JP3593638B2

JP3593638B2 - Block exposure method using charged particle beam

Info

Publication number: JP3593638B2
Application number: JP26817595A
Authority: JP
Inventors: 樹一坂本; 悟山崎; 覚佐合; 隆行榊原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2015-10-17
Also published as: JPH09115804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は荷電粒子線を用いたブロック露光方法に関するものであり、ビーム整形を行うためのブロックパターンを用いて新規なパターンを露光する部分ブロック露光、或いは、近接効果を補正するための補助露光をブロック露光用形式で記述されたデータを用いて行う電子ビーム露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の集積度の向上に伴って、要求されるパターンルールが微細化され、そのパターンルールは０．２５〜０．１μｍ程度となっており、従来の紫外線等の光を用いた露光方法では解像が困難になりつつあり、そのために荷電粒子線、特に、電子線（電子ビーム）を用いた露光方法が使用されるようになった。
【０００３】
このような荷電粒子線、特に、電子ビームを用いた露光方法は、ビームを非常に細く絞れる、及び、電気的手段による制御性が良い等の理由によって微細パターンの形成に有望視されているが、その一方では、パターン描画が一筆書きであるため処理量（スループット）が低いという欠点がある。
【０００４】
しかし、このような欠点を改善するために、繰り返し等の規則正しいパターンを透過口として持ったブロックパターンを用いて露光を行うブロック露光方法が開発されている。
【０００５】
この様な従来のブロック露光方法を図５及び図６を参照して説明する。
図５参照
図５（ａ）は、ブロック露光を行う周期的露光パターンの一つである配線層パターン１１を示すものであり、この配線層パターン１１を図において破線で示すいくつかの単位ブロックに分解して、この単位ブロック毎のパターンに対応する図５（ｂ）に示す十字状開口部１２，１３を組み合わせた単位ブロックパターン１４をブロックマスクの所定位置に形成する。
なお、図においては説明を簡単にするために、極めて簡単な配線層パターンを用いており、単位ブロックパターン１４を１種類しか示していないが、実際には多くの種類のブロックパターンが用いられるものである。
【０００６】
この様なブロックマスクを用いて露光する場合には、露光すべきパターンに応じて電子ビームを偏向して単位ブロックパターン１４を選択して、単位ブロックパターン１４を通過した電子ビームを副偏向器で偏向して必要とする繰り返し数に応じたショット数分の露光を行う。
【０００７】
図６参照
図６は、実際の設計データから単位ブロックパターンの集合からなるブロックマスクを製造するフローを示す図であり、まず、▲１▼半導体装置を製造するための設計データからブロック露光するための繰り返しパターン部分を選択・抽出する。
【０００８】
次いで、▲２▼繰り返しパターン部分についてはブロック露光用フォーマットで露光データを形成する。
【０００９】
この場合、抜き出される単位ブロックは多い場合には数百になるが、実際にブロックマスクに配置することのできる単位ブロックパターンの数は限られているので、▲３▼それ以外のブロック化が困難な部分については可変矩形露光用フォーマットで露光データを形成する。
【００１０】
次いで、▲４▼これらのブロック露光用フォーマットで形成された露光データ及び可変矩形露光用フォーマットで形成した露光データをプロセス処理して露光データを形成すると共に、▲５▼ブロックマスク上のブロック配置等を示すマスク情報データを形成し、これらのデータを電子ビーム露光装置を用いた露光に用いるデータとする。
【００１１】
また、▲６▼単位ブロックパターンを製作するためのブロックマスク製作データを形成し、このブロックマスク製作データに基づいてブロックマスク上の所定位置に各単位ブロックパターンを製作する。
【００１２】
この場合、ブロック露光を行う部分については、ブロック識別のためのパターンデータコード番号（ＰＤＣ番号）とその配置情報で表されることになり、ブロックマスク上では抽出したブロックパターンをＰＤＣ番号に基づいて一定のルールに従って配置していく。
【００１３】
電子ビーム露光装置においては、このＰＤＣ番号に基づいてブロックマスク上のビーム選択を行うことになるが、ＰＤＣ番号自体はそのための情報を有していないため、ＰＤＣ番号に付随するマスク情報データを参照することになる。
【００１４】
このマスク情報データは、各ＰＤＣ番号毎に
（１）ブロックマスク上のブロック配置位置、
（２）マスクフォーカスデータ、
（３）面積情報、
（４）露光量調整情報、
のデータ群から構成される。
【００１５】
そして、これらの情報は、電子ビーム露光装置内にロードされると、それまでに電子ビーム露光装置で取得され蓄えてきたキャリブレーション結果を参照して、実際に増幅器などで出力されるデータに変更されてマスクメモリに格納されることになる。
【００１６】
しかし、このようなブロック露光方法においても、ブロックパターンの数に制限があるため、露光パターンの露光自由度を向上するためにブロックマスクの一部を用いて露光する部分ブロック露光方法〔特願平４−２６０３５２号（特開平５−１９８４８３号公報）〕が提案されている。
【００１７】
この部分ブロック露光方法とは、特に、可変矩形露光では精度の良い露光が困難な０．０８μｍや０．０５μｍ等の０．１μｍ以下の細長いパターンを精度良く露光するために提案されたものである。
【００１８】
従来の可変矩形露光方法により、０．１μｍ以下のパターン、例えば、０．０５μｍ×３μｍのパターンを露光しようとする場合、０．０５μｍの幅方向においては一辺が４μｍの矩形電子ビームの１．２５％（＝０．０５／４）のみを通過させるように電子ビームを偏向することになる。
【００１９】
しかし、この様な場合、可変矩形露光用マスクの開口部の電子ビーム照射部近傍に炭素（Ｃ）等が堆積し、この堆積物がパターン精度の低下の原因となるために、長細線ブロックパターンを用いた可変露光方法、即ち、部分ブロック露光方法が提案されるに至った。
【００２０】
図７参照
この可変長細線ブロック露光方法は、露光マスク１５上に、通常のブロックパターン１７及び可変矩形パターン１６と共に、幅が０．１μｍ以下の長細線ブロックパターン１８を形成しておき、従来、可変矩形露光方法で露光していた露光データを可変長細線ブロック露光データに変換して、この長細線ブロックパターン１８の任意の位置に電子ビーム１９を照射して露光を行うものである。
【００２１】
次に、補助露光方法について説明すると、従来のブロック露光方法においても所謂近接効果の問題は依然として解決されないものであり、それを解決するためにパターンの自己サイズを調節する補正方法、或いは、近接したパターンの影響を判断して露光量を変更する補正方法の二通りの補正方法が中心となって行われていたが、近年になって、可変矩形マスクを用いて解像されない程度のわずかな露光量の電子ビームを照射してバックグラウンドレベルを揃える補助露光方法が提案されている。
【００２２】
なお、近接効果とは、フォトレジストに電子ビームを照射した場合に、電子ビームが照射された領域の極近傍のフォトレジスト内に止まってしまうバックグラウンドに起因しており、露光パターン同士が近接した場合にバックグラウンド同士が影響を及ぼしあって、あたかも露光されたと同様のレベルの照射量が溜まってしまい、所望しない領域に露光パターンが形成される現象であり、露光パターンの粗密、或いは、パターンの線幅等に大きく依存するものである。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような改善されたブロック露光方法においては、部分ブロック露光データはブロック露光データとして処理されていないため、従来の可変矩形露光フォーマットで形成した露光データと同様にスリット偏向器で電子ビームを偏向して露光していたので、ブロックパターン上に存在する不動点により部分露光パターンの形状が規定されるため自由度が小さく実施が困難であり、且つ、所期のスループットの改善の効果が十分得られない欠点があった。
【００２４】
また、この改善されたブロック露光方法においては、補助露光データもブロック露光データとして処理されておらず、且つ、可変矩形露光データとして処理することが困難であるため所期のスループットの改善の効果が得られないという欠点があった。
【００２５】
即ち、可変矩形露光ショットを用いて補助露光を行う場合には、補助露光による不所望な解像を防止するために露光量を通常の露光時の２〜１５％にする必要があるが、例えば、４０Ａ／ｃｍ^２の電流密度の電子ビーム露光装置と露光量が１μＣ（クーロン）のレジストの組合せの場合には、１ショット２５ｎｓ（ナノ秒）であるので、その２〜１５％程度の露光量とは数ｎｓ以下のショット時間の制御が要求され、非常に困難を伴うものであった。
【００２６】
また、補助露光を行うことによって、バックグラウンドレベルを均一にするためにはショットを意識的にずらしてデフォーカスする必要があるが、通常の可変矩形露光データは始点に関する情報、サイズに関する情報、形状に関する情報、及び、露光量に関する情報から構成され、デフォーカス量等を記述する形式にはなっていないので、可変矩形露光用データと補助露光用データを同一のデータとして収録することは困難であり、通常の露光データに基づいて可変矩形露光を行ったのち、デフォーカスによる補助露光を行っていた。
【００２７】
したがって、本発明は、ブロック露光方法において、部分ブロック露光データ或いは補助露光データをブロック露光用形式で記述されたデータとして処理することによって、電子ビーム露光工程におけるスループットを向上することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理的構成の説明図であり、この図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
（１）本発明は、荷電粒子線を用いたブロック露光方法において、露光に用いるデータａを、ブロック露光用形式で記述されるデータｅ及び可変矩形露光用形式で記述されるデータｄからなる露光データｂと、ブロックパターンをブロックマスク上に配置した際の配置情報を有するマスク情報データｃとの２種類のデータを最低限含む形で構成すると共に、各マスク情報データｃ内に含まれるブロックを認識するためのパターンデータコード番号ｈ，ｍでまとめられたデータ群（ｉ〜ｎ）には少なくとも荷電粒子線を照射すべきブロックパターンに対応するパターンデータコード番号ｈと荷電粒子線を照射すべきブロックパターンに対して荷電粒子線をずらすべき量ｎを与えるデータが含まれるようにし、少なくとも、前記各マスク情報データｃのいずれかを用いるともに、ブロック露光用形式で記述されるデータｅを用いて部分ブロック露光を行うことを特徴とする。
【００２９】
この様に、露光データａを構成する各パターンデータコード番号ｈに対応するマスク情報データｃ内に含まれるブロックを認識するためのパターンデータコード番号ｈ，ｍでまとめられたデータ群（ｉ〜ｎ）には少なくとも荷電粒子線を照射すべきブロックパターンに対応するパターンデータコード番号、即ち、親ＰＤＣ番号ｈと、荷電粒子線を照射すべきブロックパターンに対して荷電粒子線をずらすべき量ｎを与えるデータを含ませることにより、ブロック露光用形式で記述されるデータｅを用いて部分ブロック露光を行うことができるのでスループットが向上する。
【００３０】
（２）また、本発明は、上記（１）において、荷電粒子線ビームをずらす方向を、パターンデータコード番号ｍを構成する番号に与えたことを特徴とする。
【００３１】
この様に、荷電粒子線ビームをずらす方向を、パターンデータコード番号ｍを構成する番号自体に与えることによって、マスク情報データｃのデータ量を少なくすることができ、したがって、マスクメモリの容量を小さくすることができる。
【００３２】
（３）また、本発明は、上記（１）において、各データを荷電粒子線を用いたブロック露光装置固有の特性に応じて変更したデータとしてマスクメモリに格納することを特徴とする。
【００３３】
この様に、各データを荷電粒子線を用いたブロック露光装置固有の特性に応じて変更し、この変更したデータをマスクメモリに格納することにより、ブロック露光装置固有の特性のバラツキを各ブロックパターン毎に事前に補正しておくので、実際の露光時においては各ショット毎の補正が不要になり、それによってスループットが向上する。
【００３４】
（４）また、本発明は、荷電粒子線を用いたブロック露光方法において、露光に用いるデータａを、ブロック露光用形式で記述されるデータｅ及び可変矩形露光用形式で記述されるデータｄからなる露光データｂと、ブロックパターンをブロックマスク上に配置した際の配置情報を有するマスク情報データｃとの２種類のデータを最低限含む形で構成すると共に、各マスク情報データｃに含まれるブロックを認識するためのパターンデータコード番号ｈ，ｍでまとめられたデータ群（ｉ〜ｎ）には、少なくとも荷電粒子線を照射すべきブロックパターンに対応するパターンデータコード番号ｈと荷電粒子線を照射すべきブロックパターンに対して近接効果を補正するためのデータが含まれるようにし、ブロック露光用形式で記述されるデータｅを用いて近接効果を補正するための補助露光を行うことを特徴とする。
【００３５】
この様に、ブロック露光用形式で記述されたデータｅを用いて近接効果を補正するための補助露光を行うことにより、補助露光データを通常のブロック露光データとして収納することができ、且つ、非常にフレキシブルな補正が可能になるので、補正精度が向上する。
【００３６】
（５）また、本発明は、上記（４）において、補助露光をブロックマスクを用いて行うことを特徴とする。
【００３７】
この様に、補助露光を通常のブロックマスク或いは補助露光用の専用ブロックマスクを用いて行うことにより、一度の露光によって広い面積の補助露光が可能になるので、スループットが向上する。
【００３８】
（６）また、本発明は、上記（４）において、補助露光をブロックマスクを用いた部分ブロック露光により行うことを特徴とする。
【００３９】
この様に、補助露光をブロックマスクを用いた部分ブロック露光により行うことにより、使用する補助露光パターンの自由度が増大する。
【００４０】
【発明の実施の形態】
図２乃至図４を参照して本発明の第１の実施の形態である部分ブロック露光方法を説明する。
なお、図２は、部分ブロック露光に用いるマスク情報データの概念的構成図であり、また、図３（ａ）乃至図４（ｅ）は電子ビームをブロックパターンの上下左右に動かす場合の説明図である。
【００４１】
まず、図６に示す従来例のように、設計データから繰り返しパターンを選択してブロックパターンを形成するとともに、ブロックパターンとしては形成しないものの、ブロックパターンの一部を用いれば露光可能な繰り返しパターンを部分ブロック露光パターンとして選択する。
【００４２】
図２参照
次いで、選択した部分ブロック露光パターンにたいして、ＰＤＣ番号ｍを割り当て、この割り当てられた各ＰＤＣ番号ｍに対応する各マスク情報データｇとして、従来のマスク情報データを構成する（１）乃至（４）のデータ群（ｉ〜ｌ）に、（５）親ＰＤＣ番号ｈ、及び、荷電粒子線を照射すべきブロックパターンに対して荷電粒子線をずらすべき（６）ずらし量ｎの二つのデータを付加する。
【００４３】
そして、通常のブロック露光である全面露光データに対しては、４桁の１６ｂｉｔコード番号で表されるＰＤＣ番号に“０Ｃ００”〜“０ＤＦＦ”のコード番号を付与し、また、このＰＤＣ番号に対応するマスク情報データにおける親ＰＤＣ番号ｈとずらし量ｎは入力しない。
なお、ＰＤＣ番号における“０Ｃ”及び“０Ｄ”が全面露光に対応する情報である。
【００４４】
また、電子ビームをブロックパターンより左側にずらして部分ブロック露光を行う場合には、ＰＤＣ番号ｍに“０４００”〜“０５ＦＦ”のコード番号を付与し、また、ＰＤＣ番号ｍに対応するマスク情報データにおける（５）親ＰＤＣ番号ｈには電子線を照射すべきブロックパターンに対応するＰＤＣ番号を入力し、また、（６）ずらし量ｎには、電子ビーム位置をブロックパターンの左辺、即ち、作成しようとする単位ブロック領域の左辺より右側にずらす量を入力する。
【００４５】
この部分ブロック露光用マスク情報データｇのＰＤＣ番号、即ち、子ＰＤＣ番号ｍに基づいて部分ブロック露光する場合には、ＭＤＦ（マスク情報ファイル）内の照合データ▲１▼に書かれている親ＰＤＣ番号ｈを参照して（１）ブロックマスク上のブロック配置位置ｉ、（２）マスクフォーカスデータｊ、（３）面積情報ｋ、及び、（４）露光量調整情報ｌを得、また、親ＰＤＣ番号ｈに対して照合データ▲２▼に書かれているずらし量ｎ分だけずれた位置に電子ビームを照射するので、子ＰＤＣ番号ｍにおいては（１）ブロックマスク上のブロック配置位置ｉ、（２）マスクフォーカスデータｊ、（３）面積情報ｋ、及び、（４）露光量調整情報ｌを入力する必要はない。
【００４６】
なお、ＭＤＦには（照合データ▲１▼，照合データ▲２▼）の形でデータが格納されており、照合データ▲１▼には（５）の親ＰＤＣ番号ｈが、また、照合データ▲２▼には（６）のずらし量ｎが記載される。
【００４７】
また、電子ビームをブロックパターンより右側にずらして部分ブロック露光を行う場合には、ＰＤＣ番号ｍに“０６００”〜“０７ＦＦ”のコード番号を付与し、また、電子ビームをブロックパターンより下側にずらして部分ブロック露光を行う場合には、ＰＤＣ番号ｍに“０８００”〜“０９ＦＦ”のコード番号を付与し、さらに、電子ビームをブロックパターンより上側にずらして部分ブロック露光を行う場合には、ＰＤＣ番号ｍに“０Ａ００”〜“０ＢＦＦ”のコード番号を付与することになる。
【００４８】
図３（ａ）参照
まず、ＰＤＣ番号が“０Ｃ００”〜“０ＤＦＦ”の全面ブロック露光の場合には、ブロックマスクにどの様なブロックパターンが形成されているかに拘わらず、電子ビーム３は開口部（図においては二つの十字状開口部２）の形成されている各ブロックパターン１の全面を照射することになる。
なお、図においては説明の便宜上、示しているブロックパターンのＰＤＣ番号を“０４０５”としている。
【００４９】
また、被露光基板であるウェハ上においては、“０４０５”のパターン位置５が露光データ上で指定されているパターン始点（Ｘ_１，Ｙ_１）に来るように電子ビームを副偏向器等で偏向する。
なお、このパターン位置とは、ブロックパターンの一端に設けた点で、面積を有するブロックパターンをこの点で代表させる。
【００５０】
図３（ｂ）参照
次に、子ＰＤＣ番号が“０４０７”で、ＭＤＦの内容が（０４０５，２μｍ）であるとすると、親ＰＤＣ番号の“０４０５”を呼出し、図に示す“０４０５”のブロックパターン１に対して照射する電子ビーム３のビーム位置４が“０４０５”のブロックパターン１の左辺から右側に２μｍずれるように偏向して親ＰＤＣ番号の“０４０５”に対応するマスク情報データに基づいて電子ビーム３を照射して、“０４０５”のブロックパターン１の左側のパターンの露光を行う。
なお、電子ビーム３のビーム位置４とは、面積を有する電子ビーム３のスリット像を代表する点で、スリット像の右上端部に設けた点を言う。
【００５１】
図３（ｃ）参照
次に、子ＰＤＣ番号が“０６１０”で、ＭＤＦの内容が（０４０５，３μｍ）であるとすると、親ＰＤＣ番号の“０４０５”を呼出し、図に示す“０４０５”のブロックパターン１に対して照射する電子ビーム３のビーム位置４が“０４０５”のブロックパターン１の右辺から左側に３μｍずれるように偏向して親ＰＤＣ番号の“０４０５”に対応するマスク情報データに基づいて電子ビーム３を照射し、“０４０５”のブロックパターンの右側のパターンの露光を行う。
なお、子ＰＤＣ番号“０６１０”のパターン位置６は、図に示す様に右側の十字状開口部２の左下の点で代表させる。
【００５２】
図４（ｄ）参照
次に、子ＰＤＣ番号が“０８１０”で、ＭＤＦの内容が（０８０４，３μｍ）であるとすると、親ＰＤＣ番号の“０８０４”を呼出し、図に示す“０８０４”のブロックパターン７に対して照射する電子ビーム３のビーム位置４が“０８０４”のブロックパターン７の下辺から上側に３μｍずれるように偏向して親ＰＤＣ番号の“０８０４”に対応するマスク情報データに基づいて電子ビーム３を照射し、“０８０４”のブロックパターン７の下側のパターンの露光を行う。
【００５３】
図４（ｅ）参照
次に、子ＰＤＣ番号が“０Ａ０１”で、ＭＤＦの内容が（０８０４，３μｍ）であるとすると、親ＰＤＣ番号の“０８０４”を呼出し、図に示す“０８０４”のブロックパターン７に対して照射する電子ビーム３のビーム位置４が“０８０４”のブロックパターン７の上辺から下側に３μｍずれるように偏向して親ＰＤＣ番号の“０８０４”に対応するマスク情報データに基づいて電子ビーム３を照射し、“０８０４”のブロックパターン７の上側のパターンの露光を行う。
なお、この場合の子ＰＤＣ番号“０Ａ０１”のパターン位置１０は、図に示す様に下側の凸状開口部８の左下の点で代表させる。
【００５４】
この様に、部分ブロック露光を行う場合にもブロック露光用形式で記述されたデータを用いているので、電子ビーム露光装置内での情報処理を統一して行うことができ、スループットが向上する。
【００５５】
次いで、近接効果を補正する補助露光に関する本発明の第２の実施の形態を説明する。
まず、ブロックマスク上に、近接効果補正用のブロックパターンを形成する。そして、この近接効果補正用ブロックパターンを露光するためのデータをブロック露光用データとしてブロック露光用様式で記述し、ＰＤＣ番号を割り当てる。
【００５６】
この場合、第１の実施の形態において説明したように各ＰＤＣ番号に対応したマスク情報データには、（１）ブロックマスク上のブロック配置位置、（２）マスクフォーカスデータ、（３）面積情報、及び、（４）露光量調整情報が入力されるので、この（２）マスクフォーカスデータとして、▲１▼リフォーカス補正値、及び、▲２▼ダイナミック補正値を入力すると共に、（４）露光量調整情報として、通常の露光量である基本露光量に対する減少比率を入力する。
【００５７】
例えば、補助露光用ＰＤＣ番号に“０１３９”を割り振り、（２）マスクフォーカスデータの▲１▼リフォーカス補正値として３２００、▲２▼ダイナミック補正値として１６００、及び、（４）露光量調整情報として１２％を入力する。
【００５８】
そして、“０１３９”がマスクメモリに対してアクセスされた場合、上記の３２００、１６００、及び、１２％という補正値が読み出され、通常の露光の場合の▲１▼リフォーカス補正値：１６００、▲２▼ダイナミック補正値：０、及び、（４）露光量調整情報：１００％に対して、デフォーカスされた微弱なショットによる補助露光がなされる。
【００５９】
なお、この実施の形態においては、補助露光専用のブロックパターンを用いているが、通常のブロック露光用のブロックパターン、或いは、ブロックマスクの一部に設けてある可変矩形用開口部を用いて補助露光を行っても良いものであり、また、補助露光専用のブロックパターン或いは通常のブロック露光用のブロックパターンの一部を用いた部分ブロック露光により補助露光を行っても良いものである。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、部分ブロック露光工程或いは近接効果を補正するための補助露光工程において、ブロック露光用形式で記述したデータで露光を行うので、電子ビーム露光装置側での調整を必要とすることなく、且つ、ブロック露光と同様に行うことができるのでスループットが向上し、また、露光精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に用いるマスク情報データの概念的構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における、全面露光、及び、電子ビームを左右に偏向して照射する部分ブロック露光の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における、電子ビームを上下に偏向して照射する部分ブロック露光方法の説明図である。
【図５】従来のブロック露光方法の概念的説明図である。
【図６】従来のブロック露光工程における、露光データ作成及びブロックマスク製作を行うためのフローの概略的説明図である。
【図７】従来の部分ブロック露光方法の説明図である。
【符号の説明】
１ＰＤＣ＝“０４０５”のブロックパターン
２十字状開口部
３電子ビーム
４ビーム位置
５ＰＤＣ＝“０４０５”のパターン位置
６ＰＤＣ＝“０６１０”のパターン位置
７ＰＤＣ＝“０８０４”のブロックパターン
８凸状開口部
９ＰＤＣ＝“０８０４”のパターン位置
１０ＰＤＣ＝“０Ａ０１”のパターン位置
１１配線層パターン
１２十字状開口部
１３十字状開口部
１４単位ブロックパターン
１５露光マスク
１６可変矩形パターン
１７ブロックパターン
１８長細線ブロックパターン
１９電子ビーム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a block exposure method using a charged particle beam, and performs partial block exposure for exposing a new pattern using a block pattern for performing beam shaping, or auxiliary exposure for correcting a proximity effect. The present invention relates to an electron beam exposure method performed using data described in a block exposure format.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the improvement in the degree of integration of semiconductor devices, required pattern rules have been miniaturized, and the pattern rules have become about 0.25 to 0.1 μm. With the method, resolution is becoming difficult, and therefore, an exposure method using a charged particle beam, particularly, an electron beam (electron beam) has been used.
[0003]
Exposure methods using such charged particle beams, especially electron beams, are expected to form fine patterns due to the fact that the beam can be squeezed very finely and the controllability by electrical means is good. On the other hand, there is a drawback that the processing amount (throughput) is low because the pattern drawing is a single-stroke drawing.
[0004]
However, in order to improve such a defect, a block exposure method for performing exposure using a block pattern having a regular pattern such as repetition as a transmission port has been developed.
[0005]
Such a conventional block exposure method will be described with reference to FIGS.
FIG. 5A shows a wiring layer pattern 11 which is one of the periodic exposure patterns for performing block exposure. The wiring layer pattern 11 is divided into several unit blocks indicated by broken lines in the drawing. By disassembling, a unit block pattern 14 combining the cross-shaped openings 12 and 13 shown in FIG. 5B corresponding to the pattern of each unit block is formed at a predetermined position of the block mask.
In the figure, for simplicity of description, a very simple wiring layer pattern is used, and only one type of unit block pattern 14 is shown. However, in practice, many types of block patterns are used. It is.
[0006]
When exposing using such a block mask, the electron beam is deflected according to the pattern to be exposed, the unit block pattern 14 is selected, and the electron beam passing through the unit block pattern 14 is deflected by the sub deflector. The exposure is performed for the number of shots corresponding to the required number of repetitions by deflection.
[0007]
FIG. 6 is a diagram showing a flow for manufacturing a block mask composed of a set of unit block patterns from actual design data. First, (1) block exposure is performed from design data for manufacturing a semiconductor device. Select and extract the repeated pattern part of.
[0008]
Next, (2) exposure data is formed in a block exposure format for the repeated pattern portion.
[0009]
In this case, the number of extracted unit blocks is several hundred when the number is large, but the number of unit block patterns that can be actually arranged in the block mask is limited. For the difficult part, exposure data is formed in a variable rectangular exposure format.
[0010]
Next, (4) the exposure data formed in the block exposure format and the exposure data formed in the variable rectangular exposure format are processed to form exposure data, and (5) block arrangement on the block mask, etc. Is formed, and these data are used as data used for exposure using an electron beam exposure apparatus.
[0011]
(6) Block mask manufacturing data for manufacturing a unit block pattern is formed, and each unit block pattern is manufactured at a predetermined position on the block mask based on the block mask manufacturing data.
[0012]
In this case, a portion to be subjected to block exposure is represented by a pattern data code number (PDC number) for block identification and its arrangement information. On the block mask, the extracted block pattern is determined based on the PDC number. They are arranged according to certain rules.
[0013]
In the electron beam exposure apparatus, beam selection on the block mask is performed based on the PDC number. However, since the PDC number itself does not have information for that purpose, refer to the mask information data associated with the PDC number. Will do.
[0014]
This mask information data includes (1) a block arrangement position on a block mask for each PDC number,
(2) mask focus data,
(3) area information,
(4) exposure amount adjustment information,
Of data.
[0015]
When this information is loaded into the electron beam exposure system, it is changed to data that is actually output by an amplifier, etc., by referring to the calibration results acquired and stored by the electron beam exposure system. And stored in the mask memory.
[0016]
However, even in such a block exposure method, because there is a limit to the number of the block pattern, partially block exposure method for exposing by using a part of the block mask in order to improve the exposure latitude of the exposure pattern [Patent Application Rights 4-260352 (JP-A-5-198483)] has been proposed.
[0017]
This partial block exposure method has been proposed especially for accurately exposing an elongated pattern of 0.1 μm or less, such as 0.08 μm or 0.05 μm, which is difficult to perform with high precision in variable rectangular exposure. .
[0018]
When a pattern of 0.1 μm or less, for example, a pattern of 0.05 μm × 3 μm is to be exposed by the conventional variable rectangular exposure method, in the width direction of 0.05 μm, the width of a rectangular electron beam having a side of 4 μm is 1.25. % (= 0.05 / 4), so that the electron beam is deflected.
[0019]
However, in such a case, carbon (C) or the like is deposited near the electron beam irradiating portion at the opening of the variable rectangular exposure mask, and this deposit causes a decrease in pattern accuracy. , A variable exposure method, that is, a partial block exposure method has been proposed.
[0020]
Referring to FIG. 7, this variable-length fine line block exposure method forms a long and thin line block pattern 18 having a width of 0.1 μm or less together with a normal block pattern 17 and a variable rectangular pattern 16 on an exposure mask 15. The exposure data that has been exposed by the variable rectangular exposure method is converted into variable-length fine line block exposure data, and an electron beam 19 is applied to an arbitrary position of the long-fine line block pattern 18 to perform exposure.
[0021]
Next, the auxiliary exposure method will be described. Even in the conventional block exposure method, the problem of the so-called proximity effect is still unresolved, and in order to solve the problem, a correction method for adjusting the self-size of the pattern, or Although two types of correction methods, the correction method of changing the exposure amount by judging the influence of the pattern, were mainly performed, in recent years, a small amount of light exposure that cannot be resolved using a variable rectangular mask has been used. An auxiliary exposure method has been proposed in which a background level is made uniform by irradiating an amount of an electron beam.
[0022]
Note that the proximity effect is caused by a background in which, when the photoresist is irradiated with an electron beam, the pattern stops in the photoresist very near the region irradiated with the electron beam. In this case, the backgrounds affect each other, and the same level of irradiation dose as if exposed was formed, and an exposure pattern was formed in an undesired area. This largely depends on the line width and the like.
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such an improved block exposure method, since the partial block exposure data is not processed as block exposure data, the electron beam is emitted by the slit deflector in the same manner as the exposure data formed in the conventional variable rectangular exposure format. Since the exposure is performed with deflection, the shape of the partial exposure pattern is determined by the fixed points existing on the block pattern, so that the degree of freedom is small and implementation is difficult, and the effect of improving the intended throughput is sufficient. There were drawbacks that could not be obtained.
[0024]
Further, in the improved block exposure method, the auxiliary exposure data is not processed as the block exposure data, and it is difficult to process the auxiliary exposure data as the variable rectangular exposure data. There was a disadvantage that it could not be obtained.
[0025]
That is, when performing auxiliary exposure using a variable rectangular exposure shot, it is necessary to set the exposure amount to 2 to 15% of that in normal exposure in order to prevent undesired resolution due to auxiliary exposure. In the case of a combination of an electron beam exposure apparatus having a current density of 40 A / cm ² and a resist having an exposure amount of 1 μC (coulomb), since one shot is 25 ns (nanosecond), the exposure amount is about 2 to 15%. This requires control of a shot time of several ns or less, which is very difficult.
[0026]
Also, in order to make the background level uniform by performing the auxiliary exposure, it is necessary to deliberately shift the shot to defocus, but normal variable rectangular exposure data is information about the starting point, information about the size, It is difficult to record the variable rectangular exposure data and the auxiliary exposure data as the same data, since the information consists of After performing variable rectangle exposure based on normal exposure data, auxiliary exposure by defocusing has been performed.
[0027]
Therefore, an object of the present invention is to improve the throughput in the electron beam exposure step by processing partial block exposure data or auxiliary exposure data as data described in a block exposure format in a block exposure method.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is an explanatory diagram of the basic configuration of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 (1) In the present invention, in a block exposure method using a charged particle beam, data a used for exposure is converted into data e described in a block exposure format and data d described in a variable rectangular exposure format. And at least two types of mask information data c having arrangement information when the block pattern is arranged on the block mask, and included in each mask information data c. The data groups (i to n) grouped by the pattern data code numbers h and m for recognizing the block to be used include at least the pattern data code number h and the charged particle beam corresponding to the block pattern to be irradiated with the charged particle beam. to contain the data to provide a quantity n should shift the charged particle beam with respect to the block pattern to be irradiated, at least, each of the mask Both using either broadcast data c, and performs a partial block exposure using the data e which is described in block exposure format.
[0029]
As described above, a data group (i to n) grouped by pattern data code numbers h and m for recognizing a block included in the mask information data c corresponding to each pattern data code number h constituting the exposure data a ) Includes at least a pattern data code number corresponding to a block pattern to be irradiated with a charged particle beam, that is, a parent PDC number h and an amount n to shift the charged particle beam with respect to the block pattern to be irradiated with the charged particle beam. By including the given data, the partial block exposure can be performed using the data e described in the block exposure format, so that the throughput is improved.
[0030]
(2) Further, the present invention is characterized in that, in the above (1), a direction in which the charged particle beam is shifted is given to a number constituting the pattern data code number m.
[0031]
In this way, by giving the direction in which the charged particle beam is shifted to the number itself constituting the pattern data code number m, the data amount of the mask information data c can be reduced, and therefore the capacity of the mask memory can be reduced. can do.
[0032]
(3) Further, the present invention is characterized in that, in the above (1), each data is stored in a mask memory as data modified according to characteristics unique to a block exposure apparatus using a charged particle beam.
[0033]
In this manner, each data is changed in accordance with the characteristic unique to the block exposure apparatus using the charged particle beam, and the changed data is stored in the mask memory, whereby the variation in the characteristic unique to the block exposure apparatus is reduced to each block pattern. Since correction is performed in advance for each shot, correction for each shot is not required during actual exposure, thereby improving throughput.
[0034]
(4) Further, according to the present invention, in the block exposure method using a charged particle beam, data a used for exposure is converted from data e described in a block exposure format and data d described in a variable rectangular exposure format. And at least two types of data, that is, exposure data b and mask information data c having arrangement information when the block pattern is arranged on the block mask. The data group (i to n) grouped by the pattern data code numbers h and m for recognizing the pattern data code number h and the charged particle beam corresponding to at least the block pattern to be irradiated with the charged particle beam to include the data for correcting the proximity effect against should do block pattern, data that is written in the block exposure format And performing auxiliary exposure for correcting the proximity effect using.
[0035]
As described above, by performing the auxiliary exposure for correcting the proximity effect using the data e described in the block exposure format, the auxiliary exposure data can be stored as the normal block exposure data. Since the correction can be performed more flexibly, the correction accuracy is improved.
[0036]
(5) The present invention is characterized in that in (4), the auxiliary exposure is performed using a block mask.
[0037]
As described above, by performing the auxiliary exposure using a normal block mask or a dedicated block mask for the auxiliary exposure, the auxiliary exposure of a large area can be performed by one exposure, so that the throughput is improved.
[0038]
(6) Further, the present invention is characterized in that in (4), the auxiliary exposure is performed by partial block exposure using a block mask.
[0039]
As described above, by performing the auxiliary exposure by the partial block exposure using the block mask, the degree of freedom of the auxiliary exposure pattern to be used is increased.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A partial block exposure method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a conceptual configuration diagram of mask information data used for partial block exposure, and FIGS. 3A to 4E are explanatory diagrams when moving an electron beam up, down, left, and right of a block pattern. It is.
[0041]
First, as in the conventional example shown in FIG. 6, a repetitive pattern is selected from design data to form a block pattern, and a repetitive pattern that is not formed as a block pattern but can be exposed by using a part of the block pattern is formed. Select as a partial block exposure pattern.
[0042]
Referring to FIG. 2, a PDC number m is assigned to the selected partial block exposure pattern, and conventional mask information data is configured as each piece of mask information data g corresponding to each assigned PDC number m (1) to (1). In the data group (i to l) of 4), two data of (5) the parent PDC number h and the charged particle beam should be shifted with respect to the block pattern to be irradiated with the charged particle beam, and (6) the shift amount n Is added.
[0043]
Then, for the whole-surface exposure data which is a normal block exposure, code numbers “0C00” to “0DFF” are added to a PDC number represented by a 4-digit 16-bit code number, and the PDC number corresponds to the PDC number. The parent PDC number h and the shift amount n in the mask information data to be changed are not input.
Note that “0C” and “0D” in the PDC number are information corresponding to the entire surface exposure.
[0044]
When performing partial block exposure by shifting the electron beam to the left from the block pattern, code numbers “0400” to “05FF” are assigned to the PDC number m, and the mask information data corresponding to the PDC number m In (5) parent PDC number h, the PDC number corresponding to the block pattern to be irradiated with the electron beam is input, and in (6) shift amount n, the electron beam position is the left side of the block pattern, that is, Enter the amount to shift to the right from the left side of the unit block area to be tried.
[0045]
When partial block exposure is performed based on the PDC number of the partial block exposure mask information data g, that is, the child PDC number m, the parent PDC written in the collation data (1) in the MDF (mask information file) With reference to the number h, (1) a block arrangement position i on the block mask, (2) mask focus data j, (3) area information k, and (4) exposure amount adjustment information 1 are obtained. Since the electron beam is irradiated at a position shifted by the shift amount n written in the collation data {circle around (2)} with respect to the number h, the child PDC number m has (1) the block arrangement position i on the block mask, ( It is not necessary to input 2) mask focus data j, (3) area information k, and (4) exposure amount adjustment information l.
[0046]
The MDF stores data in the form of (collation data (1), collation data (2)). The collation data (1) contains the parent PDC number h of (5), and the collation data (1). The shift amount n of (6) is described in 2 ▼.
[0047]
When performing partial block exposure by shifting the electron beam to the right side of the block pattern, code numbers "0600" to "07FF" are assigned to the PDC number m, and the electron beam is shifted below the block pattern. When performing partial block exposure by shifting, a code number of “0800” to “09FF” is assigned to the PDC number m, and when performing partial block exposure by shifting the electron beam above the block pattern, Code numbers “0A00” to “0BFF” are assigned to the PDC number m.
[0048]
Referring to FIG. 3A, first, in the case of the whole block exposure of PDC numbers "0C00" to "0DFF", the electron beam 3 is applied to the opening regardless of what block pattern is formed on the block mask. The entire surface of each block pattern 1 in which the two cross-shaped openings 2 are formed is irradiated.
In the figure, for convenience of explanation, the PDC number of the block pattern shown is “0405”.
[0049]
On the wafer to be exposed, the electron beam is deflected by a sub deflector or the like such that the pattern position 5 of “0405” comes to the pattern start point (X ₁ , Y ₁ ) specified on the exposure data. I do.
This pattern position is a point provided at one end of the block pattern, and a block pattern having an area is represented by this point.
[0050]
Next, assuming that the child PDC number is “0407” and the content of the MDF is (0405, 2 μm), the parent PDC number “0405” is called, and the block “0405” shown in FIG. The beam position 4 of the electron beam 3 irradiating the pattern 1 is deflected so as to be shifted to the right by 2 μm from the left side of the block pattern 1 of “0405”, and based on the mask information data corresponding to the parent PDC number “0405”. The pattern on the left side of the block pattern 1 of “0405” is exposed by irradiating the electron beam 3.
Note that the beam position 4 of the electron beam 3 is a point that is representative of a slit image of the electron beam 3 having an area and is provided at the upper right end of the slit image.
[0051]
Next, assuming that the child PDC number is “0610” and the content of the MDF is (0405, 3 μm), the parent PDC number “0405” is called, and the block “0405” shown in FIG. The beam position 4 of the electron beam 3 irradiating the pattern 1 is deflected so as to be shifted to the left by 3 μm from the right side of the block pattern 1 of “0405”, and based on the mask information data corresponding to the parent PDC number “0405”. The pattern on the right side of the block pattern “0405” is exposed by irradiating the electron beam 3.
The pattern position 6 of the child PDC number “0610” is represented by the lower left point of the right cross-shaped opening 2 as shown in the figure.
[0052]
Next, assuming that the child PDC number is “0810” and the content of the MDF is (0804, 3 μm), the parent PDC number “0804” is called, and the block “0804” shown in FIG. The beam position 4 of the electron beam 3 irradiating the pattern 7 is deflected so as to be shifted upward by 3 μm from the lower side of the block pattern 7 of “0804”, and based on the mask information data corresponding to the parent PDC number “0804”. The electron beam 3 is irradiated to expose the lower pattern of the block pattern 7 of “0804”.
[0053]
Next, assuming that the child PDC number is “0A01” and the content of the MDF is (0804, 3 μm), the parent PDC number “0804” is called, and the block “0804” shown in FIG. The beam position 4 of the electron beam 3 irradiating the pattern 7 is deflected so as to be shifted by 3 μm from the upper side of the block pattern 7 of “0804” to the lower side based on the mask information data corresponding to the parent PDC number “0804”. Then, an electron beam 3 is irradiated to expose the pattern above the block pattern 7 of “0804”.
In this case, the pattern position 10 of the child PDC number “0A01” is represented by the lower left point of the lower convex opening 8 as shown in the figure.
[0054]
As described above, since the data described in the block exposure format is used even when performing the partial block exposure, the information processing in the electron beam exposure apparatus can be unified, and the throughput is improved.
[0055]
Next, a second embodiment of the present invention relating to auxiliary exposure for correcting the proximity effect will be described.
First, a block pattern for proximity effect correction is formed on a block mask. Then, data for exposing the proximity effect correction block pattern is described as block exposure data in a block exposure format, and a PDC number is assigned.
[0056]
In this case, as described in the first embodiment, the mask information data corresponding to each PDC number includes (1) a block arrangement position on a block mask, (2) mask focus data, (3) area information, Since (4) exposure amount adjustment information is input, (1) refocus correction value and (2) dynamic correction value are input as (2) mask focus data, and (4) exposure amount As adjustment information, a reduction ratio with respect to the basic exposure amount, which is a normal exposure amount, is input.
[0057]
For example, “0139” is assigned to the auxiliary exposure PDC number, (2) 3200 as the refocus correction value of (1) mask focus data, 1600 as the dynamic correction value, and (4) as exposure amount adjustment information. Enter 12%.
[0058]
When "0139" is accessed to the mask memory, the above-mentioned correction values of 3200, 1600 and 12% are read out. (2) For the dynamic correction value: 0 and (4) exposure amount adjustment information: 100%, an auxiliary exposure using a weak defocused shot is performed.
[0059]
In this embodiment, a block pattern dedicated to auxiliary exposure is used. However, a block pattern for normal block exposure or a variable rectangular opening provided in a part of a block mask is used for auxiliary exposure. Exposure may be performed, or auxiliary exposure may be performed by partial block exposure using a block pattern dedicated to auxiliary exposure or a part of a block pattern for normal block exposure.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the partial block exposure process or the auxiliary exposure process for correcting the proximity effect, the exposure is performed using the data described in the block exposure format, so that adjustment on the electron beam exposure apparatus side is required. And can be performed in the same manner as the block exposure, so that the throughput can be improved and the exposure accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual configuration diagram of mask information data used in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view of a whole-surface exposure and a partial block exposure in which an electron beam is deflected to the right and left and irradiated in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a partial block exposure method for irradiating an electron beam by deflecting it up and down according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a conceptual explanatory view of a conventional block exposure method.
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of a flow for performing exposure data creation and block mask production in a conventional block exposure process.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional partial block exposure method.
[Explanation of symbols]
1 PDC = “0405” block pattern 2 Cross-shaped opening 3 Electron beam 4 Beam position 5 PDC = “0405” pattern position 6 PDC = “0610” pattern position 7 PDC = “0804” block pattern 8 Convex Opening 9 PDC = "0804" pattern position 10 PDC = "0A01" pattern position 11 Wiring layer pattern 12 Cross opening 13 Cross opening 14 Unit block pattern 15 Exposure mask 16 Variable rectangular pattern 17 Block pattern 18 Length Fine line block pattern 19 Electron beam

Claims

Exposure data consisting of data described in a block exposure format and data described in a variable rectangular exposure format, and mask information data having arrangement information when a block pattern is arranged on a block mask. And at least a charged particle beam is applied to a data group organized by a pattern data code number for recognizing a block included in each of the mask information data. Pattern data code number corresponding to the block pattern to be irradiated and data giving an amount to shift the charged particle beam with respect to the block pattern to be irradiated with the charged particle beam, and at least one of the mask information data. both used, partial blow with the data described by the block exposure format Block exposure method using a charged particle beam and performing click exposure.

2. A block exposure method using a charged particle beam according to claim 1, wherein the direction in which the charged particle beam is shifted is given to a number constituting the pattern data code number.

2. The block exposure method using a charged particle beam according to claim 1, wherein the data used for the exposure is stored in a mask memory as data modified according to characteristics unique to a charged particle beam exposure apparatus.

Exposure data consisting of data described in a block exposure format and data described in a variable rectangular exposure format, and mask information data having arrangement information when a block pattern is arranged on a block mask. And at least a charged particle beam is applied to a data group organized by a pattern data code number for recognizing a block included in each of the mask information data. Pattern data code number corresponding to the block pattern to be irradiated and the data for correcting the proximity effect on the block pattern to be irradiated with the charged particle beam are included, and the data described in the block exposure format is used. Using a charged particle beam to perform auxiliary exposure to correct proximity effect Click exposure method.

5. The method according to claim 4, wherein the auxiliary exposure is performed using a block mask.

5. The method according to claim 4, wherein the auxiliary exposure is performed by partial block exposure using a block mask.