JP2009194285A - 半導体装置及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置の偏向幅で決まる偏向領域の境界で隣接するパターン間のスペースの解像性を向上することを目的とする。
【解決手段】露光対象物上の露光装置の偏向幅で決まる複数の偏向領域を電子ビームで走査しながらパターンを露光して半導体装置又はフォトマスクを製造する製造方法において、偏向領域の境界近傍に存在し、且つ、第１の偏向領域に属する第１のパターンを抽出する手順と、第１のパターンに隣接し、且つ、第１の偏向領域とは異なる第２の偏向領域に属する第２のパターンを探索する手順と、偏向領域の位置ズレによる抽出された第１のパターンと探索された第２のパターンとの間の距離の変化が最小になるように、第１のパターンの幅に応じて露光データにデータ加工を施す手順をコンピュータに実行させるように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置及びフォトマスクの製造方法に係り、特に電子ビーム露光技術による半導体装置及びフォトマスクの製造方法に関する。

電子ビーム露光装置では、露光するべき領域を主偏向器の偏向幅で決まる複数のフィールドに分割すると共に、各フィールドを副偏向器の偏向幅で決まる複数のサブフィールドに分割して、分割したサブフィールド毎に可変成形の電子ビームを照射してパターンを露光する。このため、サブフィールド境界を跨ぐパターンの接続部分の繋ぎ精度、特に隣接するフィールドに属するサブフィールド間のパターンの接続精度は厳しく、サブフィールド境界のパターンの解像性が劣化する問題がある。

図１は、フィールドとサブフィールドの関係を説明する図である。図１において、１１は半導体ウェーハ１上のフィールドを示し、１２は１つのフィールド１１を構成するサブフィールドを示す。又、太線の矢印ＳＣ１は、フィールド１１の集合に対する電子ビームの走査方向を概念的に示し、太線の矢印ＳＣ２は、サブフィールド１２の集合に対する（即ち、１フィールド１１内の）電子ビームの走査方向を概念的に示す。尚、図１では説明の便宜上、９つのフィールド１１の集合を示す。

従来、サブフィールド境界を跨ぐパターンの繋ぎ精度を向上させる方法としては、特許文献１の如き繋ぎ部分に追加パターンを発生する方法や、特許文献２の如きフィールドの境界位置を変えて多重露光する方法等が提案されている。
特開平６−１３２９８号公報 特開２００２−１７０７６８号公報

近年の半導体装置（又は、半導体デバイス）の微細化及び高密度化に伴い、サブフィールドの位置精度誤差によるサブフィールド境界のパターンの繋ぎ精度劣化だけでなく、サブフィールド境界における狭スペースの解像性の劣化も問題となっている。大きなパターン間の狭スペース程、電子ビームの基板からの後方散乱による露光量の被りが大きく、サブフィールド間の位置ズレによりショートが発生しやすい。

しかし、特許文献１のように追加パターンを発生する方法はスペースには適用できない。又、特許文献２のように多重露光する方法は、パターンの位置ズレが電子ビームのボケと同様の影響を露光結果にもたらし、狭スペースの露光マージンが低下するので、このような方法の採用は極力避けたいところである。このように、従来の方法は、狭スペースの解像性の劣化を確実に防止することができないという問題があった。

そこで、本発明は、露光装置の偏向幅で決まる偏向領域の境界で隣接するパターン間のスペースの解像性を向上可能な半導体装置及びフォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、露光対象物上の露光装置の偏向幅で決まる複数の偏向領域を電子ビームで走査しながらパターンを露光して半導体装置又はフォトマスクを製造する製造方法であって、該偏向領域の境界近傍に存在し、且つ、第１の偏向領域に属する第１のパターンを抽出する手順と、該第１のパターンに隣接し、且つ、該第１の偏向領域とは異なる第２の偏向領域に属する第２のパターンを探索する手順と、該偏向領域の位置ズレによる抽出された該第１のパターンと探索された該第２のパターンとの間の距離の変化が最小になるように、該第１のパターンの幅に応じて露光データにデータ加工を施す手順をコンピュータに実行させる製造方法が提供される。

開示の半導体装置及びフォトマスクの製造方法によれば、露光装置の偏向幅で決まる偏向領域の境界で隣接するパターン間のスペースの解像性を向上することが可能となる。

半導体装置又はフォトマスクを製造する際に、露光するべき領域を露光装置の偏向幅で決まる複数の偏向領域に分割し、偏向領域の境界で隣接するパターン間のスペースの変化を最小限にすることで、偏向領域の境界の狭スペースの解像性を向上する。即ち、偏向領域間の位置ズレによるスペースの変化を最小限にすることで、偏向領域の境界の狭スペースの解像性を向上する。

露光データの加工が偏向領域の境界で隣接するパターン内で閉じているので、それ以外のスペースの解像性は偏向領域の位置ズレに影響されない。又、露光データのデータ加工が偏向領域の境界で隣接するパターンのみに対して行われるので、露光データのデータ加工に伴う露光データのデータ量の増加は非常に少なくて済む。これにより、電子ビーム露光装置の描画解像度を向上することができる。

以下に、本発明の半導体装置及びフォトマスクの製造方法の各実施例を、図２以降と共に説明する。

図２は、本発明を適用可能な電子ビーム露光装置２０の概略構成を示す図である。図２において、電子ビーム露光装置２０は、露光データ作成装置２１、電子ビーム制御装置２２及び露光装置２３を有する。露光装置２３は、電子銃２３１、矩形成形マスク２３２、マスク偏向器２３３、ブロックマスク２３４、マスク偏向器２３５、フォーカスレンジ調整部２３６、主偏向器２３７、副偏向器２３８及びステージ２３９を有する。露光データ作成装置２１は、記憶部（図示せず）、入力装置（図示せず）、ホスト装置（図示せず）等から入力された設計データに基づいて露光するべき半導体装置又はフォトマスクの露光データを作成する。電子ビーム制御装置２２は、露光データに基づいて露光装置２３の各部を制御する。これにより、電子銃２３１から出射された電子ビームは、矩形成形マスク２３２〜副偏向器２３８を介してステージ２３９上に載置されたウェーハ１を照射し、ウェーハ１上に形成されたレジスト層には露光データに応じたパターンが露光される。

露光データ作成装置２１は、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサと、プログラムやデータ等を格納する記憶部と、キーボード等の入力部とを備えた汎用のコンピュータにより構成可能である。記憶部は、プログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体自体であっても、コンピュータ読取可能な記憶媒体からプログラムがインストールされるものであっても良い。プログラムには、コンピュータに少なくとも露光データ作成処理の手順を実行させるプログラムが含まれ、本実施例では説明の便宜上、コンピュータに半導体装置及びフォトマスクの製造工程の手順を実行させるプログラムが記憶部に格納されているものとする。

このような電子ビーム露光装置２０によりフォトマスクのパターンがウェーハ１上に露光された後、周知のマスクプロセスによりブロックマスク２３４等の各種フォトマスクが製造される。又、電子ビーム露光装置２０により半導体装置（又は、半導体デバイス）のパターンがウェーハ１上に露光された後、周知のウェーハプロセスにより半導体装置が製造される。

フィールドやサブフィールドのような露光装置２３の偏向幅で決まる複数の偏向領域を走査しながらパターンを露光していく電子ビーム露光装置２０では、異なる偏向領域に属するパターンが偏向領域の境界で隣接する場合に、偏向領域の位置ズレによって生じるパターン間の距離の変化を最小限にするように露光データを加工する必要がある。この場合の露光データの加工とは、パターンの形状を変える、パターンに与える露光量を変える、パターンを新たに追加する等の処理を露光データに施すことを言う。

パターンが大きくなる程ウェーハ（又は、半導体基板）１からの電子ビームの後方散乱による露光量の被りが大きく、露光量変動に対するマージンが小さくなり、それらのパターン間の挟スペースでは偏向領域の位置ズレによってショートが発生しやすくなるので、大きなパターン程確実なスペースの確保が必要となる。そこで、本実施例では、図３に示すような露光データ作成処理を行う。

図３は、本実施例において露光データ作成装置２１、即ち、コンピュータのプロセッサが実行する露光データ作成処理を説明するフローチャートである。図３において、ステップＳ１は、ウェーハ１上の露光するべき領域を複数の偏向領域に分割する。具体的には、ウェーハ１上の露光するべき領域を例えば図１に示す如きフィールド１１に分割して、更に各フィールド１１をサブフィールド１２に分割する。ステップＳ２は、ステップＳ１により露光するべき領域を分割して得た複数の偏向領域の境界（サブフィールド１２の境界）の近傍に存在するパターンを抽出する。ステップＳ３は、ステップＳ２により抽出されたパターンに隣接し、且つ、異なる偏向領域（サブフィールド１２）に属するパターンを探索領域内で探索する。ステップＳ４は、偏向領域（サブフィールド１２）の位置ズレによるステップＳ２で抽出されたパターンとステップＳ３で探索されたパターンとの間の距離の変化が最小になるように、ステップＳ２で抽出したパターンの幅に応じた露光データの加工を行う。ステップＳ３，Ｓ４は、抽出パターン数分繰り返される。本実施例では、ステップＳ１により露光するべき領域を分割して得た複数の偏向領域がサブフィールド１２であるものとするが、複数の偏向領域はフィールド１１であっても良い。ステージ２３９の移動によってウェーハ１上の走査位置を調整するために位置ズレが大きくなり易いことから、偏向領域の境界で隣接するパターン間のスペースの解像性を向上する効果は、偏向領域がフィールド１１である場合により顕著となる。

図４は、偏向領域境界で隣接するパターンの一例を示す平面図である。図４において、Ａはある偏向領域の境界に存在するパターンを示し、Ｂ〜ＦはパターンＡの右辺の近傍に存在すると共にパターンＡとは異なる偏向領域に属するパターンを示す。又、ＰｗはパターンＡのパターン幅、ＰｄはパターンＡとパターンＣ，Ｅとの間の距離、ＳｒはステップＳ３における探索領域を示す。パターンＣ，Ｅは、パターンＡの隣接パターンである。パターンＢは、パターンＡの辺から垂直な方向に存在しないため、パターンＡの隣接パターンではない。パターンＤは、パターンＡの辺から垂直な方向に外部指定の間隔Ｉｎｔの範囲内にその一部が含まれているものの、パターンＣに遮られているため、パターンＡの隣接パターンではない。パターンＦは、パターンＡの辺から垂直な方向に存在するものの、外部指定の間隔Ｉｎｔの範囲内にその一部が含まれていないため、パターンＡの隣接パターンではない。

図５は、図３に示すステップＳ３の処理をより詳細に説明するフローチャートである。図５において、ステップＳ３１は、候補となるパターンが探索領域Ｓｒにかかっているか否かを判定する。候補となるパターンはパターンＢ，Ｆの場合、ステップＳ３１の判定結果はＮＯとなり処理は終了する。一方、候補となるパターンがパターンＣ，Ｄ，Ｅの場合、ステップＳ３１の判定結果はＹＥＳとなり、処理はステップＳ３２へ進む。ステップＳ３２は、候補となるパターンが他のパターンに遮られていないか否かを判定する。候補となるパターンがパターンＤの場合、ステップＳ３２の判定結果はＮＯとなり処理は終了する。候補となるパターンがパターンＣ，Ｅの場合、ステップＳ３２の判定結果はＹＥＳとなり、処理はステップＳ３３へ進む。ステップＳ３３は、候補となるパターンＣ，Ｅを、抽出パターンＡに隣接すると共に異なる偏向領域（サブフィールド１２）に属する隣接パターンとして追加し、処理は終了する。ステップＳ３１〜Ｓ３３は、抽出パターンＡの各辺に対して、且つ、異なる偏向領域（サブフィールド１２）内のパターン数分繰り返される。

図３に示すステップＳ４において、ある程度離れたパターン同士であれば、それらのパターン間のスペースの解像性は偏向領域（サブフィールド１２）の位置ズレの影響を受け難いので、データ加工を施すことによるデータ作成時間の増加やデータ量の増加を抑制するために、パターン間の距離が規定値内である場合にのみデータを加工する。

一方、偏向領域（サブフィールド１２の）境界で隣接するパターン間の距離が規定範囲内であっても、他のパターンで遮られる場合には、隣接するパターンに関してデータの加工をする必要はない。これは、後述するように、ショートが発生しやすい大きなパターンの場合、パターンを分割して隣接するパターンとの間だけでデータの加工を閉じるようにしているので、それらの外にあるパターンに対して偏向領域（サブフィールド１２）の位置ズレの影響は生じないからである。

そこで、ステップＳ４は、パターンの幅に応じてデータ加工方法（ｍａ）、（ｍｂ）、（ｍｃ）を以下のように切り替えて採用する。

データ加工方法（ｍａ）： 図６は、データ加工方法（ｍａ）を説明する図である。図６及び後述する図７及び図８において、加工前のパターンは左側に示し、加工後のパターンは右側に示す。偏向領域Ｆ１内のパターン幅Ｐｗ１が外部指定した幅Ｗｓ１以上の太いパターンＰ１であれば、パターンＰ１をエッジ部と内部に分割し、外部指定した間隔Ｉｎｔ１の範囲内に隣接するパターン幅Ｐｗ２のパターンＰ２の側のパターンＰ１のエッジ部を隣接するパターンＰ２が属する偏向領域Ｆ２から描画されるように登録変更する。この結果、偏向領域境界は太いパターンＰ１の内側に移るので、偏向領域Ｆ１又はＦ２の位置ズレはスペースＳに影響を及ぼさなくなり、スペースＳにおいてショートが発生しにくくなる。ここで、外部指定する幅Ｗｓ１は、線幅に対して許容される変動量の範囲を±Ｔｐ％、偏向領域Ｆ２の最大位置ズレ量をΔＸmaxとしたとき、（２×ΔＸmax）／（Ｔｐ／１００）以上であることが望ましい。これは、偏向領域Ｆ１，Ｆ２の境界をパターンＰ１の内側に移したことにより、偏向領域Ｆ１又はＦ２の位置ズレで線幅がそれだけ変動する可能性を考慮するためである。又、エッジ部分の幅は、「偏向領域Ｆ２の最大位置ズレ量の２倍」＋「電子ビームのボケ量」以上、且つ、「パターン幅Ｐｗ１の半分」以下であることが望ましい。この最小値の条件は、偏向領域Ｆ２がパターンＰ１のエッジ部と内部が近づく方向に位置ズレを起こしたときに、本来パターンＰ１の内部に留まるべき露光量がスペースＳにまで広がらないようにするためである。

データ加工方法（ｍｂ）： 図７は、データ加工方法（ｍｂ）を説明する図である。偏向領域Ｆ１内のパターン幅Ｐｗ１が外部指定した幅Ｗｓ２以上、且つ、幅Ｗｓ１未満のやや太いパターンＰ１であれば、パターンＰ１をエッジ部と内部に分割し、外部指定した間隔Ｉｎｔ２の範囲内に隣接するパターン幅Ｐｗ２のパターンＰ２が存在する側のエッジ部と相手パターンＰ２のエッジ部の露光量を夫々半分にして互いの偏向領域Ｆ１，Ｆ２に二重登録する。このように、パターンＰ１を分割し、偏向領域境界で隣接するパターンＰ１，Ｐ２の向き合う側のみデータを加工することで、偏向領域Ｆ１又はＦ２の位置ズレの影響はペアのパターンＰ１，Ｐ２の外側には現れない。又、パターンＰ１，Ｐ２の向き合う側は二重露光することにより、線幅の変動とスペースＳの変動の両方を適度に低減できる。このデータ加工を行うパターンＰ１，Ｐ２は、加工方法（ｍａ）程スペースＳの解像性確保がシビアではないものの、スペースＳの変動と線幅の変動の両方を低減したい場合に効果的である。そのため、外部指定する幅Ｗｓ２は、線幅に対して許容される変動量の範囲を±Ｔｐ％、偏向領域の最大位置ズレ量をΔＸmaxとしたとき、ΔＸmax／（Ｔｐ／１００）以上であることが望ましい。これは、パターンＰ１，Ｐ２の片側だけを二重露光にしたことにより、二重露光でない側のエッジが偏向領域Ｆ１又はＦ２の位置ズレで移動し、線幅がそれだけ変動する可能性を考慮するためである。

データ加工方法（ｍｃ）： 図８は、データ加工方法（ｍｃ）を説明する図である。偏向領域Ｆ１内のパターン幅Ｐｗ１が外部指定した幅Ｗｓ２未満の細めのパターンＰ１であれば、外部指定した間隔Ｉｎｔ３の範囲内に隣接するパターン幅Ｐｗ２のパターンＰ２と自分自身（パターンＰ１）の露光量を夫々半分にして互いの偏向領域Ｆ１，Ｆ２に二重登録する。このような細めのパターンＰ１，Ｐ２は、スペースＳの露光量の被りが比較的少ないため、スペースＳの解像性よりもパターンＰ１，Ｐ２の線幅精度の方が重要である。パターンＰ１を分割せずに二重露光することで、偏向領域Ｆ１又はＦ２の位置ズレによる線幅変動を低減することができる。

又、偏向領域境界で隣接する２つのパターンＰ１，Ｐ２に対して異なるデータの加工方法が適用される場合は、パターン幅Ｐｗ１が大きい場合に対するデータ加工方法を採用する。つまり、データ加工方法（ｍａ）、データ加工方法（ｍｂ）、データ加工方法（ｍｃ）の順でデータ加工方法を採用する。これは、太いパターンＰ１があることでスペースＳでショートが発生するのを防止するためである。

露光装置２３は、偏向領域を走査する際、図１に示したように、一定方向に一定数の偏向領域を走査した後、走査方向を変えて一定数の偏向領域を走査するという動作を繰り返す。このため、走査方向と直交する偏向領域の境界において相対的な位置ズレが大きくなり易い。特に、主偏向領域であるフィールドは、ステージ２３９の移動によってウェーハ１上の走査位置を調整するために位置ズレが顕著になる。そこで、各偏向領域を１つのフィールドとして、露光装置２３による偏向領域の走査方向と直交する偏向領域の境界の近傍に存在するパターンに対してのみ上記のデータ加工を施すことで、狭スペースの解像性を向上させることができると共に、露光データの作成時間を短縮することができ、更に、露光データのデータ量の増加を少なくすることができる。

図９は、パターンと電子ビームの照射による蓄積エネルギー分布との関係を説明する図である。又、図１０は、外部指定の間隔Ｉｎｔの設定を説明する図である。図９及び図１０において、（ａ）はスペースＳで離間されたパターンＰ１，Ｐ２を示し、（ｂ）は（ａ）のパターンを露光する際に照射された電子ビームによりウェーハ１上のレジスト層に蓄積される蓄積エネルギー分布を示す。図９及び図１０において、（ｂ）の縦軸は蓄積エネルギーを任意単位で示し、横軸はウェーハ１上の距離を任意単位で示す。

図９に示すようにスペースＳで離間されたパターンＰ１，Ｐ２に対して、パターンＰ１，Ｐ２の夫々が属する偏向領域Ｆ１，Ｆ２が最大位置ズレ量ΔＸmaxで近接した時に、図１０に示すスペースＳ’の幅が３βf未満になれば、即ち、Ｓ’＝Ｓ−２ΔＸmax＜３βfになれば、電子ビームの前方散乱の広がりにより隣接パターンからの露光量の被りが生じ始める。ここで、ＳはスペースＳの幅であり、Ｓ’はスペースＳ’の幅であり、βfは１点に入射した電子ビームの前方散乱強度分布（ガウス分布）の１／ｅ半径であり標準偏差の√２倍に相当する。従って、外部指定の間隔Ｉｎｔは、３βf＋２ΔＸmax以下の値であることが望ましく、より望ましくは露光実験等により寸法変動が許容値を超え始めるスペースＳ’の幅を求めてＳ’＋２ΔＸmaxに設定する。

図１１は、パターンの矩形パターンへの分割の一例を説明する図である。図１１に示すように、露光するべきパターンが矩形以外の形状を有する場合、先ずパターンを矩形に分割し、分割後のパターンのサイズがレジスト層に照射される電子ビームのサイズを超える場合には、更にパターンを電子ビームのサイズ以下のサイズの矩形パターンに分割する。上記の如きデータ加工は、このようにして電子ビームのサイズ以下のサイズに分割された矩形パターンに対して行われる。

図１２は、本実施例において露光データ作成装置２１、即ち、コンピュータのプロセッサが実行する露光データ作成処理をより詳細に説明するフローチャートである。図１２中、図３と同一ステップには同一符号を付し、その説明は省略する。図１２において、ステップＳ４０〜Ｓ４９は、図３に示すステップＳ４に相当するが、ステップＳ１０２，Ｓ１０３もステップＳ４の一部を構成するものであっても良い。

図１２において、ステップＳ１は、ウェーハ１上の露光するべき領域を複数の偏向領域に分割する。具体的には、半導体装置又はフォトマスクのレイアウトデータを含む設計データから露光対象層に関する露光対象レイアウトデータを抽出し、露光するべき領域を露光装置２３の偏向幅で決まる複数の偏向領域（本実施例の場合、サブフィールド１２）に分割する。

ステップＳ１０１は、各偏向領域に属するパターンを照射する電子ビームのサイズ程度のサイズを有するパターンに分割する。分割したパターンの形状は本実施例では矩形であるが、矩形に限定されず、ブロックマスク２３４に予め所定の形状のパターンを作成しておくことで複数のパターンの一括照射や三角形、平行四辺形等のパターンの照射も可能となる。又、ステップＳ１０１は、分割したパターンに対して、面積比率Ａｒを１に初期化する。尚、露光量を半分にして二重露光すること（１/２多重露光）を表す場合は、面積比率Ａｒを０．５に設定する。これは、後述の露光量補正処理において、パターンの二重化により面積が２倍として計算されてしまわないようにするためである。又、面積比率Ａｒを０．５にすることで、計算上、露光量も０．５倍になるので都合が良い。分割したパターンを偏向領域に登録する際には、後で隣の偏向領域に属するパターンも登録し直すことを考慮して、その分偏向領域のサイズを予め小さめに設定しておく。ステップＳ２は、ステップＳ１により露光するべき領域を分割して得た複数の偏向領域の境界（サブフィールド１２の境界）の近傍に存在するパターンを抽出する。ステップＳ１０１及びＳ２は、偏向領域数分繰り返される。

ステップＳ３は、ステップＳ２により抽出されたパターンに隣接し、且つ、異なる偏向領域（サブフィールド１２）に属するパターンを探索領域内で探索する。ステップＳ４０〜Ｓ４９は、偏向領域（サブフィールド１２）の位置ズレによるステップＳ２で抽出されたパターンとステップＳ３で探索されたパターンとの間の距離の変化が最小になるように、ステップＳ２で抽出したパターンの幅に応じた露光データの加工を行う。ステップＳ３，Ｓ４０〜Ｓ４９は、抽出パターン数分繰り返される。

ステップＳ４０は、抽出パターンＰ１の幅Ｐｗ１が外部指定した幅Ｗｓ１以上であるか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４１は抽出パターンＰ１を図６に示すようにエッジ部と内部に分割する。ステップＳ４２は、パターンＰ１，Ｐ２間の距離、即ち、スペースＳが外部指定した間隔Ｉｎｔ１以下であるか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理は後述するステップＳ１０２へ進む。一方、ステップＳ４２の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４３は、隣接するパターンＰ２の側にある抽出パターンＰ１のエッジ部を元の偏向領域Ｆ１から削除し、図６に示すようにこの削除したエッジ部を相手である隣接パターンＰ２の偏向領域Ｆ２に登録し直す登録変更を行い、処理は後述するステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ４０の判定結果がＮＯであると、ステップＳ４４は、抽出パターンＰ１の幅Ｐｗ１が外部指定した幅Ｗｓ２以上であるか否かを判定し、判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４５は抽出パターンＰ１を図６に示すようにエッジ部と内部に分割する。ステップＳ４６は、パターンＰ１，Ｐ２間の距離、即ち、スペースＳが外部指定した間隔Ｉｎｔ２以下であるか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理は後述するステップＳ１０２へ進む。一方、ステップＳ４６の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４７は、図７に示すように隣接するパターンＰ２の側にある抽出パターンＰ１のエッジ部と相手である隣接パターンＰ２のエッジ部の面積比率Ａｒを０．５にして互い（パターンＰ１，Ｐ２）の偏向領域Ｆ１，Ｆ２に二重登録し、処理は後述するステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ４４の判定結果がＮＯであると、ステップＳ４８は、パターンＰ１，Ｐ２間の距離、即ち、スペースＳが外部指定した間隔Ｉｎｔ３以下であるか否かを判定し、判定結果がＮＯであると処理は後述するステップＳ１０２へ進む。一方、ステップＳ４８の判定結果がＹＥＳであると、ステップＳ４９は、図８に示すように抽出パターンＰ１と相手である隣接パターンＰ２の面積比率Ａｒを０．５にして互い（パターンＰ１，Ｐ２）の偏向領域Ｆ１，Ｆ２に二重登録し、処理は後述するステップＳ１０２へ進む。

このようにして、パターンを探索する規定範囲は、例えば図４においてパターンの各辺に対して垂直な方向に、外部指定の間隔Ｉｎｔ１、間隔Ｉｎｔ２、間隔Ｉｎｔ３の中の最大値までの距離である。ただし、図４に示すように偏向領域境界で隣接するパターン間の距離が規定範囲内であっても、他のパターンで遮られるパターンは探索から除外する。複数のパターンが一括照射される一括照射パターンの場合には、一括照射パターンを構成するパターン毎に隣接パターンを探索する。又、抽出したパターンが一括照射によるもので、一括照射パターンの中の１つのパターンが処理の対象になっていたとしても、二重登録は一括照射パターンの単位で行う。上記以外のデータ加工の対象にならなかったパターンは、そのままでありデータ加工は施されない。データ加工を施された露光データは、例えばコンピュータの記憶部に格納される。

ステップＳ１０２は、露光量補正処理を行う。具体的には、面積比率Ａｒが０．５に設定されたパターンＰ１，Ｐ２に対して、面積を０．５倍して計算する以外は、一般的な露光量補正と同様に各パターンＰ１，Ｐ２の補正露光量を計算する。

ステップＳ１０３は、面積比率Ａｒが０．５に設定されたパターンＰ１，Ｐ２の露光量比率を０．５倍した値に置き換えて、電子ビーム用露光データを生成し、処理は終了する。この電子ビーム用露光データは、例えばコンピュータの記憶部に格納されて図２に示す電子ビーム制御装置２２に供給される。

図１３は、中心（即ち、偏向領域境界）で左右に偏向領域が分かれたライン・アンド・スペース（Ｌ／Ｓ）パターンに対して、左右の偏向領域が中心に向かって移動した時の本実施例によるスペース解像性改善の効果を説明する図である。Ｌ／Ｓパターンの線幅Ｌとスペース幅Ｓは、夫々ケースｃ１では５００ｎｍと１５０ｎｍ（５００Ｌ：１５０Ｓ、ケースｃ２では２１０ｎｍと１２０ｎｍ（２１０Ｌ：１２０Ｓ）、ケースｃ３では１５０ｎｍと９０ｎｍ（１５０Ｌ：９０Ｓ）とした。ケースｃ１の太いＬ／Ｓパターンには、エッジ部の幅を８０nmとして上記データ加工方法（ｍａ）の処理を施した。ケースｃ２のやや太いＬ／Ｓパターンには、ラインパターンを２分割して（内部なし）上記データ加工方法（ｍｂ）の処理を施した。ケースｃ３の細いＬ／Ｓパターンには、上記データ加工方法（ｍｃ）の処理を施した。

そして、図１３の下側に示すように偏向領域が中心に向かって１０ｎｍずつ位置ズレした時の中心におけるスペース幅Ｓの予測値（予測スペース幅）を露光シミュレーションにより計算した。図１４は、この露光シミュレーションの結果を示す図である。図１４は、各ケースｃ１〜ｃ３について、目標スペース幅と、偏向領域境界に対するデータ加工を施した場合（「境界処理あり」の場合）の予測スペース幅と、偏向領域境界に対するデータ加工を施さない場合（「境界処理なし」の場合）の予測スペース幅を示す。図１４からもわかるように、ケースｃ１〜ｃ３のＬ／Ｓパターンに偏向領域境界に対するデータ加工を何も施さなければ、２０ｎｍ以上スペースが狭くなってしまう。しかし、ケースｃ１〜ｃ３のＬ／Ｓパターンに偏向領域境界に対して本実施例のデータ加工を施すことで、どのＬ／Ｓパターンに対しても目標スペース幅からの誤差が殆ど解消されることが確認された。

次に、上記の如くデータ加工を施された露光データに基づいて露光処理を行い、現像処理を行うことで製造される半導体装置の一例を、図１５及び図１６と共に説明する。図１５は露光処理を説明する図であり、図１６は露光処理及び現像処理を説明する断面図である。図１６（ａ）に示すように、ウェーハ（半導体基板）１上には、パターンを形成する材料からなる層５１とレジスト層５２が積層されている。パターンを形成する材料は、特に限定されない。半導体基板１、層５１及びレジスト層５２からなる積層構造は、露光対象物を構成する。

図１５に示すように、半導体装置の製造工程の露光処理では、図１６（ｂ）に示すように電子ビーム露光装置２０（露光装置２３）で偏向領域Ｆ１に属するパターンＰ１を電子ビームにより半導体基板１上のレジスト層５２に描画し、次いで図１６（ｃ）に示すように隣接する偏向領域Ｆ２に属するパターンＰ２を同様に描画する。

現像処理では、図１６（ｄ）に示すようにレジスト層５２の露光されていない部分を残してレジスト層５２の他の部分は除去することでレジストパターン５２−１を形成する。又、図１６（ｅ）に示すようにレジストパターン５２−１をマスクとしてエッチングを行い、層５１のマスクにより保護されている部分を残して層５１の他の部分は除去することでパターン５１−１を形成する。その後、図１６（ｆ）に示すようにレジストパターン５２−１を除去し、半導体基板１上には所望のパターン５１−１が形成される。パターン５１−１は、半導体装置の一部を構成するデバイス領域や配線等として用いられる。

露光データの加工が偏向領域境界で隣接するパターン内で閉じているので、それ以外のスペースの解像性は偏向領域の位置ズレに影響されない。又、露光データのデータ加工が偏向領域境界で隣接するパターンのみに対して行われるので、露光データのデータ加工に伴う露光データのデータ量の増加は非常に少なくて済む。これにより、電子ビーム露光装置２０の描画解像度を向上することができる。

フォトマスク（又は、レチクル）の製造工程は、上記半導体装置の製造工程と同様に実現できるので、その図示及び説明は省略する。

尚、本発明は、以下に付記する発明をも包含するものである。
（付記１）
露光対象物上の露光装置の偏向幅で決まる複数の偏向領域を電子ビームで走査しながらパターンを露光して半導体装置又はフォトマスクを製造する製造方法であって、
該偏向領域の境界近傍に存在し、且つ、第１の偏向領域に属する第１のパターンを抽出する手順と、
該第１のパターンに隣接し、且つ、該第１の偏向領域とは異なる第２の偏向領域に属する第２のパターンを探索する手順と、
該偏向領域の位置ズレによる抽出された該第１のパターンと探索された該第２のパターンとの間の距離の変化が最小になるように、該第１のパターンの幅に応じて露光データにデータ加工を施す手順
をコンピュータに実行させる、製造方法。
（付記２）
該探索する手順と該データ加工を施す手順は、抽出された第１のパターンの数分繰り返される、付記１記載の製造方法。
（付記３）
該データ加工を施す手順は、
該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第１の幅以上であれば該第１のパターンをエッジ部と内部に分割し、外部指定した第１の間隔の範囲内に隣接する第２のパターンが存在する側のエッジ部を該第２のパターンが属する第２の偏向領域に登録変更することで、該偏向領域境界を該第１のパターンの内側に移動する第１のデータ加工を行い、
該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第２の幅２以上、且つ、該第１の幅１未満であれば該第１のパターンをエッジ部と内部に分割し、外部指定した第２の間隔２の範囲内に隣接する第２のパターンが存在する側のエッジ部と該第２のパターンのエッジ部の露光量を夫々半分にして互いの第１及び第２の偏向領域に二重登録することで該偏向領域境界の隣接するパターンの向き合う側のみ二重露光する第２のデータ加工を行い、
該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第２の幅未満であれば外部指定した第２の間隔の範囲内に隣接する第２のパターンと該第１のパターンの露光量を夫々半分にして互いの第１及び第２の偏向領域に二重登録することで、該偏向領域境界の第１及び第２のパターン同士を二重露光する第３のデータ加工を行う、付記１又は２記載の製造方法。
（付記４）
該第１の幅は、線幅に対して許容される変動量の範囲を±Ｔｐ％、偏向領域の最大位置ズレ量をΔＸmaxとしたとき、（２×ΔＸmax）／（Ｔｐ／１００）以上である、付記３記載の製造方法。
（付記５）
該第２の幅は、線幅に対して許容される変動量の範囲を±Ｔｐ％、偏向領域の最大位置ズレ量をΔＸmaxとしたとき、ΔＸmax／（Ｔｐ／１００）以上である、付記３又は４記載の製造方法。
（付記６）
該データ加工を施す手順は、該偏向領域境界で隣接する第１及び第２のパターンに対して異なるデータの加工方法が適用される場合、該第１のデータ加工、該第２のデータ加工、該第３のデータ加工の順でパターン幅が大きい場合に対するデータ加工を採用する、付記３記載の製造方法。
（付記７）
該データ加工を施す手順は、該偏向領域境界で隣接する第１及び第２のパターン間の距離が規定範囲内であっても、他のパターンで遮られている場合には、該第１及び第２のパターンの組み合わせに対してデータ加工を施さない、付記３又は４記載の製造方法。
（付記８）
該データ加工を施す手順は、該露光装置による偏向領域の走査方向と直交する偏向領域の境界の近傍に存在するパターンに対してのみ上記データの加工を施す、付記１乃至７のいずれか１項記載の製造方法。
（付記９）
二重登録したパターンの面積比率を０．５に設定する手順と、
面積比率が０．５に設定された第１及び第２のパターンに対して、面積を０．５倍して露光量補正を行い該第１及び第２のパターンの補正露光量を計算する手順と、
面積比率が０．５に設定された該第１及び第２のパターンの露光量比率を０．５倍した値に置き換えて電子ビーム用露光データを生成して該露光装置に供給する手順
を更に該コンピュータに実行させる、付記１乃至８のいずれか１項記載の製造方法。
（付記１０）
該抽出する手順の前に、各偏向領域に属するパターンを照射する該電子ビームのサイズ程度のサイズのパターンに分割すると共に、該面積比率を１．０に初期化する手順
を更にコンピュータに実行させる、付記９記載の製造方法。
（付記１１）
該露光対象物上の露光するべき領域を該露光装置の主偏向器の偏向幅で決まる複数のフィールドに分割すると共に、各フィールドを該露光装置の副偏向器の偏向幅で決まる複数のサブフィールドに分割して各偏向領域を１つのサブフィールド或いは１つのフィールドで構成する手順
を更に該コンピュータに実行させ、
各偏向領域を１つのサブフィールドで構成した場合は該サブフィールド毎に、或いは、各偏向領域を１つのフィールドで構成した場合は該フィールド毎に、可変成形の電子ビームを該露光対象物上に照射してパターンを露光する、付記１乃至１０のいずれか１項記載の製造方法。
（付記１２）
露光対象物上の露光装置の偏向幅で決まる複数の偏向領域を電子ビームで走査しながらパターンを露光する該露光装置用の露光データをコンピュータに作成させるプログラムであって、該コンピュータに、
該偏向領域の境界近傍に存在し、且つ、第１の偏向領域に属する第１のパターンを抽出する手順と、
該第１のパターンに隣接し、且つ、該第１の偏向領域とは異なる第２の偏向領域に属する第２のパターンを探索する手順と、
該偏向領域の位置ズレによる抽出された該第１のパターンと探索された該第２のパターンとの間の距離の変化が最小になるように、該第１のパターンの幅に応じて露光データにデータ加工を施す手順
を実行させる、プログラム。
（付記１３）
該探索する手順と該データ加工を施す手順は、抽出された第１のパターンの数分繰り返される、付記１２記載のプログラム。
（付記１４）
該データ加工を施す手順は、
該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第１の幅以上であれば該第１のパターンをエッジ部と内部に分割し、外部指定した第１の間隔の範囲内に隣接する第２のパターンが存在する側のエッジ部を該第２のパターンが属する第２の偏向領域に登録変更することで、該偏向領域境界を該第１のパターンの内側に移動する第１のデータ加工を行い、
該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第２の幅２以上、且つ、該第１の幅１未満であれば該第１のパターンをエッジ部と内部に分割し、外部指定した第２の間隔２の範囲内に隣接する第２のパターンが存在する側のエッジ部と該第２のパターンのエッジ部の露光量を夫々半分にして互いの第１及び第２の偏向領域に二重登録することで該偏向領域境界の隣接するパターンの向き合う側のみ二重露光する第２のデータ加工を行い、
該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第２の幅未満であれば外部指定した第２の間隔の範囲内に隣接する第２のパターンと該第１のパターンの露光量を夫々半分にして互いの第１及び第２の偏向領域に二重登録することで、該偏向領域境界の第１及び第２のパターン同士を二重露光する第３のデータ加工を行う、付記１２又は１３記載のプログラム。
（付記１５）
該第１の幅は、線幅に対して許容される変動量の範囲を±Ｔｐ％、偏向領域の最大位置ズレ量をΔＸmaxとしたとき、（２×ΔＸmax）／（Ｔｐ／１００）以上である、付記１４記載のプログラム。
（付記１６）
該第２の幅は、線幅に対して許容される変動量の範囲を±Ｔｐ％、偏向領域の最大位置ズレ量をΔＸmaxとしたとき、ΔＸmax／（Ｔｐ／１００）以上である、付記１４又は１５記載のプログラム。
（付記１７）
該コンピュータに、
二重登録したパターンの面積比率を０．５に設定する手順と、
面積比率が０．５に設定された第１及び第２のパターンに対して、面積を０．５倍して露光量補正を行い該第１及び第２のパターンの補正露光量を計算する手順と、
面積比率が０．５に設定された該第１及び第２のパターンの露光量比率を０．５倍した値に置き換えて電子ビーム用露光データを生成して該露光装置に供給する手順
を更に実行させる、付記１２乃至１６のいずれか１項記載のプログラム。
（付記１８）
該コンピュータに、
該抽出する手順の前に、各偏向領域に属するパターンを照射する該電子ビームのサイズ程度のサイズのパターンに分割すると共に、該面積比率を１．０に初期化する手順
を更に実行させる、付記１７記載のプログラム。
（付記１９）
該コンピュータに、
該露光対象物上の露光するべき領域を該露光装置の主偏向器の偏向幅で決まる複数のフィールドに分割すると共に、各フィールドを該露光装置の副偏向器の偏向幅で決まる複数のサブフィールドに分割して各偏向領域を１つのサブフィールド或いは１つのフィールドで構成する手順
を更に実行させ、
各偏向領域を１つのサブフィールドで構成した場合は該サブフィールド毎に、或いは、各偏向領域を１つのフィールドで構成した場合は該フィールド毎に、可変成形の電子ビームを該露光対象物上に照射してパターンを露光する、付記１２乃至１８のいずれか１項記載のプログラム。
（付記２０）
付記１２乃至１９のいずれか１項記載のプログラムを格納した、コンピュータ読取可能な記憶媒体。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。

フィールドとサブフィールドの関係を説明する図である。 本発明を適用可能な電子ビーム露光装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施例において露光データ作成装置が実行する露光データ作成処理を説明するフローチャートである。 偏向領域境界で隣接するパターンの一例を示す平面図である。 図３に示すステップＳ３の処理をより詳細に説明するフローチャートである。 データ加工方法（ｍａ）を説明する図である。 データ加工方法（ｍｂ）を説明する図である。 データ加工方法（ｍｃ）を説明する図である。 パターンと電子ビームの照射による蓄積エネルギー分布との関係を説明する図である。 外部指定の間隔Ｉｎｔの設定を説明する図である。 パターンの矩形パターンへの分割の一例を説明する図である。 本実施例において露光データ作成装置が実行する露光データ作成処理をより詳細に説明するフローチャートである。 中心で左右に偏向領域が分かれたライン・アンド・スペースパターンに対して、左右の偏向領域が中心に向かって移動した時のスペース解像性改善の効果を説明する図である。 露光シミュレーションの結果を示す図である。 露光処理を説明する図である。 露光処理及び現像処理を説明する断面図である。

符号の説明

１ ウェーハ
１１ フィールド
１２ サブフィールド
２０ 電子ビーム露光装置
２１ 露光データ作成装置
２２ 電子ビーム制御装置
２３ 露光装置
２３１ 電子銃
２３２ 矩形成形マスク
２３３ マスク偏向器
２３４ ブロックマスク
２３５ マスク偏向器
２３６ フォーカスレンジ調整部
２３７ 主偏向器
２３８ 副偏向器
２３９ ステージ

Claims (10)

1. 露光対象物上の露光装置の偏向幅で決まる複数の偏向領域を電子ビームで走査しながらパターンを露光して半導体装置又はフォトマスクを製造する製造方法であって、
   該偏向領域の境界近傍に存在し、且つ、第１の偏向領域に属する第１のパターンを抽出する手順と、
   該第１のパターンに隣接し、且つ、該第１の偏向領域とは異なる第２の偏向領域に属する第２のパターンを探索する手順と、
   該偏向領域の位置ズレによる抽出された該第１のパターンと探索された該第２のパターンとの間の距離の変化が最小になるように、該第１のパターンの幅に応じて露光データにデータ加工を施す手順
   をコンピュータに実行させる、製造方法。
2. 該データ加工を施す手順は、
   該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第１の幅以上であれば該第１のパターンをエッジ部と内部に分割し、外部指定した第１の間隔の範囲内に隣接する第２のパターンが存在する側のエッジ部を該第２のパターンが属する第２の偏向領域に登録変更することで、該偏向領域境界を該第１のパターンの内側に移動する第１のデータ加工を行い、
   該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第２の幅２以上、且つ、該第１の幅１未満であれば該第１のパターンをエッジ部と内部に分割し、外部指定した第２の間隔２の範囲内に隣接する第２のパターンが存在する側のエッジ部と該第２のパターンのエッジ部の露光量を夫々半分にして互いの第１及び第２の偏向領域に二重登録することで該偏向領域境界の隣接するパターンの向き合う側のみ二重露光する第２のデータ加工を行い、
   該第１のパターンのパターン幅が外部指定した第２の幅未満であれば外部指定した第２の間隔の範囲内に隣接する第２のパターンと該第１のパターンの露光量を夫々半分にして互いの第１及び第２の偏向領域に二重登録することで、該偏向領域境界の第１及び第２のパターン同士を二重露光する第３のデータ加工を行う、請求項１記載の製造方法。
3. 該第１の幅は、線幅に対して許容される変動量の範囲を±Ｔｐ％、偏向領域の最大位置ズレ量をΔＸmaxとしたとき、（２×ΔＸmax）／（Ｔｐ／１００）以上である、請求項２記載の製造方法。
4. 該第２の幅は、線幅に対して許容される変動量の範囲を±Ｔｐ％、偏向領域の最大位置ズレ量をΔＸmaxとしたとき、ΔＸmax／（Ｔｐ／１００）以上である、請求項２又は３記載の製造方法。
5. 該データ加工を施す手順は、該偏向領域境界で隣接する第１及び第２のパターンに対して異なるデータの加工方法が適用される場合、該第１のデータ加工、該第２のデータ加工、該第３のデータ加工の順でパターン幅が大きい場合に対するデータ加工を採用する、請求項２記載の製造方法。
6. 該データ加工を施す手順は、該偏向領域境界で隣接する第１及び第２のパターン間の距離が規定範囲内であっても、他のパターンで遮られている場合には、該第１及び第２のパターンの組み合わせに対してデータ加工を施さない、請求項２又は３記載の製造方法。
7. 該データ加工を施す手順は、該露光装置による偏向領域の走査方向と直交する偏向領域の境界の近傍に存在するパターンに対してのみ上記データの加工を施す、請求項１乃至６のいずれか１項記載の製造方法。
8. 二重登録したパターンの面積比率を０．５に設定する手順と、
   面積比率が０．５に設定された第１及び第２のパターンに対して、面積を０．５倍して露光量補正を行い該第１及び第２のパターンの補正露光量を計算する手順と、
   面積比率が０．５に設定された該第１及び第２のパターンの露光量比率を０．５倍した値に置き換えて電子ビーム用露光データを生成して該露光装置に供給する手順
   を更に該コンピュータに実行させる、請求項１乃至７のいずれか１項記載の製造方法。
9. 該抽出する手順の前に、各偏向領域に属するパターンを照射する該電子ビームのサイズ程度のサイズのパターンに分割すると共に、該面積比率を１．０に初期化する手順
   を更にコンピュータに実行させる、請求項８記載の製造方法。
10. 該露光対象物上の露光するべき領域を該露光装置の主偏向器の偏向幅で決まる複数のフィールドに分割すると共に、各フィールドを該露光装置の副偏向器の偏向幅で決まる複数のサブフィールドに分割して各偏向領域を１つのサブフィールド或いは１つのフィールドで構成する手順
    を更に該コンピュータに実行させ、
    各偏向領域を１つのサブフィールドで構成した場合は該サブフィールド毎に、或いは、各偏向領域を１つのフィールドで構成した場合は該フィールド毎に、可変成形の電子ビームを該露光対象物上に照射してパターンを露光する、請求項１乃至９のいずれか１項記載の製造方法。