JP3294506B2 - Beam diameter estimation method - Google Patents

Beam diameter estimation method

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JP3294506B2
JP3294506B2 JP22410296A JP22410296A JP3294506B2 JP 3294506 B2 JP3294506 B2 JP 3294506B2 JP 22410296 A JP22410296 A JP 22410296A JP 22410296 A JP22410296 A JP 22410296A JP 3294506 B2 JP3294506 B2 JP 3294506B2
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pattern
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exposure amount
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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】この発明は、電子線描画装置
や収束イオンビーム露光装置などに代表されるビームを
用いる露光装置における、ビーム径の推定方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for estimating a beam diameter in an exposure apparatus using a beam, such as an electron beam lithography apparatus or a focused ion beam exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の微細化はとどまるところを
知らず、0.1μm以下のゲート長の半導体素子も試作
されるようになっている。このような素子を形成する手
段として電子線リソグラフィが主に用いられる。しかし
電子線リソグラフィであっても、特に形成しようとする
パターン寸法が描画に用いるビーム径に近い場合は、該
ビーム径がどのくらいであるとか、電子線描画装置での
偏向位置によるビーム径の変動がどのくらいであるとか
を、考慮する必要が生じる。なぜなら、ビーム径いかん
によってレジストに必要照度を与え得るビーム照射部分
が変動するので、線パターン寸法を変動させたり、繰り
返しパターンが解像できなくなる等の問題が生じるから
である。
2. Description of the Related Art The miniaturization of semiconductor devices has not been limited, and semiconductor devices having a gate length of 0.1 .mu.m or less have been manufactured on a trial basis. Electron beam lithography is mainly used as a means for forming such an element. However, even in the case of electron beam lithography, especially when the pattern size to be formed is close to the beam diameter used for writing, the beam diameter varies depending on the beam diameter and the deflection position in the electron beam writing apparatus. It is necessary to consider how much. This is because, depending on the beam diameter, the beam irradiation portion that can provide the required illuminance to the resist varies, causing problems such as a variation in line pattern dimensions and the inability to resolve repetitive patterns.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ここで電子線描画装置
のビーム径を把握する方法として、ナイフエッジ法と称
される方法(シャープエッジ法とも称される方法)があ
る。端をシャープに薄くした金属を集束電子ビームの焦
点付近に入れ、そのときの電流変化を測定して電子ビー
ムのスポット径を推定する方法である(文献「電子・イ
オンビームハンドブック,日刊工業新聞社,昭和48年
12月20日発行,p.202)。このナイフエッジ法
は電子描画装置のメンテナンスに主に使用されている。
しかしながら、ナイフエッジ法で推定されるビーム径は
あまり正確でないという問題があった。
Here, as a method of grasping the beam diameter of an electron beam lithography apparatus, there is a method called a knife edge method (a method also called a sharp edge method). In this method, a metal whose edge is sharpened thinly is put near the focal point of a focused electron beam, and the change in current at that time is measured to estimate the spot diameter of the electron beam (see “Electron / Ion Beam Handbook, Nikkan Kogyo Shimbun” , Published on December 20, 1973, p. 202. This knife edge method is mainly used for maintenance of an electronic drawing apparatus.
However, there is a problem that the beam diameter estimated by the knife edge method is not very accurate.

【0004】[0004]

【0005】したがって、ビームを用いレジストパター
ンを形成する露光装置のビーム径を従来より正確に推定
できる新規な方法が望まれる。
Therefore, there is a need for a new method capable of more accurately estimating the beam diameter of an exposure apparatus that forms a resist pattern using a beam.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そこでこの出願のビーム
径推定方法の発明によれば、ビームを用いレジストパタ
ーンを形成する露光装置のビーム径を、入射露光量分布
と実際に形成するレジストパターンとの比較結果から推
定することを特徴とする。具体的には、以下の手順でビ
ーム径を推定するのが好適である。
According to the invention of the beam diameter estimating method of this application, the beam diameter of an exposure apparatus for forming a resist pattern by using a beam is determined by the distribution of the incident exposure amount and the resist pattern to be actually formed. Is estimated from the comparison result. Specifically, it is preferable to estimate the beam diameter by the following procedure.

【0007】(a).線幅を異ならせてある複数種の孤立線
パターンを、実験用パターンとして用いる。
(A) A plurality of types of isolated line patterns having different line widths are used as experimental patterns.

【0008】(b).これら孤立線パターンのうちの1つを
基準パターンと仮定し、かつ、該基準パターンを設計線
幅通りに解像する露光量(基準露光量)を求める。
(B) One of these isolated line patterns is assumed to be a reference pattern, and an exposure amount (reference exposure amount) for resolving the reference pattern according to the design line width is obtained.

【0009】(c).前記基準パタンを前記基準露光量で形
成したときと線あたりの露光量が同じとなる露光量で、
前記基準パターン以外の残りの孤立線パターンそれぞれ
のレジストパタンをそれぞれ形成し、かつ、これら形成
したレジストパターンの線幅をそれぞれ実測する。
(C) An exposure amount at which the exposure amount per line is the same as when the reference pattern is formed at the reference exposure amount,
A resist pattern for each of the remaining isolated line patterns other than the reference pattern is formed, and the line width of each of the formed resist patterns is measured.

【0010】(d).一方、ビーム径を任意の複数種と仮定
し、かつ、線幅を前記複数種の孤立線パターンに対応す
る線幅と仮定して、これらビーム径および線幅の組み合
わ数分の入射露光量分布をそれぞれ求める。
(D) On the other hand, assuming that the beam diameters are arbitrary plural types and the line width is a line width corresponding to the plural types of isolated line patterns, a combination of these beam diameters and line widths is assumed. Each several minutes of the incident exposure amount distribution is obtained.

【0011】(e).これら入射露光量分布のうち、線幅を
前記基準パターンの線幅と仮定して求めた入射露光量分
布それぞれから、前記基準孤立線パターンの設計線幅を
与えているビーム強度を各ビーム径ごとに求める。
(E) The design line width of the reference isolated line pattern is given from each of the incident exposure amount distributions obtained assuming that the line width is the line width of the reference pattern. The beam intensity is obtained for each beam diameter.

【0012】(f).該求めたビーム強度をビーム径ごとの
残りの入射露光量分布にそれぞれ当てはめ、該ビーム強
度のときに得られている線幅をこれら入射露光量分布か
らそれぞれ求める。
(F) The obtained beam intensities are applied to the remaining incident light amount distributions for each beam diameter, and the line width obtained at the beam intensity is obtained from each of the incident light amount distributions.

【0013】(g).これら求めた線幅のうち前記レジスト
パターンから実測した線幅に最も一致する線幅を示した
入射露光量分布について仮定したビーム径を、前記複数
種の孤立線パターンを露光したビームのビーム径と推定
する。
(G) A beam diameter assumed for an incident exposure distribution showing a line width most matching the line width actually measured from the resist pattern among the obtained line widths, and the plurality of types of isolated line patterns are calculated. Estimate the beam diameter of the exposed beam.

【0014】或は、次の様な手順でビーム径を推定して
も良い。
Alternatively, the beam diameter may be estimated by the following procedure.

【0015】(1). ピッチが異なっている複数種の繰り
返しパターンであってそれぞれのピッチがナイフエッジ
法により推定されるビーム径の2倍以下の寸法とされて
いる複数種の繰り返しパターンを、実験用パターンとし
て用いる。
(1). A plurality of types of repetitive patterns having different pitches, each pitch having a size of not more than twice the beam diameter estimated by the knife-edge method, Used as an experimental pattern.

【0016】(2).これら繰り返しパターンによるレジス
トパターンを実際に形成しかつ形成したレジストパター
ンのうちいずれのピッチまでのレジストパターンが解像
されているかを既知の方法により観察する。
(2) A resist pattern based on these repetitive patterns is actually formed, and up to which pitch of the formed resist pattern is resolved is observed by a known method.

【0017】(3).一方、前記複数種の繰り返しパターン
を複数種の任意のビーム径でそれぞれ形成すると仮定し
てそれらの入射露光量分布をそれぞれ求める。
(3) On the other hand, assuming that the plurality of types of repetitive patterns are respectively formed with a plurality of types of arbitrary beam diameters, their incident exposure amount distributions are obtained.

【0018】(4).これら求めた入射露光量分布のうち、
前記実験にて解像されていると判定されかつそのうちの
ピッチが最少で然もビーム強度の最大値と最少値との比
が所定値を満たしている入射露光量分布に着目する。
(4) Among the obtained incident exposure amount distributions,
Attention is paid to the incident exposure distribution in which the resolution is determined in the above experiment and the pitch of which is minimum and the ratio of the maximum value to the minimum value of the beam intensity satisfies a predetermined value.

【0019】(5).該着目した入射露光量分布のうち前記
仮定したビーム径が最も大きいものを抽出し、かつ、該
最も大きいビーム径を、前記複数種の繰り返しパターン
を露光したビームのビーム径と推定する。
(5) Extraction of the focused incident exposure distribution having the largest assumed beam diameter from the focused exposure dose distribution, and setting the largest beam diameter to the beam of the beam exposed to the plurality of types of repetitive patterns. Estimate the diameter.

【0020】これら方法によれば、いままでにないビー
ム径推定方法が実現される。しかも、ナイフエッジ法に
比べ正確にビーム径を推定できる。
According to these methods, an unprecedented beam diameter estimating method is realized. In addition, the beam diameter can be estimated more accurately than the knife edge method.

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの出願の
各発明の実施の形態についてそれぞれ説明する。なお、
説明に用いる各図はこれらの発明を理解できる程度に各
構成成分の寸法、形状および配置関係を概略的に示して
あるにすぎない。また、以下の説明で例示する線幅、ピ
ッチ、露光量、膜厚、温度および時間などの数値的条件
は、これら発明の理解を容易にするための例示にすぎな
い。また各図において同様の構成成分については同一の
番号若しくは記号を付して示し、その重複する説明を省
略することもある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition,
The drawings used in the description only schematically show the dimensions, shapes, and arrangements of the components so that these inventions can be understood. Numerical conditions such as line width, pitch, exposure amount, film thickness, temperature and time exemplified in the following description are merely examples for facilitating understanding of the present invention. In each of the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals or symbols, and overlapping description may be omitted.

【0028】1.ビーム径推定方法の発明の説明 先ず、ビームを用いレジストパターンを形成する露光装
置のビーム径を、入射露光量分布と実際に形成するレジ
ストパターンとの比較結果から推定する方法の実施の形
態について説明する。なお、ここではビームを用いる露
光装置が電子線描画装置である例を考える。また入射露
光量分布とは、電子線のエネルギーがレジストにどのよ
うな強度分布で入射するかを表すものである。ビームが
ほぼ正規分布で広がっているとすると(実際にも正規分
布で広がっている)、この入射露光量分布は前記正規分
布の足し算として簡単に求められるものである。
1. DESCRIPTION OF THE INVENTION OF THE BEAM DIAMETER ESTIMATION METHOD First, an embodiment of a method for estimating a beam diameter of an exposure apparatus that forms a resist pattern using a beam from a comparison result between an incident exposure amount distribution and a resist pattern actually formed will be described. I do. Here, an example in which the exposure apparatus using a beam is an electron beam lithography apparatus is considered. The incident exposure amount distribution indicates the intensity distribution of the energy of the electron beam incident on the resist. Assuming that the beam spreads substantially in a normal distribution (actually spreads in a normal distribution), this incident exposure amount distribution can be easily obtained as an addition of the normal distribution.

【0029】1−1.第1の実施の形態 先ず、図1(A)〜(D)に示したように、線幅がw1
〜w4というように異ならせてある複数種の孤立線パタ
ーン11a〜11dを、実験用パターンとして用いる例
を考える。またここではw1=20nm、w2=30n
m、w3=40nmおよびw4=60nmとする。次
に、これら孤立線パターン11a〜11dのうちの1
つ、ここでは線幅がw4すなわち線幅が最も大きい孤立
線パターン11dを基準パターンとする。
1-1. First Embodiment First, as shown in FIGS. 1A to 1D, the line width is w1.
Consider an example in which a plurality of different isolated line patterns 11a to 11d such as .about.w4 are used as experimental patterns. Here, w1 = 20 nm, w2 = 30n
m, w3 = 40 nm and w4 = 60 nm. Next, one of the isolated line patterns 11a to 11d
Here, here, the line width w4, that is, the isolated line pattern 11d having the largest line width is set as the reference pattern.

【0030】次に、電子線レジストが塗布されたウエハ
に対し前記基準パターンを描画する。ただし、露光量を
種々に変えた条件でそれぞれ描画する。そしてこのウエ
ハを現像する。これにより露光量が異なる各レジストパ
ターンが得られる。次にこれらレジストパターンの中か
ら、設計線幅w4(すなわち線幅が60nm)通りのレ
ジストパターンをSEM等により見出す。そして、この
レジストパターンを形成した際の露光量を、基準露光量
とする。具体的には以下のような手順で基準露光量を求
める。
Next, the reference pattern is drawn on the wafer to which the electron beam resist has been applied. However, each image is drawn under various exposure conditions. Then, the wafer is developed. As a result, resist patterns having different exposure amounts can be obtained. Next, from these resist patterns, a resist pattern having a design line width w4 (that is, a line width of 60 nm) is found by SEM or the like. Then, the exposure amount when the resist pattern is formed is defined as a reference exposure amount. Specifically, the reference exposure amount is obtained by the following procedure.

【0031】シリコンウエハ上にSAL601と称され
るシップレイ社製のポジ型電子線レジストを膜厚100
nmで塗布し、次に、これをホットプレートで120℃
の温度で2分間ベークする。次に、このウエハに、基準
パターンを、電子線描画装置HL−700F2(日立製
作所製)により描画する。ただし、露光量を種々に違え
て描画を行なう。次に、このウエハをMF622(SA
L601用の現像液。シップレイ社製)で120秒間現
像してレジストパターンを得る。形成された各レジスト
パターンの中から、設計線幅w4(すなわち線幅が60
nm)通りのレジストパターンを見出す。このレジスト
パターンを形成した際の露光量を、基準露光量とする。
このようにして求めた基準露光量はこの場合80μC/
cm2 である。
A positive type electron beam resist called SAL601 manufactured by Shipley Co., Ltd.
and then heat it to 120 ° C on a hot plate.
Bake for 2 minutes at this temperature. Next, a reference pattern is drawn on this wafer by an electron beam drawing apparatus HL-700F2 (manufactured by Hitachi, Ltd.). However, drawing is performed with various exposure amounts. Next, this wafer is transferred to MF622 (SA).
Developer for L601. (Shipley Co., Ltd.) for 120 seconds to obtain a resist pattern. From each of the formed resist patterns, a design line width w4 (that is, a line width of 60
nm) of the resist pattern. The exposure amount when this resist pattern is formed is defined as a reference exposure amount.
The reference exposure amount thus obtained is 80 μC /
cm 2 .

【0032】次に、基準パタンを前記基準露光量で形成
したときと線あたりの露光量が同じとなる露光量で、前
記基準パターン以外の残りの孤立線パターンを描画す
る。ここでは、w4=60nmのときの基準露光量が8
0μC/cm2 であったので、w1=20nmの孤立線
パターンの描画は240μC/cm2 の露光量で行な
い、w2=30nmの孤立線パターンの描画は160μ
C/cm2 の露光量で行ない、w3=40nmの孤立線
パターンの描画は120μC/cm2 の露光量で行な
う。こうすると、各水準で1本の線あたりの露光量は同
じ値になるので後方散乱の量を同じに出来るから、ビー
ム径推定における後方散乱の影響を除去できる。次に、
露光済みの各試料を上記同様MF622を用い120秒
間現像することで、各レジストパターンを形成する。
Next, the remaining isolated line pattern other than the reference pattern is drawn with the same exposure amount per line as when the reference pattern is formed with the reference exposure amount. Here, the reference exposure amount when w4 = 60 nm is 8
Since it was 0 μC / cm 2 , writing of an isolated line pattern of w1 = 20 nm was performed with an exposure amount of 240 μC / cm 2 , and writing of an isolated line pattern of w2 = 30 nm was 160 μm.
The exposure is performed at an exposure of C / cm 2 , and the drawing of an isolated line pattern of w3 = 40 nm is performed at an exposure of 120 μC / cm 2 . In this case, since the exposure amount per one line becomes the same value at each level, the amount of backscattering can be made the same, so that the influence of backscattering in beam diameter estimation can be eliminated. next,
Each exposed pattern is developed for 120 seconds using MF622 in the same manner as described above, thereby forming each resist pattern.

【0033】次に、これら形成した各レジストパターン
の寸法をSEM測長機など従来公知の任意の測定手法に
よりそれぞれ測定する。ここでは、設計寸法20nmの
孤立線パターン11aは、約45nmで仕上がってお
り、設計寸法30nmの孤立線パターン11bは、約5
0nmで仕上がっており、設計寸法40nmの孤立線パ
ターン11cは、約50nmで仕上がっている。これら
の測定結果を図2に黒塗りの四角印によってプロットし
てある。ただし、図2の横軸は設計寸法であり、また縦
軸は上記測定した線幅(以下、実測値ともいう。)又は
後に説明する入射露光量分布から求めた線幅である。
Next, the dimensions of each of the formed resist patterns are measured by a conventionally known arbitrary measuring method such as an SEM length measuring machine. Here, the isolated line pattern 11a having a design size of 20 nm is finished at about 45 nm, and the isolated line pattern 11b having a design size of 30 nm is finished at about 5 nm.
The isolated line pattern 11c having a design dimension of 40 nm is finished at about 50 nm. These measurement results are plotted in FIG. 2 by black squares. Note that the horizontal axis in FIG. 2 is the design dimension, and the vertical axis is the line width measured above (hereinafter also referred to as an actually measured value) or the line width obtained from the incident light exposure distribution described later.

【0034】一方、ビーム径を任意の複数種ここでは2
0nm、30nmおよび40nmと仮定し、かつ、線幅
を前記複数種の孤立線パターンに対応する線幅W1〜W
4と仮定して、これらビーム径および線幅の組み合わ数
分の入射露光量分布、すなわちここでは12通りの入射
露光量分布をそれぞれ求める。なお、ここではビームは
その強度が正規分布しているものと考え、そしてσで規
定される分布幅をビーム径と考えている。
On the other hand, if the beam diameter is arbitrary plural kinds, here 2
0 nm, 30 nm, and 40 nm, and the line widths W1 to W1 corresponding to the plurality of types of isolated line patterns.
Assuming that the number of incident light exposures is 4, the number of incident light exposure distributions corresponding to the number of combinations of the beam diameter and the line width, that is, 12 kinds of incident light amount distributions are obtained here. Here, the intensity of the beam is considered to be normally distributed, and the distribution width defined by σ is considered to be the beam diameter.

【0035】次に、これら入射露光量分布のうち、線幅
を前記基準パターンの線幅と仮定して求めた入射露光量
分布それぞれから、前記基準パターンの設計線幅を与え
ているビーム強度を各ビーム径ごとに求める。すなわ
ち、図3(A)に示す様に、仮定線幅をw4とし仮定ビ
ーム径をbn (bn とは20nm、30nm、40nm
のいずれか)として求めた入射露光量分布において、線
幅W4を与えているビーム強度Xn を、各ビーム径(つ
まり20nm、30nm、40nm)ごとに求める。
Next, from these incident exposure amount distributions, the beam intensity giving the design line width of the reference pattern is calculated from each of the incident exposure amount distributions obtained by assuming the line width as the line width of the reference pattern. Obtained for each beam diameter. That is, as shown in FIG. 3A, the assumed line width is w4 and the assumed beam diameter is b n (b n is 20 nm, 30 nm, and 40 nm).
), The beam intensity Xn giving the line width W4 is obtained for each beam diameter (that is, 20 nm, 30 nm, and 40 nm).

【0036】次に、該求めたビーム強度Xn をビーム径
ごとの残りの入射露光量分布すなわち線幅をw1、w
2、w3とそれぞれ仮定した入射露光量分布にそれぞれ
当てはめ、該ビーム強度Xn のときに得られている線幅
n をこれら入射露光量分布からそれぞれ求める。すな
わち、図3(B)に示す様に、仮定ビーム径をbn とし
仮定線幅をwn (wn とは20nm、30nm、40n
mのいずれか)として求めた入射露光量分布にXn をそ
れぞれ当てはめて、該ビーム強度Xn のときに得られて
いる線幅Wn をそれぞれ求める。このようにして求めた
線幅を図2中にそれぞれプロットした。図2において、
白抜き丸印の各点は、ビーム径を20nmと仮定しかつ
線幅をそれぞれ20、30、40nmとそれぞれ仮定し
た入射露光量分布からそれぞれ求めた線幅、また、黒塗
り丸印の各点は、ビーム径を30nmと仮定しかつ線幅
をそれぞれ20、30、40nmとそれぞれ仮定した入
射露光量分布からそれぞれ求めた線幅、また、白抜き三
角印の各点は、ビーム径を40nmと仮定しかつ線幅を
それぞれ20、30、40nmとそれぞれ仮定した入射
露光量分布からそれぞれ求めた線幅である。
Next, the obtained beam intensity X n is used to calculate the remaining incident exposure amount distribution for each beam diameter, that is, the line width to w1, w
The line widths W n obtained at the beam intensity X n are obtained from these incident light amount distributions by respectively applying the incident light amount distributions assumed as 2, w3. That is, as shown in FIG. 3B, the assumed beam diameter is b n and the assumed line width is w n (where w n is 20 nm, 30 nm, and 40 n ).
m)), X n is applied to each of the incident exposure amount distributions obtained as (m), and the line widths W n obtained at the beam intensity X n are obtained. The line widths thus obtained are plotted in FIG. In FIG.
Each point of the white circles is a line width obtained from an incident exposure distribution assuming a beam diameter of 20 nm and a line width of 20, 30, and 40 nm, respectively. Is the line width obtained from the incident light dose distribution assuming the beam diameter of 30 nm and the line widths of 20, 30, and 40 nm, respectively. Each point of the open triangle indicates that the beam diameter is 40 nm. These are the line widths respectively obtained from the incident exposure dose distributions assuming the line widths of 20, 30, and 40 nm, respectively.

【0037】これら求めた線幅のうち前記レジストパタ
ーンから実測した線幅に最も一致する線幅を示した入射
露光量分布について仮定したビーム径を調べる。する
と、ここでは図2から明らかなように、ビーム径20n
mについての入射露光量分布から求めた各線幅は実測値
と良く一致することが分かる。そこで、この場合は、複
数種の孤立線パターンを露光したビームのビーム径は2
0nmであったと推定する。
A beam diameter assumed for the incident light amount distribution showing the line width most matching the line width actually measured from the resist pattern among the obtained line widths is examined. Then, as is clear from FIG.
It can be seen that each line width obtained from the incident exposure amount distribution for m agrees well with the actually measured value. Therefore, in this case, the beam diameter of the beam that has exposed a plurality of types of isolated line patterns is 2
It is estimated to be 0 nm.

【0038】1−2.第2の実施の形態 次に、それぞれのピッチがナイフエッジ法により推定さ
れるビーム径の2倍以下の寸法とされている複数種の繰
り返しパターンを、実験用パターンとして用いる例を考
える。しかも用いるビームの径がナイフエッジ法により
60nmと推定されている例を考える。そのため、ピッ
チは60nm×2=120nm以下の寸法から選ばれ
る。そこでここでは、複数種の繰り返しパターンとし
て、線幅が20nmである線パターンを50nm、60
nm、70nm、80nm、90nm、100nmピッ
チで具える第1〜第6の繰り返しパターンを用いる例を
考える。
1-2. Second Embodiment Next, an example will be considered in which a plurality of types of repetitive patterns each having a pitch equal to or smaller than twice the beam diameter estimated by the knife edge method are used as experimental patterns. In addition, consider an example in which the diameter of the beam used is estimated to be 60 nm by the knife edge method. Therefore, the pitch is selected from dimensions of 60 nm × 2 = 120 nm or less. Therefore, here, as a plurality of types of repetitive patterns, line patterns having a line width of 20 nm are set to 50 nm and 60 nm.
Consider an example in which first to sixth repetitive patterns having pitches of nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, and 100 nm are used.

【0039】これら第1〜第6の繰り返しパターンをレ
ジストに描画してレジストパターンをそれぞれ実際に形
成する。ここではZEP520と称される日本ゼオン社
製のポジ型の電子線レジストを100nmの膜厚で塗布
したシリコンウエハを用意する。このウエハを200℃
の温度で2分間ベークする。そして、このウエハに、電
子線描画装置HL−700F2を用いてかつ150μC
/cm2 の露光量で、上記第1〜第6の繰り返しパター
ンをそれぞれ描画する。描画が済んだウエハをキシレン
により240秒間現像してレジストパターンをそれぞれ
得る。このように形成した各レジストパターンを顕微鏡
など既知の方法で観察し、いずれのピッチまでのレジス
トパターンが解像されているかを調べる。ここではピッ
チが80nm、90nm、100nmの繰り返しパター
ンがそれぞれ解像されていた。
The first to sixth repetitive patterns are drawn on a resist to actually form resist patterns. Here, a silicon wafer coated with a 100 nm-thick positive electron beam resist manufactured by Zeon Corporation called ZEP520 is prepared. 200 ° C
Bake for 2 minutes at this temperature. Then, 150 μC was applied to this wafer using an electron beam lithography system HL-700F2.
Each of the above-described first to sixth repeating patterns is drawn at an exposure amount of / cm 2 . The drawn wafer is developed with xylene for 240 seconds to obtain resist patterns. Each resist pattern thus formed is observed by a known method such as a microscope, and it is checked to which pitch the resist pattern has been resolved. Here, the repetitive patterns having the pitches of 80 nm, 90 nm, and 100 nm were resolved.

【0040】一方、前記複数種の繰り返しパターンを複
数種の任意のビーム径でそれぞれ形成すると仮定してそ
れらの入射露光量分布をそれぞれ求める。ここでは第1
〜第6の繰り返しパターンを、それぞれビーム径が20
nm、30nm、40nm、50nm、60nmで形成
すると仮定して入射露光量分布をそれぞれ求める。図4
〜図9は、繰り返しパターンのピッチ単位で入射露光量
分布をまとめて示したものである。図4〜図9の各図に
おいて、実線で示した特性Iはビーム径を60nmと仮
定した入射露光量分布、細かな破線で示した特性IIはビ
ーム径を50nmと仮定した入射露光量分布、一点破線
で示した特性III はビーム径を40nmと仮定した入射
露光量分布、二点破線で示した特性IVはビーム径を30
nmと仮定した入射露光量分布、大まかな破線で示した
特性Vはビーム径を20nmと仮定した入射露光量分布
である。
On the other hand, assuming that the plurality of types of repetitive patterns are formed with a plurality of types of arbitrary beam diameters, their incident exposure dose distributions are obtained. Here the first
To the sixth repetition pattern, each having a beam diameter of 20
The incident exposure dose distributions are respectively obtained on the assumption that the film is formed to have a thickness of nm, 30 nm, 40 nm, 50 nm, and 60 nm. FIG.
FIG. 9 to FIG. 9 collectively show the incident exposure amount distribution in units of the pitch of the repeating pattern. In each of FIGS. 4 to 9, the characteristic I shown by a solid line is an incident light amount distribution assuming a beam diameter of 60 nm, the characteristic II shown by a fine broken line is an incident light amount distribution assuming a beam diameter of 50 nm, The characteristic III indicated by the dashed line is the incident exposure amount distribution assuming that the beam diameter is 40 nm, and the characteristic IV indicated by the double-dashed line is 30 nm.
The incident exposure amount distribution assumed to be nm, and the characteristic V indicated by a rough broken line is the incident exposure amount distribution assumed to be a beam diameter of 20 nm.

【0041】次にこれら求めた入射露光量分布のうち、
前記実験にて解像されていると判定されかつそのうちの
ピッチが最少で然もビーム強度の最大値と最少値との比
が所定値を満たしている入射露光量分布に着目する。こ
こでは、上記の実験においてピッチが80nm、90n
m、100nm繰り返しパターンがそれぞれ解像されて
いたので、ピッチが最少の繰り返しパターンについての
入射露光量分布とは、ピッチが80nmの繰り返しパタ
ーンについての入射露光量分布ということになる。すな
わち、図7に示した入射露光量分布ということになる。
さらに、この図7に示した入射露光量分布のうちビーム
強度の最大値と最小値との比が所定値を満たしている入
射露光量分布に着目する。ここで所定値を満たすとは、
設計に応じ決めることができる条件であり、ここでは最
小値/最大値が例えば0.4以下の場合を所定値を満た
すと仮定する。すると図7に示した各入射露光量分布で
は、ビーム径を20nmと仮定した入射露光量分布が最
小値/最大値≒0.03/0.52≒0.058とな
り、またビーム径を30nmと仮定した入射露光量分布
が最少値/最大値≒0.14/0.36≒0.39とな
り、それぞれ0.4以下の基準を満たすが、それ以外の
入射露光量分布は基準を満たさない。よって、この例の
場合の着目する入射露光量分布とは、ピッチが80nm
とされた繰り返しパターンをビーム径20nm、30n
mで形成すると仮定した入射露光量分布ということにな
る。次に、着目した入射露光量分布のうち前記仮定した
ビーム径が最も大きいものを抽出する。すると、ここで
は図7中のビーム径が30nmと仮定した入射露光量分
布となる。そこで、このビーム径30nmを、前記複数
種の繰り返しパターンを露光したビームのビーム径と推
定する。
Next, among the obtained incident exposure amount distributions,
Attention is paid to the incident exposure distribution in which the resolution is determined in the above experiment and the pitch of which is minimum and the ratio of the maximum value to the minimum value of the beam intensity satisfies a predetermined value. Here, in the above experiment, the pitch was 80 nm, 90 n
Since the repetition patterns of m and 100 nm were resolved respectively, the incident exposure amount distribution for the repetition pattern with the smallest pitch is the incident exposure amount distribution for the repetition pattern with the pitch of 80 nm. That is, the incident exposure amount distribution shown in FIG. 7 is obtained.
Further, attention is focused on the incident exposure amount distribution in which the ratio between the maximum value and the minimum value of the beam intensity satisfies a predetermined value in the incident exposure amount distribution shown in FIG. Here, satisfying the predetermined value means that
This is a condition that can be determined according to the design. Here, it is assumed that a case where the minimum value / maximum value is, for example, 0.4 or less satisfies a predetermined value. Then, in each incident exposure amount distribution shown in FIG. 7, the incident exposure amount distribution assuming that the beam diameter is 20 nm is minimum / maximum {0.03 / 0.52} 0.058, and the beam diameter is 30 nm. The assumed incident light dose distribution is minimum value / maximum value ≒ 0.14 / 0.36 ≒ 0.39, each of which satisfies the criterion of 0.4 or less, but the other incident light dose distributions do not satisfy the criterion. Therefore, the incident light exposure distribution of interest in the case of this example has a pitch of 80 nm.
Beam pattern of 20 nm, 30 n
The incident light exposure distribution is assumed to be formed by m. Next, a distribution having the largest assumed beam diameter is extracted from the focused incident exposure distribution. Then, the incident exposure amount distribution here assumes that the beam diameter in FIG. 7 is 30 nm. Therefore, this beam diameter of 30 nm is estimated as the beam diameter of the beam that has exposed the plurality of types of repetitive patterns.

【0042】第1の実施の形態では実験で得たレジスト
パターン寸法を正確に測定する必要があった。これに対
しこの第2の実施の形態の場合では、実験で得たレジス
トパターンの評価は繰り返しパターンを解像しているか
どうかで行なうので、その分作業が簡易であるため、ビ
ーム径の推定を第1の実施の形態より簡単に行なえる。
In the first embodiment, it was necessary to accurately measure the resist pattern dimensions obtained in the experiment. On the other hand, in the case of the second embodiment, the evaluation of the resist pattern obtained in the experiment is performed based on whether or not the repetitive pattern is resolved. This can be performed more easily than in the first embodiment.

【0043】 2.ビーム径分布の推定方法、パターン形成方法の各参
考例の説明 2−1.第1参考例 次に、電子線描画装置のステージを固定したままで描画
できる領域内でのビーム径分布を推定する参考例につい
て説明する。このビーム径分布の推定方法では、先ず、
レジストを塗布したウエハの、電子線描画装置のステー
ジを固定した状態で電子線を偏向するだけで描画できる
範囲全面に、繰り返しパターンを描画する。次にこのウ
エハを現像してレジストパターンを得る。次に、このレ
ジストパタンを光学顕微鏡で観察する。ビーム径が細い
状態(詳細にはある径以下の状態)で描画されたレジス
ト部分は、繰り返しパターンが解像される部分となるの
で、他の部分とは異なる色合いに(下記の条件では白
く)見える。このことから、ビーム径が細く良好な領域
(ビーム径がある径以下の領域)がどのあたりかを推定
できる。以下、具体例により詳細に説明する。
2. Description of Reference Examples of Beam Diameter Distribution Estimating Method and Pattern Forming Method 2-1. First Reference Example Next, a description will be given of a reference example for estimating a beam diameter distribution in an area where writing can be performed while a stage of an electron beam writing apparatus is fixed. In this beam diameter distribution estimation method, first,
A pattern is repeatedly drawn on the entire surface of the resist-coated wafer in a range where drawing can be performed only by deflecting the electron beam while the stage of the electron beam drawing apparatus is fixed. Next, the wafer is developed to obtain a resist pattern. Next, this resist pattern is observed with an optical microscope. The resist portion drawn in a state in which the beam diameter is small (specifically, a state in which the beam diameter is equal to or smaller than a certain diameter) is a portion in which a repetitive pattern is resolved, and thus has a different color from other portions (white under the following conditions). appear. From this, it is possible to estimate where a good area where the beam diameter is small (an area where the beam diameter is equal to or less than a certain diameter). Hereinafter, a specific example will be described in detail.

【0044】まず用いる繰り返しパターンを、ここで
は、図10(A)、(B)に示したように、線幅がwで
ある線パターン21を所定ピッチPで繰り返したパター
ンとする。ただし線幅wは、ビーム径を変化させたとき
にビーム強度の最大値が大きく変化するような線幅とす
るのが良い。こうしておくとビーム径の変動に対し該線
パターンが解像されたりされなかったりが起こり易くな
るのでビーム径分布を推定し易くなるからである。また
ピッチPも、あまり広くしない方が良い。線幅と同様な
理由からである。具体的には線パターン21の線幅w
を、最大でもナイフエッジ法で推定されるビーム径の半
分とし、該線パターン21のピッチPを、ナイフエッジ
法で推定されるビーム径の2倍程度の寸法とするのが良
い。この例の場合は線幅wを20nmとして、ピッチP
を100nmとした繰り返しパターンの例を考える。
First, as shown in FIGS. 10A and 10B, the repetition pattern used is a pattern in which the line pattern 21 having the line width w is repeated at a predetermined pitch P. However, it is preferable that the line width w be such that the maximum value of the beam intensity changes greatly when the beam diameter is changed. This is because the line pattern is easily resolved or not resolved with respect to the fluctuation of the beam diameter, so that the beam diameter distribution is easily estimated. Also, it is better not to make the pitch P too wide. This is for the same reason as the line width. Specifically, the line width w of the line pattern 21
Should be at most half the beam diameter estimated by the knife-edge method, and the pitch P of the line pattern 21 should be about twice as large as the beam diameter estimated by the knife-edge method. In this example, the line width w is set to 20 nm, and the pitch P
Is considered as an example of a repetition pattern in which is set to 100 nm.

【0045】次に、シリコンウエハにZEP520と称
される日本ゼオン社製のポジ型の電子線レジストを75
nmの膜厚に塗布する。次に、このウエハをホットプレ
ートで200℃の温度で2分間ベークする。次にこのウ
エハに図10を用い説明した繰り返しパターンを、電子
線描画装置HL−700F2により露光量120μmC
/cm2 の条件で描画する。ただしこの描画は、電子線
描画装置が偏向可能な最大領域より広い範囲、ここでは
2mm×2mmのレジスト部分に対し、行なう。なおこ
の場合は、電子線描画装置に備わる偏向レンズのうちの
ウエハに近い方の偏向レンズで電子線を偏向する例を考
える。そのため、電子線描画装置のステージを固定した
状態で電子線を偏向するだけで描画できる範囲は、この
装置では40μm×40μm程度と仮定する。
Next, a positive type electron beam resist manufactured by Zeon Corporation called ZEP520 is applied to the silicon wafer for 75 minutes.
Apply to a thickness of nm. Next, the wafer is baked on a hot plate at a temperature of 200 ° C. for 2 minutes. Next, the repetitive pattern described with reference to FIG. 10 was applied to this wafer by the electron beam lithography system HL-700F2 at an exposure amount
/ Cm 2 . However, this writing is performed on a resist area of 2 mm × 2 mm, which is wider than the maximum area that can be deflected by the electron beam writing apparatus. In this case, an example in which the electron beam is deflected by the deflection lens closer to the wafer among the deflection lenses provided in the electron beam drawing apparatus is considered. Therefore, it is assumed that a range in which the electron beam can be drawn only by deflecting the electron beam while the stage of the electron beam drawing apparatus is fixed is about 40 μm × 40 μm in this apparatus.

【0046】描画の済んだウエハをキシレンにより60
秒間現像してレジストパターンを得る。得られたレジス
トパターンを光学顕微鏡により観察しかつその写真を撮
影する。図11はこの光学顕微鏡写真を模写した図であ
る。この図11においてa×aで規定される領域が、電
子線描画装置のステージを移動することなくかつウエハ
に近い方の偏向レンズで電子線を偏向して、繰り返しパ
ターンを描画できる1領域、すなわちここでは40μm
角領域に当たる。このa×aで規定される領域では、こ
の場合第3象限に相当する部分が白く見えた。しかも、
この白く見えた部分では繰り返しパターンが所望の通り
解像されていたが、それ以外の部分では解像されていな
いことが分かった。このことから、この方法で形成した
レジストパターンを観察して白く見える部分31(図1
1参照)は、細いビームが照射された部分、すなわちあ
る径以下のビームが照射された部分であると推定でき、
よってビーム径分布を推定できる。
The drawn wafer is cleaned with xylene for 60 hours.
Develop for 2 seconds to obtain resist pattern. The obtained resist pattern is observed with an optical microscope and a photograph thereof is taken. FIG. 11 is a diagram obtained by copying this optical microscope photograph. In FIG. 11, the area defined by a × a is one area in which the electron beam is deflected by the deflecting lens closer to the wafer without moving the stage of the electron beam lithography apparatus, and a repetitive pattern can be drawn. Here, 40 μm
Hit the corner area. In this region defined by a × a, the portion corresponding to the third quadrant appeared white in this case. Moreover,
It was found that the repetitive pattern was resolved as desired in the portion that appeared white, but was not resolved in other portions. From this, a portion 31 (FIG. 1) that looks white when the resist pattern formed by this method is observed.
1) can be presumed to be a portion irradiated with a narrow beam, that is, a portion irradiated with a beam of a certain diameter or less,
Therefore, the beam diameter distribution can be estimated.

【0047】このビーム径分布の推定方法によれば、形
成したレジストパターンを光学顕微鏡で観察するのみ
で、ある径以下のビームが照射される部分が推定でき
る。すなわち、ビーム径の良好な部分を視覚化して理解
出来る。そのため、ビーム径の良好な位置で所望のパタ
ーンについての描画がなされるように描画データを用意
する等を容易に行なうことができる。したがって、単電
子素子の開発などにおいて有効である。
According to this method of estimating the beam diameter distribution, it is possible to estimate a portion irradiated with a beam having a diameter equal to or less than a certain diameter only by observing the formed resist pattern with an optical microscope. That is, it is possible to visualize and understand a portion having a good beam diameter. Therefore, it is possible to easily prepare drawing data so that drawing of a desired pattern is performed at a position where the beam diameter is good. Therefore, it is effective in the development of a single electron device and the like.

【0048】2−2.第2参考例 ビーム径分布の推定方法についての上記の第1参考例で
は、繰り返しパターンを1種類とする例を説明した。し
かし、線幅およびピッチの一方または双方を違えた複数
種の繰り返しパターンを用い、そしてそれぞれを、電子
線描画装置のステージを固定した状態で電子線を偏向す
るだけで描画できる範囲全面に描画して、ビーム径分布
を推定しても良い。この場合もそれぞれの繰り返しパタ
ーンについて形成されたレジストパターン中の、白く見
える部分が、ある径以下のビームが照射された部分とな
る。ただし、白く見える部分の広さや形状は、繰り返し
パターンごとで違ってくる。これは、それぞれの繰り返
しパターンを解像できる限界のビーム径が、繰り返しパ
ターンの線幅、ピッチによって違ってくることに起因し
ている。したがって、この性質を利用すれば、例えば、
電子線描画装置のステージを固定した状態で電子線を偏
向するだけで描画できる範囲において、偏向位置によっ
てビーム径がどのように分布しているかの細かな推定も
可能になる。以下、具体例により説明する。
2-2. Second Reference Example In the above-described first reference example of the method of estimating the beam diameter distribution, an example in which one type of repetition pattern is used has been described. However, multiple types of repetition patterns with different line widths and / or pitches are used, and each is drawn over the entire area that can be drawn only by deflecting the electron beam while the stage of the electron beam drawing apparatus is fixed. Thus, the beam diameter distribution may be estimated. Also in this case, the portion that looks white in the resist pattern formed for each of the repetitive patterns is a portion irradiated with a beam having a certain diameter or less. However, the size and shape of the white-looking part differs for each repetitive pattern. This is because the limit beam diameter at which each repetitive pattern can be resolved varies depending on the line width and pitch of the repetitive pattern. Therefore, if this property is used, for example,
In a range where the electron beam can be drawn only by deflecting the electron beam while the stage of the electron beam lithography apparatus is fixed, it is possible to finely estimate how the beam diameter is distributed depending on the deflection position. Hereinafter, a specific example will be described.

【0049】シリコンウエハにZEP520と称される
日本ゼオン社製のポジ型の電子線レジストを75nmの
膜厚に塗布する。次に、このウエハをホットプレートで
200℃の温度で2分間ベークする。次にこのウエハ
に、設計線幅が20nmでかつピッチが100nmであ
る第1の繰り返しパターンを露光量130μC/cm2
という条件で、また、設計線幅が20nmでかつピッチ
が120nmである第2の繰り返しパターンを露光量1
60μC/cm2 という条件で、また、設計線幅が20
nmでかつピッチが140nmである第3の繰り返しパ
ターンを露光量200μC/cm2 という条件で、それ
ぞれ2mm角範囲に描画する。描画の済んだウエハをキ
シレンにより60秒間現像してレジストパターンを得
る。ここで上述の露光条件において、第1の繰り返しパ
ターンが解像できるのはビーム径がb1 以下の場合であ
り、第2の繰り返しパターンが解像できるのはビーム径
がb2以下の場合であり、第3の繰り返しパターンが解
像できるのはビーム径がb3 以下の場合である。ただ
し、b1 <b2 <b3 である。しかも、上述のビーム径
の推定方法を用い推定すると、b1 ≒30nm、b2
40nm、b3 ≒50nmと推定される。次に、得られ
たレジストパターンを光学顕微鏡により観察しかつその
写真をそれぞれ撮影する。図12(A)は第1の繰り返
しパターンについてのレジストパターンの観察写真の要
部模写図、図12(B)は第2の繰り返しパターンにつ
いてのレジストパターンの観察写真の要部模写図、図1
2(C)は第3の繰り返しパターンについてのレジスト
パターンの観察写真の要部模写図である。これらの図に
おいてa×aで規定される領域が、電子線描画装置のス
テージを移動することなくかつウエハに近い方の偏向レ
ンズで電子線を偏向して、繰り返しパターンを描画した
1領域、すなわちここでは40μm角領域に当たる。ま
た図12(A)〜(C)においてそれぞれ白く見えた部
分41a〜41cそれぞれは、繰り返しパターンを解像
し得る径以下のビームが照射されたと推定できる部分で
ある。具体的には、41aで示される部分は径がb1
m以下のビームが照射されたと推定できる部分、41b
で示される部分は径がb2 nm以下のビームが照射され
たと推定できる部分、41cで示される部分は径がb3
nm以下のビームが照射されたと推定できる部分であ
る。この図12(A)〜(C)の結果をまとめると図1
3のようになる。この図13において、領域aはビーム
径がb1 以下のビームが照射された領域と推定でき、領
域bはビーム径がb1 より大きくかつb2 以下のビーム
が照射された領域と推定でき、領域cはビーム径がb2
より大きくかつb3 以下のビームが照射された領域と推
定でき、領域dはビーム径がb3 より大きいビームが照
射された領域と推定できる。このことから、この推定さ
れたビーム径の分布に基づいて、描画パターンに必要と
される精度が確保できかつなるべく広いビーム偏向領域
を決定できることが分かる。すなわち、それ程微細でな
いパターン例えば第3の繰り返しパターンを描画すると
きは、偏向領域をむやみに狭くする必要はなく偏向領域
が図13の領域cとなるように偏向レンズを制御する等
の処理が可能になる。そのため、描画精度および描画速
度(スループット)双方を満たすパターン形成が可能に
なる。
A positive electron beam resist called ZEP520 manufactured by Zeon Corporation and having a thickness of 75 nm is applied to a silicon wafer. Next, the wafer is baked on a hot plate at a temperature of 200 ° C. for 2 minutes. Next, a first repetitive pattern having a design line width of 20 nm and a pitch of 100 nm was exposed on the wafer at an exposure dose of 130 μC / cm 2.
And a second repetitive pattern having a design line width of 20 nm and a pitch of 120 nm is exposed at an exposure amount of 1
Under the condition of 60 μC / cm 2 and the design line width is 20
A third repeating pattern having a pitch of 140 nm and a thickness of 140 nm is drawn in a 2 mm square range under the condition of an exposure amount of 200 μC / cm 2 . The drawn wafer is developed with xylene for 60 seconds to obtain a resist pattern. Here, under the above exposure conditions, the first repetitive pattern can be resolved when the beam diameter is b 1 or less, and the second repetitive pattern can be resolved when the beam diameter is b 2 or less. The third repetition pattern can be resolved when the beam diameter is b 3 or less. However, b 1 <b 2 <b 3 . Moreover, when the beam diameter is estimated using the above-described beam diameter estimation method, b 1径 30 nm, b 2
It is estimated that 40 nm and b 3 ≒ 50 nm. Next, the obtained resist pattern is observed with an optical microscope, and photographs thereof are taken. FIG. 12A is a schematic view of a main part of an observation photograph of a resist pattern for a first repeated pattern, and FIG. 12B is a schematic view of a main part of an observation photograph of a resist pattern for a second repeated pattern.
FIG. 2 (C) is a main part simulated view of an observation photograph of the resist pattern for the third repetition pattern. In these figures, the area defined by a × a is one area where the electron beam is deflected by the deflection lens closer to the wafer without moving the stage of the electron beam lithography apparatus to repeatedly draw a pattern, that is, Here, it corresponds to a 40 μm square area. In FIGS. 12A to 12C, each of the portions 41a to 41c that appear white is a portion that can be estimated to have been irradiated with a beam having a diameter equal to or smaller than that capable of resolving the repetitive pattern. Specifically, the portion indicated by 41a has a diameter of b 1 n
41b, a portion that can be estimated to have been irradiated with a beam of m or less
The portion indicated by b is a portion that can be estimated to have been irradiated with a beam having a diameter of b 2 nm or less, and the portion indicated by 41c is b 3
It is a portion that can be estimated to have been irradiated with a beam of nm or less. The results of FIGS. 12A to 12C are summarized in FIG.
It looks like 3. In FIG. 13, a region a can be estimated as a region irradiated with a beam having a beam diameter of b 1 or less, a region b can be estimated as a region irradiated with a beam having a beam diameter larger than b 1 and b 2 or less, In region c, the beam diameter is b 2
It can be estimated that the region is irradiated with a beam larger than b 3 and smaller, and the region d can be estimated as a region irradiated with a beam having a beam diameter larger than b 3 . From this, it is understood that the accuracy required for the writing pattern can be secured and the beam deflection area as wide as possible can be determined based on the estimated beam diameter distribution. That is, when drawing a pattern that is not very fine, for example, the third repetitive pattern, it is not necessary to make the deflection area narrower, and processing such as controlling the deflection lens so that the deflection area becomes the area c in FIG. 13 can be performed. become. Therefore, it is possible to form a pattern that satisfies both the drawing accuracy and the drawing speed (throughput).

【0050】なおこのビーム径分布の推定方法の第1参
考例で用いた1種の繰り返しパターンを露光量を異なら
せてそれぞれ描画してレジストパターンをそれぞれ形成
し、それらを光学顕微鏡で観察しても、ビーム径分布を
推定することができる。その方が、用いるパターンが1
つであるので描画データの準備が簡単になる。しかしそ
の反面、露光量を多くした水準ではつぶれてしまうパタ
ーンも生じるので、正確さに若干かける。
A resist pattern is formed by drawing one type of repetitive pattern used in the first reference example of this method of estimating the beam diameter distribution with different exposure amounts, and observing them with an optical microscope. Also, the beam diameter distribution can be estimated. That way, the pattern used is 1
Therefore, preparation of drawing data is simplified. However, on the other hand, a pattern may be crushed at a level where the exposure amount is increased, so that accuracy is slightly applied.

【0051】上述においては、ビーム径の推定方法の実
施の形態について説明したが、この発明は上述した実施
の形態に限られない。例えば上述の実施の形態では、ビ
ームを用いる露光装置を電子線描画装置とした例を説明
したが、この発明は収束イオンビーム露光装置でのビー
ム径の推定に適用出来ると考えられる。
Although the embodiment of the beam diameter estimating method has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, an example was described in which the exposure apparatus using a beam was an electron beam lithography apparatus. However, it is considered that the present invention can be applied to estimation of a beam diameter in a focused ion beam exposure apparatus.

【0052】[0052]

【0053】[0053]

【0054】[0054]

【0055】[0055]

【0056】[0056]

【0057】[0057]

【0058】[0058]

【0059】[0059]

【0060】[0060]

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
出願のビーム径の推定方法の発明によれば、ビームを用
いレジストパターンを形成する露光装置のビーム径を、
入射露光量分布と実際に形成するレジストパターンとの
比較結果から推定する。そのため、ナイフエッジ法によ
りビーム径を推定する場合に比べビーム径を正確に推定
出来る新規な方法が実現される。
As is clear from the above description, according to the invention of the beam diameter estimating method of the present application, the beam diameter of an exposure apparatus for forming a resist pattern using a beam is reduced.
It is estimated from the result of comparison between the incident light exposure distribution and the resist pattern actually formed. Therefore, a novel method that can estimate the beam diameter more accurately than when the beam diameter is estimated by the knife edge method is realized.

【0061】[0061]

【0062】また、上述したビーム径推定方法の発明の
効果に加え、上述した参考例のビーム径分布推定方法も
考慮すれば、ビーム径を正確に考慮してパターン設計を
行なうことができるので、より微細化が可能なリソグラ
フィ技術の提供が期待出来る。
In addition to the effects of the invention of the beam diameter estimating method described above, if the beam diameter distribution estimating method of the above-described reference example is also taken into consideration, the pattern design can be performed by accurately considering the beam diameter. Provision of a lithography technology that can be further miniaturized can be expected.

【0063】[0063]

【0064】[0064]

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

【図1】(A)〜(D)は孤立線パターンの説明図であ
る。
FIGS. 1A to 1D are explanatory diagrams of an isolated line pattern.

【図2】実際に形成したレジストパターンを実測した線
幅(実測値)と、入射露光量分布から求めた線幅との関
係を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a line width (actually measured value) obtained by actually measuring a resist pattern actually formed and a line width obtained from an incident light amount distribution;

【図3】入射露光量分布からビーム強度Xn 、線幅Wn
を求める処理の説明図である。
FIG. 3 shows a beam intensity X n and a line width W n from an incident exposure amount distribution.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a process for obtaining a.

【図4】入射露光量分布のビーム径依存性を説明する図
(その1)である。
FIG. 4 is a diagram (part 1) for explaining beam diameter dependence of an incident exposure amount distribution;

【図5】入射露光量分布のビーム径依存性を説明する図
(その2)である。
FIG. 5 is a diagram (part 2) for explaining the beam diameter dependence of the incident exposure amount distribution.

【図6】入射露光量分布のビーム径依存性を説明する図
(その3)である。
FIG. 6 is a diagram (part 3) for explaining the beam diameter dependency of the incident exposure amount distribution;

【図7】入射露光量分布のビーム径依存性を説明する図
(その4)である。
FIG. 7 is a diagram (part 4) for explaining the beam diameter dependency of the incident exposure amount distribution;

【図8】入射露光量分布のビーム径依存性を説明する図
(その5)である。
FIG. 8 is a diagram (part 5) for explaining the beam diameter dependency of the incident exposure amount distribution;

【図9】入射露光量分布のビーム径依存性を説明する図
(その6)である。
FIG. 9 is a diagram (part 6) for explaining the beam diameter dependency of the incident exposure amount distribution;

【図10】ビーム径分布を推定する際に用いた繰り返し
パターンの説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a repetition pattern used when estimating a beam diameter distribution.

【図11】ビーム径分布の推定方法の第1参考例の説明
図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a first reference example of a beam diameter distribution estimation method.

【図12】ビーム径分布の推定方法の第2参考例の説明
図(その1)である。
FIG. 12 is an explanatory diagram (part 1) of a second reference example of the method for estimating the beam diameter distribution.

【図13】ビーム径分布の推定方法の第2参考例の説明
図(その2)である。
FIG. 13 is an explanatory view (No. 2) of a second reference example of the method for estimating the beam diameter distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11a〜11d:孤立線パターン 21a:線パターン w:線幅 31、41a〜41c:ある径以下のビームが照射され
た部分
11a to 11d: isolated line pattern 21a: line pattern w: line width 31, 41a to 41c: part irradiated with a beam of a certain diameter or less

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G21K 5/04 H01J 37/04 A H01J 37/04 H01L 21/30 541N (56)参考文献 特開 平6−75063(JP,A) 特開 昭63−237525(JP,A) 特開 昭59−135728(JP,A) 特開 平3−50820(JP,A) 特開 平2−214860(JP,A) 特開 昭63−132428(JP,A) 特開 平3−46220(JP,A) 特開 平4−58517(JP,A) 特開 平7−50238(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FIG21K 5/04 H01J 37/04 A H01J 37/04 H01L 21/30 541N (56) References JP-A-6-75063 (JP, A) JP-A-63-237525 (JP, A) JP-A-59-135728 (JP, A) JP-A-3-50820 (JP, A) JP-A-2-214860 (JP, A) JP-A-63-132428 ( JP, A) JP-A-3-46220 (JP, A) JP-A-4-58517 (JP, A) JP-A-7-50238 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , (DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ビームを用いレジストパターンを形成す
る露光装置のビーム径を推定するに当たり、 線幅を異ならせてある複数種の孤立線パターンを、実験
用パターンとして用いることとし、 これら孤立線パターンのうちの1つを基準パターンと仮
定し、かつ、該基準パターンを設計線幅通りに解像する
露光量(基準露光量)を求め、 前記基準パタンを前記基準露光量で形成したときと線あ
たりの露光量が同じとなる露光量で、前記基準パターン
以外の残りの孤立線パターンそれぞれのレジストパタン
をそれぞれ形成し、かつ、これら形成したレジストパタ
ーンの線幅をそれぞれ実測し、 一方、ビーム径を任意の複数種と仮定し、かつ、線幅を
前記複数種の孤立線パターンに対応する線幅と仮定し
て、これらビーム径および線幅の組み合わせ数分の入射
露光量分布をそれぞれ求め、 これら入射露光量分布のうち、線幅を前記基準パターン
の線幅と仮定して求めた入射露光量分布それぞれから、
前記基準孤立線パターンの設計線幅を与えているビーム
強度を各ビーム径ごとに求め、 該求めたビーム強度をビーム径ごとの残りの入射露光量
分布にそれぞれ当てはめ、該ビーム強度のときに得られ
ている線幅をこれら入射露光量分布からそれぞれ求め、 これら求めた線幅のうち前記レジストパターンから実測
した線幅に最も一致する線幅を示した入射露光量分布に
ついて仮定したビーム径を、前記複数種の孤立線パター
ンを露光したビームのビーム径と推定することを特徴と
するビーム径の推定方法。
In estimating a beam diameter of an exposure apparatus for forming a resist pattern using a beam, a plurality of types of isolated line patterns having different line widths are used as experimental patterns. Is determined as a reference pattern, and an exposure amount (reference exposure amount) for resolving the reference pattern according to the design line width is obtained. When the reference pattern is formed with the reference exposure amount, At the exposure amount where the exposure amount is the same, the resist patterns of the remaining isolated line patterns other than the reference pattern are respectively formed, and the line widths of the formed resist patterns are respectively measured. Are assumed to be arbitrary plural types, and the line width is assumed to be a line width corresponding to the plural types of isolated line patterns, and a combination of these beam diameters and line widths is assumed. Determine the incident exposure distribution of a few minutes each, of these incident exposure distribution, to the respective incident exposure amount distribution obtained assuming the line width line width of the reference pattern,
The beam intensity giving the design line width of the reference isolated line pattern is obtained for each beam diameter, and the obtained beam intensity is applied to the remaining incident exposure amount distribution for each beam diameter to obtain the beam intensity. The line width is calculated from these incident light dose distributions, and the beam diameter assumed for the incident light amount distribution showing the line width most consistent with the line width actually measured from the resist pattern among the obtained line widths, A beam diameter estimating method, comprising estimating a beam diameter of a beam obtained by exposing the plurality of types of isolated line patterns.
【請求項2】 ビームを用いレジストパターンを形成す
る露光装置のビーム径を推定するに当たり、 ピッチが異なっている複数種の繰り返しパターンであっ
てそれぞれのピッチがナイフエッジ法により推定される
ビーム径の2倍以下の寸法とされている複数種の繰り返
しパターンを、実験用パターンとして用いることとし、 これら繰り返しパターンによるレジストパターンを実際
に形成しかつ形成したレジストパターンのうちいずれの
ピッチまでのレジストパターンが解像されているかを既
知の方法により観察し、 一方、前記複数種の繰り返しパターンを複数種の任意の
ビーム径でそれぞれ形成すると仮定してそれらの入射露
光量分布をそれぞれ求め、 これら求めた入射露光量分布のうち、前記実験にて解像
されていると判定されかつそのうちのピッチが最少で然
もビーム強度の最大値と最少値との比が所定値を満たし
ている入射露光量分布に着目し、 該着目した入射露光量分布のうち前記仮定したビーム径
が最も大きいものを抽出し、かつ、該最も大きいビーム
径を、前記複数種の繰り返しパターンを露光したビーム
のビーム径と推定することを特徴とするビーム径の推定
方法。
2. A method for estimating a beam diameter of an exposure apparatus for forming a resist pattern using a beam, the method comprising the steps of: determining a beam diameter of a plurality of types of repetitive patterns having different pitches, each pitch being estimated by a knife edge method; A plurality of types of repetitive patterns having dimensions of twice or less are used as experimental patterns. A resist pattern based on these repetitive patterns is actually formed, and a resist pattern up to any pitch of the formed resist patterns is used. Observing whether the resolution is achieved by a known method. On the other hand, assuming that the plurality of types of repetitive patterns are respectively formed with a plurality of types of arbitrary beam diameters, their incident exposure dose distributions are obtained. In the exposure amount distribution, it is determined that the Attention is paid to the incident light amount distribution in which the ratio of the maximum value and the minimum value of the beam intensity satisfies a predetermined value even if the pitch is the smallest, and the assumed beam diameter is the largest among the noted incident light amount distributions. And estimating the largest beam diameter as a beam diameter of a beam exposed to the plurality of types of repetitive patterns.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3002776A3 (en) * 2014-09-04 2016-04-13 Peking University School of Software and Microelectronics at Wuxi Methods and apparatus for measuring electron beam spot

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