JP2012209519A - Device, method and program for correction of front scattering and back scattering - Google Patents
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Description
本発明は、リソグラフィによる描画工程における前方散乱・後方散乱により生じる影響を考慮し、レジストパターンを作成する際に、前方散乱・後方散乱により生じる影響を予測し、補正する装置、方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an apparatus, a method, and a program for predicting and correcting an influence caused by forward scattering and backscattering when creating a resist pattern in consideration of influence caused by forward scattering and backscattering in a lithography drawing process.
半導体デバイスの製造プロセスなどの微細加工が要求されるパターンの形成には、光学的にパターンを転写する方法（フォトリソグラフィ）が用いられている。フォトリソグラフィでは、ステッパー等の露光装置を用い、原版となるフォトマスクに光を照射することにより、フォトマスクのパターンを対象物（ウェハなど）上に転写する。これを描画工程という。フォトマスクはパターン転写の原版であるため、高い寸法精度が求められる。フォトマスクのパターニング（パターン形成）では、その精度の高さと解像性の高さから、電子線描画機によるパターンニング（電子線リソグラフィ）が主流となっている。この電子線リソグラフィでは、形成するパターンの微細化だけでなく、ＥＵＶマスクを含むフォトマスク、ナノインプリント用のテンプレートやステンシルマスクなどのマスク用途の多様化に伴い、設計寸法に忠実なパターニングが必要とされている。 An optical pattern transfer method (photolithography) is used to form a pattern that requires fine processing such as a semiconductor device manufacturing process. In photolithography, an exposure apparatus such as a stepper is used to irradiate light onto a photomask serving as an original, thereby transferring a photomask pattern onto an object (such as a wafer). This is called a drawing process. Since the photomask is an original for pattern transfer, high dimensional accuracy is required. In patterning (pattern formation) of a photomask, patterning (electron beam lithography) using an electron beam drawing machine has become the mainstream because of its high accuracy and high resolution. In this electron beam lithography, not only miniaturization of the pattern to be formed but also diversification of mask applications such as photomasks including EUV masks, nanoimprint templates and stencil masks, patterning that is faithful to design dimensions is required. ing.
基板上に形成されたレジスト膜にマスクパターンを描画して、この描画されたレジスト膜を現像液により現像する電子線リソグラフィの描画工程おいて、描画されたマスクパターン（描画パターン）が密な領域と疎な領域が混在する場合がある。この場合、レジスト膜の描画パターンが密な領域と疎な領域とでは、同じ露光量で露光しても、所望のレジストパターン寸法にはならないことが知られている。この現象により、描画面積密度（描画パターンの密度）が高いとレジストの感度が高くなり、この密度が低いとレジストの感度も低くなる。これは、対象領域における描画パターンの疎密の差が大きければ大きいほど顕著に現れる。また、描画パターンの寸法が小さい場合も同様に、レジストの感度が低くなってしまう。これは、描画パターンの寸法が小さければ小さいほど顕著に現れる。なお、現像後に形成されるレジストパターンが、設計上予定されているパターン寸法よりも小さくなることを「パターン寸法に細りが生じる」といい、逆に大きくなることを「パターン寸法に太りが生じる」という。 In a drawing process of electron beam lithography in which a mask pattern is drawn on a resist film formed on a substrate and the drawn resist film is developed with a developer, the drawn mask pattern (drawing pattern) is a dense area. And sparse areas may coexist. In this case, it is known that the resist pattern dimension does not reach a desired resist pattern size even when the exposure pattern is exposed at the same exposure amount in a dense area and a sparse area where the drawing pattern of the resist film is formed. Due to this phenomenon, when the drawing area density (the density of the drawing pattern) is high, the sensitivity of the resist is high, and when the density is low, the sensitivity of the resist is low. This becomes more prominent as the difference in density of the drawing pattern in the target area increases. Similarly, when the size of the drawing pattern is small, the sensitivity of the resist is lowered. This becomes more noticeable as the drawing pattern size is smaller. Note that the resist pattern formed after development is smaller than the pattern dimension that is planned in design is referred to as “thinning of the pattern dimension”, and conversely, it is referred to as “thickening of the pattern dimension”. That's it.
このような現象により、例えば、ポジ型レジストのＳｐａｃｅパターンにおいて、描画面積密度が大きく、かつ、描画パターンの寸法が大きい場合は、レジストパターンの寸法は、より大きく形成されてしまう。また、描画面積密度が小さく、描画パターンの寸法が小さいと、レジストパターンの寸法は、より小さく形成されてしまう。これにより、一定の露光量で描画すると、形成されたレジストパターンの寸法は、設計寸法と一致せず、描画パターンの面積密度と寸法に依存して異なってしまう。よって、フォトマスクにおいて、描画面積密度の高い領域と、この密度の低い領域、また、描画面積が小さいパターンと、大きい描画パターンで同じ描画・現像条件でリソグラフィを行うことにより、レジスト膜に現像されるレジストパターンの寸法が、設計寸法とずれるという問題がある。 Due to such a phenomenon, for example, when the drawing area density is large and the drawing pattern size is large in the space pattern of the positive resist, the dimension of the resist pattern is formed larger. Further, when the drawing area density is small and the drawing pattern dimension is small, the resist pattern dimension is formed smaller. Thus, when drawing is performed with a constant exposure amount, the dimension of the formed resist pattern does not match the design dimension, and differs depending on the area density and the dimension of the drawing pattern. Therefore, in a photomask, the resist film is developed by performing lithography under the same drawing / development conditions with a high drawing area density area, a low density area, a low drawing area pattern, and a large drawing pattern. There is a problem that the dimension of the resist pattern to be deviated from the design dimension.
この電子線リソグラフィにおけるこれらの問題には、前方散乱・後方散乱の２つの原因が考えられる。電子線リソグラフィでは、基板に成膜されたレジスト膜に電子線を照射すると、電子とレジスト分子の非弾性散乱によりレジスト膜中にエネルギーが蓄積され、そのエネルギーによってレジスト分子は励起され、分解反応（ポジ型レジストの場合）、あるいは架橋反応（ネガ型レジストの場合）が生じる。次に、レジスト膜を現像液に晒すと感光部分あるいは未感光部分が溶解し、レジストパターンが形成される。 There are two possible causes for these problems in electron beam lithography: forward scattering and backscattering. In electron beam lithography, when a resist film formed on a substrate is irradiated with an electron beam, energy is accumulated in the resist film due to inelastic scattering of electrons and resist molecules, and the resist molecules are excited and decomposed by the energy ( In the case of a positive resist) or a crosslinking reaction (in the case of a negative resist) occurs. Next, when the resist film is exposed to a developing solution, a photosensitive part or an unexposed part is dissolved, and a resist pattern is formed.
前方散乱・後方散乱による影響は、レジスト膜に電子線を照射する描画工程において発生する。電子線はレジスト膜に入射されると、弾性散乱によってわずかに広がりながらレジスト膜を通過する。これが前方散乱である。その後、レジスト膜の下層にある金属膜や基板で反射して、レジスト膜に再入射する。これが後方散乱である。前方散乱は、数ｎｍ程度の広がりを持つのに対して、後方散乱は１０μｍ程度の広がりを持つという特徴がある。つまり、前方散乱に対して、後方散乱の広がりは大きい。また、前方散乱によるエネルギーの方が、後方散乱によるエネルギーに対して数桁大きいという特徴がある。 The influence of forward scattering and back scattering occurs in the drawing process in which the resist film is irradiated with an electron beam. When the electron beam is incident on the resist film, it passes through the resist film while slightly spreading due to elastic scattering. This is forward scattering. Thereafter, the light is reflected by a metal film or a substrate below the resist film and reenters the resist film. This is backscattering. While forward scattering has a spread of about several nanometers, backscattering has a feature of having a spread of about 10 μm. That is, the spread of backscattering is larger than that of forward scattering. In addition, the energy due to forward scattering is characterized by being several orders of magnitude greater than the energy due to back scattering.
後方散乱による影響は、通常、描画パターンより大きく、広い範囲に渡るため、１つの描画パターンを描画したとき、その周辺の描画パターンにも影響を与える。よって、描画面積密度が高い場合、後方散乱による影響が重なり合って、結果的に照射した露光量より多く露光したことと同等になり、レジストパターンの寸法は設計寸法とずれる。また、前方散乱による影響は、範囲が数ｎｍと狭いため、１つの描画パターンを描画したときに、周辺の描画パターンに影響を与えることは少ないが、描画パターンが充分小さい場合、描画した描画パターン自体に大きく影響する。よって、描画パターンが前方散乱の広がりに対して小さいとき、予想より低いエネルギーしか蓄積されず、レジストパターンの寸法は設計寸法とずれる。 Since the influence of backscattering is usually larger than the drawing pattern and covers a wide range, when one drawing pattern is drawn, the surrounding drawing pattern is also affected. Therefore, when the drawing area density is high, the influence of backscattering overlaps, and as a result, the exposure is more than the irradiated exposure amount, and the dimension of the resist pattern deviates from the design dimension. In addition, since the influence of forward scattering is as narrow as several nanometers, when drawing one drawing pattern, it hardly affects the surrounding drawing pattern, but when the drawing pattern is sufficiently small, the drawn drawing pattern It greatly affects itself. Therefore, when the drawing pattern is small with respect to the spread of the forward scattering, only energy lower than expected is accumulated, and the dimension of the resist pattern deviates from the design dimension.
この前方散乱の補正方法としては、描画の際に描画パターンの露光量に重みをつけることでパターン形状に応じた現像速度の違いを調整することが知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、描画パターンの寸法が小さければその分露光量を大きくし、描画パターン毎のレジストの蓄積エネルギー量の大きさを均一にして、現像速度をコントロールする。 As a method for correcting the forward scattering, it is known to adjust the difference in development speed according to the pattern shape by weighting the exposure amount of the drawing pattern at the time of drawing (for example, see Patent Document 1). . In this method, if the dimension of the drawing pattern is small, the exposure amount is increased correspondingly, the amount of accumulated energy of the resist for each drawing pattern is made uniform, and the development speed is controlled.
また、後方散乱の補正方法としては、モンテカルロシミュレーションにより算出される、レジスト内の蓄積エネルギー分布であるＥＩＤ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）関数を使って、描画図形の大きさや、周辺の図形との相互作用による後方散乱の影響の大きさから、最適露光量を決定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。 Also, as a backscatter correction method, an EID (Exposure Intensity Distribution) function, which is an accumulated energy distribution in a resist, calculated by Monte Carlo simulation is used to determine the size of a drawn figure and the interaction with surrounding figures. A method for determining an optimum exposure amount from the magnitude of the influence of backscattering is known (see, for example, Patent Document 2).
また、後方散乱の補正方法としては、後方散乱径σbとその大きさを表す係数ηを求め、露光パターンの周辺部のパターンの大きさや距離から、露光パターンに影響する露光量を求め、それを考慮した上で、最適露光量を調整する方法が知られている。また、その後方散乱径σbやその係数ηを基板毎に定めず、基板上の区画ごとに異なる値に設定し、より詳細に補正する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。 As a backscattering correction method, a backscattering diameter σ b and a coefficient η representing the size are obtained, and the exposure amount affecting the exposure pattern is obtained from the size and distance of the pattern at the periphery of the exposure pattern. A method for adjusting the optimum exposure amount in consideration of the above is known. Further, a method is known in which the backscattering diameter σ b and the coefficient η thereof are not determined for each substrate, but are set to different values for each section on the substrate and corrected in more detail (for example, see Patent Document 3). .
しかしながら、上述の特許文献１に記載の前方散乱による影響を露光量の調整で軽減する方法では、描画パターンの密度（描画面積密度）による後方散乱の影響が変化してしまう。このため、単に露光量に対する現像速度を補正しても、前方散乱と後方散乱の両方を補正する方法としては不十分であった。
However, in the method of reducing the influence of forward scattering described in
また、上述の特許文献２に記載のＥＩＤ関数を使って周辺の図形との相互作用を計算する方法では、前方散乱の影響を補正できず、数十ｎｍ以下の描画パターンを補正するには不十分であった。また、図形の大きさと距離から後方散乱の影響の大きさを計算することは、負荷が大きく、計算に時間がかかってしまう。
In addition, the method of calculating the interaction with the surrounding graphic using the EID function described in
また、上述の特許文献３に記載の後方散乱径σbとその係数ηから、周辺の図形から描画パターンに影響する大きさを考慮し、σbとηを区画ごとに変える方法では、上記の特許文献２と同様、前方散乱の影響を補正できず、また、計算に掛かる負荷が大きくなってしまう。
Further, in the method of changing σ b and η for each section from the backscattering diameter σ b and its coefficient η described in Patent Document 3 in consideration of the size that affects the drawing pattern from the surrounding figure, Similar to
それ故に本発明は、上記課題を解決するものであり、前方散乱及び後方散乱により生じる、現像後にレジストに形成されるレジストパターンと設計上のパターンとのズレを軽減する前方散乱・後方散乱補正装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention solves the above-described problem, and a forward scattering / backscattering correction apparatus that reduces the deviation between a resist pattern formed on a resist after development and a designed pattern caused by forward scattering and backscattering. It is an object to provide a method and a program.
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
本発明は、基板上に形成されたレジスト膜にマスクパターンを露光によって描画する描画工程において、当該描画の際に生じる前方散乱及び後方散乱の影響を考慮して露光量を補正する前方散乱・後方散乱補正装置であって、レジスト膜に描画すべき描画パターンの各部のパターン寸法に応じた前方散乱及び後方散乱によるエネルギー量を考慮して、露光の際に、レジスト膜の各部のパターンに蓄積される、当該前方散乱及び後方散乱を考慮したエネルギーの分布を求める蓄積エネルギー取得部と、前記蓄積エネルギー取得部が求めた前記エネルギーの分布に基づいて、前記描画パターンを露光によって現像した場合の現像後のパターン寸法を予測して取得する現像後パターン寸法取得部と、前記現像後パターン寸法取得部が取得した前記現像後のパターン寸法、及び、前記描画パターンの各区画の描画面積密度に基づいて、当該描画パターンの各部のパターン寸法毎に、最適露光量を求める最適露光量取得部と、前記最適露光量取得部が求めた前記描画パターンの各部のパターン寸法毎の最適露光量に基づいて、当該描画パターン全体について最適露光量を算出し、当該描画パターンをレジスト膜に描画するための露光量を補正する露光量補正部とを備える。 The present invention relates to forward scattering / backward correction that corrects the amount of exposure in consideration of the effects of forward scattering and backscattering that occur during drawing in a drawing process in which a mask pattern is drawn on a resist film formed on a substrate by exposure. This is a scatter correction device that takes into account the amount of energy due to forward scattering and backscattering according to the pattern dimensions of each part of the drawing pattern to be drawn on the resist film, and is stored in the pattern of each part of the resist film during exposure. A development energy when the drawing pattern is developed by exposure based on the energy distribution obtained by the accumulated energy obtaining unit obtained from the energy distribution taking into account the forward scattering and the back scattering; A post-development pattern dimension acquisition unit that predicts and acquires a pattern dimension of the An optimum exposure amount acquisition unit that obtains an optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern based on the subsequent pattern dimensions and the drawing area density of each section of the drawing pattern, and the optimum exposure amount acquisition unit Calculates the optimum exposure amount for the entire drawing pattern based on the optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern obtained by the above, and the exposure amount for correcting the exposure amount for drawing the drawing pattern on the resist film A correction unit.
また、前記露光量補正部は、下記の式（１）もしくは式（２）に従って、露光量を補正してもよい。
また、本発明は、基板上に形成されたレジスト膜にマスクパターンを露光によって描画する描画工程において、当該描画の際に生じる前方散乱及び後方散乱の影響を考慮して露光量を補正する前方散乱・後方散乱補正方法であって、レジスト膜に描画すべき描画パターンの各部のパターン寸法に応じた前方散乱及び後方散乱によるエネルギー量を考慮して、露光の際に、レジスト膜の各部のパターンに蓄積される、当該前方散乱及び後方散乱を考慮したエネルギーの分布を求める蓄積エネルギー取得ステップと、前記蓄積エネルギー取得部が求めた前記エネルギーの分布に基づいて、前記描画パターンを露光によって現像した場合の現像後のパターン寸法を予測して取得する現像後パターン寸法取得ステップと、前記現像後パターン寸法取得ステップで取得した前記現像後のパターン寸法、及び、前記描画パターンの各区画の描画面積密度に基づいて、当該描画パターンの各部のパターン寸法毎に、最適露光量を求める最適露光量取得ステップと、前記最適露光量取得ステップで求めた前記描画パターンの各部のパターン寸法毎の最適露光量に基づいて、当該描画パターン全体について最適露光量を算出し、当該描画パターンをレジスト膜に描画するための露光量を補正する露光量補正ステップとを備える。 Further, the present invention provides forward scattering that corrects the exposure amount in consideration of the effects of forward scattering and backscattering that occur during the drawing in the drawing process in which the mask pattern is drawn on the resist film formed on the substrate by exposure. A backscattering correction method that takes into account the amount of energy due to forward scattering and backscattering according to the pattern dimensions of each part of the drawing pattern to be drawn on the resist film, so that the pattern of each part of the resist film is exposed during exposure. Based on the accumulated energy acquisition step for obtaining the accumulated energy distribution in consideration of the forward scattering and the back scattering, and the energy distribution obtained by the accumulated energy obtaining unit, the drawing pattern is developed by exposure. A post-development pattern dimension acquisition step that predicts and acquires a post-development pattern dimension, and the post-development pattern dimension acquisition An optimum exposure amount obtaining step for obtaining an optimum exposure amount for each pattern size of each part of the drawing pattern based on the pattern size after development acquired in step and the drawing area density of each section of the drawing pattern; Based on the optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern obtained in the optimum exposure amount acquisition step, the optimum exposure amount is calculated for the entire drawing pattern, and exposure for drawing the drawing pattern on the resist film An exposure amount correction step for correcting the amount.
また、本発明は、基板上に形成されたレジスト膜にマスクパターンを露光によって描画する描画工程において、当該描画の際に生じる前方散乱及び後方散乱の影響を考慮して露光量を補正する前方散乱・後方散乱補正装置のコンピュータに実行させる補正プログラムであって、前記コンピュータを、レジスト膜に描画すべき描画パターンの各部のパターン寸法に応じた前方散乱及び後方散乱によるエネルギー量を考慮して、露光の際に、レジスト膜の各部のパターンに蓄積される、当該前方散乱及び後方散乱を考慮したエネルギーの分布を求める蓄積エネルギー取得部と、前記蓄積エネルギー取得部が求めた前記エネルギーの分布に基づいて、前記描画パターンを露光によって現像した場合の現像後のパターン寸法を予測して取得する現像後パターン寸法取得部と、前記現像後パターン寸法取得部が取得した前記現像後のパターン寸法、及び、前記描画パターンの各区画の描画面積密度に基づいて、当該描画パターンの各部のパターン寸法毎に、最適露光量を求める最適露光量取得部と、前記最適露光量取得部が求めた前記描画パターンの各部のパターン寸法毎の最適露光量に基づいて、当該描画パターン全体について最適露光量を算出し、当該描画パターンをレジスト膜に描画するための露光量を補正する露光量補正部として機能させる。 Further, the present invention provides forward scattering that corrects the exposure amount in consideration of the effects of forward scattering and backscattering that occur during the drawing in the drawing process in which the mask pattern is drawn on the resist film formed on the substrate by exposure. A correction program to be executed by the computer of the backscatter correction device, wherein the computer is exposed in consideration of the amount of energy due to forward scattering and backscattering according to the pattern dimensions of each part of the drawing pattern to be drawn on the resist film. At this time, based on the accumulated energy acquisition unit for obtaining the energy distribution in consideration of the forward scattering and the back scattering, which is accumulated in the pattern of each part of the resist film, and the energy distribution obtained by the accumulated energy acquisition unit After development, the pattern size after development is predicted and acquired when the drawing pattern is developed by exposure. Based on the turn dimension acquisition unit, the developed pattern dimension acquired by the post-development pattern dimension acquisition unit, and the drawing area density of each section of the drawing pattern, for each pattern dimension of each part of the drawing pattern, Based on the optimum exposure amount obtaining unit for obtaining the optimum exposure amount, and the optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern obtained by the optimum exposure amount obtaining unit, the optimum exposure amount is calculated for the entire drawing pattern, It functions as an exposure correction unit that corrects the exposure for drawing the drawing pattern on the resist film.
本発明によれば、レジスト膜に形成されている描画パターンの密度や描画パターンに応じて、前方散乱と後方散乱を考慮した電子線照射量を数値計算し、これをもとに、マスクパターン（レジストパターン）を作成することで、前方散乱・後方散乱により生じる、現像後にレジストに実際に形成されるレジストパターンと設計上のレジストパターンとのズレを軽減することができる。 According to the present invention, the electron beam irradiation dose considering forward scattering and backscattering is numerically calculated according to the density of the drawing pattern formed on the resist film and the drawing pattern, and based on this, the mask pattern ( By creating the resist pattern, it is possible to reduce the deviation between the resist pattern actually formed on the resist after development and the designed resist pattern caused by forward scattering and back scattering.
以下、本発明の一実施形態に係る前方散乱・後方散乱補正装置１００及びこの前方散乱・後方散乱補正装置１００により実行される前方散乱・後方散乱補正方法について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態による前方散乱・後方散乱補正装置１００の構成を示す概略ブロック図である。図１に示す通り、前方散乱・後方散乱補正装置１００は、入力部１０１と、記憶部１０２と、蓄積エネルギー取得部１０３と、現像後パターン寸法予測部１０４と、描画パターン密度と描画パターン寸法に対応した最適露光量取得部１０５と、露光量補正部１０６と、出力部１０７とを備える。なお、蓄積エネルギー取得部１０３と現像後パターン寸法予測部１０４と最適露光量取得部１０５と露光量補正部１０６は、コンピュータ（演算手段：典型的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ））によってプログラムを実行することによって、その機能が実現される。
A forward scatter / back
前方散乱・後方散乱補正装置１００は、予め求められた描画パターン密度（描画面積密度）と描画パターン寸法の関係を表わす定数を用いて、数値計算により設計寸法に対して現像後のレジスト形状を予測し、その結果から最適な描画条件を決定する。前方散乱・後方散乱補正装置１００は、レジスト膜に描画する描画パターン密度と描画パターン寸法に依存する蓄積エネルギーの違いを反映して、最適な描画条件を決定することができる。つまり、前方散乱や後方散乱による影響により、描画パターン密度や描画パターン寸法が異なると、同じ露光量で描画しても、現像後の実際のレジストパターン寸法とその設計寸法にずれが生じる問題があるが、本実施形態に係る前方散乱・後方散乱補正装置１００は、描画パターン密度や描画パターン寸法の変化に応じた最適露光量を予測することができる。ここで、描画面積密度とは、或る領域内において、描画する図形の面積の、総面積に対する比率を指す。例えば、１辺が１０μｍの正方形の区画内に、１辺が２μｍの正方形を３つ描く場合、この区画の面積１００μｍ2に対して２μｍ×２μｍ×３つ＝１２μｍ2の面積の図形を描画することになるので、描画面積密度は１２％になる。
The forward scatter / back
入力部１０１には、前方散乱・後方散乱補正装置１００によって利用される情報が入力される。入力部１０１には、例えば、設計上のマスクパターン（レジストパターン）に関する描画パターン情報が入力される。本実施形態に係る設計上のマスクパターンは、例えば、ネガ型のフォトレジストに描画するためのマスクパターンであって、露光部分に対応する複数のパターン形状を含む。このマスクパターンは、例えば、面方向に平行なＸ軸方向に、それぞれ、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍのパターン寸法（幅寸法）を有するパターン形状Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８を含む。この場合のパターン寸法は、可変型電子線露光装置の場合、描画パターンのショットサイズｕに相当する。また、これらパターン形状Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８は、それぞれ描画パターン密度Ｓが１０％、５０％の条件での場合を有する。
Information used by the forward scatter / back
図１に戻って、入力部１０１には、蓄積エネルギー取得部１０３による計算に必要な情報として、基板材料、レジストの膜厚・材料などモンテカルロの電子線散乱シミュレーションに必要な情報が入力される。なお、モンテカルロの電子線散乱シミュレーションを用いない場合、入力部１には、前方散乱径や後方散乱径やエネルギーの高さに関する定数など、パターン寸法に対する蓄積エネルギー分布を算出するために必要な情報が入力されてもよい。また、入力部１には、描画パターン情報として、描画パターン密度Ｓや描画パターン（ショットサイズｕの情報を含む）が入力される。
Returning to FIG. 1, information necessary for a Monte Carlo electron beam scattering simulation, such as a substrate material and a resist film thickness / material, is input to the
記憶部１０２は、入力部１０１が入力した情報を記憶する。記憶部１０２は、描画パターン情報（描画パターン密度Ｓ、描画パターン）、エネルギー閾値Ｅth等の必要な情報記憶する。
The
蓄積エネルギー取得部１０３は、記憶部１０２から基板材料、レジストの膜厚・材料などモンテカルロの電子線散乱シミュレーションに必要な情報、または、前方散乱径や後方散乱径や後方散乱係数に関する定数を読み出し、モンテカルロシミュレーションにより計算したＥＩＤ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）関数、もしくは、前方散乱径や後方散乱径やエネルギーの高さに関する定数を使って、以下の式（３）もしくは式（４）に従って得られるエネルギー分布関数から、描画パターンに対するレジスト内の蓄積エネルギー分布を計算する。
ＥＩＤ関数は、レジストの表面における１点に電子線を入射したときに得られるレジスト内の蓄積エネルギー分布に関して、基板の主面に対して水平方向への広がりと、それに対するエネルギーの高さの分布を表す関数である。描画パターンに対するレジスト内の蓄積エネルギー分布は、ＥＩＤ関数を積算するか、前方散乱・後方散乱をガウス関数として近似し積算することで得られる。ＥＩＤ関数には、前方散乱・後方散乱の影響が含まれている。なお、後方散乱に関するガウス関数の数は、１つ以上であり、ガウス関数の代わりに指数関数を用いても良い。ここで、蓄積エネルギー分布は、レジストの深さ方向に平均化し、基板の主面に平行な面をＸ−Ｙ平面としたときにＹ方向については考えず、Ｘ方向だけの広がりを表わすこととする。 The EID function is the distribution of the energy height in the horizontal direction relative to the main surface of the substrate and the energy height distribution with respect to the accumulated energy distribution in the resist obtained when an electron beam is incident on one point on the resist surface. Is a function that represents The accumulated energy distribution in the resist with respect to the drawing pattern can be obtained by integrating the EID function or by approximating and integrating the forward scattering and the back scattering as a Gaussian function. The EID function includes the influence of forward scattering and back scattering. Note that the number of Gaussian functions related to backscattering is one or more, and an exponential function may be used instead of the Gaussian function. Here, the accumulated energy distribution is averaged in the depth direction of the resist, and when the plane parallel to the main surface of the substrate is taken as the XY plane, the Y direction is not considered and the spread only in the X direction is expressed. To do.
描画パターンをレジスト膜に露光して得られる蓄積エネルギー分布の例を図２に示す。図２において、描画パターン寸法（ショットサイズ）はＸ方向にｕで表され、図２の蓄積エネルギー分布は式（１）もしくはモンテカルロ法で計算されるＥＩＤ関数の積分である式（２）で表される。 An example of the accumulated energy distribution obtained by exposing the drawing pattern to the resist film is shown in FIG. In FIG. 2, the drawing pattern dimension (shot size) is represented by u in the X direction, and the accumulated energy distribution of FIG. 2 is represented by Expression (1) or Expression (2) that is an integral of the EID function calculated by the Monte Carlo method. Is done.
現像後パターン寸法予測部１０４は、図２で表したような描画パターン寸法に対する蓄積エネルギー分布に基づき、エネルギー閾値法を用いて現像後のレジスト形状の寸法を予測し、予測結果を最適露光量取得部１０５に出力する。ここで、エネルギー閾値法について説明する。
The post-development pattern
エネルギー閾値法では、ある蓄積エネルギーの閾値以上、あるいは以下で、レジストは現像し、レジストパターン形状が得られるとする考え方である。この方法では、ポジ型レジストの場合、エネルギー閾値以上でレジストは現像し、ネガ型レジストの場合、エネルギー閾値以上でレジストは架橋する。このエネルギー閾値法を図２に当てはめて考えると、ポジ型レジストの場合、あるエネルギー閾値を超える部分は現像するため、図３で表すレジストパターン形状が得られると考えられ、図３の場合のレジストパターンの寸法は、設計寸法０．５μｍに対し、０．４５μｍである。なお、このエネルギー閾値はレジストの種類に固有の値である。 The energy threshold method is based on the idea that the resist is developed and a resist pattern shape is obtained at or above a threshold of a certain stored energy. In this method, in the case of a positive resist, the resist is developed at an energy threshold value or more, and in the case of a negative resist, the resist is crosslinked at an energy threshold value or more. When this energy threshold method is applied to FIG. 2, in the case of a positive resist, a portion exceeding a certain energy threshold is developed, so that it is considered that the resist pattern shape shown in FIG. 3 is obtained. The dimension of the pattern is 0.45 μm with respect to the design dimension of 0.5 μm. This energy threshold is a value specific to the type of resist.
最適露光量取得部１０５は、現像後パターン寸法予測部１０４で予測した現像後のレジスト形状に基づき、描画パターン寸法と描画パターン密度がそれぞれ異なる場合の最適な電子線露光量を算出する。ここでは、例として、描画パターン寸法ｕ＝０．０５μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍの８つのパターン形状Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８において、描画パターン密度が１０％と５０％の場合の最適露光量を算出する。
The optimum exposure
最適露光量取得部１０５による最適露光量の計算方法について、図４を参照して説明する。図４は、描画パターン寸法が０．５μｍで、描画パターン密度が１０％の場合の、描画パターンにおける蓄積エネルギー分布を表す。閾値エネルギーの値を図中の点線で表した値だとすると、蓄積エネルギーの分布から、現像後のレジストパターン寸法は、描画パターンの寸法（設計上の寸法）よりも小さくなるので、露光量を多くして、エネルギー閾値のときに丁度レジストパターン寸法が０．５μｍになるように調節する。この調節した結果が、図４の破線で表した分布である。このようにして、パターン形状Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８において、描画パターン密度が１０％と５０％の場合の最適露光量を算出した結果を、図５に示す。図５から、描画パターン寸法（ショットサイズ）が小さいときには、最適露光量は大きくなり、描画パターン寸法が大きいときには最適露光量は少なくなる傾向がある。また。描画パターン密度が高いときには（図５の５０％の場合を参照）、最適露光量は、ほとんど描画パターン寸法には依存せず、ほぼ一定になる傾向がある。このようにして求められた各条件での最適露光量を、最適露光量取得部１０５は、露光量補正部１０６に出力する。
A method for calculating the optimum exposure amount by the optimum exposure
ここで、最適露光量取得部１０５は、下記の式（５）に従って、最適露光量を算出してもよい。
露光量補正部１０６は、描画パターン密度と描画パターンに対する最適露光量取得部１０５で算出された各条件での最適露光量に基づき、実際に描画する描画パターンの露光量を補正する。補正量の計算には、以下の式（１）もしくは式（２）を使用する。
式（１）及び式（２）は、前方散乱による影響と、後方散乱による影響と、対象区画内の周囲のパターンから影響するエネルギーで成り立っている。なお、式（２）のように、前方散乱と後方散乱からの影響を、ＥＩＤ関数で表しても良い。式（１）の第三項にあたる周囲からの影響Ｇ（Ｓ）は、図５から計算される。後方散乱がある領域（描画面積密度の計算範囲）に対して十分に大きい場合、Ｇ（Ｓ）は、描画面積密度に対して１次式で表される。また、それ以外の場合は、描画面積密度とショットサイズの関数式として表される。この場合の関数式では、ショットサイズに対する１次式を加えてもよいし、ショットサイズに対しては指数関数を適用してもよい。図５のように、主なショットサイズと描画面積密度の条件に対する最適露光量は、シュミレーションで求められ、その値からＧ（Ｓ）を求めることができる。Ｇ（Ｓ）と描画面積密度とショットサイズには上記の関係があるため、主な条件におけるＧ（Ｓ）から他の条件におけるＧ（Ｓ）を予測することができる。このようにして求めたＧ（Ｓ）を使って、他の条件における最適露光量を計算することができる。露光量補正部１０６は、上記によって算出された、実際に描画する描画パターンの最適露光量を出力部１０７に出力する。
Expressions (1) and (2) are composed of the influence of forward scattering, the influence of backscattering, and the energy affected by the surrounding pattern in the target section. In addition, you may represent the influence from forward scattering and backscattering by an EID function like Formula (2). The influence G (S) from the environment corresponding to the third term of the equation (1) is calculated from FIG. When the backscattering is sufficiently large for a region where there is backscattering (the calculation range of the drawing area density), G (S) is expressed by a linear expression with respect to the drawing area density. In other cases, it is expressed as a function expression of the drawing area density and the shot size. In the function expression in this case, a linear expression for the shot size may be added, or an exponential function may be applied for the shot size. As shown in FIG. 5, the optimum exposure amount for the main shot size and drawing area density conditions is obtained by simulation, and G (S) can be obtained from the values. Since G (S), the drawing area density, and the shot size have the above relationship, G (S) under other conditions can be predicted from G (S) under the main conditions. Using the G (S) thus determined, the optimum exposure amount under other conditions can be calculated. The exposure
上述の通り、本実施形態に係る前方散乱・後方散乱補正装置１００は、レジスト膜に形成されているパターン形状の描画パターンの密度や描画パターンに応じて、前方散乱と後方散乱を考慮した最適な電子線照射量を数値計算し、これをもとに、マスクパターンを作成することで、前方散乱・後方散乱により現像後にレジストに形成される実際のレジストパターンと設計上のパターンとのズレを軽減することができる。
As described above, the forward scatter / back
以下、実施例について図を用いて説明する。電子線散乱シミュレーションを用いてレジスト内の蓄積エネルギー分布を計算し、それを元に図５のような、描画パターン寸法と描画面積密度に依存する最適なエネルギー量を計算した。この計算にはパターン形状Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８において、描画パターン密度が１０％と５０％の場合を適用しているが、描画面積密度が２５％のときの描画パターン寸法が０．２５μｍと０．７５μｍの場合の補正量を計算し、補正無しの場合と寸法比較した。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings. The stored energy distribution in the resist was calculated using electron beam scattering simulation, and the optimum energy amount depending on the drawing pattern size and the writing area density as shown in FIG. This calculation is applied to the case where the drawing pattern density is 10% and 50% in the pattern shapes W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, and W8, but the drawing area density is 25%. The correction amount was calculated when the drawing pattern dimensions were 0.25 μm and 0.75 μm, and the dimensions were compared with those without correction.
初期設定として、ポジ型レジストを膜厚１５０ｎｍとして基板上に成膜し、基板はＱｚ（石英・石英ガラス）の上にＣｒの厚さ０．１μｍが形成されているとした。電子線散乱シミュレーションから、レジスト内の蓄積エネルギー分布を計算し、それを元に、描画パターン寸法と描画面積密度に依存する最適露光量を計算すると、図５が得られた。 As an initial setting, a positive resist was formed on a substrate with a film thickness of 150 nm, and the substrate had a Cr thickness of 0.1 μm formed on Qz (quartz / quartz glass). FIG. 5 is obtained by calculating the accumulated energy distribution in the resist from the electron beam scattering simulation and calculating the optimum exposure amount depending on the drawing pattern size and the writing area density based on the distribution.
図５を元に、描画パターン寸法と描画面積密度に依存する最適露光量をテーブル化し、描画面積密度が２５％のときの描画パターン寸法が０．２５μｍと０．７５μｍの場合の最適露光量を決定した。補正前の露光量を１とした場合、描画パターン寸法が０．７５μｍのときの補正後の露光量は１．０２、描画パターン寸法が０．２５μｍのときの補正後の露光量は１．２１であった。この最適露光量を適用した場合の、描画パターンにおけるレジスト内の蓄積エネルギー分布と、適用しない場合の蓄積エネルギー分布の比較を、図６と図７に示す。 Based on FIG. 5, the optimum exposure amount depending on the drawing pattern size and the drawing area density is tabulated, and the optimum exposure amount when the drawing pattern size is 0.25 μm and 0.75 μm when the drawing area density is 25%. Were determined. When the exposure amount before correction is 1, the exposure amount after correction when the drawing pattern dimension is 0.75 μm is 1.02, and the exposure amount after correction when the drawing pattern dimension is 0.25 μm is 1.21. Met. FIG. 6 and FIG. 7 show a comparison between the accumulated energy distribution in the resist in the drawing pattern when this optimum exposure amount is applied and the accumulated energy distribution when not applied.
図６と図７において、閾値エネルギー法を用いてレジストパターン寸法を予測すると、図７の描画パターン寸法が０．７５μｍのとき、補正のありの場合は０．７４９μｍ、無しの場合は０．７４８μｍで、補正有りの場合において、より設計寸法に近いレジストパターン形状が得られた。また、図６の描画パターン寸法が０．２５μｍのときも、補正有りの場合は０．２４９７μｍ、無しの場合は０．２４７６μｍで、補正した場合において、より設計寸法に近い結果が得られた。 6 and 7, when the resist pattern dimension is predicted using the threshold energy method, when the drawing pattern dimension in FIG. 7 is 0.75 μm, 0.749 μm with correction and 0.748 μm without. Thus, in the case of correction, a resist pattern shape closer to the design dimension was obtained. In addition, when the drawing pattern dimension of FIG. 6 is 0.25 μm, the result is 0.2497 μm when there is a correction, and 0.2476 μm when there is no correction.
１００・・・前方散乱・後方散乱補正装置
１０１・・・入力部
１０２・・・記憶部
１０３・・・蓄積エネルギー取得部
１０４・・・現像後パターン寸法予測部
１０５・・・最適露光量取得部
１０６・・・露光量補正部
１０７・・・出力部
２００・・・レジスト
２０１・・・基板
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記レジスト膜に描画すべき描画パターンの各部のパターン寸法に応じた前方散乱及び後方散乱によるエネルギー量を考慮して、前記露光の際に、前記レジスト膜の各部の前記描画パターンに蓄積される、当該前方散乱及び後方散乱を考慮したエネルギーの分布を求める蓄積エネルギー取得部と、
前記蓄積エネルギー取得部が求めた前記エネルギーの分布に基づいて、前記描画パターンを露光によって現像した場合の現像後の前記パターン寸法を予測して取得する現像後パターン寸法取得部と、
前記現像後パターン寸法取得部が取得した前記現像後のパターン寸法、及び、前記描画パターンの各区画の描画面積密度に基づいて、当該描画パターンの各部のパターン寸法毎に、最適露光量を求める最適露光量取得部と、
前記最適露光量取得部が求めた前記描画パターンの各部のパターン寸法毎の最適露光量に基づいて、当該描画パターン全体について最適露光量を算出し、当該描画パターンを前記レジスト膜に描画するための露光量を補正する露光量補正部とを備える、前方散乱・後方散乱補正装置。 A forward scatter / back scatter correction device that corrects the exposure amount in consideration of the effects of forward scatter and back scatter occurring during the drawing in the drawing process of drawing the mask pattern on the resist film formed on the substrate by exposure. There,
Considering the amount of energy due to forward scattering and backscattering according to the pattern dimensions of each part of the drawing pattern to be drawn on the resist film, the exposure is accumulated in the drawing pattern of each part of the resist film. A stored energy acquisition unit for obtaining a distribution of energy in consideration of the forward scattering and the back scattering;
A post-development pattern dimension acquisition unit that predicts and acquires the pattern dimension after development when the drawing pattern is developed by exposure based on the energy distribution obtained by the accumulated energy acquisition unit;
Optimum for obtaining an optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern based on the developed pattern dimension acquired by the post-development pattern dimension acquisition unit and the drawing area density of each section of the drawing pattern An exposure amount acquisition unit;
Based on the optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern obtained by the optimum exposure amount acquisition unit, the optimum exposure amount is calculated for the entire drawing pattern, and the drawing pattern is drawn on the resist film. A forward scatter / back scatter correction apparatus comprising an exposure amount correction unit for correcting an exposure amount.
前記レジスト膜に描画すべき描画パターンの各部のパターン寸法に応じた前方散乱及び後方散乱によるエネルギー量を考慮して、前記露光の際に、前記レジスト膜の各部の描画パターンに蓄積される、当該前方散乱及び後方散乱を考慮したエネルギーの分布を求める蓄積エネルギー取得ステップと、
前記蓄積エネルギー取得部が求めた前記エネルギーの分布に基づいて、前記描画パターンを前記露光によって現像した場合の現像後の前記パターン寸法を予測して取得する現像後パターン寸法取得ステップと、
前記現像後パターン寸法取得ステップで取得した前記現像後のパターン寸法、及び、前記描画パターンの各区画の描画面積密度に基づいて、当該描画パターンの各部のパターン寸法毎に、最適露光量を求める最適露光量取得ステップと、
前記最適露光量取得ステップで求めた前記描画パターンの各部のパターン寸法毎の最適露光量に基づいて、当該描画パターン全体について最適露光量を算出し、当該描画パターンをレジスト膜に描画するための露光量を補正する露光量補正ステップとを備える、前方散乱・後方散乱補正方法。 A forward scatter / back scatter correction method that corrects the exposure amount in consideration of the effects of forward scatter and back scatter that occur during the drawing in the drawing process in which the mask pattern is drawn by exposure on the resist film formed on the substrate. There,
In consideration of the amount of energy due to forward scattering and backscattering according to the pattern size of each part of the drawing pattern to be drawn on the resist film, the exposure is accumulated in the drawing pattern of each part of the resist film. A stored energy acquisition step for obtaining a distribution of energy in consideration of forward scattering and back scattering;
A post-development pattern dimension acquisition step that predicts and acquires the pattern dimension after development when the drawing pattern is developed by the exposure based on the energy distribution obtained by the accumulated energy acquisition unit;
Based on the developed pattern dimensions acquired in the post-development pattern dimension acquisition step and the drawing area density of each section of the drawing pattern, the optimum exposure amount is obtained for each pattern dimension of each part of the drawing pattern. Exposure amount acquisition step;
Based on the optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern obtained in the optimum exposure amount acquisition step, the optimum exposure amount is calculated for the entire drawing pattern, and exposure for drawing the drawing pattern on the resist film A forward scatter / back scatter correction method comprising: an exposure amount correction step for correcting the amount.
前記コンピュータを、
レジスト膜に描画すべき描画パターンの各部のパターン寸法に応じた前方散乱及び後方散乱によるエネルギー量を考慮して、前記露光の際に、前記レジスト膜の各部のパターンに蓄積される、当該前方散乱及び後方散乱を考慮したエネルギーの分布を求める蓄積エネルギー取得部と、
前記蓄積エネルギー取得部が求めた前記エネルギーの分布に基づいて、前記描画パターンを前記露光によって現像した場合の現像後の前記パターン寸法を予測して取得する現像後パターン寸法取得部と、
前記現像後パターン寸法取得部が取得した前記現像後のパターン寸法、及び、前記描画パターンの各区画の描画面積密度に基づいて、当該描画パターンの各部のパターン寸法毎に、最適露光量を求める最適露光量取得部と、
前記最適露光量取得部が求めた前記描画パターンの各部のパターン寸法毎の最適露光量に基づいて、当該描画パターン全体について最適露光量を算出し、当該描画パターンをレジスト膜に描画するための露光量を補正する露光量補正部として機能させる、補正プログラム。 In a drawing process for drawing a mask pattern on a resist film formed on a substrate by exposure, a forward scatter / back scatter correction device that corrects an exposure amount in consideration of the effects of forward scatter and back scatter generated during the drawing. A correction program to be executed by a computer,
The computer,
Considering the amount of energy due to forward scattering and backscattering according to the pattern size of each part of the drawing pattern to be drawn on the resist film, the forward scattering is accumulated in the pattern of each part of the resist film during the exposure. And a stored energy acquisition unit for obtaining an energy distribution in consideration of backscattering, and
A post-development pattern dimension acquisition unit that predicts and acquires the pattern dimension after development when the drawing pattern is developed by the exposure based on the energy distribution obtained by the accumulated energy acquisition unit;
Optimum for obtaining an optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern based on the developed pattern dimension acquired by the post-development pattern dimension acquisition unit and the drawing area density of each section of the drawing pattern An exposure amount acquisition unit;
Based on the optimum exposure amount for each pattern dimension of each part of the drawing pattern obtained by the optimum exposure amount acquisition unit, the optimum exposure amount is calculated for the entire drawing pattern, and exposure for drawing the drawing pattern on the resist film A correction program that functions as an exposure amount correction unit that corrects the amount.
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| JP2014123737A (en) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method for estimating pattern to be printed on plate or mask by means of electron beam lithography, and corresponding printing device |
| JP2014216518A (en) * | 2013-04-26 | 2014-11-17 | 凸版印刷株式会社 | Resist pattern formation process optimizing device, resist pattern formation process optimizing method and resist pattern formation process optimizing program |
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