JP3074675B2

JP3074675B2 - 電子線直描方法及び装置

Info

Publication number: JP3074675B2
Application number: JP09319754A
Authority: JP
Inventors: 泰久山田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2000-08-07
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH11154635A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路等のパタ
ーンの電子線直描方法及び装置に関し、特に、直描デー
タの変換方法および描画方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体の製造ではデバイスの高度
化が進んでおり、微細パターンを半導体ウエハ上に形成
するリソグラフィーにおいては、設計ルールの微細化が
進んでいる。このため、紫外光を用いる光リソグラフィ
ーに変わるリソグラフィー技術として、Ｘ線を用いるリ
ソグラフィーや荷電粒子ビームを用いる荷電粒子ビーム
リソグラフィーが次世代のリソグラフィー方法として開
発されている。

【０００３】荷電粒子ビームリソグラフィーでは、あら
かじめ設計データから変換された描画データを基に、ビ
ームを偏向させてパターンをウエハ上に描画する。さら
にステージを移動してこの作業を繰り返すことによりデ
バイスパターンを形成する。或いは、ステージを移動さ
せつつ、ビームを偏向してパターンを描画する。ここ
で、それぞれの描画装置に対応したフォーマットの描画
データは、各種データ変換ソフトを用いてＣＡＤデータ
からデータ変換することにより得られる。

【０００４】図６は、従来の直描用データの変換処理を
示すフローである。図において、ストリームデータ（Ｃ
ＡＤデータ）は、ＥＢデータ変換処理において、まず、
前処理により、プログラムが処理しやすい中間データに
変換され、さらに、ＣＡＤ上の図形の重なりを、ＯＲ演
算を行なうことにより除去する。そして、更に、近接効
果の補正処理を行なった後、ＥＢ装置用のデータフォー
マットに変換され、ＥＢ直描用データとして出力され
る。

【０００５】従来、描画後のパターンが設計データ（Ｃ
ＡＤデータ）通りの寸法になるように、ＥＢ直描の際に
発生する電子の散乱による近接効果を、このデータ変換
時に補正処理することは一般的に行われている。尚、基
板上には通常複数のチップが描画されることになるが、
これらの複数のチップは同一パターンの場合すべて同じ
露光量で描画される。このようにして、レジストパター
ンが形成された後、エッチングが行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＢ直
描により形成されたパターンをエッチングした際に、パ
ターンの疎密や、パターンのサイズによって、エッチン
グ後のパターン寸法が設計パターン寸法と異なってしま
うという問題がある。

【０００７】図７に示すように、Ｌ／Ｓパターンのよう
にパターンが密につまった部分Ａと、孤立ラインパター
ンのようにパターン密度が非常に小さいパターンのエリ
アＢが同時に存在する場合、パターン密度の大きなパタ
ーンＡではエッチングレートが低く、パターン密度の小
さなパターンＢではエッチングレートが高いため、エッ
チングが一様には進行せず、出来上がりの寸法差を引き
起こす。

【０００８】また、図８のようなコンタクトホールパタ
ーンのエッチングを例に示すが、パターンのサイズが微
小になるとマイクロローディング効果によりエッチング
レートが低下することは一般に良く知られている。この
場合、微細なコンタクトのエッチングに最適な条件でパ
ターン全体を描画した場合には比較的大きなパターンＡ
ではオーバーエッチングになり、形状の劣化・寸法誤差
を引き起こす。

【０００９】また、さらに、エッチング時のプラズマ密
度の差によりウエハ面内で寸法差が生じる。これを解決
するために、エッチング装置の設計においてはエッチン
グガスの流量や方向、排気設備の位置や、電極の構造な
ど多岐にわたり最適化することが必須となっており開発
期間・コストの増大を招いている。また、パターンの微
細化に伴いエッチング時のプラズマ密度バラツキの影響
も無視できなくなる。

【００１０】［発明の目的］本発明の目的は、エッチン
グ後のパターンの寸法精度を向上し、設計データにより
近い寸法のパターンを形成することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、設計データを電子線直描用デ
ータに変換して電子線直描を行う電子線直描方法におい
て、前記電子線直描用データの変換処理に、前記設計デ
ータ上の各パターンに対して、エッチングのパターンサ
イズに基づくエッチング後のマイクロローディング効果
によるパターン寸法変化を補正する処理を含むことを特
徴とする電子線直描方法を提供するものである。

【００１２】また、前記エッチング後のパターン寸法変
化を補正する処理において、パターン毎に異なる露光量
の設定及び／又はリサイズの設定をして補正することを
特徴とする電子線直描方法でもある。

【００１３】また、エッチングのパターンサイズが小さ
い領域には、レジスト寸法を設計寸法より大きくするた
め、前記露光量は多く、及び／又は前記リサイズは実際
の設計寸法より大きくし、エッチングのパターンサイズ
が大きい領域には、レジスト寸法を設計寸法より小さく
するため、前記露光量は少なく、及び／又は前記リサイ
ズは実際の設計寸法より小さくすることを特徴とする電
子線直描方法でもある。

【００１４】

【００１５】また、エッチング装置内のプラズマの密度
勾配に応じて、ウエハ面内に配されるチップ毎の露光量
を変化させて描画を行うことを特徴とする電子線直描方
法でもある。

【００１６】また、設計データを電子線直描用データに
変換する際に、エッチングのパターンサイズからエッチ
ング後のパターン寸法変化を予測し、該予測結果に応じ
て、露光量補正及び／又はリサイズ処理を行なうことに
よりエッチング補正を行なう処理を含む電子線直描用デ
ータ変換手段と、前記作成された電子線直描用データの
露光量及び／又はリサイズにより電子線直描を行なう手
段と、を有することを特徴とする電子線直描装置でもあ
る。

【００１７】また、前記エッチング後のパターン寸法変
化の予測は、エッチングシミュレータによりシュミレー
ションした結果を用いることを特徴とする電子線直描装
置でもある。

【００１８】また、前記エッチング後のパターン寸法変
化の予測は、エッチングのパターンサイズからエッチン
グ後のパターン寸法変化を実験した実験値を予めテーブ
ル化した実験値データテーブルを備え、これと比較する
ことにより予測値を得ることを特徴とする電子線直描装
置でもある。

【００１９】また、設計データを電子線直描用データに
変換して電子線直描を行う電子線直描方法において、予
め実験により求められた各描画面積密度に対する最適露
光量のパラメーターテーブルが用意されたエッチング補
正処理専用の基板に、前記設計データを空描画させ、描
画面積密度を調査する工程と、前記調査した描画面積密
度と前記パラメーターテーブルに基づき、前記描画パタ
ーン毎に最適露光量で、前記データの描画を行う工程と
からなることを特徴とする電子線直描方法でもある。ま
た、エッチング装置内のプラズマ密度を検知するセンサ
ーと、該検知されたプラズマ密度情報により露光量を制
御する描画制御手段と、該描画制御手段の制御によりエ
ッチング装置内のプラズマ密度の分布に応じてチップ毎
に露光量を変えて描画を行う手段と、を有することを特
徴とする電子線直描装置でもある。

【００２０】［作用］本発明は、直描用データを作成す
る際に、従来より行われてきた描画時の電子線散乱によ
る近接効果の補正処理に加え、エッチング補正処理を行
う。このエッチング補正を行う場合、描画面積密度の大
小・パターン寸法からエッチング後のパターン寸法変化
をあらかじめ考慮し、これに応じて、１）露光量補正、
２）リサイズ処理などの補正処理を行う。エッチング後
のパターン寸法変化の予測には、エッチングシミュレー
タとの組み合わせや、実験値をあらかじめテーブル化し
て持っておくなどの手段が有効である。

【００２１】これらの処理を行ったデータをＥＢ直描用
データとして出力し、描画を行う。こうして得られたパ
ターンをエッチングする。

【００２２】また、データ変換時の補正だけでなく、描
画時にも露光量補正を加える。

【００２３】このような本発明によれば、エッチング後
のパターンの寸法精度を向上し、設計データにより近い
寸法のパターンを形成できる。

【００２４】以下、更に、本発明の作用について詳細に
説明する。

【００２５】従来、ＥＢ直描では、まず設計データをＥ
Ｂ直描用データに変換し、このデータを用いて描画を行
う。描画されるパターンは設計通りの寸法になるよう
に、データ変換の際に電子線の散乱による近接効果の補
正処理が行われている。尚、通常基板上には複数のチッ
プが描画されることになるが、これらの複数のチップは
すべて同一露光量で描画される。このようにして、レジ
ストパターンが形成された後、エッチングが行われる。

【００２６】しかしながら、ＥＢ直描により形成された
パターンをエッチングした際に、パターンの疎密、ある
いはエッチング時のプラズマ密度の差により、エッチン
グ後のパターン寸法が設計パターン寸法と異なってしま
う。

【００２７】これは、エッチングによるパターン寸法変
化を予め考慮していないことによる。

【００２８】そこで、本発明では、ＥＢ直描用データ変
換を行う際に、近接効果補正処理に加え、エッチング後
のパターン寸法変化を、予め考慮し、それに応じて露光
量補正やリサイズ等の補正処理を行う。これらの処理を
行ったデータをＥＢデータとして出力し、描画を行う。

【００２９】さらに、ＥＢ描画の際には、エッチング装
置のプラズマ密度に応じて基板面内に配置されているチ
ップの露光量を変えて描画を行う。

【００３０】これによって、エッチング後のパターンの
寸法精度を向上し、設計データにより近い寸法のパター
ンを形成できる。

【００３１】このように、本発明は、近接効果の補正の
みにとどまらず、エッチング後の形状をも考慮して、エ
ッチング時のパターン変動要因についてもＥＢデータ変
換の段階から補正する点に特徴を有する。

【００３２】

【実施例】［実施例１］本発明の実施例１について、図
面を参照して説明する。図１は、本発明の一例であるＥ
Ｂ直描データ作成方法のフローを示している。図１にお
いて、図６の従来例で説明した部分と異なる点は、エッ
チング補正処理が加わった点である。以下、このエッチ
ング補正処理について説明する。

【００３３】図２に示すパターンデータには、パターン
描画密度の異なる２つの領域が存在する。

【００３４】パターン描画密度の大きい領域Ａは、エッ
チング時のイオンがパターンに入りにくいため、エッチ
ングレートが低下する。このパターンデータを変換する
際には、近接効果補正処理に引き続き、エッチング補正
処理を行う。本実施例では、描画面積密度に応じて、各
領域毎に予め実験より求められた最適な露光量の値を適
用することにより、補正されたＥＢ直描用データを作成
する。

【００３５】このデータを用いて描画を行った場合、領
域Ａはエッチングが進行しにくいため、描画後のパター
ンが設計寸法よりも小さくなるように描画される。

【００３６】また、露光量補正に変えて、露光パターン
のサイズを、ＣＡＤデータのものから補正値を見込んだ
サイズにリサイズするリサイズ処理を行い、このリサイ
ズされたパターンで露光を行なうことによっても同様の
効果が得られる。

【００３７】本実施例では、図２に示すように、パター
ン密度が大きい領域には、レジスト寸法を設計寸法より
小さくするため、露光量は少なく、または、リサイズは
実際の設計寸法より小さくする。また、パターン密度が
小さい領域には、レジスト寸法を設計寸法より大きくす
るため、露光量は多く、または、リサイズは実際の設計
寸法より大きくする。

【００３８】［実施例２］本実施例の変換データ作成フ
ローも、図１のＥＢ直描データ作成方法のフローと同じ
である。

【００３９】図３に示すパターンデータには、コンタク
トホール等のパターンサイズの異なる２つの領域が存在
する。

【００４０】パターンサイズの小さい領域Ａは、エッチ
ング時のマイクロローディング効果のため、エッチング
レートが低下する。このパターンデータを変換する際に
は、近接効果補正処理に引き続き、エッチング補正処理
を行う。本実施例では、パターンサイズに応じて、各領
域毎に予め実験より求められた最適な露光量の値を適用
する。

【００４１】このデータを用いて描画を行った場合、領
域Ａのパターンは、エッチングレートが向上するよう
に、設計寸法よりも大きく描画される。

【００４２】また、露光量補正に変えて、リサイズ処理
を行っても同様の効果が得られる。本実施例では、図３
に示すように、パターンサイズが小さい領域には、レジ
スト寸法を設計寸法より大きくするため、露光量は多
く、または、リサイズは実際の設計寸法より大きくす
る。また、パターンサイズが大きい領域には、レジスト
寸法を設計寸法より小さくするため、露光量は少なく、
または、リサイズは実際の設計寸法より小さくする。

【００４３】［実施例３］図４は本発明の一例であるＥ
Ｂ直描装置および描画方法を示している。

【００４４】設計パターン（ストリームデータ）から変
換された直描データは、装置の描画制御部に送られる。
装置にはエッチング補正処理専用の基板１０が具備され
ている。

【００４５】装置に転送されたパターンは一度空描画さ
れ、描画面積密度が調査される。エッチング補正処理専
用の基板には、予め実験により求められた各描画面積密
度に対する最適露光量のパラメーターテーブルが用意さ
れており、このテーブル値に基づき、パターン毎に異な
る露光量が適用される。

【００４６】このようにして描画を行うことにより、デ
ータ変換時にエッチング補正を行っていないデータの描
画に際してもエッチングによるパターン寸法変化を補正
できる。

【００４７】［実施例４］図５は本発明の一例であるＥ
Ｂ直描方法を示している。エッチング装置内のプラズマ
密度は、チャンバー１９内に取り付けられたセンサー１
３によりモニターされている。この情報は、ＥＢ直描装
置の制御部分に送られ、露光時の露光量に対しフィード
バックされる。

【００４８】ウエハ１５面内には複数個のチップが描画
されるが、この際にエッチング装置内のプラズマ密度の
分布に応じてチップ毎に露光量を変えて描画を行う。エ
ッチング時のプラズマ密度が小さいところではエッチン
グが進行せず、逆に大きなところではオーバーエッチン
グされる。従ってコンタクトパターンの場合には、図５
に示すように、ウエハ上の位置により、プラズマ密度の
大きい領域では露光量は少なく、プラズマ密度の小さい
領域では露光量は大きくする露光量調整を行い、プラズ
マ密度の小さな部分でコンタクト径が大きくなるように
描画する。

【００４９】これにより、エッチング装置内のプラズマ
密度の分布に関わりなくエッチングを行うことができ
る。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、エッチング後のパター
ン形状を予測し、補正することにより、レジストパター
ン寸法をそれに合わせて形成することができるため、エ
ッチング後のパターンの寸法精度を向上し、設計データ
により近い寸法のパターンを形成できる。

【００５１】また、エッチング装置内のプラズマ密度情
報を、ＥＢ直描時にフィードバックすることによりウエ
ハ面内のパターンの寸法精度を向上し、設計データによ
り近い寸法のパターンを形成できる。

【００５２】また、エッチング時のプラズマ密度の分布
を均一にする必要がないため、エッチング装置の開発時
間、コスト等の削減が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を説明するフロー図。

【図２】本発明の実施例１のエッチングパターンを説明
する図。

【図３】本発明の実施例２のエッチングパターンを説明
する図。

【図４】本発明の実施例３の模式的構成図。

【図５】本発明の実施例４の模式的構成図。

【図６】従来技術を説明するフロー図。

【図７】従来技術を説明するエッチングパターン図。

【図８】従来技術を説明するエッチングパターン図。

【符号の説明】

１パターン密度の大きい領域２パターン密度の小さい領域３レジストパターン４エッチング後のパターン（基板）５パターンサイズの大きい領域６パターンサイズの小さい領域７設計寸法８レジスト寸法（出来上がり寸法）９ＥＢ描画制御部１０エッチング補正ユニット１１ＥＢ露光部１２モニタリング装置１３センサー１４エッチングガス供給口１５ステージ１６排気口１７ウエハ１８描画チップ１９エッチングチャンバー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】設計データを電子線直描用データに変換
して電子線直描を行う電子線直描方法において、前記電子線直描用データの変換処理に、前記設計データ
上の各パターンに対して、エッチングのパターンサイズ
に基づくエッチング後のマイクロローディング効果によ
るパターン寸法変化を補正する処理を含むことを特徴と
する電子線直描方法。
【請求項２】前記エッチング後のマイクロローディン
グ効果によるパターン寸法変化を補正する処理におい
て、パターン毎に異なる露光量の設定及び／又はリサイ
ズの設定をして補正することを特徴とする請求項１記載
の電子線直描方法。
【請求項３】エッチングのパターンサイズが小さい領
域には、レジスト寸法を設計寸法より大きくするため、
前記露光量は多く、及び／又は前記リサイズは実際の設
計寸法より大きくし、エッチングのパターンサイズが大
きい領域には、レジスト寸法を設計寸法より小さくする
ため、前記露光量は少なく、及び／又は前記リサイズは
実際の設計寸法より小さくすることを特徴とする請求項
２記載の電子線直描方法。
【請求項４】エッチング装置内のプラズマの密度勾配
に応じて、ウエハ面内に配されるチップ毎の露光量を変
化させて描画を行うことを特徴とする電子線直描方法。
【請求項５】設計データを電子線直描用データに変換
する際に、エッチングのパターンサイズからエッチング
後のパターン寸法変化を予測し、該予測結果に応じて、
露光量補正及び／又はリサイズ処理を行なうことにより
エッチング補正を行なう処理を含む電子線直描用データ
変換手段と、前記作成された電子線直描用データの露光量及び／又は
リサイズにより電子線直描を行なう手段と、を有するこ
とを特徴とする電子線直描装置。
【請求項６】前記エッチング後のパターン寸法変化の
予測は、エッチングシミュレータによりシュミレーショ
ンした結果を用いることを特徴とする請求項５記載の電
子線直描装置。
【請求項７】前記エッチング後のパターン寸法変化の
予測は、エッチングのパターンサイズからエッチング後
のパターン寸法変化を実験した実験値を予めテーブル化
した実験値データテーブルを備え、これと比較すること
により予測値を得ることを特徴とする請求項５記載の電
子線直描装置。
【請求項８】設計データを電子線直描用データに変換
して電子線直描を行う電子線直描方法において、予め実験により求められた各描画面積密度に対する最適
露光量のパラメーターテーブルが用意されたエッチング
補正処理専用の基板に、前記設計データを空描画させ、
描画面積密度を調査する工程と、前記調査した描画面積密度と前記パラメーターテーブル
に基づき、前記描画パターン毎に最適露光量で、前記デ
ータの描画を行う工程とからなることを特徴とする電子
線直描方法。
【請求項９】エッチング装置内のプラズマ密度を検知
するセンサーと、該検知されたプラズマ密度情報により露光量を制御する
描画制御手段と、該描画制御手段の制御により前記エッチング装置内のプ
ラズマ密度の分布に応じてチップ毎に露光量を変えて描
画を行う手段と、を有することを特徴とする電子線直描
装置。