JP2004063546A - 電子ビーム露光方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ビームボケ量の余裕度を考慮した近接効果補正方法によって、ＣＤ制御性を確保できる高加速で電子線を照射する電子ビーム露光方法を提供する。
【解決手段】まず、Ｓ１で、レチクル上に形成するデバイスパターンの形状を決定する。そして、Ｓ２で、このデバイスパターン形状に基づいて近接効果によるバイアス量分布を設定する。次に、Ｓ３で、ビームブラー（ビームボケ）量が変化したときの線幅の変動を予測し、Ｓ４で、ビームブラーが変動したときのＣＤ収束域が最も狭くなる（ピボタルポイント）露光ドーズ量を設定し、さらに、この露光ドーズ量においてリシェイプ量をゼロとする部分を決定し、この部分のバイアス量を基準バイアス量に設定する。そして、Ｓ５で、この基準バイアス量に対して、Ｓ２で求めたバイアス量分布に基づいてリシェイプ量を計算する。これにより、Ｓ６で、近接効果補正量（リシェイプ量）のデータを取得する。
【選択図】 図１
【解決手段】まず、Ｓ１で、レチクル上に形成するデバイスパターンの形状を決定する。そして、Ｓ２で、このデバイスパターン形状に基づいて近接効果によるバイアス量分布を設定する。次に、Ｓ３で、ビームブラー（ビームボケ）量が変化したときの線幅の変動を予測し、Ｓ４で、ビームブラーが変動したときのＣＤ収束域が最も狭くなる（ピボタルポイント）露光ドーズ量を設定し、さらに、この露光ドーズ量においてリシェイプ量をゼロとする部分を決定し、この部分のバイアス量を基準バイアス量に設定する。そして、Ｓ５で、この基準バイアス量に対して、Ｓ２で求めたバイアス量分布に基づいてリシェイプ量を計算する。これにより、Ｓ６で、近接効果補正量（リシェイプ量）のデータを取得する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに用いられる電子ビーム露光方法に関する。特には、ビームブラーを考慮して近接効果補正を行う電子ビーム露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、０．１μｍルール以降の微細パターン形成技術の開発が活発に行われている。その中で、メモリー量産対応も可能なほどにスループットの高めうるＥＢ縮小投影露光方法が注目されている。これはＰＲＥＶＡＩＬあるいはＳＣＡＬＰＥＬ（登録商標）と呼ばれる技術で、０．１μｍノード以下のデバイス作製に対応する量産対応機として、株式会社ニコンではＥＢステッパーとして製品化が発表されている。
【０００３】
これらの技術の一つの特長は、１００ｋＶ前後の非常に高加速の電子線を転写光源に用いることにある。高加速化するのは、０．１μｍ以下という非常に微細なレジストパターン形成に有利なためである。一般に、レジストに入射した電子線は、レジスト高分子中で散乱し、その軌道が少しずつ広がっていく、いわゆる前方散乱が起こる。しかし、電子線を高加速で照射するほどこの前方散乱径は小さくなり、パターン微細化に有利となるわけである。
【０００４】
また、光学系内で最も電子が収束する部分であるクロスオーバー部やウェハ上の投影面では、電子線の電子が相互に反発するクーロン相互作用が非常に大きく働き、ビームボケ量を大きくしてしまい、解像性劣化の要因となることも問題となっている。しかし、この場合も、電子線を高加速化することによりクーロン相互作用が小さくなり、結果としてビームボケ量が小さくなって解像性を向上させる。
【０００５】
ところで、レジスト中を散乱しながら基板（ウェハ）表面に到達した電子は、ほとんどがそのまま基板中に入り込み、そのエネルギーがほとんど０になるまで散乱を繰り返す。その散乱半径は電子線が高加速化するほど大きくなり、１００ｋＶの電圧では約５０μｍに達すると考えられる。基板に入り込んだ電子の内、ある程度の割合のものは散乱を繰り返しながら再び基板表面に戻ってきて、レジスト中に堆積して、レジスト像形成反応に寄与することになる。この基板表面に戻ってきた電子がいわゆる後方散乱電子であり、レジスト感光反応への寄与によるドーズ量変動を引き起こす。このドーズ量変動が、いわゆる近接効果とよばれる現象である。
【０００６】
したがって、高加速電子線を用いたＥＢ縮小投影露光法では、近接効果によるドーズ量変動に対する補正が非常に重要な課題となる。
近接効果補正方法として、リシェイプ補正法あるいはゴースト補正法が有力と考えられている。なお、可変成形ビーム露光法などではそのショットサイズが数μｍとかなり小さいことから、ショット毎に露光ドーズ量を最適化するという方法が実用化されているが、露光面積が２５０μｍ角と大きいＥＢステッパなどではこの方法は使えない。
【０００７】
リシェイプ補正法とは、ウェハ上への像形成が所望の線幅、形状となるように、レチクル上のパターン寸法、形状を補正する方法である。例えば、同一間隔のラインが１００μｍ角以上にわたって並んでいる、いわゆるＤＲＡＭメモリゲートのようなパターンの場合、パターン密度が高い中央部ほど近接効果の影響が大きい。このため、周辺パターンが所定の線幅となる露光条件では、中央部にいくに従ってパターン線幅は太っていくことになる。この傾向を補正するには、中央部のパターンのレチクル上における線幅を、太る分に対応する分だけ細く（マイナス補正）しておけばよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
高性能先端デバイスを製作する際には、露光装置は、装置性能上可能な最も厳しい条件下で操作されるため、装置の様々な制御パラメータの制御性のバランスがとれていることが望ましい。そして、各制御パラメータの制御性は十分な余裕度を有していることが望ましい。これは近接効果の補正においても同様で、補正時にはこの制御性を考慮する必要がある。
【０００９】
ところで、実際にリシェイプ補正を行う際、まず、レチクル上のパターンの配置からレチクル上の各部分での近接効果量を求める。具体的には、露光ドーズ量に近接効果分として上乗せされるエネルギーをバイアス量として算出する。バイアス量とは、後方散乱電子によるバックグラウンドドーズ（ＢＧＤ、かぶり量）のことである。一般に、パターンの密度が高いほどバイアス量は多くなる。そして、算出されたバイアス量から線幅の補正量を計算する。この処理はデータ変換と呼ばれる処理の一部である。補正量を決める際には、何らかの基準バイアス量（基準ＢＧＤ）を決め、この基準バイアス量に対して補正量を決めている。基準バイアス量は、通常は近接効果の影響がほとんどない部分のバイアス量とし、近接効果の影響を受ける部分については、近接効果によって線幅が太る分だけ、レチクル上のパターン要素にマイナス補正をかけている。
【００１０】
しかし、この方法では、全ての制御パラメータの余裕度を考慮したわけではなく、ＣＤ（最小線幅、Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の制御性を保証したことにはならない。すなわち、データ変換処理で近接効果補正を計算する際には、制御パラメータとして、主に、近接効果によるバイアス量計算精度、露光ドーズ量及びその精度、ビームボケ量及びΔボケ量、レチクルパターン作製精度等を考慮していく必要がある。このうち、近接効果によるバイアス量計算精度は計算アルゴリズムに、露光ドーズ量精度は装置性能に、レチクルパターン作製精度はそのプロセス及び装置に依存してほぼ決定される。現在はバジェットで規定された値（例えば、対象線幅比の１０％以下）を目標として開発が進められており、この条件下では上記のパラメータはほぼ決定されつつある。
【００１１】
一方、ビームボケ量も装置の性能でほぼ決まってしまうものであり、光学系が有する補正残となる幾何収差に加え、ビーム電流量に依存するクーロンボケ量が支配的である。さらに、ローカルなパターン密度が高い部分における空間電荷効果、又は、経時変化等の安定性も影響する。もしビームボケ量の変動があった場合はバイアス量が変わってしまい、このバイアス量に基づいて決定したリシェイプ量も変化する。そのため、いったん決定されたリシェイプ量に基づいて作製されたレチクルが使えなくなってしまうという事態も起こり得る。そこで、ビームボケ量がある程度変動した場合でも、同一のレチクルを使用してＣＤ制御性を確保できる近接効果補正方法が求められている。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ビームボケ量の余裕度を考慮した近接効果補正方法によって、ＣＤ制御性を確保できる高加速で電子線を照射する電子ビーム露光方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の電子ビーム露光方法は、 感応基板上に転写すべきデバイスパターンをレチクル上に形成し、 該レチクルを電子ビーム照明し、 該レチクルを通過した電子ビームを前記感応基板上に投影して前記パターンを転写する露光方法であって、 予め前記レチクルのパターンの各要素に寸法変化（リシェイプ）を与えておいて近接効果を補正し、 ここで、前記パターンの各要素毎のリシェイプ量を設定する際に、前記感応基板上に投影されるビームのボケ量（ブラー）が変動した場合における近接効果に起因する各パターン要素の線幅変動を予測し、 該線幅変動が好ましい形態となるように前記リシェイプ量を設定することを特徴とする。
ビームブラーは様々な要因により変動するので、その変動を前提として、ビームブラー変動時における近接効果に起因するパターン要素の線幅変動を予測しておく。そして、その線幅変動が好ましい形態となるようリシェイプ量を決定する。このため、ビームブラーがある程度変動しても線幅精度が許容範囲内に入る。
【００１４】
本発明においては、 前記線幅変動量が各パターン要素について所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することとできる。特には、 前記デバイスパターン上のパターン密度が高いところ、あるいは、ローカルクーロンデフォーカスの生じる部分において前記パターン要素の線幅変動が所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することとできる。あるいは、 前記デバイスパターンの転写時に収差が大きい部分、あるいは、線幅制御を高精度で行うべき部分において、前記パターン要素の線幅変動が所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することとできる。
パターン密度が高くビームブラーが大きくなりやすいところで、ビームブラー変動時における近接効果に起因するパターン要素の線幅変動が多くなる。逆にいうと、パターン密度が低いところは、あまりビームブラー変動はなく、ビームブラー変動時における近接効果に起因するパターン要素の線幅変動もあまり起こらない。そこで、問題となりやすい部分に着目してそこでの線幅変動を抑える。
【００１５】
本発明においては、 前記デバイスパターンを前記感応基板上に露光したときの散乱電子ドーズ量（バック・グラウンド・ドーズ、ＢＧＤ）の分布を求め、 リシェイプ量をゼロとする部分のＢＧＤ（基準ＢＧＤ）を設定し、 他の部分のリシェイプ量を、該部分のＢＧＤと前記基準ＢＧＤとの差に基づいて設定し、 ここで、前記デバイスパターン上のビームブラーが大きくなりやすい部分、又は、ビームブラー変動が予測される部分のＢＧＤを基準ＢＧＤとすることが好ましい。
【００１６】
本発明においては、 前記デバイスパターン上のビームブラーが大きくなりやすい部分、又は、ビームブラー変動が予測される部分における露光のしきい値を、ビームブラー変動によっても線幅変動が起きないようなレベルに設定することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、分割転写方式の電子ビーム露光装置の概要を説明する。
図２は、分割転写方式の電子ビーム露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束されブランキング開口７にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結像する。
【００１８】
二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム成形開口）４は、レチクル（マスク）１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。
【００１９】
ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにする。
ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器（照明光学系の主偏向器）８が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを図２の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開口４を結像させる。
【００２０】
レチクル１０は、実際には光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっている。レチクル１０上には、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパターン（チップパターン）が形成されている。もちろん、複数のレチクルに１個の半導体デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても良い。レチクル１０上のパターンは、多数のサブフィールドに分割されている。
【００２１】
レチクル１０は、移動可能なレチクルステージ１１上に載置されており、レチクル１０を光軸垂直方向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールドを照明することができる。
レチクルステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されており、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【００２２】
レチクル１０の下方には、投影レンズ１５及び１９並びに投影光学系の主偏向器（像位置調整偏向器）１６が設けられている。レチクル１０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ１５、１９、主偏向器１６によって感応基板（ウェハ）２３上の所定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。
【００２３】
レチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられている。コントラスト開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断する。
【００２４】
ウェハ２３は、静電チャック（図示されず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。
【００２５】
ウェハ２３の直上には、反射電子検出器２２が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパターンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、その際のマークからの反射電子を検出することにより、レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係や電子線（ビーム）の性状を知ることができる。
【００２６】
上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介してコントローラ３１によりコントロールされる。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００２７】
コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差を把握し、その誤差を主偏向器１６で補正する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に合わせるよう制御できる。そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、レチクル１０上のチップパターン全体がウェハ２３上に転写される。
【００２８】
次に、図３を参照して近接効果の挙動を説明する。
図３は、近接効果量と補正量との関係を模式的に示すグラフである。グラフの横軸は、巨大露光部からの距離（μｍ）、縦軸は、線幅が０．１μｍのラインパターンの近接効果によるサイズ変化量（μｍ）を示す。ここで、露光部からの距離とは、一辺が５０μｍの大きさの巨大露光部の一辺からの距離を示す。巨大露光部に近いほど近接効果の影響が大きく（バイアス量が大きく）、遠いほど少ない。サイズ変化量とは、０の場合はパターンのサイズが変化しない場合を示し、値が大きいほどパターンが太り、小さいほど細る。
また、ビームボケ量（ｎｍ）を意図的に変化させたときの近接効果量と補正量との関係を求めた。ビームボケ量は電流密度を変えたり、フォーカスを変化させることによって変化させた。
【００２９】
グラフからわかるように、ビームボケ量によらず、巨大露光部からの距離が近い場合はパターンが太り、同距離が遠くなるほど細くなっている。すなわち、巨大露光部に近いと同部での近接効果の影響が大きくなる（後方散乱電子によるＢＧＤが大きくなる）ため、パターンサイズが太ることになる。
【００３０】
さらに、ビームボケ量を変化させた場合は、距離が１０μｍ程度までは、ビームボケ量がどの値でも、距離が遠くなるほどパターンが同じように細っている。つまり、線幅の変化にビームボケの影響が現れないためビームボケ量に対する余裕度が非常に大きい条件であるといえる。しかし、距離が１０μｍ以上になると、ビームボケ量によってサイズの変化幅が極度に広くなり、ビームボケ量が多いほど細っていく傾向がある。つまり、近接効果の影響が比較的少ない部分においては、何らかの影響でビームボケが発生すると、このビームボケが線幅に大きく影響を与えることを示す。
【００３１】
図４は、露光ドーズ量を変えた場合の、近接効果量とパターンサイズとの関係におけるビームブラーの影響を示すグラフであり、図４（Ａ）は露光ドーズ量が３２μＣ／ｃｍ２、図４（Ｂ）は露光ドーズ量が３６μＣ／ｃｍ２の場合を示す。グラフの横軸は、巨大露光部からの距離、縦軸は、線幅が０．１μｍのラインパターンが近接効果の影響を受けた場合に、実際に形成される露光パターンの線幅（ＣＤ）を示す。各露光ドーズ量において、ビームブラーを２０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍと変化させた。
【００３２】
図４（Ａ）に示すように、露光ドーズ量が３２μＣ／ｃｍ２の場合は、巨大露光部からの距離が近い場合は線幅（ＣＤ）は太っており、距離が遠くなるほど細くなっている。そして、ビームブラーの変動による線幅の変動幅は、いずれの距離においてもほぼ一定で、０．０２μｍ以内である。
【００３３】
図４（Ｂ）に示すように、露光ドーズ量が３６μＣ／ｃｍ２の場合も、巨大露光部からの距離が近い場合は線幅（ＣＤ）は太っており、距離が遠くなるほど減少している。しかし、ビームブラーの変動による線幅の変動幅は、距離が１０μｍ程度以上から広くなり、約５０μｍ程度の時に最も広く、約０．０３μｍ程度である。
【００３４】
以上のように、ビームブラーを変化させたときの線幅の収束域（変動幅）は、露光ドーズ量に応じて変化する。そして、適切な露光ドーズ量においては、ビームブラーが発生しても（例えば、空間電荷効果で局所的にフォーカスが変化しても）、線幅の寸法変化が少ない条件となる。この現象は、ピボタルポイントを考えることで理解できる。ここでピボタルポイントとは、ビームブラーの変動による線幅の変動幅が極めて狭い条件である。
このように、近接効果補正時に制御パラメータの余裕度を確保する基準バイアス量は、露光ドーズ量に大きく依存している。すなわち、適切な基準バイアス量のレベルは、露光ドーズ量で制御される。
【００３５】
ここで、ビームブラーの変動と線幅変動との関係を図５を参照しつつ簡単に説明しておく。
図５は、ピボタルポイントにおけるビームブラーの変動と線幅変動との関係を模式的に示す図である。図の横軸は位置、縦軸は強度を示す。図中の実線はビームブラー、破線はパターンの露光強度の分布を表す。
図に示すように、ビームブラーの異なる場合（図のＢ１、Ｂ２で示す）、あるしきい値のときのみ、パターン幅が同一となる条件がある。これがピボタルポイントである。すなわち、ピボタルポイントとは、ビームブラー（ビームボケ）とＣＤとに相関がない露光条件となる。
【００３６】
ところで、ビームブラー変動の発生要因として、空間電荷効果と、サブフィールド内の収差分布やＥＢステッパーの長期使用等が考えられる。
空間電荷効果の影響が大きい部分は、図３においては、巨大露光部からの距離が数μｍ以下の部分で、ローカルなパターン密度が高い部分である。空間電荷効果が大きいと、その部分で基準となるフォーカスに対して局所的にデフォーカスしてしまうという現象が起こる。このときのデフォーカス量は、標準パターン部分のパターン密度と、パターン密度が高い部分のローカルなビーム電流密度に依存してほぼ決定される。例えば、標準パターン部分のパターン密度が５％であり、ローカルなパターン密度が高い（５０％）部分のビーム電流密度が１６ｍＡ／ｃｍ２である場合、ローカルなパターン密度が高い部分は数μｍデフォーカスしてしまう。このデフォーカスした部分を補正しないとＣＤ精度が確保できないため、デフォーカス量も考慮して近接効果補正を行う必要がある。このような補正を行うものとして、クーロンデフォーカス量を予め計算し、ブラーマップを作成し、各パターン要素の線幅補正量を決めるというアルゴリズムが開発されつつある。しかし、このアルゴリズムでは、全てのパターンに対して精度よく計算することは困難である。そこで、近接効果補正をより容易に高精度に行うため、ビームブラー変動による線幅の収束域（変動幅）が最小となる領域を、このローカルクーロンデフォーカスが生じる領域（すなわち、空間電荷効果の影響が大きい部分、パターン密度が高い部分）に合わせて補正するとよい。
【００３７】
また、サブフィールド内の収差分布やＥＢステッパーの長期使用に伴う変動も考慮して近接効果補正を行う必要がある。特に、電子軌道が最適値からずれると、サブフィールドの端部でブラーが増大するといったことも起こり得る。この部分にＣＤ制御を高精度で行いたいパターンが存在する場合、ビームブラー変動による線幅の収束域（変動幅）が最小となる領域を、サブフィールドの端部に合わせて補正するとよい。これにより、近接効果補正をより高精度に行うことができる。なお、サブフィールド内のブラー分布やＥＢステッパーの長期使用によるビームブラーの変動がある場合、この近接効果補正方法で十分にＣＤ精度を確保することができる。
【００３８】
次に、本発明の実施の形態の近接効果補正方法について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る電子ビーム露光装置における近接効果補正方法を説明するフローチャートである。
まず、Ｓ１で、レチクル上に形成するデバイスパターンの形状を決定する。そして、Ｓ２で、このデバイスパターン形状に基づいて近接効果によるバイアス量分布を設定する。ここで、バイアス量分布は、前方散乱と後方散乱の強度分布関数（ＥＩＤ関数）を用い、通常二重又は三重ガウス分布で近似する。次に、Ｓ３で、ビームブラー（ビームボケ）量が変化したときの線幅の変動を予測し、Ｓ４で線幅変動を最も望ましい形態とする（すなわち、ビームブラーが変動したときのＣＤ収束域が最も狭くなる（ピボタルポイント））露光ドーズ量を設定し、さらに、この露光ドーズ量においてリシェイプ量をゼロとする部分を決定し、この部分のバイアス量を基準バイアス量に設定する。リシェイプ量をゼロとする部分としては、近接効果の影響がほとんどない部分、ビームブラーが大きくなりやすい部分、又は、ビームブラーの変動が予測される部分などが好ましい。
そして、Ｓ５で、この基準バイアス量に対して、Ｓ２で求めたバイアス量分布に基づいてリシェイプ量を計算する。これにより、Ｓ６で、近接効果補正量（リシェイプ量）のデータを取得する。なお、リシェイプ量を計算する際に、近接効果によるバイアス量計算精度、及び／又は、露光ドーズ量精度等も合わせて考慮することが好ましい。
【００３９】
次に、本発明の近接効果補正方法の実施例について説明する。
本実験は、１００ｎｍノードのメモリゲート近接効果補正を目的として行った。
レチクルパターンは、ゲート線幅が４００ｎｍで、Ｌ／Ｓ比を１／１とした（Ｓ１）。なお、簡略化のためこの汎用メモリ用ゲートパターンのみとし、周辺回路パターンは省略した。そして、このパターンをデータ変換ソフトに挿入してバイアス量分布を計算した（Ｓ２）。この際、ＥＩＤ関数は、二重ガウス関数で近似した。ＥＩＤ関数のパラメータは、βｆ＝７ｎｍ、βｂ＝３０μｍ、η＝０．４とした。ここで、βｆは前方散乱電子の拡がり半径、βｂは後方散乱電子の広がり半径、ηは後方散乱電子の拡がり半径／前方散乱電子の拡がり半径を示す。この結果、パターン密度が５０％の部分で最も近接効果の影響が大きくなった。このときの近接効果の影響は、図３において距離が０．１μｍ前後の部分と同等の線幅変動を示すことがわかった。
【００４０】
そこで、クーロンデフォーカスが生じる領域（すなわち、近接効果の影響が大きい部分、パターン密度が高い部分）であるパターンの中心部分でビームブラーを意図的に変動させ（Ｓ３）、ＣＤ収束域が最も狭くなる露光ドーズ量を計算又は実験により求めた。この実験においては、露光ドーズ量が３８μＣ／ｃｍ２のときにＣＤ収束域が最も狭くなった。そして、この露光ドーズ量において、リシェイプ量をゼロとする部分を求め、この部分のバイアス量を基準バイアス量に設定した（Ｓ４）。
【００４１】
そして、この基準バイアス量に対して、Ｓ２で求めたバイアス量分布に応じて、各パターンのリシェイプ量を算出し、パターンの近接効果補正量データを得た（Ｓ６）。
【００４２】
実験に用いるレチクルは、電子散乱体として厚さが２μｍのＳｉメンブレンと、このメンブレンを保持するストラット構造体を基本構造とした。そして、Ｓｉメンブレン上に開口パターンを形成し、その開口を通過した電子がウェハ上に縮小投影されて露光される。レチクル基板には６インチのＳＯＩウェハを用いてメンブレンを形成した。なお、メンブレンでは位置歪に対してメンブレン自体の応力を制御する必要があるため、ＳＯＩウェハ上にボロンを熱拡散させて応力を制御した。レチクルパターンは、上述のようにゲート線幅が４００ｎｍで、Ｌ／Ｓ＝１／１とした。
【００４３】
露光装置は、ニコンで開発されたＥＢステッパ実験機を用いた。同機の主要なスペックは、電子線加速電圧１００ｋＶ、縮小倍率４倍、一括露光エリア０．２５ｍｍ角とし、露光基板には８インチＳｉウェハを用いた。
【００４４】
本実施例においては、まず、８インチウェハ上に０．３μｍ厚のレジストを塗布し、プリベークを行った後露光装置に搬送した。なお、ＥＢレジストには住友化学株式会社製の化学増幅型ネガ型レジストＮＥＢシリーズを用いた。
【００４５】
一次露光用レチクルを露光装置内に搬送した後、露光実験を実施した。露光後、ＰＥＢ及び現像を行い、ＣＤ−ＳＥＭ機で線幅を評価した。その結果、露光領域全面でパターンは均一な線幅で形成されていた。さらに、再現性確認のため、一日後、同様の実験を行った。その際のビームボケ量と、前日のビームボケ量との差Δブラーは１２ｎｍであった。前日と同様のレチクルを使用し、露光後現像した結果、露光領域全面でパターンは均一な線幅で形成されており、再現性が確認された。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ビームボケ量の余裕度を考慮した近接効果補正方法によって、ＣＤ制御性を確保できる高加速で電子線を照射する電子ビーム露光方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子ビーム露光装置における近接効果補正方法を説明するフローチャートである。
【図２】分割転写方式の電子ビーム露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図３】近接効果量と補正量との関係を模式的に示すグラフである。
【図４】露光ドーズ量を変えた場合の、近接効果量とパターンサイズとの関係におけるビームブラーの影響を示すグラフであり、図４（Ａ）は露光ドーズ量が３２μＣ／ｃｍ２、図４（Ｂ）は露光ドーズ量が３６μＣ／ｃｍ２の場合を示す。
【図５】ピボタルポイントにおけるビームブラーの変動と線幅変動との関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 電子銃 ２、３ コンデンサレンズ
４ 矩形開口 ５ ブランキング偏向器
７ ブランキング開口 ８ 照明ビーム偏向器
９ 照明レンズ １０ レチクル
１１ レチクルステージ １２ ステージ位置検出器
１５、１９ 投影レンズ １６ 主偏向器
１８ コントラスト開口 ２２ 反射電子検出器
２５ ステージ位置検出器 ２３ 感応基板（ウェハ）
３１ コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに用いられる電子ビーム露光方法に関する。特には、ビームブラーを考慮して近接効果補正を行う電子ビーム露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、０．１μｍルール以降の微細パターン形成技術の開発が活発に行われている。その中で、メモリー量産対応も可能なほどにスループットの高めうるＥＢ縮小投影露光方法が注目されている。これはＰＲＥＶＡＩＬあるいはＳＣＡＬＰＥＬ（登録商標）と呼ばれる技術で、０．１μｍノード以下のデバイス作製に対応する量産対応機として、株式会社ニコンではＥＢステッパーとして製品化が発表されている。
【０００３】
これらの技術の一つの特長は、１００ｋＶ前後の非常に高加速の電子線を転写光源に用いることにある。高加速化するのは、０．１μｍ以下という非常に微細なレジストパターン形成に有利なためである。一般に、レジストに入射した電子線は、レジスト高分子中で散乱し、その軌道が少しずつ広がっていく、いわゆる前方散乱が起こる。しかし、電子線を高加速で照射するほどこの前方散乱径は小さくなり、パターン微細化に有利となるわけである。
【０００４】
また、光学系内で最も電子が収束する部分であるクロスオーバー部やウェハ上の投影面では、電子線の電子が相互に反発するクーロン相互作用が非常に大きく働き、ビームボケ量を大きくしてしまい、解像性劣化の要因となることも問題となっている。しかし、この場合も、電子線を高加速化することによりクーロン相互作用が小さくなり、結果としてビームボケ量が小さくなって解像性を向上させる。
【０００５】
ところで、レジスト中を散乱しながら基板（ウェハ）表面に到達した電子は、ほとんどがそのまま基板中に入り込み、そのエネルギーがほとんど０になるまで散乱を繰り返す。その散乱半径は電子線が高加速化するほど大きくなり、１００ｋＶの電圧では約５０μｍに達すると考えられる。基板に入り込んだ電子の内、ある程度の割合のものは散乱を繰り返しながら再び基板表面に戻ってきて、レジスト中に堆積して、レジスト像形成反応に寄与することになる。この基板表面に戻ってきた電子がいわゆる後方散乱電子であり、レジスト感光反応への寄与によるドーズ量変動を引き起こす。このドーズ量変動が、いわゆる近接効果とよばれる現象である。
【０００６】
したがって、高加速電子線を用いたＥＢ縮小投影露光法では、近接効果によるドーズ量変動に対する補正が非常に重要な課題となる。
近接効果補正方法として、リシェイプ補正法あるいはゴースト補正法が有力と考えられている。なお、可変成形ビーム露光法などではそのショットサイズが数μｍとかなり小さいことから、ショット毎に露光ドーズ量を最適化するという方法が実用化されているが、露光面積が２５０μｍ角と大きいＥＢステッパなどではこの方法は使えない。
【０００７】
リシェイプ補正法とは、ウェハ上への像形成が所望の線幅、形状となるように、レチクル上のパターン寸法、形状を補正する方法である。例えば、同一間隔のラインが１００μｍ角以上にわたって並んでいる、いわゆるＤＲＡＭメモリゲートのようなパターンの場合、パターン密度が高い中央部ほど近接効果の影響が大きい。このため、周辺パターンが所定の線幅となる露光条件では、中央部にいくに従ってパターン線幅は太っていくことになる。この傾向を補正するには、中央部のパターンのレチクル上における線幅を、太る分に対応する分だけ細く（マイナス補正）しておけばよい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
高性能先端デバイスを製作する際には、露光装置は、装置性能上可能な最も厳しい条件下で操作されるため、装置の様々な制御パラメータの制御性のバランスがとれていることが望ましい。そして、各制御パラメータの制御性は十分な余裕度を有していることが望ましい。これは近接効果の補正においても同様で、補正時にはこの制御性を考慮する必要がある。
【０００９】
ところで、実際にリシェイプ補正を行う際、まず、レチクル上のパターンの配置からレチクル上の各部分での近接効果量を求める。具体的には、露光ドーズ量に近接効果分として上乗せされるエネルギーをバイアス量として算出する。バイアス量とは、後方散乱電子によるバックグラウンドドーズ（ＢＧＤ、かぶり量）のことである。一般に、パターンの密度が高いほどバイアス量は多くなる。そして、算出されたバイアス量から線幅の補正量を計算する。この処理はデータ変換と呼ばれる処理の一部である。補正量を決める際には、何らかの基準バイアス量（基準ＢＧＤ）を決め、この基準バイアス量に対して補正量を決めている。基準バイアス量は、通常は近接効果の影響がほとんどない部分のバイアス量とし、近接効果の影響を受ける部分については、近接効果によって線幅が太る分だけ、レチクル上のパターン要素にマイナス補正をかけている。
【００１０】
しかし、この方法では、全ての制御パラメータの余裕度を考慮したわけではなく、ＣＤ（最小線幅、Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の制御性を保証したことにはならない。すなわち、データ変換処理で近接効果補正を計算する際には、制御パラメータとして、主に、近接効果によるバイアス量計算精度、露光ドーズ量及びその精度、ビームボケ量及びΔボケ量、レチクルパターン作製精度等を考慮していく必要がある。このうち、近接効果によるバイアス量計算精度は計算アルゴリズムに、露光ドーズ量精度は装置性能に、レチクルパターン作製精度はそのプロセス及び装置に依存してほぼ決定される。現在はバジェットで規定された値（例えば、対象線幅比の１０％以下）を目標として開発が進められており、この条件下では上記のパラメータはほぼ決定されつつある。
【００１１】
一方、ビームボケ量も装置の性能でほぼ決まってしまうものであり、光学系が有する補正残となる幾何収差に加え、ビーム電流量に依存するクーロンボケ量が支配的である。さらに、ローカルなパターン密度が高い部分における空間電荷効果、又は、経時変化等の安定性も影響する。もしビームボケ量の変動があった場合はバイアス量が変わってしまい、このバイアス量に基づいて決定したリシェイプ量も変化する。そのため、いったん決定されたリシェイプ量に基づいて作製されたレチクルが使えなくなってしまうという事態も起こり得る。そこで、ビームボケ量がある程度変動した場合でも、同一のレチクルを使用してＣＤ制御性を確保できる近接効果補正方法が求められている。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ビームボケ量の余裕度を考慮した近接効果補正方法によって、ＣＤ制御性を確保できる高加速で電子線を照射する電子ビーム露光方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の電子ビーム露光方法は、 感応基板上に転写すべきデバイスパターンをレチクル上に形成し、 該レチクルを電子ビーム照明し、 該レチクルを通過した電子ビームを前記感応基板上に投影して前記パターンを転写する露光方法であって、 予め前記レチクルのパターンの各要素に寸法変化（リシェイプ）を与えておいて近接効果を補正し、 ここで、前記パターンの各要素毎のリシェイプ量を設定する際に、前記感応基板上に投影されるビームのボケ量（ブラー）が変動した場合における近接効果に起因する各パターン要素の線幅変動を予測し、 該線幅変動が好ましい形態となるように前記リシェイプ量を設定することを特徴とする。
ビームブラーは様々な要因により変動するので、その変動を前提として、ビームブラー変動時における近接効果に起因するパターン要素の線幅変動を予測しておく。そして、その線幅変動が好ましい形態となるようリシェイプ量を決定する。このため、ビームブラーがある程度変動しても線幅精度が許容範囲内に入る。
【００１４】
本発明においては、 前記線幅変動量が各パターン要素について所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することとできる。特には、 前記デバイスパターン上のパターン密度が高いところ、あるいは、ローカルクーロンデフォーカスの生じる部分において前記パターン要素の線幅変動が所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することとできる。あるいは、 前記デバイスパターンの転写時に収差が大きい部分、あるいは、線幅制御を高精度で行うべき部分において、前記パターン要素の線幅変動が所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することとできる。
パターン密度が高くビームブラーが大きくなりやすいところで、ビームブラー変動時における近接効果に起因するパターン要素の線幅変動が多くなる。逆にいうと、パターン密度が低いところは、あまりビームブラー変動はなく、ビームブラー変動時における近接効果に起因するパターン要素の線幅変動もあまり起こらない。そこで、問題となりやすい部分に着目してそこでの線幅変動を抑える。
【００１５】
本発明においては、 前記デバイスパターンを前記感応基板上に露光したときの散乱電子ドーズ量（バック・グラウンド・ドーズ、ＢＧＤ）の分布を求め、 リシェイプ量をゼロとする部分のＢＧＤ（基準ＢＧＤ）を設定し、 他の部分のリシェイプ量を、該部分のＢＧＤと前記基準ＢＧＤとの差に基づいて設定し、 ここで、前記デバイスパターン上のビームブラーが大きくなりやすい部分、又は、ビームブラー変動が予測される部分のＢＧＤを基準ＢＧＤとすることが好ましい。
【００１６】
本発明においては、 前記デバイスパターン上のビームブラーが大きくなりやすい部分、又は、ビームブラー変動が予測される部分における露光のしきい値を、ビームブラー変動によっても線幅変動が起きないようなレベルに設定することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、分割転写方式の電子ビーム露光装置の概要を説明する。
図２は、分割転写方式の電子ビーム露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には２段のコンデンサレンズ２、３が備えられており、電子線は、これらのコンデンサレンズ２、３によって収束されブランキング開口７にクロスオーバーＣ．Ｏ．を結像する。
【００１８】
二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム成形開口）４は、レチクル（マスク）１０の一つのサブフィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照明する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。
【００１９】
ビーム成形開口４の下方には、ブランキング偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにする。
ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器（照明光学系の主偏向器）８が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを図２の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系の視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明を行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置されている。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形開口４を結像させる。
【００２０】
レチクル１０は、実際には光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がっている。レチクル１０上には、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパターン（チップパターン）が形成されている。もちろん、複数のレチクルに１個の半導体デバイスチップをなすパターンを分割して配置しても良い。レチクル１０上のパターンは、多数のサブフィールドに分割されている。
【００２１】
レチクル１０は、移動可能なレチクルステージ１１上に載置されており、レチクル１０を光軸垂直方向（ＸＹ方向）に動かすことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるレチクル上の各サブフィールドを照明することができる。
レチクルステージ１１には、レーザ干渉計を用いた位置検出器１２が付設されており、レチクルステージ１１の位置をリアルタイムで正確に把握することができる。
【００２２】
レチクル１０の下方には、投影レンズ１５及び１９並びに投影光学系の主偏向器（像位置調整偏向器）１６が設けられている。レチクル１０の１つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ１５、１９、主偏向器１６によって感応基板（ウェハ）２３上の所定の位置に結像される。ウェハ２３上には、適当なレジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズが与えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ２３上に転写される。
【００２３】
レチクル１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられている。コントラスト開口１８は、レチクル１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断する。
【００２４】
ウェハ２３は、静電チャック（図示されず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウェハステージ２４とを、互いに逆の方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるチップパターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と同様の位置検出器２５が装備されている。
【００２５】
ウェハ２３の直上には、反射電子検出器２２が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパターンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、その際のマークからの反射電子を検出することにより、レチクル１０とウェハ２３の相対的位置関係や電子線（ビーム）の性状を知ることができる。
【００２６】
上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６ａを介してコントローラ３１によりコントロールされる。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、コントローラ３１により制御される。ステージ位置検出器１２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。
【００２７】
コントローラ３１は、ステージ位置の制御誤差を把握し、その誤差を主偏向器１６で補正する。これにより、レチクル１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の目標位置に合わせるよう制御できる。そして、ウェハ２３上で各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、レチクル１０上のチップパターン全体がウェハ２３上に転写される。
【００２８】
次に、図３を参照して近接効果の挙動を説明する。
図３は、近接効果量と補正量との関係を模式的に示すグラフである。グラフの横軸は、巨大露光部からの距離（μｍ）、縦軸は、線幅が０．１μｍのラインパターンの近接効果によるサイズ変化量（μｍ）を示す。ここで、露光部からの距離とは、一辺が５０μｍの大きさの巨大露光部の一辺からの距離を示す。巨大露光部に近いほど近接効果の影響が大きく（バイアス量が大きく）、遠いほど少ない。サイズ変化量とは、０の場合はパターンのサイズが変化しない場合を示し、値が大きいほどパターンが太り、小さいほど細る。
また、ビームボケ量（ｎｍ）を意図的に変化させたときの近接効果量と補正量との関係を求めた。ビームボケ量は電流密度を変えたり、フォーカスを変化させることによって変化させた。
【００２９】
グラフからわかるように、ビームボケ量によらず、巨大露光部からの距離が近い場合はパターンが太り、同距離が遠くなるほど細くなっている。すなわち、巨大露光部に近いと同部での近接効果の影響が大きくなる（後方散乱電子によるＢＧＤが大きくなる）ため、パターンサイズが太ることになる。
【００３０】
さらに、ビームボケ量を変化させた場合は、距離が１０μｍ程度までは、ビームボケ量がどの値でも、距離が遠くなるほどパターンが同じように細っている。つまり、線幅の変化にビームボケの影響が現れないためビームボケ量に対する余裕度が非常に大きい条件であるといえる。しかし、距離が１０μｍ以上になると、ビームボケ量によってサイズの変化幅が極度に広くなり、ビームボケ量が多いほど細っていく傾向がある。つまり、近接効果の影響が比較的少ない部分においては、何らかの影響でビームボケが発生すると、このビームボケが線幅に大きく影響を与えることを示す。
【００３１】
図４は、露光ドーズ量を変えた場合の、近接効果量とパターンサイズとの関係におけるビームブラーの影響を示すグラフであり、図４（Ａ）は露光ドーズ量が３２μＣ／ｃｍ２、図４（Ｂ）は露光ドーズ量が３６μＣ／ｃｍ２の場合を示す。グラフの横軸は、巨大露光部からの距離、縦軸は、線幅が０．１μｍのラインパターンが近接効果の影響を受けた場合に、実際に形成される露光パターンの線幅（ＣＤ）を示す。各露光ドーズ量において、ビームブラーを２０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍと変化させた。
【００３２】
図４（Ａ）に示すように、露光ドーズ量が３２μＣ／ｃｍ２の場合は、巨大露光部からの距離が近い場合は線幅（ＣＤ）は太っており、距離が遠くなるほど細くなっている。そして、ビームブラーの変動による線幅の変動幅は、いずれの距離においてもほぼ一定で、０．０２μｍ以内である。
【００３３】
図４（Ｂ）に示すように、露光ドーズ量が３６μＣ／ｃｍ２の場合も、巨大露光部からの距離が近い場合は線幅（ＣＤ）は太っており、距離が遠くなるほど減少している。しかし、ビームブラーの変動による線幅の変動幅は、距離が１０μｍ程度以上から広くなり、約５０μｍ程度の時に最も広く、約０．０３μｍ程度である。
【００３４】
以上のように、ビームブラーを変化させたときの線幅の収束域（変動幅）は、露光ドーズ量に応じて変化する。そして、適切な露光ドーズ量においては、ビームブラーが発生しても（例えば、空間電荷効果で局所的にフォーカスが変化しても）、線幅の寸法変化が少ない条件となる。この現象は、ピボタルポイントを考えることで理解できる。ここでピボタルポイントとは、ビームブラーの変動による線幅の変動幅が極めて狭い条件である。
このように、近接効果補正時に制御パラメータの余裕度を確保する基準バイアス量は、露光ドーズ量に大きく依存している。すなわち、適切な基準バイアス量のレベルは、露光ドーズ量で制御される。
【００３５】
ここで、ビームブラーの変動と線幅変動との関係を図５を参照しつつ簡単に説明しておく。
図５は、ピボタルポイントにおけるビームブラーの変動と線幅変動との関係を模式的に示す図である。図の横軸は位置、縦軸は強度を示す。図中の実線はビームブラー、破線はパターンの露光強度の分布を表す。
図に示すように、ビームブラーの異なる場合（図のＢ１、Ｂ２で示す）、あるしきい値のときのみ、パターン幅が同一となる条件がある。これがピボタルポイントである。すなわち、ピボタルポイントとは、ビームブラー（ビームボケ）とＣＤとに相関がない露光条件となる。
【００３６】
ところで、ビームブラー変動の発生要因として、空間電荷効果と、サブフィールド内の収差分布やＥＢステッパーの長期使用等が考えられる。
空間電荷効果の影響が大きい部分は、図３においては、巨大露光部からの距離が数μｍ以下の部分で、ローカルなパターン密度が高い部分である。空間電荷効果が大きいと、その部分で基準となるフォーカスに対して局所的にデフォーカスしてしまうという現象が起こる。このときのデフォーカス量は、標準パターン部分のパターン密度と、パターン密度が高い部分のローカルなビーム電流密度に依存してほぼ決定される。例えば、標準パターン部分のパターン密度が５％であり、ローカルなパターン密度が高い（５０％）部分のビーム電流密度が１６ｍＡ／ｃｍ２である場合、ローカルなパターン密度が高い部分は数μｍデフォーカスしてしまう。このデフォーカスした部分を補正しないとＣＤ精度が確保できないため、デフォーカス量も考慮して近接効果補正を行う必要がある。このような補正を行うものとして、クーロンデフォーカス量を予め計算し、ブラーマップを作成し、各パターン要素の線幅補正量を決めるというアルゴリズムが開発されつつある。しかし、このアルゴリズムでは、全てのパターンに対して精度よく計算することは困難である。そこで、近接効果補正をより容易に高精度に行うため、ビームブラー変動による線幅の収束域（変動幅）が最小となる領域を、このローカルクーロンデフォーカスが生じる領域（すなわち、空間電荷効果の影響が大きい部分、パターン密度が高い部分）に合わせて補正するとよい。
【００３７】
また、サブフィールド内の収差分布やＥＢステッパーの長期使用に伴う変動も考慮して近接効果補正を行う必要がある。特に、電子軌道が最適値からずれると、サブフィールドの端部でブラーが増大するといったことも起こり得る。この部分にＣＤ制御を高精度で行いたいパターンが存在する場合、ビームブラー変動による線幅の収束域（変動幅）が最小となる領域を、サブフィールドの端部に合わせて補正するとよい。これにより、近接効果補正をより高精度に行うことができる。なお、サブフィールド内のブラー分布やＥＢステッパーの長期使用によるビームブラーの変動がある場合、この近接効果補正方法で十分にＣＤ精度を確保することができる。
【００３８】
次に、本発明の実施の形態の近接効果補正方法について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る電子ビーム露光装置における近接効果補正方法を説明するフローチャートである。
まず、Ｓ１で、レチクル上に形成するデバイスパターンの形状を決定する。そして、Ｓ２で、このデバイスパターン形状に基づいて近接効果によるバイアス量分布を設定する。ここで、バイアス量分布は、前方散乱と後方散乱の強度分布関数（ＥＩＤ関数）を用い、通常二重又は三重ガウス分布で近似する。次に、Ｓ３で、ビームブラー（ビームボケ）量が変化したときの線幅の変動を予測し、Ｓ４で線幅変動を最も望ましい形態とする（すなわち、ビームブラーが変動したときのＣＤ収束域が最も狭くなる（ピボタルポイント））露光ドーズ量を設定し、さらに、この露光ドーズ量においてリシェイプ量をゼロとする部分を決定し、この部分のバイアス量を基準バイアス量に設定する。リシェイプ量をゼロとする部分としては、近接効果の影響がほとんどない部分、ビームブラーが大きくなりやすい部分、又は、ビームブラーの変動が予測される部分などが好ましい。
そして、Ｓ５で、この基準バイアス量に対して、Ｓ２で求めたバイアス量分布に基づいてリシェイプ量を計算する。これにより、Ｓ６で、近接効果補正量（リシェイプ量）のデータを取得する。なお、リシェイプ量を計算する際に、近接効果によるバイアス量計算精度、及び／又は、露光ドーズ量精度等も合わせて考慮することが好ましい。
【００３９】
次に、本発明の近接効果補正方法の実施例について説明する。
本実験は、１００ｎｍノードのメモリゲート近接効果補正を目的として行った。
レチクルパターンは、ゲート線幅が４００ｎｍで、Ｌ／Ｓ比を１／１とした（Ｓ１）。なお、簡略化のためこの汎用メモリ用ゲートパターンのみとし、周辺回路パターンは省略した。そして、このパターンをデータ変換ソフトに挿入してバイアス量分布を計算した（Ｓ２）。この際、ＥＩＤ関数は、二重ガウス関数で近似した。ＥＩＤ関数のパラメータは、βｆ＝７ｎｍ、βｂ＝３０μｍ、η＝０．４とした。ここで、βｆは前方散乱電子の拡がり半径、βｂは後方散乱電子の広がり半径、ηは後方散乱電子の拡がり半径／前方散乱電子の拡がり半径を示す。この結果、パターン密度が５０％の部分で最も近接効果の影響が大きくなった。このときの近接効果の影響は、図３において距離が０．１μｍ前後の部分と同等の線幅変動を示すことがわかった。
【００４０】
そこで、クーロンデフォーカスが生じる領域（すなわち、近接効果の影響が大きい部分、パターン密度が高い部分）であるパターンの中心部分でビームブラーを意図的に変動させ（Ｓ３）、ＣＤ収束域が最も狭くなる露光ドーズ量を計算又は実験により求めた。この実験においては、露光ドーズ量が３８μＣ／ｃｍ２のときにＣＤ収束域が最も狭くなった。そして、この露光ドーズ量において、リシェイプ量をゼロとする部分を求め、この部分のバイアス量を基準バイアス量に設定した（Ｓ４）。
【００４１】
そして、この基準バイアス量に対して、Ｓ２で求めたバイアス量分布に応じて、各パターンのリシェイプ量を算出し、パターンの近接効果補正量データを得た（Ｓ６）。
【００４２】
実験に用いるレチクルは、電子散乱体として厚さが２μｍのＳｉメンブレンと、このメンブレンを保持するストラット構造体を基本構造とした。そして、Ｓｉメンブレン上に開口パターンを形成し、その開口を通過した電子がウェハ上に縮小投影されて露光される。レチクル基板には６インチのＳＯＩウェハを用いてメンブレンを形成した。なお、メンブレンでは位置歪に対してメンブレン自体の応力を制御する必要があるため、ＳＯＩウェハ上にボロンを熱拡散させて応力を制御した。レチクルパターンは、上述のようにゲート線幅が４００ｎｍで、Ｌ／Ｓ＝１／１とした。
【００４３】
露光装置は、ニコンで開発されたＥＢステッパ実験機を用いた。同機の主要なスペックは、電子線加速電圧１００ｋＶ、縮小倍率４倍、一括露光エリア０．２５ｍｍ角とし、露光基板には８インチＳｉウェハを用いた。
【００４４】
本実施例においては、まず、８インチウェハ上に０．３μｍ厚のレジストを塗布し、プリベークを行った後露光装置に搬送した。なお、ＥＢレジストには住友化学株式会社製の化学増幅型ネガ型レジストＮＥＢシリーズを用いた。
【００４５】
一次露光用レチクルを露光装置内に搬送した後、露光実験を実施した。露光後、ＰＥＢ及び現像を行い、ＣＤ−ＳＥＭ機で線幅を評価した。その結果、露光領域全面でパターンは均一な線幅で形成されていた。さらに、再現性確認のため、一日後、同様の実験を行った。その際のビームボケ量と、前日のビームボケ量との差Δブラーは１２ｎｍであった。前日と同様のレチクルを使用し、露光後現像した結果、露光領域全面でパターンは均一な線幅で形成されており、再現性が確認された。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ビームボケ量の余裕度を考慮した近接効果補正方法によって、ＣＤ制御性を確保できる高加速で電子線を照射する電子ビーム露光方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子ビーム露光装置における近接効果補正方法を説明するフローチャートである。
【図２】分割転写方式の電子ビーム露光装置の光学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図である。
【図３】近接効果量と補正量との関係を模式的に示すグラフである。
【図４】露光ドーズ量を変えた場合の、近接効果量とパターンサイズとの関係におけるビームブラーの影響を示すグラフであり、図４（Ａ）は露光ドーズ量が３２μＣ／ｃｍ２、図４（Ｂ）は露光ドーズ量が３６μＣ／ｃｍ２の場合を示す。
【図５】ピボタルポイントにおけるビームブラーの変動と線幅変動との関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ 電子銃 ２、３ コンデンサレンズ
４ 矩形開口 ５ ブランキング偏向器
７ ブランキング開口 ８ 照明ビーム偏向器
９ 照明レンズ １０ レチクル
１１ レチクルステージ １２ ステージ位置検出器
１５、１９ 投影レンズ １６ 主偏向器
１８ コントラスト開口 ２２ 反射電子検出器
２５ ステージ位置検出器 ２３ 感応基板（ウェハ）
３１ コントローラ
Claims (6)
- 感応基板上に転写すべきデバイスパターンをレチクル上に形成し、
該レチクルを電子ビーム照明し、
該レチクルを通過した電子ビームを前記感応基板上に投影して前記パターンを転写する露光方法であって、
予め前記レチクルのパターンの各要素に寸法変化（リシェイプ）を与えておいて近接効果を補正し、
ここで、前記パターンの各要素毎のリシェイプ量を設定する際に、前記感応基板上に投影されるビームのボケ量（ブラー）が変動した場合における近接効果に起因する各パターン要素の線幅変動を予測し、
該線幅変動が好ましい形態となるように前記リシェイプ量を設定することを特徴とする電子ビーム露光方法。 - 前記線幅変動量が各パターン要素について所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム露光方法。
- 前記デバイスパターン上のパターン密度が高いところ、あるいは、ローカルクーロンデフォーカスの生じる部分において前記パターン要素の線幅変動が所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム露光方法。
- 前記デバイスパターンの転写時に収差が大きい部分、あるいは、線幅制御を高精度で行うべき部分において、前記パターン要素の線幅変動が所定範囲内となるように前記リシェイプ量を決定することを特徴とする請求項１記載の電子ビーム露光方法。
- 前記デバイスパターンを前記感応基板上に露光したときの散乱電子ドーズ量（バック・グラウンド・ドーズ、ＢＧＤ）の分布を求め、
リシェイプ量をゼロとする部分のＢＧＤ（基準ＢＧＤ）を設定し、
他の部分のリシェイプ量を、該部分のＢＧＤと前記基準ＢＧＤとの差に基づいて設定し、
ここで、前記デバイスパターン上のビームブラーが大きくなりやすい部分、又は、ビームブラー変動が予測される部分のＢＧＤを基準ＢＧＤとすることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の電子ビーム露光方法。 - 前記デバイスパターン上のビームブラーが大きくなりやすい部分、又は、ビームブラー変動が予測される部分における露光のしきい値を、ビームブラー変動によっても線幅変動が起きないようなレベルに設定することを特徴とする請求項３、４又は５記載の電子ビーム露光方法。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007013030A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Nuflare Technology Inc | 描画方法、描画装置及び電子ビーム描画における電子ビームの加速電圧値取得方法 |
| JP2009510798A (ja) * | 2005-10-03 | 2009-03-12 | 日本電子株式会社 | 整形電子ビーム描画のための電子ビームカラム |
| KR20140041736A (ko) * | 2011-06-25 | 2014-04-04 | 디2에스, 인코포레이티드 | 하전된 입자 빔 리소그래피로 패턴들을 형성하기 위한 방법 및 시스템 |
| US9448473B2 (en) | 2009-08-26 | 2016-09-20 | D2S, Inc. | Method for fracturing and forming a pattern using shaped beam charged particle beam lithography |
| US9465297B2 (en) | 2011-06-25 | 2016-10-11 | D2S, Inc. | Method and system for forming patterns with charged particle beam lithography |
| US9612530B2 (en) | 2011-02-28 | 2017-04-04 | D2S, Inc. | Method and system for design of enhanced edge slope patterns for charged particle beam lithography |
| US9625809B2 (en) | 2008-09-01 | 2017-04-18 | D2S, Inc. | Method and system for forming patterns using charged particle beam lithography with variable pattern dosage |
| US9715169B2 (en) | 2008-09-01 | 2017-07-25 | D2S, Inc. | Method and system for forming a pattern on a reticle using charged particle beam lithography |
| US9859100B2 (en) | 2012-04-18 | 2018-01-02 | D2S, Inc. | Method and system for dimensional uniformity using charged particle beam lithography |
| US10031413B2 (en) | 2011-09-19 | 2018-07-24 | D2S, Inc. | Method and system for forming patterns using charged particle beam lithography |
| JP2019075543A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-05-16 | アイエムエス ナノファブリケーション ゲーエムベーハー | マルチビーム描画装置において露光される露光パターンにおける線量関連の特徴再形成 |
-
2002
- 2002-07-25 JP JP2002216360A patent/JP2004063546A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007013030A (ja) * | 2005-07-04 | 2007-01-18 | Nuflare Technology Inc | 描画方法、描画装置及び電子ビーム描画における電子ビームの加速電圧値取得方法 |
| JP2009510798A (ja) * | 2005-10-03 | 2009-03-12 | 日本電子株式会社 | 整形電子ビーム描画のための電子ビームカラム |
| US9625809B2 (en) | 2008-09-01 | 2017-04-18 | D2S, Inc. | Method and system for forming patterns using charged particle beam lithography with variable pattern dosage |
| US10101648B2 (en) | 2008-09-01 | 2018-10-16 | D2S, Inc. | Method and system for forming a pattern on a reticle using charged particle beam lithography |
| US9715169B2 (en) | 2008-09-01 | 2017-07-25 | D2S, Inc. | Method and system for forming a pattern on a reticle using charged particle beam lithography |
| US9448473B2 (en) | 2009-08-26 | 2016-09-20 | D2S, Inc. | Method for fracturing and forming a pattern using shaped beam charged particle beam lithography |
| US9612530B2 (en) | 2011-02-28 | 2017-04-04 | D2S, Inc. | Method and system for design of enhanced edge slope patterns for charged particle beam lithography |
| US9465297B2 (en) | 2011-06-25 | 2016-10-11 | D2S, Inc. | Method and system for forming patterns with charged particle beam lithography |
| JP2014520403A (ja) * | 2011-06-25 | 2014-08-21 | ディー・ツー・エス・インコーポレイテッド | 荷電粒子ビームリソグラフィを用いてパターンを形成するための方法およびシステム |
| KR20140041736A (ko) * | 2011-06-25 | 2014-04-04 | 디2에스, 인코포레이티드 | 하전된 입자 빔 리소그래피로 패턴들을 형성하기 위한 방법 및 시스템 |
| KR101979799B1 (ko) * | 2011-06-25 | 2019-08-30 | 디2에스, 인코포레이티드 | 하전된 입자 빔 리소그래피로 패턴들을 형성하기 위한 방법 및 시스템 |
| US10031413B2 (en) | 2011-09-19 | 2018-07-24 | D2S, Inc. | Method and system for forming patterns using charged particle beam lithography |
| US9859100B2 (en) | 2012-04-18 | 2018-01-02 | D2S, Inc. | Method and system for dimensional uniformity using charged particle beam lithography |
| US10431422B2 (en) | 2012-04-18 | 2019-10-01 | D2S, Inc. | Method and system for dimensional uniformity using charged particle beam lithography |
| JP2019075543A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-05-16 | アイエムエス ナノファブリケーション ゲーエムベーハー | マルチビーム描画装置において露光される露光パターンにおける線量関連の特徴再形成 |
| JP7201364B2 (ja) | 2017-08-25 | 2023-01-10 | アイエムエス ナノファブリケーション ゲーエムベーハー | マルチビーム描画装置において露光される露光パターンにおける線量関連の特徴再形成 |
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