(57)【要約】【課題】露光装置の日常的な露光状態の変化に対して形状精度の良好な転写パターンを高スループットで得ることが可能な露光方法を提供する。【解決手段】露光パターンの頂点近傍に、解像限界よりも小さい修飾パターンを配置して露光を行うことにより、露光パターンの転写形状を補正する露光方法であり、次の様に行うことを特徴としている。先ず、露光装置の露光状態を検知する（Ｓ１０５）。次いで、この露光装置を用いて、露光パターンの露光と共に、検知された露光状態に対応する露光条件での修飾パターンの追加露光を行う（Ｓ１０７）。ここで、露光装置の露光状態とは、例えば、露光装置で用いられる露光エネルギー線のボケ量であることとする。また修飾パターンの露光条件とは、例えば、露光パターンに対する修飾パターンの露光位置および露光量であることとする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光パターンの頂点近傍に、解像限界よりも小さい修飾パターンを配置して露光を行うことにより、当該露光パターンの転写形状を補正する露光方法であって、
露光装置の露光状態を検知する工程と、
前記露光状態が検知された露光装置を用いて、露光パターンの露光を行うと共に、前記検知された露光状態に対応する露光条件での修飾パターンの追加露光を行う工程とを備えた
ことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
請求項１記載の露光方法において、
前記修飾パターンの露光条件は、前記各露光パターンに対する前記修飾パターンの露光位置および露光量である
ことを特徴とする露光方法。
【請求項３】
請求項１記載の露光方法において、
前記露光装置の露光状態とは、当該露光装置における露光エネルギー線のビーム形状のボケ量である
ことを特徴とする露光方法。
【請求項４】
請求項１記載の露光方法において、
前記露光は、荷電粒子線描画によって行われる
ことを特徴とする露光方法。
【請求項５】
請求項１記載の露光方法において、
前記修飾パターンの露光条件をインデックス化し、
インデックス化された露光条件の中から対応する露光条件を選択して前記修飾パターンの追加露光を行う
ことを特徴とする露光方法。
【請求項６】
請求項５記載の露光方法において、
前記露光パターンおよび前記修飾パターンの露光の際には、当該露光パターンの露光データに、当該修飾パターンの露光データとして前記露光条件のインデックスを追加した露光データに基づいて露光を行い、
前記露光によって得られた転写パターンの検査の際には、前記露光データからインデックスを読み飛ばした露光データに基づいて当該転写パターンの検査を行う
ことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光方法に関し、特には、半導体装置の製造工程のような微細パターンの形成が要求されるリソグラフィー工程において、露光によって設計パターンにより近い転写パターンを得るために、解像限界以下の大きさの修飾パターンを追加して露光を行う露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子線リソグラフィの課題であったスループットの飛躍的向上と近接効果低減によるパターン精度向上が図れる技術として、低エネルギー電子線により露光パターンを等倍露光するＬＥＥＰＬ（Ｌｏｗ  ｅｎｅｒｇｙ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が期待されている。このＬＥＥＰＬにおいては、開口状の露光パターン（以下、開口パターン）を薄膜に形成してなる露光マスク（いわゆるステンシルマスク）が用いられている。
【０００３】
このような開口パターンを有する露光マスクにおいては、例えばドーナツ状パターンのように、開口部の中央に島状パターンを有する開口パターンを構成することは不可能であり、また例えば長尺のラインアンドスペースを構成する開口パターンも開口形状の保持が困難である。そこで、このような露光マスクを用いたリソグラフィーにおいては、同一層の設計パターンを相補分割した各開口パターンを有する複数の露光マスク（相補マスク）を作成し、これらの各相補マスクを用いた露光を重ね合わせて行うことで、設計パターンの形状を復元した転写パターンを得る方法が採用されている。
【０００４】
ところで、露光マスクを作製する際には、例えば電子線描画によるパターン露光が行われている。この電子線描画によるパターン露光では、図９（１）に示すように、描画すべき露光パターン１の線幅Ｗが電子線の限界解像付近の寸法である場合、この露光パターン１の通りに描画を行うと、電子線のビームボケのために、図９（２）に示すように露光パターン１に対して短辺側で縮んだ転写パターン２が形成されてしまう。上述した相補マスクとして形成される露光マスクにおいては、この転写パターン２が開口パターンとなるが、このように開口パターンの短辺側が縮んだ場合、この開口パターンを備えた相補マスクを用いて重ね合わせ露光を行っても、設計パターンに近い転写パターンが得られず、転写パターンの断線が生じる結果となる。特に、相補マスクの場合、これらの重ね合わせ精度も転写パターンの形状精度の影響を与えるため、開口パターンの形状精度の悪化は転写パターンの形状に大きな影響を与えることになる。
【０００５】
そこで、露光マスクの作製においては、設計パターンの形状により近い転写パターンが得られるように、設計パターンを相補分割した露光パターンに対して補正を施す処理がなされている。この補正処理の１つとして、例えば図１０（１）に示すように、露光パターン１の各頂点に修飾パターン３を追加する方法がある。そして、このような露光パターン１と追加された修飾パターン３とで、新たに補正された露光パターン１’を作成して露光を行うことで、図１０（２）に示すように露光パターンに近い転写パターン（開口パターン）２’が得られるようにしている。そして、このような補正処理は、例えば、設計パターンに基づいて露光パターンを作成する際に、すなわち設計パターンから描画用データを作成する際に成される（例えば下記特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１５８３３号公報（図３および図４（ｂ）参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような補正を行う露光にも次のような課題があった。
【０００８】
ずなわち、露光装置の解像限界近くにまで線幅が微細化されたパターン露光においては、露光装置の光学系に存在する収差等に起因した光学系のビームボケ（露光線のボケ）が、転写パターンの形状精度に直接的に大きな影響を与えるようになる。したがって、転写パターンの形状精度を良好に保つためには、露光装置のビームボケをも考慮した露光パターンの補正が必須となる。そして、このビームボケは、露光装置の使用状態などによって日々変化することから、上述した露光パターンの補正も日常的に行われることが重要となる。
【０００９】
しかしながら、上述したよう補正を行う露光方法では、露光装置の日々の状態変化が考慮されておらず、上述したビームボケによる転写パターンの形状精度の悪化を防止することは困難である。また、補正を行うたびに、設計データを描画用データに変換する処理を行う必要があるため、上述したような日常的な補正を行うにはスループットが不十分でる。
【００１０】
そこで本発明は、露光装置の日常的な露光状態の変化に対して形状精度の良好な転写パターンを高スループットで得ることが可能な露光方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の露光方法は、露光パターンの頂点近傍に、解像限界よりも小さな修飾パターンを配置して露光を行うことにより、当該露光パターンの転写形状を補正する露光方法であり、次の様に行うことを特徴としている。先ず、露光装置の露光状態を検知する。次いで、この露光装置を用いて、露光パターンの露光を行うと共に、検知された露光状態に対応する露光条件での修飾パターンの追加露光を行う。ここで、露光装置の露光状態とは、例えば、露光装置で用いられる露光エネルギー線のボケ量であることとする。また修飾パターンの露光条件とは、例えば、露光パターンに対する修飾パターンの露光位置および露光量であることとする。
【００１２】
このような露光方法では、露光パターンの露光に対して、露光装置の露光状態に応じた露光条件で修飾パターンの追加露光が行われる。このため、露光装置の露光状態に応じて露光パターンを補正したパターン露光が行われる。しかも、修飾パターンは、露光パターンの露光に対して追加露光されるため、露光装置の露光条件が変化しても、露光パターン自体を作成し直す必要はなく、変化した露光状態に適合する修飾パターンの露光条件を選択し直すだけで良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、ここでは、電子線露光装置を用いた露光を行う場合に、露光パターンに対して修飾パターンを追加した補正を行う露光方法の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の露光方法を示すフロー図である。先ず、実際の露光を開始するに先立ち、図１のフロー図に示す修飾パターンのテーブルＳ１０１を作成する。ここで修飾パターンとは、図２に示すように、露光装置によって露光を行う露光パターン５の各頂点付近に追加して露光を行うパターン７であることとする。これらの修飾パターン７は、例えば露光装置の解像限界より小さな形状の、例えば正方形であることとする。
【００１５】
ここで、露光装置における電子線のボケ量と共に、プロセスに起因するボケ量を含む転写パターンのトータルのボケ量をσとした場合、ボケ量σより小さい寸法の露光パターンでは、電子線の照射強度分布は、ほぼ２次元ガウス分布を示し、寸法の大小によって照射強度のみが変化する状態となる。このため、修飾パターン７として、ボケ量σ以下の寸法のパターンを用意することで、修飾パターン７を解像させずに、照射強度を増加させることが可能になる。そこで、ここでは、電子線のビーム径が７０ｎｍ程度である場合、修飾パターン７としては、例えば４０ｎｍ×４０ｎｍ程度の大きさの正方形のパターンを用意する。
【００１６】
尚、トータルのボケ量σとは、特開２００１−９３８０３における疑似ビームプロファイルのボケ量である。そして、このボケ量σは、リソグラフィーによって得られた転写パターンのエッジラフネス（ｌｉｎｅ  ｅｄｇｅ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ：ＬＥＲ）を３σとし、この値と露光パターンの線幅とにガウス関数をフィッティングさせた場合の標準偏差として得られる。ここで、エッジラフネスとは、リソグラフィーによって形成されたレジストパターンのエッジ部の凹凸の程度であり、例えばレジストパターンの各分割領域における線幅の最大値ＣＤｍａｘ  と最小値ＣＤｍｉｎ  との差の平均値で示される（以上、特開２００１−９３８０３参照）。
【００１７】
そして、修飾パターンのテーブルＳ１０１とは、このような修飾パターン７の露光条件をインデックス化したものであり、例えば図３のテーブルＡおよび各テーブルＢ（ｍ）からなる。
【００１８】
テーブルＡには、修飾パターンの露光条件にインデックス１，２，…，ｎを付与したものである。露光条件は、例えばここでは、修飾パターンの追加位置（ｘ，ｙ）と、修飾パターン７を露光する場合の電子線の照射量（％）とであることとする。追加位置（ｘ，ｙ）は、例えば露光パターン１の頂点からの修飾パターン７の中心位置のオフセット量（絶対値）で示される（図２参照）。また、照射量（％）は、例えば８０ｎｍ×８０ｎｍを１００％とした場合の百分率（％）で示される。
【００１９】
また、テーブルＢ（ｍ）では、この露光で用いる露光装置が「ある」露光状態の場合について、修飾パターン７を追加するべき露光パターンの形状（幅Ｗ，高さＨ）毎に、それぞれ適する修飾パターンの露光条件を示す上記インデックスが付与されている。これらのテーブルＢ（ｍ）は、露光装置の露光状態毎に作り分けられることとする。ここで、露光装置の露光状態としては、例えば上述したような、電子線のボケ量を含むトータルのボケ量σを用いることとする。
【００２０】
尚、上述したテーブルＢは、次のように作成される。すなわち、電子線の中心照射位置からの距離をｒとした場合、距離ｒでの電子線の照射強度ｆ（ｒ）は、下記式（１）のようになる。これを、ｘ−ｙ座標系に置き換えると、任意の位置（ｘ，ｙ）での電子線の照射強度ｆ（ｘ，ｙ）は、下記式（２）のようになる。尚、式（２）中において、ｗ，ｈは、この電子線によって露光する露光パターンの幅と高さであり、ｘ０，ｙ０は同露光パターンの左下隅の座標を示す。また、σが、上述したトータルのボケ量である。
【００２１】
【数１】
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【００２２】
そして、以上の式（２）に基づいて、ボケ量σ（露光状態）毎の照射強度を算出し、これに基づいて各形状の露光パターンの露光によって得られる各転写パターンの形状を導出する。レジストプロセスでは、一定量以上の照射強度の領域が解像する事を利用してレジストパターンを形成するため、照射強度が計算できれば、パターン形状（レジストパターン形状であり、転写パターン形状）を容易に予測できる。そして、導出された転写パターンの形状に基づいて、この転写パターンをさらに元の露光パターンに近づけるための修飾パターンの露光条件を設定してテーブルＢを作成する。ここでは、必要に応じて、修飾パターンの露光条件を因子とした予備露光により実際に転写パターンを作製し、その形状精度に基づいて、露光条件を設定する様にしても良い。
【００２３】
尚、修飾パターン７を追加するべき露光パターンは、露光パターンの寸法がボケ量σの数倍（通常４倍程度）以下のパターンのみで良い。これ以上に大きい露光パターンでは、ボケ量σの影響は無視できるためである。そこで、ここでは、上述した電子線のビーム径から予想されるボケ量σから、Ｈ（高さ）１６０ｎｍ×Ｗ（幅）１６０ｎｍ以下の露光パターンについて、５ｎｍの間隔で区切って修飾パターンの露光条件を付与してテーブルＢを作成することとする。
【００２４】
一方、図１に示す設計パターンに関する設計データとして、設計データとして、例えば半導体装置のＬＳＩレイアウトデータを示すＣＡＤデータＳ１０２を入手する。そして、このＣＡＤデータＳ１０２をＥＢデータ変換処理Ｓ１０３し、ＥＢ露光データＳ１０４を得る。例えば、図４に示すような露光マスク１０を形成する場合に、この露光マスク１０に形成される各露光パターン５ａ，５ｂの位置および幅Ｗと高さＨを示すデータが作成される。通常の電子線露光装置においては、図５に示すように、各露光パターンｎ，ｎ＋１，…の位置、および寸法（幅Ｗおよび高さＨ）を示すデータを配列したデータ列が、ＥＢ露光データとして作成される。
【００２５】
尚、ＣＡＤデータＳ１０２に基づいて、設計パターンを各露光マスクに相補分割する場合には、相補分割された各露光マスクについて、個別にＥＢ露光データが作成されることになる。
【００２６】
次に、図１に示すように、露光に用いる露光装置の露光状態を検知する（Ｓ１０５）。これは、実際のパターン露光を行う直前に行われることとする。露光状態としては、図３を用いて説明したテーブルＢの作り分けで採用したと同様の露光状態（例えばここではボケ量σ）を用いることとする。
【００２７】
次に、図１に示すように、検知された露光状態に基づいて、修飾パターンのテーブルＳ１０１のうちのテーブルＢ（ｍ）の中から（図３参照）、露光状態が対応する１つのテーブルＢを選択する。これにより修飾パターンの露光条件を選択することになる（Ｓ１０６）。
【００２８】
次に、上述のようにして選択（Ｓ１０６）されたテーブルＢと、さらにもう一つの修飾パターンのテーブルＳ１０１として作成されたテーブルＡとを参照しつつ、先に作成したＥＢ露光データＳ１０４に示される各露光パターンの露光を行うと共に、各露光パターンに対して、それぞれの露光条件での修飾パターンの追加露光を行う。例えば、図４に示した露光マスク１０を作製するためのパターン露光においては、図６に示すように、露光パターン５ａ、５ｂの頂点付近に、露光パターン５ａ，５ｂの形状に合わせて、それぞれ選択された露光条件での修飾パターン７の追加露光が行われるのである。
【００２９】
この際、先ず、図１に示すＥＢ描画データＳ１０４（図５参照）と、Ｓ１０６で選択された修飾パターンの露光条件とから、図７に示すような新たなデータ列が描画データとして作成される。ここでは、ＥＢ描画データＳ１０４（図５参照）における各露光パターンｎ，ｎ＋１，…のそれぞれのデータの後に、当該露光パターンｎ，ｎ＋１，…の寸法（幅Ｗおよび高さＨ）に対応して付与されたインデックスを挿入する。例えば、選択された修飾パターンの露光条件が、テーブルＢ（１）であり、露光パターンｎの寸法がＷ６５ｎｍ×Ｈ７０ｎｍである場合、露光パターンｎを示すのデータの後に、インデックス３をデータとして挿入する。
【００３０】
そして、この図７に示される描画データにしたがって、露光パターンの露光および修飾パターンの追加露光が行われるのである。尚、各修飾パターンの露光は、選択された露光条件で行われるのに対して、露光パターンの露光は、露光装置の露光状態を検知した場合と同様の露光条件（照射量）で行われることとする。また、修飾パターンと露光パターンとが重なっている位置に対しては、２重露光が行われることとする。
【００３１】
さらに、以上の露光においては、露光パターンｎの四隅の選択された位置に修飾パターンが配置されるように、修飾パターンをグループ化した一括図形マスクが用意された露光装置を用いた露光を行うことができる。この場合、一括図形マスクにおける修飾パターンのグループに、上述したインデックスと露光パターンの形状とを対応させておく。そして、描画データにしたがって、一括図形マスクにおける修飾パターンのグループの中から適合するグループを選択し、修飾パターンの追加露光を一括露光にて行う。
【００３２】
また、以上の以上の図１および他の図を参照しつつ説明した修飾パターンのテーブルＳ１０１の記憶、修飾パターンの露光条件の選択Ｓ１０６、および露光Ｓ１０７は、全て露光装置に設けられた記憶部および演算部によって行われる様にしても良い。
【００３３】
以上の露光が終了した後には、所定の手順にしたがって現像処理を行うことでレジストパターンを形成し、さらにこれをマスクにしてエッチングを行う。これにより、図８に示すように、転写パターン５ａ’，５ｂ’を有する露光マスク１０が得られる。この転写パターン５ａ’，５ｂ’は、ビームボケと共に、プロセスに起因するボケを含むトータルのビームボケが、修飾パターンの追加露光によって補正された形状となり、露光パターン５ａ，５ｂに対する形状精度が保たれたものとなる。
【００３４】
そして、このようにして得られた露光マスク１０について、当該露光マスク１０に形成された転写パターン５ａ’，５ｂ’の検査は、図５に示すＥＢ露光データにしたがって、このデータ列に示す各露光パターンｎ，ｎ＋１，…の位置と寸法の通りに、各転写パターンが形成されているか否かを判定することによって行われる。
【００３５】
尚、以上のような露光方法によって形成された露光マスク１０が、相補分割されたものである場合、実デバイス形成の際には相補分割された各露光マスクを用いた重ね合わせ露光がわれることになる。この際、露光パターンの形状精度が保たれた露光マスク同士の重ね合わせ露光であるため、設計パターンに対して形状精度の保たれた実デバイス（転写パターン）を形成することが可能になる。
【００３６】
そして、以上の露光方法によれば、図６に示したように、露光パターン５ａ，５ｂの露光に対して、露光装置の露光状態に応じた露光条件で修飾パターン７が追加露光される。このため、露光装置の露光状態が変化した場合であっても、露光パターン５ａ，５ｂを描画するためのＥＢ露光データ（図１Ｓ１０４、図５）自体を作成し直す必要はなく、追加露光する修飾パターン７の露光条件を選択し直すだけで良い。つまり、図５に示すＥＢ露光データに基づいて、図７に示す描画データを作成する場合に、ＥＢ露光データに挿入する修飾パターンの露光条件（インデックス）を選択し直すだけで良い。
【００３７】
この結果、露光装置の日常的な露光状態の変化に対させて、形状精度の良好な転写パターンを高スループットで得ることが可能になり、例えばＬＥＥＰＬに用いるような相補分割される露光マスクの製造を実現することができる。
【００３８】
また、露光パターン５ａ，５ｂを描画するためのＥＢ露光データ（図１Ｓ１０４、図５）自体がそのまま残されるため、上述したように、このＥＢ露光データを用いて露光マスクの検査を行うことも可能である。
【００３９】
尚、上述した実施形態においては、図１および図３を用いて説明したように、露光装置の露光状態毎に、露光パターンの各形状に修飾パターンの露光条件を示すインデックスを付与した各テーブルＢ（ｍ）を用意することとした。しかしながら、修飾パターンの露光条件は、これらのテーブルＢを予め用意することなく、露光を行う際に自動的に発生させるようにしても良い。
【００４０】
この場合、図１のＳ１０５を用いて説明したように露光状態（ここではボケ量σ）を検知した後、このボケ量σと、上記式（２）と、ＥＢ露光データに示される各露光パターンの形状とから、各露光パターンの頂点の照射強度を算出する。そして、この照射強度に適合する修飾パターンの露光条件を、テーブルＡから選択してそのインデックスをＥＢ露光データにおける各露光パターンの後に挿入することで、図７に示す描画データのデータ列を作成する。
【００４１】
また、以上説明した露光方法は、相補分割される露光マスクや、電子線を用いた露光への適用に限定されることはなく、電子線以外の荷電粒子線を用いた露光や、従来の光露光を用いた露光にも適用可能であり、各露光の際に生じる近接効果を防止した露光を、スループット良好に行うことが可能になる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した露光方法によれば、露光パターンの露光に対して、露光装置の露光状態に応じた露光条件で修飾パターンの追加露光を行う構成としたことで、露光装置の露光条件が変化しても、露光パターン自体を作成し直す必要はなく、変化した露光状態に適合する修飾パターンの露光条件を選択し直すだけで良い。これにより、露光装置の日常的な露光状態の変化に対して形状精度の良好な転写パターンを高スループットで得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光方法を示すフロー図である。
【図２】本発明における修飾パターンの露光条件を説明する図である。
【図３】修飾パターンの露光条件をインデックス化したテーブルを示す図である。
【図４】実施形態で作製する露光マスクの平面図である。
【図５】露光パターンを描画するためのＥＢ露光データのデータ列である。
【図６】図４の露光マスクを作製するためのパターン露光を示す図である。
【図７】図６のパターン露光を行うための描画データのデータ列である。
【図８】実施形態の露光方法により得られた露光マスクの平面図である。
【図９】電子線のビームボケによる転写パターンの縮みを説明する平面図である。
【図１０】修飾パターンによる露光パターンの補正を説明する平面図である。
【符号の説明】
５，５ａ，５ｂ…露光パターン、５ａ’，５ｂ’…転写パターン、７…修飾パターン
【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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