(57)【要約】【課題】マスクに形成されたパターンが荷電粒子線転写方法により転写された基板の蓄積エネルギーを計算する際に、マスクの３次元構造を考慮に入れつつ、短時間で計算する。【解決手段】マスクに形成されたパターンを荷電粒子線転写方法により転写した基板の蓄積エネルギーを計算する蓄積エネルギー計算方法であって、前記パターンを三次元構造が異なる複数の領域に分割し、この複数の領域についてそれぞれ異なる計算条件で前記基板の蓄積エネルギーを計算し、これらの計算結果を足し合わせる。【選択図】        図１
2004296797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクに形成されたパターンを荷電粒子線転写方法により転写した基板の蓄積エネルギーを計算する蓄積エネルギー計算方法であって、
前記パターンを三次元構造が異なる複数の領域に分割し、
この複数の領域についてそれぞれ異なる計算条件で前記基板の蓄積エネルギーを計算し、
前記複数の領域についてのそれぞれの計算結果を足し合わせることを特徴とする蓄積エネルギー計算方法。
【請求項２】
前記複数の領域は、前記パターンの輪郭部の領域と、開口部の領域を含むことを特徴とする請求項１記載の蓄積エネルギー計算方法。
【請求項３】
前記複数の領域は、前記マスクの膜厚が異なる領域を含むことを特徴とする請求項１記載の蓄積エネルギー計算方法。
【請求項４】
前記異なる計算条件として、荷電粒子線のボケ量かつ／または加速エネルギーが異なることを特徴とする請求項１記載の蓄積エネルギー計算方法。
【請求項５】
前記異なる計算条件として、前記基板に付与されるエネルギーの割合が異なることを特徴とする請求項１記載の蓄積エネルギー計算方法。
【請求項６】
前記荷電粒子線転写方法による転写の際に、電子を用いることを特徴とする請求項１記載の蓄積エネルギー計算方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の蓄積エネルギー計算方法により転写パターンを予測し、この予測した転写パターンに基づいてマスクの修正を行うことを特徴とするマスク修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マスクに形成されたパターンが荷電粒子線転写方法により転写された基板の蓄積エネルギーを計算する蓄積エネルギー計算方法及びそれを用いたマスク修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の高集積化に伴い、より微細なパターンが形成可能な荷電粒子線、特に電子線を用いて、マスクに形成されたパターンを基板に転写する荷電粒子線転写方法の開発が進められている。そして、この荷電粒子線転写方法によって、所定形状に精度よくパターンを転写するためには、転写パターン形状を予測する必要がある。
【０００３】
この転写パターン形状を予測する方法として、電子散乱の近似式を用いる計算方法がある。これは、マスクへの電子の入射点と蓄積エネルギーの関数について、電子散乱の近似式（例えば、トリプルガウシアン）をシミュレーションで求め、マスク形状に合わせて重畳計算を行うものである。
【０００４】
また、転写パターン形状を予測する別の方法として、各電子について、電子銃から放出され、マスクを通過し、レジストに入射し、レジスト中に入射エネルギーが付与されるまでの電子軌道を計算する計算方法がある。
【０００５】
ところで、電子線転写に用いられるマスクとして、パターンを完全に除去したステンシル型マスクと、薄膜メンブレン上に散乱体を形成したメンブレン型マスクがある。ここで、ステンシル型マスクは、遮光部が２μｍ程度と厚いため、マスク作成時の異方性エッチングで垂直形状を得るのが困難である。また、メンブレン型マスクは、薄膜メンブレンの膜厚が変化する場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
パターンが転写された基板の蓄積エネルギーの計算において、電子散乱の近似式を用いる計算方法では、マスクの輪郭部の垂直性や膜厚の変化など、３次元構造を考慮した高精度な計算はできなかった。一方、電子軌道を計算する計算方法は、マスクの３次元構造を考慮することはできるものの、十分な計算精度を得るためには、相当数の入射個数の電子について計算しなければならないため、計算時間が多くかかっていた。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、マスクに形成されたパターンが荷電粒子線転写方法により転写された基板の蓄積エネルギーを計算する際に、マスクの３次元構造を考慮に入れつつ、短時間で計算することができる蓄積エネルギー計算方法及びそれを用いたマスク修正方法を得るものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る蓄積エネルギー計算方法は、マスクに形成されたパターンを荷電粒子線転写方法により転写した基板の蓄積エネルギーを計算する蓄積エネルギー計算方法であって、前記パターンを三次元構造が異なる複数の領域に分割し、この複数の領域についてそれぞれ異なる計算条件で前記基板の蓄積エネルギーを計算し、これらの計算結果を足し合わせる。この発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この実施の形態１は、マスクに形成された遮光部１と開口部２を有する図１（ａ）のパターンを電子を用いた荷電粒子線転写方法により転写した基板の蓄積エネルギーを計算する蓄積エネルギー計算方法である。ここで、マスクとして、図２（ａ）のようなステンシル型のマスクを用い、このマスクの輪郭部３のテーパーの角度がサブフィールド（電子線転写において一度に電子線転写できる最小単位領域）内において一定とする。なお、図１（ａ）のパターンは、１００ｎｍルールに設計された素子分離層のパターンである。
【００１０】
まず、図１（ｂ）のように、図１（ａ）のパターンから、遮光部１の輪郭部３を抽出する。すなわち、パターンを三次元構造が異なる複数の領域である遮光部１（輪郭部３を除く）、開口部２及び輪郭部３に分割する。この輪郭部３の幅は、テーパーの角度によって変化させればよい。ここで、テーパーによるマスクの表面と裏面の差が、マスク上で８０ｎｍとする。つまり、１／４に縮小投影されることにより、基板上での寸法は２０ｎｍである。
【００１１】
次に、輪郭部（図１（ｃ））と開口部（図１（ｄ））についてそれぞれ異なる計算条件で基板の蓄積エネルギーを計算する。なお、今回は輪郭部３を除く遮光部１については計算しないが、計算する場合もある。
【００１２】
図１（ｄ）の開口部２についての計算は、開口部２に入射した電子が散乱されないことから、通常のレンズ収差、クーロン効果を考慮したパラメータを用いて、トリプルガウシアンなどの電子線散乱の近似式によって計算を行う。このときのボケ量は５０ｎｍとし、基板への電子の到達率を１００％とする。
【００１３】
一方、図１（ｃ）の輪郭部３についての計算は、図２（ｂ）のように輪郭部３が遮光部１より薄い平坦な膜であると近似し、予めこの領域に相当する電子線散乱の近似式を求めておき、その式によって計算を行う。このときの電子ビームのボケ量は１５０ｎｍに増大したものとし、基板への電子の到達率を５０％とする。これにより、基板に付与されるエネルギーの割合が半分となる。
【００１４】
ここで、マスクの輪郭部３で弾性散乱した電子は、ボケ量として影響する。一方、非弾性散乱した電子はエネルギーロスが生じる。この電子のボケ量やエネルギーロスに応じて、電子散乱の近似式は異なったものとなる。また、非弾性散乱した電子あるいは弾性散乱でも大きく軌道が曲げられた電子によって、基板への到達率が減少する。
【００１５】
最後に、これらの計算結果を足し合わせる。この結果を図１（ｅ）に示す。ここでは、パターンの短寸法が設計寸法となるときの蓄積エネルギーを閾値としている。
【００１６】
このように輪郭部３とその他の部分に分割して計算を行うことによって、マスクの３次元構造を考慮に入れつつ、短時間で計算することができる。そして、このような計算を行うことにより、許容可能なテーパーの角度を求めることもできる。
【００１７】
また、上記のような蓄積エネルギー計算方法により転写されるパターン寸法を予測して、この予測した転写パターンに基づいてマスクの修正を行うことで、所望のパターンを転写することができる。
【００１８】
なお、図１（ｃ）の輪郭部３の計算は、図１（ａ）の領域で計算したものから、図１（ｄ）の領域で計算したものを減ずることによって求めてもよい。これによって、複雑な形状の輪郭部３の計算を簡単に行うことができる。
【００１９】
また、輪郭部３の計算を図２（ｃ）のように３段階のマスクの厚さに分割して行えば、さらに厳密な計算を行うことができる。この場合、それぞれのマスクの厚さでのボケ量、電子の到達率及びエネルギーロスを設定して計算する。
【００２０】
この輪郭部３でのボケ量、電子の到達率及びエネルギーロスは、予め計算や実験によって求めておけばよい。計算により求める場合は、電子銃から基板までの電子軌道を計算してもよいし、図２（ｃ）のようにテーパーを細かく多段に分けて計算すればよい。この計算には時間がかかるものの、一度だけ行えばよい。
【００２１】
一方、実験により求める場合は、テーパーの角度を実際に制御して作製することが困難であれば、シリコンの厚さの異なるステンシル型のマスクを多数枚用意して実験すればよい。
【００２２】
また、マスクの開口部２の開口率が大きく変化し、ビーム電流が変化した場合、電子間斥力が変化するため、ボケ量も変化する。このような場合に備えて、マスクの開口率とボケ量との関係を予め求めておけばよい。同様に、基板に照射される電流値とボケ量との関係を予め求めておくことが好ましい。
【００２３】
なお、上記の計算では、所定の閾値での形状とし、酸拡散の影響や、レジストの現像特性の影響を考慮していない。これらの影響を考慮するには、得られた計算結果から更にこれらの影響を計算しても良いし、予め近似式の中にこれらの影響を含めてもよい。
【００２４】
実施の形態２．
次に、マスクの同一サブフィールド内において、遮光部１の輪郭部３に、テーパーがある部分とテーパーが無い部分が混在している場合の蓄積エネルギー計算方法を説明する。このように、テーパーの角度が異なる部分が生じるのは、転写するパターンの疎密に偏りがあることにより、マスク作成時のエッチングレートが異なるためである。
【００２５】
この計算においては、テーパーがある部分は、実施の形態１と同様に計算する。次に、テーパーが無い部分は、輪郭部３を考慮せずにそのまま計算する。そしてこれらを足し合わせる。ただし、これらの計算は、同一サブフィールド内について行っていることから、閾値を同じ蓄積エネルギーとする。
【００２６】
これにより、実施の形態１と同様に、マスクの３次元構造を考慮に入れつつ、短時間で計算することができる。そして、転写されるパターン寸法を予測して、マスク形状を修正することによって所望のパターンを転写することができる。また、このような計算を行うことにより、許容可能なテーパーの角度を求めることもできる。
【００２７】
実施の形態３．
次に、マスクに欠陥がある場合の蓄積エネルギー計算方法を説明する。計算に用いるマスクパターンは、図３に示すように、幅が１００ｎｍ、長さが±１．２μｍ、互いの間隔が２００ｎｍのライン４が５本、右端のライン４側部に４０ｎｍ角の矩形欠陥５を有する。ただし、これらの寸法は、露光する基板上での換算寸法である。
【００２８】
このマスクを作製する際のエッチング工程時にマイクロローディング効果が生じ、矩形欠陥５部分のエッチングレートが他の領域と比べて減少する。その結果、矩形欠陥５部分では、テーパーの角度が大きくなる。
【００２９】
図４は、計算結果を蓄積エネルギー分布図で示したものである。この図４で、色の濃い領域ほど、より多く電子露光されていることを表す。図４（ａ）は、矩形欠陥５の無いライン４について、ボケ量を５０ｎｍとして実施の形態１と同様の方法で計算した計算結果である。一方、図４（ｂ）は、矩形欠陥５のあるライン４について、矩形欠陥５部分でのボケ量を９０ｎｍとして実施の形態１と同様の方法で計算した計算結果である。
【００３０】
このように、矩形欠陥５部分における３次元形状を考慮し、ボケ量を変化するなど近似式のパラメータを変化させることによって、より詳細な転写パターン形状を予測することが可能となり、また許容欠陥サイズを決定することが可能となる。さらに、この結果を参考にして、マスクを修正すべきか否かを効率的に判断することができる。
【００３１】
実施の形態４．
上記の実施の形態１〜３では、ステンシル型のマスクを用いた場合であったが、本発明はメンブレン型のマスクを用いた場合にも適用することができる。この場合、メンブレン型のマスクのパターンをマスクの膜厚が異なる領域に分割し、これらの領域についてそれぞれ異なる計算条件で基板の蓄積エネルギーを計算し、これらの計算結果を足し合わせる。これにより、マスクの３次元構造を考慮に入れつつ、短時間で計算することができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、マスクに形成されたパターンが荷電粒子線転写方法により転写された基板の蓄積エネルギーを計算する際に、マスクの３次元構造を考慮に入れつつ、短時間で計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄積エネルギー計算方法を説明するための図である。
【図２】ステンシル型のマスクの実際の形状及び計算において近似した形状を示す断面図である。
【図３】実施の形態３の計算に用いるマスクパターンである。
【図４】実施の形態３の計算結果を蓄積エネルギー分布図で示したものである。
【符号の説明】
１            遮光部
２            開口部
３            輪郭部
４            ライン
５            矩形欠陥
【図１】
2004296797.tif 000003
【図２】
2004296797.tif 000004
【図３】
2004296797.tif 000005
【図４】
2004296797.tif 000006