設定する（Ｂ1 ）。ここで、各小領域におい
て、代表図形の面積及び重心位置は、描画すべきパター
ンの全体の面積及び重心位置と一致するようにする。次
いで、図１０（ｄ）に示すように、この代表図形群を描
画すると仮定した場合の最適照射量を決定する
（Ｂ2 ）。次いで、各小領域に属する代表図形に対して
決定された上記照射量を、図１０（ｂ）に示すように該
小領域に含まれる描画すべきパターンの照射量として決
定する（Ｂ3 ）。
【０１０８】このように本実施例方法では、最適照射量
を計算すべき図形数が従来よりも格段に少なくなり、最
適照射量を決定するに要する計算時間を大幅に短縮する
ことが可能となる。より具体的な実施例を、以下に説明
する。
【０１０９】〈実施例８〉 図１１は、アレイ構造を有するＬＳＩパターンのモデル
を示す図である。このＬＳＩモデルについて、近接効果
補正に要する時間を、代表図形を使用した場合と使用し
ない場合とについて図１２に示す。補正計算のアルゴリ
ズムには行列法を用いた。使用した計算機の乗算速度は
［10n 秒／回の乗算］である。加速電圧は５０ｋＶ，Ｓ
ｉ基板を用いるものとして、σ＝１０μｍ、小領域のサ
イズを２μｍ□とした。
【０１１０】アレイ構造を用いて補正時間を短縮するこ
とができるが、ここではあえてそれを行わず、アレイを
全て展開し補正計算を行った。代表図形を利用する場合
は、代表点として代表図形の中心を、利用しない場合は
各パターンの重心を代表点として用いた。図１１から分
かるように、パターンの密度は１０図形／７２Ｌ2 （Ｌ
はデザインルール）である。
【０１１１】代表図形を用いない場合、行列法による補
正計算時間はパターン密度ρの３乗で増える。そのた
め、この計算時間はデザインルールの縮小に伴い（１／
Ｌ）6 で増大していく。これに対応して、実際の計算時
間も膨大なものとなり、0.5μｍより小さなデザインル
ールでは、補正計算を実行することは実質的に不可能で
あった。
【０１１２】これに対し、本実施例のように代表図形を
用いた場合には、計算時間は元のパターン密度には依存
しないため、１μｍルールから 0.125μｍルールまでほ
ぼ同一の処理時間となる。特に、 0.5μｍ以下のルール
では代表図形を用いない従来方法に比して、計算時間が
大幅に短縮されることになった。
【０１１３】図１１のパターンに対し行列法のみで近接
効果補正を行った場合と、行列法と本実施例方法を用い
て補正を行った場合について、電子ビーム描画装置を用
いてその補正効果を調べたところ、近接効果補正による
寸法変動は共に±0.02μｍとなった。これは、測定誤差
の範囲である。このことから、本実施例方法を用いるこ
とにより生じる補正精度の劣化は、実用上問題とならな
いことが分かる。
【０１１４】〈実施例９〉 実施例８では、デザインルール１μｍ（パターン密度 1
/7.2μｍ2 ）についても、あえて代表図形を設定し、こ
れを用いて補正計算を行った。
【０１１５】しかし、本発明を実施するに際しては、よ
り柔軟にこれを利用することが可能である。代表図形を
設定するにあたり、代表図形を小領域毎に設定するとし
た時の代表図形の数と、元の図形の数とを比較し、もし
後者の方が少なければ、元の図形をそのまま利用しても
よい。このようにすれば、比較的大きいデザインルール
でも補正計算に要する時間を短縮することができる。
【０１１６】〈実施例１０〉 実施例８においては、補正計算のアルゴリズムとして行
列法を用いたが、他のアルゴリズムを用いてもよい。例
えば、最近提案されている補正照射量の近似公式を用い
る方法（J.M.Parkovich, J.Vac.Sci.Technol. B4 P195
(1986), T.Abe, K.Koyama, R.Yoshikawa and T.Takigaw
a, Proceedings of 1st Micro ProcessConference(198
8)p40 ）を補正計算のアルゴリズムとして利用し、これ
と本発明を併用することも可能である。
【０１１７】この補正計算のアルゴリズムは、図１３に
示す通りである。まず、ステップ１において、描画すべ
きパターンを小図形に分割して、補正計算の結果を格納
するためのデータを作成する。この際、図形はσより十
分小さいサイズに分割する。また、ステップ２におい
て、補正計算に利用する参照用データを作成する。この
際、図形はσのサイズとは全く無関係に可能な限り大き
い矩形で分割する。
【０１１８】次いで、ステップ３において、１つの小図
形ｉについて、以下のように補正照射量を決定する。
【０１１９】 データ内の参照用矩形の中から、図１４に示すよう
に、小図形ｉの回り３σ内に存在する矩形を取り出す。
ここで、図の斜線部（２〜７）が小図形ｉの補正時に使
用する図形であり、その他の図形（１）は使用しない。
【０１２０】小図形ｉの中心位置を（ｘｉ，ｙｉ）、
で選び出された参照用矩形の中心を（Ｘｊ，Ｙｊ）、サ
イズを（２Ａｊ，２Ｂｊ）として、Ｄｉを Ｄｉ＝１−ｋＶｉ Ｖｉ＝Σj ［ erf｛(Xj-xi+Aj)／σ｝− erf｛(Xj-xi-Aj)／σ｝］ ×［ erf｛(Yj-yi+Bj)／σ｝− erf｛(Yj-yi-Bj)／σ｝］ で求め、これを小図形ｉの照射量とする。ここで、ｋは
補正用のパラメータであり、Ｓｉ基板，加速電圧50kVの
場合には、0.4 とする。
【０１２１】この方法に本発明方法を併用するには、図
１５に示すようにすればよい。すなわち、上記のステッ
プ１に代えステップｉにおいて、元のパターンを用いて
補正計算の結果を格納するためのデータを作成する。こ
の際、図形は小領域のサイズで分割し、もし１つの小領
域内に２つ以上の図形が存在する場合には、これらに代
えてこの小領域に代表図形を１個設定する。
【０１２２】上記のステップ２に代えステップｉｉにお
いて、補正計算に利用する参照用矩形データを作成す
る。この際、図形はσのサイズとは無関係に可能な限り
大きい矩形で分割し、もし小領域内に２つ以上の図形が
存在する場合には、これらの図形に代えて、小領域に１
つの代表図形を設定する。
【０１２３】上記のステップ３と同様にステップiii に
おいて、小図形及び小領域内の代表図形に対する補正照
射量を決定する。そして、ステップiii の出力結果を利
用して、ステップivにおいて元のパターンに照射時間を
設定する。
【０１２４】このような方法では、比較的大きな図形に
対しては小領域内の描画すべきパターンをそのまま用
い、また小さな図形に対しては小領域内に１個の代表図
形を設定し、補正照射量の近似公式を用いると共に、代
表図形を用いて照射量補正計算を行うことにより、大小
の混在するパターンにあっても照射量補正に要する時間
を大幅に短縮することができる。
【０１２５】次に、本発明（請求項１５〜１９）の実施
例を説明する。
【０１２６】実施例１〜実施例７までは、補正照射によ
り近接効果を補正する方法について述べたが、この代わ
りに描画時の照射量を補正することにより、描画以外の
補正照射なしに近接効果の低減をはかることができる。
【０１２７】図１６（ａ）に示すような複数の図形を有
する描画領域に対して、従来方法（代表図形を用いな
い）では図１６（ｂ）に示すように、各図形毎に行列法
を用いて最適照射量を決定していた。このため、図形数
が多くなると、その計算時間は膨大なものとなる。
【０１２８】これに対して本実施例では、図１７（ａ）
から（ｂ）に示すように、描画領域を電子線の後方散乱
の広がりの分布の半値幅と同程度か、それ以下に分割す
ると共に、各領域の内部に描画すべきパターンとは異な
る１個の代表図形としたデータを作成する（データ
１）。これとは、別に図１７（ｃ）から（ｄ）のよう
に、描画領域を電子線の後方散乱の広がりより十分に小
さく分割すると共に、各領域の内部で描画すべきパター
ンの重心位置を代表位置として設定したデータを作成す
る（データ２）。ここで、データ１においては、設定す
る代表図形の面積及び重心位置位置は、描画すべきパタ
ーンの全体の面積及び重心位置と一致するようにする。
【０１２９】次いで、データ２の各代表位置に対してデ
ータ１の各代表図形を用いて、該代表位置における最適
照射量を求めてデータ２の領域内の描画すべきパターン
に対する最適照射量として決定する。
【０１３０】このように本実施例方法では、最適照射量
を計算するために用いる図形数が従来例より格段に少な
くなり、最適照射量を決定するために要する計算時間を
大幅に短縮することが可能となる。より具体的な実施例
を以下に説明する。
【０１３１】〈実施例１１〉 補正計算のアルゴリズムとしては、最近提案されている
補正照射量の近似公式を用いる方法（J.M.Parkovich,
J.Vac.Sci.Technol. B4 P195(1986), T.Abe, K.Koyama,
R.Yoshikawa and T.Takigawa, Proceedings of 1st Mi
cro ProcessConference(1988)p40 ）を補正計算のアル
ゴリズムとして利用し、これを本発明に適用することが
可能である。
【０１３２】この補正計算のアルゴリズムは、前記図１
３に示す通りであり、実施例１０に説明した通りであ
る。
【０１３３】この方法に本発明を適用する場合、図１８
に示すようにすればよい。即ち、前記のステップ１に代
えてステップｉにおいて、補正計算の結果を収納するた
めのデータを作成する。この際、小領域はσｂよりも十
分に小さいサイズで分割し、その領域内のパターン全部
の重心位置をその小領域の代表位置とする。
【０１３４】ステップｉで、小領域内のパターンはそれ
らの重心位置で代表されることになる。次に、前記のス
テップ２に代えステップiiにおいて補正計算に利用する
参照用矩形データを作成する。この際、図形はσb のサ
イズとは無関係に可能な限り大きい矩形で分割し、もし
後方散乱の広がりと同程度かそれ以下の領域内に複数の
図形が存在する場合には、これらの図形に代えてその領
域に１つの代表図形を設定する。
【０１３５】前記のステップ３と同様に、ステップiii
においては、小領域内の代表位置に対する補正照射量を
決定する。そして、ステップiii の出力結果を利用して
ステップivにおいて元のパターンに照射時間を設定す
る。
【０１３６】このような方法では、比較的大きな図形に
対してはσｂと同程度かそれ以下の領域内で描画すべき
パターンをそのまま用い、小さな図形に対してはその領
域内に１個の代表図形を設定し、補正照射量の近似公式
を用いると共に、代表図形を用いて照射量補正計算を行
うことにより、大小の混在するパターンにあっても照射
量補正に要する時間を大幅に短縮することができる。
【０１３７】図１９はアレイ構造を有するＬＳＩのパタ
ーンのモデルを示す図であるが、このＬＳＩモデルにつ
いて本実施例を適用した場合と代表図形を近似公式の場
合の計算時間を比較する。アレイ構造を用いて補正時間
を短縮することができるが、ここではあえてそれを行わ
ず、アレイを全て展開して補正照射を行った。代表図形
を利用する領域のサイズは１０μｍ□とし、照射量設定
用の領域は２μｍ□とした。
【０１３８】図１９からも分かるように、パターンの密
度はデザインルールをＬμｍとすれば、10図形／72Ｌで
ある。照射量補正の近似公式を用いる場合、補正を行う
図形に対して、その図形から３σb 程度の以内の距離に
ある全図形からの寄与を計算するわけであるが、３σb
以内の図形数は代表図形を用いない場合（１／ｅ）2 で
増大するのに対し、代表図形を用いた場合、３σb 以内
の距離に含まれる図形数はデザインルールに依存せず一
定である。照射量補正の近似公式を用いた場合の代表図
形を用いた場合と用いない場合の計算時間とデザインル
ールの関係を図２０に示す。図２０から分かるように、
デザインルール１μｍの場合でも１桁、デザインルール
0.1μｍの場合は３桁も代表図形を用いた場合の方が計
算時間が短くて済むことが分かる。即ち、照射量補正方
式に代表図形を適用した場合、大幅に補正に要する時間
が短縮されることになる。
【０１３９】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、可変成形ビーム方式の
電子ビーム描画装置を用いたが、これ以外の方式の描画
装置にも適用できる。また、本発明は電子ビーム描画装
置の使用目的を限定するものではない。例えば、ウェハ
上に直接レジストパターンを形成するという使用目的以
外にも、Ｘ線マスクを作成する際、光ステッパ用マス
ク，レチクル等を作成する際にも利用可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。
【０１４０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明（請求項１〜
９）によれば、補正照射の際に全描画領域を小領域（電
子線の後方散乱の広がりよりも小さい領域、又は後方散
乱の広がりの半値幅と同程度かそれ以下の大きさの領
域）に分割すると共に、各小領域毎に代表単位図形を設
定しこれを照射することによって、補正照射時のショッ
ト数を減らすことができる。従って、補正照射に要する
時間を短縮することができ、スループットの向上をはか
ることが可能となる。
【０１４１】また、本発明（請求項１０〜１４）によれ
ば、描画すべきパターンそのものの代わりに小領域毎に
設定した代表図形について、その補正照射量を計算すれ
ばよいため、補正計算に要する時間を大幅に短縮するこ
とが可能となる。
【０１４２】また、本発明（請求項１５〜１９）によれ
ば、描画すべきパターンそのものの代わりに、後方散乱
の広がりの全半値幅と同程度かそれ以下に設定した領域
毎に代表図形を設定し、その代表図形を用いてσｂより
十分に小さな領域内でのパターンの重心位置での照射量
を決定すればよいため、補正計算に要する時間の大幅な
短縮が可能となる。
【０１４３】
【数１】
【０１４４】
【数２】
【０１４５】
【数３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム描
画装置を示す概略構成図。
【図２】ウェハ内に占める小領域のイメージを示す図。
【図３】補正照射すべきパターン及びウェハ上でのビー
ム照射量分布を示す図。
【図４】図１の要部を具体的に示すブロック図。
【図５】実施例２における代表単位図形を示す図。
【図６】実施例３を説明するためのもので、ＣＡＤシス
テムで記述される再分割前の図形を示す図。
【図７】実施例５における代表基本図形を示す図。
【図８】実施例６における補正照射領域を示す図。
【図９】実施例７を説明するためのもので、描画パター
ン形状，補正照射領域及び成形アパーチャ形状を示す
図。
【図１０】代表図形使用及び非使用における補正計算の
手順を示す模式図。
【図１１】テスト用のＬＳＩパターンのモデルを示す模
式図。
【図１２】デザインルールに対する補正計算時間の変化
を示す特性図。
【図１３】代表図形を利用せず、補正計算のアルゴリズ
ムとして「最適照射量の近似公式を用いる方法」を利用
した際の処理の手順を示す図。
【図１４】補正対象の小図形及び参照矩形を示す図。
【図１５】図１３と同様の計算アルゴリズムを用い、代
表図形を併用した場合の処理の手順を示す図。
【図１６】代表図形不使用の場合の照射量補正方式のイ
メージを示す図。
【図１７】照射量補正方式に代表図形を適用した場合の
代表図形データ（データ１）及び代表位置データ（デー
タ２）のイメージを示す図。
【図１８】図１５と同様の計算アルゴリズムを用い、代
表図形を併用した場合の処理の手順を示す図。
【図１９】テスト用のＬＳＩパターンのモデルを示す模
式図。
【図２０】デザインルールに対する補正計算時間の変化
を示す特性図。
【図２１】代表単位図形に対してぼかしたビームで補正
描画を行った際の誤差と代表図形を設定する領域Δの大
きさの関係を示す図。
【図２２】小領域内のパターンを代表の矩形で代用させ
ることを示す模式図。
【図２３】代表図形を用いて行列法により照射量補正を
行った際のパターンのエッジ部分の誤差と代表図形設定
領域Δとの関係を示す図。
【図２４】代表図形を用いて行列法により照射量補正を
行った際の領域内のパターンの重心位置における誤差と
領域Δとの関係を示す図。
【符号の説明】
１０…試料室、 １１…ターゲット（試料）、 １２…
試料台、２０…電子光学鏡筒、 ２１…電子銃、 ２２
ａ〜２２ｅ…レンズ系、２３〜２６…偏向系、 ２７ａ
〜２７ｃ…アパーチャマスク、３６…バッファメモリ及
び制御回路、 ３７…制御計算機、３８…データ変換用
計算機、 ３９…ＣＡＤシステム、 ５１…ウェハ、５
２…チップ領域、 ５３…小領域、 ５４…描画パター
ン。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】試料上に電子ビームを照射して所望パター
    ンを描画する工程と、この工程の前或いは後に、パター
    ン描画に伴う後方散乱電子による近接効果を低減するた
    めに試料上に電子ビームを補正照射する工程とを含む電
    子ビーム描画方法において、 前記補正照射工程として、 全補正領域を、電子線の後方散乱の広がりよりも小さく
    且つ描画可能な最小図形よりも大きい小領域に分割する
    と共に、 前記各小領域に照射する単位図形として、該小領域内の
    所望パターンを白黒反転させたパターンを描画するとき
    の照射回数よりも少ない個数の代表単位図形を設定し、 各小領域の代表単位図形にそれぞれ照射量を設定し、 ビームサイズを後方散乱の広がり程度にぼかして、各小
    領域の代表単位図形を前記設定された照射量にて描画す
    ることを特徴とする電子ビーム描画方法。
  2. 【請求項２】試料上に電子ビームを照射して所望パター
    ンを描画する工程と、この工程の前或いは後に、パター
    ン描画に伴う後方散乱電子による近接効果を低減するた
    めに試料上に電子ビームを補正照射する工程とを含む電
    子ビーム描画方法において、 前記補正照射工程として、 全補正領域を、電子線の後方散乱広がりの分布の半値幅
    と同程度か、或いはそれ以下の大きさの小領域に分割す
    ると共に、 前記各小領域に照射する単位図形として、該小領域内の
    所望パターンを白黒反転させたパターンを描画するとき
    の照射回数よりも少ない個数の代表単位図形を設定し、 各小領域の代表単位図形にそれぞれ照射量を設定し、 ビームサイズを後方散乱の広がり程度にぼかして、各小
    領域の代表単位図形を前記設定された照射量にて描画す
    ることを特徴とする電子ビーム描画方法。
  3. 【請求項３】前記パターン描画工程における照射量Ｑｐ
    と、前記補正照射工程における標準補正照射量Ｑｃと
    を、電子線の前方散乱によるレジストの総感光量と後方
    散乱によるレジストの総感光量との比をηE として、 Ｑｃ＝Ｑｐ×ηE ／（１＋ηE ） なる関係に設定し、 前記補正照射工程時に利用するぼけたビームのサイズｄ
    ｃを、後方散乱によるレジストの感光量をｅｘｐ（−ｘ
    2 ／σb 2 ）で近似した時のパラメータをσbとして、
    サイズゼロのビームに対し、 ｄｃ＝２σb ／（１＋ηE ）1/4 なる関係に設定したことを特徴とする請求項１又は２に
    記載の電子ビーム描画方法。
  4. 【請求項４】前記小領域の内部に含まれる元の図形を小
    領域内で白黒反転させた単位図形ｉの面積をＳｉ，標準
    補正照射量をＱｃ、前記小領域の代表単位図形ｊの面積
    をＳｊ，照射量をＱｊとした時、Σ Ｓｉ×Ｑｃ＝ΣＳｊ×Ｑｊ なる関係が成立するように、代表単位図形ｊの面積Ｓｊ
    及び照射量Ｑｊを設定することを特徴とする請求項１，
    ２又は３に記載の電子ビーム描画方法。
  5. 【請求項５】前記小領域に１個の代表単位図形を設定
    し、該代表単位図形のサイズＳと照射量ＱがΣ Ｓｉ×Ｑｃ＝Ｓ×Ｑ なる関係を満たすことを特徴とする請求項４記載の電子
    ビーム描画方法。
  6. 【請求項６】前記代表単位図形の照射量Ｑは標準補正照
    射量Ｑｃと同じであって、前記代表単位図形のサイズＳ
    が、 Ｓ＝ΣＳｉ であることを特徴とする請求項５記載の電子ビーム描画
    方法。
  7. 【請求項７】前記代表単位図形のサイズＳが小領域のサ
    イズＳΔと同じであり、その照射量Ｑが Ｑ＝（Ｑｃ／ＳΔ）×ΣＳｉ であることを特徴とする請求項５記載の電子ビーム描画
    方法。
  8. 【請求項８】描画システムの設定し得る最大ビームサイ
    ズをＳmax 、最大照射量をＤmax とした時、前記小領域
    に設定する代表単位図形の数Ｎが （ΣＳｉ×Ｑｃ）／（Ｓmax ×Ｄmax ） の値以上の最小の自然数であることを特徴とする請求項
    ４記載の電子ビーム描画方法。
  9. 【請求項９】試料上に電子ビームを照射して所望パター
    ンを描画し、且つこのパターン描画に伴う後方散乱電子
    による近接効果を低減するために試料上に電子ビームを
    補正照射する電子ビーム描画装置において、 前記試料の全描画領域を、電子線の後方散乱の広がりよ
    りも小さく且つ描画可能な最小図形よりも大きい小領域
    に分割する手段と、 前記各小領域に照射する単位図形として、該小領域内の
    所望パターンを白黒反転させたパターンを描画するとき
    の照射回数よりも少ない個数の代表単位図形を設定する
    手段と、 該設定された代表単位図形にそれぞれ照射量を設定する
    手段と、 ビームサイズを後方散乱のひろがり程度にぼかして、前
    記各小領域の代表単位図形を前記設定された照射量にて
    描画する手段とを具備してなることを特徴とする電子ビ
    ーム描画装置。
  10. 【請求項１０】試料上に電子ビームを照射して所望パタ
    ーンを描画するに先立ち、描画すべきパターン内の各位
    置毎に最適照射量を求め、この最適照射量で各パターン
    を描画する電子ビーム描画方法において、 描画領域を、電子線の後方散乱の広がりよりも小さい小
    領域に分割すると共に、小領域の内部に描画すべきパタ
    ーンを代表する代表図形をそれぞれ設定し、 各小領域の代表図形を描画すると仮定して、それぞれの
    代表図形に対する最適照射量を決定し、 各小領域の代表図形に対して決定された最適照射量を、
    該小領域に含まれる描画すべきパターンの最適照射量と
    して決定することを特徴とする電子ビーム描画方法。
  11. 【請求項１１】描画すべきパターンを代表する代表図形
    の設定を一部の小領域についてのみ行い、他の小領域に
    ついては、描画すべきパターンをそのまま代表図形とし
    て利用することを特徴とする請求項１０記載の電子ビー
    ム描画方法。
  12. 【請求項１２】試料上に電子ビームを照射して所望パタ
    ーンを描画するに先立ち、描画すべきパターン内の各位
    置毎に最適照射量を求め、この最適照射量で各パターン
    を描画する電子ビーム描画方法において、 描画領域を、電子線の後方散乱の広がりよりも小さい小
    領域に分割すると共に、少なくとも一部の小領域につい
    て該小領域の内部に描画すべきパターンとは異なる代表
    図形を設定し、他の小領域については描画すべきパター
    ンをそのまま代表図形として設定し、 描画すべきパターン或いはこれを白黒反転させたパター
    ンを用い、描画領域を描画可能な最小図形よりも大きい
    小領域に分割すると共に、少なくとも一部のパターンに
    代えて小領域の内部に該パターンとは異なる参照図形を
    設定し、他のパターンについてはそのまま参照図形と
    し、 各小領域の代表図形を描画すると仮定して、それぞれの
    代表図形に対する最適照射量を、該小領域に設定された
    参照図形を用いて決定し、 各小領域の代表図形に対して決定された最適照射量を、
    該小領域に含まれる描画すべきパターンの最適照射量と
    して決定することを特徴とする電子ビーム描画方法。
  13. 【請求項１３】小領域内に代表図形を設定する方法とし
    て、該小領域内に存在する描画すべきパターン全体を合
    計した面積を有する１個の矩形図形を設定することを特
    徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の電子ビ
    ーム描画方法。
  14. 【請求項１４】小領域内に代表図形を設定する方法とし
    て、該小領域内に存在する描画すべきパターン全体の重
    心と一致した重心を有する１個の矩形図形を設定するこ
    とを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の
    電子ビーム描画方法。
  15. 【請求項１５】試料上に電子ビームを照射して所望パタ
    ーンを描画するに先立ち、描画すべきパターン内の各位
    置毎に最適照射量を求め、この最適照射量で各パターン
    を描画する電子ビーム描画方法において、 描画領域を、電子線の後方散乱の広がりの分布の半値幅
    と同程度か或いはそれ以下の大きさの領域に分割すると
    共に、該領域の内部に描画すべきパターンを代表する代
    表図形を設定し、 前記描画領域の分割とは別に、描画領域を前記半値幅よ
    り十分に小さな照射量設定用の小領域に分割し、 前記代表図形を描画すると仮定して、前記小領域内に含
    まれるパターンの代表位置での最適照射量を決定し、 各小領域の代表位置に対して決定された最適照射量を、
    該小領域に含まれる描画すべきパターンの最適照射量と
    して決定することを特徴とする電子ビーム描画方法。
  16. 【請求項１６】前記代表図形を設定する方法として、前
    記半値幅と同程度か或いはそれ以下の大きさの領域に対
    して、一部の領域では描画すべきパターンとは異なる代
    表図形を設定し、他の領域では描画すべきパターンをそ
    のまま代表図形として設定することを特徴とする請求項
    １５記載の電子ビーム描画方法。
  17. 【請求項１７】前記代表図形を設定する方法として、前
    記半値幅と同程度か或いはそれ以下の領域に含まれる描
    画すべきパターン全体を合計した面積を有する１個の矩
    形図形を設定することを特徴とする請求項１５記載の電
    子ビーム描画方法。
  18. 【請求項１８】前記代表図形を設定する方法として、前
    記半値幅を同程度か或いはそれ以下の領域内に含まれる
    描画すべきパターン全体の重心と一致した重心を有する
    １個の矩形図形を設定することを特徴とする請求項１５
    記載の電子ビーム描画方法。
  19. 【請求項１９】前記照射量設定用の小領域内に代表位置
    を設定する方法として、該小領域内の描画すべきパター
    ン全体の重心位置を代表位置として設定することを特徴
    とする請求項１５記載の電子ビーム描画方法。
  20. 【請求項２０】前記照射量設定用の小領域に代表図形そ
    のものは設定せず、それに代えて小領域の中心或いは小
    領域の全図形の重心を照射量の算出点とすることを特徴
    とする請求項１２又は１５記載の電子ビーム描画方法。
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