JPH0837146A

JPH0837146A - 電子ビーム露光法および電子ビーム露光装置

Info

Publication number: JPH0837146A
Application number: JP6173787A
Authority: JP
Inventors: Takema Kobayashi; 武馬小林; Shinichi Hamaguchi; 新一濱口
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】電子ビーム露光法および電子ビーム露光装置
に関し、半導体装置の製造工程における電子ビーム露光
で生じる近接効果を比較的短時間のデータ処理によって
補正することができる手段を提供する。【構成】パターン間の近接効果によって主露光時に生
じた電子ビームの露光量の不平衡を、例えばサブフィー
ルドである複数個のパターンを含む領域毎に、その領域
に含まれるパターンの面積、あるいはパターンの面積と
パターンの個数を演算し、その演算結果に応じた一定の
ドーズ量で補助露光することによって補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、近接効果を補正する方
法に特徴を有する電子ビーム露光法および電子ビーム露
光装置に関するものである。半導体ウェーハ上に集積回
路装置等のパターンを形成する際に、そのパターンを有
する露光用マスクまたはレチクルを製造し、この露光用
マスクまたはレチクルをアライナーまたはステッパーに
よって移動して、そのパターンを半導体ウェーハの上の
フォトレジスト被膜の上に露光する技術が広く用いられ
ている。

【０００２】また、この露光用マスクまたはレチクルを
製造する工程において、透明基板上にＣｒ等の遮光膜を
形成し、この遮光膜を選択的に除去する際、遮光膜の上
に電子ビーム感応レジスト被膜を形成し、その上に微細
な電子ビームを照射する電子ビーム露光法が広く用いら
れている。なお、この明細書においては、電子ビーム
を、基板上の遮光膜の上に形成された電子ビーム感応レ
ジスト被膜の上に照射することを、この技術分野におけ
る慣習に従い、光による露光技術に準じて「電子ビーム
露光」「露光」等と呼ぶことにする。

【０００３】また、多品種少量生産および短納期生産の
場合には、半導体ウェーハ上に形成された電子ビーム感
応レジスト被膜に、直接電子ビームを照射してパターン
を露光することも行われている。

【０００４】

【従来の技術】電子ビーム露光によってパターンを露光
するためのマスクまたはレチクルを製造する工程におい
て、レチクルの透明基板中での前方散乱（電子ビームの
進行方向の散乱）や後方散乱（電子ビームの進行方向と
は逆方向の散乱）によって電子ビームの「近接効果」と
呼ばれる現象が発生することが知られている。

【０００５】すなわち、パターンを電子ビーム露光する
場合、パターン密度が高い領域では、隣接するパターン
を透過した散乱電子によって、パターンの外側に電子ビ
ーム感応レジスト被膜を感光させるに足るレベルの電子
ビームが照射されるため、パターンが僅かに大きくな
り、また、孤立パターンがある領域では、そのパターン
を透過した散乱電子の影響を受けるだけで、パターンの
外側に電子ビーム感応レジスト被膜を感光させるに足る
レベルの電子ビームが生じないため、パターンが大きく
なるという現象は生じない。

【０００６】このため、パターンの形状、粗密等の態様
によってマスクまたはレジスト等のパターンの出来上が
り寸法に差が生じることになるが、このように散乱電子
によってパターンの出来上がり寸法に誤差を生じる効果
を、電子ビームの「近接効果」と称している。

【０００７】一般に、電子ビーム露光装置においては、
直径０．１μｍ程度のビームスポット、最大２μｍ角程
度の可変矩形ビーム、予め成形されたこれと同程度の大
きさの開口を透過するブロック電子ビーム等を高速動作
できる静電偏向によって電子ビーム感応レジスト被膜の
上に照射して、１００μｍ×１００μｍのサブフィール
ド内のパターンを露光した後、ブランキングした状態で
電子ビームを他のサブフィールドの中央部に電磁偏向
し、前記と同様に電子ビームを静電偏向によってそのサ
ブフィールド内のパターンを露光することを繰り返し
て、メインフレーム内のパターンの露光を完了する露光
方式が採用されている。

【０００８】このメインフレームの大きさは、直接描画
の場合は２０ｍｍ角程度であり、マスクまたはレチクル
の場合はその５倍の１００ｍｍ角程度である。

【０００９】従来から、前記の近接効果を補正する手法
の一つとして露光量補正法と呼ばれいているものが知ら
れている。これは、各パターンについて、そのパターン
の寸法形状と、そのパターンの近傍のパターンの寸法形
状と間隔、あるいは、電子ビームのエネルギー、レジス
トの感度等から、近接効果を逐一演算し、その演算結果
に基づいて最適露光量を決定し、電子ビーム露光装置の
パターンファイル内のパターンデータ毎に露光量を指定
する方法である。

【００１０】図３は、従来の電子ビーム露光装置による
近接効果補正法の説明図である。この図の３１はＣＰ
Ｕ、３２は磁気テープ装置、３３は磁気ディスク装置、
３４はコンソール、３５はインターフェイス、３６は一
次記憶装置、３７はパターン発生器、３８は近接効果補
正処理装置、３９は大型汎用計算機である。

【００１１】この図に概略的に示された従来の電子ビー
ム露光装置による近接効果補正法においては、コンソー
ル３４から入力される指示によって、ＣＰＵ３１が、磁
気テープ装置３２中に蓄積されているデータの中から、
露光しようとするパターンの露光データと近接効果補正
データを呼出して、より高速動作が可能な磁気ディスク
装置３３に蓄積する。

【００１２】さらに、コンソール３４から入力される指
示によって、露光データと近接効果補正データを、イン
ターフェイス３５から、高速でランダムアクセスできる
半導体記憶装置である一次記憶装置３６に記憶させる。
この露光データには、図形コード、ＸＹ位置情報、パタ
ーンの幅Ｗ、高さＨ等が含まれている。

【００１３】この露光データはパターン発生器３７によ
ってパターン露光データに変換され、さらに、近接効果
補正処理装置３８によって１パターン毎に近接効果を補
正するための露光量が決定され、このパターン露光デー
タと補正された露光量に従って電子ビーム感応レジスト
被膜を露光する。

【００１４】この場合、設計データから露光データに変
換する露光データ変換処理と、近接効果補正処理装置３
８において補正するための近接効果補正データは、別
途、大型汎用計算機３９によって処理される。

【００１５】この方法によると、設計データから露光デ
ータへの露光データ変換処理を行った後に、パターン毎
に近接効果補正処理を行って各パターンを最適露光量で
露光するため、理論上は近接効果を効果的に補正するこ
とができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の近接効果補正処理によると、例えば、電子ビームを
２０ｋＶの加速電圧でレジストを形成したウェーハに入
射したときに半径４μｍの範囲に電子ビームの近接効果
の影響があるとした場合、あるパターンを中心として半
径４μｍの範囲を０．１μｍで格子状に分割し、その範
囲に存在する他の０．１μｍ×０．１μｍ単位のパター
ンから発生する後方散乱および前方散乱による電子の影
響を演算し、続いて他のパターンについて同様の計算を
行う必要があるため、演算に長時間を要するという問題
がある。

【００１７】この近接効果補正データの演算を、ＣＰＵ
を独占して行う場合でも、通常の露光データ変換処理の
７倍程度の時間を要し、タイムシェアリングによる場合
は、高速電算機を使用しても日単位の時間を要し、パタ
ーン密度が高くなると、さらに長時間を要するという欠
点がある。

【００１８】本発明は、半導体装置の製造工程における
電子ビーム露光で生じる近接効果を比較的短時間のデー
タ処理によって補正することができる手段を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる電子ビー
ム露光法においては、パターン間の近接効果によって主
露光時に生じた電子ビームの露光量の不平衡を、複数個
のパターンを含む領域毎に一定のドーズ量で補助露光す
ることによって補正する工程を採用した。

【００２０】この場合、主露光時の複数個のパターンを
含む領域毎に全露光面積を演算し、その演算結果に応じ
たドーズ量で補助露光することができる。

【００２１】また、この場合、主露光時に複数のパター
ンを含む領域毎に全露光面積とパターンの個数を演算
し、その演算結果に応じたドーズ量で補助露光すること
ができる。

【００２２】また本発明にかかる電子ビーム露光装置に
おいては、主露光時に複数個のパターンを含む領域毎に
全露光面積を演算する手段と、その演算結果に応じて補
助露光のドーズ量を演算する手段と、その演算結果に応
じてこの複数個のパターンを含む領域を一定のドーズ量
で補助露光する手段を有する構成を採用した。

【００２３】また、本発明にかかる他の電子ビーム露光
装置においては、主露光時に複数個のパターンを含む領
域毎に全露光面積とパターンの個数を演算する手段と、
その演算結果に応じて補助露光のドーズ量を演算する手
段と、その演算結果に応じてこの複数個のパターンを含
む領域を一定のドーズ量で補助露光する手段を有する構
成を採用した。

【００２４】また、これらの場合、複数個のパターンを
含む領域を、静電偏向によって偏向できる範囲のサブフ
ィールドとすることができる。

【００２５】

【作用】本発明の電子ビーム露光装置においては、電子
ビームの近接効果によって主露光時に生じる電子ビーム
の露光量の不平衡を、複数個のパターンを含む領域、例
えば、静電偏向によって偏向できる範囲のサブフィール
ド毎に、その領域に含まれる複数のパターンの全露光面
積、あるいは全露光面積とパターンの個数を演算し、そ
の演算結果に応じた一定のドーズ量で補助露光すること
によって補正することを特徴とする。

【００２６】この近接効果補正法を用いる電子ビーム露
光装置によると、主露光と補助露光を行うため、露光時
間は長くなるが、外部の汎用計算機によって露光データ
変換処理のみを行い、長時間を要する近接効果補正処理
を行わず、電子ビーム露光装置内で所定範囲内のパター
ンの面積の和を演算し、あるいは、パターンの数を計数
するだけであるため、大幅にスループットを向上するこ
とができる。

【００２７】ここで、本発明の電子ビーム露光装置で近
接効果を補償するための補助露光のドーズ量を決定する
原理を説明する。電子ビーム露光装置のパターンファイ
ルには、電子ビーム露光を行うパターンの形状、例え
ば、長方形、平行四辺形、三角形の形状をパターンコー
ドとして記憶し、また、各パターンの幅Ｗと高さＨを記
憶している。したがって、パターンコードと各パターン
の幅Ｗと高さＨによって、その面積を計算することがで
きる。例えば、長方形であればＷ×Ｈ、平行四辺形であ
ればＷ×Ｈ、三角形であればＷ×Ｈ×１／２として、各
パターンの面積を計算することができる。

【００２８】このように、例えばサブフィールドである
複数個のパターンを含む領域内のパターンの面積を積算
（ΣＳ）することができる。また、この演算の過程で、
その領域内に存在するパターンの個数を計数することが
できる。

【００２９】補助露光のドーズ量Ｄ_cは、主露光のドー
ズ量Ｄ_oと、類型化したパターンについて演算あるいは
実験することによって求めた全面積（ΣＳ）、あるい
は、全面積（ΣＳ）とパターンの個数（Ｎ）と適正補助
露光の関係を用いて決定することができる。すなわち、
ドーズ量Ｄ_c＝ｆ（ΣＳ，Ｎ）×Ｄ_o Ｄ_o：主露光
量

【００３０】このドーズ量Ｄ_cによって、例えばサブフ
ィールドである複数個のパターンを含む領域を補助露光
し、その領域内の補助露光が終了すると、次の領域の主
露光と補助露光を順次行って、全体（メインフィール
ド）の露光を行う。

【００３１】実験例によると、従来長時間を要していた
全データ処理に要する時間が１／５〜１／７に短縮さ
れ、電子ビーム露光時間は１〜２割程度増え、結局、工
程全体のスループットが３〜４割程向上することがわか
った。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。（第１実施例）図１は、第１実施例の電子ビーム露光装
置による近接効果補正法の説明図である。この図の１は
ＣＰＵ、２は磁気テープ装置、３は磁気ディスク装置、
４はコンソール、５はインターフェイス、６は面積用一
次記憶装置、７は個数用一次記憶装置、８はパターン発
生器、９は乗算器、１０はセレクタ、１１は可変乗算
器、１２は積算器、１３は演算器、１４は大型汎用計算
機である。

【００３３】この図に示された第１実施例の電子ビーム
露光装置による近接効果補正法においては、コンソール
４から入力される指示によって、ＣＰＵ１が、磁気テー
プ装置２中に蓄積されているデータの中から、露光しよ
うとするパターンの露光データを呼出して、より高速動
作が可能な磁気ディスク装置３に蓄積する。

【００３４】次いで、露光データを、インターフェイス
５から、高速でランダムアクセスできる半導体記憶装置
である面積用一次記憶装置６と個数用一次記憶装置７に
記憶させる。この露光データには、図形コード、ＸＹ位
置情報、パターンの幅Ｗ、高さＨ、個数Ｎ等が含まれて
いる。

【００３５】この露光データはパターン発生器８によっ
て電子ビーム露光装置によって主露光するためのパター
ン露光データに変換され一定のドーズ量（Ｄ_o１００
％）でサブフィールド内のパターンを主露光する。

【００３６】このサブフィールド内のパターンを主露光
している時間内に、面積用一次記憶装置６内のパターン
の幅Ｗと高さＨのデータを乗算器９によって乗算する。
そのパターンが長方形または平行四辺形である場合は、
図形コードに応答するセレクタ１０によって可変乗算器
１１を「×１」とし、パターンが三角形である場合は、
可変乗算器１１を「×１／２」としてパターンの面積を
計算する。そして、このように計算したパターンの面積
を積算器１２によって積算し、その結果を演算器１３に
入力する。

【００３７】図２は、サブフィールド内の露光パターン
の説明図である。この図の２１はサブフィールド枠、２
２は長方形の露光パターン、２３は三角形の露光パター
ン、２４は平行四辺形の露光パターンである。

【００３８】前述の乗算器９、セレクタ１０、可変乗算
器１１によって露光パターンの面積を計算する過程を説
明する。このサブフィールド枠２１の中には、長方形の
露光パターン２２と、三角形の露光パターン２３と、平
行四辺形の露光パターン２４があるとする。

【００３９】まず、長方形の露光パターン２２について
は、その幅Ｗ＝ａと高さＨ＝ｂを乗算器９によって乗算
し、長方形であることを示す図形コードに応答するセレ
クタ１０によって可変乗算器を「×１」にして、そのま
ま積算器１２に入力する。

【００４０】そして、三角形の露光パターン２３につい
は、その幅Ｗ＝ｃと高さＨ＝ｄを乗算器９によって乗算
し、三角形であることを示す図形コードに応答するセレ
クタ１０によって可変乗算器を「×１／２」にして、ｃ
とｄの積を１／２にして積算器１２に入力する。

【００４１】そして、平行四辺形の露光パターン２４に
ついては、長方形の場合と同様に、その幅Ｗ＝ｅと高さ
Ｈ＝ｆを乗算器９によって乗算し、平行四辺形であるこ
とを示す図形コードに応答するセレクタ１０によって可
変乗算器を「×１」にして、そのまま積算器１２に入力
する。この積算器１２において、露光パターンの全面積
がΣＳ＝ａ×ｂ＋ｃ×ｄ÷２＋ｅ×ｆとして積算され
る。

【００４２】一方、サブフィールド内のパターンの個数
Ｎを個数用一次記憶装置７から呼出し、演算器１３に入
力する。

【００４３】この演算器１３においては、例えば、下記
の式に従って補助露光のドーズ量（Ｄ_c）が演算され
る。Ｄ_c＝（αＮ＋β／ΣＳ）×Ｄ_o このαとβは、類型化したパターンを用いて演算し、実
験によって補正することによって決定することができ
る。

【００４４】この場合、「αＮ」を付加する理由は、パ
ターンの個数Ｎが多いということは、コンタクトホール
のような小さいパターンが離れて、孤立して存在してい
る場合が多く、主露光における散乱電子による影響が少
ないと考えられるから、その分だけ補助露光のドーズ量
を上げる必要があることであるが、パターンの態様によ
っては、このαは負になることもある。

【００４５】この演算は、主露光を行っている時間内に
行うことができるため、主露光が終わった後、直ちにこ
のドーズ量でサブフィールド内を補助露光する。このサ
ブフィールド内の補助露光が終了すると、次のサブフィ
ールドの主露光を行い、次いで補助露光を行い、これを
繰り返して、メインフィールド全体の露光を終了する。

【００４６】この補助露光は、主露光と同じ露光装置内
で、演算によって決定した一定のドーズ量で、最大２μ
ｍ角あるいは４μｍ角の電子ビームで必要なドーズ量が
得られるようにベタ塗りするが、補助露光はさほど高い
寸法精度を必要としないから、電子ビーム光学系の最大
限度一杯の２０μｍ角の電子ビームによって塗りつぶす
こともできる

【００４７】この実施例の電子ビーム露光装置によって
前述した従来の電子ビーム露光装置の近接効果補償法と
同等の補償効果を期待することは困難であるが、大型汎
用計算機によるデータ処理が、露光データ変換処理だけ
になり、長時間を要する近接効果補正処理が、従来の電
子ビーム露光装置において処理していたデータを用い、
短時間で処理できる補助露光のドーズ量の演算処理に代
えるため、全露光工程時間を大幅に短縮することができ
る。

【００４８】この実施例において、補助露光のドーズ量
をＤ_c＝（αＮ＋β／ΣＳ）×Ｄ_oによって演算した
が、パターンの態様によっては、αＮを省略して、Ｄ_c
＝（β／ΣＳ）×Ｄ_oとしても一応の補助露光の効果を
挙げることができ、また、Ｎ×ΣＳの項を加えることも
できる。

【００４９】（第２実施例）第１実施例の電子ビーム露
光方法においては、近接効果を補償する補助露光のドー
ズ量を実験式によって演算するものとして説明したが、
この実施例の電子ビーム露光方法においては、これに代
えて、露光パターンの積算面積、あるいは露光パターン
の積算面積と露光パターンの個数と補助露光の適正ドー
ズ量の対象テーブルを蓄積し、このテーブルにアクセス
することによって補助露光の適正ドーズ量を決定する。

【００５０】本発明の電子ビーム露光装置の近接効果補
償法は、ＲＡＭ，ＲＯＭ等のメモリ装置のように、例え
ばサブフィールドである複数のパターンを含む領域内の
パターンの面積や間隔等の態様が、メモリセル領域や論
理回路領域等でほぼ一様な場合に特に有効であるが、そ
の領域内に極端に異なるパターンを有する場合には、露
光パターンとほぼ同様な態様を有するダミーのパターン
を形成することによって、近接効果を補償する補助露光
のドーズ量を適正化することができる。

【００５１】また、前記の各実施例においては、メイン
フィールドを構成するサブフィールド毎に補助露光する
ものとして説明したが、露光精度を向上させたい装置の
形態によって、パターン精度を許容される範囲内に収め
る最大面積を有する複数のパターンを含む領域をまとめ
て同一のドーズ量で補助露光することができる。極端な
場合、メモリ装置のメモリセル領域と論理回路領域のそ
れぞれを全て同一のドーズ量で補助露光することもでき
る。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子ビー
ム露光装置によると、露光用レクチルあるいはウェーハ
を製造する工程において、電子ビームの近接効果を少な
い工数あるいは時間によって補償することが可能にな
り、高密度集積回路装置の製造技術分野において寄与す
るところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の電子ビーム露光装置による近接効
果補正法の説明図である。

【図２】サブフィールド内の露光パターンの説明図であ
る。

【図３】従来の電子ビーム露光装置による近接効果補正
法の説明図である。

【符号の説明】

１ＣＰＵ２磁気テープ装置３磁気ディスク装置４コンソール５インターフェイス６面積用一次記憶装置７個数用一次記憶装置８パターン発生器９乗算器１０セレクタ１１可変乗算器１２積算器１３演算器１４大型汎用計算機２１サブフィールド枠２２長方形の露光パターン２３三角形の露光パターン２４平行四辺形の露光パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターン間の近接効果によって主露光時
に生じた電子ビームの露光量の不平衡を、複数個のパタ
ーンを含む領域毎に一定のドーズ量で補助露光すること
によって補正することを特徴とする電子ビーム露光法。
【請求項２】主露光時の複数個のパターンを含む領域
毎に全露光面積を演算し、その演算結果に応じたドーズ
量で補助露光することを特徴とする請求項１に記載され
た電子ビーム露光法。
【請求項３】主露光時に複数のパターンを含む領域毎
に全露光面積とパターンの個数を演算し、その演算結果
に応じたドーズ量で補助露光することを特徴とする請求
項１に記載された電子ビーム露光法。
【請求項４】複数個のパターンを含む領域が、静電偏
向によって偏向できる範囲のサブフィールドであること
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項
に記載された電子ビーム露光法。
【請求項５】主露光時に複数個のパターンを含む領域
毎に全露光面積を演算する手段と、その演算結果に応じ
て補助露光のドーズ量を演算する手段と、その演算結果
に応じてこの複数個のパターンを含む領域を一定のドー
ズ量で補助露光する手段を有することを特徴とする電子
ビーム露光装置。
【請求項６】主露光時に複数個のパターンを含む領域
毎に全露光面積とパターンの個数を演算する手段と、そ
の演算結果に応じて補助露光のドーズ量を演算する手段
と、その演算結果に応じてこの複数個のパターンを含む
領域を一定のドーズ量で補助露光する手段を有すること
を特徴とする電子ビーム露光装置。
【請求項７】複数個のパターンを含む領域が、静電偏
向によって偏向できる範囲のサブフィールドであること
を特徴とする請求項５または請求項６に記載された電子
ビーム露光装置。