(57)【要約】【課題】  パターン間における近接効果の影響を防止でき、且つ描画スループットを向上させることができる部分一括方式の電子ビーム露光方法を提供する。【解決手段】  加速電圧１０ｋＶ以下の低エネルギー電子ビームを電子銃１１で発生させ、電子銃１１から放出された電子ビームＥＢを、第２アパーチャ２０上に形成された描画図形形状を有する複数の部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎのうちの一部の開口部に選択的に照射し、部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎを通過した電子ビームＥＢをウエーハ３０に照射することにより、第２アパーチャ２０における部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎのうちの一部の部分一括露光用開口部の描画図形形状をウエーハ３０に露光する際に、隣接する部分一括露光用開口部の描画図形形状同士の露光距離を後方散乱距離以上離す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速電圧１０ｋＶ以下の低エネルギー電子ビームを電子銃で発生させ、
前記電子銃で発生された前記電子ビームを、第２アパーチャ上に形成された描画図形形状を有する複数の部分一括露光用開口部のうちの一部の開口部に選択的に照射し、
前記部分一括露光用開口部を通過した電子ビームを試料に照射することにより、前記第２アパーチャにおける前記部分一括露光用開口部のうちの一部の開口部の描画図形形状を試料に露光する際に、前記部分一括露光用開口の描画図形形状同士の露光距離を予め設定した距離以上の離すことを特徴とする部分一括式の電子ビーム露光方法。
【請求項２】
加速電圧１０ｋＶ以下の低エネルギー電子ビームを電子銃で発生させ、
前記電子銃で発生された前記電子ビームを第１アパーチャに形成された開口部に照射し、前記第１アパーチャの開口部を通過した電子ビームを、第１偏向手段を用いて第２アパーチャ上に形成された描画図形形状を有する複数の部分一括露光用開口部のうちの一部の開口部に選択的に照射し、
前記部分一括露光用開口部を通過した電子ビームを試料に照射することにより、前記第２アパーチャにおける前記部分一括露光用開口部のうちの一部の開口部の描画図形形状を、第２偏向手段を用いて試料の所定位置に露光する際に、前記部分一括露光用開口部の描画図形形状同士の露光距離を予め設定した距離以上の離すことを特徴とする部分一括式の電子ビーム露光方法。
【請求項３】
前記予め設定した距離が、電子のレジスト中での前方散乱距離、後方散乱距離、ビームボケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散距離を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の部分一括式の電子ビーム露光方法。
【請求項４】
前記部分一括露光用開口部の描画図形形状は、ＬＳＩの回路パターンを構成する基本パターンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の部分一括式の電子ビーム露光方法。
【請求項５】
前記部分一括露光用開口部の描画図形形状は、電子のレジスト中での前方散乱距離、後方散乱距離、ビームボケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散距離を考慮した近接効果補正が施されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の部分一括方式の電子ビーム露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＬＳＩ製造プロセスにおける電子ビ−ムリソグラフィーを行う部分一括方式の電子ビーム露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、超ＬＳＩの設計ルール、即ち最小線幅は、微細化の一途をたどっており、従来の紫外光を用いた光露光技術では形成が困難になりつつある。
【０００３】
このようなパターンの微細化の問題に対する解決方法として、電子ビーム（ＥＢ）露光技術がある。しかしながら、電子ビーム露光技術は、集束した電子ビームを用いて一筆書きの要領でパターンの露光を行うため、光露光技術に比べてスループットが低いという問題がある。
【０００４】
この問題を解決する方法として、近年、部分一括方式の電子ビーム露光方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。即ち、電子ビームＥＢを成形するための開口部を有する第１アパーチャ前方に、従来の可変成形電子ビーム露光用としての四角形状の可変成形開口を形成しておく他、ＬＳＩの回路パターンを構成する基本パターンの描画図形形状を有する部分一括露光用開口を複数個形成しておく。
【０００５】
そして、従来の可変成形電子ビーム露光を行う場合は、電子銃から発生された電子ビームを、第１アパーチャの矩形の開口により矩形に成形した後、成形した電子ビームを、偏向手段を用いて第２アパーチャ上の可変成形開口上に照射し、両開口のオーバラップにより所定の電子ビームに成形した後、縮小レンズにより縮小して、偏向手段によりウエーハ上の所定位置に照射する。
【０００６】
また、部分一括露光を行う場合には、第１アパーチャにより成形された電子ビームを、偏向手段により第２アパーチャ上の所定の部分一括露光用開口上に選択的に照射する。そして、第２アパーチャ上の部分一括露光用開口の描画図形形状に成形された電子ビームを、縮小レンズにより縮小し、偏向手段によりウエーハ上の所定位置に照射する。
【０００７】
この部分一括方式によれば、複雑な形状のパターンでも、予め第２アパーチャ上に描画図形形状の開口を形成しておくことにより、可変成形露光と比較してショット数を低減することが可能となり、スループットが大幅に向上する。
【０００８】
しかしながら、上述した部分一括式の電子ビーム露光方法にあっては、第２アパーチャの部分一括露光用開口により露光した場合、後方散乱に起因する近接効果によりパターン内の寸法変動が起こるという問題があった。
【０００９】
また、電子ビーム露光における寸法変動要因は、電子の後方散乱によってのみ発生する訳ではない。例えば、パターン間の距離が照射するビームのボケ自体と同程度であれば、ショット間の寸法変動に影響する。同様に、レジスト中での電子の前方散乱もショット間の距離が小さくなれば、寸法変動に影響する。また、化学増幅型レジストを使用した場合には、露光領域内で発生した酸の拡散長もショット間の寸法変動に影響する要因となりうる。
【００１０】
この問題を解決する方法として、第２アパーチャの部分一括露光用開口の描画図形形状に、露光量と露光領域を変えて、複数回露光することによって、近接効果によるパターン
内の寸法変動分を補正する方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
しかしながら、この部分一括式の電子ビーム露光方法によれば、部分一括露光用開口によるショット間の近接効果を補正することが可能であるが、ショット数が多くなり、描画スループットが低下するとの問題があった。
【特許文献１】特開平１０−１４９９７２号公報（２頁６行−同頁３６行）
【特許文献２】特開平１０-７００６３号公報（２頁２５行ー同頁３４行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の従来の部分一括式の電子ビーム露光方法にあっては、部分一括露光用開口によるショット間における近接効果については、ショット数増加に伴う描画スループット低下が問題となる。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたもので、パターン間における近接効果の影響を防止でき、且つ描画スループットを向上させることのできる高精度な部分一括方式の電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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の実施態様の部分一括方式の電子ビーム露光方法では、加速電圧１０ｋＶ以下の低エネルギー電子ビームを電子銃で発生させ、前記電子銃で発生された電子ビームを、第２アパーチャ上に形成された描画図形形状を有する複数の部分一括露光用開口部のうちの一部の開口部に選択的に照射し、前記部分一括露光用開口部を通過した電子ビームを試料に照射することにより、前記第２アパーチャにおける前記部分一括露光用開口部のうちの一部の開口部の描画図形形状を試料に露光する際に、前記部分一括露光用開口部の描画図形形状同士の露光距離を予め設定した距離以上の離すことを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するために、本発明の別の実施態様の部分一括方式の電子ビーム露光方法では、加速電圧１０ｋＶ以下の低エネルギー電子ビームを電子銃で発生させ、前記電子ビームを第１アパーチャに形成された開口部に照射し、前記第１アパーチャの開口部を通過した電子ビームを、第１偏向手段を用いて第２アパーチャ上に形成された描画図形形状を有する複数の部分一括露光用開口部のうちの一部の開口部に選択的に照射し、前記部分一括露光用開口部を通過した電子ビームを試料に照射することにより、前記第２アパーチャにおける前記部分一括露光用開口部のうちの一部の開口部の描画図形形状を、第２偏向手段を用いて試料の所定位置に露光する際に、前記部分一括露光用開口部の描画図形形状同士の露光距離を予め設定した距離以上の離すことを特徴とする。
【００１６】
上記実施態様でいう予め設定した距離とは、電子の前方散乱距離、後方散乱距離、ビームボケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散距離が影響する距離を意味している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の部分一括式の電子ビーム露光方法を用いれば、後方散乱に起因する近接効果の影響によるパターン内の寸法変動は勿論、その他の要因によっても生じるパターン間の寸法変動を抑制でき、高精度のパターンを、高スループットで形成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は本発明の実施例の部分一括方式の電子ビーム露光方法に用いられる電子ビーム露光装置の構成を示す概略図である。本実施例においては、低加速電圧５ｋＶの部分一括及び可変成形型の電子ビーム露光装置及びその電子ビーム露光方法の例を説明する。
【００２０】
図１に示しように、本実施例の部分一括方式の電子ビーム露光方法に用いられる電子ビーム露光装置は、電子銃１１、第1レンズ１２、第１アパーチャ１３、第２レンズ１５、第１偏向器１６、第２アパーチャ２０、第３レンズ１７、第２偏向器１８、及びステージ（図示略）を備えている。
【００２１】
電子銃１１は、ここでは低加速電圧５ｋＶにより、電流密度１Ａ／ｃｍ2の低エネルギーの電子ビームＥＢが放出されるようになっている。
【００２２】
第１アパーチャ１３は、電子銃１１の前方に配置され、その中央部には四角形のビーム成形用開口部１４が穿設されている。電子銃１１から放出された電子ビームＥＢは、第1レンズ１２を透過し、第1アパーチャ１３上に照射されて、このビーム成形用開口部１４により平断面が四角形の電子ビームＥＢに成形される。
【００２３】
第２レンズ１５及び第１偏向器１６は、第１アパーチャ１３の前方に配置され、第１アパーチャ１３により成形した電子ビームＥＢを第２アパーチャ２０上の所定位置に偏向照射するようになっている。
【００２４】
第２アパーチャ２０は、この第２レンズ１５及び第１偏向器１６の前方に配置されている。この第２アパーチャ２０は、可変成形開口部２１と複数の部分一括露光用開口部２２とが穿設されている。この可変成形開口部２１は、四角形に形成され、可変成形露光を行う場合、第１アパーチャ１３のビーム成形開口部１４とのオーバラップにより偏向照射された電子ビームＥＢを任意のビーム寸法に成形するようになっている。また、全ての部分一括露光用開口部２２は、描画図形形状に形成され、部分一括露光の場合、第１偏向器１６により複数のうちの一部の部分一括露光用開口部２２が選択的に照射される。
【００２５】
第３レンズ１７及び第２偏向器１８は、第２アパーチャ２０の前方に配置され、この第２アパーチャ２０を透過した電子ビームＥＢを第３レンズ１７により縮小し、この縮小された電子ビームＥＢを第２偏向器１８によりステージ（図示略）上に載置された試料（ウエーハ）３０上の任意の部分に照射するようになっており、ウエーハ３０上でのビームボケはσ〜３０ｎｍである。
【００２６】
図２は、上記第２アパーチャ２０全体を拡大した模式的な平面図を示す。
一般に、ＬＳＩにおける複雑な回路パターンは、約４００種類の基本的パターン（以下、スタンダードセルＳＣという）を複数個、組み合わせることで構成される。そのため、図２に示すように、本実施例では、部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎは、ＬＳＩにおける複雑な回路パターンを形成できるように、約４００個、設けている。
【００２７】
また、全ての部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎは、予め計算機シミュレーションによって、設計パターンを露光した場合の設計パターンとのずれ量から形状補正量を算出して、その値の設計パターンに加えた形状補正を行うことにより、精密な近接効果補正を行っている。ここでは、電子の後方散乱に起因する近接効果の影響が及ぶ距離は、０．１５μm程度、ビームボケはσ〜３０ｎｍ、レジスト中での電子の前方散乱をσ〜０．０５μm、化学増幅型レジストにおける酸の拡散長をσ〜０．０２μmとして、計算機シミュレーションを実施している。
【００２８】
上記構成の電子ビーム露光装置による電子ビーム露光方法について、図１及び図３を参照して説明する。
【００２９】
従来の可変成形電子ビーム露光を行う場合は、電子銃１１から放出されて第１レンズ１２を透過した電子ビームＥＢは、まず、矩形の開口部１４を有する第１アパーチャ１３により矩形に成形される。その後、成形された電子ビームＥＢは、第２レンズ１５、第１偏向器１６により第２アパーチャ２０上の可変成形開口部２１上に照射され、両開口部１４、２１のオーバラップにより所定のビームに成形された後、第３レンズ１７により縮小され、第２偏向器１８によりウエーハ３０上の所定位置に照射される。
【００３０】
また、部分一括露光を行う場合には、第１アパーチャ１３により成形された電子ビームＥＢは、第１偏向器１６により第２アパーチャ２０上の所定の部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎ上に照射される。そして、第２アパーチャ２０上の部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎの描画図形形状に成形された電子ビームＥＢは、第３レンズ１７により縮小され、第２偏向器１８によりウエーハ３０上の所定位置に照射される。
【００３１】
一般に、部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎによりスタンダードセルＳＣをウエーハ３０上に描画した場合、電子の前方散乱、後方散乱、ビームボケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散、に起因する近接効果の影響によりスタンダードセルＳＣ間におけるパターンの寸法変動が起こる。そのため、従来では、図３（ａ）に示すように、スタンダードセルＳＣを近接して配置していたが、本実施例では、図３（ｂ）に示すように、部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎにおけるスタンダードセルＳＣを、隣接するスタンダードセルＳＣに対して、０．２μmの間隔をおいて配置している。
【００３２】
以下に、図３を用いて、具体的なスタンダードセルＳＣの配置方法について説明する。まず、加速電圧５ｋＶの電子ビーム露光における電子の後方散乱距離をσ〜０．１５μm程度、ビームボケはσ〜３０ｎｍ、レジスト中での電子の前方散乱をσ〜０．０５μm、化学増幅型レジストにおける酸の拡散長をσ〜０．０２μmとし、これらの影響を自乗平均して得られた値として、互に０．１６μm以上離して形成する必要があることを求めた。
【００３３】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）には、スタンダードセルＳＣの配置グリッドが示されている。一般に、ＬＳＩの設計では、デバイスの世代ごとに、配線パターンのピッチやスタンダードセルＳＣの配置グリッドが決められている。本実施例では、配置グリッドの距離は０．１μmである。ここでは、スタンダードセルＳＣを、上述した電子の前方散乱、後方散乱、ビームボケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散、に起因する近接効果が影響する距離０．１６μmより大きく、且つ配置グリッド０．１μmの整数倍とし、０．２μm離して配置した。
【００３４】
上記本実施例の電子ビーム露光方法によれば、低エネルギー電子ビームを用いているので、スタンダードセルＳＣのパターン間における近接効果の影響を小さくすることが可能である。即ち、電子の後方散乱による近接効果が及ぶ距離は、加速電圧３ｋＶでは０．０６μm、加速電圧５ｋＶでは０．１５μm程度である。
【００３５】
また、通常のＬＳＩにおける回路パターンを構成することが可能なように、異なる基本パターンが形成された４００個の部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎを設けているため、ほぼ全てのＬＳＩ製品を部分一括露光により形成することが可能になる。
【００３６】
また、部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎは、電子の前方散乱、後方散乱、ビームボ
ケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散を考慮して、全て形状補正が行われており、パターン内での高精度に露光することが可能になる。
【００３７】
更に、部分一括露光用開口部２２1〜２２ｎによりスタンダードセルＳＣを部分一括露光する際、隣接するスタンダードセルＳＣ間の距離を、電子の前方散乱、後方散乱、ビームボケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散を考慮した距離よりも大きく離して露光している。例えば、加速電圧５ｋＶの電子ビーム露光の場合には、近接効果の距離が０．１５μm程度であるため、互に隣接するスタンダードセルＳＣ間は、０．２μm以上離して露光している。
【００３８】
従って、部分一括露光用開口部２２により部分一括露光を行った際、隣接するスタンダードセルＳＣ、即ちパターン間の広義の近接効果を排除することが可能になる。ここでいう広義の近接効果とは、電子の前方散乱、後方散乱、ビームボケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散の影響を含むものである。しかも、この程度の距離であれば、パターン間を離すことによるチップ面積の増加や素子特性劣化を回避することができる。
【００３９】
その結果、電子の前方散乱、後方散乱、ビームボケ、化学増幅型レジスト中の酸拡散に起因する近接効果の影響によるパターン内の寸法変動は勿論、パターン間の寸法変動を抑制でき、高精度のパターンを、高スループットで形成することが可能になる。
【００４０】
なお、上記実施例においては、加速電圧が５ｋＶの電子ビーム露光装置について説明したが、本発明は加速電圧が５ｋＶ以外の電子ビーム露光装置にも適用できること勿論である。例えば、１ｋＶ、若しくは１０ｋＶとしてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して適用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例に係る部分一括式の電子ビーム露光方法に使用される電子ビーム露光装置の構成図である。
【図２】上記電子ビーム露光装置における第２アパーチャ全体を模式的に示す拡大平面図である。
【図３】本発明の実施例に係る部分一括式の電子ビーム露光方法と従来の部分一括式の電子ビーム露光方法による、部分一括露光用開口部のパターンのウエーハ上への配置状態を説明するためのスタンダードセルの配置図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  電子銃
１２  第１レンズ
１３  第１アパーチャ
１４  ビーム成形開口部
１５  第２レンズ
１６  第１偏向器
１７  第３レンズ
１８  第２偏向器
２０  第２アパーチャ
２１  可変成形開口部
２２  部分一括露光用開口部
３０  試料（ウエーハ）
ＥＢ  電子ビーム
ＳＣ  スタンダードセル
【図１】
2005183530.tif 000003
【図２】
2005183530.tif 000004
【図３】
2005183530.tif 000005