JPH06342750A - 近接効果の補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子ビーム描画において、電子ビームの後方散
乱に起因する近接効果を補正し、描画精度の向上した一
回描き描画を実現する。 【構成】描画すべき所定パターンとその相補パターンを
画素に分割し、露光の模擬を行う。所定パターン内画素
には直接ビームを、相補パターン内画素には後方散乱効
果ビームを照射して、各画素の累積露光量を計算し、そ
の露光量となるように描画電子ビーム電流を変調し、一
回の描画で描き切る。OwenとRissman の方法と同等の品
質で高速である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は一般に電子ビーム描画法に
関するものであり、更に詳細には、材料の所定層の電子
ビーム露光を電子の後方散乱により生ずる近接効果につ
いて補正することに関する。

【０００２】

【発明の従来技術とその問題点】Ｔ．Ｈ．Ｐ．Ｃｈａｎ
ｇがＪｏｕｒｎ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．，ｖｏ
ｌ．１２（１９７５）、１２７１〜１２７５で、および
その他の著者が記しているように、入射電子ビームによ
る一様な露光が、直接露光域内の電子およびその材料の
裏貼りとして働く基板内の電子の後方散乱により、パタ
ーン領域に一様でないエネルギ堆積の分布を生ずる可能
性がある。大きなパターン要素は小さなパターン要素よ
り露光を多く受け、分離されたパターン要素は電子ビー
ムに露光される他のパターン要素に隣接しているパター
ン要素より少い露光を受ける。更に、パターン要素の中
央にある小さな露光領域は、その中央領域を取囲む隣接
領域ら、パターン要素の縁に隣接する小さい領域が受け
るより多い露光を受ける。所定の線群を照射すれば、こ
れら各線を囲んで広がる吸収エネルギは、とりわけ、線
の幅および線と線との間隙幅によって左右される。Ｃｈ
ａｎｇは、前掲書中で、１μｍより小さい線幅および間
隙幅に対する露光量の変動は２０ｋｅＶのビームエネル
ギのとき特に面倒である。

【０００３】以前の研究者達は、電子ビームリトグラフ
ィの解像度を減らす近接効果および他の効果を補償すべ
く多数の方法により探究してきた。Ｇｒｅｅｎｅｉｃｈ
は、米国特許第４，２６４，７１１号で、近接効果によ
りパターン要素の縁に近い電子ビーム露光が、パターン
要素内部の正味のビーム露光に比し、かなり減ることを
述べている。Ｇｒｅｅｎｅｉｃｈは、パターン要素内の
この非一様性を、パターン要素の周辺部をパターン要素
の内部領域に対する露光時間よりかなり長い時間電子ビ
ームにさらすことにより矯正している。

【０００４】ＯｗｅｎおよびＲｉｓｓｍａｎは、米国特
許第４，４６３，２６５号で、所定パターンを露光する
第１のビーム照射と材料の表面上の相補パターンのすべ
ての点を露光する第２の電子ビーム照射とを行うことを
開示している。二つのビーム照射を別々の時間に行い、
第２の照射のビームパラメータを、材料を通じて電子の
後方散乱により一様な背景エネルギ堆積を生ずるように
選択する。同様な結果は、ＯｗｅｎおよびＲｉｓｓｍａ
ｎによりＪｏｕｒ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，ｖｏｌ．５４
（１９８３）、ｐｐ．３５７３〜３５８１に開示されて
いる。

【０００５】Ｎａｋａｓｕｊｉ他も、米国特許第４，７
４３，７６６号で、二電子ビーム照射を行い、同じ仕方
で近接効果を補償することを提案している。ただし、二
つの別々の露光を行うのではなく、Ｎａｋａｓｕｊｉ等
は、ビームを被照射パターンから遠ざけて消去するので
はなく、ビームを減衰し、焦点をぼかす特殊な電子ビー
ム手段の使用を開示している。

【０００６】Ｎｉｃｈｏｌａｓに対して発行された米国
特許第４，７４６，５８７号は、陰極投射システムおよ
び選択的光電子放出を利用したＯｗｅｎおよびＲｉｓｓ
ｍａｎの方法の使用を開示している。

【０００７】電子ビームリトグラフィの集積回路製作へ
の応用では、基板に取付けられ電子ビームを通過させる
電子ビームレジスト層のパターニングにリトグラフィを
適用することが非常に多い。レジスト材料を通過する入
射電子は、基板材料内の原子により散乱され、後方散乱
されさえするので、これら入射電子のかなりな割合がレ
ジスト材料に戻り、レジスト層を不要に露光させてレジ
スト層のパターンの所要コントラストを減少させる。パ
ターン領域のコントラストはその領域のパターン密度に
依存する。そして、この近接効果によりパターン密度に
よって変る寸法誤差が生ずる。近接効果は、普通言われ
ているように、解像度の損失を生じないことに注目する
こと。基板の原子による散乱の効果の一例は、前掲のＯ
ｗｅｎおよびＲｉｓｓｍａｎの特許の図１に示されてい
る。

【０００８】電子輸送のモンテカルロシミュレーション
を行って、前掲の、Ｃｈａｎｇは、０．６μｍのＰＭＭ
Ａレジストで被覆されたシリコンウェーハに入射され、
室温で６０秒間現像される２５ｋｅＶの電子ビームの露
光強度分布（「ＥＩＤ」、電子エネルギ堆積の尺度）を
実験的に調べている。Ｃｈａｎｇは、ＥＩＤを、二つの
ガウス分布の和、すなわちＥ（γ）＝Ｃ₁ ｅｘｐ［−
（γ／Ｂ₁ ）² ］＋Ｃ₂ｅｘｐ［−γ／Ｂ₂ ）² ］によ
り厳密に近似し得ることを見出した。ただしＢ₂／Ｂ₁
１でありＣ₂ ／Ｃ₁ ＜１である。ＥＩＤ関数Ｅ（γ）
の第２項は、後方散乱電子によるレジストの追加露光を
表わしており、これに関連する現象は、近接効果として
知られている。集光後のビーム幅が約０．５μｍ以下の
入射電子ビームの場合、後方散乱電子により露光される
領域の半径は、初期ビームエネルギ２０ｋｅＶのとき約
２μｍとすることができる。後方散乱によりレジストに
供給される全エネルギの進行電子に対する比は従来か
ら。η_e で表わされている。Ｃｈａｎｇの式を参照し
て、 η_e ＝Ｃ₂ Ｒ_b ² ／Ｃ₁ Ｒ_b ² η_e は「後方散乱エネルギ係数」として一般的に知られ
ている。

【０００９】Ｊａｃｋｅｌ他は、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．ｖｏｌ．４５（１９８４），ｐｐ．６９８〜
７００で、２０〜１２０ｋｅＶの初期ビームエネルギＥ
について、η_e の実験的測定値が０．７０〜０．７８の
範囲にあることを発表し、η _e とビームエネルギとはほ
ぼ無関係であると結論している。Ｊａｃｋｅｌ他はま
た、レジスト材料内の電子の範囲βは、ほぼＥ^1.7 に比
例して増大することを見出しているが、これはモンテカ
ルロシミュレーションを行ってレジスト材料内の電子ビ
ーム散乱を調査したＰａｒｉｋｈおよびＫｙｓｅｒの、
Ｊｏｕｒ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．ｖｏｌ．５０（１９７
９）、ｐｐ．１１０４〜１１１１での結論と一致する。

【００１０】後方散乱電子のコントラストに及ぼす影響
は、前掲の、ＯｗｅｎおよびＲｉｓｓｍａｎの特許にそ
の図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ａ、図４Ｂおよび図４
Ｃに関連して説明され且つ図示してある。電子ビームリ
トグラフィからの所要パターン線に対応する一連のピー
クの高さは同じ最大高さ（ピーク）または同じ最小高さ
（谷）を持たないので、パターン線の「中心」での露光
量は一様でないことがわかっている。隣接線間の空間の
露光量も一様でない。

【００１１】近接効果を補償する幾つかの方法が提案さ
れており、それには（１）ドーズ補正による補償、
（２）パターン形状補正による補償、および（３）多層
レジスト膜の使用による補償がある。これら各技法は後
方散乱エネルギ分布を不完全にしか補償しないのでパタ
ーン寸法の誤差がなお幾らか存在する。レジスト材料内
の後方散乱電子による付加ビームエネルギの存在および
堆積を一層精密に補償する方法が必要である。望ましく
は、その方法は、レジスト材料の露光域を一回描画のラ
スタ式またはベクトル走査式で電子ビームを照射させる
のがよい。

【００１２】

【発明の目的】本発明の目的は、近接効果を１回描画で
補正し、露光されたパターンの誤差を減少させることで
ある。

【００１３】

【発明の概要】前記目的は、他のドーズ方式の場合のよ
うに、ビームが所定のパターンを走査横断するにつれて
電子ビームの電荷密度を変えるドーズ補正方式により達
成される。所要のドーズ変化を計算するために露光前に
所定のパターンデータを予備処理する。特に、予備処理
機構は、ＯｗｅｎおよびＲｉｓｓｍａｎの機構と類似で
はあるが、それとは異なり、予備処理計算時にその技法
で使用した補正露光の効果を模擬する。以前の研究者達
は近接効果を補正するのに第２の露光を行う必要があっ
たが、ここではこれが不要である。その上、本発明で
は、入射電荷密度を、パターンがレジスト材料に書込ま
れるにつれて、変えなければならない。

【００１４】予備処理計算は次のように行われる。パタ
ーン領域内の各画素にコンピュータ内の記憶場所を割当
てる。所定のパターンの各画素に対応する各記憶場所
に、電子ビームにより堆積された照射電荷密度に対応す
る直接ビーム露光数Ｑ_f を割当てる。次に、コンピュー
タは相補パターン（すべての画素は所定パターンにな
い）の各画素に移動し、その画素の中心の周りに半径Ｒ
_b （１＋η_e ）^-1/4の円を「描く」。補正ビーム露光Ｑ
_f η_e ｄ² ／πＲ_b ² （１＋η_e）^1/4をこの円内にある
各画素に加える。画素が円と交差している場合、画素面
積の５０％を超える部分が円内にあれば、その画素を完
全に円内に入っているものとして取扱う。所定のパター
ン内および相補パターン内のすべての画素がここで述べ
たように処理されてしまったとき予備処理は完了する。

【００１５】露光は、各画素で、入射電荷密度を対応す
る記憶場所に格納されている数で変調することにより行
われる。この方法に関する新規な点は、予備処理計算と
単一描画露光とである。特に、この改善された方法の計
算時間は、使用する画素の全数Ｎと共にほぼ直線的に増
加する。対照的に、従来のドーズ補正方式は、一層計算
集約的であって、計算時間は典型的にはＮ³ で増大す
る。この方式は計算が簡単であり、必要な算術演算が画
素の数と共に直線的に増大するだけであり、補正の有効
性が前掲のＯｗｅｎおよびＲｉｓｓｍａｎの特許に提示
された方法のものとほとんど同じ程良好なはずである。
手順に固有の量子化によりわずかな悪化が生ずることは
あるが、これは非常に小さいはずである。この方式によ
れば、ＯｗｅｎおよびＲｉｓｓｍａｎの特許で企図して
いるような電子ビームを物理的に焦点をはずすことによ
り発生する「シルクハット型」関数よりも更に良好なド
ーズ分布を模擬することができる。

【００１６】

【発明の実施例】図５を参照すると、曲線２１は、レジ
スト材料の露光面に入射するビームの電子からの、単位
体積あたりの直接ビームエネルギ堆積の分布を、ビーム
の中心からの半径方向変位γの関数として表わしてい
る。電子ビームはほぼ単一エネルギ的であると仮定して
いる。ビーム電子は、レジスト材料を最初に通過するに
つれて減速し、そのエネルギの一部を個々の電子の軌道
に沿ってレジスト材料に堆積する。このようにして堆積
されたエネルギを前方散乱エネルギ堆積と言う。ビーム
電子はレジスト材料を通過してから、基板または裏貼り
材料に入り、更に散乱される。ビーム電子の一部はレジ
スト材料に散乱し戻されて、「後方散乱エネルギ堆積」
として知られているエネルギ堆積を更に生ずる。これを
図５の曲線２３で厳密に近似している。図５に示す曲線
２１および２３は形状がほぼガウス曲線で、次のパラメ
ータを有する。 Ｅ_f （γ）＝ｅｘｐ（−γ² ／Ｒ_f ² ）Ｑ_f ΔＶ_f ／πＲ_f ² ｈ （１） Ｅ_b （γ）＝ｅｘｐ（−γ² ／Ｒ_b ² ）Ｑ_b ΔＶ_f ／πＲ_b ² ｈ （２） ここで、Ｒ_f およびＲ_b はそれぞれ直接ビームおよび後
方散乱ビームのｅ^-1（ここでｅは自然対数の底）ビーム
幅を表わし、Ｑ_f は基板に入射する電荷の直接ビーム密
度（Ｃ／ｃｍ² で表わす）であり、ｈはレジスト膜の厚
さであり、ΔＶ_f は前進電子が膜を通過するとき前進電
子により失われる平均エネルギである。

【００１７】厚さ５０００ のＲＭＭＡレジストで被覆
したシリコンウェーハに入射する２０ｋｅＶのビームの
場合、パラメータＲ_f 、Ｒ_b 、Ｑ_f 、およびＱ_b はほぼ Ｒ_f は０．１〜０．２μｍ （３） Ｒ_b は２μｍ， （４） η_e は０．７ （５） で与えられる。ここでη_e は後方散乱パラメータ（即わ
ち後方エネルギ係数）である。この電子後方散乱の結
果、レジスト材料（「薄い」と仮定する）に堆積される
後方散乱電子ビームエネルギの半径方向分布で直接ビー
ムのみにより照射される厳密に規定した所定パターン領
域に隣接する領域のレジスト膜が不必要に付加露光され
る。図５の曲線２５は、二つのエネルギ堆積の和Ｅ
_p （γ）＝Ｅ_f （γ）＋Ｅ_b （γ）を表わしており、こ
れはパターン照射の結果受けた全エネルギ堆積をビーム
中心からの半径方向変位の関数として表わしたものであ
る。後方散乱電子によるレジスト材料の余分な露光によ
り近接効果として知られている現象が生じ、回路図形の
幅が約１μｍ以下の場合、回路図形の寸法にかなり影響
する可能性がある。たとえば、直接ビームの幅が約０．
５μｍである場合、後方散乱電子により露光される領域
は、シリコンウェーハ基板で裏打ちされた厚さ０．５μ
ｍのレジスト層に入射する２０ｋｅＶの電子ビームにつ
いて約２μｍである。

【００１８】一連の、ほぼ平行な、間隔を置いて設けら
れた線を電子ビーム照射により画定しようとする場合、
これらの線に対する電子後方散乱が存在するとき、およ
び存在しないときのエネルギ堆積の分布は、Ｏｗｅｎお
よびＲｉｓｓｍａｎの特許の、それぞれ図３Ａおよび図
３Ｂに示されている。前掲のＯｗｅｎおよびＲｉｓｓｍ
ａｎの特許の図３Ｂに、それぞれ包絡線２７および２７
で表わされている背景エネルギ堆積およびピークエネル
ギ堆積の高さは電子後方散乱が存在するとき一様でない
ことに注目すべきである。

【００１９】図２Ａは、露光面３１にあるパターンの一
例の平面図であって、所定パターンに対する直接ビーム
で照射される所定パターン要素３３Ａ、３３Ｂ、３３
Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅ、および３３Ｆを備えている。第２
の電子ビームは、補正露光ビームと言うが、要素３５
Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆ、および
３５Ｇを含む相補パターンを照射する。相補パターン３
５は、所定パターン３１の一部とならないレジスト材料
の露光面上のすべての点から構成されている。

【００２０】ＯｗｅｎおよびＲｉｓｓｍａｎの特許で
は、この方法で補正すべき近接効果に対して次の関係を
満たさなければならないことが示されている。直接ビー
ム露光に使用する電流密度をＱ_f （Ｃ／ｃｍ² ）、エネ
ルギ後方散乱係数をη_e 、および後方散乱エネルギ分布
のｅ^-1半径をＲ_b としよう。こうすれば、補正ビーム露
光に対し、必要な電流密度は Ｑ_c ＝Ｑ_f η_e ／（１＋η_e ） （６） であり、ぼかし補正露光ビームの所要半径は Ｒ’＝Ｒ_b （１＋η_e ）^-1/4 （７） である。

【００２１】本発明では先づ補正露光をコンピュータで
模擬し、次いで補正を実行する。対応する電荷を露光手
段のビーム電流を適切に変調することにより供給する。

【００２２】図３に示す画素の集まりの中で、画素４３
のように斜線を施した画素で示した所定パターン４１を
考える。画素５３のような空白の各画素は相補パターン
に属しており、画素４３のような斜線を施した各画素は
模擬した（所定の）パターンに属している。所定パター
ン内の各画素はＲ_f が画素の辺の長さｄにほぼ等しい）
かまたは２Ｒ_f が画素の直径にほぼ等しいとして、対応
する画素の中心に位置する半径Ｒ_f の直接電子ビームに
より照射される。

【００２３】図４Ａは、図３に示す所定模擬パターン内
の画素４３への直接電子ビームの投射を示す。相補パタ
ーン内の各画素は、その画素の中心にあってその電荷密
度がη_e Ｑ_f ｄ² ／πＲ_b ² （１＋η_e ）^1/2 ＝ＸＱ_f
である半径方向に対称な補正露光により照射される。
後者の電荷密度はこの中心画素に、およびその中心がこ
の中心画素にあって半径がＲ’＝Ｒ_b （１＋η_e ）^-1/4
である円内にあるすべての画素に加えられる。これは相
補パターン内の各画素について行われる。各画素は、所
定の模擬パターンに属していようと相補模擬パターンに
属していようと、１画素をほぼ覆う半径Ｒ_f のビームに
より実際に照射されることに注目する。しかし、模擬の
目的で、補正露光ビームは、模擬半径Ｒ’＝Ｒ_b （１＋
η_e ）^{-1 /4}を有するとして取扱う。図４Ｂは、画素５３
の中心に中心があり、半径Ｒ’＝２．５ｄを有する模擬
補足ビームを示す。

【００２４】境界の近くにある所定模擬パターンの各画
素に関連する累積電流密度または露光および模擬相補パ
ターン内の各画素に関連する累積露光は、これら各照射
画素の近くの所定パターンおよび相補パターンの相対的
形状に従って変化する。図２Ｂは、以下の構成例に対す
る各種画素に関連する累積露光を示している。（１）相
補パターン内のより広い二つの構成要素３５Ａおよび３
５Ｂに隣接する孤立した狭い所定パターン線３３Ａ、
（２）所定パターン内のより広い二つの構成要素３３Ｂ
および３３Ｃに隣接する相補パターン内の孤立した狭い
線３５Ｃ、および（３）相補パターンの一連の狭い線ま
たは他の構成要素３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆ、および３５
Ｇにより隔てられた、所定パターンの一連の狭い線３３
Ｄ、３３Ｅ、および３３Ｆ。模擬所定パターンの画素に
対する「余分の」露光、または過剰電流密度（または電
荷）Ｑ−Ｑ_f 、および模擬相補パターンの画素に対する
過剰電流密度（または電荷）Ｑ−ＸＱ_f は、相補パター
ンの各画素に対して模擬補正露光ビーム半径Ｒ′＝Ｒ_b
（１＋η_e ）^-1/4＞＞Ｒ_f を使用したことから生ずる
「こぼれ」の効果を実証している。図２Ｂの３５Ｃのよ
うな孤立した相補パターン画素は、最小電流密度または
このような画素に関連する露光ＸＱを有するに過ぎな
い。図２Ｂに示す三つの例で所定または相補パターンの
境界近くに現存するすべての可能性を包含するつもりは
ない。

【００２５】補正露光ビーム（図４Ｂに示す画素５３の
ような、模擬相補パターンの画素に中心がある）に対し
て放射を各画素に割当てるためにここに使用するアルゴ
リズムは、その画素の面積の少くとも半分が半径Ｒ′の
円で覆われていれば、補正露光ビーム露光ＸＱ_f の放射
の１単位を画素に割当てる。その画素の面積の半分未満
がその円で覆われている場合には、その画素にはその特
定の補正露光に対して０放射露光が割当てられる。

【００２６】電子ビームの近接効果を補正するのに使用
される方法の一実施例を図１に示してある。最初の段階
６１で、模擬画素の集合を、各画素が同じ形状および同
じ面積を有し、恐らく画素境界点に存在する以外は二つ
の画素が重ならず、しかも露光面上の各点が少くとも一
つの画素に属するようにして、露光面上に敷設する。第
２および第３の段階６３および６５で、記憶場所を前記
集合の中の各画素に割当て、始めに各記憶場所に０を格
納する。（段階６５）。第４の段階６７で、模擬した所
定パターンの第１の画素を識別する。段階６９Ａで、直
接ビーム露光の計算値Ｑ_f をこの第１の画素の記憶場所
に加え、この段階を模擬所定パターンの各画素について
繰返す（段階６９Ａま、６９Ｂ、および６９Ｃ）。段階
７１で、模擬相補パターンの第１の画素（「Ｃ画素」即
ち模擬相補パターン内の画素）を識別する。段階７３Ａ
で、補正ビーム露光量ＸＱ_f をその画素の記憶場所およ
び今取り上げたＣ画素の中心から距離Ｒ′＝Ｒ_b ／（１
＋η_e ）^1/4 以内にある（いずれかの模擬パターンに属
する）すべての画素の記憶場所に加え、この照射段階を
模擬相補パターンの各Ｃ画素について繰返す（段階７３
Ａ、７３Ｂ、および７３Ｃ）。これで模擬露光の計算が
終る。

【００２７】実際のパターンを（すべての画素を横断す
る一回描画で）露光したら、画素に対するドーズをその
画素に対応する記憶場所に格納されている累積露光値に
従って変調する。変調は、ビーム電流を変えることによ
り、または各画素での滞留時間を変えることにより行う
ことができる。実際のパターン内の画素を横断する電子
ビームの走査は、ラスタ走査またはベクトル走査を使用
することができる。特定の模擬所定パターンの画素また
はＣ画素に中心のある模擬露光から生ずる隣接画素の露
光の計算では、前方散乱電子ビーム電流密度分布Ｊの半
径方向の分布は、図６の曲線８で示されるような、 Ｊ₁ （ｒ）＝Ｊ₀ ｒがＲ₁ ′に等しいはより小さいとき、 （８） ＝０ ｒ＞Ｒ₁ ′のとき （８） Ｒ₁ ′＝Ｒ_f またはＲ′ （９） で示される、シルクハット形分布のものに似ていると仮
定されている。電流密度Ｊ（ｒ）の一層正確な記述は、
ガウス分布により下記のように与えられる。 Ｊ₂ （γ）＝Ｊ₀ exp 〔−γ² ／Ｒ₂ 〕 （１０） Ｊ₂₀≒Ｊ₀ （１１） Ｒ₂ ≒Ｒ₁ （１２） Ｓ₀ Ｊ（γ）２πγｄｒ＝πＪ₀ Ｒ₂ ²＝πＪ₀ Ｒ′² （１３） 但しＳ₀は０から無限大までの定積分記号である。シル
クハット形密度分布Ｊ₁（γ）をガウス電流分布または
他の非一様電流密度分布Ｊ₂ （γ）で置換えれば、現在
ビームの中心になっている「中心」画素は、正方形状画
素に対して ∫_d/2ｄｘ∫_d/2Ｊ₂ （〔Ｘ² ＋ｙ² 〕^1/2 ）ｄｙ＝ πＲ₂ ²Ｊ₂₀Ｉ_O ，_O （１４） （Ｉ_O ，_O は積分値を表わす，Ｓ_d/2は_-d/2から_+d/2ま
での定積分を表わす）という特定のビームからの全露光
を受けることになる。この置換により、その中心が「中
心」画素（ｍ＝０、ｎ＝０）に対してデカルト座標（Δ
ｘ，Δｙ）＝（ｍｄ、ｎｄ）だけ変位している画素は、 Ｓ_(m-1/2)dｄｘＳ_(n-1/2)dＪ₂ （〔ｘ² ＋ｙ² 〕^1/2 ）ｄｙ＝ πＲ₂ ²Ｊ₂₀Ｉ_m,n （１５） （Ｉ_m,n は積分値を表わすＳ_(m+1/2)d，Ｓ_(n+1/2)dはそ
れぞれ_(m-1/2)dから_{(m+1 /2)d}までの定積分と_(n-1/2)dか
ら_(n+1/2)dまでの定積分を表わす）というその特定ビー
ムからの全露光を受けることになる。比ｄ／Ｒ₂ が不変
であれば、整数ｍおよびｎに対する積分Ｉ_m,n は数値的
に計算することができ、各画素に対するビーム露光の全
寄与を決定して各画素に対するシルクハット形累積露光
の代りに使用することができる。

【００２８】特性ビーム半径Ｒ_f を有する、一般正規化
電流密度分布Ｊ_f （γ；Ｒ_f ）を直接ビームに対して使
用する場合には、基板およびレジスト材料の中の電子の
後方散乱により、これに応じてレジスト材料内に正規化
電流密度分布Ｊ_b （γ；Ｒ_b）を生ずる。ただしＪ
_b （γ；Ｒ_b ）＝Ｊ_f （Ｒ_f γ／Ｒ_b ；Ｒ_b ）。直接ビ
ーム（模擬所定パターン）に対する（非正規化）エネル
ギ堆積がＱ_f Ｊ_f （γ；Ｒ_f ）に比例すれば、補正露光
ビームエネルギ堆積は、Ｑ_b Ｊ_b （γ；Ｒ′）に比例す
る。ただしＱ_b ＝η_e Ｑ_f ／（１＋η_e ）、Ｒ′＝Ｒ_b
（１＋η_e ）^-1/4である。

【００２９】カットオフしきい値を、一般的電流分布、
図６の曲線８１および８３により示したシルクハット形
分布またはガウス分布を使用して計算した累積露光に適
用することができる。すべてのビームにより特定の画素
の照射の累積露光に対してカットオフしきい値Ｑ
_thr （＞＝ＸＱ_f ）を比較的高く、たとえばＱ_thr をＱ
_f 近くまたはやや低目に設定すれば、（半径Ｒ′＝Ｒ_b
（１＋η_e ）^-1/4の）補正露光ビームによる、Ｃ画素に
中心を有する実質上すべての放射が無視され、模擬所定
パターンの画素に中心を有するビームから生ずる露光だ
けが含まれることになる。このような場合は、図２Ｂに
示す累積露光のプロットは模擬所定パターン画素におけ
るスパイクの集まりのように見え、すべてのＣ画素に対
して累積露光が０である。ＸＱ_f とＱ_f との間にカット
オフしきい値Ｑ_thr を設定した場合には、幾つかのＣ画
素に対する集積露光が無視される。たとえば、累積露光
に対するカットオフしきい値を比較的低く、たとえばＱ
_thr をＸＱ_f の近くまたはやや大き目に設定すれば、図
２Ｂの３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆ、および３５Ｇのよう
な、模擬相補パターン内の近接しているが離れている一
連の画素の各々に対する累積露光が保持される。しか
し、図２Ｂの３５Ｃのような、相補パターンの孤立画素
に対する累積露光は０に等しく設定される。図５、図
３、図４Ａ、および図４Ｂの図示に使用した画素は正方
形であるが、長方形および六角形のような他の凸形状を
レジスト材料の露光面の敷き詰めまたは被覆を行うのに
使用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、描画すべき所定パ
ターン内の画素には直接ビームを、該所定パターンの相
補パターン内の画素には後方散乱効果を割当てる模擬照
射により各画素の累積露光量が求められる。各画素毎に
求められた前述露光量に基いて、描画電子ビームを変調
する（強度又は滞留時間等の変調による）ことにより、
一回の走査で全画素を描き着ることができる。原理から
明らかなように、ＯｗｅｎとＲｉｓｓｍａｎによって与
えられたニビーム方式と同等の品質の描画が、はるかに
短時間で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による近接効果補正の手続を
示すフローチャートである。

【図２Ａ】レジスト材の露光面上の選択されたパターン
とその相補パターンを示す図である。

【図２Ｂ】図４Ａに示す選択されたパターンとその相補
パターンの構成での照射画素に対する電荷密度分布の計
算値を示す図である。

【図３】露光面上の選択されたパターン（Ｘ印の画素か
ら成る）の一例の正面図である。

【図４Ａ】選択されたパターンの画素を照射する場合の
直列ビームの半径を示す図である。

【図４Ｂ】図４Ａに対応して、相補パターン内の画素を
照射するための後方散乱エネルギ分布（ここでは補正露
光と称する）に対応する円の半径を示す図である。

【図５】細い入射電子ビームの中心からの半径方向変位
（γ）の関数として、前方散乱ビームと、それから生じ
た後方散乱ビームのビームエネルギ強度と示す図であ
る。

【図６】二つの電流分布、即わちシルクハット型分布と
ガウス型分布を径方向距離γの関数として示す図であ
る。

【符号の説明】

２１：直接ビームのエネルギ堆積 ２３：後方散乱エネルギ堆積 ２５：直接ビームのエネルギ堆積と後方散乱エネルギ堆
積の和 ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｅ，３３Ｆ：所定パター
ン内の要素 ３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｅ，３５Ｆ，３５Ｇ：相
補パターン内の要素 ４１：所定パターン ４３：所定パターン内の画素 ５３：相補パターン内の画素

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】後記（イ）及至（ト）のステップより成る
   電子ビームレジスト材に所定の照射パターンを生成すべ
   く一回描画をおこなうための近接効果の補正方法。 （イ）前記レジスト材の露光面を直径ｄの同一面積の画
   素で被い、前記所定の照射パターンを前記画素の第１集
   合で画定し、前記所定の照射パターンの相補のパターン
   を前記第１の集合と共通画素を有しない前記画素の第２
   の集合で画定するステップ。 （ロ）前記画素の各々に各々の記憶場所を付与し、該記
   憶場所に値０を格納するステップ。 （ハ）直接電子ビームの特性半径Ｒ_f （約ｄ／２に等し
   い）を選定し、該直接電子ビームにより前記電子ビーム
   レジスト材内に発生する後方散乱電子ビームの特性半径
   Ｒ_b を決定するステップ。 （ニ）直接電子ビームの特性電子ビーム電流密度値Ｑ_f
   を選定するステップ。 （ホ）前記第１の集合の各画素に付与された各記憶場所
   に値Ｑ_f を加算格納するステップ。 （ヘ）前記第２の集合内の各特定画素に対し、該特定画
   素を中心として半径Ｒ¹＝Ｒ_b （１＋η）^-1/4の円内に
   ある前記第１、第２の集合内の全ての画素を決定し、そ
   れら全ての画素の各々に付与された記憶場所に値Ｑ_f η
   ｄ² ／πＲ_b ² （１＋η）^1/2 を加算格納するステッ
   プ。ここに、ηは定数である。 （ト）前記露光面上の各画素を特性ビーム半径Ｒ_f の走
   査電子ビームにより照射するステップ。ここで前記各画
   素の照射露光量は対応する記憶場所に格納された累算値
   に等しい。
2. 【請求項２】前記露光面上の前記各画素の照射露光量が
   前記走査電子ビームの電流密度を調整することで調整さ
   せられるようにした請求項１記載の近接効果の補正方
   法。
3. 【請求項３】前記露光面上の前記各画素の照射露光量が
   前記走査電子ビームの滞留時間を調整することで調整さ
   れるようにした請求項１記載の近接効果の補正方法。
4. 【請求項４】後記（ヘ−１）及至（ヘ−２）を追加して
   成る請求項１記載の近接効果の補正方法。 （ヘ−１）閾値電流密度値Ｑ_thr ＞＝Ｑ_f ｄ² ／πＲ_b
   ² （１＋η）^1/2 を選定するステップ。 （ヘ−２）前記各画素を前電走査電子ビームで照射する
   前に、Ｑ_thr より小さな値を格納する前記記憶場所に値
   ０を格納するステップ。