JP2000114169A - Pattern-forming method - Google Patents

Pattern-forming method

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JP2000114169A
JP2000114169A JP11323799A JP32379999A JP2000114169A JP 2000114169 A JP2000114169 A JP 2000114169A JP 11323799 A JP11323799 A JP 11323799A JP 32379999 A JP32379999 A JP 32379999A JP 2000114169 A JP2000114169 A JP 2000114169A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve dimentional accuracy of a pattern by containing a process drawing a pattern only in the outside of a region to be exposed where a resist film is exposed, at scanning with an electron beam in an alignment mark detecting process, in an electron beam exposure process. SOLUTION: To a resist film, which is formed on a substrate and becomes an object of pattern formation, only a region where a distance from a position 32 which is scanned with an electron beam is irradiated with an electron beam in order to detect a mark exceeds the maximum exposure radius rx. That is, a pattern is drawn by having an electron beam irradiated only in the outside of a region 33 to be exposed, where a resist film is exposed with a third exposure light source, when scanning with an electron beam is performed in order to detect an alignment mark 31. Then the resist film subjected to electron beam has been irradiation is developed, an unwanted part of the resist film is selectively removed, and a resist pattern is formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光法
を用いたパターン形成方法に関する。
The present invention relates to a pattern forming method using an electron beam exposure method.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビーム露光法は、基板上に形成さ
れ、電子ビームに対して高い感度を有するレジスト膜に
対して電子ビームを高速に照射することにより、所望の
パターンを描画又は転写する方法である。
2. Description of the Related Art An electron beam exposure method is a method of drawing or transferring a desired pattern by irradiating a resist film formed on a substrate and having a high sensitivity to an electron beam with an electron beam at a high speed. It is.

【0003】電子ビーム露光法を用いると、0.1μm
以下の幅寸法を有するパターンを高解像度で描画するこ
とができると共に高精度の位置合わせ及び重ね合わせ露
光を行なうことができる。このため、電子ビーム露光法
は、従来、フォトマスク等のパターン形成又は半導体デ
バイスの配線形成等の超微細加工に用いられてきてい
る。
[0003] When the electron beam exposure method is used, 0.1 μm
A pattern having the following width dimensions can be drawn with high resolution, and highly accurate alignment and overlay exposure can be performed. For this reason, the electron beam exposure method has conventionally been used for ultrafine processing such as pattern formation of a photomask or the like or wiring formation of a semiconductor device.

【0004】電子ビーム露光法においては、基板上に形
成されたレジスト膜に入射した電子がレジスト膜を構成
する原子量の小さい炭素等の原子と衝突して前方散乱す
ると共に、レジスト膜を通過した後に基板に入射した電
子が基板を構成する原子量の大きい珪素等の原子と衝突
して後方散乱する。その結果、レジスト膜における電子
ビームの照射領域の周辺部まで前方散乱又は後方散乱し
た電子により露光されてしまうため、パターンの寸法精
度が劣化してしまうという近接効果が生じる。
In the electron beam exposure method, electrons incident on a resist film formed on a substrate collide with atoms such as carbon having a small atomic weight constituting the resist film and scatter forward, and after passing through the resist film, The electrons incident on the substrate collide with the atoms of the substrate, such as silicon, having a large atomic weight and are back-scattered. As a result, the periphery of the electron beam irradiation region in the resist film is exposed by the forward-scattered or back-scattered electrons, thereby causing a proximity effect that the dimensional accuracy of the pattern is deteriorated.

【0005】従って、電子ビーム露光法においてパター
ンの寸法精度を向上させるためには、電子ビームを照射
する前に近接効果の影響を考慮して電子ビームの露光量
を調節するという近接効果補正を行なう必要がある。
Therefore, in order to improve the dimensional accuracy of a pattern in the electron beam exposure method, the proximity effect correction is performed by adjusting the exposure amount of the electron beam in consideration of the influence of the proximity effect before irradiating the electron beam. There is a need.

【0006】以下、前述の前方散乱及び後方散乱並びに
J.Appl.phys.,Vol.50,No.6,June 1979,pp4371〜 4387に
示されている従来の近接効果補正方法について、図5
(a)及び(b)を参照しながら説明する。
Hereinafter, the above-mentioned forward scattering and back scattering, and
The conventional proximity effect correction method shown in J. Appl. Phys., Vol. 50, No. 6, June 1979, pp.
This will be described with reference to (a) and (b).

【0007】図5(a)は、レジスト膜中で前方散乱し
た後に基板中で後方散乱する電子の1つの飛跡を示して
いる。
FIG. 5A shows one track of an electron which is scattered forward in the resist film and then scattered back in the substrate.

【0008】図5(a)において、1は基板、2は基板
1上に形成されたレジスト膜、3はレジスト膜2に入射
する入射電子、4はレジスト膜2中で前方散乱する前方
散乱電子の飛跡、5は基板1中で後方散乱する後方散乱
電子の飛跡、6はレジスト膜2における前方散乱電子の
飛跡の広がり、7はレジスト膜2における後方散乱電子
の飛跡の広がりを示している。
In FIG. 5A, 1 is a substrate, 2 is a resist film formed on the substrate 1, 3 is an incident electron incident on the resist film 2, and 4 is a forward scattered electron which is scattered forward in the resist film 2. 5 indicates the trace of backscattered electrons scattered backward in the substrate 1, 6 indicates the spread of the trace of forward scattered electrons in the resist film 2, and 7 indicates the spread of the trace of backscattered electrons in the resist film 2.

【0009】図5(b)は、前方散乱電子の飛跡の広が
り6及び後方散乱電子の飛跡の広がり7が分布する様子
を示している。
FIG. 5B shows the distribution of the spread 6 of the track of forward scattered electrons and the spread 7 of the track of backscattered electrons.

【0010】図5(b)において、8は前方散乱電子の
飛跡の広がり6の分布を表す第1のガウス分布、9は後
方散乱電子の飛跡の広がり7の分布を表す第2のガウス
分布、βf は第1のガウス分布8の標準偏差である前方
散乱半径、βb は第2のガウス9の標準偏差である後方
散乱半径、rb は後方散乱電子の飛跡の広がり7の最大
値である後方散乱電子到達半径を示している。この場
合、レジスト膜2における入射電子3の入射点からの距
離が後方散乱電子到達半径rb を越える箇所に、後方散
乱電子が到達することはない。
In FIG. 5B, reference numeral 8 denotes a first Gaussian distribution indicating the distribution of the track spread 6 of the forward scattered electrons, 9 denotes a second Gaussian distribution indicating the distribution of the track spread 7 of the backscattered electrons, beta f is a forward scattering radius is the standard deviation of the first Gaussian distribution 8, beta b is the maximum value of the spread 7 of track of the second back scattering radius is the standard deviation of the Gaussian 9, r b is backscattered electrons It shows a certain backscattered electron arrival radius. In this case, the distance from the incident point of the incident electron 3 in the resist film 2 is at a position beyond the backscattered electrons reach the radius r b, never backscattered electrons reach.

【0011】前方散乱半径βf 、後方散乱半径βb 及び
後方散乱電子到達半径rb の大きさは、電子ビームの加
速電圧、基板1の材質又はレジスト膜2の材質等により
異なってくるが、基板1としてシリコン基板を用い且つ
レジスト膜2として炭素骨格を有する通常のレジストを
用いると共に、レジスト膜2に加速電圧が70KVの電
子ビームを照射する場合、前方散乱半径βf は約0.0
5μmになり、後方散乱半径βb は約20μmになり、
後方散乱電子到達半径rb は約35μmになる。
[0011] forward scattering radius beta f, the magnitude of backscatter radius beta b and backscattered electrons reach the radius r b, the acceleration voltage of the electron beam, but varies according to the material or the like of the material or the resist film 2 of the substrate 1, When a silicon substrate is used as the substrate 1 and a normal resist having a carbon skeleton is used as the resist film 2 and the resist film 2 is irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 70 KV, the forward scattering radius β f is about 0.0
5 μm, the backscattering radius β b is about 20 μm,
Backscattered electrons reach the radius r b is about 35 [mu] m.

【0012】レジスト膜2に電子ビームを照射すると、
前方散乱電子及び後方散乱電子のエネルギーがレジスト
膜2に吸収されるため、レジスト膜2に吸収されるエネ
ルギーの入射電子3の入射点を中心とする強度分布つま
り吸収エネルギー強度分布は、レジスト膜2に吸収され
る前方散乱電子のエネルギーの入射電子3の入射点を中
心とする強度分布である第1の吸収エネルギー強度分布
とレジスト膜2に吸収される後方散乱電子のエネルギー
の入射電子3の入射点を中心とする強度分布である第2
の吸収エネルギー強度分布との和になる。
When the resist film 2 is irradiated with an electron beam,
Since the energy of the forward scattered electrons and the back scattered electrons is absorbed by the resist film 2, the intensity distribution of the energy absorbed by the resist film 2 around the incident point of the incident electrons 3, that is, the absorption energy intensity distribution is The first absorption energy intensity distribution, which is the intensity distribution centered on the incident point of the incident electrons 3 of the energy of the forward scattered electrons absorbed by the resist film 2, and the incidence of the incident electrons 3 of the energy of the backscattered electrons absorbed by the resist film 2 The second is the intensity distribution centered on the point
With the absorbed energy intensity distribution of

【0013】また、前方散乱電子による第1の吸収エネ
ルギー強度分布は図5(b)に示す前方散乱半径βf
標準偏差とする第1のガウス分布8に近似することがで
きると共に、後方散乱電子による第2の吸収エネルギー
強度分布は図5(b)に示す後方散乱半径βb を標準偏
差とする第2のガウス分布9に近似することができる。
The first distribution of the intensity of the absorbed energy due to the forward scattered electrons can be approximated to a first Gaussian distribution 8 having a standard deviation of the forward scattering radius β f shown in FIG. second absorption energy intensity distribution by electrons can be approximated to the second Gaussian distribution 9, backscattering radius beta b standard deviation shown in Figure 5 (b).

【0014】尚、レジスト膜2における入射電子3の入
射点に吸収される前方散乱電子のエネルギーの強度は、
レジスト膜2における入射電子3の入射点に吸収される
後方散乱電子5のエネルギーの強度の数百倍である。
The intensity of the energy of the forward scattered electrons absorbed by the incident point of the incident electrons 3 in the resist film 2 is as follows:
This is several hundred times the energy intensity of the backscattered electrons 5 absorbed by the incident point of the incident electrons 3 on the resist film 2.

【0015】従来の近接効果補正方法は、実験又はシミ
ュレーション等により前方散乱半径βf 及び後方散乱半
径βb 並びに前方散乱電子による第1の吸収エネルギー
強度分布及び後方散乱電子による第2の吸収エネルギー
強度分布等を求める工程と、第1の吸収エネルギー強度
分布を前方散乱半径βf を標準偏差とする第1のガウス
分布8に近似すると共に、第2の吸収エネルギー強度分
布を後方散乱半径βbを標準偏差とする第2のガウス分
布9に近似する工程と、近似された第1の吸収エネルギ
ー強度分布と近似された第2の吸収エネルギー強度分布
との和を表す関数と、レジスト膜2の任意の位置におけ
る露光量の所定値つまり露光パターンを表す関数とを畳
み込み積分することにより、レジスト膜2の任意の位置
に蓄積されるエネルギーの強度分布つまり蓄積エネルギ
ー強度分布を計算する工程と、該蓄積エネルギー強度分
布が所望の分布になるように露光パターンを表す関数を
修正する工程とを備えており、この近接効果補正により
電子ビームの露光量を調節した後、レジスト膜2に電子
ビームを照射することによりパターンを描画し、その
後、電子ビームが照射されたレジスト膜2の現像を行な
うことによりレジスト膜2の不要部分を選択的に除去し
てレジストパターンを形成する。
The conventional proximity effect correction method includes a forward scattering radius β f and a back scattering radius β b , a first absorption energy intensity distribution due to forward scattered electrons, and a second absorption energy intensity due to back scattered electrons by experiments or simulations. A step of obtaining a distribution or the like, and approximating the first absorbed energy intensity distribution to a first Gaussian distribution 8 having a forward scattering radius β f as a standard deviation, and converting the second absorbed energy intensity distribution to a back scattering radius β b . A step of approximating the second Gaussian distribution 9 as a standard deviation, a function representing the sum of the approximated first absorbed energy intensity distribution and the approximated second absorbed energy intensity distribution, and an arbitrary function of the resist film 2 Is convolved with a predetermined value of the exposure amount at the position, that is, a function representing the exposure pattern, so that the energy accumulated at an arbitrary position of the resist film 2 is obtained. And a step of correcting a function representing an exposure pattern so that the stored energy intensity distribution becomes a desired distribution. The proximity effect correction corrects the electron beam. After adjusting the exposure amount, a pattern is drawn by irradiating the resist film 2 with an electron beam, and thereafter, the unnecessary portion of the resist film 2 is selectively developed by developing the resist film 2 irradiated with the electron beam. Removal forms a resist pattern.

【0016】尚、従来の近接効果補正方法において補正
の精度を向上させるため、基板1に入射した電子が基板
1を構成する原子と衝突することにより発生する2次電
子の影響を考慮して近接効果補正を行なう場合がある。
しかし、2次電子は比較的低速であり、レジスト膜2に
おける2次電子の飛跡の広がりは後方散乱半径βb の数
百分の1程度であるため、レジスト膜に吸収される2次
電子のエネルギーの入射電子3の入射点を中心とする強
度分布を考慮しても、近接効果補正の精度が大きく向上
することはない。
Incidentally, in order to improve the accuracy of correction in the conventional proximity effect correction method, the proximity effect is taken into consideration by considering the effect of secondary electrons generated when electrons incident on the substrate 1 collide with atoms constituting the substrate 1. Effect correction may be performed.
However, since the secondary electrons are relatively slow and the trace of the secondary electrons in the resist film 2 spreads out on the order of several hundredths of the backscattering radius β b , the secondary electrons absorbed by the resist film 2 Even if the intensity distribution centered on the incident point of the incident electrons 3 of energy is considered, the accuracy of the proximity effect correction will not be significantly improved.

【0017】また、従来提案されている近接効果補正方
法の多くは、前述の畳み込み積分をより高速に計算する
ために用いられる近似方法等に関するものであると共
に、電子ビーム露光において前方散乱電子及び後方散乱
電子によりレジスト膜2が露光されることを前提として
いるものである。
Many of the conventionally proposed proximity effect correction methods relate to an approximation method or the like used for calculating the convolution integral at a higher speed, as well as forward scattered electrons and backward scattered electrons in electron beam exposure. It is assumed that the resist film 2 is exposed by scattered electrons.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】従来の近接効果補正方
法を用いた電子ビーム露光法は、電子ビームの加速電圧
が50KV以下の場合に利用されてきたが、今後、電子
ビーム露光法の解像度を向上させるためには電子ビーム
の加速電圧を50KV以上にする必要がある。
The electron beam exposure method using the conventional proximity effect correction method has been used when the electron beam acceleration voltage is 50 KV or less, but the resolution of the electron beam exposure method will be increased in the future. In order to improve the acceleration, the acceleration voltage of the electron beam needs to be 50 KV or more.

【0019】ところが、従来の近接効果補正方法を用い
た電子ビーム露光法は、電子ビームの加速電圧を50K
V以上にすると、加速電圧の増大に従い近接効果補正の
精度が悪化するため、パターンの寸法精度が劣化すると
いう問題がある。
However, in the conventional electron beam exposure method using the proximity effect correction method, the acceleration voltage of the electron beam is set to 50K.
When the voltage is V or more, the accuracy of the proximity effect correction deteriorates with an increase in the acceleration voltage, so that there is a problem that the dimensional accuracy of the pattern deteriorates.

【0020】前記に鑑み、本発明は、加速電圧が50K
V以上の電子ビーム露光を用いたパターン形成方法にお
いて、近接効果補正の精度を向上させることによりパタ
ーンの寸法精度を向上させることを目的とする。
In view of the above, according to the present invention, the acceleration voltage is 50K.
In a pattern forming method using electron beam exposure of V or more, an object is to improve the dimensional accuracy of a pattern by improving the accuracy of proximity effect correction.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本件発明者は、従来の近
接効果補正方法を用いた電子ビーム露光法において、電
子ビームの加速電圧を50KV以上にした場合に、近接
効果補正の精度が悪化してパターンの寸法精度が劣化す
る原因について検討するため、図6に示すラインアンド
スペースパターンを用いてレジスト膜に対して電子ビー
ム露光を行なった。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has found that in the electron beam exposure method using the conventional proximity effect correction method, when the acceleration voltage of the electron beam is set to 50 KV or more, the accuracy of the proximity effect correction deteriorates. In order to investigate the cause of the deterioration of the dimensional accuracy of the pattern, the resist film was subjected to electron beam exposure using the line and space pattern shown in FIG.

【0022】図6において、Lは電子ビームにより露光
されるライン部(図6の斜線部)、Sはライン部L間の
スペース部、sはライン部L間の距離であるライン間距
離、βb は後方散乱半径、rb は後方散乱電子到達半径
を表している。尚、後方散乱半径βb 及び後方散乱電子
到達半径rb は従来より報告されているモンテカルロシ
ミュレーション[K. Murata, Electron Beam Interactio
n With Solids, pp.311-329,SEM, Inc., AMF O'Hare(Ch
icago), IL 60666,U.S.A.]等により予め求めておく。
In FIG. 6, L is a line portion exposed by the electron beam (hatched portion in FIG. 6), S is a space portion between the line portions L, s is an interline distance which is a distance between the line portions L, β b backscatter radius, is r b represents the backscattered electrons reach radius. Incidentally, the Monte Carlo simulation backscattering radius beta b and backscattered electrons reach the radius r b is as reported conventionally [K. Murata, Electron Beam Interactio
n With Solids, pp.311-329, SEM, Inc., AMF O'Hare (Ch
icago), IL 60666, USA].

【0023】図6に示すように、同様のラインアンドス
ペースパターンを有する領域がA1からAn まで縦方向
に設定されている。また、ライン間距離sは右方向に向
かってs=2βb 、2(βb+△βb)、・・・のように
徐々に大きくなるように設定されていると共に、最終
(右端)のライン間距離sがs>2rb になるように設
定されている。また、1つの領域内のすべてのライン部
Lは同一の露光量で露光されると共に、各領域毎の露光
量は領域A1 においてはD1 、領域A2 においては
2 、・・・、領域An においてはDn に設定されてい
ると共に、例えばDn=D0 nD 、Dn =αn 0
はDn =D0 +n△D等の数式に従って、D1 からDn
まで徐々に大きくなるように設定されている。
As shown in FIG.
The area with the pace pattern is A1From AnUp to vertical
Is set to In addition, the distance s between the lines is directed rightward.
Once s = 2βb, 2 (βb+ △ βb),···like
It is set to gradually increase and the final
(Right end) distance s between lines is s> 2rbSet to be
Is defined. Also, all the line parts in one area
L is exposed at the same exposure amount,
Amount is area A1In D1, Area ATwoIn
DTwo, ..., area AnIn DnIs set to
And, for example, Dn= D0enD, Dn= ΑnD0or
Is Dn= D0+ N △ D, etc.1 To Dn
It is set to gradually increase until.

【0024】図6に示すラインアンドスペースパターン
におけるライン間距離sの変化の様子と、それに伴うレ
ジスト膜における後方散乱電子の到達しうる領域である
後方散乱電子到達領域の変化の様子とを図7(a)〜
(c)を用いて説明する。尚、図7(a)〜(c)にお
いて、後方散乱電子到達領域を太線で示している。
FIG. 7 shows how the inter-line distance s changes in the line-and-space pattern shown in FIG. 6 and how the back-scattered electron reaching area, which is the area where the back-scattered electrons can reach, in the resist film. (A) ~
This will be described with reference to FIG. 7 (a) to 7 (c), the backscattered electron reaching region is indicated by a thick line.

【0025】図7(a)及び(b)に示すように、ライ
ン間距離sが後方散乱電子到達半径rb の2倍以下の場
合は、ライン部Lに電子ビームを照射した際に各後方散
乱電子到達領域が重なりあう。しかし、図7(c)に示
すように、ライン間距離sが後方散乱電子到達半径rb
の2倍よりも大きいときは、ライン部Lに電子ビームを
照射した際に各後方散乱電子到達領域が重なりあわない
ので、レジスト膜のスペース部Sの中央が後方散乱電子
により露光されない。従って、ライン間距離sが後方散
乱電子到達半径rb の2倍よりも大きい場合において、
レジスト膜のスペース部Sの中央が露光された場合は、
その原因が前方散乱電子又は後方散乱電子以外の第3の
露光源による作用であると推定できる。
As shown in FIG. 7 (a) and (b), if the line spacing s is less than twice the back-scattered electrons reach the radius r b, the rear when irradiated with electron beam in the line portion L The scattered electron reach regions overlap. However, as shown in FIG. 7 (c), the line spacing s is backscattered electrons reach the radius r b
When the electron beam is applied to the line portion L, the backscattered electron reaching regions do not overlap each other, so that the center of the space portion S of the resist film is not exposed by the backscattered electrons. Therefore, when the line spacing s is greater than twice the back-scattered electrons reach the radius r b,
When the center of the space S of the resist film is exposed,
It can be assumed that the cause is an effect of the third exposure source other than the forward scattered electrons or the back scattered electrons.

【0026】本件発明者は、まず、図6に示すラインア
ンドスペースパターンを用いて、シリコン基板上に形成
されたレジスト膜のライン部Lのみに、加速電圧が70
kVの電子ビームをその露光量を変化させながら照射し
た。レジスト膜としては、スレッショルド感度約5μC
/cm2 を有する住友化学工業(株)製のネガ型電子ビー
ムレジストNEB−22を、シリコン基板上に膜厚0.
5μm塗布したものを用いた。
The present inventor first uses the line and space pattern shown in FIG. 6 to apply an accelerating voltage of 70 to only the line portion L of the resist film formed on the silicon substrate.
An electron beam of kV was applied while changing the exposure amount. Threshold sensitivity about 5μC for resist film
/ Cm 2 of a negative electron beam resist NEB-22 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. on a silicon substrate.
One coated at 5 μm was used.

【0027】次に、電子ビームを照射されたレジスト膜
を現像した後、レジスト膜のスペース部Sの中央が残存
し始めるライン間距離sの最大値を測定し、その後、測
定されたライン間距離sの最大値を2で割ることにより
最大露光半径rX を求めたところ約70μmであった。
一方、従来の近接効果補正方法の対象である前方散乱電
子及び後方散乱電子のみによりレジスト膜が露光される
領域の半径は後方散乱電子到達半径rb に等しく約35
μmであった。
Next, after developing the resist film irradiated with the electron beam, the maximum value of the line-to-line distance s at which the center of the space S of the resist film starts to remain is measured. When the maximum exposure radius r X was determined by dividing the maximum value of s by 2, it was about 70 μm.
Meanwhile, approximately the radius of the area forward scattered electrons and backscattered electrons only by the resist film that is the subject of a conventional proximity effect correction method is exposed equally to the backscattered electron reaches the radius r b 35
μm.

【0028】従って、高加速電圧の電子ビーム露光を用
いる場合、レジスト膜が露光される領域の半径は、従来
の近接効果補正方法において想定されていたより約2倍
大きいことが判明した。
Accordingly, it has been found that when electron beam exposure at a high accelerating voltage is used, the radius of the region where the resist film is exposed is about twice as large as that assumed in the conventional proximity effect correction method.

【0029】今後、より微細なパターンを形成するため
に高加速電圧の電子ビーム露光が期待されている。その
場合、前方散乱電子又は後方散乱電子以外の第3の露光
源によりレジスト膜が露光される影響を考慮して近接効
果補正を行なう必要がある。
In the future, electron beam exposure at a high accelerating voltage is expected to form a finer pattern. In this case, it is necessary to perform the proximity effect correction in consideration of the effect of exposing the resist film by the third exposure source other than the forward scattered electrons or the back scattered electrons.

【0030】さて、本件発明者は、この第3の露光源に
ついてさらに検討を加えた。その結果、第3の露光源と
しては、基板に入射した電子により基板中から発生する
X線等が想定されることが判明した。
The present inventor has further studied the third exposure source. As a result, it was found that an X-ray or the like generated from inside the substrate by electrons incident on the substrate was assumed as the third exposure source.

【0031】以下、第3の露光源として前述のX線が想
定される理由について説明する。
Hereinafter, the reason why the above-mentioned X-ray is assumed as the third exposure source will be described.

【0032】基板に入射した電子は基板を構成する原子
を励起するため、励起された原子から特性X線が放射さ
れると共に、基板に入射した電子は基板を構成する原子
の原子核により散乱されるため、散乱された電子から連
続X線が放射される。
Since the electrons incident on the substrate excite the atoms constituting the substrate, the excited atoms emit characteristic X-rays, and the electrons incident on the substrate are scattered by the nuclei of the atoms constituting the substrate. Therefore, continuous X-rays are emitted from the scattered electrons.

【0033】電子ビーム露光法の解像度を向上させるた
めには、電子ビームの加速電圧を大きくする必要がある
一方、前述のX線の強度は電子ビームの加速電圧が大き
くなるに従い増大することが知られている[Eugene P. B
ertim,Introduction to X-Ray Spectrometric Analysi
s,Plenum Press]。
In order to improve the resolution of the electron beam exposure method, it is necessary to increase the acceleration voltage of the electron beam. On the other hand, it is known that the X-ray intensity increases as the acceleration voltage of the electron beam increases. Eugene P. B
ertim, Introduction to X-Ray Spectrometric Analysi
s, Plenum Press].

【0034】また、X線は電子と比較して基板を透過し
やすいため、レジスト膜における電子ビームの照射点か
らの距離が後方散乱電子到達半径rb を越える箇所にま
でX線が到達すると共に、電子ビームの加速電圧が大き
くなるに従い電子がレジスト膜の構成原子と相互作用し
て化学反応を生じる衝突断面積が小さくなるため、電子
ビームに対するレジストの感度が低下する。従って、高
加速電圧の電子ビームを用いる場合、X線によりレジス
ト膜が露光される影響が無視できなくなるため、前方散
乱電子及び後方散乱電子のみによりレジスト膜が露光さ
れることを前提としている従来の近接効果補正方法の精
度が悪化すると考えられる。
Further, since X-rays easily transmitted through the substrate as compared to electron, with distance from the irradiation point of the electron beam in the resist film to reach the X-ray to a point beyond the back-scattered electrons reach the radius r b In addition, as the acceleration voltage of the electron beam increases, the collision cross section where electrons interact with the constituent atoms of the resist film to cause a chemical reaction decreases, and the sensitivity of the resist to the electron beam decreases. Therefore, when an electron beam with a high accelerating voltage is used, the effect of exposure of the resist film by X-rays cannot be ignored, so that the conventional method presumes that the resist film is exposed only by forward scattered electrons and back scattered electrons. It is considered that the accuracy of the proximity effect correction method deteriorates.

【0035】また、電子ビーム露光法のスループットを
向上させるためには、レジストの感度を高くする必要が
ある一方、レジストは電子ビームに対して高感度になる
に伴いX線に対しても高感度になる。従って、高感度の
レジストと共に高加速電圧の電子ビームを用いる場合、
従来の近接効果補正方法を用いた電子ビーム露光法によ
り形成されるパターンの寸法精度はさらに劣化すること
になる。
In order to improve the throughput of the electron beam exposure method, it is necessary to increase the sensitivity of the resist. On the other hand, as the resist becomes more sensitive to electron beams, it becomes more sensitive to X-rays. become. Therefore, when using an electron beam with a high acceleration voltage together with a highly sensitive resist,
The dimensional accuracy of the pattern formed by the electron beam exposure method using the conventional proximity effect correction method is further deteriorated.

【0036】従って、高加速電圧の電子ビームを用いる
場合、X線によりレジスト膜が露光される影響を考慮し
て近接効果補正を行なう必要がある。
Therefore, when an electron beam with a high acceleration voltage is used, it is necessary to perform proximity effect correction in consideration of the effect of exposing the resist film with X-rays.

【0037】本発明は、前記の知見に基づいてなされた
ものであって、具体的には、本発明に係る第1のパター
ン形成方法は、基板上に形成された被加工膜の上にレジ
スト膜を堆積するレジスト膜堆積工程と、電子ビームを
走査して基板上に形成された位置合わせマークを検出す
る位置合わせマーク検出工程と、電子ビームをレジスト
膜に対して照射することによりパターンを描画する電子
ビーム露光工程と、電子ビームが照射されたレジスト膜
を現像してレジストパターンを形成するパターン形成工
程とを備えており、電子ビーム露光工程は、位置合わせ
マーク検出工程において電子ビームを走査する際にレジ
スト膜が露光される被露光領域の外側の領域においての
みパターンを描画する工程を含むことを特徴とする。
The present invention has been made based on the above findings. More specifically, the first pattern forming method according to the present invention provides a method of forming a resist on a film to be processed formed on a substrate. A resist film deposition step of depositing a film, a registration mark detection step of scanning an electron beam to detect a registration mark formed on a substrate, and drawing a pattern by irradiating the resist film with an electron beam. An electron beam exposing step, and a pattern forming step of developing a resist film irradiated with the electron beam to form a resist pattern. The electron beam exposing step scans the electron beam in the alignment mark detecting step. A step of drawing a pattern only in a region outside a region to be exposed to which the resist film is exposed.

【0038】本発明の第1のパターン形成方法による
と、電子ビーム露光工程が位置合わせマーク検出工程に
おいて電子ビームを走査する際にレジスト膜が露光され
る被露光領域の外側の領域においてのみパターンを描画
する工程を含むため、位置合わせマーク検出工程におい
て電子ビームを走査する際にレジスト膜が露光されてパ
ターンの寸法精度が劣化することを防ぐことができる。
According to the first pattern forming method of the present invention, when the electron beam exposure step scans the electron beam in the alignment mark detection step, the pattern is formed only in the area outside the exposure area where the resist film is exposed. Since the drawing step is included, it is possible to prevent the resist film from being exposed when the electron beam is scanned in the alignment mark detecting step, thereby preventing the dimensional accuracy of the pattern from deteriorating.

【0039】本発明に係る第2のパターン形成方法は、
基板上に形成された被加工膜の上にレジスト膜を堆積す
るレジスト膜堆積工程と、電子ビームを走査して基板上
に形成された位置合わせマークを検出する位置合わせマ
ーク検出工程と、電子ビームをレジスト膜に対して照射
することによりパターンを描画する電子ビーム露光工程
と、電子ビームが照射されたレジスト膜を現像してレジ
ストパターンを形成するパターン形成工程とを備えてお
り、電子ビーム露光工程は、位置合わせマーク検出工程
において電子ビームを走査する際にレジスト膜が露光さ
れる被露光領域における電子ビームの露光量を、被露光
領域の外側の領域における電子ビームの露光量よりも小
さく設定する工程を含むことを特徴とする。
The second pattern forming method according to the present invention comprises:
A resist film depositing step of depositing a resist film on a film to be processed formed on a substrate; an alignment mark detecting step of scanning an electron beam to detect an alignment mark formed on the substrate; An electron beam exposure step of drawing a pattern by irradiating the resist film with a resist pattern, and a pattern forming step of developing the resist film irradiated with the electron beam to form a resist pattern. Sets the exposure amount of the electron beam in the exposed region where the resist film is exposed when scanning the electron beam in the alignment mark detection step, smaller than the exposure amount of the electron beam in the region outside the exposed region. It is characterized by including a step.

【0040】本発明の第2のパターン形成方法による
と、電子ビーム露光工程が位置合わせマーク検出工程に
おいて電子ビームを走査する際にレジスト膜が露光され
る被露光領域における電子ビームの露光量を、被露光領
域の外側の領域における電子ビームの露光量よりも小さ
く設定する工程を含むため、被露光領域における電子ビ
ームの露光量の総計を、被露光領域の外側の領域におけ
る電子ビームの露光量と同程度にすることができる。
According to the second pattern forming method of the present invention, when the electron beam exposure step scans the electron beam in the alignment mark detection step, the exposure amount of the electron beam in the exposed area where the resist film is exposed is In order to include a step of setting the exposure amount of the electron beam in the region outside the exposure region to be smaller than the total exposure amount of the electron beam in the exposure region, the exposure amount of the electron beam in the region outside the exposure region Can be about the same.

【0041】本発明の第1又は第2のパターン形成方法
において、レジスト膜はネガ型レジストからなり、被露
光領域は、ライン部同士の距離であるライン間距離が、
レジスト膜における後方散乱電子の飛跡の広がりを表す
ガウス分布の標準偏差である後方散乱半径の2倍以下の
値から、後方散乱電子の飛跡の広がりの最大値である後
方散乱電子到達半径の2倍を越える値まで徐々に変化し
ており、且つレジスト膜と同仕様のテスト用レジスト膜
の複数のライン部群に対して電子ビームをその露光量を
変化させながら照射した後、テスト用レジスト膜を現像
してテスト用レジスト膜のライン部間のスぺース部の中
央が残存し始めるライン間距離の最大値の2分の1を最
大露光半径としたときに、位置合わせマーク検出工程に
おいて電子ビームを走査する位置からの距離が最大露光
半径以内の領域であることが好ましい。
In the first or second pattern forming method of the present invention, the resist film is made of a negative resist, and the exposed area has a line-to-line distance, which is the distance between the line portions.
From the value of not more than twice the backscattering radius, which is the standard deviation of the Gaussian distribution representing the spread of the backscattered electrons in the resist film, to twice the backscattered electron arrival radius, which is the maximum value of the backscattered electrons. The electron beam is applied to a plurality of line groups of the test resist film having the same specifications as the resist film while changing the exposure amount. When the maximum exposure radius is set to 1/2 of the maximum value of the distance between the lines at which the center of the space portion between the line portions of the test resist film begins to develop, the electron beam is detected in the alignment mark detection step. It is preferable that the distance from the scanning position is within the maximum exposure radius.

【0042】本発明の第1又は第2のパターン形成方法
において、レジスト膜はポジ型レジストからなり、被露
光領域は、ライン部同士の距離であるライン間距離が、
レジスト膜における後方散乱電子の飛跡の広がりを表す
ガウス分布の標準偏差である後方散乱半径の2倍以下の
値から、後方散乱電子の飛跡の広がりの最大値である後
方散乱電子到達半径の2倍を越える値まで徐々に変化し
ており、且つレジスト膜と同仕様のテスト用レジスト膜
の複数のライン部群に対して電子ビームをその露光量を
変化させながら照射した後、テスト用レジスト膜を現像
してテスト用レジスト膜のライン部間のスぺース部の中
央が消滅し始めるライン間距離の最大値の2分の1を最
大露光半径としたときに、位置合わせマーク検出工程に
おいて電子ビームを走査する位置からの距離が最大露光
半径以内の領域であることが好ましい。
In the first or second pattern forming method of the present invention, the resist film is made of a positive resist, and the region to be exposed has a line-to-line distance that is a distance between line portions.
From the value of not more than twice the backscattering radius, which is the standard deviation of the Gaussian distribution representing the spread of the backscattered electrons in the resist film, to twice the backscattered electron arrival radius, which is the maximum value of the backscattered electrons. The electron beam is applied to a plurality of line groups of the test resist film having the same specifications as the resist film while changing the exposure amount. When the maximum exposure radius is set to 1/2 of the maximum value of the distance between the lines at which the center of the space between the line portions of the test resist film begins to disappear after development, the electron beam is used in the alignment mark detection step. It is preferable that the distance from the scanning position is within the maximum exposure radius.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態に係る電子ビーム露光法を用いたパタ
ーン形成方法について、図1を参照しながら説明する。
尚、第1の実施形態は、パターン形成の対象となるレジ
スト膜と同仕様のテスト用レジスト膜に対して電子ビー
ムを照射することにより、レジスト膜に吸収される第3
の露光源のエネルギーの電子ビームの照射点を中心とす
る強度分布である第3の吸収エネルギー強度分布を求
め、その結果を近接効果補正に利用するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a pattern forming method using an electron beam exposure method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the third resist absorbed in the resist film by irradiating the test resist film with the same specifications as the resist film to be patterned with the electron beam.
A third absorption energy intensity distribution, which is an intensity distribution centered on the electron beam irradiation point of the energy of the exposure source, is obtained, and the result is used for proximity effect correction.

【0044】図1において、11は前方散乱電子による
第1の規格化された吸収エネルギー強度分布、12は後
方散乱電子による第2の規格化された吸収エネルギー強
度分布、13は第3の露光源による第3の規格化された
吸収エネルギー強度分布を示している。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a first normalized absorption energy intensity distribution by forward scattered electrons, 12 denotes a second normalized absorption energy intensity distribution by back scattered electrons, and 13 denotes a third exposure source. 3 shows a third normalized absorbed energy intensity distribution according to the present invention.

【0045】まず、従来から知られている実験又はシミ
ュレーション等により、後方散乱半径βb 、後方散乱電
子到達半径rb 及びレジスト膜における電子ビームの照
射点に吸収される前方散乱電子のエネルギーである前方
散乱エネルギーEf を求めると共に、レジスト膜に吸収
される前方散乱電子のエネルギーの電子ビームの照射点
を中心とする強度分布である第1の吸収エネルギー強度
分布及びレジスト膜に吸収される後方散乱電子のエネル
ギーの電子ビームの照射点を中心とする強度分布である
第2の吸収エネルギー強度分布を求める。
[0045] First, by experiment or simulation or the like are conventionally known, is a forward scattering electrons of energy absorbed irradiation point of the electron beam in the backward scattering radius beta b, backscattered electrons reach the radius r b and the resist film with obtaining the forward scattering energy E f, backscatter is absorbed by the first absorbent energy intensity distribution and the resist film is an intensity distribution centered on the irradiation point of the electron beam energy of the forward scattered electrons absorbed in the resist film A second absorption energy intensity distribution, which is an intensity distribution centered on the electron beam irradiation point of the electron energy, is obtained.

【0046】次に、例えば図6に示すようなラインアン
ドスペースパターンを用いて、パターン形成の対象とな
るレジスト膜と同仕様のテスト用レジスト膜のライン部
Lに対して電子ビームをその露光量を変化させながら照
射する。
Next, using a line and space pattern as shown in FIG. 6, for example, an electron beam is applied to a line portion L of a test resist film having the same specification as the resist film to be formed. Irradiation while changing.

【0047】具体的には、課題を解決するための手段と
同じく図6に示すように、同様のラインアンドスペース
パターンを有する領域がA1 からAn まで縦方向に設定
されている。また、ライン間距離sは右方向に向かって
s=2βb 、2(βb+△βb)、・・・のように徐々に
大きくなるように設定されていると共に、最終(右端)
のライン間距離sがs>2rb になるように設定されて
いる。また、1つの領域内のすべてのライン部Lは同一
の露光量で露光されると共に、各領域毎の露光量は領域
1 においてはD1 、領域A2 においてはD2 、・・・
領域An においてはDn に設定されていると共に、例え
ばDn =D0 nD 、Dn =αn 0又はDn =D0
n△D等の数式に従ってD1 からDn まで徐々に大きく
なるように設定されている。
[0047] Specifically, as also shown in FIG. 6 and means for solving the problems, the region having the same line-and-space pattern is set in the vertical direction from A 1 to A n. The line spacing s is to the right direction s = 2β b, 2 (β b + △ β b), with are set so as to gradually increase as ..., final (rightmost)
Line spacing s of is set to be s> 2r b. Also, with all of the line portion L in one region are exposed at the same exposure amount, the exposure amount for each area D 1 in the area A 1, in the area A 2 D 2, · · ·
Together it is set to D n in the region A n, for example, D n = D 0 e n △ D, D n = α n D 0 or D n = D 0 +
It is set so as to gradually increase from D 1 to D n according to equation such as n △ D.

【0048】次に、テスト用レジスト膜としてネガ型レ
ジストを用いる場合は、テスト用レジスト膜を現像して
テスト用レジスト膜のライン部Lの中央が残存し始める
最小の露光量である第1の露光量Df 及びテスト用レジ
スト膜のスペース部Sの中央が残存し始める最小の露光
量である第2の露光量の、ライン間距離sを変数とする
関数D(s)を求める。
Next, when a negative resist is used as the test resist film, the first exposure amount is the minimum exposure amount at which the center of the line portion L of the test resist film begins to develop by developing the test resist film. the second exposure amount is the minimum amount of exposure which the center starts to remaining of the space portion S of the exposure dose D f and testing resist film, obtaining the function D (s) to the line spacing s variable.

【0049】また、テスト用レジスト膜としてポジ型レ
ジストを用いる場合は、テスト用レジスト膜を現像して
テスト用レジスト膜のライン部Lの中央が消滅し始める
最小の露光量である第1の露光量Df 及びテスト用レジ
スト膜のスペース部Sの中央が消滅し始める最小の露光
量である第2の露光量の、ライン間距離sを変数とする
関数D(s)を求める。
When a positive resist is used as the test resist film, the first exposure, which is the minimum exposure amount at which the center of the line portion L of the test resist film begins to disappear by developing the test resist film. the second exposure amount is the minimum amount of exposure which the center begins to disappearance of the space portion S of the amount D f and testing resist film, obtaining the function D (s) to the line spacing s variable.

【0050】このとき、図1に示すように、縦軸に最大
値が0(=log1)になるように規格化された吸収エ
ネルギー強度を示すlog(Df /D(s))、横軸に
電子ビーム入射点からの距離を示すs/2をプロットす
ることにより、第1、第2及び第3の規格化された吸収
エネルギー強度分布11、12、13をそれぞれ求める
ことができる。尚、電子ビーム入射点からの距離s/2
が0〜βb 間の規格化された吸収エネルギー強度分布
は、予め求めてある第1の吸収エネルギー強度分布及び
第2の吸収エネルギー強度分布を最大値が0(=log
1)になるように規格化して求めている。
At this time, as shown in FIG. 1, the vertical axis is log (D f / D (s)) indicating the absorbed energy intensity standardized so that the maximum value is 0 (= log 1), and the horizontal axis is The first, second, and third normalized absorption energy intensity distributions 11, 12, and 13 can be obtained by plotting s / 2 indicating the distance from the electron beam incident point. The distance s / 2 from the electron beam incident point
There is normalized absorbed energy intensity distribution between 0~β b, the first absorption energy intensity distribution and the second absorption energy intensity distribution that is calculated in advance the maximum value 0 (= log
It is standardized to satisfy 1).

【0051】図6に示すラインアンドスペースパターン
を用いて、シリコン基板上にスレッショルド感度約5μ
C/cm2 を有する住友化学工業(株)製のネガ型電子ビ
ームレジストNEB−22を膜厚0.5μm塗布して形
成されたレジスト膜に、加速電圧が70kVの電子ビー
ムを照射したところ、図2に示すような規格化された吸
収エネルギー強度分布が得られた。図2において、aは
前方散乱電子による第1の規格化された吸収エネルギー
強度分布、bは後方散乱電子による第2の規格化された
吸収エネルギー強度分布、cは第3の露光源による第3
の規格化された吸収エネルギー強度分布を示している。
Using a line and space pattern shown in FIG. 6, a threshold sensitivity of about 5 μm was formed on a silicon substrate.
When a resist film formed by applying a 0.5 μm-thick negative electron beam resist NEB-22 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. having C / cm 2 was irradiated with an electron beam having an acceleration voltage of 70 kV, A normalized absorbed energy intensity distribution as shown in FIG. 2 was obtained. In FIG. 2, a is a first normalized absorbed energy intensity distribution due to forward scattered electrons, b is a second normalized absorbed energy intensity distribution due to back scattered electrons, and c is a third normalized absorbed energy intensity distribution due to a third exposure source.
2 shows a normalized absorption energy intensity distribution of the above.

【0052】次に、レジスト膜に吸収される第3の露光
源のエネルギーの電子ビームの照射点を中心とする強度
分布である第3の吸収エネルギー強度分布を(Df /D
(s))×Ef として求める。
Next, the third absorption energy intensity distribution, which is the intensity distribution centered on the irradiation point of the electron beam at the energy of the third exposure source absorbed by the resist film, is represented by (D f / D
(S)) × E f .

【0053】尚、本実施形態においては、電子ビーム入
射点からの距離を示すs/2が後方散乱電子到達半径r
b を越える領域において、すなわち、レジスト膜におけ
る後方散乱電子の到達しうる領域である後方散乱電子到
達領域の外側の領域において、第3の吸収エネルギー強
度分布を求める。
In this embodiment, s / 2 indicating the distance from the electron beam incident point is the backscattered electron arrival radius r.
A third absorption energy intensity distribution is obtained in a region exceeding b , that is, in a region outside the backscattered electron reaching region which is a region where the backscattered electrons can reach in the resist film.

【0054】次に、第1、第2及び第3の吸収エネルギ
ー強度分布をそれぞれガウス分布に近似した後、近似さ
れた第1、第2及び第3の吸収エネルギー強度分布の和
を表す関数と、パターン形成の対象となるレジスト膜の
任意の位置における露光量の所定値つまり露光パターン
を表す関数とを畳み込み積分することにより、パターン
形成の対象となるレジスト膜の任意の位置に蓄積される
エネルギーの強度分布つまり蓄積エネルギー強度分布を
計算した後、該蓄積エネルギー強度分布が所望の分布に
なるように露光パターンを表す関数を修正する。
Next, after approximating the first, second and third absorption energy intensity distributions to Gaussian distributions respectively, a function representing the sum of the approximated first, second and third absorption energy intensity distributions is obtained. By convoluting and integrating a predetermined value of the exposure amount at an arbitrary position on the resist film to be patterned, that is, a function representing the exposure pattern, energy stored at an arbitrary position on the resist film to be patterned can be obtained. Is calculated, that is, the accumulated energy intensity distribution is calculated, and then the function representing the exposure pattern is corrected so that the accumulated energy intensity distribution becomes a desired distribution.

【0055】次に、前述の近接効果補正により電子ビー
ムの露光量を調節した後、基板上に形成されており、パ
ターン形成の対象となるレジスト膜に電子ビームを照射
することによりパターンを描画し、その後、電子ビーム
が照射されたレジスト膜の現像を行なうことによりレジ
スト膜の不要部分を選択的に除去してレジストパターン
を形成する。
Next, after adjusting the exposure amount of the electron beam by the above-described proximity effect correction, a pattern is drawn by irradiating the resist film, which is formed on the substrate and which is to be patterned, with the electron beam. Thereafter, by developing the resist film irradiated with the electron beam, unnecessary portions of the resist film are selectively removed to form a resist pattern.

【0056】第1の実施形態によると、前方散乱電子及
び後方散乱電子による第1及び第2の吸収エネルギー強
度分布に加えて、第3の露光源による第3の吸収エネル
ギー強度分布を用いて近接効果補正を行なうため、高感
度のレジストに対して高加速電圧の電子ビームを照射し
たときに近接効果補正の精度を向上させることができる
ので、パターンの寸法精度を向上させることができる。
According to the first embodiment, in addition to the first and second absorption energy intensity distributions due to the forward scattered electrons and the back scattered electrons, the third absorption energy intensity distribution due to the third exposure source is used. Since the effect correction is performed, the accuracy of the proximity effect correction can be improved when a highly sensitive resist is irradiated with an electron beam of a high acceleration voltage, so that the dimensional accuracy of the pattern can be improved.

【0057】また、第1の実施形態によると、パターン
形成の対象となるレジスト膜と同仕様のテスト用レジス
ト膜に対して電子ビームを照射することにより第3の露
光源による第3の吸収エネルギー強度分布を求めるた
め、第3の吸収エネルギー強度分布を高精度に求めるこ
とができるので、近接効果補正の精度をさらに向上させ
ることができる。
Further, according to the first embodiment, the test resist film having the same specification as the resist film to be patterned is irradiated with the electron beam, so that the third absorption energy by the third exposure source is obtained. Since the intensity distribution is obtained, the third absorption energy intensity distribution can be obtained with high accuracy, so that the accuracy of the proximity effect correction can be further improved.

【0058】また、第1の実施形態によると、感度が2
0μC/cm2 以下のレジスト膜に対して加速電圧が5
0kV以上の電子ビームを照射する場合、従来の電子ビ
ーム露光法を用いたパターン形成方法に比べて、パター
ンの寸法精度が顕著に向上する。
According to the first embodiment, the sensitivity is 2
The acceleration voltage is 5 for a resist film of 0 μC / cm 2 or less.
When irradiating an electron beam of 0 kV or more, the dimensional accuracy of the pattern is remarkably improved as compared with a conventional pattern forming method using an electron beam exposure method.

【0059】尚、第1の実施形態において、前方散乱電
子による第1の吸収エネルギー強度分布、後方散乱電子
による第2の吸収エネルギー強度分布及び第3の露光源
による第3の吸収エネルギー強度分布を近接効果補正に
用いたが、第1、第2及び第3の吸収エネルギー強度分
布に加えて、電子ビームの照射により基板中に生じる2
次電子のエネルギーのうちレジスト膜に吸収されるエネ
ルギーの電子ビームの照射点を中心とする強度分布であ
る第4の吸収エネルギー強度分布を近接効果補正に用い
てもよい。
In the first embodiment, the first absorption energy intensity distribution due to the forward scattered electrons, the second absorption energy intensity distribution due to the back scattered electrons, and the third absorption energy intensity distribution due to the third exposure source. Although used for the proximity effect correction, in addition to the first, second and third absorption energy intensity distributions, the electron beam irradiation causes
A fourth absorption energy intensity distribution, which is an intensity distribution centered on the irradiation point of the electron beam of the energy absorbed by the resist film among the energies of the secondary electrons, may be used for the proximity effect correction.

【0060】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る電子ビーム露光法を用いたパターン形成
方法について、図3を参照しながら説明する。尚、第2
の実施形態は、電子ビームにより基板中に発生するX線
を前述の第3の露光源とみなして、レジスト膜に吸収さ
れるX線のエネルギーの電子ビームの照射点を中心とす
る強度分布である第3の吸収エネルギー強度分布を計算
により求め、その結果を近接効果補正に利用するもので
ある。
(Second Embodiment) Hereinafter, a pattern forming method using an electron beam exposure method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second
In the embodiment, the X-ray generated in the substrate by the electron beam is regarded as the third exposure source, and the intensity distribution of the energy of the X-ray absorbed by the resist film around the irradiation point of the electron beam is considered as the center. A third absorption energy intensity distribution is obtained by calculation, and the result is used for proximity effect correction.

【0061】図3は、レジスト膜を通過した後に基板に
入射して散乱する散乱電子の1つの飛跡及び電子ビーム
により基板中に発生するX線の1つの経路を模式的に示
したものである。
FIG. 3 schematically shows one track of scattered electrons incident on the substrate after passing through the resist film and scattered, and one path of X-rays generated in the substrate by the electron beam. .

【0062】図3において、21は基板、22はレジス
ト膜、23はレジスト膜22を通過した後に基板21に
入射する入射電子、24は基板21中で散乱する散乱電
子の飛跡、25はX線の1つの経路、26はX線の発生
中心を表している。また、図3において、l(エル)は
基板21における入射電子23の入射点からレジスト膜
22におけるX線の到達点までの第1の距離、RはX線
の発生中心26からレジスト膜22におけるX線の到達
点までの第2の距離、dは基板21の表面からX線の発
生中心26までの第3の距離、θはX線の放射角を表し
ている。
In FIG. 3, reference numeral 21 denotes a substrate; 22, a resist film; 23, incident electrons incident on the substrate 21 after passing through the resist film 22; 24, tracks of scattered electrons scattered in the substrate 21; , 26 represents the center of X-ray generation. In FIG. 3, l is a first distance from the incident point of the incident electrons 23 on the substrate 21 to the arrival point of the X-ray on the resist film 22, and R is the distance from the X-ray generation center 26 to the resist film 22. A second distance from the X-ray arrival point, d represents a third distance from the surface of the substrate 21 to the X-ray generation center 26, and θ represents a radiation angle of the X-ray.

【0063】まず、従来から知られているモンテカルロ
シミュレーション等により、前方散乱半径βf 、後方散
乱半径βb 及び後方散乱電子到達半径rb を求めると共
に、レジスト膜22に吸収される前方散乱電子のエネル
ギーの電子ビームの照射点を中心とする強度分布である
第1の吸収エネルギー強度分布及びレジスト膜22に吸
収される後方散乱電子のエネルギーの電子ビームの照射
点を中心とする強度分布である第2の吸収エネルギー強
度分布を求める。
[0063] First, the Monte Carlo simulation or the like which have been conventionally known, forward scattering radius beta f, with obtaining a backscattering radius beta b and backscattered electrons reach the radius r b, the forward scattered electrons are absorbed in the resist film 22 A first absorption energy intensity distribution, which is an intensity distribution centered on the irradiation point of the electron beam of energy, and a first absorption energy intensity distribution, which is centered on the irradiation point of the electron beam, of the energy of the backscattered electrons absorbed by the resist film 22. 2 is obtained.

【0064】次に、モンテカルロシミュレーション等に
より求めた散乱電子の飛跡24から散乱電子の平均の深
さを求める。X線は電子が基板21中で散乱する際に発
生するので、X線の発生中心26の深さを表す第3の距
離dは散乱電子の平均の深さに等しくなる。このよう
に、第3の距離dの値が求まると、任意の第1の距離l
の値に対してR2 =l2 +d2 の関係式を用いることに
より、第2の距離Rの値が一意に決まる。
Next, the average depth of the scattered electrons is determined from the scattered electron tracks 24 obtained by Monte Carlo simulation or the like. Since X-rays are generated when electrons are scattered in the substrate 21, the third distance d representing the depth of the X-ray generation center 26 is equal to the average depth of the scattered electrons. As described above, when the value of the third distance d is obtained, an arbitrary first distance l
, The value of the second distance R is uniquely determined by using the relational expression of R 2 = l 2 + d 2 .

【0065】次に、基板21に入射する入射電子23に
印加するのと同じ加速電圧を用いて、基板21と同仕様
のターゲットに電子ビームを照射する場合に、単位電流
当たりの電子ビームの照射により発生するX線の強度分
布I(λ ,θ)を実験的に又は理論式[Ludwig Reimer, Sc
anning Electron Microscopy, Spriger-Verlag, pp158-
169]を用いて求める。尚、λはX線の波長を表し、θは
x線の放射角を表す。また、放射角θは、任意の第1の
距離lの値に対してtanθ=d/lの関係式を用いる
ことにより一意に決まる。
Next, when irradiating a target having the same specifications as the substrate 21 with an electron beam using the same acceleration voltage applied to the incident electrons 23 incident on the substrate 21, the irradiation of the electron beam per unit current is performed. The intensity distribution I (λ, θ) of X-rays generated by the method is experimentally or theoretically calculated [Ludwig Reimer, Sc
anning Electron Microscopy, Spriger-Verlag, pp158-
169]. Here, λ represents the wavelength of the X-ray, and θ represents the radiation angle of the x-ray. Further, the radiation angle θ is uniquely determined by using a relational expression of tan θ = d / l for an arbitrary value of the first distance l.

【0066】次に、単位電流当たりの電子ビームに含ま
れる単位時間当たりの電子の個数nをn=1/電気素量
の関係式を用いて求めた後、電子ビーム中の電子1個当
たりから発生するX線の強度分布をI(λ ,θ)/nとし
て求める。このとき、基板21における入射電子23の
入射点の直下において、X線が多量に発生する範囲はX
線が到達する範囲に比較して十分狭い領域であると考え
られるため、X線の発生源を点光源とみなせるので、I
(λ ,θ)/nの強度を有するX線の点光源が、基板21
における入射電子23の入射点の直下であって基板21
の表面からの深さが第3の距離dに等しい位置つまりX
線の発生中心26の位置に存在していると仮定すること
ができる。
Next, the number n of electrons per unit time contained in the electron beam per unit current is obtained by using the relational expression of n = 1 / elementary charge. The intensity distribution of the generated X-rays is obtained as I (λ, θ) / n. At this time, immediately below the incident point of the incident electrons 23 on the substrate 21, the range in which a large amount of X-rays is generated is X
Since the region is considered to be sufficiently narrow compared to the range reached by the rays, the source of X-rays can be regarded as a point light source.
An X-ray point light source having an intensity of (λ, θ) / n
And the substrate 21 just below the incident point of the incident electrons 23
At a position where the depth from the surface is equal to the third distance d, ie, X
It can be assumed that it is located at the line origin 26.

【0067】次に、従来から知られている基板21に対
する波長λのX線の透過率をa(λ)として、波長λのX
線がX線の発生中心26から第2の距離Rの位置にある
レジスト膜22に到達したときのX線の強度を電子1個
あたり、exp(−R/a(λ))×I(λ ,θ)/n×Δλ
として求める。次に、従来から知られている単位強度の
X線がレジスト膜22に蓄積するエネルギーの割合をg
(λ)として、波長λのX線によりレジスト膜22が露光
される強度を、g(λ)× exp(−R/a(λ))×I(λ
,θ)/n×Δλとして求める。次に、この強度をX線
の波長λについて積分することにより、レジスト膜22
に吸収されるX線のエネルギーの電子ビームの照射点を
中心とする強度分布である第3の吸収エネルギー強度分
布を、Σ[g(λ)×exp(−R/a(λ)) ×I(λ ,θ)
/n×Δλ] として求める。
Next, assuming that the transmittance of the conventionally known X-ray of the wavelength λ to the substrate 21 is a (λ),
The intensity of the X-ray when the line reaches the resist film 22 located at the second distance R from the X-ray generation center 26 is calculated as exp (−R / a (λ)) × I (λ , θ) / n × Δλ
Asking. Next, the ratio of the energy that the conventionally-known unit intensity X-rays accumulates in the resist film 22 is expressed by g
As (λ), the intensity at which the resist film 22 is exposed to X-rays having a wavelength λ is represented by g (λ) × exp (−R / a (λ)) × I (λ
, θ) / n × Δλ. Next, by integrating this intensity with respect to the wavelength λ of the X-ray, the resist film 22
The third absorption energy intensity distribution, which is the intensity distribution centered on the irradiation point of the electron beam with the energy of the X-ray absorbed by, is expressed as Σ [g (λ) × exp (−R / a (λ)) × I (λ, θ)
/ N × Δλ].

【0068】尚、本実施形態においては、第1の距離l
が後方散乱電子到達半径rb を越える領域において、す
なわち、レジスト膜22における後方散乱電子の到達し
うる領域である後方散乱電子到達領域の外側の領域にお
いて、第3の吸収エネルギー強度分布を求める。
In the present embodiment, the first distance l
There in a region beyond the backscattered electrons reach the radius r b, i.e., in the outer region of the back scattered electrons reach the region is a region that can reach the backscattered electrons in the resist film 22, obtains the third absorption energy intensity distribution.

【0069】次に、予め求めてある第1及び第2の吸収
エネルギー強度分布をそれぞれガウス分布に近似した
後、近似された第1及び第2の吸収エネルギー強度分布
と第3の吸収エネルギー強度分布との和を表す関数と、
レジスト膜22の任意の位置における露光量つまり露光
パターンを表す関数とを畳み込み積分することにより、
レジスト膜22の任意の位置に蓄積されるエネルギーの
強度分布つまり蓄積エネルギー強度分布を計算した後、
該蓄積エネルギー強度分布が所望の分布になるように露
光パターンを表す関数を修正する。
Next, after the first and second absorption energy intensity distributions obtained in advance are approximated to Gaussian distributions, respectively, the approximated first and second absorption energy intensity distributions and third absorption energy intensity distributions are approximated. And a function that represents the sum of
By convolving and integrating the exposure amount at an arbitrary position of the resist film 22, that is, the function representing the exposure pattern,
After calculating the intensity distribution of energy stored at an arbitrary position on the resist film 22, that is, the stored energy intensity distribution,
The function representing the exposure pattern is modified so that the stored energy intensity distribution becomes a desired distribution.

【0070】次に、前述の近接効果補正により電子ビー
ムの露光量を調節した後、基板21に形成されたレジス
ト膜22に対して電子ビームを照射することによりパタ
ーンを描画し、その後、電子ビームが照射されたレジス
ト膜22の現像を行なうことによりレジスト膜22の不
要部分を選択的に除去してレジストパターンを形成す
る。
Next, after adjusting the exposure amount of the electron beam by the above-described proximity effect correction, a pattern is drawn by irradiating the resist film 22 formed on the substrate 21 with the electron beam. Is developed to selectively remove unnecessary portions of the resist film 22 to form a resist pattern.

【0071】第2の実施形態によると、前方散乱電子及
び後方散乱電子による第1及び第2の吸収エネルギー強
度分布に加えて、第3の露光源とみなしたX線による第
3の吸収エネルギー強度分布を用いて近接効果補正を行
なうため、高感度のレジストに対して高加速電圧の電子
ビームを照射したときに近接効果補正の精度を向上させ
ることができるので、パターンの寸法精度を向上させる
ことができる。
According to the second embodiment, in addition to the first and second absorption energy intensity distributions due to forward scattered electrons and back scattered electrons, the third absorption energy intensity due to X-rays regarded as a third exposure source Since the proximity effect correction is performed using the distribution, the accuracy of the proximity effect correction can be improved when a highly sensitive resist is irradiated with an electron beam of a high accelerating voltage. Can be.

【0072】また、第2の実施形態によると、簡易な数
値計算により第3の吸収エネルギー強度分布を求めるこ
とができるため、近接効果補正を簡易に行なうことがで
きる。
Further, according to the second embodiment, since the third absorbed energy intensity distribution can be obtained by simple numerical calculation, the proximity effect correction can be easily performed.

【0073】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係る電子ビーム露光法を用いたパターン形成
方法について、図4を参照しながら説明する。尚、第3
の実施形態は、パターン形成の対象となるレジスト膜と
同仕様のテスト用レジスト膜に対して電子ビームを照射
することにより、図4に示すように第3の露光源により
レジスト膜が露光される被露光領域を求め、その結果を
位置合わせマーク周辺部におけるパターン形成に利用す
るものである。
(Third Embodiment) A pattern forming method using an electron beam exposure method according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The third
In the embodiment, the resist film is exposed by a third exposure source as shown in FIG. 4 by irradiating an electron beam to a test resist film having the same specification as the resist film to be patterned. A region to be exposed is obtained, and the result is used for pattern formation in the peripheral portion of the alignment mark.

【0074】図4は、基板上に形成された位置合わせマ
ーク及びその周辺部を基板の真上から見た図である。
FIG. 4 is a diagram showing the alignment mark formed on the substrate and its peripheral portion as viewed from directly above the substrate.

【0075】図4において、31は位置合わせマーク、
32はマーク検出のため電子ビームを走査する位置、3
3は第3の露光源によりレジスト膜が露光される被露光
領域、34は被露光領域33の内側に描画されるパター
ン、35は被露光領域33の外側に描画されるパター
ン、rX は最大露光半径を表している。位置合わせマー
ク31としては、基板に対してエッチングを行なうこと
により形成された段差、又はシリコン等からなる基板上
に形成され、シリコン等より大きな原子番号を有する例
えばタングステン等からなる凸マーク等が用いられる。
In FIG. 4, 31 is an alignment mark,
Numeral 32 denotes a position where an electron beam is scanned for detecting a mark, 3
3 the area to be exposed to the resist film is exposed by the third exposure source, the maximum pattern drawn on the inside of the exposure region 33, the pattern 35 is drawn to the outside of the exposure region 33, r X 34 Represents the exposure radius. As the alignment mark 31, a step formed by performing etching on the substrate, or a convex mark formed on a substrate made of silicon or the like and having a larger atomic number than silicon or the like, for example, made of tungsten or the like is used. Can be

【0076】尚、図4において、図示は省略しているが
基板上には位置合わせマーク31と共にレジスト膜が形
成されている。
Although not shown in FIG. 4, a resist film is formed on the substrate together with the alignment mark 31.

【0077】まず、モンテカルロシミュレーション等に
より後方散乱半径βb 及び後方散乱電子到達半径rb
求める。
[0077] First, the backscattering radius beta b and backscattered electrons reach the radius r b by Monte Carlo simulation.

【0078】次に、例えば図6に示すようなラインアン
ドスペースパターンを用いて、パターン形成の対象とな
るレジスト膜と同仕様のテスト用レジスト膜のライン部
Lに対して電子ビームをその露光量を変化させながら照
射する。
Next, using a line-and-space pattern as shown in FIG. 6, for example, an electron beam is applied to a line portion L of a test resist film having the same specifications as the resist film to be patterned. Irradiation while changing.

【0079】具体的には、課題を解決するための手段と
同じく図6に示すように、同様のラインアンドスペース
パターンを有する領域がA1 からAn まで縦方向に設定
されている。また、ライン間距離sは右方向に向かって
s=2βb 、2(βb+△βb)、・・・のように徐々に
大きくなるように設定されていると共に、最終(右端)
のライン間距離sがs>2rb になるように設定されて
いる。また、1つの領域内のすべてのライン部は同一の
露光量で露光されると共に、各領域毎の露光量は領域A
1 においてはD1 、領域A2 においてはD2 、・・・領
域An においてはDn に設定されていると共に、例えば
n =D0 nD 、Dn =αn 0 、又はDn =D0
+n△D等の数式に従ってD1 からDn まで徐々に大き
くなるように設定されている。
[0079] Specifically, as also shown in FIG. 6 and means for solving the problems, the region having the same line-and-space pattern is set in the vertical direction from A 1 to A n. The line spacing s is to the right direction s = 2β b, 2 (β b + △ β b), with are set so as to gradually increase as ..., final (rightmost)
Line spacing s of is set to be s> 2r b. In addition, all the line portions in one area are exposed with the same exposure amount, and the exposure amount for each area is the area A
D 1 in 1, D 2 in the area A 2, together with the set to D n in the ... area A n, for example, D n = D 0 e n △ D, D n = α n D 0, Or D n = D 0
+ Are set so as to gradually increase as the formula n △ D, etc. from D 1 to D n.

【0080】次に、テスト用レジスト膜としてネガ型レ
ジストを用いる場合は、テスト用レジスト膜を現像して
テスト用レジスト膜のスペース部Sの中央が残存し始め
るライン間距離sの最大値を求める。
Next, when a negative resist is used as the test resist film, the test resist film is developed to obtain the maximum value of the line-to-line distance s at which the center of the space S of the test resist film starts to remain. .

【0081】また、テスト用レジスト膜としてポジ型レ
ジストを用いる場合は、テスト用レジスト膜を現像して
テスト用レジスト膜のスペース部Sの中央が消滅し始め
るライン間距離sの最大値を測定する。
When a positive resist is used as the test resist film, the test resist film is developed to measure the maximum value of the line-to-line distance s at which the center of the space S of the test resist film starts to disappear. .

【0082】次に、測定されたライン間距離sの最大値
を2で割ることにより最大露光半径rX を求める。
Next, the maximum exposure radius r X is obtained by dividing the measured maximum value of the line-to-line distance s by two.

【0083】図6に示すラインアンドスペースパターン
を用いて、シリコン基板上にスレッショルド感度約5μ
C/cm2 を有する住友化学工業(株)製のネガ型電子ビ
ームレジストNEB−22を膜厚0.5μm塗布して形
成されたテスト用レジスト膜に、加速電圧が70kVの
電子ビームを照射することにより最大露光半径rX を求
めたところ約70μmであった。
Using the line and space pattern shown in FIG. 6, a threshold sensitivity of about 5 μm was formed on a silicon substrate.
An electron beam having an acceleration voltage of 70 kV is applied to a test resist film formed by applying a 0.5 μm-thick negative electron beam resist NEB-22 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. having C / cm 2. As a result, the maximum exposure radius r X was determined to be about 70 μm.

【0084】次に、基板上に形成されており、パターン
形成の対象となるレジスト膜に対して、図4に示すよう
に、マーク検出のため電子ビームを走査する位置32か
らの距離が最大露光半径rX を越える領域においての
み、すなわち位置合わせマーク31を検出するため電子
ビームを走査する際に第3の露光源によりレジスト膜が
露光される被露光領域33の外側の領域においてのみ電
子ビームを照射することによりパターンを描画する。
Next, as shown in FIG. 4, the distance from the electron beam scanning position 32 for mark detection to the resist film formed on the substrate and subject to pattern formation is the maximum exposure. only in the region beyond the radius r X, namely the electron beam only in the outer region of the exposure area 33 where the resist film is exposed by the third exposure source when scanning electron beam for detecting the alignment mark 31 The pattern is drawn by irradiation.

【0085】次に、電子ビームが照射されたレジスト膜
の現像を行なうことによりレジスト膜の不要部分を選択
的に除去してレジストパターンを形成する。
Next, by developing the resist film irradiated with the electron beam, unnecessary portions of the resist film are selectively removed to form a resist pattern.

【0086】第3の実施形態によると、第3の露光源に
よりレジスト膜が露光される被露光領域33の外側の領
域においてのみパターンを描画するため、マーク検出の
ため電子ビームを走査した際に第3の露光源によりレジ
スト膜が露光されてパターンの寸法精度が劣化すること
を防ぐことができる。
According to the third embodiment, since the pattern is drawn only in the region outside the exposed region 33 where the resist film is exposed by the third exposure source, the electron beam is scanned when detecting the mark. It is possible to prevent the dimensional accuracy of the pattern from deteriorating due to the exposure of the resist film by the third exposure source.

【0087】尚、被露光領域33にパターン34を描画
する必要がある場合には、被露光領域33の外側の領域
にパターン35を描画するのに用いる露光量に比べて、
マーク検出のため電子ビームを走査した際のレジスト膜
に対する露光量の分だけ小さい露光量を用いて被露光領
域33に電子ビームを照射することにより、パターン3
4を描画することが好ましい。このようにすると、被露
光領域33におけるパターン34の寸法精度を、被露光
領域33の外側の領域におけるパターン35の寸法精度
と同程度にすることができる。
When it is necessary to draw the pattern 34 in the exposed area 33, the exposure amount used to draw the pattern 35 in the area outside the exposed area 33 is smaller
By irradiating the area 33 to be exposed with an electron beam using an exposure amount smaller than the exposure amount on the resist film when the electron beam is scanned for mark detection, the pattern 3 is obtained.
4 is preferably drawn. In this way, the dimensional accuracy of the pattern 34 in the exposed region 33 can be made substantially equal to the dimensional accuracy of the pattern 35 in the region outside the exposed region 33.

【0088】[0088]

【発明の効果】本発明の第1のパターン形成方法による
と、位置合わせマーク検出工程において電子ビームを走
査する際にレジスト膜が露光されてパターンの寸法精度
が劣化することを防ぐことができる。
According to the first pattern forming method of the present invention, it is possible to prevent the resist film from being exposed when the electron beam is scanned in the alignment mark detecting step, thereby preventing the dimensional accuracy of the pattern from deteriorating.

【0089】本発明の第2のパターン形成方法による
と、被露光領域における電子ビームの露光量の総計を被
露光領域の外側の領域における電子ビームの露光量と同
程度にすることができるため、被露光領域におけるパタ
ーンの寸法精度を被露光領域の外側の領域におけるパタ
ーンの寸法精度と同程度にすることができる。
According to the second pattern forming method of the present invention, the total exposure amount of the electron beam in the region to be exposed can be made substantially equal to the exposure amount of the electron beam in the region outside the region to be exposed. The dimensional accuracy of the pattern in the region to be exposed can be made comparable to the dimensional accuracy of the pattern in the region outside the region to be exposed.

【0090】本発明の第1又は第2のパターン形成方法
において、レジスト膜がネガ型レジストからなり、被露
光領域が、ライン部同士の距離であるライン間距離が、
レジスト膜における後方散乱電子の飛跡の広がりを表す
ガウス分布の標準偏差である後方散乱半径の2倍以下の
値から、後方散乱電子の飛跡の広がりの最大値である後
方散乱電子到達半径の2倍を越える値まで徐々に変化し
ており、且つレジスト膜と同仕様のテスト用レジスト膜
の複数のライン部群に対して電子ビームをその露光量を
変化させながら照射した後、テスト用レジスト膜を現像
してテスト用レジスト膜のライン部間のスぺース部の中
央が残存し始めるライン間距離の最大値の2分の1を最
大露光半径としたときに、位置合わせマーク検出工程に
おいて電子ビームを走査する位置からの距離が最大露光
半径以内の領域であると、テスト用レジスト膜を用いる
ことにより最大露光半径を高精度に求めることができる
ため、被露光領域を高精度に求めることができる。
In the first or second pattern forming method of the present invention, the resist film is made of a negative resist, and the region to be exposed has a line-to-line distance that is a distance between line portions.
From the value of not more than twice the backscattering radius, which is the standard deviation of the Gaussian distribution representing the spread of the backscattered electrons in the resist film, to twice the backscattered electron arrival radius, which is the maximum value of the backscattered electrons. The electron beam is applied to a plurality of line groups of the test resist film having the same specifications as the resist film while changing the exposure amount. When the maximum exposure radius is set to 1/2 of the maximum value of the distance between the lines at which the center of the space portion between the line portions of the test resist film begins to develop, the electron beam is detected in the alignment mark detection step. If the distance from the scanning position is within the maximum exposure radius, the maximum exposure radius can be determined with high accuracy by using the test resist film. It can be determined with high accuracy.

【0091】本発明の第1又は第2のパターン形成方法
において、レジスト膜がポジ型レジストからなり、被露
光領域が、ライン部同士の距離であるライン間距離が、
レジスト膜における後方散乱電子の飛跡の広がりを表す
ガウス分布の標準偏差である後方散乱半径の2倍以下の
値から、後方散乱電子の飛跡の広がりの最大値である後
方散乱電子到達半径の2倍を越える値まで徐々に変化し
ており、且つレジスト膜と同仕様のテスト用レジスト膜
の複数のライン部群に対して電子ビームをその露光量を
変化させながら照射した後、テスト用レジスト膜を現像
してテスト用レジスト膜のライン部間のスぺース部の中
央が消滅し始めるライン間距離の最大値の2分の1を最
大露光半径としたときに、位置合わせマーク検出工程に
おいて電子ビームを走査する位置からの距離が最大露光
半径以内の領域であると、テスト用レジスト膜を用いる
ことにより最大露光半径を高精度に求めることができる
ため、被露光領域を高精度に求めることができる。
In the first or second pattern forming method of the present invention, the resist film is made of a positive resist, and the region to be exposed has a line-to-line distance that is a distance between line portions.
From the value of not more than twice the backscattering radius, which is the standard deviation of the Gaussian distribution representing the spread of the backscattered electrons in the resist film, to twice the backscattered electron arrival radius, which is the maximum value of the backscattered electrons. The electron beam is applied to a plurality of line groups of the test resist film having the same specifications as the resist film while changing the exposure amount. When the maximum exposure radius is set to 1/2 of the maximum value of the distance between the lines at which the center of the space between the line portions of the test resist film begins to disappear after development, the electron beam is used in the alignment mark detection step. If the distance from the scanning position is within the maximum exposure radius, the maximum exposure radius can be determined with high accuracy by using the test resist film. It can be determined with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る電子ビーム露光
法を用いたパターン形成方法において、前方散乱電子、
後方散乱電子及び第3の露光源による規格化された吸収
エネルギー強度分布を示す図である。
FIG. 1 shows a method for forming a pattern using an electron beam exposure method according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a diagram illustrating a normalized absorption energy intensity distribution by backscattered electrons and a third exposure source.

【図2】本発明の第1の実施形態に係る電子ビーム露光
法を用いたパターン形成方法において、テスト用レジス
ト膜に対して電子ビームを照射することにより求めた前
方散乱電子、後方散乱電子及び第3の露光源による規格
化された吸収エネルギー強度分布を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of forming a pattern using an electron beam exposure method according to the first embodiment of the present invention; FIG. 9 is a diagram showing a normalized absorption energy intensity distribution by a third exposure source.

【図3】本発明の第2の実施形態に係る電子ビーム露光
法を用いたパターン形成方法において、レジスト膜を通
過した後に基板に入射して散乱する散乱電子の1つの飛
跡及び基板中に発生するX線の1つの経路を示す図であ
る。
FIG. 3 shows one trace of scattered electrons incident on a substrate after passing through a resist film and generated in the substrate and in the substrate in the pattern forming method using the electron beam exposure method according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing one path of an X-ray to be emitted.

【図4】本発明の第3の実施形態に係る電子ビーム露光
法を用いたパターン形成方法において、基板上に形成さ
れた位置合わせマーク及びその周辺部を真上から見た図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a positioning mark formed on a substrate and a peripheral portion thereof viewed from directly above in a pattern forming method using an electron beam exposure method according to a third embodiment of the present invention.

【図5】(a)はレジスト膜中で前方散乱した後に基板
中で後方散乱する電子の1つの飛跡を示す図であり、
(b)は前方散乱電子の飛跡の広がり及び後方散乱電子
の飛跡の広がりが分布する様子を示す図である。
FIG. 5 (a) is a diagram showing one track of electrons that are scattered forward in a substrate after being scattered forward in a resist film;
(B) is a diagram showing how the spread of the track of forward scattered electrons and the spread of the track of back scattered electrons are distributed.

【図6】電子ビーム露光法における近接効果補正の精度
を調べるために用いるラインアンドスペースパターンを
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a line and space pattern used to check the accuracy of proximity effect correction in the electron beam exposure method.

【図7】(a)〜(c)はライン部間の距離を変えなが
らライン部に電子ビームを照射した際の後方散乱電子到
達領域の変化を示す図である。
FIGS. 7A to 7C are diagrams showing a change in a backscattered electron reaching region when an electron beam is irradiated on a line portion while changing the distance between the line portions.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

βf 前方散乱半径 βb 後方散乱半径 rb 後方散乱電子到達半径 rX 最大露光半径 L ライン部 S スペース部 s ライン間距離 Df 第1の露光量 D(s) 第2の露光量のライン間距離sを変数とする関
数 a 第1の規格化された吸収エネルギー強度分布 b 第2の規格化された吸収エネルギー強度分布 c 第3の規格化された吸収エネルギー強度分布 l 入射電子の入射点からX線の到達点までの距離 R X線の発生中心からX線の到達点までの距離 d 基板の表面からX線の発生中心までの距離 θ X線の放射角 1 基板 2 レジスト膜 3 入射電子 4 前方散乱電子の飛跡 5 後方散乱電子の飛跡 6 前方散乱電子の飛跡の広がり 7 後方散乱電子の飛跡の広がり 8 第1のガウス分布 9 第2のガウス分布 11 第1の規格化された吸収エネルギー強度分布 12 第2の規格化された吸収エネルギー強度分布 13 第3の規格化された吸収エネルギー強度分布 21 基板 22 レジスト膜 23 入射電子 24 散乱電子の飛跡 25 X線の1つの経路 26 X線の発生中心 31 位置合わせマーク 32 マーク検出のため電子ビームを走査する位置 33 被露光領域 34 パターン 35 パターン
β f Forward scattering radius β b Back scattering radius r b Back scattered electron arrival radius r X Maximum exposure radius L Line part S Space part s Distance between lines D f First exposure amount D (s) Second exposure amount line Function having the distance s as a variable a First normalized absorbed energy intensity distribution b Second normalized absorbed energy intensity distribution c Third normalized absorbed energy intensity distribution l Incident point of incident electrons Distance from X-ray generation center to X-ray arrival point d Distance from substrate surface to X-ray generation center θ Radiation angle of X-ray 1 Substrate 2 Resist film 3 Injection Electrons 4 Traces of forward scattered electrons 5 Traces of back scattered electrons 6 Spread of tracks of forward scattered electrons 7 Spread of tracks of back scattered electrons 8 First Gaussian distribution 9 Second Gaussian distribution 11 First normalized absorption Energy intensity Cloth 12 Second normalized absorbed energy intensity distribution 13 Third normalized absorbed energy intensity distribution 21 Substrate 22 Resist film 23 Incident electrons 24 Trace of scattered electrons 25 One path of X-ray 26 Generation of X-ray Center 31 Alignment mark 32 Electron beam scanning position for mark detection 33 Exposed area 34 Pattern 35 Pattern

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された被加工膜の上にレジ
スト膜を堆積するレジスト膜堆積工程と、 電子ビームを走査して前記基板上に形成された位置合わ
せマークを検出する位置合わせマーク検出工程と、 電子ビームを前記レジスト膜に対して照射することによ
りパターンを描画する電子ビーム露光工程と、 電子ビームが照射された前記レジスト膜を現像してレジ
ストパターンを形成するパターン形成工程とを備えたパ
ターン形成方法において、 前記電子ビーム露光工程は、前記位置合わせマーク検出
工程において電子ビームを走査する際に前記レジスト膜
が露光される被露光領域の外側の領域においてのみ前記
パターンを描画する工程を含むことを特徴とするパター
ン形成方法。
A resist film depositing step of depositing a resist film on a film to be processed formed on a substrate; and an alignment mark for scanning an electron beam to detect an alignment mark formed on the substrate. A detecting step, an electron beam exposure step of drawing a pattern by irradiating the resist film with an electron beam, and a pattern forming step of developing the resist film irradiated with the electron beam to form a resist pattern. In the pattern forming method, the electron beam exposure step is a step of drawing the pattern only in a region outside the exposed region where the resist film is exposed when scanning the electron beam in the alignment mark detection step. A pattern forming method comprising:
【請求項2】 基板上に形成された被加工膜の上にレジ
スト膜を堆積するレジスト膜堆積工程と、 電子ビームを走査して前記基板上に形成された位置合わ
せマークを検出する位置合わせマーク検出工程と、 電子ビームを前記レジスト膜に対して照射することによ
りパターンを描画する電子ビーム露光工程と、 電子ビームが照射された前記レジスト膜を現像してレジ
ストパターンを形成するパターン形成工程とを備えたパ
ターン形成方法において、 前記電子ビーム露光工程は、前記位置合わせマーク検出
工程において電子ビームを走査する際に前記レジスト膜
が露光される被露光領域における電子ビームの露光量
を、前記被露光領域の外側の領域における電子ビームの
露光量よりも小さく設定する工程を含むことを特徴とす
るパターン形成方法。
2. A resist film depositing step of depositing a resist film on a film to be processed formed on a substrate, and an alignment mark for detecting an alignment mark formed on the substrate by scanning an electron beam. A detecting step, an electron beam exposure step of drawing a pattern by irradiating the resist film with an electron beam, and a pattern forming step of developing the resist film irradiated with the electron beam to form a resist pattern. In the pattern forming method, the electron beam exposure step includes: setting an exposure amount of the electron beam in an exposure area where the resist film is exposed when scanning the electron beam in the alignment mark detection step; A step of setting the exposure amount of the electron beam to be smaller than an exposure amount of an electron beam in a region outside the pattern. .
【請求項3】 前記レジスト膜はネガ型レジストからな
り、 前記被露光領域は、 ライン部同士の距離であるライン間距離が、前記レジス
ト膜における後方散乱電子の飛跡の広がりを表すガウス
分布の標準偏差である後方散乱半径の2倍以下の値か
ら、後方散乱電子の飛跡の広がりの最大値である後方散
乱電子到達半径の2倍を越える値まで徐々に変化してお
り、且つ前記レジスト膜と同仕様のテスト用レジスト膜
の複数のライン部群に対して電子ビームをその露光量を
変化させながら照射した後、前記テスト用レジスト膜を
現像して前記テスト用レジスト膜のライン部間のスぺー
ス部の中央が残存し始めるライン間距離の最大値の2分
の1を最大露光半径としたときに、 前記位置合わせマーク検出工程において電子ビームを走
査する位置からの距離が前記最大露光半径以内の領域で
あることを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン
形成方法。
3. The resist film is made of a negative type resist, and the exposed region has a Gaussian distribution standard in which the distance between lines, which is the distance between line portions, represents the spread of tracks of backscattered electrons in the resist film. The deviation gradually decreases from a value equal to or less than twice the backscattering radius to a value exceeding twice the radius of arrival of the backscattered electrons, which is the maximum value of the spread of the tracks of the backscattered electrons, and the resist film and After irradiating a plurality of line groups of the test resist film of the same specification with an electron beam while changing the exposure amount, the test resist film is developed and a gap between the line portions of the test resist film is developed. When a half of the maximum value of the distance between lines at which the center of the base portion starts to remain is set as the maximum exposure radius, from the position where the electron beam is scanned in the alignment mark detection step, 3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the distance is a region within the maximum exposure radius. 4.
【請求項4】 前記レジスト膜はポジ型レジストからな
り、 前記被露光領域は、 ライン部同士の距離であるライン間距離が、前記レジス
ト膜における後方散乱電子の飛跡の広がりを表すガウス
分布の標準偏差である後方散乱半径の2倍以下の値か
ら、後方散乱電子の飛跡の広がりの最大値である後方散
乱電子到達半径の2倍を越える値まで徐々に変化してお
り、且つ前記レジスト膜と同仕様のテスト用レジスト膜
の複数のライン部群に対して電子ビームをその露光量を
変化させながら照射した後、前記テスト用レジスト膜を
現像して前記テスト用レジスト膜のライン部間のスぺー
ス部の中央が消滅し始めるライン間距離の最大値の2分
の1を最大露光半径としたときに、 前記位置合わせマーク検出工程において電子ビームを走
査する位置からの距離が前記最大露光半径以内の領域で
あることを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン
形成方法。
4. The resist film is made of a positive resist, and the exposed region has a Gaussian distribution standard in which the distance between lines, which is the distance between line portions, indicates the spread of tracks of backscattered electrons in the resist film. The deviation gradually decreases from a value equal to or less than twice the backscattering radius to a value exceeding twice the radius of arrival of the backscattered electrons, which is the maximum value of the spread of the tracks of the backscattered electrons, and the resist film and After irradiating a plurality of line groups of the test resist film of the same specification with an electron beam while changing the exposure amount, the test resist film is developed and a gap between the line portions of the test resist film is developed. When a half of the maximum value of the distance between lines at which the center of the base portion starts to disappear is set as the maximum exposure radius, the position of the electron beam scanning in the alignment mark detecting step is determined. 3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the distance is a region within the maximum exposure radius. 4.
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