(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを描画すべき領域を小領域に分割し、分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を求め、該面積を基に最適照射量を算出し、この最適照射量に基づいてパターンを描画するパターン描画方法において、
前記小領域毎のパターン面積の算出を複数回行い、且つ各々の回で前記パターンの座標を小領域より小さい範囲でシフトさせ、各々の回で得られたパターンの面積を小領域毎に加算し、加算して得られた面積に基づいて前記最適照射量を算出することを特徴とするパターン描画方法。
【請求項２】
前記小領域毎の面積の算出回数をｎ（Ｎ≧２）とし、小領域毎に加算して得られたパターン面積の値を（１／ｎ）倍して後方散乱量を求め、この後方散乱量を利用して最適照射量を求める、又は小領域毎に加算して得られたパターン面積はそのままとして、後方散乱量を（１／ｎ）倍したものを利用して最適照射量を求めることを特徴とする請求項１記載のパターン描画方法。
【請求項３】
パターンを描画すべき領域を小領域に分割し、分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を算出する手段と、前記パターンの座標を小領域より小さい範囲でシフトさせる手段と、前記座標シフトされた各座標毎に得られるパターン面積を各小領域毎に加算する手段と、加算して得られた小領域毎のパターン面積に基づいて最適照射量を求める手段とを具備してなることを特徴とする荷電ビーム描画装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ等のパターンを描画するためのパターン描画技術に係わり、特に近接効果を補正して良好なパターンを描画するためのパターン描画方法及び描画装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム描画装置を用いてＬＳＩのパターンを描画する際には、ビームの後方散乱等に起因する近接効果と呼ばれる現象が生じる。これは、パターンの設計寸法，周辺パターンの有無等によって、レジストの寸法精度が変化，劣化する問題である。
【０００３】
これに対処し、補正する方法の一つとして、照射量補正法と呼ばれるものがある。これは、場所によって照射量を変化させ誤差を補正する方法であり、ウェハ直接描画で利用されてきた。この場合、最適照射量の算出は、ＥＢシステム外部で汎用計算機を使用し、ソフトウェアによって行われる。この時、計算結果の確認などは、ＥＢシステム外部で行われ、この確認の後、照射量のデータはシステム点に入力され、ＥＢシステムの描画に利用された。
【０００４】
近年、ＬＳｌパターンの高集積化に伴い近接効果の影響も大きくなり、従って近接効果補正の必要性が益々生じている。現在最も有効と思われる近接効果補正は、図１に示すように、以下の手順で行われている。
【０００５】
(1) 図１（ａ）に示すようなＬＳｌパターンの描画領域を、図１（ｂ）に示すように小領域のメッシュに区切る。このメッシュのピッチは、主偏向で偏向可能なフレームを副偏向で描画する単位に分割した領域（サブフィールド）よりも更に細かいものである。そして、図１（ｃ）に示すように、各小領域の内部の面積Ｓを求める。
【０００６】
(2) 図１（ｄ）に示すように、各小領域の面積Ｓを元に、後方散乱量Ｕ（ｘ）を求める。
Ｕ（ｘ）＝∫Ｓ(x')exp{-(x-x')2/σb2}ｄｘ'
但し、上式の右辺において、積分内のｘ' は２次元ベクトルを示している。
【０００７】
(3) 図１（ｅ）に示すように、後方散乱量Ｕから最適照射量を求める。
Ｄ（ｘ）＝Ｃ／（１／２＋ηＵ（ｘ））
ここで、ηは前方散乱電子によるレジストの感光量と後方散乱電子によるそれとの比、σｂは後方散乱の広がり、Ｃは定数である。
【０００８】
また、これを更に高精度化した方式も提案されている（特開平８−３６４４１号公報）。
【０００９】
前記(1) の手順で、面積に加えて領域内のパターンの重心を利用する方法もあるが、面積のみを利用する方法が簡単である。専用回路を利用した近接効果補正システム（最適照射量算出回路）や、ソフトウェアによる最適照射量の算出などの実現にも利用しやすい。
【００１０】
ところで、本発明者らは上記の方法に関し種々実験及び鋭意研究を重ねた結果、次のような問題が生じるのを見出した。即ち、パターンの繰り返しが存在し、そのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合に特異な誤差が発生するということである。以下、この問題を簡単に説明する。
【００１１】
例として、小領域のサイズを１．００μｍとし、０．５１μｍ：０．５１μｍのライン＆スペース（以下、Ｌ／Ｓと記す）の近接効果補正、最適照射量を算出することを考える。ここで、説明を簡単にするために、後方散乱の広がりσｂを５μｍ、ηを１．０とする。
【００１２】
図２（ａ）に示すようなＬＳＩパターンを分割すると、図２（ｂ）に示すように領域の境界が入る。Ｌ／Ｓの繰り返しのピッチは、０．５１μｍ＋０．５１μｍ＝１．０２μｍとなる。これに対し、小領域のサイズは１．００μｍである。
【００１３】
図２（ｂ）の左から見ていくと、（ケース１）小領域の中には０．５１μｍのライン（パターン部）が１つだけ入っているが、途中から、（ケース２）０．５１μｍのラインに境界が入り、スペース（隙間部）には境界が入らない状態となり、それがしばらく続く。さらにいくと、（ケース１）の小領域の中には０．５１μｍのラインが１つだけ入っているという状況が再度始まり、しばらくそれが繰り返す。このように、（ケース１）と（ケース２）とが交互に繰り返すことになる。
【００１４】
なお、（ケース１）から（ケース２）に切り替わるとき、及び（ケース２）から（ケース１）に切り替わるときには、その中間の状態が生じるが、それは簡単のため考えないことにする。
【００１５】
（ケース１）が続く小領域の数を求めると、次のようになる。最も左の小領域で、パターンの左端が境界の左に接しているとすると、そこでパターンのない部分のサイズは、領域サイズ−ラインのサイズで、１．０μｍ−０．５１μｍ＝０．４９μｍである。
【００１６】
Ｌ／Ｓのピッチ１．０２μｍと境界のサイズ１．００μｍとの差は、０．０２μｍである。そのため、１つ右の小領域に移動すると、その領域では、パターンの左端は境界の左端から０．０２μｍ右に離れることになる。対応してパターンのない領域は０．４９μｍから０．４９μｍ−０．０２μｍ＝０．４７μｍとなる。このパターンのない領域が０以下になったとき、（ケース１）から（ケース２）への切り替えが起こる。
【００１７】
このように考えると、（ケース１）の領域は０．４９μｍ／０．０２μｍ＝２４．５であり、２４個分の小領域が続くことになる。この領域のサイズは１．０μｍ×２４＝２４μｍに及ぶ。しかも、この中では、認識されるパターンの密度は、０．５１μｍ（入っているラインのサイズ）／１．０μｍ（小領域のサイズ）＝０．５１となる。元のパターンの密度は（ライン０．５１、スペース０．５１であったから）０．５０であった。
【００１８】
２４μｍの広い領域の中でこのようなミスマッチが生じるため、少なくともこの領域の中心部分では、コンボリューション値Ｕ（ｘ）は、パターンの密度０．５１の影響が残り、Ｕ（ｘ）＝０．５１となる。対応して、照射量はＣ／（０．５＋１×０．５１）＝Ｃ／１．０１となる。
【００１９】
本来は、密度０．５０であるからＣ／（０．５＋１×０．５０）＝Ｃであるから、照射量の誤差は１％程度生じる。１％の誤差は４〜５ｎｍ程度の寸法の誤差に相当するので、無視し得ない値となる。
【００２０】
一方、（ケース２）が続く小領域では、ラインをスペースと読み変えて同じ議論が成立し、照射量の誤差は−１％となり、寸法の誤差としては、−（４〜５）ｎｍとなる。
【００２１】
上記は比較的軽微なケースであり、小領域のサイズが倍になり、Ｌ／Ｓのサイズもそれに比例して大きくなると、対応して誤差は倍になり、寸法誤差は８〜１０ｎｍとなる。また、上記ではＬ／Ｓの比率が１：１だったが、これが２：１などとなると対応して誤差も大きくなる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来、電子ビーム描画方法においては近接効果を補正するために、ＬＳＩパターンの描画領域を小領域に区切り、各小領域の内部の面積を求め、各小領域の面積を元に後方散乱量を求め、後方散乱量から最適照射量を求めるようにしている。しかし、パターンの繰り返しが存在し、そのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合に特異な誤差が発生するという問題があった。また、上記の問題は電子ビーム描画に限るものではなく、イオンビーム描画においても同様に言えることである。
【００２３】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、パターンの繰り返しが存在し、そのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合であっても、高精度の近接効果補正を行うことができ、描画精度の向上に寄与し得る荷電ビーム描画方法及び描画装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【００２５】
即ち本発明は、パターンを描画すべき領域を小領域に分割し、分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を求め、該面積を基に最適照射量を算出し、この最適照射量に基づいてパターンを描画するパターン描画方法において、前記小領域毎のパターン面積の算出を複数回行い、且つ各々の回で前記パターンの座標を小領域より小さい範囲でシフトさせ、各々の回で得られたパターンの面積を小領域毎に加算し、加算して得られた面積に基づいて前記最適照射量を算出することを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、荷電ビーム描画装置において、パターンを描画すべき領域を小領域に分割し、分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を算出する手段と、前記パターンの座標を小領域より小さい範囲でシフトさせる手段と、前記座標シフトされた各座標毎に得られるパターン面積を各小領域毎に加算する手段と、加算して得られた小領域毎のパターン面積に基づいて最適照射量を求める手段とを具備してなることを特徴とする。
【００２７】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものがあげられる。
(1) 小領域の面積の算出回数を２回とし、１回目と２回目でパターンの座標を小領域の半分程度ずらすこと。
【００２８】
(2) 小領域毎の面積の算出回数をｎ（Ｎ≧２）とし、小領域毎に加算して得られたパターン面積の値を（１／ｎ）倍して後方散乱量を求め、この後方散乱量を利用して最適照射量を求めること。
(3) 小領域毎の面積の算出回数をｎ（Ｎ≧２）とし、小領域毎に加算して得られたパターン面積はそのままとして、後方散乱量を（１／ｎ）倍したものを利用して最適照射量を求めること。
【００２９】
（作用）
図３及び図４を用いて、従来方法と本発明による効果の違いを説明する。
図３（ａ）は、従来法の問題が生じた状況を示している。面積の誤差が＋２％の領域が２４μｍ程度続き、−２％の領域がやはり２４μｍ程度続く。
【００３０】
図３（ｂ１）〜（ｂ３）が本発明方式を示している。図３（ｂ１）は、元のパターンを用いてそのまま面積を求めたケースであり、（ａ）の従来法と同様である。次に、小領域の半分だけパターン全体を右にシフトして、各領域毎に面積を求めると、図３（ｂ２）のような面積の誤差の分布となる。
【００３１】
図３（ｂ３）は、（ｂ１）（ｂ２）を加えて２で割った時の面積の誤差値を示している。図３（ｂ３）に見るように、（ｂ１）と（ｂ２）の誤差が打ち消しあって全領域にわたって誤差０となる。
【００３２】
従って、小領域毎のパターンの面積を利用して後方散乱量をコンボリューション計算し、最適照射量を求めることにより、近接効果の影響を効果的に補正することが可能となる。
【００３３】
また、パターンのシフト量によっては、上記のように誤差が完全に０とはならない場合もある。この場合を図４に示す。
図４（ａ）は、図３（ａ）と同じであり、従来法の問題が生じた状況を示している。面積の誤差が＋２％の領域が２４μｍ程度続き、−２％の領域がやはり２４μｍ程度続く。
【００３４】
図４（ｂ１）〜（ｂ３）が本発明方式を示している。図４（ｂ１）は、元のパターンを用いてそのまま面積を求めたケースであり、（ａ）の従来法と同様である。
次に、小領域の例えば１／４だけパターン全体を右にシフトして、各領域毎に面積を求めると、図４（ｂ２）のような面積の誤差の分布となる。
【００３５】
図４（ｂ３）は、（ｂ１）（ｂ２）を加えて２で割った時の面積の誤差値を示している。図４（ｂ３）に見るように、（ｂ１）と（ｂ２）の誤差が打ち消しあって誤差０の領域が出現する。その両側に誤差２％，−２％の領域が生じる。この誤差が発生領域は、元は２４μｍのサイズであったが、半分の１２μｍのサイズに半減する。
【００３６】
この後、この面積を利用して後方散乱量をコンボリューション計算する。誤差が最悪となるのは、誤差が生じる領域の中心であるので、そこに注目する。
【００３７】
積分領域は、元は−１２μｍから＋１２μｍだったが、今回は−６μｍから＋６μｍとなる。後方散乱の広がりは１０μｍであるから従来法では１．２σの領域での積分となり、本発明方式では０．５σの領域での積分となる。前者のコンボリューションは１×２％程度となり、後者は０．４×２％＝０．８％程度となる。
【００３８】
これに対応して、照射量の誤差は従来法で１％程度、本発明方式では誤差０．４％程度に抑えられることになる。
【００３９】
このように本発明によれば、パターンをシフトさせて加算平均することによって、誤差がなくなり、又は誤差が空間的に平均化され誤差発生領域が小さくなることで、コンボリューション、ひいては設定照射量の誤差が抑制されることになり、これによりパターン描画精度の向上をはかることが可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００４１】
（第１の実施形態）
加速電圧５０ｋＶのＥＢシステムを利用する。可変成形ビームを用い、ショットの最大サイズは１×１μｍであり、ショット毎に照射時間を調整可能となっている。照射時間は最小５０ｎ秒であり、１ｎ秒を単位に照射時間を調整できる。ステージ連続移動方式を採用しており、一定速度でステージを移動しながらパターンを描画する。
【００４２】
図５を用いて、描画の様子とその単位を説明する。ステージ連続移動で描画できる領域を以下ではフレームと呼ぶ。フレーム５１の内部のパターンの描画はサブフイールドと呼ばれる領域５２を単位に行う。これは、副偏向器を用いてショット５３の位置を制御し、パターンを描画できる領域に相当する。このサイズは本システムでは６４μｍ×６４μｍである。このサブフイールド５２の位置は主偏向器により制御される。
【００４３】
パターンを描画するためのデータの例を、図６に示す。上記の描画手順に対応して、サブフイールドのデータの集まりと、図形のデータの集まりとで構成されている。
【００４４】
本システムは、近接効果補正用に専用のハードウェアを利用している。処理の単位はフレームを単位に行う。図７は、そのシーケンスを模式的に示している。即ち、近接効果補正の計算では描画に先行してフレームの補正計算を行う。フレーム毎に、各小領域に対応する最適照射量が算出され記録されていく。描画は近接効果補正に追従して行う。フレーム２の描画を行っているとき、近接効果補正回路はフレーム３の近接効果補正の計算を行っている。
【００４５】
図８は、近接効果補正と描画に関連するシステムの構成図である。図中の８１は制御計算機、８２ａ〜８２ｃはパターン用バッファメモリ、８３は近接効果補正回路、８４ａ，８４ｂはサブフィールド用バッファメモリ、８５ａ，８５ｂは照射量データ用バッファメモリ、８６はパターン描画用制御回路、８７ａ，８７ｂはサブフィールド用バッファメモリ、８８はＥＯＳ＆ブランキング回路を示している。
【００４６】
このシステムでは並列処理可能とするため、図７の処理に対応して、照射量データ用バッファメモリ８５をダブルバンクとしている。また、図形データはトリプルバンクのバッファメモリ８２に格納され、近接効果補正回路８３と描画用制御回路８６とによって順次利用される。サブフィールドデータは、描画用制御回路８６、近接効果補正回路８３のそれぞれに別途送られる構造となっている。これらデータの転送は、制御計算機８１上のコントロール用ソフトウェアによって制御される。
【００４７】
図９は、近接効果補正回路の概略ブロック図である。従来法で説明したアーキテクチャに基本的に従っており、（１）ショット分割部９１及び面積加算部９２からなり、図形データとサブフィールドデータを利用して、近接効果補正用の小領域毎の面積を算出する部分、（２）求められた面積のデータを利用して後方散乱量Ｕ（ｘ）を算出する部分（コンボリューション部９３）、（３）後方散乱量Ｕ（ｘ）から最適照射量を算出する部分（照射量データ計算部９４）からなる。
【００４８】
このようにして算出された照射量のデータを利用してショットに照射量を設定する様子を、図１０に示す。これは描画回路内部で行われる。描画回路は、ショットの中心の座標を算出し、ショットの中心が含まれる小領域を特定する。そして、その小領域の最適照射量をそのショットの最適照射量として決定する。ここで、パターンの座標系と照射量データが格納される小領域の座標系とを合わせるために、その差を描画回路にセットできる構造とした。
【００４９】
前記（１）の面積加算部で従来法を実施する場合は、図１１に示す処理が行われる。即ち、図形を小領域の境界で分割し、分割した図形の面積を算出し、これをこれまで計算された各小領域の面積に加算する。照射量や面積を算出する小領域のサイズは１．０μｍ×１．０μｍとした。
【００５０】
本実施形態は、リアルタイム近接効果補正が可能なこのような構成で、以下のように実現できる。
【００５１】
上記面積加算部を、図１２に示すように、算出された面積の値を１／２として加算する構成とする。これは、面積の値をビットシフトすることにより実現できる。即ち、ビットシフト回路によって容易に実現可能である。
【００５２】
この構成による面積加算の手順は次のようになる。即ち、図形を小領域で分割し、各部分の面積（ａ×ｂ）を算出し、これを２で割る。×の部分が入る小領域を“５”とする。領域“５”についてこれまで計算された面積の和Ｓ５をメモリから読み出し、これに上記ａ×ｂ／２を加算する（Ｓ５＋ａ×ｂ／２）。得られた値をメモリに上書きする。これにより、Ｓ５はＳ５＋ａ×ｂ／２と変化する。これを全ての図形と（１／２メッシュ，１／２メッシュ）ずらした全ての図形について行うことで面積加算の処理が実現できる。
【００５３】
コントロールプログラムは、サブフイールドＡのサブフィールドデータを近接効果補正回路に送る。続いて、サブフイールドＡのサブフィールドデータを再度送るが、この時、サブフイールドの原点位置Ｘ１，Ｘ２をＸ１＋０．５μｍ，Ｘ２＋０．５μｍと書き換えて送付する。
【００５４】
このように０．５μｍを加えることは、実質的にサブフイールド内の全てのパターンを小領域の半分だけ右上にずらしたことに相当する。最初に送付したサブフイールドは原点をずらさずに送付したので、この２回の処理で実効的に面積データの加算平均が実現できたことになる。
【００５５】
なお、ここでパターン全体はシフトなしと０．５μｍシフトの合わせて２回利用されたので、実質的にパターン全体が右上に０．２５μｍだけずれたことになる。この影響は比較的軽微であるので無視しても良いが、厳密な処理をするためには、描画回路にパターンの座標系と照射量データが格納される小領域の座標系との差０．２５μｍをセットしておけば良い。
【００５６】
（他の実施形態）
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態では、電子ビーム描画に適用した例を説明したが、これに限らずイオンビーム描画に同様に適用することもできる。さらに、荷電ビーム描画に限らず、他の描画方式にも適用可能である。
【００５７】
光ビームを用いたレチクルの欠陥検査装置では、ＬＳｌパターンからシミュレーションした光学像と観察した実際の光学像とを比較することによって、欠陥の有無を判断する。この技術においても、小領域毎に面積を算出し、コンボリューション計算を行って光学像をシミュレーションする。この場合も上記と同様の誤差が発生することになり、対応して本発明方式の誤差抑制法が利用可能である。
【００５８】
また、光近接効果補正でも、領域毎に面積を算出、光学像を計算、これを用いて補正を行うなどが考えられる。この場合も同様の誤差が発生し、対応して本特許方式の誤差抑制法が利用可能である。
【００５９】
また、実施形態ではパターンを１／２だけ右にシフトしそれと元のパターンとの加算平均によって領域毎の誤差を算出したが、１／２右シフトを１／２左シフトとを加算平均しても良い。さらに、１／４，１／２，−１／４，−１／２シフトの４種を加算平均しても良い。
【００６０】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ＬＳＩパターンの描画において、パターンを描画すべき領域を小領域に分割した各小領域毎にその内部に属するパターンの面積を求め、該面積を基に算出した最適照射量に基づいてパターンを描画するパターン描画方法において、パターンをシフトさせて加算平均する方法を採用することにより、パターンの繰り返しのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合にも、特異な誤差を発生させず、高精度な近接効果補正が実現可能となり、ＬＳＩパターンの描画精度向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パターンを小領域に区切り、確証領域内のパターン面積を算出して近接効果補正を実現する方式を示す図。
【図２】パターンの繰り返しのピッチが小領域のサイズと僅かに異なる場合に発生する面積の誤認識を説明するための図。
【図３】本発明により誤差が抑制される例を従来法と比較して示す図。
【図４】本発明により誤差が抑制される例を従来法と比較して示す図。
【図５】描画の制御単位を示す図。
【図６】パターンを描画するためのデータ構造を示す図。
【図７】近接効果補正（最適照射量の算出）と描画とを並列で実行する形態を示す図。
【図８】近接効果補正回路と描画制御回路に転送されるデータの流れを示す図。
【図９】近接効果補正回路内の処理の流れを示す図。
【図１０】算出された最適照射量のデータを用いて、ショットに照射量を割り当てる様子を示す図。
【図１１】近接効果補正回路内部での面積加算の様子を示す図。
【図１２】本発明を適用する場合の面積加算の様子を示す図。
【符号の説明】
５１…フレーム
５２…サブフィールド
５３…ショット
８１…制御計算機
８２…パターン用バッファメモリ
８３…近接効果補正回路
８４，８７…サブフィールド用バッファメモリ
８５…照射量データ用バッファメモリ
８６…パターン描画用制御回路
８８…ＥＯＳ＆ブランキング回路
【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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【図１１】
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【図１２】
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