(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線描画装置により露光して、転写元パターンを被転写体に転写する方法において、前記転写元パターンの疎密差に起因した転写パターンの寸法誤差を補正するに当たり、前記転写元パターンを包含するマスク領域をメッシュ状に区分して得た補正セルのそれぞれに対して描画露光量を変調させる補正手法を適用する際、
前記マスク領域の狭い範囲を対象とする前記転写元パターンの第１の面積率α１と、前記第１の面積率が対象とするマスク領域より広い範囲を対象とする前記転写元パターンの第２の面積率α２とを前記各補正セルに対して設定するステップと、
前記第１の面積率α１と前記第２の面積率α２との種々の組み合わせのそれぞれに対して、描画起因の寸法誤差に対する露光量変調パラメータＦＡと、エッチング起因の寸法誤差に対する露光量変調パラメータＦＢとの所定の関係に従って、一つの変調パラメータＦｔｏｔａｌを設定するステップと、
基準露光量×変調パラメータＦｔｏｔａｌ＝補正露光量を求め、求めた前記補正露光量を前記描画露光量とするステップと
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
相互に異なる全ての前記第１の面積率と、相互に異なる全ての前記第２の面積率とを、それぞれ、正規化するステップと、
それぞれ、正規化された相互に異なる前記第１の面積率と前記第２の面積率との組み合わせ毎に、それぞれ、前記所定の関係に従って予め前記一つの変調パラメータを設定し、変調パラメータ・テーブルを作成するステップと、
前記電子線描画装置に前記変調パラメータ・テーブルを記憶させるステップと、
前記変調パラメータ・テーブルを記憶させた前記電子線描画装置を使って露光するステップと
を有することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記第１の面積率が近接効果補正用の面積率であり、前記第２の面積率がかぶり露光補正用の面積率であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記被転写体が、半導体装置を作製する過程のウエハであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記被転写体が、フォトマスクを作製する過程のハーフトーン基板であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線描画装置により露光して、転写元パターンを被転写体に転写する方法に関し、更に詳細には、近接効果補正及びかぶり露光補正に加えて、エッチングプロセス等上で生じる、パターンの疎密差に起因したパターンの寸法ばらつきを補正する露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の微細化及び高集積化の要求に伴い、半導体装置を作製する際の露光工程、或いは半導体装置を露光する際に使用するフォトマスクを作製する際の露光工程では、近年、電子線描画装置を使用した電子線リソグラフィ技術が注目されている。
電子線に感度を有するレジスト膜を基板表面に形成し、細かく絞った電子ビームを設計データに基づいて走査してパターンをレジスト膜上に描画し、続いて現像して微細パターンを製作する技術が、電子線リソグラフィ技術である。
【０００３】
電子線描画装置を用いた露光では、図３（ａ）から（ｄ）に示すように、電子線のレジスト内散乱により、細いパターンやパターンのコーナが露光不足になり、寸法精度が劣化したり矩形パターンが丸くなる（パターン内近接効果）ことが多い。
また、パターンが互いに近くに配置されているときには、両パターンから散乱さえる電子により、パターン外の領域が露光されて、図３（ｅ）に示すように、レジストパターンが歪む（パターン間近接効果）ことがある。
従って、微細なパターンを形成するためには、近接効果を補正して設計データに近づける近接効果補正が必須である。
【０００４】
また、微細なパターンを形成する際に生じるパターン寸法誤差には、かぶり露光誤差に起因するものがある。
かぶり露光とは、電子線描画装置の対物レンズからレジスト膜に照射された電子線が基板に反射して対物レンズに戻り、再び対物レンズで反射してレジスト膜に入射するために生じるパターンの寸法誤差であって、近接効果補正に比べて大きな露光領域が対象となる寸法誤差である。
【０００５】
そこで、転写元パターンの疎密差に起因した転写パターンの寸法誤差を補正する補正パラメータには、従来、狭い範囲の転写元パターンの面積率α1 に基づく近接効果補正パラメータＦ1 （α1 ）と、広い範囲の転写元パターンの面積率α2 に基づくかぶり露光補正パラメータＦ2 （α2 ）とが用いられる。
基本的には、近接効果補正パラメータＦ1 （α1 ）とは、近接効果を補正するために、露光量＝基準露光量×Ｆ1 （α1 ）として使用するパラメータであり、かぶり露光補正パラメータＦ2 （α2 ）とは、かぶり露光を補正するために露光量＝基準露光量×Ｆ2 （α2 ）として使用するパラメータである。
尚、近接効果補正パラメータの対象領域は、例えば５０μｍであり、かぶり露光補正パラメータの対象領域は、例えば１０ｃｍである。ここで、面積率とは、露光領域をメッシュ状に区分した際、一つのメッシュ内の転写元パターンの占有率と重み付け関数とをたたみ込んだ値である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
描画工程で発生する寸法誤差に対して補正をかける場合には、近接効果補正パラメータとかぶり補正パラメータの２変数のうちどちらか一方を固定して、他方のパラメータを変調させたとしても、ある程度の精度を保った露光量変調率の最適化が可能であった。これは、蓄積されるエネルギーと面積率との間に線形性があるからである。
これに対して、上記２つのパラメータを用いてドライエッチング後のパターン寸法に対して補正をかける場合には、一方を固定して他方を変調させることで、パラメータを最適化することが難しい。広い範囲のパターン面積率と狭い範囲の面積率（パターンやスペースの分布）に応じたドライエッチング後の寸法変動量には線形関係がないからである。
【０００７】
従来、近接効果補正パラメータ及びかぶり露光補正パラメータを使って描画工程で転写パターンを予め補正し、エッチング後のパターンの寸法誤差を補正している。
描画およびエッチング工程におけるパターン疎密差に起因した寸法誤差要因と、面積率を算出する領域の広狭を以下の表に示す。
0003952736.tif 000002
【０００８】
つまり、従来は、Ａ＋Ｃの補正を近接効果補正パラメータＦ1 （α1 ）で行い、Ｂ＋Ｄの補正をかぶり露光パラメータＦ2 （α2 ）で行っていた。ＡとＢを別々にα1 及びα2 に基づいて補正しても補正精度の大きな低下はないものの、ＣとＤを別々にα1 及びα2 に基づいて補正しても、補正精度が低く、実際的ではない。
しかし、上述した従来の手法では、パターン領域全体での補正誤差が大きくなり、要求仕様からはずれた不良製品が生じることも少なくない。
【０００９】
以上の説明から判る通り、従来の露光量の補正方法では、近接効果補正及びかぶり露光補正に加えて、エッチング等のプロセスに起因する寸法誤差を含めた、描画領域全体を対象したパターンの疎密差に起因した寸法ばらつきを正確に補正することができなかった。
そこで、本発明の目的は、近接効果補正及びかぶり露光補正に加えて、プロセス上で生じるパターンの疎密差に起因した寸法ばらつきを補正する露光量の補正手法を備えた露光方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る露光方法は、電子線描画装置により露光して、転写元パターンを被転写体に転写する方法において、転写元パターンの疎密差に起因した転写パターンの寸法誤差を補正するに当たり、転写元パターンを包含するマスク領域をメッシュ状に区分して得た補正セルのそれぞれに対して描画露光量を変調させる補正手法を適用する際、マスク領域の狭い範囲を対象とする転写元パターンの第１の面積率α１と、第１の面積率が対象とするマスク領域より広い範囲を対象とする転写元パターンの第２の面積率α２とを各補正セルに対して設定するステップと、第１の面積率α１と第２の面積率α２との種々の組み合わせのそれぞれに対して、描画起因の寸法誤差に対する露光量変調パラメータＦＡと、エッチング起因の寸法誤差に対する露光量変調パラメータＦＢとの所定の関係に従って、一つの変調パラメータＦｔｏｔａｌを設定するステップと、基準露光量×変調パラメータＦｔｏｔａｌ＝補正露光量を求め、求めた補正露光量を描画露光量とするステップとを有することを特徴としている。
【００１１】
転写元パターンの第１の面積率及び第２の面積率とは、それぞれ、対象領域での転写元パターンとそれぞれの重み付け関数をたたみ込んだ値のことである。
変調パラメータは、プロセス上で生じる、パターンの疎密差に起因したパターンの寸法ばらつき、例えばローディング効果或いはマイクロローディング効果をも補正する補正係数であって、変調パラメータを設定するステップで適用する所定の関係は、通常、実験によって求める。
また、実績データの集積、シミュレーション等によって、パターンの疎密差に起因したローディング効果或いはマイクロローディング効果の影響を算出し、変調パラメータの設定時それを考慮に入れるようにする。
【００１２】
更に、本発明を説明すると、狭い範囲（〜５０μｍ）のパターン密度（第１の面積率）をα1 （ｘ，ｙ）、広い範囲（〜１０ｃｍ）のパターン密度（第２の面積率）をα2 （ｘ，ｙ）とする。ここで、ｘ及びｙは、それぞれ、補正セルのＸ方向及びＹ方向の順番を示す数である。
また、描画起因の寸法誤差に対する露光量変調パラメータをＦA 、エッチング起因の寸法誤差に対する露光量変調パラメータをＦB とすると、描画領域全体に対する計算結果は、
Ｆtotal＝｛ＦA （α1 ）×ＦA （α2 ）｝｛ＦB （α1 ，α2 ）｝
となる。
描画起因の露光量補正では、α1 ，α2 に対して別々に求めた関数を使用し、エッチング起因の露光量補正では、α1 ，α2 の２変数に対する関数を使用することにより、より精度の高い補正を行うことができる。
【００１３】
本発明方法の好適な実施態様では、相互に異なる全ての第１の面積率と、相互に異なる全ての第２の面積率とを、それぞれ、正規化するステップと、
それぞれ、正規化された相互に異なる第１の面積率と第２の面積率との組み合わせ毎に、それぞれ、所定の関係に従って予め一つの変調パラメータを設定し、変調パラメータ・テーブルを作成するステップと、
電子線描画装置に変調パラメータ・テーブルを記憶させるステップと、
変調パラメータ・テーブルを記憶させた電子線描画装置を使って露光するステップと
を有する。
実用的には、第１の面積率が近接効果補正用の面積率であり、第２の面積率がかぶり露光補正用の面積率である。そして、変調パラメータは、プロセス上で生じる、パターンの疎密差に起因したパターンの寸法ばらつき、つまりローディング効果及びマイクロローディング効果を補正する。
【００１４】
本発明方法の適用対象は、被転写体が、半導体装置を作製する過程のウエハでも良く、また、被転写体が、フォトマスクを作製する過程のハーフトーン基板であっても良い。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
実施形態例１
本実施形態例は、本発明に係る露光方法の実施形態の一例であって、図１は変調パラメータ・テーブルの一例を示す図である。
本実施形態例の露光方法では、先ず、パターン領域全体を１〜２μｍ位の大きさの補正セル（ｉ，ｊ）にメッシュ状に分割する。ｉはメッシュ内でＸ方向の補正セルの順番を示す数であり、ｊはＹ方向の補正セルの順番を示す数であって、ｉ，ｊによって補正セルのメッシュ内の位置を特定することができる。
【００１６】
特定の補正セル（ｉ，ｊ）内のパターン占有率をＰ（ｉ，ｊ）としたとき、補正セル（ｍ，ｎ）を中心とした狭い範囲（〜５０μｍぐらい）内の近接効果補正用の面積率、α1 （ｍ，ｎ）は、次の〔数１〕で示される。
【数１】
0003952736.tif 000003
Ｅ1 （ｍ−ｉ，ｎ−ｊ）は、補正セル（ｍ，ｎ）と補正セル（ｉ，ｊ）の距離に基づく重み付けであって、近接効果のみを補正するときは、後方散乱を表す関数である。
【００１７】
次に、補正セル（ｍ，ｎ）を中心とした広い範囲（〜１０ｃｍぐらい）内のかぶり露光補正用の面積率、α2 （ｍ，ｎ）は、α1 （ｍ，ｎ）と同様にして、次の〔数２〕で示される。
【数２】
0003952736.tif 000004
Ｅ2 （ｍ−ｉ，ｎ−ｊ）は、補正セル（ｍ，ｎ）と補正セル（ｉ，ｊ）の距離に基づく重み付けであり、かぶり露光などの影響を考慮した関数である。
α2 （ｍ，ｎ）を求める際には、補正セルの代わりに１ｍｍぐらいの大きさのフィールド単位で計算して、フィールドに対するα2 をそのフィールド内のセル全てに対して適用してもよい。
尚、重み付けＥ1 （ｉ，ｊ）、Ｅ2 （ｉ，ｊ）は、α1 、α2 が０〜１の大きさになるように、α1 、α2 を正規化する関数を使用する。
【００１８】
上述のようにして、各補正セル（ｍ，ｎ）に対して、α1 （ｍ，ｎ）、及びα2 （ｍ，ｎ）を求めた後、露光量変調関数Ｆ（α1 ，α2 ）によって各補正セルの露光量を決定する。Ｆ（α1 ，α2 ）は、２変数α1 ，α2 の関数であって、基準露光量に対する総括的な変調パラメータであって、比率で表される。
つまり、各補正セルに対する露光量は、基準露光量×Ｆ（α1 ，α2 ）として求められる。
基準露光量に対する総括的な変調量、つまりＦ（α1 ，α2 ）は、近接効果補正及びかぶり露光補正に加えて、エッチングプロセス等上で生じる、パターンの疎密差に起因した寸法ばらつきを補正する比率である。
【００１９】
Ｅ1 （ｉ，ｊ）、Ｅ2 （ｉ，ｊ）、及びＦ（α1 ，α2 ）の具体的な値は、実験などから得られた値とする。
Ｅ1、Ｅ2 の重み付けパラメータは、Ａ、Ｂに関しては後方散乱、かぶり露光を表わす曲線としてそれぞれ定量化できる。ただし、Ｃ、Ｄに関しては特定のパターン形状やスペース寸法などにも、その影響力が左右されるため、距離に関した重み付けパラメータを必ずしも定量化できるわけではない。
そこで、Ａ＋Ｃ、及びＢ＋Ｄを含めた補正に際しては、実験データ等から寸法誤差が最小になると考えられるパラメータを任意に使用することができる。Ｃ、Ｄの単独に対するＥ1 、Ｅ2 は、１でもよい。
【００２０】
尚、変調パラメータ、Ｆ（α1 ，α2 ）を、図１に示すように、テーブル化し、電子線描画装置に変調パラメータ・テーブルを記憶させ、変調パラメータ・テーブルを記憶させた電子線描画装置を使って露光すると、露光工程の効率が向上する。
【００２１】
実施形態例２
本実施形態例は、本発明に係る露光方法の実施形態の別の例であって、図２は、マスク領域の広い範囲を対象とする第２の面積率をパラメータとして、狭い範囲を対象とする第１の面積率を変動させたときのエッチング変換差を示すグラフである。
本実施形態例では、描画起因の寸法誤差補正関数をＦA （α1 ，α2 ）とし、エッチング等のプロセス起因の寸法誤差補正関数をＦB （α1 ，α2 ）とし、変調パラメータＦ（α1 ，α2 ）を
Ｆ（α1 ，α2 ）＝ＦA （α1 ，α2 ）×ＦB （α1 ，α2 ）
と定義する。
【００２２】
さらに、ＦA （α1 ，α2 ）＝ＦA1（α1 ）×ＦA2（α2 ）とすると、ＦA1（α1 ）は従来の近接効果補正用パラメータに相当し、ＦA2（α2 ）は従来のかぶり露光補正用パラメータに相当し、ＦA （α1 ，α2 ）を２つの１変数関数の積で定義することができる。
一方、エッチング変換差をレジストパターン寸法−クロム膜のパターン寸法と定義して、α2 をパラメータにして、エッチング変換差とα1 との関係を調べると、図２に示すように、広い範囲の面積率α2 が高い場合には、狭い範囲の面積率（パターンやスペースの分布）α1 が変動しても、エッチング変換差は一定に近い値を保っているが、α2 が低くなると、エッチング変換差は大きくなると共に、α1 の増大に伴ってその値を減少させる傾向を持つようになる。
よって、α1 及びα2 の２変数を考慮しないと、精度のよい変調パラメータを設定することが難しい。そこで、従来の電子線描画装置に、ＦB （α1 ，α2 ）の計算機能を付加することにより、実施形態例１と同様と効果を奏することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明方法によれば、マスク領域の狭い範囲を対象とする第１の面積率と広い範囲を対象とする第２の面積率の双方が変動する転写元パターン、つまりパターンの疎密差が変動する転写元パターンを露光する際、パターンの寸法誤差を高精度で補正することができる。
近接効果補正及びかぶり露光補正に加えて、特にドライエッチングに起因した寸法ばらつきを精度よく補正出来る。つまり、パターン密度が不均一なパターン全体に対して、プロセス上で生じるパターンの寸法ばらつきをも考慮して補正することができる。
相互に異なる第１の面積率及び相互に異なる第２の面積率の組み合わせ毎に予め一つの変調パラメータを作成してテーブル化し、テーブル化した変調パラメータを記憶させた電子線描画装置を使って露光することにより、寸法誤差を抑制した描画オペレーションが簡易で容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】変調パラメータ・テーブルの一例を示す図である。
【図２】マスク領域の広い範囲を対象とする転写元パターンの第２の面積率をパラメータとして、狭い範囲の第１の面積率を変動させたときのエッチング変換差（レジスト寸法−クロム寸法）を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）から（ｅ）は、それぞれ、近接効果によるパターンの寸法ずれを示す図である。
【図１】
0003952736.tif 000005
【図２】
0003952736.tif 000006
【図３】
0003952736.tif 000007