JP2000340481A - 電子ビーム描画装置における近接効果補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補正値の変化が急峻であっても、図形を細か
く分割することなく、滑らかな図形の繋ぎが達成できる
電子ビーム描画装置における近接効果補正方法を実現す
る。 【解決手段】 近接効果補正ユニット２４は、ショット
すべき矩形自身およびその周辺の領域の近接効果補正量
とから補正量のＸ，Ｙ方向の傾斜量を求め、この傾斜量
に基づいて、矩形サイズの変化量を制御する信号を作成
する。このＸ方向とＹ方向のサイズを制御する信号は、
成形偏向器制御回路１６に供給される。成形偏向器制御
回路１６は、例えば、ショットの最初の段階ではＹ方向
のサイズを所定の値とし、Ｘ方向のサイズを０から連続
的に変化させるように制御する。そして、ショットの後
半では、Ｘ方向のサイズは所定の値とし、Ｙ方向のサイ
ズを連続的に小さくするように制御する。このような制
御により、補正量が急峻な部分であっても高い精度で近
接効果の補正を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、近接効果の補正を高い
精度で行うことができる電子ビーム描画装置における近
接効果補正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス製作の過程で、電子ビー
ム描画装置が用いられている。近年では、この種装置と
して可変面積型電子ビーム描画装置が広く用いられてい
る。この可変面積型電子ビーム描画装置は、２枚のスリ
ットを用い、第１のスリットを透過した電子ビームを第
２のスリット上に投影すると共に、第２のスリット上の
電子ビームの位置を変化させ、第２のスリットを透過す
る電子ビームの面積（ビームサイズ）を変えるように
し、第２のスリットを透過した電子ビームを被描画材料
にショットして所望パターンの描画を行うようにしてい
る。

【０００３】さて、電子ビーム描画装置で、パターン描
画を行う場合、描画の精度を悪化させる要因として近接
効果がある。これは、レジストに電子ビームを照射する
ことにより、散乱した電子がレジスト上に蓄積する影響
であり、この近接効果により描画された図形の幅が大き
くなったり、接近した複数の図形が繋がったりしてしま
う。

【０００４】この近接効果による影響を軽減するため
に、各図形の描画当たって、電子ビームの照射時間を、
周囲のパターン密度の違いに応じて補正する方式が用い
られている。この場合、パターンデータを数μｍ〜１μ
ｍ程度の小領域に区切り、この小領域ごとに補正量を計
算し、小領域に含まれるパターンの描画を行う際には、
この補正量を使用して電子ビームの照射量を調整してい
る。

【０００５】図１はこのような補正による描画の様子を
示したもので、図１（ａ）は描画すべきパターンＰであ
る。このようなパターンに対して、データを仮想的に小
領域に格子状に分割し、各小領域ごとに電子ビームの照
射量の補正値が演算により求められる。

【０００６】図１（ｂ）は近接効果の補正量を求めるた
めの小領域の分割の様子を示しており、１μｍ程度の幅
の格子Ｇによって、パターンデータが分割されている様
子を示している。図中パーセンテージで示されている数
字が、格子Ｇによって区切られた各小領域における近接
効果補正のための補正量であり、パターンが密な小領域
では電子ビームの照射量が少なくなるように、また、パ
ターンが粗な小領域では電子ビームの照射量が多くなる
ように、補正量が決められている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１（ｂ）で示した補
正量では、図中Ａで示した部分（境界）では、照射補正
量が急激に変化する。すなわち、９５％から１０５％に
変化する。このため、描画図形の繋ぎが滑らかになら
ず、段差が生じてしまう。このような問題点を解決する
ため、補正値の変化が急峻な部分では、図形の分割を細
かくするという方式（特開平９−２９３６７０号、特開
平９−１８６０５８号参照）が提案されている。しかし
ながら、これらの方式では、分割後の図形数が大幅に増
加し、描画時間が長くなるという欠点を有する。

【０００８】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、補正値の変化が急峻であっても、
図形を細かく分割することなく、滑らかな図形の繋ぎが
達成できる電子ビーム描画装置における近接効果補正方
法を実現するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明に基づく電子
ビーム描画装置における近接効果補正方法は、電子ビー
ムを所定形状に成形し、成形された電子ビームを被描画
材料上に照射して所望パターンの描画行うようにすると
共に、仮想的に分離された個別領域ごとに電子ビームの
照射量を補正するようにした電子ビーム描画装置におい
て、成形された電子ビームのショットの期間中、電子ビ
ームのサイズを変化させるようにしたことを特徴として
いる。

【００１０】第１の発明では、成形された電子ビームの
ショットの期間中、成形された電子ビームのサイズを周
辺のパターン図形の密度に応じて変化させ、補正量が急
激に変化する境界部における図形の繋がりを滑らかにす
る。

【００１１】第２の発明に基づく電子ビーム描画装置に
おける近接効果補正方法は、第１の発明において、第１
のスリットを透過した電子ビームを第２のスリット上に
投影すると共に、第２のスリット上の電子ビームの位置
を変化させ、第２のスリットを透過する電子ビームの面
積（ビームサイズ）を変えるようにし、第２のスリット
を透過した電子ビームを被描画材料にショットして所望
パターンの描画を行うようにしたことを特徴としてい
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明するが、その前に本発明の原理に
ついて説明する。まず、近接効果を補正するための電子
ビームの照射時間の補正量に関しては、あらかじめパタ
ーンデータ上に仮想的に格子状に設けられた点につい
て、理想的な補正量が計算されているものとする。これ
らの補正量に基づき描画を行う場合、従来は描画矩形
（ショット矩形）の中心から最も近い点の補正値、もし
くは、その周辺の補正値から補間したデータを用いて照
射時間を決定していた。

【００１３】本発明では、描画矩形をショットする場
合、矩形図形の中心の補正値と補正値のＸ方向の傾斜量
とＹ方向の傾斜量を求める。この求め方は、従来と同様
に、近い点の補正値をそのまま用いても良いし、補間を
行っても良い。次に、実際に図形をショットする場合に
は、照射時間中に矩形の形状を変化させる。形状の変化
は、矩形の内部の照射時間が、Ｘ，Ｙそれぞれの方向に
それぞれの傾斜で中心から直線的に変化していると仮定
して行う。

【００１４】この原理を図２を用いて更に詳細に説明す
る。図２はショットすべき矩形図形Ｌを示しており、こ
の図形のＸ方向の長さは４μｍ、Ｙ方向の長さは３μｍ
である。図形Ｌの中心Ｃの補正量は１１０％、Ｘ方向の
補正量の傾斜が−０．２％／μｍ、Ｙ方向の補正量の傾
斜が＋０．１％／μｍとする。

【００１５】このような補正量の関係において、最も照
射時間を長くする必要があるのは、矩形図形Ｌの左下の
点Ｐ１であり、補正量は１１０．５５％となる。逆に最
も照射時間を短くする必要があるのは、矩形図形Ｌの右
上の点Ｐ３であり、補正量は１０９．４５％となる。な
お、参考までに、矩形図形Ｌの左上の点Ｐ２の補正量は
１１０．２５％となり、右下の点Ｐ４の補正量は１０
９．７５％となる。

【００１６】このような関係において、矩形図形Ｌをシ
ョットする場合、全体の照射量（照射時間）を最大の補
正量１１０．５５％に設定する。そして、図３に示すよ
うに、最初は矩形図形のＸ方向のサイズを０で照射を開
始し、照射時間が０．８％になった時点でサイズが４μ
ｍとなるように、直線的にＸ方向の矩形サイズを大きく
していく。なお、図３において横軸は時間、縦軸は描画
すべき矩形図形のサイズ（幅）である。

【００１７】一方、Ｙ方向はＸ方向と同時にサイズを変
化させると、Ｘ方向の変化の影響を受けるため、正確な
補正量の制御が困難となる。そのため、Ｙ方向について
は最初はサイズが３μｍとなるようにして照射を開始
し、照射時間の終了時点でサイズを変化させる。すなわ
ち、照射時間が１１０．２５％になった時点でＹ方向の
サイズを直線的に小さくし、照射時間が１１０．５５％
となった時点でサイズが０となるように変化させる。

【００１８】このようにして矩形Ｌを照射する際、その
サイズを隣接する補正領域の補正量に対応して変化させ
れば、隣接する補正領域との間で補正量が急激に変化し
ている場合であっても、その境界部での補正量の変化を
小さくすることができ、パターンの繋ぎを滑らかにする
ことができる。

【００１９】図４は、図２，図３で示した矩形図形の変
化を立体的に表現した図である。この図４では、上方向
に電子ビームの照射時間を取り、時間と共に図形のサイ
ズが変化する様子を示した。ある時間での図形のサイズ
は、例えば、斜線で示したように、この立方体の断面と
なる。また、任意の位置での照射量は、下面から上面に
垂直に積算した距離（時間）となる。

【００２０】図５は上述した本発明の原理を実施するた
めの可変面積型電子ビーム描画装置の一例を示してい
る。１は電子ビームＥＢを発生する電子銃であり、該電
子銃１から発生した電子ビームＥＢは、照射レンズ２を
介して第１成形スリット３上に照射される。

【００２１】第１成形スリット３の開口像は、成形レン
ズ４により、第２成形スリット５上に結像されるが、そ
の結像の位置は、成形偏向器６により変えることができ
る。第２成形スリット５により成形された像は、縮小レ
ンズ７、対物レンズ８を経て描画材料９上に照射され
る。描画材料９への照射位置は、位置決め偏向器１０に
より変えることができる。

【００２２】１１は制御ＣＰＵであり、制御ＣＰＵ１１
はパターンデータメモリー１２からのパターンデータを
高速データ制御ユニット１３に転送する。制御ユニット
１３からのパターンデータは、必要なデータ変換等を行
い、各パターンデータはショット分割ユニット１４に供
給される。

【００２３】ショット分割ユニット１４はパターンデー
タを一定のルールに基づいて分割処理を行う。ショット
分割ユニット１４で分割された各ショットデータは、成
形偏向器６を制御するＤＡ変換器や増幅器より成る制御
回路１６、位置決め偏向器１０を制御するＤＡ変換器や
増幅器より成る制御回路１７、ショット時間制御ユニッ
ト１８を介して電子銃１から発生した電子ビームのブラ
ンキングを行うブランカー（ブランキング電極）１８を
制御するブランカー制御回路２０に供給される。

【００２４】なお、対物レンズ８は対物レンズ制御回路
２１により制御される。更に、制御ＣＰＵ１１は、被描
画材料９のフィールド毎の移動のために、材料９が載せ
られたステージ２２の駆動回路２３を制御する。なお、
フィールドとは、電子ビームの偏向のみによってパター
ンを描画する領域をいう。

【００２５】２４は近接効果補正ユニットであり、近接
効果補正ユニット２４にはパターンデータを小領域に仮
想的に区切り、各小領域ごとにショット時間の補正量が
記憶されている。このような構成の動作を次に説明す
る。

【００２６】まず、基本的な描画動作について説明す
る。パターンデータメモリ１２に格納されたパターンデ
ータは、逐次読み出され、高速データ制御ユニット１３
に供給される。この高速データ制御ユニット１３でパタ
ーンデータの変換等の処理が行われ、各データはショッ
ト分割ユニット１４に供給される。

【００２７】ショット分割ユニット１４は、定められた
分割ルールに基づいてパターンデータの分割を行う。分
割されたパターンデータに基づき、偏向制御回路１６は
成形偏向器６を制御し、また、制御回路１７は位置決め
偏向器１０を制御する。

【００２８】この結果、各パターンデータに基づき、成
形偏向器６により電子ビームの断面が単位パターン形状
に成形され、その単位パターンが順々に材料９上にショ
ットされ、所望の形状のパターン描画が行われる。な
お、この時、ブランカー制御回路２０からブランカー１
９へのブランキング信号により、材料９への電子ビーム
のショットに同期して電子ビームのブランキングが実行
される。なお、このときのショット時間は、ショット時
間制御ユニット１８で調整されるが、この動作の詳細は
後述する。

【００２９】更に、材料２２上の異なった領域（フィー
ルド）への描画の際には、制御ＣＰＵ１１からステージ
駆動回路２３への指令により、ステージ２２は所定の距
離移動させられる。なお、ステージ２２の移動距離は、
図示していないが、レーザー測長器により監視されてお
り、測長器からの測長結果に基づき、ステージの位置は
正確に制御される。

【００３０】さて、各ショットごとの描画に際しては、
電子ビームのショット時間が制御され、近接効果の補正
がなされるが、この動作を次に説明する。近接効果補正
ユニット２４には、あらかじめパターンデータを小領域
に仮想的に分割し、各分割領域ごとに含まれるパターン
図形の密度等によりショット時間の補正値が記憶されて
いる。

【００３１】近接効果補正ユニット２４は、ショット分
割ユニット１４で分割された矩形図形に対して、その座
標値から補正値を読みだしショット時間制御ユニット１
８に供給する。この結果、ブランカー１９へのブランキ
ング信号は、近接効果を補正するに必要な補正がされた
時間、電子ビームが材料９上にショットされるように制
御されることになる。

【００３２】更に、近接効果補正ユニット２４は、ショ
ットすべき矩形自身およびその周辺の領域の近接効果補
正量とから補正量のＸ，Ｙ方向の傾斜量を求め、この傾
斜量に基づいて、矩形サイズの変化量を制御する信号を
作成する。このＸ方向とＹ方向のサイズを制御する信号
は、成形偏向器制御回路１６に供給される。

【００３３】成形偏向器制御回路１６は、例えば図２〜
図４で示したケースでは、ショットの最初の段階ではＹ
方向のサイズを所定の値とし、Ｘ方向のサイズを０から
連続的に変化させるように制御する。そして、ショット
の後半では、Ｘ方向のサイズは所定の値とし、Ｙ方向の
サイズを連続的に小さくするように制御する。

【００３４】以上本発明の実施の形態を詳細に説明した
が、本発明は上記実施の形態に限定されず幾多の変形が
可能である。例えば、ショットする矩形のサイズを直線
的に増加もしくは減少させたが、より精度高く補正する
ために、２次関数やその他の補間方法を用いても良い。
また、ショットする矩形サイズの変化は計算によってデ
ィジタル的に行っても良いし、積分回路を使用してアナ
ログ回路で行っても良い。更に、矩形ビームの可変面積
型電子ビーム描画装置を例に説明したが、矩形ビーム以
外の可変面積型電子ビーム描画装置、例えば、スリット
として特定のパターンを用いるセルブロック方式の電子
ビーム描画装置にも本発明を適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、電子
ビームを所定形状に成形し、成形された電子ビームを被
描画材料上に照射して所望パターンの描画行うようにす
ると共に、仮想的に分離された個別領域ごとに電子ビー
ムの照射量を補正するようにした電子ビーム描画装置に
おいて、成形された電子ビームのショットの期間中、成
形された電子ビームのサイズを周辺のパターン図形の密
度に応じて変化させるようにしたので、近接効果の補正
量が急激に変化する境界部における図形の繋がりを滑ら
かにすることができる等、高精度の近接効果の補正を可
能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】描画すべきパターンと近接効果補正量を求める
小領域の分割の様子を示す図である。

【図２】ショットすべき図形のショット幅と時間との関
係を示す図である。

【図３】図２の図形のショット幅の時間に応じた変化を
示す図である。

【図４】矩形図形のサイズの変化を立体的に示した図で
ある。

【図５】本発明を実施するための可変面積型電子ビーム
描画装置の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ 照射レンズ ３ 第１スリット ４ 成形レンズ ５ 第２スリット ６ 成形偏向器 ７ 縮小レンズ ８ 対物レンズ ９ 被描画材料 １０ 位置決め偏向器 １１ 制御ＣＰＵ １２ パターンデータメモリー １３ 高速データ制御ユニット １４ ショット分割ユニット １８ ショット時間制御ユニット １９ ブランカー ２２ ステージ ２４ 近接効果補正ユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを所定形状に成形し、成形さ
   れた電子ビームを被描画材料上に照射して所望パターン
   の描画行うようにすると共に、仮想的に分離された個別
   領域ごとに電子ビームの照射量を補正するようにした電
   子ビーム描画装置において、成形された電子ビームのシ
   ョットの期間中、電子ビームのサイズを変化させるよう
   にした電子ビーム描画装置における近接効果補正方法。
2. 【請求項２】 第１のスリットを透過した電子ビームを
   第２のスリット上に投影すると共に、第２のスリット上
   の電子ビームの位置を変化させ、第２のスリットを透過
   する電子ビームの面積（ビームサイズ）を変えるように
   し、第２のスリットを透過した電子ビームを被描画材料
   にショットして所望パターンの描画を行うようにした請
   求項１記載の電子ビーム描画装置における近接効果補正
   方法。