JP2000223392A - Method and apparatus for electron beam lithography - Google Patents

Method and apparatus for electron beam lithography

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JP2000223392A
JP2000223392A JP1941399A JP1941399A JP2000223392A JP 2000223392 A JP2000223392 A JP 2000223392A JP 1941399 A JP1941399 A JP 1941399A JP 1941399 A JP1941399 A JP 1941399A JP 2000223392 A JP2000223392 A JP 2000223392A
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JP
Japan
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electron beam
beam lithography
chip
field magnification
charge
Prior art date
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JP1941399A
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Japanese (ja)
Inventor
Noritsugu Yoshizawa
規次 吉沢
Taku Kasuga
卓 春日
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deflectional deviation of an electron beam for improving the writing positional accuracy by correcting the field magnification factor change due to the resist surface potential. SOLUTION: A step 1 of calculating stored charge quantity per chip from a desired pattern writing ratio and an effective dosage is executed to write a pattern 2 and is followed by a step 2 of writing a pattern on a chip 1, step 3 of calculating the field magnification factor change ΔR(i-1, i) of a chip i from a chip i-1, step 4 of feeding back the change ΔR(i-1, i) to a lithography apparatus, and step 5 of correcting the deflection voltage of this apparatus so that the offset value ΔR(i-1, i)=0. Next, in the patterning operation, corrections are made, starting from step 3 to write again a pattern on the next chip, and this is repeated until patterns are written on all the chips. Thus, the charge up is prevented effectively, without providing a conductive film, etc., on a photoresist to be exposed.

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、電子線描画方法及
び電子線描画装置に関する。本発明は、たとえば、UL
SI等の微細化した半導体デバイス等の製造について電
子線描画技術を用いる場合に、高制度で電子線描画を行
う手段として利用することができる電子線描画方法及び
電子線描画装置を提供するものである。
The present invention relates to an electron beam lithography method and an electron beam lithography apparatus. The present invention relates to, for example, UL
The present invention provides an electron beam lithography method and an electron beam lithography apparatus which can be used as a means for performing electron beam lithography at a high precision when an electron beam lithography technique is used for the manufacture of miniaturized semiconductor devices such as SI. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子線描画における帯電の影響による位
置精度劣化は、チャージアップ現象としてよく知られて
いる。電子はマイナス電荷を持っているため、滞留した
電荷の作る電界によって、次々に入射する電子線の軌道
を曲げ、所望の位置からのズレが生じる。加速電圧50
kVにおけるチャージアップ現象は、従来まではそれほ
ど報告数は多くはないが、今後は、たとえば0.1μm
ルールのULSI微細回路パターニングするにあたっ
て、パターン間つなぎやアライメント精度等、位置精度
誤差要因となり得るもので、むしろもはや無視できない
領域に来ていると考えられる。
2. Description of the Related Art Position accuracy deterioration due to the influence of charging in electron beam drawing is well known as a charge-up phenomenon. Since electrons have negative charges, the trajectories of successively incident electron beams are bent by an electric field generated by the staying charges, and a shift from a desired position occurs. Acceleration voltage 50
The charge-up phenomenon at kV has not so far been reported so far.
In patterning the ULSI fine circuit according to the rule, the pattern may be a factor of positional accuracy error such as pattern connection and alignment accuracy, and it is considered that the pattern has come to an area that can no longer be ignored.

【0003】チャージアップ防止策としては、レジスト
上に導電膜を設ける手法が一般的である。導電膜をアー
ス電位に保つことにより、レジスト中に電子が滞留して
も、静電遮蔽効果により電界は外部に漏洩しない。最近
では、たとえば複数の化学材料メーカーより導電膜が市
販されており、入手可能になっている。しかし、このよ
うな導電膜を使用する場合は、プロセスが複雑になるこ
と、導電膜との界面ミキシングの発生等により、レジス
トの解像力が劣化する場合がある等の問題が挙げられて
いる。
As a measure for preventing charge-up, a method of providing a conductive film on a resist is generally used. By keeping the conductive film at the ground potential, even if electrons stay in the resist, the electric field does not leak outside due to the electrostatic shielding effect. Recently, conductive films have been commercially available from, for example, a plurality of chemical material manufacturers and have become available. However, when such a conductive film is used, there are problems that the process becomes complicated and that the resolution of the resist may be deteriorated due to the occurrence of interface mixing with the conductive film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、導電膜を必要とせず、レジスト膜
単層だけでも有効に適用可能なチャージアップ防止手段
を提供しようとするものである。すなわち、本発明の目
的は、被露光レジストに導電膜を設けなくても、有効に
チャージアップを防止でき、よって、レジストの解像力
の劣化などの問題無く、チャージアップ発生に伴う影響
を防止できる電子線描画方法及び電子線描画装置を提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to provide a charge-up preventing means which does not require a conductive film and can be effectively applied with only a single resist film. It is. That is, an object of the present invention is to prevent charge-up effectively without providing a conductive film on a resist to be exposed, thereby preventing the influence of charge-up occurrence without problems such as deterioration in resolution of the resist. An object of the present invention is to provide a line drawing method and an electron beam drawing apparatus.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子線描画
方法は、フォトレジスト(たとえば化学増幅レジスト)
をマスクとして電子線描画によりパターニングを行う電
子線描画方法において、レジスト表面電位によるフィー
ルド倍率の変化量を補正する工程を有するものである。
According to the present invention, there is provided an electron beam lithography method, comprising: a photoresist (for example, a chemically amplified resist);
An electron beam lithography method for patterning by electron beam lithography using a mask as a mask includes a step of correcting a change in field magnification due to a resist surface potential.

【0006】この発明によれば、レジスト表面電位に起
因するフィールド倍率の変化量を補正することにより、
電子ビームの偏向ズレを抑え、描画位置精度を向上させ
ることができる。よって、チャージアップなどがあっ
て、レジスト表面電位が変化しても、フィールド倍率の
変化量を補正するので、導電膜を必ずしも要すること無
く適正な露光が達成でき、精度を向上させることができ
るのである。
According to the present invention, by correcting the amount of change in the field magnification caused by the resist surface potential,
The deflection deviation of the electron beam can be suppressed, and the drawing position accuracy can be improved. Therefore, even if there is charge-up or the like and the resist surface potential changes, the amount of change in the field magnification is corrected, so that proper exposure can be achieved without necessarily requiring a conductive film, and accuracy can be improved. is there.

【0007】また、本発明に係る電子線描画方法は、フ
ォトレジストをマスクとして電子線描画によりパターニ
ングを行う電子線描画方法において、レジスト表面の蓄
積電荷量と描画チップのフィールド倍率変化量との相関
関係を関数化する工程を有する構成とする。
Further, according to the electron beam writing method of the present invention, in the electron beam writing method of performing patterning by electron beam writing using a photoresist as a mask, the correlation between the accumulated charge amount on the resist surface and the field magnification change amount of the writing chip is provided. The configuration includes a step of converting the relationship into a function.

【0008】また、本発明に係る電子線描画装置は、フ
ォトレジストをマスクとして電子線描画によりパターニ
ングを行う電子線描画装置において、レジスト表面の蓄
積電荷量と描画チップのフィールド倍率変化量との相関
関係を関数化する関数化機構を有する構成とする。
In an electron beam lithography apparatus according to the present invention, there is provided an electron beam lithography apparatus which performs patterning by electron beam lithography using a photoresist as a mask. A configuration having a functioning mechanism for functioning the relationship is adopted.

【0009】これら発明についても、チャージアップな
どによりレジスト表面電位が変化しても、フィールド倍
率の変化量を補正することにより適正露光が達成でき、
精度を向上させることができる。導電膜は必ずしも要さ
ずに、かかる効果が得られる。
In these inventions, even if the resist surface potential changes due to charge-up or the like, proper exposure can be achieved by correcting the amount of change in the field magnification.
Accuracy can be improved. Such an effect can be obtained without necessarily using a conductive film.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について述べ、また、本発明の具体的な好まし
い実施の形態例を説明する。但し当然のことではある
が、本発明は以下の説明及び図示の実施の形態例に限定
されるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, and specific preferred embodiments of the present invention will be described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment described and illustrated below.

【0011】基本的に本発明は、電子線描画によりレジ
ストをマスクに用いて半導体集積回路等の微細回路を、
パターニングする際、レジスト表面電位に起因するフィ
ールド倍率の変化量を補正することにより、電子ビーム
の偏向ズレを抑え、描画位置精度を向上させるものであ
る。
Basically, according to the present invention, a fine circuit such as a semiconductor integrated circuit is formed by electron beam lithography using a resist as a mask.
At the time of patterning, the amount of change in the field magnification caused by the resist surface potential is corrected, thereby suppressing the deflection deviation of the electron beam and improving the drawing position accuracy.

【0012】具体的に好ましくは、たとえば、ステッパ
(投影露光装置)により、アライメントマーク等の位置
決め部を掘りこんだマスクを用いて、電子ビーム−フォ
トアライメント評価におけるフィールド倍率とレジスト
蓄積電荷との相関関係を関数化し、これを描画装置にフ
ィードバックして、描画精度の向上を図るようにする。
以下に、具体的な実施の形態例について説明する。
More specifically, for example, the correlation between the field magnification and the resist accumulated charge in the electron beam-photo alignment evaluation is preferably measured using a mask in which a positioning portion such as an alignment mark is dug by a stepper (projection exposure apparatus). The relationship is formed into a function, and the function is fed back to the drawing apparatus so as to improve the drawing accuracy.
Hereinafter, specific embodiments will be described.

【0013】実施の形態例1 本実施の形態例においては、フォトレジストをマスクと
して電子線描画によりパターニングを行う際に、レジス
ト表面の蓄積電荷量と描画チップのフィールド倍率変化
量との相関関係を関数化する。このような関数化が実現
できれば、レジスト表面電位に起因するフィールド倍率
変化量を補正することが可能となる。したがって、本実
施の形態例によれば、レジストたとえば化学増幅レジス
トをマスクに、たとえば静電チャックステージを有する
電子線描画装置により半導体装置回路の微細回路パター
ンをパターニングする場合、レジスト表面電位に起因す
るフィールド倍率変化量を補正することが可能ならしめ
られる。このような補正に基づいて描画するようにすれ
ば、電子ビームの偏向ズレを抑え、描画位置精度を向上
させるようにできる。この実施の形態例では、上記相関
関係の関数化までを実施する。
Embodiment 1 In this embodiment, when patterning is performed by electron beam lithography using a photoresist as a mask, the correlation between the amount of accumulated charge on the resist surface and the amount of field magnification change of the lithography chip is determined. Make it a function. If such a function can be realized, it is possible to correct the field magnification change caused by the resist surface potential. Therefore, according to the present embodiment, when a fine circuit pattern of a semiconductor device circuit is patterned by an electron beam lithography apparatus having an electrostatic chuck stage using a resist, for example, a chemically amplified resist as a mask, it is caused by the resist surface potential. It is possible to correct the field magnification change amount. If drawing is performed based on such correction, it is possible to suppress deflection deviation of the electron beam and improve drawing position accuracy. In this embodiment, the processing up to the functioning of the correlation is performed.

【0014】関数化の説明に先立ち、描画装置を用いて
レジストに電子線描画を行った際に、レジストチャージ
アップによりどの程度の位置精度劣化が生じるかを実際
に調べた実験について説明する。
Prior to the description of the function, an experiment for actually examining the degree of positional accuracy deterioration caused by resist charge-up when electron beam drawing is performed on a resist using a drawing apparatus will be described.

【0015】図8を参照する。図8は、可変成形方式も
しくは部分一括露光方式の代表的な電子線描画装置の光
学系を概略図示したものである。図8中、符号8aは荷
電ビーム源、8bは照射レンズ、8cはブランカ、8d
は第1アパーチャマスク、8eは成形レンズ、8fは成
形偏向器、8gは第2アパーチャマスク、8hは縮小レ
ンズ、8iは副偏向器、8jは対物レンズ、8kは焦点
補正レンズ、8lは主偏向器である。一般的な場合につ
いて、このような描画装置を用いてレジストに電子線描
画を行った際に、レジストチャージアップによりどの程
度の位置精度劣化が生じるかを特定するため、次の確認
実験を行った。
Referring to FIG. FIG. 8 schematically illustrates an optical system of a typical electron beam lithography apparatus of a variable shaping method or a partial batch exposure method. 8, reference numeral 8a denotes a charged beam source, 8b denotes an irradiation lens, 8c denotes a blanker, and 8d.
Is a first aperture mask, 8e is a shaping lens, 8f is a shaping deflector, 8g is a second aperture mask, 8h is a reduction lens, 8i is a sub deflector, 8j is an objective lens, 8k is a focus correction lens, and 8l is a main deflection. It is a vessel. In the general case, when performing electron beam lithography on a resist using such a lithography system, the following confirmation experiment was performed in order to identify the degree of positional accuracy degradation caused by resist charge-up. .

【0016】図2を参照する。ウエハ左端1列の3チッ
プ(図4の左端1列のダミチャージ付与チップである3
チップ参照)に、図2に示したようなダミーチャージを
与える。すなわち、ダミーパターンを描画するチャージ
ダミーセル21を、図示のように重ね合わせ精度パター
ン(重ね測定パターン)23を取り囲むように、均等に
配置する。図示では、16個のセルが重ね測定パターン
23をほぼ正方形状に取り囲む形で、配置する。この場
合のチップサイズは25mm□、ダミー描画率は5.5
%、トータル蓄積電荷量は52μC/chipである。
チャージダミーセル21は、拡大して図3に示す。符号
22は接続精度評価パターンである。なお、主偏向フィ
ールドサイズは5005μm□、副偏向フィールドサイ
ズは455μm□、副々偏向フィールドサイズは65μ
m□で描画した。図中、符号24で、455μmサブフ
ィールドユニットを示す。図2に示すようなユニット
を、必要に応じて、副々フィールド中心に配置する(す
なわち、図2の重ね測定パターンが副々フィールドに該
当するようにする)。図3に示すように、チャージダミ
ーセル21のラインアンドスペースパターン31とパッ
ドパターン32との両者の面積は同一にそろえるものと
し、パッドタイプのパターンか、ラインアンドスペース
タイプのパターンか、どちらかを使用する。
Referring to FIG. The three chips in the leftmost row of the wafer (the three chips in the leftmost row of FIG.
Dummy charge as shown in FIG. That is, the charge dummy cells 21 for drawing the dummy pattern are uniformly arranged so as to surround the overlay accuracy pattern (overlay measurement pattern) 23 as shown in the figure. In the figure, 16 cells are arranged so as to surround the overlapping measurement pattern 23 in a substantially square shape. In this case, the chip size is 25 mm square, and the dummy drawing rate is 5.5.
%, And the total accumulated charge amount is 52 μC / chip.
The charge dummy cell 21 is shown in FIG. Reference numeral 22 denotes a connection accuracy evaluation pattern. The main deflection field size is 5005 μm □, the sub deflection field size is 455 μm □, and the sub deflection field size is 65 μm.
Draw with m □. In the drawing, reference numeral 24 indicates a 455 μm subfield unit. The unit as shown in FIG. 2 is arranged at the center of the sub-field as required (that is, the overlay measurement pattern of FIG. 2 corresponds to the sub-field). As shown in FIG. 3, the area of the line-and-space pattern 31 and the area of the pad pattern 32 of the charge dummy cell 21 are the same, and either a pad-type pattern or a line-and-space-type pattern is used. .

【0017】続いて、ウエハ左下から上方向の順番で、
アライメント精度測定マーク(図示例では主尺20μ
m、副尺8μmのボックス・イン・ボックスマークであ
り、図2のダミーパターンの中心に配置したボックスマ
ークである)を随時描画する。この時、主尺のマークは
KrFステッパによりあらかじめ下地シリコン基板に掘
り込んだものを使用した。アライメントマークの露光量
は10μC/cm2 で描画を行った。
Subsequently, in order from the lower left of the wafer to the upper direction,
Alignment accuracy measurement mark (main scale 20μ in the example shown)
m, a box-in-box mark of vernier 8 μm, which is a box mark arranged at the center of the dummy pattern in FIG. 2). At this time, the mark of the main scale used was a mark dug into a base silicon substrate in advance by a KrF stepper. Writing was performed at an exposure amount of the alignment mark of 10 μC / cm 2 .

【0018】レジストプロセスは次のように行った。ま
ず、主尺マーク付き下地シリコン基板上にポリビニルフ
ェノール樹脂を主成分とするネガ型化学増幅レジストN
EB22(住友化学株式会社製)を膜厚1.5μm厚で
塗布する。続いて上記ダミーパターンとアライメントマ
ークを描画後、PEB処理(露光前熱処理)を行い、現
像液(TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドライ
ド)2.38%)により現像処理を行い、パターニング
を完了する。
The resist process was performed as follows. First, a negative chemically amplified resist N containing polyvinylphenol resin as a main component is placed on an underlying silicon substrate with a main scale mark.
EB22 (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is applied in a thickness of 1.5 μm. Subsequently, after the dummy pattern and the alignment mark are drawn, PEB processing (heat treatment before exposure) is performed, and development processing is performed using a developing solution (TMAH (tetramethylammonium hydride) 2.38%) to complete the patterning.

【0019】上記方法により作成したウエハの重ね合わ
せ精度の測定は下記のように行った。合わせ精度測定器
は光学式測定器LA2000(株式会社日立製作所製)
を用い、測定条件は、チップ中心の5005μm□フィ
ールド内の中心と、周辺のコーナーに配置したサブフィ
ールドの計9箇所の各フィールド中心、合計9箇所×3
7チップで行った。
The measurement of the overlay accuracy of the wafer prepared by the above method was performed as follows. The alignment accuracy measuring instrument is an optical measuring instrument LA2000 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
The measurement conditions were as follows: the center of the chip center in a 5005 μm square field, and the center of each of a total of nine subfields arranged at peripheral corners, a total of nine points × 3
Performed with 7 chips.

【0020】各チップにおける主偏向フィールド倍率値
の実測値を図4に示す。図4(a)は、ウエハ上のチッ
プの配置を示し、左端1列の3チップTが、ダミーチャ
ージが与えられるチップTである。図4(b)に、各チ
ップにおける主偏向フィールド倍率値の実測値(pp
m)を各チップ内に記載して示す。ダミーチャージが与
えられたチップTの主偏向フィールド倍率値から、順
次、チップTに遠くなるほど、フィールド倍率値は小さ
くなっている。
FIG. 4 shows the measured values of the main deflection field magnification value in each chip. FIG. 4A shows an arrangement of chips on a wafer, and three chips T in the leftmost column are chips T to which a dummy charge is applied. FIG. 4B shows the measured value (pp) of the main deflection field magnification value in each chip.
m) is shown in each chip. From the main deflection field magnification value of the chip T to which the dummy charge has been given, the field magnification value decreases as the distance from the chip T increases.

【0021】図4のデータを、ダミーチャージからの距
離依存という形でグラフ化すると、図5のようになる。
図5から明らかに理解されるように、ダミーチャージに
近いほどフィールド倍率が大きく、ダミーチャージの影
響を受けない領域との差がレンジで20ppm(500
5μm□フィールドの場合で、片側50nm)もの倍率
差が生じることがわかった。このとき、ダミーチャージ
から影響を受ける距離は50mmと、予想外に広範囲で
あることがわかった。
FIG. 5 is a graph of the data of FIG. 4 in the form of a dependence on the distance from the dummy charge.
As can be clearly understood from FIG. 5, the field magnification is larger as the position is closer to the dummy charge, and the difference from the region not affected by the dummy charge is 20 ppm (500 ppm).
In the case of a 5 μm square field, a magnification difference of as much as 50 nm on one side was found to occur. At this time, it was found that the distance affected by the dummy charge was 50 mm, which was unexpectedly wide.

【0022】この実施の形態例においては、上記では実
験的に求めたチャージアップに依存するフィールド倍率
変化量を、解析的に求める。以下、この手法について、
詳述する。
In this embodiment, the field magnification change amount which depends on the charge-up experimentally obtained in the above is obtained analytically. In the following,
It will be described in detail.

【0023】まず、チャージアップに依存するフィール
ド倍率変化量を解析的に求めるためのモデルと、電界関
数式の導入、及び電界分布とフィールド倍率との相関関
係について述べる。
First, a model for analytically calculating the amount of change in field magnification depending on charge-up, introduction of an electric field function formula, and a correlation between an electric field distribution and a field magnification will be described.

【0024】図6に示すのは、電磁気学における電気影
像法の概念を利用した表面電位モデルであり、これをダ
ミーチャージの表面電位計算のモデルとする。図中、符
号61は導体の表面(V=0)であり、62はウエハ表
面である。
FIG. 6 shows a surface potential model utilizing the concept of the electroimaging method in electromagnetism, which is used as a model for calculating the surface potential of the dummy charge. In the figure, reference numeral 61 denotes a conductor surface (V = 0), and reference numeral 62 denotes a wafer surface.

【0025】導体表面電界の計算について説明する。図
6に示した電気影像モデルにおいて、ウエハ表面62上
に存在する電荷−Qの影響により、静電誘導により導体
表面に電荷密度σ(y,z)が誘起される。σ(y,
z)がx方向に作る電界Eは、電荷からの距離が近いほ
ど大きく、偏向ビームを時間とともに曲げ、その結果フ
ィールド倍率を拡大させる。電気影像法により導出した
電界関数E(y)を下記に示す。
The calculation of the conductor surface electric field will be described. In the electric image model shown in FIG. 6, a charge density σ (y, z) is induced on the conductor surface by electrostatic induction due to the influence of the charge −Q existing on the wafer surface 62. σ (y,
The electric field E created by z) in the x-direction increases as the distance from the charge decreases, bending the deflected beam over time, thereby increasing the field magnification. The electric field function E (y) derived by the electric image method is shown below.

【0026】[0026]

【数1】 Ex(y)=(−Q・d/2πε0 )〔d2 +y2 -3/2 (1)Ex (y) = (− Q · d / 2πε 0 ) [d 2 + y 2 ) −3/2 (1)

【0027】これは、EBリソグラフィにおけるチャー
ジアップ現象を、電気影像法に仮定するという本発明者
の知見に基づいて、静電気の基本解法にしたがって解く
ことにより、得られる。
This can be obtained by solving the charge-up phenomenon in the EB lithography according to the basic solution of static electricity based on the knowledge of the present inventor assuming an electric image method.

【0028】いま、上述した確認実験において、チャー
ジアップによりフィールド倍率が変動した原因を、下記
のように考察する。図7に示す、フィールド拡大発生の
推定メカニズムの説明図を参照する。図7はレジスト単
層の場合をモデルとしており、図7中、符号71は電子
ビーム(ここでは50kV)、72は本来あるべき電子
の軌跡、73は位置ズレが生じた電子の軌跡を示す。符
号74は等電位面を示し、75は対物レンズ、76は偏
向器である。
Now, in the above-described confirmation experiment, the reason why the field magnification fluctuates due to charge-up will be considered as follows. Reference is made to the explanatory diagram of the mechanism for estimating the occurrence of field expansion shown in FIG. FIG. 7 shows a model of a single resist layer. In FIG. 7, reference numeral 71 denotes an electron beam (here, 50 kV), reference numeral 72 denotes an original trajectory of electrons, and reference numeral 73 denotes an trajectory of an electron having a positional shift. Reference numeral 74 denotes an equipotential surface, 75 denotes an objective lens, and 76 denotes a deflector.

【0029】レジストチャージアップにより、ウエハ高
さ方向に発生した電界により、中心ビームは曲げられな
いものの、偏向ビームはウエハ面方向にクーロン力を受
け、位置ズレが生じ、その結果フィールド拡大が誘発さ
れる。すなわち、このモデルによれば、符号Bで示すよ
うに、フィールド中心でのビームのズレは生じないが、
符号Aで示すように、フィールド周辺ではフィールドが
拡大する。そのフィールド拡大の量は、上記確認実験で
示した電界に比例することを確認しているので、以下説
明する。
Although the center beam is not bent by the electric field generated in the height direction of the wafer due to the resist charge-up, the deflection beam receives a Coulomb force in the direction of the wafer surface, causing a positional shift, thereby inducing a field expansion. You. That is, according to this model, as shown by the symbol B, the beam does not shift at the center of the field,
As indicated by the symbol A, the field expands around the field. Since it has been confirmed that the amount of the field expansion is proportional to the electric field shown in the above confirmation experiment, it will be described below.

【0030】図6におけるαを電子の入射角、V0 をx
方向初速度とすると、x方向の偏向ビームの運動方程式
を解くことにより、偏向量ΔRは次のように求まる。
In FIG. 6, α is the incident angle of electrons, and V 0 is x
Assuming the initial velocity in the direction, the deflection amount ΔR is obtained as follows by solving the equation of motion of the deflection beam in the x direction.

【0031】[0031]

【数2】 ΔR=(α・d/4)・(d/Vacc)・Ex (2)ΔR = (α · d / 4) · (d / Vacc) · Ex (2)

【0032】したがって、偏向ズレ量は、電界Eに比例
することがわかった(式(2)参照)。
Accordingly, it has been found that the amount of deflection shift is proportional to the electric field E (see equation (2)).

【0033】実際に、式(1)に示した電界分布をd=
30mmのときに、実験結果にフィッティングさせてみ
たところ、良く一致することを確認した。結果を図9に
示す。図9はダミーチャージ距離依存を、ウエハ上の位
置を横軸とし、フィールド倍率を縦軸として示したもの
で、点線で断続的に示すのは実験結果であり、実戦で連
続的に示すのは電界計算結果(電界影像モデルによる計
算結果)である。
Actually, the electric field distribution shown in the equation (1) is expressed as d =
At 30 mm, fitting to the experimental results confirmed that they matched well. FIG. 9 shows the results. FIG. 9 shows the dependence of the dummy charge distance on the horizontal axis of the position on the wafer and the vertical axis of the field magnification. The intermittent dotted line shows the experimental results, and the continuous one shown in the actual battle is It is an electric field calculation result (calculation result by an electric field image model).

【0034】上述したように、本実施の形態例によれ
ば、フォトレジストをマスクとして電子線描画によりパ
ターニングを行う際に、レジスト表面の蓄積電荷量と描
画チップのフィールド倍率変化量との相関関係を関数化
することができた。このように、蓄積電荷量とフィール
ド倍率値との関係を関数化することにより、実パターン
における位置ズレ量の定量的な見積もりが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, when patterning is performed by electron beam lithography using a photoresist as a mask, the correlation between the amount of charge accumulated on the resist surface and the amount of field magnification change of the lithography chip is obtained. Could be functionalized. In this way, by making the relationship between the accumulated charge amount and the field magnification value into a function, it is possible to quantitatively estimate the positional shift amount in the actual pattern.

【0035】実施の形態例2 本実施の形態例では、実施の形態例1で求めたフィール
ド倍率関数を用いて、実デバイスにおける位置ズレ量を
定量的に見積もり、電子線描画順序にしたがってフィー
ルド倍率値を補正するように電子線描画装置の偏向電圧
を補正することにより、描画位置精度を向上させる。
Embodiment 2 In this embodiment, the amount of positional deviation in an actual device is quantitatively estimated using the field magnification function obtained in Embodiment 1, and the field magnification is calculated in accordance with the electron beam drawing order. By correcting the deflection voltage of the electron beam drawing apparatus so as to correct the value, the drawing position accuracy is improved.

【0036】図1に、本実施の形態例におけるフィール
ド倍率値補正アルゴリズムを示す。図1に示すように、
本実施の形態例においては、所望のパターン描画率と実
効ドーズ量から1チップ当たりの蓄積電荷量を算出する
工程1を行い、チップ1を描画2する。次いで、上記求
めた式を適用する。すなわち、爾後の描画について、チ
ップi−1から受けるチップiのフィールド倍率変化量
ΔR(i−1,i)を前記(2)式により算出3する
(前記(2)式及びその説明参照)。次ぎに、該ΔR
(i−1,i)をオフセット値として描画装置にフィー
ドバック4する。これに基づき、オフセット値ΔR(i
−1,i)=0となるように、描画装置の偏向電圧を補
正し、チップiを描画5する。次いで、次の描画操作に
移り、再び上記工程3から、順次補正を行って、次のチ
ップを描画する。全チップが描画されれば、つまりこの
事例ではi=37まで上記のアルゴリズムを繰り返せ
ば、終了とする。
FIG. 1 shows a field magnification value correction algorithm in this embodiment. As shown in FIG.
In the present embodiment, the step 1 of calculating the accumulated charge amount per chip from the desired pattern drawing rate and the effective dose is performed, and the chip 1 is drawn 2. Next, the above-described equation is applied. That is, with respect to the subsequent drawing, the field magnification change amount ΔR (i-1, i) of the chip i received from the chip i-1 is calculated 3 by the above equation (2) (see the above equation (2) and its description). Next, the ΔR
Feedback (4) is provided to the drawing apparatus using (i-1, i) as an offset value. Based on this, the offset value ΔR (i
The deflection voltage of the drawing device is corrected so that −1, i) = 0, and the chip i is drawn 5. Next, the process proceeds to the next drawing operation, and the correction is sequentially performed again from the above-mentioned step 3 to draw the next chip. If all the chips are drawn, that is, if the above algorithm is repeated until i = 37 in this case, the process is terminated.

【0037】図1に示した補正アルゴリズムについて、
チップが描画時に受ける電荷蓄積の概念を図示すると、
図10のようになる。図10は、#iチップが描画時に
受ける電荷蓄積を概念的に示すものである。
The correction algorithm shown in FIG.
To illustrate the concept of charge accumulation that the chip receives during drawing,
As shown in FIG. FIG. 10 conceptually shows charge accumulation received by the #i chip at the time of drawing.

【0038】図10において、#iチップが描画前に受
ける蓄積電荷量は、#1から#i−1までの描画チップ
から受ける総電荷量であり、その量は実施の形態例1に
おける式(1)を用いて、下記のように見積もることが
できる。
In FIG. 10, the accumulated charge amount received by the #i chip before drawing is the total charge amount received from the drawing chips # 1 to # i−1, and the amount is expressed by the equation (1) in the first embodiment. Using 1), it can be estimated as follows.

【0039】[0039]

【数3】 σ(y,z)=ε0 E =ΣN i=1 (−Q・d/2π)〔d2 +yi 2 +zi 2 -3/2 (3)Equation 3] σ (y, z) = ε 0 E = Σ N i = 1 (-Q · d / 2π) [d 2 + y i 2 + z i 2) -3/2 (3)

【0040】式(3)より式(2)のExが求まり、式
(2)よりΔRが求まる。図1に示したアルゴリズム中
のオフセット補正量ΔRとして、式(3)、式(2)よ
り求めた上記値を描画装置にフィードバックする。この
結果、描画位置精度が格段に向上した高精度描画を実現
できる。なお、式(3)で得られる値と、アルゴリズム
中のΔR(i−1,i)=0となる値とは、対応するも
のである。
Ex of the formula (2) is obtained from the formula (3), and ΔR is obtained from the formula (2). The above value obtained from Expressions (3) and (2) is fed back to the drawing apparatus as the offset correction amount ΔR in the algorithm shown in FIG. As a result, it is possible to realize high-precision drawing in which the drawing position accuracy is significantly improved. Note that the value obtained by Expression (3) corresponds to the value of ΔR (i-1, i) = 0 in the algorithm.

【0041】本実施の形態例によれば、蓄積電荷量とフ
ィールド倍率値との関係を関数化することにより、実パ
ターンにおける位置ズレ量を定量的に見積もることが可
能になった。かつ、これを利用して、たとえば導電膜な
どを用いる必要なく、レジストプロセス特にレジスト単
層プロセスにおいてレジストチャージアップによる描画
位置精度劣化を補正して、高精度の半導体集積回路パタ
ーンを加工することが可能となった。
According to the present embodiment, it is possible to quantitatively estimate the amount of positional deviation in the actual pattern by making the relationship between the accumulated charge amount and the field magnification value a function. Further, by utilizing this, it is possible to process a highly accurate semiconductor integrated circuit pattern by compensating for deterioration of drawing position accuracy due to resist charge-up in a resist process, particularly in a resist single layer process, without using a conductive film or the like. It has become possible.

【0042】[0042]

【発明の効果】上述したように、本発明の電子線描画方
法及び電子線描画装置によれば、被露光レジストに導電
膜などを設けなくても、有効にチャージアップを防止で
き、よって、レジストの解像力の劣化などの問題無く、
チャージアップ発生に伴う影響を防止できる。
As described above, according to the electron beam lithography method and the electron beam lithography apparatus of the present invention, charge-up can be effectively prevented without providing a conductive film or the like on a resist to be exposed. Without any problems such as deterioration of resolution
It is possible to prevent the influence due to the occurrence of charge-up.

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

【図1】 本発明の実施の形態例2におけるフィールド
倍率値補正アルゴリズムを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a field magnification value correction algorithm according to a second embodiment of the present invention.

【図2】 描画パターンデータの概略を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an outline of drawing pattern data.

【図3】 チャージダミーパターンセルの拡大図であ
る。
FIG. 3 is an enlarged view of a charge dummy pattern cell.

【図4】 フィールド倍率値の実測値を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing actual measurement values of field magnification values.

【図5】 フィールド倍率値のダミーチャージとの距離
依存性を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the distance dependency of a field magnification value with a dummy charge.

【図6】 ダミーチャージの表面電位計算のための電気
影像モデルを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an electric image model for calculating a surface potential of a dummy charge.

【図7】 フィールド拡大発生の推定メカニズムを示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a mechanism for estimating occurrence of field expansion.

【図8】 一般的な電子線描画装置の光学系を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing an optical system of a general electron beam drawing apparatus.

【図9】 ダミーチャージ距離依存の電気影像モデルと
の比較を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a comparison with a dummy charge distance-dependent electric image model.

【図10】 チップが描画時に受ける電荷蓄積の概念を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the concept of charge accumulation received by a chip during writing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・蓄積電荷量算出工程、2・・・チップ描画工
程、3・・・フィールド倍率変化量算出工程、4・・・
フィールド倍率変化量の描画装置へのフィードバック工
程、5・・・偏向電圧補正工程。
1 ... accumulated charge amount calculation step, 2 ... chip drawing step, 3 ... field magnification change amount calculation step, 4 ...
A step of feeding back the field magnification change amount to the drawing apparatus;

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォトレジストをマスクとして電子線描
画によりパターニングを行う電子線描画方法において、 レジスト表面電位によるフィールド倍率の変化量を補正
する工程を有することを特徴とする電子線描画方法。
1. An electron beam lithography method for performing patterning by electron beam lithography using a photoresist as a mask, comprising a step of correcting a change in field magnification due to a resist surface potential.
【請求項2】 フォトレジストをマスクとして電子線描
画によりパターニングを行う電子線描画方法において、 レジスト表面の蓄積電荷量と描画チップのフィールド倍
率変化量との相関関係を関数化する工程を有することを
特徴とする電子線描画方法。
2. An electron beam lithography method for performing patterning by electron beam lithography using a photoresist as a mask, the method comprising a step of making a correlation between an accumulated charge amount on a resist surface and a field magnification change amount of a lithography chip a function. Characteristic electron beam drawing method.
【請求項3】 上記蓄積電荷量とフィールド倍率の関数
式を用いて、実デバイスにおける位置ずれ量を定量的に
見積もり可能としたことを特徴とする請求項2に記載の
電子線描画方法。
3. The electron beam lithography method according to claim 2, wherein the amount of displacement in an actual device can be quantitatively estimated by using the function formula of the accumulated charge amount and the field magnification.
【請求項4】 上記蓄積電荷量とフィールド倍率の関数
式を用いて、電子線描画順序にしたがってフィールド倍
率値を補正すべく電子線描画装置の偏向電圧を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の電子線描画方法。
4. A deflection voltage of an electron beam lithography apparatus is corrected by using a function formula of the accumulated charge amount and a field magnification to correct a field magnification value in accordance with an electron beam drawing order. The electron beam drawing method according to 1.
【請求項5】 フォトレジストをマスクとして電子線描
画によりパターニングを行う電子線描画装置において、 レジスト表面の蓄積電荷量と描画チップのフィールド倍
率変化量との相関関係を関数化する関数化機構を有する
ことを特徴とする電子線描画装置。
5. An electron beam lithography apparatus for performing patterning by electron beam lithography using a photoresist as a mask, comprising a functioning mechanism for functioning a correlation between an accumulated charge amount on a resist surface and a field magnification change amount of a lithography chip. An electron beam drawing apparatus characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 上記蓄積電荷量とフィールド倍率の関数
式を用いて、実デバイスにおける位置ずれ量を定量的に
見積もる見積もり機構を有することを特徴とする請求項
5に記載の電子線描画装置。
6. The electron beam lithography apparatus according to claim 5, further comprising an estimation mechanism for quantitatively estimating a position shift amount in an actual device using the function formula of the accumulated charge amount and the field magnification.
【請求項7】 上記蓄積電荷量とフィールド倍率の関数
式を用いて、電子線描画順序にしたがってフィールド倍
率値を補正すべく電子線描画装置の偏向電圧を補正する
補正機構を有することを特徴とする請求項5に記載の電
子線描画装置。
7. A correction mechanism for correcting a deflection voltage of an electron beam lithography apparatus to correct a field magnification value in accordance with an electron beam lithography order by using the function formula of the accumulated charge amount and the field magnification. The electron beam lithography apparatus according to claim 5.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6797965B2 (en) 2001-09-25 2004-09-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Charged particle beam apparatus, pattern measuring method, and pattern drawing method
JP2007324175A (en) * 2006-05-30 2007-12-13 Nuflare Technology Inc Charged particle beam drawing method and charged particle beam lithography system
JP2010153456A (en) * 2008-12-24 2010-07-08 Nuflare Technology Inc Charged particle beam lithography apparatus and method

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