(57)【要約】【課題】近接効果の影響に加えて、かぶり露光の影響をも高精度に補正可能な露光方法および露光装置を提供する。【解決手段】露光手段からの露光ビームによる露光量が、演算手段によって算出した補正露光量になるように制御手段により露光手段に指令信号を与えて試料のレジストを露光する場合に、試料の各位置に対して、これら各位置により値の異なる暫定露光量を用いて、対象とする各位置の周辺部からの影響も含めて、かぶり露光エネルギー成分および後方散乱露光エネルギー成分を算出し、これらのかぶり露光エネルギー成分と後方散乱露光エネルギー成分とに基づいて、各位置に対する補正露光量を算出し、各位置の補正露光量を前記暫定露光量として用いて繰り返し計算により各位置に対する最終的な補正露光量を算出する。【選択図】　図２
2004140311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストが塗布された試料の各位置に対して、当該各位置により値の異なる暫定露光量を用いて、前記各位置への当該各位置の周辺部からの影響を含めて、後方散乱エネルギー成分および、かぶり露光エネルギー成分を算出する第１のステップと、
前記かぶり露光エネルギー成分と前記後方散乱エネルギー成分とに基づいて、前記各位置に対する補正露光量を算出する第２のステップと、
前記各位置の前記補正露光量を前記暫定露光量として用いて前記第１のステップおよび前記第２のステップを所定回数繰り返し、前記各位置に対して最終的な補正露光量を算出し、当該最終的な補正露光量の露光ビームを用いて前記各位置の前記レジストを露光する第３のステップと
を有する露光方法。
【請求項２】
レジストが塗布された試料を、かぶり露光半径よりも十分に小さい複数の第１の領域に分割し、当該第１の領域ごとに値の異なる第１の暫定露光量を規定する第１のステップと、
前記第１の領域ごとに、前記第１の暫定露光量を用いて、当該第１の領域の周辺の前記第１の領域からの影響を含めて、暫定かぶり露光エネルギー成分を算出する第２のステップと、
前記暫定かぶり露光エネルギー成分に基づいて、前記第１の領域ごとに暫定ビーム散乱エネルギーを算出する第３のステップと、
前記試料の全面を、前記第１の領域、および後方散乱径よりも十分に小さい複数の第２の領域に分割し、当該第２の領域を含む前記第１の領域における前記暫定ビーム散乱エネルギーに基づいて、前記第２の領域ごとに第２の暫定露光量を算出する第４のステップと、
算出した前記第２の暫定露光量を用いて、前記第２の領域ごとに、当該第２の領域の周辺の前記第２の領域からの影響を含めた後方散乱エネルギー成分を算出する第５のステップと、
前記第２の領域を含む前記第１の領域における前記暫定ビーム散乱エネルギーと、前記第２の領域ごとの前記後方散乱エネルギー成分とに基づいて、前記第２の領域ごとに補正露光量を算出する第６のステップと、
前記補正露光量を前記第２の暫定露光量として用いて前記第５および第６のステップを所定回数繰り返し、前記第２の領域ごとに最終的な補正露光量を算出し、当該最終的な補正露光量の露光ビームを用いて前記第２の領域ごとに前記レジストを露光する第７のステップと
を有する露光方法。
【請求項３】
前記各位置における前記暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）を、
予め規定した設定露光量Ｄ０と、前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳと、前記露光ビームの後方散乱によるエネルギー分布を表わす正規化された後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）と、後方散乱係数ηと、前記試料の描画パターン分布を表す関数Ｐ（ｘ，ｙ）＝｛１　パターン領域／０　非パターン領域｝と、任意変数Ａ（ｘ，ｙ）＞０と、レジスト感度Ｅｔｈとを用いて、下記式によって与える
請求項１に記載の露光方法。
【数１】
2004140311.tif 000030
【請求項４】
前記各位置における前記暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）を、
予め規定した設定露光量Ｄ０と、前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳと、前記かぶり露光エネルギー成分の及ぶ範囲ＦＧと、前記露光ビームの後方散乱によるエネルギー分布を表わす正規化された後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）と、後方散乱係数ηと、前記かぶり露光エネルギー成分の分布を表わすかぶり露光関数Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）と、前記試料の描画パターン分布を表す関数Ｐ（ｘ，ｙ）＝｛１　パターン領域／０　非パターン領域｝と、任意変数Ａ（ｘ，ｙ）＞０と、レジスト感度Ｅｔｈとを用いて、下記式によって与える
請求項１に記載の露光方法。
【数２】
2004140311.tif 000031
【請求項５】
予め規定した設定露光量Ｄ０と、前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳと、前記露光ビームの後方散乱によるエネルギー分布を表わす正規化された後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）と、後方散乱係数ηと、前記試料の描画パターン分布を表す関数Ｐ（ｘ，ｙ）＝｛１　パターン領域／０　非パターン領域｝と、任意変数Ａ（ｘ，ｙ）＞０と、レジスト感度Ｅｔｈとを用い、
前記第１の領域内において予め規定した特定地点周辺の前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳを、前記第２の領域を表すセル単位に分割し、
前記第１の領域ごとに規定する前記第１の暫定露光量を、下記式の積分を前記第２の領域を表わすセル単位によって和分計算した値Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）として与える
請求項２に記載の露光方法。
【数３】
2004140311.tif 000032
【請求項６】
前記任意変数Ａ（ｘ，ｙ）を前記第２の領域ごとに任意設定することで与える
請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
予め規定した設定露光量Ｄ０と、前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳと、前記暫定かぶり露光エネルギー成分の及ぶ範囲ＦＧと、前記露光ビームの後方散乱によるエネルギー分布を表わす正規化された後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）と、後方散乱係数ηと、前記暫定かぶり露光エネルギー成分の分布を表わすかぶり露光関数Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）と、前記試料の描画パターン分布を表す関数Ｐ（ｘ，ｙ）＝｛１　パターン領域／０　非パターン領域｝と、任意変数Ａ（ｘ，ｙ）＞０と、レジスト感度Ｅｔｈとを用い、
前記第１の領域内において予め規定した特定地点周辺の前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳを、前記第２の領域を表すセル単位に分割し、
前記第１の領域ごとに規定する前記第１の暫定露光量を、下記式における前記後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）に関する積分を前記第２の領域を表わすセル単位によって和分計算し、前記かぶり露光関数Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）に関する積分を前記第１の領域を表わすセル単位によって和分計算した値Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）として与える
請求項２に記載の露光方法。
【数４】
2004140311.tif 000033
【請求項８】
前記任意変数Ａ（ｘ，ｙ）を前記第２の領域ごとに任意設定することで与える
請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記第１の領域を表すセル単位をＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）、前記第２の領域を表すセル単位をＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）、前記第２の領域ごとに算出される最終的な補正露光量をＤｃｏｒ（ｘｓ，ｙｓ）、前記第１の領域の描画パターン面積率をＰ（ｘｌ，ｙｌ）、前記第２の領域の描画パターン面積率をＰ（ｘｓ，ｙｓ）、前記第１の領域の面積をＳｌ、前記第２の領域の面積をＳｓとして、
前記第１の領域に対して規定する前記第１の暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）が、下記式を満たすように与える
請求項２に記載の露光方法。
【数５】
2004140311.tif 000034
【請求項１０】
前記第１の領域ごとに算出する前記暫定ビーム散乱エネルギーを、前記レジストの感度と、前記第２の領域を含む前記第１の領域ごとに算出される前記暫定かぶり露光エネルギー成分と予め規定した設定露光量との積、との差分として与える
請求項２に記載の露光方法。
【請求項１１】
レジストが塗布された試料に対して露光ビームを照射する露光手段と、
前記試料の各位置に対する、前記露光ビームによる露光量を算出する演算手段と、
前記各位置における露光量が、算出した前記露光量となる前記露光ビームを照射させる指令信号を前記露光手段に与える制御手段と
を有し、
前記演算手段は、
前記各位置により値の異なる暫定露光量を用いて、前記各位置への当該各位置の周辺部からの影響を含めて、後方散乱エネルギー成分および、かぶり露光エネルギー成分を算出し、
前記かぶり露光エネルギー成分と前記後方散乱エネルギー成分とに基づいて、前記各位置に対する補正露光量を算出し、
前記各位置の前記補正露光量を前記暫定露光量として用いることによる新たな補正露光量の算出を所定回数繰り返して前記各位置に対して最終的な補正露光量を算出し、当該最終的な補正露光量を前記露光量とする
露光装置。
【請求項１２】
レジストが塗布された試料に対して露光ビームを照射する露光手段と、
前記試料の各位置に対する、前記露光ビームによる露光量を算出する演算手段と、
前記各位置における露光量が、算出した前記露光量となる前記露光ビームを照射させる指令信号を前記露光手段に与える制御手段と
を有し、
前記演算手段は、
前記試料を、かぶり露光半径よりも十分に小さい複数の第１の領域に分割し、当該第１の領域ごとに値の異なる第１の暫定露光量を規定し、
前記第１の領域ごとに、前記第１の暫定露光量を用いて、当該第１の領域の周辺の前記第１の領域からの影響を含めて、暫定かぶり露光エネルギー成分を算出し、
前記暫定かぶり露光エネルギー成分に基づいて、前記第１の領域ごとに暫定ビーム散乱エネルギーを算出し、
前記試料の全面を、前記第１の領域、および後方散乱径よりも十分に小さい複数の第２の領域に分割し、当該第２の領域を含む前記第１の領域における前記暫定ビーム散乱エネルギーに基づいて、前記第２の領域ごとに第２の暫定露光量を算出し、
算出した前記第２の暫定露光量を用いて、前記第２の領域ごとに、当該第２の領域の周辺の前記第２の領域からの影響を含めた後方散乱エネルギー成分を算出し、
前記第２の領域を含む前記第１の領域における前記暫定ビーム散乱エネルギーと、前記第２の領域ごとの前記後方散乱エネルギー成分とに基づいて、前記第２の領域ごとに補正露光量を算出し、
前記補正露光量を前記第２の暫定露光量として用いることによる新たな補正露光量の算出を所定回数繰り返して前記第２の領域ごとに最終的な補正露光量を算出し、当該最終的な補正露光量を前記露光量とする
露光装置。
【請求項１３】
前記各位置における前記暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）を、
予め規定した設定露光量Ｄ０と、前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳと、前記露光ビームの後方散乱によるエネルギー分布を表わす正規化された後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）と、後方散乱係数ηと、前記試料の描画パターン分布を表す関数Ｐ（ｘ，ｙ）＝｛１　パターン領域／０　非パターン領域｝と、任意変数Ａ（ｘ，ｙ）＞０と、レジスト感度Ｅｔｈとを用いて、下記式によって与える
請求項１１に記載の露光装置。
【数６】
2004140311.tif 000035
【請求項１４】
前記各位置における前記暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）を、
予め規定した設定露光量Ｄ０と、前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳと、前記かぶり露光エネルギー成分の及ぶ範囲ＦＧと、前記露光ビームの後方散乱によるエネルギー分布を表わす正規化された後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）と、後方散乱係数ηと、前記かぶり露光エネルギー成分の分布を表わすかぶり露光関数Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）と、前記試料の描画パターン分布を表す関数Ｐ（ｘ，ｙ）＝｛１　パターン領域／０　非パターン領域｝と、任意変数Ａ（ｘ，ｙ）＞０と、レジスト感度Ｅｔｈとを用いて、下記式によって与える
請求項１１に記載の露光装置。
【数７】
2004140311.tif 000036
【請求項１５】
予め規定した設定露光量Ｄ０と、前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳと、前記露光ビームの後方散乱によるエネルギー分布を表わす正規化された後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）と、後方散乱係数ηと、前記試料の描画パターン分布を表す関数Ｐ（ｘ，ｙ）＝｛１　パターン領域／０　非パターン領域｝と、任意変数Ａ（ｘ，ｙ）＞０と、レジスト感度Ｅｔｈとを用い、
前記第１の領域内において予め規定した特定地点周辺の前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳを、前記第２の領域を表すセル単位に分割し、
前記第１の領域ごとに規定する前記第１の暫定露光量を、下記式の積分を前記第２の領域を表わすセル単位によって和分計算した値Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）として与える
請求項１２に記載の露光装置。
【数８】
2004140311.tif 000037
【請求項１６】
前記任意変数Ａ（ｘ，ｙ）を前記第２の領域ごとに任意設定することで与える
請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
予め規定した設定露光量Ｄ０と、前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳと、前記暫定かぶり露光エネルギー成分の及ぶ範囲ＦＧと、前記露光ビームの後方散乱によるエネルギー分布を表わす正規化された後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）と、後方散乱係数ηと、前記暫定かぶり露光エネルギー成分の分布を表わすかぶり露光関数Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）と、前記試料の描画パターン分布を表す関数Ｐ（ｘ，ｙ）＝｛１　パターン領域／０　非パターン領域｝と、任意変数Ａ（ｘ，ｙ）＞０と、レジスト感度Ｅｔｈとを用い、
前記第１の領域内において予め規定した特定地点周辺の前記後方散乱エネルギー成分の及ぶ範囲ＢＳを、前記第２の領域を表すセル単位に分割し、
前記第１の領域ごとに規定する前記第１の暫定露光量を、下記式における前記後方散乱関数Ｅｂ（ｘ，ｙ）に関する積分を前記第２の領域を表わすセル単位によって和分計算し、前記かぶり露光関数Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）に関する積分を前記第１の領域を表わすセル単位によって和分計算した値Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）として与える
請求項１２に記載の露光装置。
【数９】
2004140311.tif 000038
【請求項１８】
前記任意変数Ａ（ｘ，ｙ）を前記第２の領域ごとに任意設定することで与える
請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記第１の領域を表すセル単位をＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）、前記第２の領域を表すセル単位をＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）、前記第２の領域ごとに算出される最終的な補正露光量をＤｃｏｒ（ｘｓ，ｙｓ）、前記第１の領域の描画パターン面積率をＰ（ｘｌ，ｙｌ）、前記第２の領域の描画パターン面積率をＰ（ｘｓ，ｙｓ）、前記第１の領域の面積をＳｌ、前記第２の領域の面積をＳｓとして、
前記第１の領域に対して規定する前記第１の暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）が、下記式を満たすように与える
請求項１２に記載の露光装置。
【数１０】
2004140311.tif 000039
【請求項２０】
前記第１の領域ごとに算出する前記暫定ビーム散乱エネルギーを、前記レジストの感度と、前記第２の領域を含む前記第１の領域ごとに算出される前記暫定かぶり露光エネルギー成分と予め規定した設定露光量との積、との差分として与える
請求項１２に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばフォトマスクの製造における露光方法および露光装置に関する。特定的には、本発明は、露光時における後方散乱の影響に加えてかぶり露光の影響や、現像、エッチング等の描画後の工程で発生する寸法ばらつきをも考慮して露光量を決定する露光方法および露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露光工程の一例として、電子線描画装置（以下、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ）描画装置と略称する）を用いたフォトマスク用ブランクスの露光が知られている。
図７は、このブランクスの露光方法を模式的に示した図である。
図７に図解のように、内部に電子銃１２０を有するＥＢ描画装置の鏡筒１００と、ブランクス２００とは、対向して配置される。
ブランクス２００は、たとえば、ガラス基板２１０に遮光膜２２０を塗布し、遮光膜２２０の上にさらにレジスト膜２３０を塗布することにより構成される。
【０００３】
電子銃１２０からは、図中下向きの矢印で示される出射電子線Ｂｉが、ブランクス２００に向かって照射される。出射電子線Ｂｉは、ブランクス２００から見ると、ブランクス２００のレジスト膜２３０に対する入射電子線Ｂｉとなる。レジスト膜２３０を感光させた入射電子線Ｂｉは、レジスト膜２３０と遮光膜２２０との境界面において反射し、図中上向きの矢印で示される反射電子線Ｂｒとなって鏡筒１００に戻る。
遮光膜２２０からの電子線の反射は後方散乱と呼ばれるが、この反射電子線Ｂｒによる後方散乱に起因して、露光されるレジスト膜２３０のパターンの太り、細りを生じる近接効果が発生する。
【０００４】
また、レジスト膜２３０を貫通した反射電子線Ｂｒは、鏡筒１００においてさらに反射し、ブランクス２００の広い範囲に再び照射され、レジスト膜２３０を再び感光させる有効照射電子線Ｂｆとなる。図７において、この有効照射電子線Ｂｆを点線の矢印によって示す。有効照射電子線Ｂｆによる有効照射露光は、パターンの太りを引き起こす。
有効照射電子線Ｂｆは、図７に示すように、ブランクス２００の広い範囲に覆いかぶさるように照射されるため、以後では、有効照射電子線Ｂｆをかぶり電子線Ｂｆと呼び、有効照射電子線Ｂｆによる有効照射露光をかぶり露光と呼ぶ。
【０００５】
電子線描画装置のビーム加速電圧が５０ｋＶ以上に高加速化されると、かぶり露光によるパターン太りの問題が顕著になる。対応策として、鏡筒１００内の図示しない対物レンズ下面にカーボン膜や反射防止板などをとりつけて、かぶり電子線Ｂｆを物理的に減少させる方法が取り入れられているが、パターン太りを解決するレベルには至っていない。
【０００６】
そこで、近接効果補正と同様に、露光量を調整する露光量変調によってかぶり露光を補正しようとする方法も考案されてきている（たとえば、特許文献１参照）。しかし従来の方法は、必ずしも精度のよい補正方法となっていない。これは、従来の露光量変調によるかぶり露光補正では、ブランクス２００の露光領域内の各位置におけるパターン面積分布をもとにして、かぶり露光による露光量を計算し、補正を行なっていたことに起因する。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２８９１６４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
露光領域の各位置における周辺領域からのかぶり露光エネルギーは、周辺領域の露光量分布を畳み込み計算することで算出することができると考えられる。
従って、露光量変調によってかぶり露光を補正する際には、露光領域内各位置のパターン面積分布ではなく、露光量分布を用いてかぶり露光による露光量を計算し、補正計算を行うべきである。描画領域のパターン面積分布をもとにして露光量を補正したのでは、かぶり露光による影響を高精度に補正したとはいえない。
また、高精度な露光量変調を実施するためには、かぶり露光の補正計算を行なう際に近接効果補正も同時に考慮する必要がある。
さらに、露光量変調による補正露光量の計算は実用的な時間内に終了しなければ、半導体プロセスとして実施することができない。
【０００９】
本発明の目的は、近接効果に加えてかぶり露光の影響、現像、エッチング等の描画後の工程で発生する寸法ばらつきをも高精度に補正可能であり、その補正計算時間が従来の場合と同等の実用的な時間内である露光方法を提供することである。
また、本発明の別な目的は、近接効果に加えてかぶり露光の影響、現像、エッチング等の描画後の工程で発生する寸法ばらつきをも高精度に補正可能であり、その補正計算時間が従来の場合と同等の実用的な時間内である露光装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明に係る露光方法は、レジストが塗布された試料の各位置に対して、当該各位置により値の異なる暫定露光量を用いて、前記各位置への当該各位置の周辺部からの影響を含めて、後方散乱エネルギー成分および、かぶり露光エネルギー成分を算出する第１のステップと、前記かぶり露光エネルギー成分と前記後方散乱エネルギー成分とに基づいて、前記各位置に対する補正露光量を算出する第２のステップと、前記各位置の前記補正露光量を前記暫定露光量として用いて前記第１のステップおよび前記第２のステップを所定回数繰り返し、前記各位置に対して最終的な補正露光量を算出し、当該最終的な補正露光量の露光ビームを用いて前記各位置の前記レジストを露光する第３のステップとを有する露光方法である。
【００１１】
また、本願発明に係る露光方法は、レジストが塗布された試料を、かぶり露光半径よりも十分に小さい複数の第１の領域に分割し、当該第１の領域ごとに値の異なる第１の暫定露光量を規定する第１のステップと、前記第１の領域ごとに、前記第１の暫定露光量を用いて、当該第１の領域の周辺の前記第１の領域からの影響を含めて、暫定かぶり露光エネルギー成分を算出する第２のステップと、前記暫定かぶり露光エネルギー成分に基づいて、前記第１の領域ごとに暫定ビーム散乱エネルギーを算出する第３のステップと、前記試料の全面を、前記第１の領域、および後方散乱径よりも十分に小さい複数の第２の領域に分割し、当該第２の領域を含む前記第１の領域における前記暫定ビーム散乱エネルギーに基づいて、前記第２の領域ごとに第２の暫定露光量を算出する第４のステップと、算出した前記第２の暫定露光量を用いて、前記第２の領域ごとに、当該第２の領域の周辺の前記第２の領域からの影響を含めた後方散乱エネルギー成分を算出する第５のステップと、前記第２の領域を含む前記第１の領域における前記暫定ビーム散乱エネルギーと、前記第２の領域ごとの前記後方散乱エネルギー成分とに基づいて、前記第２の領域ごとに補正露光量を算出する第６のステップと、前記補正露光量を前記第２の暫定露光量として用いて前記第５および第６のステップを所定回数繰り返し、前記第２の領域ごとに最終的な補正露光量を算出し、当該最終的な補正露光量の露光ビームを用いて前記第２の領域ごとに前記レジストを露光する第７のステップとを有する露光方法の構成をとることも可能である。
【００１２】
本願発明に係る露光装置は、レジストが塗布された試料に対して露光ビームを照射する露光手段と、前記試料の各位置に対する、前記露光ビームによる露光量を算出する演算手段と、前記各位置における露光量が、算出した前記露光量となる前記露光ビームを照射させる指令信号を前記露光手段に与える制御手段とを有し、前記演算手段は、前記各位置により値の異なる暫定露光量を用いて、前記各位置への当該各位置の周辺部からの影響を含めて、後方散乱エネルギー成分および、かぶり露光エネルギー成分を算出し、前記かぶり露光エネルギー成分と前記後方散乱エネルギー成分とに基づいて、前記各位置に対する補正露光量を算出し、前記各位置の前記補正露光量を前記暫定露光量として用いることによる新たな補正露光量の算出を所定回数繰り返して前記各位置に対して最終的な補正露光量を算出し、当該最終的な補正露光量を前記露光量とする露光装置である。
【００１３】
本願発明に係る露光装置は、レジストが塗布された試料に対して露光ビームを照射する露光手段と、前記試料の各位置に対する、前記露光ビームによる露光量を算出する演算手段と、前記各位置における露光量が、算出した前記露光量となる前記露光ビームを照射させる指令信号を前記露光手段に与える制御手段とを有し、前記演算手段は、前記試料を、かぶり露光半径よりも十分に小さい複数の第１の領域に分割し、当該第１の領域ごとに値の異なる第１の暫定露光量を規定し、前記第１の領域ごとに、前記第１の暫定露光量を用いて、当該第１の領域の周辺の前記第１の領域からの影響を含めて、暫定かぶり露光エネルギー成分を算出し、前記暫定かぶり露光エネルギー成分に基づいて、前記第１の領域ごとに暫定ビーム散乱エネルギーを算出し、前記試料の全面を、前記第１の領域、および後方散乱径よりも十分に小さい複数の第２の領域に分割し、当該第２の領域を含む前記第１の領域における前記暫定ビーム散乱エネルギーに基づいて、前記第２の領域ごとに第２の暫定露光量を算出し、算出した前記第２の暫定露光量を用いて、前記第２の領域ごとに、当該第２の領域の周辺の前記第２の領域からの影響を含めた後方散乱エネルギー成分を算出し、前記第２の領域を含む前記第１の領域における前記暫定ビーム散乱エネルギーと、前記第２の領域ごとの前記後方散乱エネルギー成分とに基づいて、前記第２の領域ごとに補正露光量を算出し、前記補正露光量を前記第２の暫定露光量として用いることによる新たな補正露光量の算出を所定回数繰り返して前記第２の領域ごとに最終的な補正露光量を算出し、当該最終的な補正露光量を前記露光量とする露光装置の構成をとることも可能である。
【００１４】
本願発明においては、露光手段から露光ビームを照射して試料に塗布したレジストを露光する。露光ビームによる露光量は、レジストに対する露光領域である描画パターンの形状に基づいて試料上の位置ごとに補正して変化させる。この補正露光量を算出するための露光量の初期値として、露光位置ごとに異なる暫定露光量を規定する。
露光ビームの後方散乱による影響と、かぶり露光の影響とを、同一の領域を単位として補正する場合には、その領域ごとに、周囲の領域からの影響を含めて、後方散乱エネルギー成分とかぶり露光エネルギー成分とを算出する。
この２つのエネルギー成分に基づいて、各領域に対する補正露光量を算出する。算出した各領域における補正露光量を、その各領域の暫定露光量として用いて補正露光量をさらに補正する繰り返し計算により、最終的な補正露光量を算出する。
暫定露光量から最終的な補正露光量を算出する繰り返し計算には、一般的な逐次代入計算を用いればよい。
【００１５】
補正計算に要する時間を短縮するために、かぶり露光の影響と、露光ビームの後方散乱による影響を、異なる領域を単位として補正する場合には、試料の描画領域を、複数の第１の領域に分割し、これら第１の領域を複数の第２の領域にさらに分割する。
この場合には、暫定露光量は、第１の領域ごとに規定する。
かぶり露光エネルギー成分も、第１の領域ごとに規定した暫定露光量を用いて、対象とする第１の領域における露光の影響だけでなく、周辺の第１の領域における露光の影響も含めて、第１の領域ごとに算出する。
後方散乱エネルギー成分についても同様に、周辺の第２の領域からの影響も含めて、第２の領域ごとに算出する。
補正露光量は、第１の領域ごとに算出したかぶり露光エネルギー成分と、第２の領域ごとに算出した後方散乱エネルギー成分とに基づいて、第２の領域ごとに算出する。
補正露光量の補正精度を向上させるための繰り返し計算は、第２の領域ごとに後方散乱エネルギー成分に対して行ない、最終的な補正露光量を算出する。
【００１６】
上記の補正露光量は演算手段により算出し、各照射位置における露光量が、算出した補正露光量となる露光ビームを照射するように、制御手段は露光手段に指令信号を与える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、ＥＢ描画を例に挙げて、添付図面を参照しながら述べる。
【００１８】
第１実施形態
図１に、本発明の第１実施形態に係るＥＢ描画装置の要部の概略構成図を示す。図１に示す、露光装置としてのＥＢ描画装置１０は、ＥＢ描画装置本体２０と、このＥＢ描画装置本体２０を制御するための制御装置５０とに大別される。
【００１９】
［ＥＢ描画装置本体］
ＥＢ描画装置本体２０は、鏡筒１００と、鏡筒１００に連結される試料室２１と、連結された鏡筒１００および試料室２１を載置する架台３０とを有する。
鏡筒１００内には電子銃１２０が設けられている。電子銃１２０は、本発明における露光手段の一実施態様である。この電子銃１２０からたとえば５０ｋＶの加速電圧により放出された電子線Ｂｉによる電子ビームは、鏡筒１００内を通過し、試料室２１内に配置される試料に到達する。電子ビームは、鏡筒１００内に設置されたレンズ２４ａ〜２４ｄが構成する光学系により、試料の描画面に結像する。電子ビームは、鏡筒１００内に設置されている偏向器２５ａ，２５ｂにより、偏向させることができる。これにより、試料が停止している場合でも、電子ビームの照射位置を変更可能である。
【００２０】
電子線Ｂｉのビーム形状は、図示はしていないが鏡筒１００内に設けられるビーム成形用絞りによって変更可能である。ビームの形状としては、三角ビームを含む図形ビームや、矩形ビームがあり、一辺の大きさは、一例として最大で２μｍ程度である。
レジストに対する露光領域である描画パターンは図形や矩形に分割されて露光されるが、分割された一つ一つの図形へのビーム照射を１ショットと呼ぶ。
また、電子ビームは、図示しないブランキング部によって、照射時間を変更することができる。これにより、ショットごとに試料への露光量を調節することができる。
【００２１】
試料室２１には、露光する試料を収容しておくローダ２２と、ローダ２２から取り出した試料を載置するステージ２３とが設けられている。ステージ２３は、描画中連続的に移動するか、もしくは、描画中は停止しており、試料の所定の領域が描画されたら、所定量移動する。
【００２２】
試料の一例としては、図７に図解したブランクス２００を取り扱う。ブランクス２００の基板２１０としては、たとえば合成石英ガラス等のガラス基板が用いられる。
基板２１０の表面に塗布される遮光膜２２０には、たとえばクロム薄膜が用いられる。クロム薄膜の膜厚はたとえば５０〜１００ｎｍ程度である。
ビーム（光）を遮断するクロム薄膜の代わりに、光を一例として５％〜１６％程度透過するハーフトーン材料を用いると、露光時のパターンの解像度を向上させることができる。これは、遮光部から漏れてくる光と、パターン開口部を通過する光とは位相が反転しており、パターンの境界部では位相反転による光強度低下が起こり光強度分布の裾の拡がりを抑えることができるためである。
ハーフトーン遮光膜の材料としては、たとえば、ＣｒＯＮなどのクロム系、ＭｏＳｉＯＮなどのモリブデン系、ＷＳｉＯＮなどのタングステン系、ＳｉＮなどのシリコン系の材料を用いることができる。
遮光膜２２０上に形成するレジスト膜２３０としては、たとえば、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）化合物などからなるものを用いる。
【００２３】
架台３０は、鏡筒１００および試料室２１を真空排気する排気系と、露光中に鏡筒１００や試料室２１、ステージ２３などの構成要素がブレて露光位置がズレないようにするための除振架台を有する。
【００２４】
［制御装置］
制御装置５０は、演算部５１と、制御指令部５２と、電子銃制御部５３と、電子光学系制御部５４と、メモリ制御部５５と、偏向制御部５６と、ステージ制御部５７と、温度制御部５８とを有する。
【００２５】
演算部５１は本発明における演算手段に相当し、たとえばワークステーションのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を用いて実現される。
演算部５１は、入力されるマスクパターンデータ６０に基づいて、ブランクス２００のレジスト膜２３０に照射する電子線Ｂｉの露光量を算出する。露光量の算出方法については後ほど詳述する。
【００２６】
制御指令部５２は本発明における制御手段に相当する。制御指令部５２も、たとえばワークステーションのＣＰＵを用いて実現される。
制御指令部５２は、演算部５１が算出した露光量のデータを受けて、照射位置により異なる各ショットの露光量が、算出した露光量になるように、電子銃制御部５３およびブランキング部を介して電子銃１２０に指令信号を与えて、電子銃１２０からの電子線Ｂｉの照射量を制御する。
【００２７】
電子光学系制御部５４は制御指令部５２からの指令信号を受けて、レンズ２４ａ〜２４ｄにより構成される電子光学系の焦点位置等の状態を調整し、電子線Ｂｉによる電子ビームをレジスト膜２３０に結像させる。
【００２８】
演算部５１に入力されるパターンデータ６０は、パターンメモリ５９に収容される。演算部５１および制御指令部５２は、メモリ制御部５５を介してパターンメモリ５９からパターンデータ６０を引き出すことが可能である。
メモリ制御部５５は、偏向制御部５６およびステージ制御部５７にもパターンデータ６０を送信する。このパターンデータ６０に基づいて、偏向制御部５６とステージ制御部５７は協働して、偏向器２５ａ，２５ｂとステージ２３をそれぞれ制御し、レジスト膜２３０の所定の位置に電子線Ｂｉが照射されるようにする。
【００２９】
温度制御部５８は、ローダ２２の温度を管理し、温度変化に起因するブランクス２００の膨張・収縮によってブランクスごとの露光位置の誤差が生じないようにする。
オペレータは、コンソール６１を介して演算部５１および制御指令部５２にコマンドを入力し、制御装置５０ならびにＥＢ描画装置１０全体を制御する。
【００３０】
以下、演算部５１による、ショットごとの露光量の計算について述べる。
まず、レジスト膜２３０を感光させるためのエネルギーと、露光量との関係について述べる。
２次元平面としてのレジスト膜２３０の、座標（０，０）で表わされる定点に単位露光量の電子線Ｂｉを照射した場合に、その周囲の座標（ｘ，ｙ）で表わされる位置のレジスト膜２３０に蓄積されるエネルギー分布Ｇ（ｘ，ｙ）は、近接効果の影響と、かぶり露光の影響を併せた感光現象の総和として、下記式で表わされるとする。
【００３１】
【数１１】
2004140311.tif 000003
【００３２】
ここで、Ｅｆ（ｘ，ｙ）は、電子線のレジスト膜２３０中での前方散乱によるエネルギー分布を表わす前方散乱関数であり、Ｅｂ（ｘ，ｙ）は、遮光膜２２０からの電子線の反射によるエネルギー分布を表わす後方散乱関数であり、ともに正規化されている場合、記号ηは後方散乱係数として前方散乱と後方散乱の比を表わす。Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）は、かぶり露光によるエネルギー分布を表わすかぶり露光関数である。
関数Ｅｆ（ｘ，ｙ），Ｅｂ（ｘ，ｙ），Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）の具体的な形は、ブランクス２００の種類や描画手法に応じて種々提案されており、Ｅｆ（ｘ，ｙ）、Ｅｂ（ｘ，ｙ）には主としてガウス分布関数が用いられているが、Ｆｏｇ（ｘ，ｙ）については任意作成関数が使用されることが多い。
【００３３】
電子線の加速電圧を高くすると前方散乱は小さくなり、後方散乱は大きくなる。後方散乱の及ぶ範囲は、レジストの種類等の条件にもよるが、一例として、加速電圧が５０ｋＶのときには電子線の照射中心位置からの後方散乱半径ＲＢの大きさが２５μｍ程度の円内である。
一方、かぶり露光の及ぶ範囲は、一例として、加速電圧５０ｋＶの場合、照射中心位置から半径ＲＡの大きさが５０ｍｍ程度の円内であり、後方散乱の及ぶ範囲よりも大幅に広い。
【００３４】
単位露光量の電子線入射に対する感光現象がレジスト膜２３０の面内で不変に再現され、感光現象の重ね合わせが成り立つとする。このとき、露光によりパターンを形成する描画領域を、露光量分布Ｄ（ｘ，ｙ）で描画した場合に、任意座標（ｘ，ｙ）におけるレジスト膜２３０に蓄積されるエネルギーを表わすエネルギー分布Ｅ（ｘ，ｙ）は、畳み込み積分を用いて下記式で表わすことができる。
【００３５】
【数１２】
2004140311.tif 000004
【００３６】
式（１２）における積分の領域は、描画領域である。
パターンの太りや細りはパターンエッジ地点において顕著である。従って、パターンエッジ地点において蓄積エネルギーＥ（ｘ，ｙ）がレジスト感度Ｅｔｈと精度良く一致するような露光量分布Ｄ（ｘ，ｙ）の算出が望まれる。
【００３７】
露光量分布Ｄ（ｘ，ｙ）を算出する場合、本第１実施形態においては、まず、描画領域全体を、かぶり露光半径よりも十分に小さい第１の領域に分割する。第１の領域Ｃｌ（ｘｌ，ｙｌ）の面積はＳｌとするが、一例としては１ｍｍ□程度である。以後、第１の領域は、ラージセルと呼称する。なお、以後ではこのような矩形を単位として計算を行なうため、たとえば記号Ｃｌの（　）内の記号ｘｌ，ｙｌは、座標ではなく各ラージセルの番号を表わすものとする。
【００３８】
次に、各ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）に対する、かぶり露光によるエネルギーの蓄積の寄与を表わすかぶり露光エネルギー成分ＦＥ０（ｘｌ，ｙｌ）を求める。あるラージセルへのかぶり露光エネルギーを、かぶり露光の及ぶ範囲内にあるパターン面積率を畳み込むことで近似した場合、かぶり露光エネルギー成分ＦＥ０（ｘｌ，ｙｌ）は、下記式で表わすことができる。
【００３９】
【数１３】
2004140311.tif 000005
【００４０】
式（３）においては、計算の単位が各ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）であるため、畳み込みは積分ではなく、記号Σを用いた和分により計算している。式（３）における和分の範囲は、あるラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）を中心とした、かぶり露光が及ぶ範囲であるかぶり露光範囲ＦＧである。また、記号ｐ，ｑは、ラージセルを対象とした計算に用いる変数である。
これ以降でも同様に、矩形の領域を単位とした計算においては、積分ではなく和分を用いる。
なお、式（１３）における記号Ｐｌ（ｘｌ，ｙｌ）は、（ｘｌ，ｙｌ）という番号のラージセルにおけるパターン面積率である。
【００４１】
次に、描画領域全面を、ラージセルおよび図７に示す後方散乱半径ＲＢよりも十分に小さい第２の領域に分割する。第２の領域Ｃｓ（ｘｓ，ｙｓ）の面積はＳｓとするが、たとえば１μｍ□程度である。以後、第２の領域はスモールセルと呼称する。スモールセルを表わす記号Ｃｓの（　）内の記号ｘｓ，ｙｓも、座標ではなく各スモールセルの番号を表わす。
このスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）ごとに、露光量分布Ｄ（ｘ，ｙ）に対する後方散乱エネルギー成分ＢＥ０（ｘｓ，ｙｓ）を求める。
後方散乱エネルギー成分ＢＥ０（ｘｓ，ｙｓ）は、（ｘｓ，ｙｓ）という番号のスモールセルにおけるパターン面積率Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ）を用いて、下記式で与えられる。
【００４２】
【数１４】
2004140311.tif 000006
【００４３】
式（１４）も、対象とするスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）の周辺部のスモールセルでのショットによる後方散乱の影響も考慮したものであり、畳み込みは、スモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）を中心とした、後方散乱が及ぶ範囲である後方散乱範囲ＢＳにおいて計算している。記号ｒ，ｓは、スモールセルを対象とした計算に用いる変数である。
【００４４】
前述のように、試料に対する露光量は、後方散乱の影響やかぶり露光の影響を考慮して補正する必要がある。
本実施形態においては、かぶり露光エネルギー成分ＦＥ０（ｘｌ，ｙｌ）および後方散乱エネルギー成分ＢＥ０（ｘｓ，ｙｓ）を用いて、補正露光量をスモールセルごとに算出する。この場合に、各スモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）に対するかぶり露光エネルギー成分としては、そのスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）が含まれるラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）に対するかぶり露光エネルギー成分ＦＥ０（ｘｌ，ｙｌ）を用いるものとする。
第１実施形態における補正露光量Ｄｃｏｎｖ．（ｘｓ，ｙｓ）は、式（１３）、式（１４）を用いて、以下のように算出することができる。
【００４５】
【数１５】
2004140311.tif 000007
【００４６】
ここで、記号Ｄ０は、予め規定してある一定の設定露光量である。また、式（１５）におけるＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）⊂Ｃｌ（ｘｌ，ｙｌ）は、各スモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）に関する演算を行なう場合は、それぞれのスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）が含まれている各ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）の領域内を対象としていることを意味している。
なお、式（１６）における記号Ｃは任意定数である。
この補正露光量Ｄｃｏｎｖ．（ｘｓ，ｙｓ）が、露光量分布Ｄ（ｘ，ｙ）に相当する。
ＥＢ描画装置１０を用いて実際に露光する場合には、式（１５）のように、補正露光量Ｄｃｏｎｖ．（ｘｓ，ｙｓ）を、設定露光量Ｄ０と、この設定露光量Ｄ０の大きさを変化させる露光量変調率ｍ（ｘｓ，ｙｓ）の積として表わす。露光量変調率ｍ（ｘｓ，ｙｓ）がスモールセルごとに変化することにより、結果的に各スモールセルを露光する各ショットの露光量が補正される。
【００４７】
ただし、本第１実施形態においては、式（１３）のかぶり露光エネルギー成分ＦＥ０（ｘｌ，ｙｌ）および式（１４）の後方散乱エネルギー成分ＢＥ０（ｘｓ，ｙｓ）をそれぞれ求める際に、各セルの面積率をもとにした和分を用いている。しかし、結果的に得られる補正露光量Ｄｃｏｎｖ．（ｘｓ，ｙｓ）はスモールセルごとに異なるため、周辺パターンからの実際のかぶり露光エネルギーは、式（１６）中で見られる、式（１３）と定数Ｃとの積とは異なる量となる。第１実施形態においては、この差を考慮していない分、得られた補正露光量Ｄｃｏｎｖ．（ｘｓ，ｙｓ）による露光量の補正精度は低くなる。
【００４８】
たとえば１つのレジスト膜にロジック領域とメモリ領域の両方をパターンニングする場合、ロジック領域におけるショットとメモリ領域におけるショットでは、１ショットあたりの露光量が異なる。１ショットあたりの露光量は、パターンが低密度に形成されるロジック領域においては大きくなり、パターンが高密度に形成されるメモリ領域においては小さくなる。
従って、特にロジック領域とメモリ領域が混在しているパターンを露光する場合には、このような領域による露光量の違いを考慮して補正露光量を算出しなければ、露光量を高精度に補正することはできない。
また、後方散乱エネルギー成分ＢＥ０（ｘｓ，ｙｓ）におけるパターン面積率Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ）に掛け合わせる係数を定数２でおいているために、現像やエッチング等の描画後の工程で発生する寸法ばらつきを十分に補正することができない。
以下の実施形態においては、かぶり露光エネルギー成分および後方散乱エネルギー成分を求める際に、各セルの面積率分布ではなく暫定的な露光量変調率を用いることによって補正精度を高めた補正露光量算出手法について述べる。
【００４９】
第２実施形態
本発明の第２実施形態に係る露光方法を、図２に示すフローチャートの各ステップに沿って述べる。なお、以下では、第１実施形態において現われた記号は、第１実施形態と同じ意味を表わすものとして、説明を省略して用いる。
ステップＳＴ１：第２実施形態においては、繰り返し計算により補正露光量を計算し直し、露光量の補正精度を向上させる。このステップにおいては、その繰り返し計算の回数ｎを、０から無限大までの整数により設定する。
ステップＳＴ２：ここでは、ステップＳＴ１において設定した繰り返し計算の回数ｎをカウントするカウンタｉの初期値を、ｉ＝０と設定する。
【００５０】
ステップＳＴ３：ここでは繰り返し計算に先立ち、暫定露光量変調率を算出するが、第２実施形態においては、かぶり露光エネルギー成分と後方散乱エネルギー成分を、ともにスモールセルを単位として算出する。従って、描画領域全面をスモールセルに分割しておく。
単位露光量に対する感光現象が第１実施形態と同様に式（１１）で表されるとして、後方散乱エネルギー成分ＢＥ０（ｘｓ，ｙｓ）および、かぶり露光エネルギー成分ＦＥ０（ｘｓ，ｙｓ）を、スモールセルごとに和分をとって下記式で算出する。
【００５１】
【数１６】
2004140311.tif 000008
【００５２】
式（１７）、式（１８）を用いて、スモールセルごとに値が異なる変数として規定した、以下の暫定露光量変調率ｍｐ０（ｘｓ，ｙｓ）を算出する。
【００５３】
【数１７】
2004140311.tif 000009
【００５４】
記号Ａ（ｘｓ，ｙｓ）は、現像やエッチング等の描画後の工程で発生するパターン寸法ばらつきを考慮した変数である。通常は定数２で置き換えて構わない。現像、エッチング等で寸法が細る地点については２より大きな値、逆に寸法が太る地点については２より小さな値を設定すると効果的である。
式（１９）は、スモールセルを単位として計算した結果得られた暫定露光量変調率の式である。式（１９）を、座標（０，０）で表わされる定点を中心とした（ｘ，ｙ）座標系を用いて一般化すると、式（２），（４），（７），（９）が得られる。最終的な描画露光量が得られるまでは、暫定露光量変調率ｍｐ０（ｘｓ，ｙｓ）が暫定露光量を意味しているものとみなす。
【００５５】
ステップＳＴ４：カウンタｉが繰り返し回数ｎと一致しているかどうかを判断する。カウンタｉと繰り返し回数ｎとが一致しており、繰り返し計算を行なわない場合にはステップＳＴ９へ進む。
【００５６】
カウンタｉと繰り返し回数ｎとが一致しておらず、繰り返し計算を行なう場合にはステップＳＴ５へ進み、繰り返し計算のルーチンに入る。
【００５７】
ステップＳＴ５：カウンタｉの数を１つ増加させる。
【００５８】
ステップＳＴ６：ｉ＝１の場合は暫定露光量変調率ｍＰ０（ｘｓ，ｙｓ）、ｉ≧２の場合は補正露光量変調率ｍＰ（ｉ−１）（ｘｓ，ｙｓ）を用いて、下記式によりかぶり露光エネルギー成分ＦＥ　Ｐｉ（ｘｓ，ｙｓ）を算出する。
【００５９】
【数１８】
2004140311.tif 000010
【００６０】
ステップＳＴ７：次に、同様にして、下記式により後方散乱エネルギー成分ＢＥＰｉ（ｘｓ，ｙｓ）を算出する。
【００６１】
【数１９】
2004140311.tif 000011
【００６２】
ステップＳＴ８：かぶり露光エネルギー成分ＦＥＰｉ（ｘｓ，ｙｓ）と後方散乱エネルギー成分ＢＥＰｉ（ｘｓ，ｙｓ）とを用いて、下記式によりｉ番目（ｉ≧１）の補正露光量変調率ｍＰｉ（ｘｓ，ｙｓ）を算出する。
【００６３】
【数２０】
2004140311.tif 000012
【００６４】
ステップＳＴ４へ戻る。
【００６５】
ステップＳＴ９：繰り返し回数ｎの値に応じて、描画露光量ＤＥ２ｎ（ｘｓ，ｙｓ）を、ＤＥ２ｎ（ｘｓ，ｙｓ）＝Ｄ０×ｍｐｎ（ｘｓ，ｙｓ）と定義する。繰り返し回数ｎ＝０の場合は、描画露光量ＤＥ２０（ｘｓ，ｙｓ）を、ＤＥ２０（ｘｓ，ｙｓ）＝Ｄ０×ｍＰ０（ｘｓ，ｙｓ）とする。
【００６６】
ステップＳＴ１０：描画露光量ＤＥ２ｎ（ｘｓ，ｙｓ）を用いて実際に露光を行う。
【００６７】
本実施形態で用いた逐次代入計算は、後方散乱係数ηとかぶり露光エネルギー成分との和が、パターンエッジ地点に蓄積される前方散乱関数Ｅｆ（ｘ，ｙ）に係る前方散乱エネルギーよりも大きい場合には、必ずしも収束することが保証されているわけではない。ただし、５〜６回も計算を繰り返せば、半導体プロセスとしては十分な精度が得られるものと考えられる。
【００６８】
第３実施形態
第２実施形態で示した一般的な逐次代入計算のほかに、近接効果を補正するための繰り返し計算が公知となっている。本実施形態は、このような繰り返し計算式を用いて、かぶり露光と近接効果とを同時に補正する方法である。
【００６９】
本実施形態では、第２実施形態のステップＳＴ６〜ステップＳＴ８の代わりに、繰り返し途中の各回の補正露光量で露光した際に発生する、後方散乱エネルギー成分の誤差分、およびかぶり露光エネルギー成分の誤差分に着目して新たな補正露光量を算出するステップを用いる。
ステップＳＴ１〜ステップＳＴ５は第２実施形態と同一のため省略し（ただし、ステップＳＴ３の暫定露光量変調率はｍ０（ｘｓ，ｙｓ）とする。）、以下にステップＳＴ６〜ステップＳＴ１０に代わるステップＳＴ１６〜ステップＳＴ２１を記す。
【００７０】
ステップＳＴ１６：かぶり露光エネルギー成分の誤差分を、以下の式（２３）で算出する。
【００７１】
【数２１】
2004140311.tif 000013
【００７２】
ステップＳＴ１７：後方散乱エネルギー成分の誤差分を、以下の式（２４）で算出する。
【００７３】
【数２２】
2004140311.tif 000014
【００７４】
ステップＳＴ１８：後方散乱エネルギー成分の誤差分ＤＢＥｉ（ｘｓ，ｙｓ）およびかぶり露光エネルギー成分の誤差分ＤＦＥｉ（ｘｓ，ｙｓ）を用いて、ｉ番目（ｉ≧１）の露光量変調率誤差ｍｉ（ｘｓ，ｙｓ）を算出する。
【００７５】
【数２３】
2004140311.tif 000015
【００７６】
ステップＳＴ４へ戻る。
【００７７】
ステップＳＴ１９：補正露光量変調率ｍｐｎ（ｘｓ，ｙｓ）を、各回の繰り返しステップで算出された変調率誤差の総和として、下記式で表す。
【００７８】
【数２４】
2004140311.tif 000016
【００７９】
ステップＳＴ２０：繰り返し回数ｎの値に応じて、描画露光量ＤＥ３ｎ（ｘｓ，ｙｓ）を、ＤＥ３ｎ（ｘｓ，ｙｓ）＝Ｄ０×ｍｐｎ（ｘｓ，ｙｓ）と定義する。繰り返し回数ｎ＝０の場合は、描画露光量ＤＥ３０（ｘｓ，ｙｓ）を、ＤＥ３０（ｘｓ，ｙｓ）＝Ｄ０×ｍＰ０（ｘｓ，ｙｓ）とする。
【００８０】
ステップＳＴ２１：描画露光量ＤＥ３ｎ（ｘｓ，ｙｓ）を用いて実際に露光を行う。
【００８１】
本実施形態は第２実施形態よりも少ない計算回数で、実用的な露光量の補正精度が得られると考えられる。また、かぶり露光と近接効果とを同時に補正するため、高精度な補正が可能である。
なお、第２〜第３実施形態のステップＳＴ３で算出される暫定露光量変調率の求め方には任意性がある。
【００８２】
以上のように、第２〜第３実施形態では露光領域をセルに分割し、各位置のショット露光量の違いを考慮したうえで、かぶり露光エネルギーを算出している。また、繰り返し計算によりこの各ショットの露光量の違いを繰り返し補正する。したがって、最初の段階では各ショットの露光量の違いを考慮しておらず、また繰り返し計算も行なっていない第１実施形態よりも高精度に各ショットの補正露光量を算出することができる。各ショットの露光量の違いを考慮して補正露光量を算出することは、特に、ロジック領域とメモリ領域のように、パターン面積率が大きく異なる領域が混在しているデバイスを露光する場合に効果的である。
また、第２〜第３実施形態においては、かぶり露光エネルギー成分も、ＦＥ（ｘｓ，ｙｓ）のようにスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）を単位として算出している。したがって、この点からも、第１実施形態よりも高精度に露光量を補正することができる。パターン面積率に掛け合わせる係数についても、記号Ａ（ｘ，ｙ）＞０により変数化しているため、描画後の工程で発生する寸法ばらつきにも対応可能である。
レジスト寸法のばらつきは、第２、第３実施形態では１ｎｍ以内におさめられると考えられる。また、描画後の工程で発生する寸法ばらつきも、第２、第３実施形態においては３ｎｍ以内におさめられると考えられる。
【００８３】
しかしながら、かぶり露光の及ぶ範囲は、前述のように、露光地点から一例として半径５０ｍｍ程度の範囲までと広い。したがって、たとえば１０ｃｍ□のブランクス２００を１μｍ□のスモールセルに分割して、スモールセルごとにかぶり露光の影響を補正する場合を考えると、補正すべきセルの数が１００億個となり、実用的な時間内で補正計算を実行することには困難を伴う。
第４実施形態以降では、この不利益を解消し、かつ、十分な補正精度を得ることができるような補正露光量の算出手法について述べる。
【００８４】
第４実施形態
本発明の第４実施形態に係る露光方法を、図５に示すフローチャートの各ステップに沿いながら、図４も併用して述べる。図４において、図４（ａ）は描画領域をラージセルに分割した様子を示し、図４（ｂ）は１つのラージセルにおいて、後方散乱の及ぶ領域をさらにスモールセルに分割した様子を示している。
第４実施形態に係る補正露光量の算出方法は、簡潔には、まずラージセルを単位としてかぶり露光エネルギー成分を算出し、このかぶり露光エネルギー成分を用いて、スモールセル単位で後方散乱の影響を、繰り返し計算により補正するものである。
【００８５】
ステップＳＴ３１：まず、図４（ａ）に示すように、描画領域全面を、たとえば１ｍｍ□のラージセルに分割する。以下では、任意の１つのラージセルを記号Ｃｌ（ｘｌ，ｙｌ）で表わすことにする。各ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）に対する第１暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）を規定する。本第４実施形態においては、一例として、各ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）の中心地点を露光する場合に、後方散乱による近接効果が生じないように補正したショット露光量を、第１暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）として用いる。
【００８６】
そのために、図４（ｂ）に示すように、各ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）の領域のうち、その中心のスモールセルＣｓ（ｘｌｃ，ｙｌｃ）およびその周辺で後方散乱が及ぶ範囲を、たとえば１μｍ□のスモールセルに分割する。後方散乱が及ぶ範囲ＢＳは、前述のように、図７における半径ＲＡの大きさたとえば２５μｍの円内である。
なお、図４（ｂ）において、ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）とスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）の縮尺は実際の通りではない。
【００８７】
図４（ｂ）に示すように、ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）とスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）の各領域には、露光によりパターンを形成するべきパターン領域Ｐａが存在する。各ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）およびスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）におけるパターン領域Ｐａが占める割合を、それぞれラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）内のパターン面積率Ｐｌ（ｘｌ，ｙｌ）およびスモールセルＣｓ（ｘｓ，ｙｓ）内のパターン面積率Ｐｓ（ｘｓ，ｙｓ）とする。このとき、近接効果を補正するための第１暫定露光量変調率ｍｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）は、設定露光量をＤ０、後方散乱エネルギー成分を式（２７）により表わすものとして、周知のように、式（２８）で与えることができる。
【００８８】
【数２５】
2004140311.tif 000017
【００８９】
ここで、記号Ｐｓ（ｘｌｃ＋ｒ，ｙｌｃ＋ｓ）は、スモールセルＣｓ（ｘｌｃ，ｙｌｃ）からｘ軸方向にｒ番目、ｙ軸方向にｓ番目のスモールセルのパターン面積率を表わす。また、変数Ａ（ｘｌ，ｙｌ）は通常２としてよい。
式（２８）は、スモールセルを単位として計算した結果得られた暫定露光量変調率の式である。式（２８）を、座標（０，０）で表わされる定点を中心とした（ｘ，ｙ）座標系を用いて一般化すると、式（１），（３），（６），（８）が得られる。最終的な描画露光量が得られるまでは、暫定露光量変調率が露光量を意味しているとみなせるため、第１暫定露光量変調率ｍｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）を、第１暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）とみなす。
【００９０】
ステップＳＴ３２：算出した第１暫定露光量変調率ｍｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）を用いて、ラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）ごとに、第１〜第３実施形態の場合と同様にかぶり露光エネルギー成分を算出する。本第４実施形態においては、かぶり露光エネルギー成分を、暫定かぶり露光エネルギー成分と呼ぶ。
算出した暫定かぶり露光エネルギー成分ＦＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）は、下記式のようになる。
【００９１】
【数２６】
2004140311.tif 000018
【００９２】
ステップＳＴ３３：算出した暫定かぶり露光エネルギー成分ＦＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）、レジスト閾値感度Ｅｔｈ、設定露光量Ｄ０を用いて、第１の領域ごとに暫定ビーム散乱エネルギーＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）を、下記式で定義して求める。
【００９３】
【数２７】
2004140311.tif 000019
【００９４】
ステップＳＴ３４：以下、近接効果を補正するための繰り返し計算を行なう。まず、繰り返し計算の回数ｎを、０から無限大までの整数により設定する。
【００９５】
ステップＳＴ３５：ここでは、ステップＳＴ３４において設定した繰り返し計算の回数ｎをカウントするカウンタｉの初期値を、ｉ＝０と設定する。
【００９６】
ステップＳＴ３６：描画領域全面をスモールセルに分割し、これまでと同様に後方散乱エネルギー成分ＢＥ０（ｘｓ，ｙｓ）を下記式により算出する。
【００９７】
【数２８】
2004140311.tif 000020
【００９８】
ステップＳＴ３７：式（３０）の暫定ビーム散乱エネルギーおよび式（３１）の後方散乱エネルギー成分を用いて、下記式で表される第２暫定露光量変調率ｍｐ０（ｘｓ，ｙｓ）を算出する。この第２暫定露光量変調率ｍｐ０（ｘｓ，ｙｓ）、第２実施形態のレジスト閾値感度を、スモールセルを含有するラージセルごとに設定された暫定電子散乱エネルギーＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）で置き換えて、計算式からかぶり露光に関する項を取り除くことにより算出される。
【００９９】
【数２９】
2004140311.tif 000021
【０１００】
記号Ａ（ｘｓ，ｙｓ）は現像やエッチング等の描画後の工程で発生するパターン寸法ばらつきを考慮した変数であり、通常は定数２で置き換えて構わない。
【０１０１】
ステップＳＴ３８：カウンタｉが繰り返し回数ｎと一致しているかどうかを判断する。カウンタｉと繰り返し回数ｎとが一致しており、繰り返し計算を行なわない場合にはステップＳＴ４２へ進む。
【０１０２】
カウンタｉと繰り返し回数ｎとが一致しておらず、繰り返し計算を行なう場合にはステップＳＴ３９へ進み、繰り返し計算のルーチンに入る。
【０１０３】
ステップＳＴ３９：カウンタｉの数を１つ増加させる。
【０１０４】
ステップＳＴ４０：ｉ＝１の場合は第２暫定露光量変調率ｍＰ０（ｘｓ，ｙｓ）、ｉ≧２の場合は補正露光量変調率ｍｐ（ｉ−１）（ｘｓ，ｙｓ）を用いて、後方散乱エネルギー成分ＢＥｐｉ（ｘｓ，ｙｓ）を算出する。
【０１０５】
【数３０】
2004140311.tif 000022
【０１０６】
ステップＳＴ４１：暫定ビーム散乱エネルギーＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）と後方散乱エネルギー成分ＢＥｐｉ（ｘｓ，ｙｓ）とを用いて、ｉ番目（ｉ≧１）の補正露光量変調率ｍｐｉ（ｘｓ，ｙｓ）を算出する。
【０１０７】
【数３１】
2004140311.tif 000023
【０１０８】
ステップＳＴ３８へ戻る。
【０１０９】
ステップＳＴ４２：繰り返し回数ｎの値に応じて、描画露光量ＤＥ４ｎ（ｘｓ，ｙｓ）を、ＤＥ４ｎ（ｘｓ，ｙｓ）＝Ｄ０×ｍｐｎ（ｘｓ，ｙｓ）と定義する。繰り返し回数ｎ＝０の場合は、描画露光量ＤＥ４０（ｘｓ，ｙｓ）を、ＤＥ４０（ｘｓ，ｙｓ）＝Ｄ０×ｍＰ０（ｘｓ，ｙｓ）とする。
【０１１０】
ステップＳＴ４３：描画露光量ＤＥ４ｎ（ｘｓ，ｙｓ）を用いて実際に露光を行なう。
本第４実施形態によれば、暫定かぶり露光エネルギー成分ＦＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）をラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）単位で算出しているため、かぶり露光補正のセルの数が第２、第３実施形態の場合に較べて大幅に少なくなり、計算時間も短くなる。
詳細には、たとえば１０ｃｍ□の描画領域を１ｍｍ□のラージセルに分割する場合には、かぶり露光の影響を補正すべきラージセルの数は１万個となり、第２、第３実施形態の場合の１００億個に較べて大幅に少ない。
【０１１１】
第５実施形態
本実施形態では第４実施形態と全く同様にして暫定ビーム散乱エネルギーＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）を算出した後、第３実施形態と同様の繰り返し計算によってスモールセルごとに近接効果補正の計算を行なう。
本第５実施形態における計算手順を、図６に示すフローチャートに従って述べるが、図６におけるステップＳＴ３１〜ステップＳＴ３９は第４実施形態と同一のため省略する。
【０１１２】
ステップＳＴ５０：下記式によって後方散乱エネルギー成分の誤差分を求める。
【０１１３】
【数３２】
2004140311.tif 000024
【０１１４】
ステップＳＴ５１：式（３５）の後方散乱エネルギー誤差ＤＢＥｉ（ｘｓ，ｙｓ）を用いて、ｉ番目（ｉ≧１）の補正露光量変調率ｍｉ（ｘｓ，ｙｓ）を、下記式から算出する。
【０１１５】
【数３３】
2004140311.tif 000025
【０１１６】
ステップＳＴ３８へ戻る。
【０１１７】
ステップＳＴ５２：補正露光量変調率ｍｐｎ（ｘｓ，ｙｓ）を、各回の繰り返しステップで算出された露光量変調率誤差の総和として、下記式で表す。
【０１１８】
【数３４】
2004140311.tif 000026
【０１１９】
ステップＳＴ５３：繰り返し回数ｎの値に応じて、描画露光量ＤＥ５ｎ（ｘｓ，ｙｓ）を、ＤＥ５ｎ（ｘｓ，ｙｓ）＝Ｄ０×ｍｐｎ（ｘｓ，ｙｓ）と定義する。繰り返し回数ｎ＝０の場合は、描画露光量ＤＥ５０（ｘｓ，ｙｓ）を、ＤＥ５０（ｘｓ，ｙｓ）＝Ｄ０×ｍＰ０（ｘｓ，ｙｓ）とする。
【０１２０】
ステップＳＴ５４：描画露光量ＤＥ５ｎ（ｘｓ，ｙｓ）を用いて実際に露光を行う。
【０１２１】
第５実施形態においても、暫定かぶり露光エネルギー成分ＦＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）をラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）単位で算出しているため、第４実施形態の場合と同様に計算時間が短くなる。
また、かぶり露光と近接効果とを同時に補正するため、高精度な補正が可能である。
【０１２２】
第４、第５実施形態の補正精度は、ラージセルごとに設定した第１暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）に係る第１暫定露光量変調率ｍｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）が、スモールセルごとに算出された最終的な補正露光量変調率ｍＰｎ（ｘｓ，ｙｓ）との間で下記式の関係を満たすか否かによっている。
なお、第１暫定露光量変調率ｍｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）と第１暫定露光量Ｄｐｒｏｖ（ｘ，ｙ）との間、および、最終的な補正露光量変調率ｍＰｎ（ｘｓ，ｙｓ）と最終的な補正露光量をＤｃｏｒ（ｘｓ，ｙｓ）との間には直接的な相関関係存在する。このため、下記式（３８）は式（５）および式（１０）を意味しているとみなせる。
【０１２３】
【数３５】
2004140311.tif 000027
【０１２４】
各ラージセル内において、第１暫定露光量変調率が最終的な補正露光量変調率の平均値となっていればよいのであるが、第４、第５実施形態のステップＳＴ３１において与えた第１暫定露光量変調率が式（３８）の関係を満たすかどうかは、パターン分布に依存する。よって、ステップＳＴ３１の第１暫定露光量変調率の与え方と、ステップＳＴ４０またはステップＳＴ５０以降での繰り返し計算の方法とを組み合わせれば、第４、第５実施形態の派生形態が幾つも考えられる。
第６実施形態では、第１暫定露光量を与える際に、かぶり露光エネルギー成分も考慮した例を示す。
【０１２５】
第６実施形態
本実施形態は、式（３８）の関係をより精度よく満たすために、ラージセルごとに算出したかぶり露光エネルギーと、ラージセルの中心地点ごとに算出した後方散乱エネルギー成分とを用いて、第２実施形態および第３実施形態と同様の暫定露光量変調率ｍｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）をラージセルごとに算出する形態である。
基本的な流れは第５実施形態と同じであるため、以下、図６に示すフローチャートを流用して述べる。
【０１２６】
ステップＳＴ３１：第６実施形態のステップＳＴ３１においては、描画領域全面をラージセルＣｌ（ｘｌ，ｙｌ）に分割し、このラージセルの中央地点周辺をスモールセルに分割する。中央地点のスモールセルをＣｓ（ｘｌｃ，ｙｌｃ）として、中央地点を含むラージセルごとに後方散乱エネルギー成分ＢＥ０（ｘｌｃ，ｙｌｃ）およびかぶり露光エネルギー成分ＦＥ０（ｘｌ，ｙｌ）を下記式により算出する。
【０１２７】
【数３６】
2004140311.tif 000028
【０１２８】
式（３９）および式（４０）を用いて、ラージセルごとに第１暫定露光量変調率ｍｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）を下記式によって算出する。
【０１２９】
【数３７】
2004140311.tif 000029
【０１３０】
以下、ステップＳＴ３２以降は繰り返し計算の方法を選択することで、第４実施形態または第５実施形態と同じとなるため、記述は省略する。
【０１３１】
計算時間の増大を抑制するために、ラージセルごとにかぶり露光を補正するための露光量変調率ｍｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）を算出した後に、かぶり露光エネルギー成分の影響を取り除いた上で、スモールセルごとに近接効果補正を実施すればよい。近接効果補正の計算前に仮定した暫定かぶり露光エネルギー成分ＦＥｐｒｏｖ（ｘｌ，ｙｌ）が、最終的な補正露光量で露光した時の実際のかぶり露光エネルギー成分と同じならば、補正計算の精度が高くなると考えてよい。
【０１３２】
第４〜６実施形態においては、レジスト寸法のばらつきを３ｎｍ以内にできると考えられる。また、エッチング等の描画後の工程で発生する寸法ばらつきにも対応することが可能であり、第４〜６実施形態では後工程における寸法ばらつきを５ｎｍ以内にできると考えられる。さらに、第４〜６実施形態によれば、従来と同等の時間内において露光量を算出することが可能である。
【０１３３】
以上、本発明の内容について種々の実施形態を参照して述べたが、本発明は上記の実施形態ならびに図面に記載の事項に限定されない。
たとえば、各フローチャートにおける各エネルギー成分を算出するステップ、繰り返しの回数ｎを規定するステップやカウンタを増加させるステップ等のそれぞれのステップの順番は、特許請求の範囲に記載した本願発明の内容を実現可能であれば、任意である。また、繰り返し計算のフローについても、最終的に目的とする描画露光量が得られれば、どのようなフローであってもよい。
また、式（１１）で示した単位露光量照射に対する感光関数の係数等の変更可能部分を適宜変更すれば、請求項や実施形態中の関数の記述も変更されることは自明である。
その他、本発明は、露光ビームによりパターン描画が可能なものであれば、シリコン基板等のフォトマスク以外に対しても適用することができる。
【０１３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、かぶり露光の影響も考慮して各ショットの露光量を算出することによって、近接効果の影響に加えてかぶり露光の影響をも高精度に補正可能であり、その補正計算時間が従来の場合と同等な露光方法を提供することができる。
また、本発明によれば、近接効果の影響に加えてかぶり露光の影響をも高精度に補正可能であり、その補正計算時間が従来の場合と同等な露光装置を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るＥＢ描画装置の要部の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る露光方法を述べるためのフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態に係る露光方法を述べるためのフローチャートである。
【図４】図４は描画領域を分割した状態を示す図であり、図４（ａ）は描画領域をラージセルに分割した状態を示しており、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すラージセルのうちのあるラージセルにおいて、後方散乱の及ぶ領域をさらにスモールセルに分割した様子を示している。
【図５】図５は、本発明の第４実施形態に係る露光方法を述べるためのフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第５実施形態に係る露光方法を述べるためのフローチャートである。
【図７】図７は、ＥＢ描画装置を用いたレジストの露光において発生するかぶり露光の状態を示した図である。
【符号の説明】
１０…ＥＢ描画装置、２０…ＥＢ描画装置本体、５０…制御装置、１００…鏡筒、１２０…電子銃、２００…ブランクス、２１０…基板、２２０…遮光膜、２３０…レジスト膜
【図１】
2004140311.tif 000040
【図２】
2004140311.tif 000041
【図３】
2004140311.tif 000042
【図４】
2004140311.tif 000043
【図５】
2004140311.tif 000044
【図６】
2004140311.tif 000045
【図７】
2004140311.tif 000046