(57)【要約】【課題】複数のショットによって一つのパターンを描画する場合に、設計寸法に対する仕上がり寸法の誤差を適切に補正し得るパターン描画方法を得る。【解決手段】ショット領域Ｈ１に対応する描画対象１０内の第１領域に、標準のショット時間Ｔ１で電子ビーム１１を照射する。これにより、描画対象１０の第１領域にパターンＭ１が描画される。次に、ショット領域Ｈ２に対応する描画対象１０内の第２領域に、ショットサイズに応じて補正されたショット時間Ｔ２で、電子ビーム１１を照射する。これにより、描画対象１０の第２領域にパターンＭ２が描画される。ショット時間が補正された効果によって、Ｙ方向に関するパターンＭ２の仕上がり寸法は、設計寸法に等しくなっている。【選択図】　　　　図１１
2004040010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）描画対象の第１領域に電子ビームを第１の時間照射することにより、第１方向に沿って延在する第１辺と、第２方向に沿って延在する第２辺とを有する第１パターンを描画する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）とは別の工程として実行され、前記描画対象の第２領域に前記第１の時間よりも短い第２の時間電子ビームを照射することにより、前記第１パターンの前記第１辺に重なる第１の辺と、前記第２方向に沿って延在する第２の辺とを有し、該第２の辺の寸法が所定のしきい値以下の第２パターンを描画する工程と
を備える、パターン描画方法。
【請求項２】
前記しきい値は０．３μｍである、請求項１に記載のパターン描画方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フォトマスクや半導体基板等のパターン描画方法に関し、特に、可変成形ベクタスキャン方式の電子ビーム描画装置を用いた、パターン描画方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２（図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ））は、可変成形ベクタスキャン方式の電子ビーム描画装置を用いた、従来のパターン描画方法を説明するための模式図である。図１２（Ａ）に示したパターンＦを描画したい場合には、まず、第１番目のショットによって長方形の領域Ｆ１を描画し（図１２（Ｂ））、次に、第２番目のショットによって、領域Ｆ１に隣接する長方形の領域Ｆ２を描画する（図１２（Ｃ））。これにより、２つの長方形パターンの組み合わせとして、図１２（Ａ）に示したパターンＦが得られる。なお、領域Ｆ１を描画するための電子ビームの照射時間（以下「ショット時間」と称する）と、領域Ｆ２を描画するためのショット時間とは、互いに等しい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように複数のショットによって一つのパターンを描画する場合には、パターンの設計寸法に対して仕上がり寸法に誤差が生じるという問題点がある。特に、図１２（ｃ）に示したように、Ｙ方向に関するショットサイズＷが小さい領域Ｆ２を描画する工程を伴う場合には、パターンＦの仕上がり寸法が設計寸法よりも大きくなることが確認されている。これは、照射される電子ビームのビームプロファイルが領域Ｆ１と領域Ｆ２とで互いに異なることや、ショットサイズごとに電流密度が相違すること等が原因と考えられる。なお、図１２において、紙面の上下方向及び左右方向が、それぞれ「Ｘ方向」及び「Ｙ方向」と規定されている。
【０００４】
ところで、ショットサイズに起因する仕上がり寸法の誤差を補正する手法として、ショットランク補正が知られている。ショットランク補正は、ショットサイズに応じてショット時間（即ちドーズ量）を変化させて描画を行うことにより、誤差を補正するものである。図１３（図１３（Ａ），図１３（Ｂ））は、ショットランク補正を説明するための図である。図１３（Ａ）を参照して、孤立パターンの描画を想定し、Ｙ方向に関する電子ビームの寸法をショットサイズＳと定義する。図１３（Ｂ）のグラフの横軸はショットサイズＳであり、縦軸は誤差Ｇ（即ち、Ｙ方向に関して、パターンの仕上がり寸法から設計寸法を減算した値）である。図１３（Ｂ）を参照すると、ショットサイズＳが小さい特定の範囲では、仕上がり寸法が設計寸法よりも小さくなっていることが分かる。これは、近接効果の影響によるものである。従って、ショットサイズＳが例えばＳ２の場合に標準のドーズ量（特性Ｑ１）で描画を行うと、−Ｇ１の誤差が生じる。この場合、標準よりも高いドーズ量（特性Ｑ２）で描画を行うよう補正することにより、誤差−Ｇ１を無くすことができる。なお、ショットサイズＳごとのドーズ量の補正量は、実験等によって求められる。
【０００５】
このようにショットランク補正は、パターンの仕上がり寸法が設計寸法よりも小さくなる場合に、標準よりも高いドーズ量で描画を行うことによって、仕上がり寸法の誤差を補正するものである。これに対して、図１２に示した従来のパターン描画方法では、上記の通り、パターンＦの仕上がり寸法が設計寸法よりも大きくなる。従って、従来のパターン描画方法による仕上がり寸法の誤差を、ショットランク補正によって補正することはできない。
【０００６】
本発明は、従来のパターン描画方法における上記の問題点を解決するために成されたものであり、複数のショットによって一つのパターンを描画する場合に、設計寸法に対する仕上がり寸法の誤差を適切に補正し得るパターン描画方法を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項１に記載のパターン描画方法は、（ａ）描画対象の第１領域に電子ビームを第１の時間照射することにより、第１方向に沿って延在する第１辺と、第２方向に沿って延在する第２辺とを有する第１パターンを描画する工程と、（ｂ）工程（ａ）とは別の工程として実行され、描画対象の第２領域に第１の時間よりも短い第２の時間電子ビームを照射することにより、第１パターンの第１辺に重なる第１の辺と、第２方向に沿って延在する第２の辺とを有し、該第２の辺の寸法が所定のしきい値以下の第２パターンを描画する工程とを備えるものである。
【０００８】
また、この発明のうち請求項２に記載のパターン描画方法は、請求項１に記載のパターン描画方法であって、しきい値は０．３μｍであることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係るパターン描画装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。本実施の形態に係るパターン描画装置は、可変成形ベクタスキャン方式の電子ビーム描画装置１と、データ処理部２と、記憶部３とを備えている。
【００１０】
図２（図２（Ａ），図２（Ｂ））〜図４は、記憶部３に記憶されているデータを説明するための図である。上記の通り、複数のショットによって一つのパターンを描画する場合には、ショットサイズによっては、パターンの仕上がり寸法が設計寸法よりも大きくなる。そこで、まず、仕上がり寸法に影響を及ぼすショットサイズの範囲を割り出す。図２（Ａ）には、Ｙ方向に関する設計寸法が一定値のパターンＫが示されている。図２（Ａ）に示した例では、Ｙ方向に関する設計寸法は、最大ショットサイズ（例えば２．０μｍ）に等しい。このパターンＫを、２回のショットによって描画する。具体的には、第１番目のショットによってパターンＫ１を描画し、第２番目のショットによってパターンＫ２を描画する。そして、ショットサイズＳを様々に変化させて、各ショットサイズＳごとに、Ｙ方向に関するパターンＫの仕上がり寸法を測定する。ここで、ショットサイズＳは、第２番目のショットのＹ方向に関する寸法として規定されており、パターンＫ２の設計寸法に等しい。また、パターンＫ１，Ｋ２を描画する際のショット時間Ｔは、いずれも標準のショット時間Ｔ１である。
【００１１】
次に、かかる実験の結果に基づいて、図２（Ｂ）に示すグラフを作成する。グラフの横軸はショットサイズＳ（μｍ）であり、縦軸は誤差Ｇ（μｍ）である。誤差Ｇは、Ｙ方向に関して、パターンＫの仕上がり寸法から設計寸法（この例では２．０μｍ）を減算した値として得られる。図２（Ｂ）によると、ショットサイズＳが０．３μｍ以下の範囲では、ショットサイズＳが小さくなるほど誤差Ｇが大きくなっていることが分かる。即ち、仕上がり寸法に影響を及ぼすショットサイズＳの範囲は、０．３μｍ以下であることが分かる。その結果、補正が必要なショットサイズのしきい値Ｓ０が、０．３μｍに設定される。
【００１２】
次に、パターンＫ２を描画する際のショット時間Ｔを段階的に短縮して上記と同様の実験を行うことにより、誤差Ｇをキャンセルし得るショット時間の補正量を、各ショットサイズＳごとに求める。ここで、パターンＫ１を描画する際のショット時間Ｔは、標準のショット時間Ｔ１のままである。図３を参照して、特性Ｕ１は、標準のショット時間Ｔ１で電子ビームを照射した場合に得られる特性であり、特性Ｕ２，Ｕ３は、標準のショット時間Ｔ１よりも短いショット時間Ｔ２，Ｔ３で電子ビームを照射した場合に得られる特性である。図３によると、ショットサイズＳがＳ２である場合は、特性Ｕ２に対応するショット時間Ｔ２で電子ビームを照射することにより、誤差Ｇ１がキャンセルされることが分かる。また、ショットサイズＳがＳ３（μｍ）である場合は、ショット時間Ｔ３で電子ビームを照射することにより、誤差Ｇ２がキャンセルされることが分かる。
【００１３】
次に、図３に示したグラフに基づいて、図４に示す補正テーブル４を作成する。補正テーブル４には、ショットサイズＳと、そのショットサイズＳが採用された場合に誤差Ｇをキャンセルし得るショット時間Ｔとの対応関係が記述されている。図１に示した記憶部３には、かかる補正テーブル４に関するデータが記憶されている。
【００１４】
図５，６は、本実施の形態に係るパターン描画方法を説明するためのフローチャート及び模式図である。以下、図１，５，６を参照して、本実施の形態に係るパターン描画方法を工程順に説明する。なお、記憶部３には、図４に示した補正テーブル４がすでに記憶されている。
【００１５】
まず、ステップＳＰ１において、データ処理部２は、描画すべきパターン（以下「描画パターン」と称す）のデータを外部から入力する。図６（Ａ）には、描画パターンＰの一例が示されている。ステップＳＰ１においては、上記したショットサイズのしきい値Ｓ０に関するデータ、及び描画パターンの位置座標に関するデータが、データ処理部２に併せて入力される。また、これらのデータに加えて、標準のショット時間Ｔ１に関するデータを入力してもよい。
【００１６】
次に、ステップＳＰ２において、データ処理部２は、描画パターンのデータに基づいて、描画のショット領域を決定する。ここで「ショット領域」とは、一回のショットで描画される領域を意味する。このとき、最大ショットサイズ以下であっても一回のショットでは描画できない描画パターンは、連続する複数のショット領域に分割される。図６（Ｂ）を参照して、描画パターンＰは、連続するショット領域Ｈ１，Ｈ２に分割されている。ショット領域Ｈ１，Ｈ２は、互いに異なるショットで描画されることになる。
【００１７】
次に、ステップＳＰ３において、データ処理部２は、複数のショット領域の中から、ショット時間の補正が必要なショット領域を抽出する。ここでの「補正」とは、一つのパターンを連続する複数のショット領域に分割したことに起因して、パターンの仕上がり寸法が設計寸法よりも大きくなる場合に、ショット時間を短縮する補正を意味する。以下、このような補正を「ショット分割に起因する補正」と称する。データ処理部２は、ショットサイズのしきい値Ｓ０に基づいて、Ｙ方向に関するショットサイズが０．３μｍ以下のショット領域を抽出する。ショット領域Ｈ２のショットサイズＳ２は０．３μｍよりも小さいため、図６（Ｃ）に示すように、ショット領域Ｈ２は、ショット分割に起因する補正が必要なショット領域として抽出される。
【００１８】
具体的に、データ処理部２は、ショット領域の任意の一辺のショットサイズがしきい値Ｓ０以下であること（条件Ｒ１）、及び、上記任意の一辺及びそれに対向する辺以外の辺が、他のショット領域に繋がっていること（条件Ｒ２）、の２つの条件をともに満たすショット領域を、ショット分割に起因する補正が必要なショット領域として抽出する。
【００１９】
図７〜９は、ショット領域の抽出例を示す模式図である。図７には、孤立パターンに対応し、Ｙ方向に関するショットサイズが０．３μｍ以下のショット領域Ｈ３が示されている。図８には、Ｘ方向及びＹ方向に関するショットサイズがともに０．３μｍよりも大きいショット領域Ｈ４と、ショット領域Ｈ４に離間して並び、Ｙ方向に関するショットサイズが０．３μｍ以下のショット領域Ｈ５とが示されている。図９には、Ｘ方向及びＹ方向に関するショットサイズがともに０．３μｍよりも大きいショット領域Ｈ６と、ショット領域Ｈ６に連続し、Ｘ方向に関するショットサイズが０．３μｍ以下のショット領域Ｈ７とが示されている。ショット領域Ｈ４，Ｈ６は、上記の条件Ｒ１を満たさないため、ショット分割に起因する補正が必要なショット領域としては抽出されない。また、ショット領域Ｈ３，Ｈ５，Ｈ７は、上記の条件Ｒ２を満たさないため、ショット分割に起因する補正が必要なショット領域としては抽出されない。
【００２０】
ステップＳＰ３に引き続き、ステップＳＰ４において、データ処理部２は、各ショット領域のショット時間をそれぞれ決定する。具体的に、データ処理部２は、記憶部３に記憶されている補正テーブル４を参照することにより、各ショット領域のショットサイズＳに対応させて、ショット時間Ｔをそれぞれ決定する。図６（Ｄ）に示すように、ショットサイズがＳ１のショット領域Ｈ１のショット時間は、標準のショット時間Ｔ１とされ、ショットサイズがＳ２のショット領域Ｈ２のショット時間は、ショット時間Ｔ２とされる。ショット領域とショット時間との関係は、データＤとしてデータ処理部２から記憶部３に入力され、記憶部３で記憶される。
【００２１】
また、図１を参照して、データＤは、データ処理部２から電子ビーム描画装置１に入力される。電子ビーム描画装置１は、入力されたデータＤに基づいて、パターンの描画を実行する。図１０は、電子ビーム描画装置１によってパターンの描画が実行されている状況を示す斜視図である。マスク基板等の描画対象１０が、図示しないステージ上に載置されており、描画対象１０に電子ビーム１１が照射されている。
【００２２】
図１１（図１１（Ａ），１１（Ｂ））は、図６に対応させて、描画対象１０にパターンを描画する工程を示す模式図である。図１１（Ａ）を参照して、まず、図６に示したショット領域Ｈ１に対応する描画対象１０内の領域（以下「第１領域」と称す）に、標準のショット時間Ｔ１で電子ビーム１１を照射する。これにより、描画対象１０の第１領域にパターンＭ１が描画される。パターンＭ１は、Ｘ方向に沿って延在する辺Ｌ１と、Ｙ方向に沿って延在する辺Ｌ２とを有している。
【００２３】
次に、図１１（Ｂ）を参照して、図６に示したショット領域Ｈ２に対応する描画対象１０内の領域（以下「第２領域」と称す）に、ショット時間Ｔ２で電子ビーム１１を照射する。ここで、第２領域は、パターンＭ１の辺Ｌ１に隣接する領域として規定される。これにより、描画対象１０の第２領域にパターンＭ２が描画される。パターンＭ２は、Ｘ方向に沿って延在する辺Ｌ４と、Ｙ方向に沿って延在する辺Ｌ３とを有している。パターンＭ２の辺Ｌ３は、パターンＭ１の辺Ｌ１に重なっている。ショット時間が補正された効果によって、Ｙ方向に関するパターンＭ２の仕上がり寸法は、設計寸法（即ち、Ｙ方向に関するショット領域Ｈ２のショットサイズＳ２）に等しくなっている。
【００２４】
なお、以上の説明では、パターンＭ１を描画した後にパターンＭ２を描画する場合の例について述べたが、これとは逆に、パターンＭ２を描画した後にパターンＭ１を描画してもよい。
【００２５】
半導体装置の製造プロセスの一つであるリソグラフィ工程においては、電子ビーム描画装置１によって作製されたフォトマスクを用い、露光光として例えばＫｒＦエキシマレーザ光を使用して、半導体基板上に形成されているフォトレジストに対して縮小投影露光が行われる。但し、フォトマスクを用いることなく、電子ビームによって半導体基板上にパターンを直接描画してもよい。この場合、図１０に示した描画対象１０は、半導体基板となる。
【００２６】
このように本実施の形態に係るパターン描画方法によれば、一つのパターンを連続する複数のショット領域に分割し、複数のショットによって一つのパターンを描画する場合において、ショットサイズが所定のしきい値以下のショット領域に関しては、そのショットサイズに応じてショット時間を短縮補正する。これにより、パターンの設計寸法に対する仕上がり寸法の誤差を低減することができる。
【００２７】
なお、図４に示した補正テーブル４は、フォトレジストの種類やフォトマスクの遮光膜の種類等に応じて、複数用意することが望ましい。この場合、図５に示したフローチャートのステップＳＰ４において、データ処理部２は、複数の補正テーブル４の中から、採用されているフォトレジストの種類等に応じて適切な補正テーブル４を選択する。
【００２８】
また、データ処理部２は、ショット分割に起因する補正のみならず、近接効果補正やＦｏｇｇｉｎｇ補正等の他の補正をも考慮して、各ショット領域のショット時間を決定してもよい。
【００２９】
さらに、ショット分割に起因する補正の対象とならないショット領域のうち、ショットランク補正が必要なもの（例えば図７〜９に示したショット領域Ｈ３，Ｈ５，Ｈ７）については、ショットランク補正を行ってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
この発明のうち請求項１，２に係るものによれば、第２の辺の寸法が所定のしきい値以下である第２パターンを描画する際に、電子ビームの照射時間を短縮することによって、パターンの設計寸法に対する仕上がり寸法の誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るパターン描画装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】記憶部に記憶されているデータを説明するための図である。
【図３】記憶部に記憶されているデータを説明するための図である。
【図４】記憶部に記憶されているデータを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るパターン描画方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係るパターン描画方法を説明するための模式図である。
【図７】ショット領域の抽出例を示す模式図である。
【図８】ショット領域の抽出例を示す模式図である。
【図９】ショット領域の抽出例を示す模式図である。
【図１０】電子ビーム描画装置によってパターンの描画が実行されている状況を示す斜視図である。
【図１１】描画対象にパターンを描画する工程を示す模式図である。
【図１２】従来のパターン描画方法を説明するための模式図である。
【図１３】ショットランク補正を説明するための図である。
【符号の説明】
１　電子ビーム描画装置、２　データ処理部、３　記憶部、４　補正テーブル、１０　描画対象、１１　電子ビーム。
【図１】
2004040010.tif 000003
【図２】
2004040010.tif 000004
【図３】
2004040010.tif 000005
【図４】
2004040010.tif 000006
【図５】
2004040010.tif 000007
【図６】
2004040010.tif 000008
【図７】
2004040010.tif 000009
【図８】
2004040010.tif 000010
【図９】
2004040010.tif 000011
【図１０】
2004040010.tif 000012
【図１１】
2004040010.tif 000013
【図１２】
2004040010.tif 000014
【図１３】
2004040010.tif 000015