JP3255898B2 - パターン形成方法 - Google Patents
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Description
【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。
を用いたパターン形成方法に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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 を
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。
ルギー強度分布は図５（ｂ）に示す前方散乱半径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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
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 ｅn△D 、Ｄn ＝αn Ｄ0 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。
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
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 ｅn△D 、Ｄn ＝αn Ｄ0 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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
定される理由について説明する。
【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。
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。
【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]。
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]。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
Ａ1 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 ｅn△D 、Ｄn ＝αn Ｄ0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。
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
Ａ1 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 ｅn△D 、Ｄn ＝αn Ｄ0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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ーク及びその周辺部を基板の真上から見た図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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を
求める。
より後方散乱半径βb 及び後方散乱電子到達半径ｒbを
求める。
【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。
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。
【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
Ｄn ＝Ｄ0 ｅn△D 、Ｄn ＝αn Ｄ0 、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。
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
Ｄn ＝Ｄ0 ｅn△D 、Ｄn ＝αn Ｄ0 、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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
を２で割ることにより最大露光半径ｒX を求める。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
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
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (4)
- 【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み、 前記被露光領域は、電子ビームの走査により前記基板中
に生じるエネルギーのうち、前記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
域より外側の前記レジスト膜に吸収されるエネルギーが
分布する領域を含む ことを特徴とするパターン形成方
法。 - 【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み、 前記被露光領域は、電子ビームの走査により前記基板中
に生じるエネルギーのうち、前記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
域より外側の前記レジスト膜に吸収されるエネルギーが
分布する領域を含む ことを特徴とするパターン形成方
法。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32379999A JP3255898B2 (ja) | 1998-06-12 | 1999-11-15 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-164923 | 1998-06-12 | ||
| JP16492398 | 1998-06-12 | ||
| JP32379999A JP3255898B2 (ja) | 1998-06-12 | 1999-11-15 | パターン形成方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25482798A Division JP3177599B2 (ja) | 1998-06-12 | 1998-09-09 | パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114169A JP2000114169A (ja) | 2000-04-21 |
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ID=26489852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32379999A Expired - Fee Related JP3255898B2 (ja) | 1998-06-12 | 1999-11-15 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255898B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP6663163B2 (ja) * | 2011-09-13 | 2020-03-11 | コミシリア ア レネルジ アトミック エ オ エナジーズ オルタネティヴズ | 確率的方法により露出するパターンの逆畳み込みを用いて電子近接効果を補正する方法 |
| JP6305806B2 (ja) | 2014-03-28 | 2018-04-04 | 日本コントロールシステム株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム |
-
1999
- 1999-11-15 JP JP32379999A patent/JP3255898B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP2000114169A (ja) | 2000-04-21 |
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