(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本露光強度分布関数の前方散乱項を着目パターンについて面積分して得られる露光強度分布の、ピーク値の所定パーセントでのピーク幅が、設計寸法になるように設計パターン幅を変更する自己補正ステップと、
該所定パーセントの露光強度と該基本露光強度分布関数の後方散乱項による露光強度との和の補正露光量Ｑcp倍が略一定になるように該補正露光量Ｑcpを決定する露光量補正ステップと、
を有する近接効果補正を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項２】
上記ピーク幅は半値幅であることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項３】
上記露光量補正ステップは、
露光すべきパターンの配置面をメッシュで分割し、
各メッシュのパターン面積密度を求め、
該パターン面積密度をスムージング処理して実効パターン面積密度を求め、
上記後方散乱項による露光強度を該実効パターン面積密度に比例した値として求める、  ステップを有することを特徴とする請求項１又は２記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項４】
上記露光量補正ステップは、上記補正露光量Ｑcpを、
Ｑcp＝｛（１＋２η）／（１／κ＋２αp'η）｝Ｑth
と決定するステップを有し、ここにηは後方散乱係数、αp'は実効パターン面積密度、１／κは前方散乱強度のピーク値、Ｑthはαp'＝１となる基準パターンの該補正露光量Ｑcpであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項５】
基本露光強度分布関数の前方散乱項を着目パターンについて面積分して得られる露光強度分布のピーク幅が設計寸法になる露光強度εpを求めるステップと、
該露光強度εpと該基本露光強度分布関数の後方散乱項による露光強度との和の補正露光量Ｑcp倍が略一定になるように該補正露光量Ｑcpを決定する露光量補正ステップと、
を有する近接効果補正を行うことを特徴とする荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項６】
上記露光量補正ステップは、上記補正露光量Ｑcpを、
Ｑcp＝｛（εo＋η）／（εp＋αp'η）｝Ｑth
と決定するステップを有し、ここにηは後方散乱係数、αp'は実効パターン面積密度、εoはαp'＝１となる基準パターンの上記露光強度εp、Ｑthは該基準パターンの上記補正露光量であることを特徴とする請求項５記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【請求項７】
露光すべきパターンの配置面をメッシュで分割し、各メッシュのパターン面積密度を求め、該パターン面積密度をスムージング処理して実効パターン面積密度を求め、上記後方散乱項による露光強度を該実効パターン面積密度に比例した値として求めることを特徴とする請求項５又は６記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子ビーム露光装置用露光データの作成において、出来上がりパターン寸法精度向上のために近接効果補正を行う荷電粒子ビーム露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷電粒子ビーム、例えば電子線ビームを、基板上レジスト膜に照射して回路パターンを描画する場合、レジスト膜に入射した電子ビームの一部が前方散乱され、レジスト膜を透過した電子ビームの一部が後方散乱されて再びレジスト膜に入射する。このため、電子線ビームをレジスト膜上の一点に入射させてもその影響が拡がり、いわゆる近接効果が生ずる原因となる。
【０００３】
レジスト膜上のＸ＝０、Ｙ＝０の点に電子ビームが入射した時のレジスト膜の基本露光強度分布関数ｆ（Ｘ，Ｙ）は、前方散乱の項と後方散乱の項とをそれぞれガウス関数で近似した次式で表されれる。
【０００４】
【数１】
0003813050.tif 000002
【０００５】
ここに、ηは後方散乱係数、βfは前方散乱半径、βbは後方散乱半径である。これらの値は、電子ビームのエネルギー、レジスト膜の膜厚及び基板の材料などに依存し、実験により定められる。電子ビームの加速電圧が高くなるほど、βfは小さくなり、βbは大きくなる。
【０００６】
従来の近接効果補正方法では、露光すべき各パターンのエッジ中央点や角に評価点を設定し、パターンを露光した時の各評価点での露光強度を、式（１）を用いて計算し、その目標値との差の平方和が最小になるように露光量（ドーズ）を決定していた。
【０００７】
しかし、ＬＳＩの高集積化に伴いパターン数が急激に増大して計算時間が長くなり過ぎる。
【０００８】
そこで、計算時間を短縮でき、かつ、現像されたパターン（出来上がりパターン）の寸法誤差を許容範囲内にすることができる近接効果補正方法が要望されていた。
【０００９】
このような方法の一つとして、ＬＳＩ露光パターン配置面を矩形メッシュに分割し、各メッシュでのパターン面積密度を計算し、式（１）の後方散乱項に基いて周辺メッシュから着目メッシュへの影響を考慮することで、着目メッシュでの後方散乱露光強度を近似的に計算する方法が例えば、特許第２５０２４１８号，及び、Journal of Vacuum Science Technology Vol.B10, No.6, pp.3072-3076, 1992に開示されている。この方法では、前方散乱露光強度のピークの半値と後方散乱露光強度との和が一定になるように露光量が決定される。
【００１０】
この方法によれば、簡易なアルゴリズムで、後方散乱の影響による大域的な出来上がりパターン寸法変動を防止することが可能である。
【００１１】
しかし、この方法には次のような問題がある。
【００１２】
（１）前方散乱による吸収エネルギー分布の拡がりが考慮されていないので、出来上がりパターン寸法が、設計寸法に等しくなる保証がない。即ち、パターンが微細化するほど半値強度での吸収エネルギー分布の拡がりが無視できなくなり、前方散乱により出来上がりパターン寸法が設計寸法よりも大きくなる。
【００１３】
（２）ＤＲＡＭセルアレイ周辺領域のようにパターン面積密度が急変し１ショット内でのパターン寸法変動が顆著であるような場合に対する補正が不充分である。
【００１４】
問題（１）を解決するために、露光すべきパターンの寸法Ｌを所定量ΔＬだけオフセットしたのち、パターン面積密度により近接効果補正を行うことが提案されている（特開平１１−２６３６０号公報）。この方法では、露光余裕度を向上させるために設計パターンに予めΔＬだけの寸法オフセットを行ったのち、パターン面積密度法により近接効果補正を行う際に、露光強度の式を寸法オフセットサイズを含む形に変更することにより、寸法オフセットに起因するパターン面積密度の変化を考慮している。
【００１５】
しかし、この方法では、パターン寸法Ｌに応じて異なるべき寸法オフセット量ΔＬの具体的値が開示されておらず、単に、一般的技術思想を示すだけであるので、具体的な電子ビーム露光において、出来上がりパターン寸法が設計寸法に等しくなる保証がない。
【００１６】
問題（２）を解決するために、パターン面積密度が急変する領域のみ１ショットサイズ（パターン分割サイズ）を小さくし、そのような部分での寸法精度を向上させる発明が、特開平８−３１７２７号公報に開示されている。例えばステンシルマスクを用い、後方散乱の影響がほぼ一定のメモリセルアレイ中央領域では、ブロックパターンを１ショットで露光し、メモリセルアレイ周辺領域ではサイズの小さい可変矩形露光を行う。
【００１７】
しかし、メモリセルアレイ周辺領域では単位面積当たりのショット数が多くなるので、スループットが低下する。この周辺領域をブロック露光するため、サイズの小さいブロックパターンをステンシルマスクに形成すれば、マスク上の限られたスペースに形成すべきブロックパターンの種類が多くなり、ブロック露光できないものが増えて、スループットが低下する。
【００１８】
さらに他の方法として、パターン面積密度が急変する領域の露光に、焦点をぼかした補助ショットを重ねることにより、パターン出来上がり寸法精度を向上させる発明が、特許第２８４２７３７号に開示されている。この方法では、素子中心部でパターン面積密度法に基づいて計算された露光強度では露光強度不足になる素子周辺領域のパターンに対して、焦点をぼかした補助露光を行うことで、中心部と露光強度が等しくなるようにしている。
【００１９】
しかし、要求される焦点ぼかし量が後方散乱長βbにほぼ等しいために、電子ビーム露光装置の加速電圧が大きくなるに従いぼかし量も大きくなり、この方法の適用が困難になる。例えば、加速電圧５０ｋＶでβf＝０．０２８μｍ、βb＝１１．４３μｍである。またパターン面積密度計算のメッシュサイズが後方散乱長βbに相当する大きさであり、メッシュ単位で補正されるので、加速電圧の増大に従いパターン出来上がり寸法精度が劣化する。さらに、露光の際にビーム焦点を、要求される焦点ぼけが生ずるように大きく変更する必要があるので、スループットが低下する原因となる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、計算時間を大幅に増大させることなく、出来上がりパターンの寸法精度をより向上させることができる近接効果補正方法を用いた荷電粒子ビーム露光方法を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、実効パターン面積密度が急変する領域において、出来上がりパターンの寸法精度を低下させることなくかつ簡単なデータ処理で、単位面積当たりのショット数を低減することが可能な近接効果補正方法を用いた荷電粒子ビーム露光方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
本発明による荷電粒子ビーム露光方法では、
基本露光強度分布関数の前方散乱項を着目パターンについて面積分して得られる露光強度分布の、ピーク値の所定パーセントでのピーク幅が、設計寸法になるように設計パターン幅を変更する自己補正ステップと、
該所定パーセントの露光強度と該基本露光強度分布関数の後方散乱項による露光強度との和の補正露光量Ｑcp倍が略一定になるように該補正露光量Ｑcpを決定する露光量補正ステップと、
を有する近接効果補正を行う。
【００２３】
この方法によれば、露光量補正ステップの前に、前方散乱項を考慮したパターン幅変更の自己補正ステップを実行し、露光量補正ステップでは前方散乱項を考慮した結果に後方散乱項がさらに考慮されるので、出来上がりパターンの寸法を精度良く設計寸法にすることが可能になる。
【００２４】
また、自己補正ステップでは着目パターンのみ考慮すればよいので、計算時間の大幅な増大を抑制できる。
【００２５】
上記ピーク幅を半値幅にすれば、大略、半値での露光強度傾きが他の位置でのそれよりも大きいので、露光量の誤差に対する出来上がりパターンの寸法の変化は小さい。
【００２６】
パターン面積密度法を用いて露光量補正ステップを実行すれば、該ステップでの計算が比較的容易である。
【００２７】
本発明による他の荷電粒子ビーム露光方法では、
露光すべきパターンの配置面を、パターンを露光する１ショットの最大サイズよりも小さいメッシュに分割し、
各メッシュのパターン面積密度を求め、
該パターン面積密度をスムージング処理して実効パターン面積密度を求め、
基本露光強度分布関数の後方散乱項による露光強度を該実効パターン面積密度に比例した値として求め、
該メッシュのうち、パターンに対する１ショット露光で露光量が不足するものの各々に対して補助露光を行う、
ことにより近接効果補正を行う。
【００２８】
この方法によれば、簡単なデータ処理で、パターン露光ショットに、その最大サイズよりも小さいメッシュの補助露光ショットが重ね合わされ、パターン面積密度が急変する領域において、出来上がりパターンの寸法精度を低下させることなく、可変矩形露光の場合よりも単位面積当たりのショット数を低減することができる。
【００２９】
本発明の他の目的、構成及び効果は以下の説明から明らかになる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３１】
最初に、クーロン効果などによる電子ビームのぼけδを考慮した公知の基本露光強度分布関数を説明する。
【００３２】
上式（１）の基本露光強度分布関数ｆ（Ｘ，Ｙ）は、電子ビームが一点に入射する場合のものであるが、実際には拡がりがある。電子ビーム露光装置において、電子銃から放射された電子ビームが露光対象物に到るまでにクロスオーバーし、その位置で電子同士がクーロン斥力を受けて電子ビームが拡がる（クーロン効果）。また、電子ビームのエネルギー分布に基づく収差によっても、電子ビームが拡がる。拡がりを持った電子ビーム入射点での電流密度分布は、ガウス関数Ｓ（Ｘ，Ｙ）で近似され、その指数部は−（Ｘ2＋Ｙ2）／δ2で表される。また、ぼけδは、電子ビーム電流Ｉb並びに定数ａ及びｂを用いて、
δ＝ａＩb＋ｂ
と近似することができる。例えば、ａ＝０．０３μｍ／Ａ、ｂ＝０．０５μｍである。電子ビーム電流Ｉbは、マスク上に照射される電子ビームの電流密度Ｊと、マスク上の電子ビーム照射部の開口面積Ｓ（選択されたブロック露光パターン又は可変矩形の開口面積）との積で表される。通常、電流密度Ｊは一定であるので、開口面積Ｓからぼけδを容易に求めることができる。
【００３３】
ビームぼけδを考慮した基本露光強度分布関数Ｆ（Ｘ，Ｙ）は、次式で表される。
【００３４】
【数２】
0003813050.tif 000003
【００３５】
実効前方散乱半径βf'＝（βf2＋δ2）1/2及び
実効後方散乱半径βb'＝（βb2＋δ2）1/2
を用いれば、この式（２）は、上式（１）においてβf及びβbをそれぞれβf'及びβb'で置換したものと同じになる。
【００３６】
また、例えばβb＝１１．４３μｍ、Ｉb＜１．５μＡでδ＜０．１μｍであるので、βb'＝βbとみなすことができる。
【００３７】
これらのことから、上式（２）は次式で表される。
【００３８】
【数３】
0003813050.tif 000004
【００３９】
以上のことから、近接効果補正計算においてクーロン効果などを考慮するには、ショット毎に、開口面積Ｓに依存した実効散乱計数βf'を計算し、その値を用いればよい。
【００４０】
上述のように例えばβf＝０．０２８μｍ、δ＜０．１μｍであり、βf'はパターン間隔に比し短いので、前方散乱の影響のみ考える場合には、着目パターンのみ考慮すればよく、着目パターンに対するその周囲パターンの影響は無視できる。
【００４１】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態の近接効果補正方法を用いた電子ビーム露光方法を説明する。
【００４２】
図１は、この近接効果補正方法の手順の概略を示すジェネラルフローチャートである。
【００４３】
この方法は、前方散乱の影響のみかつ着目パターンのみ考慮する自己補正（局所的補正）、さらに後方散乱の影響を考慮するドーズ補正（大域的補正）、及び、パターン面積密度が急変する領域において補助露光量を計算し補助ショットを発生させるステップに大別される。着目パターンは、原理的には全パターンの各々であるが、全パターンが階層構造を持っている場合にはその構造上互いに対称な一方のみの各パターンである。
【００４４】
（１Ａ）自己補正
自己補正では、上式（３）の前方散乱項に基づいて、各パターンの前方散乱強度分布を計算する。次いで、この分布の半値幅Ｗが、設計寸法Ｗ0に等しくなるように露光パターンデータ上での寸法シフト、即ち、図形変更を行う。
【００４５】
自己補正の具体例を以下に説明する。
【００４６】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、矩形パターンを露光する場合の自己補正説明図であり、図２（Ａ）は、Ｘ方向の設計寸法がＷ0の矩形パターン１１と、自己補正後のＸ方向の寸法がＷの矩形パターン１２との関係示す図であり、図２（Ｂ）は、自己補正後のパターン１２を用いて露光した場合の、Ｘ軸に沿った露光強度分布Ｅf（Ｘ，Ｗ／２，βf）を示す図である。Ｘ軸は、点Ｐ１及びＰ２を通って矩形パターン１１を直角に横切る。点Ｐ１及びＰ２は、自己補正により、矩形パターン１２とＸ軸と矩形パターン１２との交点Ｑ１及びＱ２に移動する。
【００４７】
この分布は、上式（３）の前方散乱項をパターン１２内で面積分することにより得られ、Ｘ方向に関する部分は次式で表される。
【００４８】
【数４】
0003813050.tif 000005
【００４９】
ここに、誤差関数ｅｒｆ（Ｘ）は次式で定義される。
【００５０】
【数５】
0003813050.tif 000006
【００５１】
（ａ）半値強度におけるピーク幅（半値幅）が設計寸法Ｗ0に等しくなるようにＷを決定する。すなわち、点Ｘ＝±Ｗ0／２でのＥfの値Ｅf（Ｗ0／２，Ｗ／２，βf'）が、ピーク値Ｅf（０，Ｗ／２，βf'）の１／２に等しくなるＷの値を求める。Ｗの値は、次式を数値的に解いて求めることができる。
【００５２】
【数６】
0003813050.tif 000007
【００５３】
なお、Ｙ方向幅に関しても同様に、自己補正後のパターン幅を求める。
【００５４】
図３は、上式（６）の数値解Ｗを、設計寸法Ｗ0と実効前方散乱半径βf'との関係で示す。図３から、実効前方散乱半径βf'が大きくなるほど、設計寸法Ｗ0が短くなるほど、自己補正された寸法Ｗが設計寸法Ｗ0より短くなることが分かる。
【００５５】
（ｂ）例えばステンシルマスクを用いてブロックパターンを１ショットで露光する場合には、Ｗ0がＷに変わるとブロックパターンの開口面積Ｓの値が変わり、これによりビームぼけδの値が変わるので、上式（３）中のβf'の値が変わる。
【００５６】
（ｃ）変化後のβf'を用いて計算された半値幅と設計寸法Ｗ0との差の絶対値が許容誤差範囲内でなければ、上記ステップ（ａ）に戻る。
【００５７】
図２（Ｂ）に戻って、Ｘ＝±Ｗ0／２での露光強度の傾きは、大略、他の位置での傾きよりも大きいので、露光量の誤差に対する出来上がりパターンの寸法の変化は小さい。これは、出来上がりパターンの寸法精度向上に寄与する。
【００５８】
また、前方散乱項の露光強度計算のみに基づいてパターン幅変更を行っているので、計算負荷の増大が抑制される。上記のような基本パターンについて数値計算により予めＷ0とＷの関係のテーブル又は近似式を作成しておくことにより、Ｗ0からＷを容易に求めることができる。
【００５９】
なお、前方散乱による露光強度分布の傾きはＸ＝±Ｗ0／２付近で比較的大きいので、必ずしもその半値幅Ｗを設計寸法Ｗ0に等しくにする必要は無く、該露光強度分布の高さがピークの所定％、好ましくは３０〜７０％の範囲内の値でのピーク幅を設計寸法Ｗ0に等しくすれば、出来上がりパターンの寸法精度が従来より向上する。この範囲制限の理由は、３０％より低いと隣接パターンの重なりの影響により、７０％より高いとその位置での該露光強度分布の傾きが緩やかであることにより、寸法変動マージンが小さくなるためである。
【００６０】
（２Ａ）ドーズ補正
最初に、図４〜図７を参照して、各種パターンを露光したときの露光強度分布に対する前方散乱及び後方散乱の寄与を視覚的に説明する。
【００６１】
図４（Ａ）〜図４（Ｅ）はそれぞれ、細幅の孤立ラインパターン、細幅のライン・アンド・スペースパターン、太幅の孤立ラインパターン、太幅のライン・アンド・スペースパターン及び大パターンを示す。
【００６２】
図５（Ａ）〜図５（Ｅ）はそれぞれ、δ＝０かつ前方散乱及び後方散乱による拡がりが無いと仮定した場合における、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）のパターンのＸ軸に沿った露光強度分布を示す。各強度のピーク値は１に規格化されている。露光ドーズは一定である。すなわち、電子ビームの電流密度が一定の場合、パターン領域を露光する各ショットの露光時間は一定である。
【００６３】
図６（Ａ）〜図６（Ｅ）はそれぞれ、図５（Ａ）〜図５（Ｅ）の状態から前方散乱による露光強度の拡がりのみ考慮した場合における、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）のパターンのＸ軸に沿った露光強度分布を示す。この場合、細幅の孤立ラインパターン及び細幅のライン・アンド・スペースパターンのピーク強度は、１／κである。κ＞１であり、κの値はパターン寸法に依存する。前方散乱による露光強度の拡がりは狭いので、太幅の孤立ラインパターン、太幅のライン・アンド・スペースパターン及び大パターンのピーク強度は、図５（Ｃ）〜図５（Ｅ）と同じく１である。
【００６４】
図７（Ａ）〜図７（Ｅ）はそれぞれ、図６（Ａ）〜図６（Ｅ）の状態からさらに後方散乱による露光強度の拡がりを考慮した場合における、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）のパターンのＸ軸に沿った露光強度分布を示す。この場合、パターン面積密度αpが１以下のライン・アンド・スペースパターンにおいては、露光強度の後方散乱成分はαpηとなり、パターン面積密度αp及び後方散乱比率ηに比例した値になる。ここにインデックスｐはパターンに関する量であることを意味し、以下同様である。後方散乱の影響は広範囲にわたるものの、面積積分しなければその値は比較的小さいので、細幅及び太幅の孤立ラインパターンにおいては後方散乱成分を無視することができる。
【００６５】
図７（Ａ）〜図７（Ｅ）のピーク強度と、前方散乱成分の半値強度に後方散乱成分を加えた値である半ピーク強度は、以下の通りである。
【００６６】
0003813050.tif 000008
これから明らかなように、露光強度分布のピーク強度及び半ピーク強度はそれぞれ一般に、１／κ＋αpη及び１／２κ＋αpηで表される。例えば、図７（Ａ）はαp＝０の場合であり、図７（Ｅ）はκ＝１かつαp＝１の場合である。
【００６７】
なお、図７（Ａ）〜図７（Ｅ）において、上式（１）から明らかなように、露光強度は実際には定数１／（１＋η）を掛けた値になるが、この定数は省略されている。
【００６８】
次に、補正された露光量（補正露光量）の計算の概略を説明する。
【００６９】
図８は、前方散乱及び後方散乱を考慮した、ライン・アンド・スペースパターン及び大パターン（基準パターン）についての露光量補正前の露光強度分布を示す概略線図である。図９は、図８の分布に対し露光量補正を行った後の露光強度分布を示す概略線図である。
【００７０】
露光は、各パターンの半ピーク強度が、現像される閾値Ｅthに等しくなるようにする。すなわち、補正後の半ピーク強度（１／２κ＋αpη）Ｑcpが、基準パターン、例えば上記大パターンの半ピーク強度（１＋２η）Ｑthに等しくなるようにする。ここに、Ｑcpは補正露光量である。次式が成立する。
【００７１】
（１／κ＋２αpη）Ｑcp＝（１＋２η）Ｑth        （７）
ここに、Ｑthは基準パターンの補正露光量（基準露光量）である。Ｑthは、出来上がり基準パターンの寸法がその設計寸法に等しくなるような露光量であって、実験的に定められる。基準露光量Ｑthは、関係式（１＋２η）Ｑth＝Ｅthを満たす露光量に等しい。
【００７２】
したがって、補正露光量Ｑcpは次式で表される。
【００７３】
Ｑcp＝｛（１＋２η）／（１／κ＋２αpη）｝Ｑth  （８）
この様な補正露光量Ｑcpにより、各パターンの半ピーク強度が現像の閾値Ｅthに等しくなるので、各パターンの寸法を精度良く設計寸法にすることが可能になる。
【００７４】
補正計算から現像プロセス依存量Ｑth又はＥthを分離するために、次式で表される規格化された露光量ｄpが計算において用いられる。
【００７５】
ｄp＝Ｑcp／Ｑth＝｛（１＋２η）／（１／κ＋２αpη）｝Ｑth  （８'）
しかしながら、簡単化のため、以下の説明では式（８）を用いる。
【００７６】
以上では、簡単化のためにパターン面積密度αpを用いたが、実際にはαpは後述の実効パターン面積密度αp'である。
【００７７】
次に、補正露光量の計算の詳細を説明する。
【００７８】
図１０に示す如く、露光すべきパターンが配置される面を寸法Ａ×Ａの矩形メッシュに分割する。メッシュ（ｉ＋ｌ，ｊ＋ｍ）の矩形領域全面を露光したとき、その後方散乱によるメッシュ（ｉ，ｊ）の矩形領域中央点の露光強度ａi+l,j+mは、上式（３）の後方散乱項をメッシュ（ｉ＋ｌ，ｊ＋ｍ）の矩形領域で面積分することにより得られ、次式で表される。
【００７９】
【数９】
0003813050.tif 000009
【００８０】
但し、上式（９）は、上式（３）の後方散乱項を全範囲で面積分した値が１になるように、すなわち任意の（ｉ，ｊ）の値に対しａi+l,j+mの全てのｌ及びｍの値についての総和Σａi+l,j+mが１になるように規格化されている。ｌ＝０かつｍ＝０、すなわちａi,jは、自己領域内の後方散乱によるその中央点の露光強度である。
【００８１】
メッシュ（ｉ＋ｌ，ｊ＋ｍ）内のパターンの面積密度をαi+l,j+mで表す。
【００８２】
αi+l,j+m＝（メッシュ（ｉ＋ｌ，ｊ＋ｍ）内のパターンの面積）／Ａ2
である。メッシュ（ｉ＋ｌ，ｊ＋ｍ）内のパターンを、
比露光量ｄi+l,j+m＝（補正露光量）／（基準露光量）＝Ｑcp／Ｑth
で露光したとき、その後方散乱によるメッシュ（ｉ，ｊ）内の露光強度を、η×ａi+l,j+m×αi+l,j+m×ｄi+l,j+mＱthで近似する。ある点への後方散乱の影響は、この点を中心とする半径２βb内と考えれば計算精度上充分である。したがって、実効パターン面積密度α'i,jを次式で定義すると、後方散乱によるメッシュ（ｉ，ｊ）内の露光強度は、ηα'i,jＱcp =η α'i,jｄijＱthと近似される。
【００８３】
【数１０】
0003813050.tif 000010
【００８４】
ここに、整数ｌ及びｍの範囲はいずれも、−int(２βb／Ａ)〜int(２βb／Ａ)であり、int(ｘ)はｘの小数点以下を切り上げて整数化する関数である。上式（１０）の計算を、スムージング処理と称す。
【００８５】
例えば図１１に示すセルアレイのように同一パターンが繰り返される場合、ステンシルマスクを用いて、ブロックパターン、例えば１つのＩ形パターンを１ショットで露光することにより、スループットが向上する。
【００８６】
ブロックパターンサイズは、大きいほど露光のスループットが向上するが、大きいと出来上がりパターンサイズのばらつきが、実効パターン面積密度が急変する領域例えば図１１に示すセルアレイ角部１３で、許容範囲外となる。このような領域では、後述のように各ブロック露光に補助露光を重ねて行う。補助露光のショットサイズは、ブロックショットサイズよりも小さく、メッシュサイズに等しい。ブロックショットサイズは、出来上がりパターン寸法誤差が許容範囲内となり且つブロックショット数と補助ショット数の総和が最小になるように決定するのが好ましい。
【００８７】
例えば、ブロックショットサイズは一辺が４．５μｍの正方形であり、メッシュサイズは一辺が１．５μｍの正方形である。
【００８８】
図１２において、Ｂ×Ｂの矩形はブロックショットの境界を示しており、Ａ×Ａの矩形はメッシュを示している。図１２では、実効面積密度が急変する領域のみＡ×Ａのメッシュを示しているが、メッシュはパターン配置面の全領域、より具体的には副偏向器の走査範囲である各サブフィールド領域に形成される。
【００８９】
図１３は、図１１と図１２とを重ね合わせたものである。
【００９０】
露光量補正は、各パターンの半ピーク強度（１／２κ＋αp'η）Ｑcpが、現像される閾値Ｅthに等しくなるように、ｄi,jの値を更新して繰り返し処理をする。各ｄi,jの初期値は１である。
【００９１】
実効パターン面積密度の変化が緩やかな領域では、上記処理（１Ａ）及び（２Ａ）のみで、出来上がりパターン寸法誤差を許容範囲内にすることができる。
【００９２】
（３）補助ショット発生
実効パターン面積密度が急変する領域においては、ブロック露光のショット（ブロックショット）に補助露光のショット（補助ショット）を重ねて行う。補助ショットでは、矩形電子ビームサイズをＡ×Ａに一致させ、焦点を合わせて露光する。
【００９３】
補助ショットの露光量（補助露光量）は、以下のようにして決定する。すなわち、上記（２Ａ）の処理と以下の処理とを１ループにして繰り返し行う。
【００９４】
ｉ番目のブロックショットに含まれる３×３個のメッシュｉ１〜ｉ９の実効パターン面積密度をそれぞれα'(i,1)〜α'(i,9)で表し、その最大値をα'(i,m)で表す。
【００９５】
ｉ番目のブロックショットの補正露光量Ｑcp.iを、上式（８）においてαp'をα'(i,m)で置換した次式で決定する。
【００９６】
Ｑcp.i＝｛（１＋２η）／（１／κ＋２ηα'(i,m)）｝Ｑth      （１１）
図１４は、このようにして決定されたブロックショットの補正露光量分布を概念的に示す。図１４中の補正露光量ＥＩ１〜ＥＩ３は、ＥＩ１＞ＥＩ２＞ＥＩ３である。
【００９７】
ｉ番目のブロックショット内のメッシュｉｋ、ｋ＝１〜９の補助露光量Ｑaux.i（ｋ）は、各パターンについて、補正露光量による半ピーク強度（１／２κ＋α'(i,k)η）Ｑcpと補助露光量Ｑaux.i（ｋ）との和が、基準パターンの補正露光量（１／２＋η）Ｑthに等しくなるように定められる。
【００９８】
（１／２κ＋α'（i,k）η）Ｑcp＋Ｑaux.i（ｋ）＝（１／２＋η）Ｑth  （１２）
ｋ＝ｍのときＱaux.i（ｋ）＝０となるようにＱcpを定めると、式（１２）から次式が導出される。
【００９９】
（１／２κ＋α'（i,m）η）Ｑcp＝（１／２＋η）Ｑth  （１３）
上式（１２）と（１３）とから、次式が導かれる。
【０１００】
Ｑaux.i（ｋ）＝（α'(i,m)−α'(i,k）)ηＱcp.i      （１４）
Ｑaux.i（ｋ）＝０となる領域には補助ショットを発生しない。面積密度が緩やかに変化する領域では、Ｑaux.i（ｋ）は全て０になるので、面積密度が急変する領域のみに補助ショットが発生される。
【０１０１】
図１５は、このようにして決定された補助ショットの露光量分布を概念的に示す。図１５中の露光量ＥＩ４〜ＥＩ６は、ＥＩ４＞ＥＩ５＞ＥＩ６＝０である。
【０１０２】
なお、Ｑaux.i（ｋ）＞Δ・Ｑcp.i、すなわち（α'(i,m)−α'(i,k)）η > Δを補助露光発生条件としてもよい。ここにΔは、要求される出来上がりパターン寸法精度により決定され、例えば０．０５又は０．０１などであり、それぞれ省略される補助露光量は補正露光量の５％又は１％より小さいことを意味している。
【０１０３】
図１６（Ａ）は、図１３の一部拡大図である。図１６（Ｂ）は、ブロックショットＢＳ１〜ＢＳ３について上式（１３）及び（１４）の補正を行わなかった場合の、図１６（Ａ）中のＸ軸に沿った露光強度分布を示す。図１７は、ブロックショットＢＳ１〜ＢＳ３について上式（１３）の補正をした場合の、図１６（Ａ）中のＸ軸に沿った露光強度分布を示す。図１８は、上式（１３）の補正及び上式（１４）の補助ショットを行った場合の、図１６（Ａ）中のＸ軸に沿った露光強度分布を示す。図１９は、図１６（Ｂ）、図１７及び図１８中の露光強度分布の後方散乱成分ＥＩｂ１〜ＥＩｂ３を示す。
【０１０４】
メッシュの大きさは、要求される出来上がりパターン寸法精度と補正計算時間との兼ね合いで決定される。
【０１０５】
次に、図１を参照して上記（２Ａ）及び（３）の処理をより正確に説明する。
【０１０６】
▲４▼１ショットの各ブロックパターンの半値強度Ｅf（Ｗ0／２，Ｗ／２，βf'）（＝１／κ）を計算する。
【０１０７】
▲５▼パターン配置面にメッシュを設定し、各メッシュ（ｉ，ｊ）のパターン面積密度αi,jを計算する。
【０１０８】
▲６▼各メッシュについて上式（１０）により実効パターン面積密度α'i,jを計算する。
【０１０９】
▲７▼各ブロックパターンｉについて、規格化された補正露光量
ｄpi＝Ｑcp.im／Ｑth＝（１＋２η）／（１／κ＋２ηαp'(i,m)）  （１５）
を計算する。ここにαp'(i,m)は、ブロックパターンｉ（着目パターン）と重なる全メッシュの実効パターン面積密度の最大値である。
【０１１０】
▲８▼各ブロックパターンｉ及びこれと重なる各メッシュｊについて、規格化された補助露光量
ｄaux.ij＝Ｑaux.ij／Ｑcp.ij＝（αp'(i,m)−αp'(i,j)）η    （１６）
を計算する。ここにαp'(i,j)は、メッシュｊの実効パターン面積密度である。
【０１１１】
▲９▼補助ショット発生
ｄaux.ij＝０となるメッシュ（ｉ，ｊ）を、実際に補助ショットを行う領域と決定する。すなわち、補助ショットを発生させる。なお、上記のようにｄaux.ij＞Δを補助ショット発生条件としてもよい。
【０１１２】
処理を繰り返して解を収束させるために上記ステップ▲６▼へ戻る。繰り返し回数は、以下のような実験の結果、良いパターン寸法精度を得るのに３回で充分であることが分かった。
【０１１３】
基本露光強度関数のパラメータはβf＝２０μｍ、βb＝８．６μｍ、η＝０．６５μｍであった。設計ライン幅０．０７μ、１：１ライン・アンド・スペースパターンに対し上記▲１▼〜▲５▼の処理を行った後、上記処理▲６▼〜▲９▼を０回、１回及び３回繰り返し行った露光データを用いて露光し現像を行った。その後、該パターンの中央を通ってラインを横切る線上の測定ライン幅の平均及び標準偏差は、以下の通りであった。
【０１１４】
繰り返し回数    平均（ｎｍ）    標準偏差（ｎｍ）
０            ７０．３４      ３．００
１            ７０．０５      ０．５１
３            ６９．９８      ０．２１
２０μｍ×４０μｍの大パターン２つに上記ライン・アンド・スペースパターンが挟まれたものについて上記同様に測定した結果は、以下の通りであった。
【０１１５】
繰り返し回数    平均（ｎｍ）    標準偏差（ｎｍ）
０            ７１．６７      ２０．１５
１            ７３．３５        １．４９
３            ７０．８８        １．０１
上記いずれの場合も、４回以上繰り返し処理を行ってみたが３回繰り返しの場合の結果とあまり変わらなかった。
【０１１６】
以上のような簡単なデータ処理で補助ショットをブロックショットに重ね合わせることにより、実効パターン面積密度が急変する領域において、出来上がりパターンの寸法精度を低下させることなく、ブロックパターンを複数の可変矩形に分解して露光する場合よりも単位面積当たりのショット数を低減することができる。
【０１１７】
また、パターン面積密度法を用いてブロックショット及び補助ショットの露光強度を計算しているので、計算が比較的容易である。
【０１１８】
次に、本第１実施形態の近接効果補正方法に従って作成された露光データを用いて露光し現像を行った後に測定されたパターンの出来上がり寸法精度を説明する。
【０１１９】
図２０は、測定パターン幅と設計パターン幅との関係を示すグラフである。パターンは、１：１、１：３及び１：５の各々のライン・アンド・スペースパターン並びに孤立ラインであった。メッシュサイズは、１μｍ×１μｍ、ブロックショットサイズは４．５μｍ×４．５μｍであった。基本露光強度関数のパラメータは、上記と同じであった。
【０１２０】
このグラフから、０．０６〜０．２μｍの範囲のパターン幅について、出来上がりパターン誤差が０．０１μｍ以内であり、充分な寸法精度であることが分かる。
【０１２１】
図２１は、測定パターン幅とパターンエッジからの距離との関係を示すグラフである。パターンは、１６０μｍ□内に形成された１：２のライン・アンド・スペースパターンであり、ラインの設計パターン幅０．０８μｍ及び０．１５μｍの各々について実験を行った。メッシュサイズは１μｍ×１μｍ、ブロックショットサイズは４．５μｍ×４．５μｍであった。基本露光強度関数のパラメータは上記と同じであった。
【０１２２】
標準偏差σは０．００２８μｍであった。このことから、実効パターン面積密度が急変するパターンエッジ部において、メッシュの補助露光を組み合わせることにより、出来上がりパターン精度が充分な値になることが分かる。
【０１２３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の近接効果補正方法を用いた電子ビーム露光方法を説明する。
【０１２４】
（１Ｂ）前方散乱項
この補正方法では、パターン幅の設計寸法を変えないで、図２２に示す如く、前方散乱による露光強度分布における幅が設計寸法Ｗ0に等しくなる強度εpを求める。すなわち、次式でεpを計算する。
【０１２５】
εp＝Ｅf（Ｗ０／２，Ｗ０／２，βf'）    （１７）
基準パターン、例えば上記大パターンのεpをεoで表す。
【０１２６】
（２Ｂ）後方散乱項
図２３は、前方散乱及び後方散乱を考慮した、ライン・アンド・スペースパターン及び大パターン（基準パターン）についての近接効果補正前の露光強度分布を示す概略線図である。図２４は、図２３の分布に対し近接効果補正を行った後の露光強度分布を示す概略線図である。図２３及び図２４中のαpは、実際には実効面積密度αp'である。
【０１２７】
後方散乱項も考慮した露光量補正は、各パターンの設計寸法を与える強度が、現像される閾値Ｅthに等しくなるようにする。すなわち、近設効果補正後に設計寸法を与える強度（εp＋αp'η）Ｑcpが、閾値Ｅthに等しくなるようにする。基準パターンの補正露光量ＱcpをＱthで表すと、次式が成立する。
【０１２８】
（εp＋αp'η）Ｑcp＝（εo＋η）Ｑth        （１８）
したがって、補正露光量Ｑcpは次式で表される。
【０１２９】
Ｑcp＝｛（εo＋η）／（εp＋αp'η）｝Ｑth      （１９）
この様な補正露光量Ｑcpにより、各パターンの設計寸法を与える強度が現像の閾値Ｅthに等しくなるので、各パターンの寸法を精度良く設計寸法にすることが可能になる。
【０１３０】
他の計算は、上記第１実施形態と同一である。
【０１３１】
なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。
【０１３２】
例えば、基本露光強度分布関数は上記ダブルガウシアンに限定されず、実測との一致性を高めるためのフィッティング計数γ及び２次電子散乱比率η'を含む第３項を有するトリプルガウシアンを用いたり、多項式で近似してもよい。
【０１３３】
また、ビームぼけδは、電子ビーム電流Ｉbに関する１次式に限定されない。
【０１３４】
さらに、実効パターン面積密度の計算において考慮する範囲は上記のものに限定されず、要求される出来上がりパターン寸法精度と補正計算時間との兼ね合いで決定すればよい。
【０１３５】
また、メッシュの一辺の長さはブロックパターンのそれの１／（整数）である必要はない。
【０１３６】
さらに、メッシュサイズより大きいショットはブロックショットに限定されず、可変矩形のショットであってもよい。
【０１３７】
以上の説明から明らかなように、本発明には、請求項記載のもの以外に、以下の付記項も含まれる。
【０１３８】
（付記項９）上記パターンを露光する１ショットの最大サイズは、ステンシルマスク上のブロックパターンを１ショットで露光するサイズであることを特徴とする請求項８記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【０１３９】
（付記項１０）上記メッシュは、１ショットで露光する矩形ビームのサイズに等しいことを特徴とする付記項９記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【０１４０】
（付記項１１）上記１ショットのパターン露光量を、該１ショットと重なる複数のメッシュの実効パターン面積密度のうち最大のものに基づいて決定することを特徴とする請求項８記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【０１４１】
（付記項１２）上記１ショットのパターン露光領域内の着目メッシュに対する補助露光の量Ｑaux.iを、該領域内の実効パターン面積密度の最大値α'mと該着目メッシュの実効パターン面積密度α'iとの差に比例した値にすることを特徴とする付記項１１記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【０１４２】
（付記項１２）上記１ショットのパターン露光領域内の着目メッシュに対する補助露光の量Ｑaux.iを、
Ｑaux.i＝（α'm−α'i)ηＱcp
と決定し、ここにηは後方散乱係数、α'mは該領域内の実効パターン面積密度の最大値、α'iは該着目メッシュの実効パターン面積密度α'i、Ｑcpは該１ショットのパターン露光量であることを特徴とする付記項１１記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【０１４３】
（付記項１３）上記１ショットのパターン露光量Ｑcpを、
Ｑcp＝｛（１＋２η）／（１／κ＋２αm'η）｝Ｑth
と決定し、ここに、１／κは基本露光強度分布関数の前方散乱項を着目パターンについて面積分して得られる露光強度分布の、ピーク値の所定パーセントでのピーク幅が、設計寸法になるように設計パターン幅を変更したときの該露光強度分布のピーク値、Ｑthはαp'＝１となる基準パターンの該パターン露光量Ｑcpであることを特徴とする付記項１２記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【０１４４】
（付記項１４）上記１ショットのパターン露光量Ｑcpを
Ｑcp＝｛（εo＋η）／（εp＋αm'η）｝Ｑth
と決定し、ここにεpは基本露光強度分布関数の前方散乱項を該１ショットのパターンについて面積分して得られる露光強度分布の幅が設計寸法になる露光強度、εoはαm'＝１となる基準パターンの該露光強度εp、Ｑthは該基準パターンの該パターン露光量Ｑcpであることを特徴とする付記項１３記載の荷電粒子ビーム露光方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の近接効果補正方法の手順の概略を示すジェネラルフローチャートである。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、矩形パターンを露光する場合の自己補正説明図であり、（Ａ）は、Ｘ方向の設計寸法がＷ0の矩形パターン１１と、自己補正後のＸ方向の寸法がＷの矩形パターン１２との関係示す図であり、（Ｂ）は、自己補正後のパターン１２を用いて露光した場合の、Ｘ軸に沿った露光強度分布を示す図である。
【図３】式（６）の数値解Ｗを、設計寸法Ｗ0と実効前方散乱半径βf'との関係で示す線図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、設計パターンを示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、δ＝０かつ前方散乱及び後方散乱による拡がりが無いと仮定した場合における、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）のパターンのＸ軸に沿った露光強度分布を示す線図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、図５（Ａ）〜図５（Ｅ）の状態から前方散乱による露光強度の拡がりのみ考慮した場合における、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）のパターンのＸ軸に沿った露光強度分布を示す概略線図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、図６（Ａ）〜図６（Ｅ）の状態からさらに後方散乱による露光強度の拡がりを考慮した場合における、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）のパターンのＸ軸に沿った露光強度分布を示す概略線図である。
【図８】前方散乱及び後方散乱を考慮した、ライン・アンド・スペースパターン及び大パターン（基準パターン）についての露光量補正前の露光強度分布を示す概略線図である
【図９】図８の分布に対し露光量補正を行った後の露光強度分布を示す概略線図である。
【図１０】パターン面積密度法説明図である。
【図１１】実効パターン面積密度が急変するセルアレイ角部を示すパターン図である。
【図１２】図１１のパターンに対する面積密度計算単位のメッシュを示す図である。
【図１３】図１１と図１２とを重ね合わせた図である。
【図１４】ブロックショットの補正露光量分布を概念的に示す図である。
【図１５】補助ショットの露光量分布を概念的に示す図である。
【図１６】（Ａ）は図１３の一部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のブロックショットＢＳ１〜ＢＳ３について近接効果補正をしない場合の、図１６（Ａ）中のＸ軸に沿った露光強度分布を示す線図である。
【図１７】図１６（Ａ）のブロックショットＢＳ１〜ＢＳ３についてブロックショット単位で近接効果補正をした場合の、図１６（Ａ）中のＸ軸に沿った露光強度分布を示す線図である。
【図１８】図１６（Ａ）のブロックショットＢＳ１〜ＢＳ３についてブロックショット単位で近接効果補正をしさらにメッシュ単位で補助ショットを行った場合の、図１６（Ａ）中のＸ軸に沿った露光強度分布を示す線図である。
【図１９】図１６（Ｂ）、図１７及び図１８中の露光強度分布の後方散乱成分ＥＩｂ１〜ＥＩｂ３を示す線図である。
【図２０】本第１実施形態の近接効果補正方法に従って作成された露光データを用いて露光し現像を行った後に測定されたパターン幅と設計パターン幅との関係を示すグラフである。
【図２１】本第１実施形態の近接効果補正方法に従って作成された露光データを用いて露光し現像を行った後に測定されたパターン幅とパターンエッジからの距離との関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の第２実施形態の近接効果補正方法説明図であり、パターン幅の設計寸法を変えないで前方散乱による露光強度分布における幅が設計寸法Ｗ0に等しくなる露光強度εpを示す線図である。
【図２３】前方散乱及び後方散乱を考慮した、ライン・アンド・スペースパターン及び大パターン（基準パターン）についての近接効果補正前の露光強度分布を示す概略線図である
【図２４】図２３の分布に対し近接効果補正を行った後の露光強度分布を示す概略線図である。
【符号の説明】
１１  設計矩形パターン
１２  露光矩形パターン
１３  セルアレイ角部
【図１】
0003813050.tif 000011
【図２】
0003813050.tif 000012
【図３】
0003813050.tif 000013
【図４】
0003813050.tif 000014
【図５】
0003813050.tif 000015
【図６】
0003813050.tif 000016
【図７】
0003813050.tif 000017
【図８】
0003813050.tif 000018
【図９】
0003813050.tif 000019
【図１０】
0003813050.tif 000020
【図１１】
0003813050.tif 000021
【図１２】
0003813050.tif 000022
【図１３】
0003813050.tif 000023
【図１４】
0003813050.tif 000024
【図１５】
0003813050.tif 000025
【図１６】
0003813050.tif 000026
【図１７】
0003813050.tif 000027
【図１８】
0003813050.tif 000028
【図１９】
0003813050.tif 000029
【図２０】
0003813050.tif 000030
【図２１】
0003813050.tif 000031
【図２２】
0003813050.tif 000032
【図２３】
0003813050.tif 000033
【図２４】
0003813050.tif 000034