(57)【要約】【課題】ブロックマスク露光を行う場合に、格子状の透過孔を有するブロックマスクに最適の露光量を設定する。【解決手段】メインフィールド内の複数のサブフィールド毎のパターンデータを有するパターンデータからサブフィールド毎の露光パターンデータを有する露光データを求め、露光データに従って試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、サブフィールド内に複数のエリアを発生する工程と、エリア内のパターン密度を求め、エリアの周囲のエリアのパターン密度及びエリア間の距離に従って当該パターン密度を見直す工程と、エリアの前記見直されたパターン密度が所定の露光基準密度より低い場合に、当該エリア内に補助露光パターンを発生する工程とを有する。そして、露光基準密度は、格子状の透過孔を有するブロックマスクのパターンを有するエリアに対して、それ以外のエリアの場合よりも低く設定される。これにより，最適の露光量が設定される。【選択図】図２３
2006049932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインフィールド内の複数のサブフィールド毎のパターンデータを有するパターンデータから前記サブフィールド毎の露光パターンデータを有する露光データを求め、該露光データに従って試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記サブフィールド内に複数のエリアを発生する工程と、
該エリア内のパターン密度を求め、該エリアの周囲のエリアのパターン密度及びエリア間の距離に従って当該パターン密度を見直す工程と、
前記エリアの前記見直されたパターン密度が所定の露光基準密度より低い場合に、当該エリア内に補助露光パターンを発生する工程と、
前記パターンデータに前記補助露光パターンデータを追加した露光データに従って、前記試料を露光する工程とを有し、
前記露光基準密度は、格子状の透過孔を有するブロックマスクのパターンを有するエリアに対して、それ以外のエリアの場合よりも低いことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム露光方法に関し、特に、電子ビームの様な荷電粒子ビームにより半導体ウエハ上にパターンを露光する為の露光データを作成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム等の荷電粒子ビーム露光は、サブミクロンのパターンを露光することができ、高集積度を有するＬＳＩの製造工程に利用される。特に、最近において、マスクの製造に利用されるだけでなく、半導体ウエハ上に形成したレジストに直接荷電粒子ビームを照射して露光することが行われている。
【０００３】
ＬＳＩの設計工程において、所望の集積回路を形成する為に、複数の層構造のパターンデータが作成される。かかるパターンデータに従って、半導体ウエハ上のレジスト或いはマスク基板上のレジストを露光する。レジスト膜に荷電粒子ビームを照射してビームのエネルギーにより、レジストに化学反応を起こさせることで露光が行われる。
【０００４】
その場合に、考慮すべき点は、荷電粒子ビームをレジストに照射した時に、ビームのレジスト内の前方散乱と後方散乱に起因する近接露光効果である。近接露光効果は、ある領域に荷電粒子ビームを照射した時にビームの散乱により隣接する領域にもビームのエネルギーが広がる現象である。例えば、露光パターン密度が高い領域では、近接する露光パターン領域に照射された荷電粒子ビームのエネルギーの影響で、現像後のパターンが拡大する。或いは、露光パターン密度が低い領域では、近接する領域からのエネルギーの影響がなく、現像後のパターンが縮小或いは細くなる。
【０００５】
従って、かかる近接露光効果を考慮して、設計された露光データを修正する必要がある。本出願人は、かかる露光データの修正の方法について、平成８年（１９９６）１月２９日付けの特許出願、特願平８−１３３５４（特開平８ー３２１４６２）を提案した。
【０００６】
この特許出願で提案された方法は、要約すれば、先ず、パターンの形状に応じて近接露光効果を考慮した露光量を設定し、サブフィールド内に複数のマスクエリアを発生させ、そのエリア内のパターン密度を、周囲のエリアのパターン密度からの影響に従って修正して、近接露光効果を考慮した実質的なパターン密度を求め、その実質的なパターン密度に従って、エリアに属するパターンの露光量（露光強度）を減少させ、更に、補助露光パターンを発生させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、荷電粒子ビーム露光では、パターン数の増大に伴い可変矩形ビーム露光方式では、そのスループットが悪くなるので、同一のパターンを繰り返し形成する領域には、可変矩形よりも広い領域であって、複数のパターンを有するブロックマスク露光が利用される。複数のパターンを有する比較的広い領域に対して１回のビーム照射で露光を行うことができるので、スループットを向上させることができる。
【０００８】
かかるブロックマスクを利用する場合は、ブロックマスク内に複数のパターンを有し、それぞれのパターンの線幅がそれぞれ異なる場合がある。ところが、ブロックマスクの露光は、含まれるパターン全てに対して同じ露光量で行うことが必要である。そして、上記の露光データの生成方法によると、パターン形状に応じて露光量を設定する。特に、線幅が太い場合は露光量を少なくし、線幅が細い場合は露光量を多くする。線幅が太い場合は周りからの近接露光効果により実質的な露光量が多くなりますます太くなるからであり、線幅が細い場合は細くなるからである。従って、ブロックマスクの場合は、例えば最小線幅を検出して、その線幅に応じた露光量が与えられる。
【０００９】
その場合に、ブロックマスク内に一部に線幅の細いパターンが存在している場合に、それに応じて露光量が過大に大きな値に設定されてしまし、現像後のパターン幅が太くなりすぎる場合がある。
【００１０】
更に、ブロックマスクを利用する場合のもう一つの問題点は、ブロックマスク内はパターン密度が高いので、繰り返してブロックマスクによる露光を行うと、いわゆるクーロンインターラクション現象により、現像されたパターンが太くなる傾向にある。特に、ブロックマスクにより繰り返し露光される領域の周辺部で発生が顕著になる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、ブロックマスクを利用する荷電粒子ビーム露光において、最適の露光量を与えることができる荷電粒子ビーム露光方法を提供することにある。
【００１２】
更に、本発明の別の目的は、ブロックマスクを利用する荷電粒子ビーム露光において、クーロンインターラクションの影響をなくして、且つ近接露光効果によるパターンのバラツキをなくした荷電粒子ビーム露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成する為に、本発明は、ブロックマスクに対して設定する露光量を、ブロック露光パターンデータの最小線幅に応じた露光量とせずに、あらかじめ設定した最小線幅候補より細い線幅のブロック露光パターンデータが存在する場合は、最小線幅候補に対応する露光量とする。その結果、設計ルールよりも細いブロック露光パターンデータが存在する場合でも、過剰に大きい露光量が設定されることが防止される。
【００１４】
即ち、本発明は、複数のパターンを有するブロックマスクを通過させた荷電粒子ビームを被露光試料に照射する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記ブロックマスク内のパターンデータに対する最小線幅候補を指定する工程と、
前記ブロックマスク内のパターンデータの最小線幅が前記最小線幅候補より狭い場合は、前記最小線幅候補に対応する露光量を前記ブロックマスクの露光量と設定し、前記ブロックマスク内のパターンデータの最小線幅が前記最小線幅候補より太い場合は、前記パターンデータの最小線幅に対応する露光量を前記ブロックマスクの露光量と設定する工程と、
前記設定された露光量を有する荷電粒子ビームに前記ブロックマスクを通過させて、前記被露光試料を照射することを特徴とする。
【００１５】
上記の発明において、前記最小線幅候補を指定する工程において、前記最小線幅候補を、所定の優先度順に複数指定し、
前記指定された複数の最小線幅候補の内、前記ブロックマスク内のパターンデータの最小線幅に近い最小線幅候補に対応する露光量を、前記ブロックマスクの露光量と設定することを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明は、可変矩形パターンデータに従って荷電粒子ビームを整形し、被露光試料に照射する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記可変矩形パターンデータに対する最小線幅候補を指定する工程と、
前記可変矩形パターンデータの最小線幅が前記最小線幅候補より狭い場合は、前記最小線幅候補に対応する露光量を前記可変矩形パターンの露光量と設定し、前記可変矩形パターンデータの最小線幅が前記最小線幅候補より太い場合は、前記可変矩形パターンの最小線幅に対応する露光量を前記可変矩形パターンの露光量と設定する工程と、
前記設定された露光量を有する荷電粒子ビームを前記可変矩形ビームに整形して、前記被露光試料を照射することを特徴とする。
【００１７】
可変矩形パターンデータの場合も、上記の最小線幅候補を指定することにより、過剰に露光量が高くなることが防止される。
【００１８】
更に、本発明は、複数のパターンを有するブロックマスクを通過させた荷電粒子ビームを被露光試料にマトリクス状に繰り返し照射する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記マトリクス状の露光領域のうち該マトリクスの周辺に位置する領域に対するブロック露光パターンの露光を、可変矩形ビームにより行う工程と、
前記マトリクス状の露光領域のうち該マトリクスの中央部に位置する領域に対するブロック露光パターンの露光を、前記ブロックマスクを通過させた荷電粒子ビームにより行う工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
上記発明によれば、マトリクス状に繰り返してブロックマスクにより露光を行う場合に、マトリクスの周辺の領域については、ブロックマスクによる露光ではなくて、含まれるパターンをそれぞれ可変矩形ビームにより露光することで、クーロンインターラクション現象が防止され、周辺のラインパターンが太くなることが防止される。
【００２０】
更に、本発明は、メインフィールド内の複数のサブフィールド毎のパターンデータを有するパターンデータから前記サブフィールド毎の露光パターンデータを有する露光データを求め、該露光データに従って試料を露光する荷電粒子ビーム露光方法において、
前記サブフィールド内に複数のエリアを発生する工程と、
該エリア内のパターン密度を求め、該エリアの周囲のエリアのパターン密度及びエリア間の距離に従って当該パターン密度を見直す工程と、
前記エリアの前記見直されたパターン密度が所定の露光基準密度より低い場合に、当該エリア内に補助露光パターンを発生する工程と、
前記パターンデータに前記補助露光パターンデータを追加した露光データに従って、前記試料を露光する工程とを有し、
前記露光基準密度は、格子状の透過孔を有するブロックマスクのパターンを有するエリアに対して、それ以外のエリアの場合よりも低いことを特徴とする。
【００２１】
上記の発明により、クーロンインターラクション現象を防止する為にブロック露光パターンに梁を入れたブロックマスクを利用する場合は、補助露光パターンデータを生成する基準である露光基準比率を低く設定し、不要な補助露光パターンデータの生成を防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明した通り、本発明によれば、ブロック露光パターンと可変矩形パターンが混在する場合でも、エリアを発生してパターン密度を求め、そのパターン密度に従って露光量の補正または補助露光パターンの発生を行うことができると共に、ブロック露光パターンに対する露光量を、設計ルールに適した値に設定することができる。
【００２３】
更に、本発明によれば、ブロック露光パターンデータ内に、設計ルールの最小線幅よりも細いパターンが存在する場合でも、最小線幅候補を設定することで、過剰に露光量が大きく設定されることを防止することができる。また、可変矩形パターンの場合も、設計ルールによる最小線幅を設定することで、過剰に露光量が大きく設定されることが防止される。
【００２４】
また、本発明によれば、端部領域のブロック露光パターンを可変矩形パターンに展開して、可変矩形パターンとして露光することで、ブロックマスクを利用する場合にクーロンインターラクションによりライン・アンド・スペースのラインパターンの精度が低くなる現象を防止することができる。
【００２５】
更に、本発明によれば、ブロック露光パターンに梁を入れてクーロンインターラクションを防止した場合に、過剰に補助露光パターンが発生することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態の例について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態の例について図面に従って説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、本発明は荷電粒子ビーム露光方法及びその装置に適用されるが、以下の実施の形態例は電子ビーム露光方法及びその装置を例にして説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態例の電子ビーム露光装置の概略構成図である。この例では、電子ビーム露光装置は、パターンデータを有する設計データＤｉｎを入力し、近接露光効果を考慮した露光データＤｏｕｔを出力する露光データ作成装置１００、その露光データＤｏｕｔを供給され露光装置を制御する電子ビーム制御装置２００、及び鏡筒３００とを有する。鏡筒３００内には、電子銃３１、矩形の透過マスク３２、ブロックマスク等の露光用の透過マスク３４、マスク偏向器３３，３５、フォーカルレンズ３６、電磁偏向器３７、静電偏向器３８及びウエハ４０を載せるＸ、Ｙステージ３９が設けられる。透過マスク３２で形成された矩形ビームが、マスク偏向器３３，３５で選択された透過マスク上の所定のマスクを通過し、偏向器３７，３８によりウエハ４０の所望の位置に照射される。
【００２９】
マスク偏向器３３，３５への制御信号Ｓ１、透過マスク３４を水平方向に移動させる制御信号Ｓ２、フォーカルレンズへの制御信号Ｓ３、電磁偏向器３７への制御信号Ｓ４、静電偏向器３８への制御信号Ｓ５、ステージの制御信号Ｓ６が、電子ビーム制御装置２００により生成される。
【００３０】
図２は、上記の露光データ作成装置１００の内部構成を示す図である。設計データＤｉｎが格納されている設計データファイル１０２、サブフィールド領域内にエリアを発生するエリア発生部１０３、エリア内のパターン密度を算出するパターン密度生成部１０４、エリア間の影響を考慮してエリア内のパターン密度を修正するパターン密度修正部１０５、エリア内のパターン密度データを格納するパターン密度ファイル１０６、パターン密度に応じてエリア内のパターンの露光量を修正する露光量修正部１０７、パターン密度の応じてエリア内に補助露光パターンを生成する補助露光パターン生成部１０８、露光データを格納する露光データファイル１０９、ブロックマスクのパターン発生部１１１、ブロックマスクのパターンファイル１１２を有する。これらは、バス１１０を介して演算部１１１に接続される。
【００３１】
［露光データ生成方法概略］
以下、設計データから露光データを生成する方法の概略について説明する。図３は、半導体チップ１０内のメインフィールドＭＦとサブフィールドＳＦとの関係を示す図である。通常、半導体ウエハ上に複数の半導体チップ１０が形成される。図３には、その半導体チップ１０内のメインフィールドとサブフィールドとの関係を示す。図１の露光装置に示される通り、電子ビームの偏向器は、応答速度は遅いが偏向範囲が大きい電磁偏向器３７と応答速度は速いが偏向範囲が狭い静電偏向器３８とからなる。メインフィールドＭＦは、この電磁偏向器３７により偏向可能な領域をいい、サブフィールドＳＦは、この静電偏向器３８により偏向可能な領域をいう。
【００３２】
露光装置のＸ、Ｙステージ３９を駆動して所望のメインフィールドＭＦの中心にウエハが移動され、そのメインフィールドＭＦ内で電磁偏向器３７により電子ビームが偏向され、更に所望の形状にされた電子ビームが静電偏向器３８により偏向されて所望の位置に照射される。図３の例では、１つのメインフィールド１２内は、５行５列のサブフィールドＳＦ００〜ＳＦ４４に分けられる。
【００３３】
図３の例では、メインフィールド１２内に、それぞれ異なるパターンを有する単独配列サブフィールドＳＳＦと、同じパターンを有して繰り返し配置されるマトリクス配置サブフィールドＭＳＦとが配置される。繰り返し配置されるマトリクス配置サブフィールドＭＳＦは、例えばメモリ装置のメモリセル領域等によく見受けられるサブフィールドである。一方、単独配置サブフィールドは、周辺回路やロジック回路等に見受けられるサブフィールドである。この様に、チップ１０内は、複数のメインフィールドと、それぞれのメインフィールド内の複数のサブフィールドに分けられ、設計データＤｉｎは、それぞれのサブフィールド内に存在するパターンデータを有する。
【００３４】
尚、サブフィールドは、必ずしも図３の如く重なることなく又は間隔をあけることなく敷き詰められる必要はなく、一部重なったり、間隔が存在しても良い。
【００３５】
図４は、図３のメインフィールド１２内のサブフィールドにかかる設計データの構成例を示す図である。この例では、サブフィールドＳＦ００〜ＳＦ４４のデータは、それぞれサブフィールドの中心座標（ｘ、ｙ）、パターン数ｎ、パターンアドレスａｄを有する。この例では、サブフィールドデータは、メインフィールド１２内のサブフィールドＳＳＦ００，ＳＳＦ０１....ＭＳＦ１１，ＭＳＦ１２....ＳＳＦ４４の順に並べられる。
【００３６】
一方、パターンデータは、例えば、パターンの左下の座標（ｘ、ｙ）、パターンの幅ｗと高さｈとを有する。そして、サブフィールドデータ領域内のアドレスａｄは、パターンデータ内のアドレスを示し、そのアドレスから連続してパターン数ｎ個のアドレス領域のパターンが、それぞれのサブフィールド内のパターンデータであることを意味する。
【００３７】
従って、単独配置サブフィールドＳＳＦのデータは、それぞれ異なるパターンデータのアドレスを有する。一方、マトリクス配置サブフィールドＭＳＦのデータは、それぞれ同じパターンデータのアドレスを有する。このマトリクス配置サブフィールドのデータ構造を、本明細書では階層化データ構造と称する。かかる階層化データ構成にすることで、パターンデータのデータ量を減らすことができる。
【００３８】
図５は、露光データの作成を含む露光工程のフローチャート図である。そして、図６は、あるサブフィールドＳＦの一例を示す図である。図６のサブフィールドの例を使用して、露光データの作成の方法を説明する。
【００３９】
図５において、先ず、ブロックマスクのパターンデータが発生される（Ｓ１０）。この工程については、後述する。そして、ステップＳ１１において、各パターンの形状に応じた露光量Ｑが設定される。この露光量Ｑは、例えばパターン形状が細い場合は強く、またパターン形状が太い或いは大きい場合は比較的弱く設定される。そして、各パターンデータにその設定された露光量Ｑ（図示せず）が加えられる。この露光量Ｑの設定の方法は、パターン形状に応じて設定する種々の方法があるが、本実施の形態例では本質的な部分ではないので省略する。
【００４０】
次に、チップ上の全てのサブフィールドとそのパターンデータとからなる設計データから、その階層化データの認識を行う（Ｓ１２）。例えば、サブフィールドが、単独配置サブフィールドＳＳＦの属性を有するか、マトリクス配置サブフィールドＭＳＦの属性を有するか、マトリクス配置サブフィールドの内最初の元のマトリクス配置サブフィールドの属性を有するか等が、設計データから確認される。従って、サブフィールドのデータには、上記属性データａｄ（図示せず）が加えられる。
【００４１】
設計データは、ウエハ上のレジスト層に形成したいパターンを含むのみである。ところが、ウエハ上のレジスト層に電子ビームを照射すると、パターン密度が高い領域では近接露光効果によりより多くのビームエネルギーを受けることになる。その反面、パターン密度が低い領域では近接露光効果がなく、より少ないビームエネルギーにより露光される。従って、かかる近接露光効果を考慮して、設計データのパターンに対して、その露光量を見直し、必要な場合は補助露光を行って、積極的に近接露光効果を発生させて現像後のパターン形状の精度を高くすることが必要である。本実施の形態例では、設計データをもとに露光データを生成する為に、サブフィールド内により小さいマップエリアを発生させ、そのエリア内のパターン密度をもとに、上記露光量の見直しと補助露光パターンの生成を行う。
【００４２】
図６に示されたサブフィールドＳＦには、パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３が含まれる。そして、それぞれのパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３には、上記ステップＳ１１にてそれぞれのパターン形状に応じた露光量Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３とが設定される。更に、サブフィールドＳＦには、５行５列のエリアａ１１〜ａ５５が発生される（Ｓ１３）。このエリアは、図２に示されるエリア発生部１０３により生成される。エリアの発生方法は、例えばサブフィールドＳＦの左下の位置を基準にして、所定の大きさの領域をマトリクス状に配置する。従って、サブフィールドの端部では、エリアの端部と必ずしも一致することにはならない。
【００４３】
図６の例では、パターンＰ１がエリアａ２１、ａ２２、ａ３１、ａ３２、ａ４１、ａ４２上に位置する。また、パターンＰ２がエリアａ１３、ａ２３，ａ３３、ａ４３、ａ５３上に位置する。更に、パターンＰ３がエリアａ２４、ａ２５、ａ３４、ａ３５、ａ４４、ａ４５上に位置する。
【００４４】
そこで、ステップＳ１４にて、各エリア内のパターン密度を求める。即ち、図２中のパターン密度生成部１０４により求められる。図７は、図６の例のサブフィールドのエリア毎のパターン密度Ｓｍｎを記入した例である。即ち、エリアａ３２，ａ３４等がエリア面積に対するパターン面積の比率が７５％と高く、パターンが存在しないエリアａ１１等のパターン密度は０％である。
【００４５】
次に、ステップＳ１５にて、エリア間の近接露光効果による影響に応じてそれぞれのエリア内のパターン密度を見直す。このパターン密度の見直しは、図２R>２中のパターン密度修正部にて行われる。近接露光効果により、エリアの周囲に位置するエリア内のパターンに対して照射される電子ビームのエネルギーが、当該エリアに対してエリア間の距離に応じた影響を及ぼす。より近い位置のエリアからはその影響が大きく、より遠い位置のエリアからはその影響が少ない。そこで、本実施の形態例では、距離に略反比例する係数β（ｒ）（ｒはエリア間の距離）を予め設定しておき、周囲のエリアのパターン密度Ｓｍｎにその係数β（ｒ）を乗算し、注目しているエリアのパターン密度に加算する。
【００４６】
図８は、エリア間の近接露光効果による影響に応じたパターン密度見直しを説明するための図である。この例では、エリアａ３３のパターン密度の見直しの例である。エリアａ３３のパターン密度に、エリアａ３３の周囲のエリアａ１１〜ａ５５からの近接露光効果の影響を加える。例えばエリアａ１１は、パターン密度が０％（＝Ｓ11）であるので、その影響は、Ｓ11×β（ｒ（ａ11−ａ33））＝０である。ｒ（ａ11−ａ33）とは、エリアａ１１とａ３３との間の中心間の距離を示す。エリアａ１２も同様に０である。そして、エリアａ１３は、パターン密度が２５％（＝Ｓ13）であるので、その影響度は、Ｓ13×β（ｒ（ａ13−ａ33））となる。同様に、エリアａ１４〜ａ５５について行う。その結果、エリアａ３３のパターン密度は、５０％から例えば６０％に修正される。
【００４７】
エリアａ３３は、その周囲の近接する位置にパターン密度の高いエリアが存在する。従って、それらの周囲のエリアに照射される電子ビームのエネルギーがエリアａ３３に大きな影響を与える。この近接露光効果による影響を加味すると、エリアａ３３の実質的なパターン密度ＳＲ33は、自分自身のパターン密度Ｓ33に周囲からの影響による密度ΔＳ33が加算された値となる。
【００４８】
図９は、上記のエリア内のパターン密度の見直しを行った結果後の各エリア内のパターン密度を示す図である。周囲にパターン密度の高いエリアが存在するエリアは、例えば１０％程度そのパターン密度が高くなり、そのようなエリアが周囲に存在しないエリアは、例えば５％程度そのパターン密度が高くなっている。尚、エリアａ１１等のサブフィールドＳＦの周辺に位置するエリアに対しては、隣接するサブフィールド内のエリアからの影響が上記と同様に加算される。
【００４９】
ステップＳ１６は、高密度のサブフィールド内でのパターン存在領域を検出する工程である。この工程については、後述する補助露光パターン発生工程の部分で説明する。
【００５０】
さて、図９に示された様に、各エリアのパターン密度が見直されると、その見直されたパターン密度ＳＲｍｎに基づいて、各パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３の露光量の補正（Ｓ１７）と、補助露光パターンの発生（Ｓ１８）とが行われる。
【００５１】
ステップＳ１１においてパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれの形状に応じてその露光量Ｑを設定したのに対して、ステップＳ１７での露光量の補正では、その周囲のパターンからの近接露光効果による影響を考慮して露光量を修正する。その為に、ステップＳ１５で見直したエリア毎の実質的パターン密度を利用する。即ち、実質的パターン密度ＳＲｍｎが基準値以上に高い場合は、近接露光効果の影響を大きく受けるので、そのエリアに属するパターンの露光量を減じる。
【００５２】
一方、ステップＳ１５で見直したエリア毎の実質的パターン密度ＳＲｍｎが基準値よりも低い場合は、近接露光効果の影響が少ないので、かかるエリアに対しては補助露光を行う為に、補助露光パターンを発生させて露光データに追加する。ここで、補助露光パターンとは、パターン密度が低い領域に対して近接露光効果に該当する量のエネルギーを与える為の露光パターンであり、露光されるエネルギーの例えば数％程度の低い露光量を均一に有する露光パターンである。その補助露光パターンの大きさは、エリア程度の大きさが好ましい。但し、補助露光パターンの位置は、必ずしもパターン密度見直しに発生させたエリアと同一である必要はない。
【００５３】
図１０は、上記の露光量の補正工程（Ｓ１７）及び補助露光パターン発生工程（Ｓ１８）において使用される補正テーブルの例を示す図である。この例では、エリアのパターン密度ＳＲｍｎが１１段階に区分され、それぞれの区分の露光量補正の比率αと、補助露光パターンとが示される。この例では、基準値が４５．５％に設定され、エリアのパターン密度が基準値より大きい場合は、そのエリアのパターンの露光量Ｑに図１０の比率αが乗算される。即ち、パターン密度ＳＲｍｎが９０．５％を超えるエリアのパターンの露光量は、設定された露光量Ｑに比率α＝０．１が乗算される。同様に、エリアのパターン密度ＳＲｍｎが８１．５〜９０．５％の場合は、設定された露光量Ｑに比率α＝０．２が乗算される。
【００５４】
一方、エリアのパターン密度が基準値より低い場合は、そのエリア付近の密度が低いことを意味し、露光後の現像パターンが細くなる。そこで、かかるエリアには、補助露光を行う為に、露光データとして補助露光パターンを発生させる。図１０の例では、パターン密度が低い段階１〜５に対して、補助露光１〜５を行う補助露光パターンを生成する。補助露光１はより露光量が大きく、補助露光５はより露光量が小さい補助露光パターンとなる。そして、この補助露光パターンは、エリアと同等の大きさのパターンとなる。
【００５５】
図１１は、パターン密度が高いエリアのパターンの露光量が減じられ、パターン密度が低いエリアに補助露光パターンを発生させた場合のサブフィールドを示す図である。この例では、高いパターン密度を有するエリアａ２２，ａ３２，ａ２３，ａ３３，ａ４３，ａ２４，ａ３４に属するパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３の露光量Ｑに比率αが乗じられて減じられている。また、低いパターン密度を有するエリアａ１１〜ａ２１，ａ２５，ａ３１，ａ３５〜ａ４２，ａ４４〜ａ５５には、補助露光パターン（太線）が発生される。
【００５６】
図１１の例では、パターン密度を求める為に発生させたエリアを、そのまま補助露光パターンの領域として利用している。しかし、補助露光パターンの領域がパターン密度発生の為のエリアと異なるエリアであっても良い。
【００５７】
図５に示される通り、各サブフィールドに対して、同様にエリアを発生してパターン密度を求め、周囲のエリアからの影響でパターン密度を見直し、そのパターン密度を指標にして、パターンの露光量Ｑの修正と補助露光パターンの発生を行う。その結果、露光データが作成される。
【００５８】
図１２は、作成された露光データの構成例を示す図である。第１に、図４の設計データは、パターンデータは、その位置データ（ｘ、ｙ）と幅ｗと高さｈを有するのに対して、露光データのパターンデータは、更に露光量Ｑを有する。この露光量Ｑは、最初パターンの形状により設定され（Ｓ１１）、エリアのパターン密度を利用して補正された値である。第２に、図４の設計データは、サブフィールドデータとして、単独配置サブフィールド、マトリクス配置サブフィールド、その元のサブフィールドなどの属性データを有していないが、露光データのサブフィールドデータには、階層化データの認識工程（Ｓ１２）により属性データａｔが追加される。第３に、設計データは、サブフィールドＳＳＦ００〜ＳＳＦ４４とそのサブフィールドが有するパターンデータとから構成される。しかし、露光データには、サブフィールドとして補助露光パターンを有する補助露光用のサブフィールドＴＳＳＦ１〜ＴＳＳＦｎを有する。
【００５９】
サブフィールドデータとパターンデータとの階層構造を維持する為に、補助露光パターンは、新たに追加した単独配置サブフィールドの一種である仮単独配置サブフィールドＴＳＳＦ１〜ＴＳＳＦｎ内の露光パターンとして、露光データに登録される。図１２では、単独配置サブフィールドＳＳＦ４４の後に、仮単独配置サブフィールドＴＳＳＦ１〜ＴＳＳＦｎが追加される。この仮単独配置サブフィールドは、エリアの大きさの補助露光パターンを有する。それぞれの仮単独配置サブフィールド内の補助露光パターンは繰り返されないので、仮単独配置サブフィールドの性質は、単独配置サブフィールドと同等である。したがって、露光データとしては、単独配置サブフィールドも仮単独配置サブフィールドも同じ取り扱いとなる。尚、仮単独配置配置サブフィールド内には複数の補助露光パターンが発生される。
【００６０】
サブフィールドは、必ずしも図３に示される通り、メインフィールド内に一面に敷き詰められた領域ではなく、内部の露光パターンによって、お互いに一部重なり合う領域であってもよい。露光工程においては、単にそれぞれのサブフィールドの位置にそのサブフィールドに含まれる露光パターンに電子ビームが照射されるだけである。従って、露光パターンのサブフィールドに、補助露光パターンのサブフィールドが重なって登録されることも許される。これにより、階層化データ構造を壊すことなく、補助露光パターンを露光データに追加することができる。
【００６１】
設計データのサブフィールドに追加された仮単独配置サブフィールドのパターンの露光量は、それ単独ではレジストを露光するには足りない強さであることは、既に説明した通りである。
【００６２】
そして、この様にして作成された露光データＤｏｕｔが電子ビーム制御装置に供給されて、その露光データに従う電子ビーム露光が行われる（Ｓ２０）。
【００６３】
上記の露光データの作成方法で特徴的なことは、露光密度と距離に依存する近接露光効果を考慮した露光データを作成する為に、サブフィールド内にエリアを発生させることである。そして、そのエリアのパターン密度Ｓｍｎに、周囲のエリアからの近接露光効果を加えた実質的パターン密度ＳＲｍｎをもとにして、その露光量の補正と補助露光パターンを生成することである。そして、補助露光パターンを、既存のサブフィールド内のパターンデータとせずに、新たに発生させた仮単独配置サブフィールドのパターンデータとしたことである。
【００６４】
次に、ブロックマスクを利用する電子ビーム露光について、簡単に説明する。図１３は、ブロックマスクを有する透過マスク３４の例である。この例では、９個のブロックマスクＢＭ１〜ＢＭ９が設けられる。ブロックマスクは、例えば５μｍ×５μｍ程度の広い領域内に複数のパターンが設けられる。但し、図１３の例のブロックマスクＢＭ９は、１個の矩形パターンを有し、通常の可変矩形ビームでの露光に利用される。
【００６５】
図１で説明した通り、矩形のマスク３２を通過した電子ビームは、マスク偏光器３３により、透過マスク３４の所望のブロックマスクＢＭの領域に変更され、そのパターン形状の電子ビームがウエハ４０上に照射される。
【００６６】
図１４は、ブロックマスクを利用して形成されたパターンを有するサブフィールドの図である。この例は、サブフィールド内に形成されるストライプ状のパターンを、ブロックマスクＢＭ１を利用して、６回照射することで形成される。
【００６７】
図１４の様にブロックマスクを利用して露光される場合は、ブロックマスクのパターン存在領域を擬似的なパターンとして取り扱うことで、上記したエリアの発生、エリアのパターン密度の生成、露光量の補正と補助露光パターンの生成を、通常のパターンと同様に取り扱うことができる。
【００６８】
図１５は、ブロックマスクで形成されるパターンをブロックマスクパターンとする例を示す図である。この例では、３本のストライプパターン５１を有するブロックマスクＢＭは、５０の領域を有する。但し、領域５０の両側にはパターンが存在していない。そこで、図１５の左側に示される通り、ブロックマスクパターンを、パターンが存在する領域５２に縮める。そして、このブロックマスクパターンのパターン密度Ｄを求める。
【００６９】
この様にして求めたブロックマスクパターンは、通常のパターンデータが有する位置（ｘ、ｙ）、幅ｗ、高さｈ、露光量Ｑに加えて、パターン密度Ｄを有する。そこで、このブロックマスクパターンを、通常のパターンと同等に取り扱う。
【００７０】
図１６は、サブフィールドＳＦ内のブロックマスクパターンＢＭＰ１〜６と、内部に発生したエリアａ１１〜ａ３４を示す図である。この例では、エリアａ１１とエリアａ１２内にブロックマスクパターンＢＭＰ１が存在する。そこで、エリアａ１１内のパターン密度に発生は、エリアａ１１内のブロックマスクパターンＢＭＰ１の面積Ｓ１にブロックマスクパターンＢＭ１の密度Ｄを乗算した面積Ｓ２（＝Ｓ１×Ｄ）を利用して行われる。こうすることにより、ブロックマスクが混在するパターンデータであっても、エリア内のパターン密度を生成して露光量の補正や補助露光パターンの発生を、通常のパターンと同様に行うことができる。
【００７１】
図１７は、ブロックマスクが混在している場合の露光データの構成例である。この例では、マトリクス配置サブフィールドＭＳＦ１１等が、通常の可変矩形パターンとブロックマスクを有する例である。パターンデータには、６つのブロックマスクが利用される。ブロックマスクのパターンデータは、例えば、その位置（ｘ、ｙ）とブロックマスク番号と露光量Ｑからなる。
【００７２】
しかしながら、上記のエリアのパターン密度から露光量を補正或いは補助露光パターンを発生させるアルゴリズムに適合できる様に、更に、各ブロックマスクについて、ブロックマスクパターンＢＭＰのデータを追加する。このブロックマスクパターンＢＭＰのデータは、露光量の補正等を行う為にのみ利用され、実際の露光データとしては利用されない。ブロックマスクパターンＢＭＰのデータは、位置（ｘ，ｙ）、幅ｗと高さｈ、及び密度Ｄと露光量Ｑからなる。
【００７３】
各ブロックマスク毎に、上記のブロックマスクパターンのデータを発生し、そのパターンデータを通常のパターンデータと同等に扱うことで、上記した通り、各エリアのパターン密度を求めることができる。
【００７４】
図１８は、エリアデータの例を示す図である。サブフィールドＳＦ内にエリアを発生させた場合は、図１８の如きエリアデータを生成する。エリアデータは、サブフィールドＳＦ内のエリアａ１１〜ａｉｊそれぞれに、エリアの位置、内部のパターン存在領域の左下と右上の位置、パターン密度、見直し後のパターン密度、補助露光を発生させたか否かのフラグ、マトリクス配置サブフィールドＭＳＦ内のエリアか否かのフラグ等を有する。
【００７５】
以上の通り、可変矩形パターンに加えてブロックマスクを利用する場合でも、サブフィールド内にエリアを発生し、エリア内のパターン密度を求め、周囲のエリアのパターン密度とエリア間距離から露光影響度に対応するパターン密度を追加して、パターン密度の見直しを行い、そのパターン密度から露光量の補正と補助露光パターンの発生を行うことができる。
【００７６】
ブロックマスクＢＭは、図１３の例に示される通り、内部の複数のパターンを有する。従って、図５R>５のフローチャートにおいて、パターン形状に応じた露光量Ｑを決定する工程Ｓ１１で、いかにして最適な露光量をブロックマスクに与えるかが問題となる。特に、ブロックマスク内に存在するパターンの線幅に応じて露光量Ｑを求める方法では、極細のパターンデータが存在する場合は、その細いパターンデータに合わせて過剰に大きい露光量に設定される場合がある。その結果、露光量が多すぎて、それより太いが通常の線幅のパターンが現像されると必要以上に太い線幅になる。
【００７７】
かかる問題点は、ブロックマスクに限られず、通常の可変矩形パターンにおいても存在する。例えば、ａμｍの線幅ルールで設計されているパターンであっても、パターンの中には、それより細いパターンデータが存在する。その場合、その細いパターンデータに対応して過大な露光量を与えると、近接露光効果等により、ａμｍの線幅のパターンにも影響を与え、好ましくない。
【００７８】
そこで、本実施の形態例では、ブロックマスクの場合は、複数のブロックマスク内最小線幅候補を設定し、しかも優先順位を設ける。そして、ブロックマスク内のパターンデータをチェックして、設定線幅より細いパターンデータが存在する場合は、その設定した最小線幅候補に対応する露光量を、そのブロックマスクの露光量と設定する。この設定最小線幅候補は、優先度の順に採用される。また、可変矩形パターンにおいても、最小線幅を設定し、それより細いパターンには、設定最小線幅に対応する露光量が設定される。
【００７９】
図１９は、設計データ内に含まれる最小線幅設定テーブルの例を示す図である。図１９（ａ）は、ブロックマスクのパターンデータに対する最小線幅候補のテーブルである。この例では、優先度順に、ｗ１＝０．１８μｍ、ｗ２＝０．２０μｍ、ｗ３＝０．２２μｍ、ｗ４＝０．２４μｍ、ｗ５＝０．２６μｍと設定される。また、図１９（ｂ）は、通常の可変矩形パターンデータに対する最小線幅ｗmin のテーブルである。この例では、ｗmin ＝０．１８μｍに設定される。
【００８０】
図２０は、ブロックマスクの例を示す図である。図２０（ａ）は、ブロックマスクＢＭ内に、複数のパターンが存在し、そのパターンデータの線幅は、０．１８μｍ、０．１６μｍ、０．１４μｍのものが存在する。但し、０．１６μｍと０．１４μｍの線幅は、斜めの線に対してパターンデータ上それより細いパターンデータとなっている例である。また、図２０（ｂ）は、ブロックマスクＢＭ内に４個の矩形パターンが存在し、その幅は、０．４０μｍと０．８０μｍである。
【００８１】
図２１は、最小線幅テーブルに設定した最小線幅を利用して、露光量を設定する場合のフローチャート図である。図５のフローチャートのステップＳ１１の部分の一部詳細フローチャートに該当する。先ず、ブロックマスク内のパターンデータが読み出される（Ｓ３０）。図２に示されたブロックマスクパターン発生部１１１により、ブロックマスク番号に対応するパターンデータが読み出される。そして、そのパターンデータから線幅が検出され、最小線幅Ｗmin が検出される（Ｓ３１）。
【００８２】
そして、検出された最小線幅Ｗmin が最小線幅候補ｗ１よりも小さい場合は（Ｓ３２）、その最小線幅候補ｗ１に対応する露光量Ｑ１が、ブロックマスクの露光量Ｑに設定される（Ｓ３３）。また、検出された最小線幅Ｗmin が最小線幅候補ｗ１とｗ２の間にある場合は（Ｓ３４）、最小線幅候補ｗ２に対応する露光量Ｑ２が、ブロックマスクの露光量Ｑに設定される（Ｓ３５）。以下、同様に、露光量が設定される。そして、検出された最小線幅Ｗmin がいずれの候補よりも大きい場合は（Ｓ４０）、その検出された最小線幅Ｗmin に対応する露光量が設定される（Ｓ４２）。
【００８３】
そこで、図２０（ａ）のブロックマスクの露光量を生成する場合は、検出される最小線幅Ｗmin ＝０．１４μｍであるので、第１優先度の最小線幅ｗ１＝０．１８μｍより細いので、ブロックマスクの露光量Ｑは、ｗ１に対応する露光量Ｑ１に設定される。また、図２０２０（ｂ）のブロックマスクの露光量の場合は、検出される最小線幅Ｗmin が０．４０μｍであるので、いずれの最小線幅候補よりも大きいので、０．４０μｍに対応する露光量に設定される。
【００８４】
可変矩形パターンの露光量の設定は、対象となるパターンデータの線幅が、図１９（ｂ）の通り設定された最小線幅候補ｗmin ＝０．１８μｍより細い場合は、０．１８μｍに応じた露光量に設定され、それより太い場合は、そのパターンデータの線幅に応じた露光量に設定される。
【００８５】
上記の通り、本実施の形態例では、最小線幅候補をあらかじめ設定しておいて、その線幅よりも細いパターンデータが存在していても、最小線幅候補に対応する露光量より大きな露光量を設定しない様にする。そうすることにより、設計ルールに最適な露光量を設定することができる。また、データに構成上実際のパターンの幅よりも狭いパターンデータであっても、過剰に大きな露光量に設定されることがないので、設計ルールの意に反して高い露光量による太い現像パターンになることが防止される。
【００８６】
最小線幅候補を、設計データと共に与えられることにより、設計ルールに適応した露光量の設定を行うことができる。しかも、その後、エリアを発生してエリアのパターン密度によって露光量を見直すことで、より最適な露光量を生成することができる。
【００８７】
図２２は、ブロックマスクを利用してライン・アンド・スペースのパターンを有するサブフィールドの図である。この例では、ブロックマスクは６本のラインパターンを有する。そこで、図２２（ａ）に示す様に、ブロックマスクを利用してブロック露光パターンを露光すると、一種の光の干渉であるクーロンインターラクションの原因で、ラインパターンの線幅が太くなることが知られている。但し、図２２の如く、ブロックマスクを利用してマトリクス状にブロック露光パターンを露光すると、マトリクスの中央部６０では、それぞれのブロック露光パターンの干渉により、ラインパターンの線幅が太くなる現象は生じない。従って、ラインパターンの両端の領域６１，６２のブロック露光パターンは、線幅が太くなる傾向を有する。
【００８８】
このクーロンインターラクションは、ブロックマスクに特有の現象であり、ブロックマスクの広い領域に電子ビームが同時に存在することから生じると考えられる。そこで、本実施の形態例では、ライン・アンド・スペースをブロックマスクを利用して露光する場合は、両端の領域６１，６２のブロックマスクは、通常の可変矩形パターンに変更する。その結果、ブロック露光に固有のクーロンインターラクション現象を避けることができる。そして、それらの領域６１，６２では、高密度故、パターン毎の露光量が、上記したエリアのパターン密度により弱めに補正される。そして、１本づつラインパターンを露光する。それにより、ブロックマスクによる線幅が太くなる現象を避けることができる。
【００８９】
図２３は、露光面積が大きいブロックマスクの例を示す図である。図２３（ａ）に示される様な露光面積が大きいブロックマスクＢＭの場合は、図２３（ｂ）の様に、露光領域に梁を入れることが行われる。即ち、露光面積が大きい領域を格子状の露光領域にして、上記した光の干渉によるクーロンインターラクションの現象を抑えて、最適な露光を行う。
【００９０】
この様に、梁を入れることにより、ブロック露光パターンデータが持つビームの透過孔面積が、梁を入れる前の透過孔面積よりかなり少なくなる。その結果、ブロックマスク領域にエリアを発生させてエリア内のパターン密度を求めると、図１０で示した露光基準比率より低くなることが予想される。その結果、上記した露光データの生成方法では、パターン密度が低い領域と判断されて、補助露光パターンが生成される。しかも、ブロックマスクによるブロック露光パターンは、マトリクス状に繰り返し発生するので、そこに補助露光パターンが生成されると、非常に多くの補助露光パターンデータが追加される。
【００９１】
ところが、クーロンインターラクション防止の為の高密度のブロック露光パターン領域には、補助露光パターンの生成は不要である。従って、本実施の形態例では、ブロック露光パターンデータに梁を発生させて透過孔面積が少なくなるのを予想して、かかる領域に対しては補助露光パターンを発生する基準である露光基準比率を下げる。そうすることにより、上記の領域には補助露光パターンの発生を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態例の電子ビーム露光装置の概略構成図である。
【図２】露光データ作成装置１００の内部構成を示す図である。
【図３】メインフィールドＭＦとサブフィールドＳＦとの関係を示す図である。
【図４】図３のメインフィールド内のサブフィールドにかかる設計データの構成例を示す図である。
【図５】露光データの作成を含む露光工程のフローチャート図である。
【図６】あるサブフィールドＳＦの一例を示す図である。
【図７】図６の例のサブフィールドのエリア毎のパターン密度Ｓｍｎを記入した例である。
【図８】エリア間の近接露光効果による影響に応じたパターン密度見直しを説明するための図である。
【図９】エリア内のパターン密度の見直しを行った結果後の各エリア内のパターン密度を示す図である。
【図１０】露光量の補正工程及び補助露光パターン発生工程において使用される補正テーブルの例を示す図である。
【図１１】パターン密度が高いエリアのパターンの露光量が減じられ、パターン密度が低いエリアに補助露光パターンを発生させた場合のサブフィールドを示す図である。
【図１２】作成された露光データの構成例を示す図である。
【図１３】ブロックマスクを有する透過マスク３４の例を示す図である。
【図１４】ブロックマスクを利用して形成されたパターンを有するサブフィールドの図である。
【図１５】ブロックマスクで形成されるパターンをブロックマスクパターンとする例を示す図である。
【図１６】サブフィールドＳＦ内のブロックマスクパターンＢＭＰ１〜６と、内部に発生したエリアａ１１〜ａ３４を示す図である。
【図１７】ブロックマスクが混在している場合の露光データの構成例である。
【図１８】エリアデータの例を示す図である。
【図１９】最小線幅設定テーブルの例を示す図である。
【図２０】ブロックマスクの例を示す図である。
【図２１】露光量を設定する場合のフローチャート図である。
【図２２】ブロックマスクを利用してライン・アンド・スペースのパターンを有するサブフィールドの図である。
【図２３】露光面積が大きいブロックマスクの例を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
ＭＦ メインフィールド
ＳＦ サブフィールド
ＭＳＦ マトリクス配置サブフィールド
ＢＭ ブロックマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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