JPH06120102A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

露光方法及び露光装置

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JPH06120102A
JPH06120102A JP4285044A JP28504492A JPH06120102A JP H06120102 A JPH06120102 A JP H06120102A JP 4285044 A JP4285044 A JP 4285044A JP 28504492 A JP28504492 A JP 28504492A JP H06120102 A JPH06120102 A JP H06120102A
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JP
Japan
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pattern
exposure
patterns
appropriate
irradiation
Prior art date
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JP4285044A
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English (en)
Inventor
Manabu Tomita
学 冨田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Control Of Exposure In Printing And Copying (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 露光条件を定めるための補正に要する時間を
短縮でき、かつシステム的にも低コストにすることが可
能な露光方法及び露光装置を提供する。 【構成】 複数のパターンを有するパターン群の中のパ
ターンの適正露光量を決めて該パターンの露光を行う
際、該パターンの評価点の蓄積エネルギの平均を照射エ
ネルギとして式を立て、他のパターンから該パターンに
影響する照射量を定数として、前記式に入れて、該パタ
ーンの適正照射量を求め、次いで他のパターンについて
同様の手法で適正照射量を求め、この操作を反復するこ
とにより、各パターンの適正露光量を求めて露光を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、露光方法及び露光装置
に関する。本発明は、パターン状に露光を行うことによ
り所望のパターンを形成する各種技術分野において用い
ることができる。例えば、電子材料(半導体装置等)製
造の際のパターン露光のために用いるフォトマスクを製
造するときのマスクパターン形成や、あるいは半導体ウ
ェーハを直接露光するための電子線描画技術に適用して
利用することができる。
【0002】
【従来の技術】電子線、可視・紫外光等、各種のエネル
ギ線を用いてこれを被露光体に照射し、露光することが
行われている。パターン露光の解像度の限界は各種要因
により定まるが、近接効果と称される現象が解像限界を
支配する大きな要因となる場合がある。近接効果とは、
或るパターンに対して、それに近接するパターンからの
照射エネルギの散乱の影響が及ぼされることを言う。
【0003】この近接効果は、電子線描画(EBリソグ
ラフィー)において顕著に見られるので、以下この場合
を例にとって従来技術を説明する。
【0004】一般に、EBリソグラフィーにおいては、
近接効果が解像度の限界を支配しており、微細加工を行
うフォトマスク作製やウェーハ直接描画の際に大きな問
題となることが知られている。
【0005】近接効果現象が起きる原因は、電子が固体
内で散乱することによる。図7は、フォトマスクの構造
における電子の散乱モデルを示したもので、レジスト1
の表面の1点に電子を複数個打込んだ時の散乱の状態を
示している。打込まれた電子は、まず始めに、レジスト
1中の原子と衝突して入射方向に散乱するものがあり、
次に、クロム膜2に達した電子の中には、クロム原子と
衝突し、入射方向と反対方向に散乱し再びレジストを露
光してしまう電子もある。
【0006】最初の、入射された方向と同一な方向に広
がった散乱を、前方散乱といい、次の、入射方向と反対
方向に大きく広がった方を、後方散乱という。
【0007】これらの散乱の大きさは、レジストの種
類、レジストの膜厚、基板の材質、描画装置の加速電圧
等によって変化するが、一般的に前方散乱による広がり
(前方散乱半径)は小さく、1μm以下のオーダーであ
るが、後方散乱による広がり(後方散乱半径)は大き
く、数μmから数十μmに達することが知られている。
フォトマスクのパターン寸法はデバイス寸法の一般に5
倍であるが、近年の微細加工の進歩により、既に数ミク
ロンのオーダーになっており、近接効果の影響を受けて
いる。
【0008】また、近接効果はパターンの形状により2
種類に分類することができる。図8に2種類の近接効果
について示した。
【0009】図8(a)は孤立微小パターン(近隣にパ
ターンがない)の場合における設計寸法と、実際の出来
上り寸法の違いを比較したものである。図8(a)に示
すような微小パターンでは、入射した電子がパターンの
外に散乱してしまうため、設計寸法内での蓄積エネルギ
が所望の値に達することが出来ず、その結果出来上り寸
法が小さくなってしまう。即ち、設計寸法6aに対し、
図9(a)に示すように丁度その角部に入射した電子
は、7aに示す分布を持ち、よって図から理解できるよ
うに、設計パターン6aの露光に寄与するのは1/4に
なる。また、辺部に入射した電子は、7bに示す分布を
持ち、同じく1/2になる。このため図8(a)に6b
に示したように4隅が丸まったパターンが、更には図示
しないが、辺が狙ったようなパターンに形成されてしま
う。このような現象は、内部近接効果、あるいは図形内
近接効果と呼ばれている。
【0010】一方、図8(b)は、パターンとパターン
が接近している場合の近接効果現象を示している。パタ
ーン同士が接近している場合には、設計パターン寸法6
c,6dに対し、このパターンとパターンの間には直接
電子を照射させていないにもかかわらず、図9(b)に
符号7c,7dで示すように両側のパターンからの電子
の散乱により蓄積エネルギーが所定の値に達してしま
い、パターニングされてしまって、図8(b)に6e,
6fで示すような形状になることがある。
【0011】このような接近したパターン同士が接触し
たり、ゆがんでしまう現象を相互近接効果あるいは図形
間近接効果という。以上の2種類の現象を総称して近接
効果という(近接効果の影響については、図10参
照)。
【0012】近接効果を補正する手段として、個々のパ
ターンに与える電子線照射量を数値計算により求めて補
正を行う方法がある。
【0013】これに従う従来の一般的な照射量補正方法
では、内部近接効果と相互近接効果の両方を補正する。
この従来方法では、図12に示すように、パターンを矩
形と台形(三角形を含む)の素図形に分け、パターン同
士が接触していない部分の辺の中点に評価点P1 〜P7
を設ける。
【0014】この評価点P1 〜P7 での蓄積エネルギを
計算することにより、パターンに与える最適な照射量を
設定する。その計算の過程を次に示す(従来技術につい
ては、例えば、服藤ら「電子ビーム直接描画のための近
接効果補正システム」National Techni
cal Report、Vol.36No.4Au
g.、1990、参照)。
【0015】まずP1 地点の蓄積エネルギは、次式のよ
うになる。
【0016】
【数1】
【0017】(1)式において、積分の項(露光強度)
をKi , j を使って一般式の形に表すと、次のようにな
る。
【0018】
【数2】
【0019】ここで評価点での蓄積エネルギはパターニ
ングされるのに最低限必要なエネルギであるEthと等し
くなるという条件を満足させることにより、設計寸法通
りにパターニングされることから次式が得られる。
【0020】
【数3】Epi−Eth=0 (3)
【0021】この(3)式を行列式の形に書き改めると
次式のようになる。
【0022】
【数4】
【0023】(4)式を解くことにより、各パターンに
与える照射量D1 ,D2 ,・・・,Dm が求められる。
一般に(4)式は未知数に対して方程式の数が多いた
め、最小二乗法を利用した繰り返し計算により求めなけ
ればならない。このため、計算が複雑になってしまい、
演算速度も遅くなってしまう。添付資料1991年SP
IE、Vol.1465,P178以下のA.MiSa
ka et.al.“HIERARCHICAL PR
OXIMITY EFFECT CORRECTION
FOR E−BEAMDIRECT WRITING
OF 64MDRAM”には、(4)式を簡略化して
解く方法が示されているが、高速性は充分ではない。
【0024】上記のように、従来方法では1つのパター
ンに与える照射量を計算する計算時間が、著しく長いも
のである。このためスーパーコンピュータを用いたり、
複数のCPUを並列につないで専用ハードウェアを用い
たりするため、システムにコストがかかる。
【0025】
【発明の目的】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、露光条件を定めるための補正に要する時間を短縮で
き、かつシステム的にも低コストにすることが可能な露
光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【0026】
【問題点を解決するための手段及び作用】本出願の請求
項1の発明は、複数のパターンを有するパターン群の中
のパターンの適正露光量を決めて該パターンの露光を行
う露光方法において、該パターンの評価点の蓄積エネル
ギの平均を照射エネルギとして式を立て、他のパターン
から該パターンに影響する照射量を定数として、前記式
に入れて、該パターンの適正照射量を求め、次いで他の
パターンについて同様の手法で適正照射量を求め、この
操作を反復することにより、各パターンの適正露光量を
求めて露光を行う構成としたことを特徴とする露光方法
であって、これにより上記目的を達成するものである。
【0027】本出願の請求項2の発明は、複数のパター
ンを有するパターン群について、請求項1に記載の手法
により、パターン寸法をパターン関係とに基づいて、各
パターンについての適正照射量を求めておき、露光時に
被露光体のパターン寸法に応じた適正露光量を、該予め
求めた適正照射量から求め、これにより照射を行う構成
とした露光方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0028】本出願の請求項3の発明は、複数のパター
ンを有するパターン群の中のパターンの適正露光量を決
めて該パターンの露光を行う露光装置において、該パタ
ーンの評価点の蓄積エネルギの平均を照射エネルギとし
て式を立て、他のパターンから該パターンに影響する照
射量を定数として、前記式に入れて、該パターンの適正
照射量を求め、次いで他のパターンについて同様の手法
で適正照射量を求め、この操作を反復することにより、
各パターンの適正露光量を求めて露光を行う構成とした
ことを特徴とする露光装置であって、これにより上記目
的を達成するものである。
【0029】本出願の請求項4の発明は、複数のパター
ンを有するパターン群について、請求項2に記載の構成
により、パターン寸法とパターン関係とに基づいて、各
パターンについての適正照射量を求めておき、露光時に
被露光体のパターン寸法に応じた適正露光量を、該予め
求めた適正照射量から求め、これにより照射を行う構成
とした露光装置であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0030】本発明による解決は、次に挙げる理論
(1)(2)に基づいている。 (1)1つのパターン内に付けられた評価点の蓄積エネ
ルギーは平均値をもってそのパターンの代表の蓄積エネ
ルギーとする。 (2)ある1つのパターンの照射量を決定する際は他の
パターンの照射量は概知であるとする。
【0031】(1)により方程式の数を減らすことが出
来、(2)により式が簡単となる。(2)の中で他のパ
ターンの照射量は実際には未知数なのであるが、最初に
初期値のドーズ量を与え、繰り返し計算をすることで真
の値に近づいていく。
【0032】図5において本手法を適用した場合の過程
を次に示す。
【0033】パターンの計算を、次のように行う。即
ち、パターンに関する蓄積エネルギーを平均する。
【0034】
【数5】
【0035】EAVE1がEthになれば良いので、次の式が
得られる。
【0036】
【数6】EAVE1−Eth=0 (6)
【0037】(6)式を展開し、各パターンに与えるド
ーズ量でくくると、次式が得られる。 D1 (K11+K12+K13)+D2 (K21+K22+K23)+D3 (K31+K32+ K33)=3Eth
【0038】D1 が未知数であるので、
【数7】
【0039】次にパターン,の照射量も同様にして
計算する。
【0040】更にパターン,,の計算を行い、前
回の計算値と比較して変化がある値を以下になった所で
繰り返し計算をやめる。
【0041】この方法を一般のパターンの場合に表した
のが図1である。この図2はシステムの内補正計算に関
する部分を抜き出したフローである(これは後記する実
施例1の実際のフローでもある)。まず符号4で示す工
程において各パターンに評価点を設定する。次に工程5
において各パターン一律に標準照射量Dφを与える。次
に工程6において露光強度Ki j を求める。この時K
ijは全ての組み合わせについて計算を行う。次に工程7
において1つのパターンについて照射量を計算する。工
程8において全てのパターンの照射量を計算するまで工
程7の計算を繰り返す指示を行う。
【0042】工程9において全てのパターンの内前回の
照射量との差の最大値がε以下になるまで工程7〜8を
繰り返す。この工程4〜9により、補正計算が行える。
【0043】本発明によれば、従来は図11に示すよう
なパターンについて、各パターンを全て同ドーズ量で露
光していたのに対し、図4に示すように、同寸法のパタ
ーン毎に、各々適正露光量で露光を行うことができる。
しかも本発明によれば、従来の手法より更に簡略化を図
ったので、より高速な補正により露光が実現できる。
【0044】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。なお当然のことではあるが、本発明は図示
の実施例により限定を受けるものではない。
【0045】実施例1 本実施例では、図2に示すようなパターン(位相シフト
マスク用パターンとして利用できる)について、実際に
近接効果補正を行った。補正計算に用いたEID関数の
パラメータは次の通りである。
【0046】
【数8】
【0047】
【0048】図2のパターンは、中央部分12を囲う、
符号10,11,13,14で示す部分が同一サイズで
あり、L=3.0μm,D=1μmである。符号12で
示す中央部分は、3.0μm×3.0μmである。また
図形は左右対称になっており、W=1.0μmである。
これらの図形に対して上記パラメータを用いて本プログ
ラムにて補正計算を行ったところ、パターン10,1
1,13,14に与える電子線照射量は同一の値で、
3.583μC/cm2 であった。パターン12に与え
る照射量は、2.936μC/cm2 であった。パター
ン10,11,13,14の照射量が同一の値であるの
はパターンが左右対称図形だからである。
【0049】この計算結果をもとに、マスク基板(EB
R−90.5μm/Cr/SiO2)に描画した。露光
材断面を図3に示す。その後MIBK(メチルイソブチ
ルケトン)現像液0.09リットル/minをスプレー
で2分間現像を行い、次にリンス(IPA)0.11リ
ットル/minをスプレーで2分間行ったのち、ベーキ
ングを70℃→140℃→140℃→70℃→23℃
(各2分間)で行った。この後顕微鏡にてパターンと確
認したところ、5つのパターンを全て設計値通りにパタ
ーニングされていた。
【0050】実施例2 次にパターン総数20000個の場合について実際に補
正計算を行った。パラメータについては、実施例1のも
のを使った。この計算に用いたプログラムは小領域毎に
計算を行うようになっており、やみくもに全てのパター
ンの影響を調べる必要がないため、計算速度が速い。
【0051】5.0MIPSのワークステーションにて
補正計算を行わせた所、CPUタイム30秒で計算を終
えることができた。従来の計算方法では7分もかかって
いたことを考えると、この計算手法がきわめて高速であ
り、有利であることが分る。
【0052】実施例3 本実施例では、予め各寸法のパターンについて、他のパ
ターンとの近接効果も含めて上記手法で計算しておき、
これをテーブル化して、露光的にパターン寸法と近隣パ
ターンから適正露光量をテーブルで読み出し、これによ
り露光を行うようにした。本例のフローを、図6に示
す。
【0053】
【発明の効果】本発明は上記従来技術の問題点を解決し
て、露光条件を定めるための補正に要する時間を短縮で
き、かつシステム的にも低コストにすることが可能な露
光方法及び露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のパターン露光における工程を示すフ
ロー図である。
【図2】実施例1のパターン露光における計算パターン
を示す図である。
【図3】実施例1のパターン露光における被露光材断面
例を示す図である。
【図4】本発明による露光例の説明図である。
【図5】本発明を適用するパターン構成例を示す。
【図6】実施例3のパターン露光における工程を示すフ
ロー図である。
【図7】電子の固体散乱モデルである。
【図8】近接効果の説明図である。
【図9】近接効果の説明図である。
【図10】近接効果の影響を示す図である。
【図11】従来技術による描画方法の説明図である。
【図12】従来技術における照射量補正方法の説明図で
ある。
【符号の説明】
4〜9 露光工程
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/20 521 9122−2H

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のパターンを有するパターン群の中の
    パターンの適正露光量を決めて該パターンの露光を行う
    露光方法において、 該パターンの評価点の蓄積エネルギの平均を照射エネル
    ギとして式を立て、 他のパターンから該パターンに影響する照射量を定数と
    して、前記式に入れて、該パターンの適正照射量を求
    め、 次いで他のパターンについて同様の手法で適正照射量を
    求め、この操作を反復することにより、各パターンの適
    正露光量を求めて露光を行う構成としたことを特徴とす
    る露光方法。
  2. 【請求項2】複数のパターンを有するパターン群につい
    て、請求項1に記載の手法により、パターン寸法をパタ
    ーン関係とに基づいて、各パターンについての適正照射
    量を求めておき、 露光時に被露光体のパターン寸法に応じた適正露光量
    を、該予め求めた適正照射量から求め、これにより照射
    を行う構成とした露光方法。
  3. 【請求項3】複数のパターンを有するパターン群の中の
    パターンの適正露光量を決めて該パターンの露光を行う
    露光装置において、 該パターンの評価点の蓄積エネルギの平均を照射エネル
    ギとして式を立て、 他のパターンから該パターンに影響する照射量を定数と
    して、前記式に入れて、該パターンの適正照射量を求
    め、 次いで他のパターンについて同様の手法で適正照射量を
    求め、この操作を反復することにより、各パターンの適
    正露光量を求めて露光を行う構成としたことを特徴とす
    る露光装置。
  4. 【請求項4】複数のパターンを有するパターン群につい
    て、請求項2に記載の構成により、パターン寸法とパタ
    ーン関係とに基づいて、各パターンについての適正照射
    量を求めておき、 露光時に被露光体のパターン寸法に応じた適正露光量
    を、該予め求めた適正照射量から求め、これにより照射
    を行う構成とした露光装置。
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