JP3564298B2 - Pattern evaluation method and pattern generation method using computer - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームリソグラフィ技術を用いた際のショット位置のずれやフィールドつなぎ、同一レジスト層に電子ビーム露光と光露光を用いてパターンを形成する際の、合わせずれや電子ビームによる光露光パターンへの近接効果を評価するための計算機を用いたパターン評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子ビームシミュレータでは、例えば（株）富士総合研究所製の２次元形状シミュレータＶＳ−Ｍ／ＥＢの場合、
１．多層基板に対する電子飛跡のモンテカルロシミュレーション
２．ビーム分解能を考慮した露光パターンに対するレジストの潜像（蓄積エネルギー密度分布）計算
３．上記２の結果に基づく現像計算
４．現像後のレジストパターンの形状とその寸法測定
のような機能を備えている。
【０００３】
他の例としては、Ａ．Ｍｏｎｉｗａ．Ｈ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ．Ｓ．Ｏｋａｚａｋｉの“Ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｂｅａｍ ｒｅｓｉｓｔ ｐｒｏｆｉｌｅ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ，ｖ０１．１０ Ｎｏ．６（１９９２）ｐｐ．２７７１−２７７５ に開発されているような３次元機能を持ったものがある。これらは、解像性の解析や、電子ビーム露光特有の問題である近接効果の影響をその計算結果から評価することしかできなかった。
【０００４】
一方、電子ビーム露光では露光パターンを複数のビーム偏向領域に分割して露光を行うという特徴があり、
１．電子ビーム露光装置でのビームのショットつなぎ、
２．フィールドつなぎ、
などの解析を行なう必要があった。実際のデバイスプロセスにおいては、これらのつなぎ部分での解像性評価などが重要となる。
【０００５】
例えばネガレジストで考えた場合、図２７（ａ）で示したビームのショット位置１が重なってずれた場合はつなぎ部分のレジストパターン２は太くなる。また、同図（ｂ）のように、ビームのショット位置１が逆方向にずれた場合、レジストパターン２は細くなる。この現象はフィールドつなぎでも同様に起こり問題になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子ビームシミュレーション技術では、ビームのつなぎに関しては考慮されておらず、実際の露光の際に問題となるパターンのつなぎに関する解析は行なうことができなかった。
【０００７】
また、従来より使用されているＰＭＭＡといったレジストや、近年多く使用されているＫｒＦ露光用の化学増幅型レジストは、電子ビームおよびＫｒＦ光で感光する特性を持つため、同一レジスト層内にＫｒＦ露光と電子ビーム露光でパターンを形成することが可能である。
【０００８】
例えば、比較的大きなパターンをＫｒＦで露光し、微細なパターンを電子ビーム露光で形成すれば、電子ビーム露光の欠点である露光スループットを向上できる上、ＫｒＦ露光では形成できない微細なパターンを形成することができる。
【０００９】
このように、同一レジスト層内において光露光と電子ビーム露光でパターンを形成する場合、光と電子ビームの両者による露光の効果、特に電子ビーム露光の際の近接効果が光露光を行なったレジストに与える効果、及び光露光パターンと電子ビーム露光パターンのずれ量の評価等を事前に計算機上でのシミュレーションにより確認することが求められている。しかし、従来より、計算機上で露光シミュレーションを行なう場合には、電子ビーム露光と光露光はそれぞれ個別に計算を行なっていた。このため、従来の露光シミュレータには、同一レジスト層に光露光と電子ビーム露光でパターンを形成する際の評価ができなかった。
【００１０】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、電子ビームのビームつなぎやフィールドつなぎを考慮した高精度のパターンを設計するための計算機を用いたパターン評価方法を提供することである。
【００１１】
また、本発明の別の目的は、同一レジスト層に電子ビーム露光と光露光を用いてパターンを形成する際に、光露光と電子ビーム露光のパターン位置のずれや、電子ビームによる光パターンへの近接効果の影響を評価して精度の高いパターンを得ることができる計算機を用いたパターン評価方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明の特徴は、レジストおよび基板を含む試料をメッシュに分割してモンテカルロシミュレーションを施して各メッシュ毎の電子ビームによる蓄積エネルギーを求めてテーブル化する過程と、所望の露光パターンを複数の小領域に分割する過程と、前記所望の露光パターンの電子ビームの照射結果として、前記分割された各小領域に対する電子ビームによる蓄積エネルギー計算を前記テーブル化したデータを用いて行なう過程と、上記計算された蓄積エネルギーの値を少なくとも２つ以上の小領域の位置を変化させて加算し、この加算パターンの蓄積エネルギーを計算する過程と、前記計算されたパターンの蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、この現像計算結果のパターンの任意の部分を指定して寸法測定を行なう過程とを備えたことにある。
【００１３】
この第１の発明によれば、前記少なくとも２つ以上の近接する小領域が位置ずれにより一部重なったり、あるいは間が空いたりした場合、これら小領域の加算パターンの蓄積エネルギー分布から現像計算して求めた現像パターンの寸法測定を行なうことにより、前記小領域の位置ずれが現像パターンにどのような影響を与えて、その形を所望の形からどの程度変形させるかが分かり、電子ビーム露光による現像パターンの精度を高めるための評価を得ることができる。
【００１４】
第２の発明の特徴は、所望の露光パターンを複数の小領域に分割する過程と、前記所望の露光パターンの電子ビームの照射結果として、前記分割された各小領域に対する電子ビームによる蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いて行なう過程と、上記計算された蓄積エネルギーの値を少なくとも２つ以上の小領域の位置を変化させて加算し、この加算パターンの蓄積エネルギーを計算する過程と、前記計算されたパターンの蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、この現像計算結果からパターンの任意の部分を指定して寸法測定を行なう過程とを備えたことにある。
【００１５】
この第２の発明によれば、各小領域に対する電子ビームによる蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いて行っているため、モンテカルロシミュレーションを一々行う必要がなくなり、シミュレーションをより簡単に行うことができる。
【００１６】
第３の発明の特徴は、前記ＥＩＤ関数は、前記試料をメッシュに分割してモンテカルロシミュレーションを施して各メッシュ毎の電子ビームによる蓄積エネルギーを求めてテーブル化したデータに基いて作成したことにある。
【００１７】
第４の発明の特徴は、前記電子ビームの照射量を変化させると共に、前記少なくとも２つ以上の小領域のずらし量を変化させることにより、前記照射量に対して２つの小領域のずれ量の許容範囲を評価することにある。
【００１８】
この第４の発明によれば、前記電子ビームの照射量毎に、現像パターンの許容される変形の範囲内にある２つの小領域のずれを求めて評価することができ、この評価に基いて、精度の高い現像パターンを得ることができる。
【００１９】
第５の発明の特徴は、試料をメッシュに分割してモンテカルロシミュレーションを施して各メッシュ毎の電子ビームによる蓄積エネルギーを求めてテーブル化する過程と、所望の露光パターンを電子ビーム露光部と光露光部に分割する過程と、前記分割された電子ビーム露光部に対して電子ビームの蓄積エネルギー計算を前記テーブル化データを用いて行なう過程と、前記分割された光露光部に対して光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果を設定量ずらして加算する過程と、前記加算された両蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、前記現像計算結果のパターンの任意の部分を指定して寸法測定を行なう過程とを含むことにある。
【００２０】
この第５の発明によれば、前記２つの近接する電子ビーム露光部と光露光部が位置ずれにより一部重なったり、あるいは間が空いたりした場合、これら電子ビーム露光部と光露光部の加算パターンの蓄積エネルギー分布から現像計算して求めた現像パターンの寸法測定を行なうことにより、電子ビーム露光部と光露光部の位置ずれが現像パターンにどのような影響を与えて、その形を所望の形からどの程度変形させるかが分かり、電子ビーム露光と光露光を同一レジスト層で併用した場合の現像パターンの精度を高めるための評価を得ることができる。
【００２１】
第６の発明の特徴は、所望の露光パターンを電子ビーム露光部と光露光部に分割する過程と、前記分割された電子ビーム露光部に対して電子ビームの蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いて行なう過程と、前記分割された光露光部に対して光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果をずらして加算する過程と、前記加算された両蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、前記現像計算結果のパターンの任意の部分を指定して寸法測定を行なう過程とを含むことにある。
【００２２】
この第６の発明によれば、電子ビーム露光部に対する電子ビームによる蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いているため、モンテカルロシミュレーションを一々行う必要がなくなり、シミュレーションをより簡単に行うことができる。
【００２３】
第７の発明の特徴は、前記電子ビームの照射量および前記光露光の露光量を変化させると共に、前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果のずらし量を変化させることにより、前記電子ビーム照射量および光露光の露光量に対して前記電子ビーム露光部と光露光部の許容されるずれ量の範囲を評価することにある。
【００２４】
この第７の発明によれば、前記電子ビームの照射量および前記光露光量の露光量毎に、現像パターンの許容される変形の範囲内にある電子ビーム露光部と光露光部のずれを求めて評価することができ、この評価に基いて、精度の高い現像パターンを得ることができる。
【００２５】
第８の発明の特徴は、試料をメッシュに分割してモンテカルロシミュレーションを施して各メッシュ毎の電子ビームによる蓄積エネルギーを求めてテーブル化する過程と、所望の露光パターンを電子ビーム露光部と光露光部に分割する過程と、前記分割された電子ビーム露光部に対して電子ビームの蓄積エネルギー計算を前記テーブル化データを用いて行なう過程と、前記分割された光露光部に対して光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果を加算する過程と、前記加算された両蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、前記現像計算結果の光露光部の所望寸法からのずれを測定する過程とを備えたことにある。
【００２６】
この第８の発明によれば、電子ビーム露光による蓄積エネルギーと光露光による蓄積エネルギーとを加算して、この加算結果から現像計算を行って得た現像パターンの光露光部は、電子ビーム露光による近接効果の影響によって、所望の現像パターンから変形している。従って、光露光部の所望寸法からのずれを測定することにより、電子ビームによる近接効果を評価することができる。
【００２７】
第９の発明の特徴は、所望の露光パターンを電子ビーム露光部と光露光部に分割する過程と、前記分割された電子ビーム露光部に対して電子ビームの蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いて行なう過程と、前記分割された光露光部に対して光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果を加算する過程と、前記加算された蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、前記現像計算結果の光露光部の所望寸法からのずれを測定する過程とを備えたことにある。
【００２８】
この第９の発明によれば、電子ビーム露光部に対する電子ビームによる蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いているため、モンテカルロシミュレーションを一々行う必要がなくなり、シミュレーションをより簡単に行うことができる。
【００２９】
第１０の発明の特徴は、前記第８および第９の発明で求められて現像計算結果の光露光パターンの所望寸法からのずれに基いて光露光用のマスクの寸法補正を行なう過程と、この寸法補正後のマスクを用いた光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、この光露光による蓄積エネルギー計算結果と前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果を加算する過程と、その加算結果の現像計算から得られた光露光部の所望寸法からのずれが所定範囲に収まるまで、前記光露光用のマスクの寸法補正を繰り返し行なう過程を備えたことにある。
【００３０】
この第１０の発明によれば、電子ビームの近接効果による光露光部の所望寸法からのずれが所定範囲に収まるように前記光露光用のマスクの寸法補正を行うことにより、電子ビームの近接効果の影響を考慮に入れた光露光用のマスクパターンを生成でき、これを用いて、電子ビーム露光と光露光を同一レジスト層で併用した場合の現像パターンの精度が向上される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本例では、加速電圧が５０ｋＶ、ビーム電流密度２０Ａ／ｃｍ２ 、キャラクタプロジェクション（ＣＰ）方式の電子ビーム露光装置についてのプロセスマージンの評価を実施した。
【００３２】
ここで、ＣＰ方式とは、電子ビーム露光技術において重大な問題となるスループットが小さい点を改善するもので、露光するパターンの中から適当なパターンを抜き出し、予めそのパターンを型どったアパーチャ（ＣＰアパーチャ）を作成し、電子ビーム露光の際に電子ビームをＣＰアパーチャにより整形して一括露光する方法である。
【００３３】
この装置のビーム分解能は約７５ｎｍで、ＣＰの大きさは１μｍ角である。この露光方法ではＣＰつなぎが重要となるため、以下に、計算機上でＣＰつなぎのずれに対する露光マージンの評価方法について説明を行なう。
【００３４】
図１は本発明の計算機を用いたパターン評価方法の第１の実施の形態を説明するフローチャートである。
【００３５】
ここでは、シリコン基板上に厚さ０．５μｍのレジストが塗布されている場合について評価を実施した。レジストには化学増幅型ポジレジストを用い、そのベース樹脂、酸発生剤、反応抑止基、およびそれらの物性値は図２、図３の表図に示した通りである。また、図２８にこのレジストのドーズ量（図中３０）と溶解速度（図中３１）の関係を示した。このレジストの５０ｋＶの電子ビーム露光に対する標準的な露光量は２０μγ／ｃｍ２である。
【００３６】
まず、ステップ１にて、図４に示すようなレジスト（４）およびシリコン基板（５）から成る試料をｘｙｚ方向に３次元で５ｎｍのメッシュに分割した。
【００３７】
ステップ２にて、入射電子１０万個とし、モンテカルロシミュレーションを実施した。
【００３８】
ここで、モンテカルロシミュレーションで用いた散乱過程のモデルは以下に述べる如くである。
【００３９】
・部分波展開法による弾性散乱
・非弾性散乱−内殼電子励起．価電子励起．プラズモン励起
また、モンテカルロシミュレーションを行なう際の入力パラメータとして、以下のパラメータを入力した。
【００４０】
・電子ビームの加速電圧：５０ｋＶ
・散乱計算の範囲およびメッシュの大きさ：３０μｍ角、メッシュ５ｎｍ
・１次および２次電子の散乱計算打ち切りエネルギー：２００ｅＶ、５０ｅＶ
・レジストおよび基板の材質
・各材質の密度：レジスト１．４０ｇ／ｃｍ３、シリコン基板２．３２８ｇ／ｃｍ３
・構成原子の重量分率（図２の表図参照）
・原子に関するデータ（図３の表図参照）
・レジストの厚さ：０．５μｍ
【００４１】
次にステップ３にて、レジスト中の各メッシュに蓄積されるエネルギー（エネルギー０も含む）をテーブルとして保存する。
【００４２】
ステップ４にて、ＣＰパターンとして０．１５μｍのライン＆スペース（０．１５μｍ−Ｌ／Ｓ）を考え、これに対して、図５に示すような１μｍ角のＣＰパターン６を抜き出した。ここで、図５の７が電子線露光部である。ＣＰパターンの露光には、ｘ方向には０．９μｍピッチで、ｙ方向には１．０μｍピッチで行なうことになる。
【００４３】
ステップ５にて、図５に示したＣＰパターン６を、レジストの表面のメッシュに対応した５ｎｍ角のメッシュに分割して、照射電子ビームの分解能と照射量（ドーズ量）を考慮した図６のようなビームプロファイルを形成した。
【００４４】
ステップ６ではステップ５で形成した照射ビームプロファイルに基づいて、レジスト中のすべてのメッシュに対する蓄積エネルギーを計算した。
【００４５】
図６はＣＰパターンのＸ方向に対する照射ビーム量を示しており、図中９が照射する電子ビームのピーク値であり、図中１０はその５０％の値である。この５０％の部分のビームの幅が所望とするパターンの幅に対応し、今回は０．１５μｍである。従って、図中８はビームの分解能を示し、ここでの分解能は７５ｎｍである。
【００４６】
上記したステップ５のような電子ビームの照射結果として、図７に示したようなーつのＣＰパターンに対するレジスト中の蓄積エネルギー分布潜像が得られる。
【００４７】
ステップにて、ステップ７にて計算したＣＰパターン６と隣接するＣＰパターン１２とのつなぎを考慮するため、図８に示すように、ＣＰパターンのずらし量１３の値を１０ｎｍとし、２つのＣＰパターンをずらした場合の潜像を図７の潜像の重ね合わせから求めた。但し、ずれ量１３は、重なった場合を正の数に、逆に離れた場合を負の数とした。
【００４８】
ステップ８にて、図８に示した潜像分布から、閾値モデルを使った現像計算を行ない、図９のようなレジストプロファイル１４を得た。図中１５は２つのＣＰパターンのつなぎ部分のレジストパターンの幅であり、ステップ９にて、レジストパターンの寸法を測定する。
【００４９】
ステップ１０にて、重なり量１３を−５０ｎｍから＋５０ｎｍの間で変化させて、ステップ７〜ステップ９を繰り返し、更にステップ１１にて、ドーズ量を１０μＣ／ｃｍ２ から３０μＣ／ｃｍ２ の間で変化させて、ステップ５〜ステップ１０を繰り返す。その結果として、ステップ１２にて、図１０に示したようなＣＰのずれに対する露光マージンの評価を行う。即ち、ある照射量３２に対する許容されるずれ量の範囲３３（図中上、下の曲線の間）が露光マージンとして求まる。
【００５０】
本実施の形態によれば。上述のような手法による評価を行なうことにより、露光量とＣＰパターンのずれとの関係を明確にすることができ、実際の電子ビーム露光装置での露光に対する照射量などのパラメータの設定が容易になり、実験に費やされる時間を短縮することができる。また、計算結果と比較することにより、描画パターン中のＣＰショットのずれ量の値を相対的に見積もることができるようになり、露光装置の開発や改良に対する指針を与えることができる。
【００５１】
図１１は本発明の計算機を用いたパターン評価方法の第２の実施の形態を説明するフローチャートである。本例は、電子ビーム露光によるレジスト中の蓄積エネルギー分布を第１の実施の形態と異なる別の方法で求めている。
【００５２】
この方法では、モンテカルロシミュレーションによる電子の一点入射によるエネルギー分布の結果を各座標ごとにテーブルとして使用するのではなく、レジスト表面からのそれぞれの深さにおける蓄積エネルギーの平面分布を図１２に示すようなＥＩＤ関数と呼ばれる２つのガウス分布（２１と２２）の和（２０ょにフィッティングし、そのパラメータの値を各深さに対して求めている。
【００５３】
ＥＩＤ関数で用いられるパラメータは３つあり、２つのガウス分布の標準偏差はそれぞれ前方散乱径、後方散乱径と呼ばれ、２つの分布によるエネルギーの比は後方散乱係数と呼ばれている。この方法を用いるためには、モンテカルロシミュレーションを行なった後で、レジスト中にいくつかの深さの平面を設定する必要がある。
【００５４】
まず、図１１のステップ１１１にて、試料をメッシュに分割した後、ステップ１１２にてモンテカルロシミュレーションを行なった。ステップ１１３にて、ＣＰパターンの露光および現像計算を行なう時に考えるレジスト深さの平面を１０層とした。つまり、厚さ０．５μｍのレジストに対して、５０ｎｍに一つの面の割合で計算を行なうことにして、それぞれの平面における一点入射による蓄積エネルギー分布をステップ１１２の結果から抜き出した。
【００５５】
次にステップ１１４にて、上記ステップ１１３で抜き出した１０層の面それぞれに対して、エネルギー分布を図１２に示すようなＥＩＤ関数にフィッティングし、それぞれの前方散乱径、後方散乱径、および後方散乱係数を求めた。
【００５６】
ステップ１１５にて、露光するＣＰパターンに対して、上記したステップ１１３で抜き出したそれぞれの面に対して、ステップ１１４で求めたパラメータを用いて蓄積エネルギー分布を計算した。ステップ１１６にて、２つのＣＰパターンをずらして、１０層の面に対する潜像の重ね合わせを行なった。
【００５７】
ステップ１１７にて、レジストの深さ方向に対して計算した１０層分のエネルギー分布を１００層分に補間し、閾値モデルによる現像計算を行なった。
【００５８】
ステップ１１８にて、第１の実施の形態と同様に、ＣＰパターンのつなぎ部分のレジストパターンの寸法を測定し、ＣＰのずらし量及び電子ビームの照射量を変えて、ステップ１１５以降の作業を繰り返し行ない、ＣＰのずれに対する露光マージンの評価を行なった。
【００５９】
本実施の形態によれば、ＣＰパターンの蓄積エネルギー分布をＥＩＤ関数により求めており、このＥＩＤ関数は一度モンテカルロシミュレーションを行って、オフラインで求めておけばよいため、ＣＰパターンの蓄積エネルギー分布を容易且つ短時間に求めることができる。他の効果は図１に示した第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
図１３は本発明の計算機を用いたパターン評価方法の第３の実施の形態を説明するフローチャートである。本例では、同一レジスト層に電子線とＫｒＦ光を用いて露光することにより所望のパターンを形成する場合について評価を行なった。ここでは、以下に示す方法により、光露光パターンと電子ビーム露光パターンとの位置のずれと電子ビームの露光量をパラメータとして評価を行なった。
【００６１】
この例でも、第１の実施の形態と同様に、シリコン基板上に０．５μｍのレジストが塗布されている場合を考え、このレジストは第１の実施の形態と同じ物を用いた。電子ビーム露光装置は第１の実施の形態と同じ物を、光露光には光源がＫｒＦエキシマレーザーで、ＮＡは０．６、σが０．７の装置を想定して計算を行なった。
【００６２】
まず、ステップ１３１にて、露光パターンのうち、電子ビームと光露光のパターンの位置のずれによる影響を調べたい部分を抜き出した。このパターンは図１４のようになっており、大きな四角形（０．５μｍ角）と細い線（幅０．１μｍ、長さ０．３μｍ）からなっている。
【００６３】
ステップ１３２にて、抜き出したパターンのうち、細い線の部分を電子ビーム露光、大きな四角形の部分を光露光で行なうとし、図１５のように２つのパターンに分割した。
【００６４】
ステップ１３３にて、図１５（ａ）の電子ビーム露光用のパターン２３に対し、試料を第１の実施の形態の図４と同様にメッシュに分割し、第１の実施の形態と同様（第１の実施の形態のステップ２及びステップ３）に、モンテカルロシミュレーションを行なった。
【００６５】
ステップ１３４にて、電子ビーム露光による蓄積エネルギー分布の計算を第１の実施の形態と同様（第１の実施の形態のステップ６にして行なった。
【００６６】
ステップ１３５にて、ステップ１３２にて分割した図１５（ｂ）の光露光用のパターン２４についても、試料を図４に示したようなメッシュに分割した後、光露光による潜像計算を市販の光学像計算ソフトウェアのを用いて行なった。この時の光による露光量は２０ｍＪ／ｃｍ２ で一定とした。
【００６７】
ステップ１３６にて、電子ビーム露光と光露光による潜像の重ね合わせを行なう時のずれ量を図１６の２５に示すように１０ｎｍと設定し、ステップ１３４及びステップ１３５で計算した２つのエネルギー分布を設定されたずれ量だけずらして足し合わせ、図１７に示すような分布２６が得られた。
【００６８】
ステップ１３７にて、ステップ１３６で計算したエネルギー分布を持つレジストに対して、第１の実施の形態と同様に閾値モデルを使った現像計算を行ない、図１８に示すようなレジスト形状２８を得た。
【００６９】
ステップ１３８にて、図１８のパターンのつなぎ部分２７のパターンの幅を測定した。
【００７０】
ステップ１３９にて、ずれ量を−５０ｎｍから＋５０ｎｍの間で、１０ｎｍずつ変化させ、ステップ１３６からステップ１３８を繰り返した。更に、ステップ１４０にて、電子ビームの照射量を１０μＣ／ｃｍ２ から３０μＣ／ｃｍ２ まで順次変化させて、ステップ１３４からステップ１３９を繰り返した。
【００７１】
その結果、本実施の形態によれば、ステップ１４１にて、第１の実施の形態で示した図１０と同様の結果が得られ、光露光と電子ビーム露光のパターンのずれ量に関する露光マージンの評価を行なうことができる。
【００７２】
また、ここでは電子ビームの照射量のみ変化させたが、光露光量あるいは両者を変化させても同様の評価を行なうことができる。
【００７３】
図１９は本発明の計算機を用いたパターン生成方法の第４の実施の形態を説明するフローチャートである。本例は、光露光によるパターンに近接するパターンが電子ビーム露光で形成された時に、光露光により形成されるレジストパターンのサイズが電子ビームを照射した時の後方散乱の影響を受けて変動する現象を、計算機上でのシミュレーションにより確認し、そのパターンサイズの変化から、所望の光露光パターンを得るために必要なマスクの寸法補正を計算により行なうものである。
【００７４】
まず、ステップ１７１にて、図２０のような同一レジスト層において、光露光による部分と電子ビーム露光による部分からなる露光パターンを抜き出し、ステップ１７２にて、このパターンを図２１（ａ）と図２１（ｂ）のように電子ビーム露光用パターンと光露光用パターンとに分割した。
【００７５】
次にステップ１７３にて、図２１（ａ）の電子ビーム露光によるパターンに対して、第１の実施の形態と同様にしてモンテカルロシミュレーションを行ない、ステップ１１４にて、照射電子ビームに対する潜像の計算を行なった。この時の電子ビーム照射量は２８μＣ／ｃｍ２ 一定とした。その結果、図２２（ａ）のような蓄積エネルギー分布が計算された。
【００７６】
ステップ１７５にて、図２１（ｂ）のようなレジストパターンを得るために、同一の形状の光露光用マスクを用いたとして、第３の実施の形態のステップ１３４及び１３５と同じ条件でのレジスト中の潜像分布を計算し、図２２（ｂ）のような光露光による蓄積エネルギー分布を計算した。この時の光照射量は２０ｍＪ／ｃｍ２ とした。
【００７７】
ステップ１７６にて、上記したステップ１７４および１７５で計算された電子ビーム露光によるものと、光露光によるものの２つの蓄積エネルギー分布を足し合わせた。この時は両者のずれは考えず、設計通りの位置に電子ビームの照射が行なえたものとした。その結果、図２３に示すレジスト中の蓄積エネルギー分布を計算することができた。ステップ１７７にて、閾値モデルによる現像計算を行なって、図２４のようなレジストパターンを得た。
【００７８】
ステップ１７８にて、図２４のレジストパターンのうち、図２５（ａ）のように光露光による部分を縦方向に１０分割し、それぞれの位置（Ａ，Ｂ，…Ｊ）でのパターンの幅を測定したところ、図２５（ｂ）のような電子ビーム露光パターンからの距離に対する光露光パターンの所望寸法からのずれの関係を得ることができた。
【００７９】
ステップ１７９にて、ステップ１７８で測定された１０個所すべての寸法が、所望の寸法の±１０％以内であれば、ステップ１７５で用いた光露光用マスクの寸法が適切なものとして得られる。
【００８０】
ステップ１８０にて、図２５（ｂ）の結果をもとに、測定したそれぞれの位置のマスクパターンの幅を増減し、図２６のような寸法補正された光露光用マスクを得ることができた。
【００８１】
ステップ１７５から１８０を繰り返して計算し、電子ビーム露光の影響を考慮した光露光用マスク寸法の補正を行なうことができた。
【００８２】
本実施の形態によれば、これまでマスク寸法の補正は光学像の計算結果からのみ行われていたが、近接する電子ビーム露光の影響を考えた寸法補正を行なうことができるようになり、電子ビーム露光と光露光とを同一レジスト層で行なう場合に最適なマスクパターンを生成することができる。
【００８３】
尚、上記第１及び第２の実施の形態によれば、ＣＰショットつなぎについて説明したが、本発明は他のビームつなぎ、例えばフィールドつなぎやショットつなぎの解析にも用いることができ、同様の効果を得ることができる。
【００８４】
また、上記実施の形態では、ＣＰ型電子ビーム露光装置を用いたが、本発明を他の電子ビーム露光装置、例えば、可変成形型電子ビーム露光装置や丸ビーム型露光装置に適用して同様の効果を得ることができる。
【００８５】
更に、上記第３、第４の実施の形態では、光露光装置として、ＫｒＦ露光装置を用いたが、その他、ＡｒＦ、ｉ線、ｇ線露光装置でもよく、同様の効果がある。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１から請求項４の発明によれば、電子ビームのつなぎを考慮したパターンを設計するための高精度のパータン評価方法を得ることができる。
【００８７】
請求項５から請求項７の発明によれば、同一レジスト層に電子ビーム露光と光露光を用いてパターンを形成する際に、光露光と電子ビーム露光のパターン位置のずれの影響を評価することができ、この評価を用いて高精度のパターンを得ることができる。
【００８８】
請求項８から請求項１０の発明によれば、電子ビームによるＫｒＦパターンへの近接効果の影響を評価することができ、この評価を用いて精度の高いパターンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパターン評価方法の第１の実施の形態を説明するフローチャートである。
【図２】化学増幅型ポジレジストの構成物質及びそれらの物性値を示した表図である。
【図３】原子に関するデータを一覧とした表図である。
【図４】リソグラフィー対象のレジストおよび基板から成る試料の分割を説明する斜視図である。
【図５】第１の実施例で計算を行ったＣＰパターン例を示した図である。
【図６】図５のＣＰパターンの照射時の電子ビームプロファイルを示す図である。
【図７】レジスト層表面の蓄積エネルギーの平面分布を示した図である。
【図８】隣接するＣＰパターン分布の蓄積エネルギーの平面分布を示した図である。
【図９】重ね合わせた２つのＣＰパターン領域における現像計算後のレジスト表面の形状を示した平面図である。
【図１０】電子ビームの照射量に対する許容されるずれ量の範囲を示した特性図である。
【図１１】本発明のパターン評価方法の第２の実施の形態を説明するフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態を用いるＥＩＤ関数の概念を示した模式図である。
【図１３】本発明のパターン評価方法の第３の実施の形態を説明するフローチャートである。
【図１４】電子ビーム露光部と光露光部から構成されている照射パターン例を示した平面図である。
【図１５】図１４で示した照射パターン例を露光ビーム露光部と光露光部に分割したパターン例を示した平面図である。
【図１６】図１５に示した分割パターンをショットのずれ量を考慮して足し合わせた例を示した平面図である。
【図１７】図１６のように重ね合わせたパターンの蓄積エネルギー分布を示した平面図である。
【図１８】図１７に示した蓄積エネルギー分布に対して現像結果を行なったときのレジストパターンを示した平面図である。
【図１９】本発明のパターン評価方法の第４の実施の形態を説明するフローチャートである。
【図２０】第４の実施の形態で用いる光及び電子ビームの照射パターン例を示した平面図である。
【図２１】図２０に示した照射パターンを電子ビーム露光部と光露光部に分割した例を示した平面図である。
【図２２】図２１に示した２つのパターン例のレジスト中の蓄積エネルギー分布を示した平面図である。
【図２３】図２２に示した２つの蓄積エネルギー分布を足し合わせて合成した蓄積エネルギー分布を示した平面図である。
【図２４】図２３で示した蓄積エネルギー分布から閾値モデルを用いて現像計算してレジストパターン例を示した平面図である。
【図２５】図２４に示したレジストパターンのレジストパターン幅の測定及び測定したパターン幅と測定位置との関係を示した図である。
【図２６】光露光部に用いるマスク形状の補正パターン例を示した平面図である。
【図２７】従来の電子ビーム露光におけるショットの重なりによる現像後のレジストパターンの形状への影響を示した模式図である。
【図２８】第１の実施例で用いたレジストのドーズ量に対する溶解速度を示す図である。
【符号の説明】
１ 電子ビーム露光パターン
２ 現像後のレジストパターン
３ 分割したーつのメッシュ（一辺５ｎｍの立方体）
４ レジスト（厚さ０．５μｍ）
５ シリコン基板
６ ＣＰエリア（１μｍ角）
７ 電子ビーム照射部
８ 照射ビームの分解能
９ 照射ビームのピーク値
１０ 照射ビームパターンの幅をきめるピーク値の５０％の照射量
１１ 電子線露光による蓄積エネルギーの等高線
１２ 隣接するＣＰエリア
１３ ＣＰのずれ量（重なる方向に＋にとり、離れるとーにとる）
１４ 現像後のレジストパターン
１５ ２つのＣＰエリアの中央の部において測定するレジストパターンの幅
２０ レジスト中ある深さの平面における蓄積エネルギーの分布（ＥＩＤ関数）
２１ ＥＩＤ関数に対する前方散乱の影響
２２ ＥＩＤ関数に対する後方散乱の影響
２３ 電子ビーム露光パターン
２４ 光露光パターン
２５ 電子ビーム露光パターンと光露光パターンのずれ量
２６ 電子ビーム露光及び光露光を重ね合わせたレジスト中のエネルギー分布の等高線
２７ 現像後のレジストパターンの幅の測定位置
２８ 現像後のレジストパターン
２９ 光露光部を縦方向に１０分割した位置で測定するレジストパターンの幅
３０ ドーズ量（電子ビーム照射量）
３１ 溶解速度
３２ 本実施例で用いたレジストの標準的なドーズ量
３３ 上記３２の電子ビーム照射量におけるずれ量の許容範囲[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a shift in shot position when using electron beam lithography technology and a field connection, a misalignment when forming a pattern on the same resist layer using electron beam exposure and light exposure, and a light exposure pattern by electron beam. The present invention relates to a pattern evaluation method using a computer for evaluating a proximity effect on a pattern.
[0002]
[Prior art]
In a conventional electron beam simulator, for example, in the case of a two-dimensional shape simulator VS-M / EB manufactured by Fuji Research Institute, Ltd.,
1. Monte Carlo simulation of electron tracks for multilayer substrates
2. Calculation of resist latent image (accumulated energy density distribution) for exposure pattern considering beam resolution
3. Development calculation based on the result of 2 above
4. Shape and dimension measurement of resist pattern after development
It has a function like
[0003]
Other examples include: Moniwa. H. Yamaguchi. S. Okazaki, "Three-dimension electron-beam resist profile simulator", Journal of Vacuum Science and Technology B, v01.10 No. 6 (1992) pp. Some have a three-dimensional function as developed in U.S. Pat. They could only analyze the resolution and evaluate the effects of the proximity effect, which is a problem specific to electron beam exposure, from the calculation results.
[0004]
On the other hand, electron beam exposure has a feature that exposure is performed by dividing the exposure pattern into a plurality of beam deflection areas.
1. Beam shot connection with electron beam exposure equipment,
2. Field connection,
It was necessary to perform such an analysis. In an actual device process, it is important to evaluate the resolution at these connecting portions.
[0005]
For example, in the case of using a negative resist, if the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electron beam simulation technique, no consideration is given to the connection of the beams, and the analysis of the connection of the pattern, which is a problem in actual exposure, cannot be performed.
[0007]
A resist such as PMMA, which has been conventionally used, and a chemically amplified resist for KrF exposure, which has been widely used in recent years, have a characteristic of being exposed to an electron beam and KrF light. A pattern can be formed by electron beam exposure.
[0008]
For example, by exposing a relatively large pattern with KrF and forming a fine pattern by electron beam exposure, it is possible to improve the exposure throughput, which is a drawback of electron beam exposure, and to form a fine pattern that cannot be formed by KrF exposure. Can be.
[0009]
As described above, when a pattern is formed by light exposure and electron beam exposure in the same resist layer, the effect of exposure by both light and electron beam, especially the proximity effect at the time of electron beam exposure, is applied to the resist subjected to light exposure. It is required to confirm in advance the effects to be given and the evaluation of the shift amount between the light exposure pattern and the electron beam exposure pattern by simulation on a computer. However, conventionally, when performing an exposure simulation on a computer, the electron beam exposure and the light exposure have been individually calculated. For this reason, the conventional exposure simulator could not evaluate when forming a pattern on the same resist layer by light exposure and electron beam exposure.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and has as its object to perform pattern evaluation using a computer for designing a highly accurate pattern in consideration of beam connection and field connection of electron beams. Is to provide a way.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a method for forming a pattern on the same resist layer using electron beam exposure and light exposure, in which the pattern positions of light exposure and electron beam exposure are displaced, An object of the present invention is to provide a pattern evaluation method using a computer capable of obtaining an accurate pattern by evaluating the influence of the proximity effect.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is characterized in that a sample including a resist and a substrate is divided into meshes and subjected to Monte Carlo simulation to obtain a table of stored energy by an electron beam for each mesh. Dividing the desired exposure pattern into a plurality of small areas, and as a result of the electron beam irradiation of the desired exposure pattern, the tabulated data of the stored energy calculation by the electron beam for each of the divided small areas. Process usingThe calculated value of the stored energy isChanging the positions of at least two or more small areas and adding them, calculating the stored energy of the added pattern, performing the development calculation from the stored energy distribution of the calculated pattern; Performing dimension measurement by designating an arbitrary portion of the pattern.
[0013]
According to the first aspect, when the at least two or more adjacent small areas partially overlap or are separated due to positional displacement, development calculation is performed from the accumulated energy distribution of the addition pattern of these small areas. By performing the dimension measurement of the development pattern obtained in the above manner, it is possible to understand how the displacement of the small area affects the development pattern and how much the shape is deformed from a desired shape, and the electron beam exposure is used. An evaluation for improving the accuracy of the developed pattern can be obtained.
[0014]
A feature of the second invention is a process of dividing a desired exposure pattern into a plurality of small regions, and a calculation of an accumulated energy by an electron beam for each of the divided small regions as a result of the electron beam irradiation of the desired exposure pattern. Using an EID function,The calculated value of the stored energy isAdding and changing the positions of at least two or more small areas, calculating the accumulated energy of the added pattern, performing the development calculation from the accumulated energy distribution of the calculated pattern, and Performing dimension measurement by designating an arbitrary portion of the pattern.
[0015]
According to the second aspect, since the calculation of the stored energy of each small region by the electron beam is performed using the EID function, it is not necessary to perform the Monte Carlo simulation one by one, and the simulation can be performed more easily.
[0016]
A feature of the third invention is that the EID function is created based on data obtained by dividing the sample into meshes, performing Monte Carlo simulation, and calculating the stored energy of the electron beam for each mesh to make a table. .
[0017]
A feature of the fourth invention is that, while changing the irradiation amount of the electron beam and changing the shift amount of the at least two or more small regions, the shift amount of the two small regions with respect to the irradiation amount is changed. To evaluate the tolerance.
[0018]
According to the fourth aspect, it is possible to obtain and evaluate a shift between two small areas within the allowable deformation range of the development pattern for each irradiation amount of the electron beam, and based on this evaluation, Thus, a highly accurate developed pattern can be obtained.
[0019]
The fifth aspect of the present invention is characterized in that a sample is divided into meshes, Monte Carlo simulation is performed, and the stored energy by an electron beam for each mesh is obtained and tabulated, and a desired exposure pattern is formed by an electron beam exposure unit and a light exposure unit. Dividing the electron beam exposure unit into the stored electron beam energy using the tabulated data; and storing the divided light exposure unit by light exposure. A step of performing an energy calculation, a step of adding the accumulated energy calculation result by the electron beam exposure and the accumulated energy calculation result by the light exposure by shifting by a set amount, and a step of performing a development calculation from the added both accumulated energy distributions. Performing a dimension measurement by designating an arbitrary portion of the pattern of the development calculation result. A.
[0020]
According to the fifth aspect, when the two adjacent electron beam exposure units and the light exposure unit partially overlap or are separated due to positional displacement, the addition of the electron beam exposure unit and the light exposure unit is performed. By measuring the dimensions of the developed pattern obtained by developing calculation from the stored energy distribution of the pattern, the effect of the misalignment between the electron beam exposure part and the light exposure part on the development pattern can be adjusted to the desired shape. The degree of deformation can be understood from the shape, and an evaluation for improving the accuracy of a developed pattern when electron beam exposure and light exposure are used together in the same resist layer can be obtained.
[0021]
A feature of the sixth invention is that a desired exposure pattern is divided into an electron beam exposure unit and a light exposure unit, and the stored energy calculation of the electron beam is performed on the divided electron beam exposure unit by using an EID function. Performing, calculating the stored energy by light exposure on the divided light exposure portion, and shifting and adding the stored energy calculation result by the electron beam exposure and the stored energy calculation result by the light exposure. A development calculation based on the two accumulated energy distributions, and a dimension measurement by designating an arbitrary part of the pattern of the development calculation result.
[0022]
According to the sixth aspect, since the EID function is used to calculate the stored energy of the electron beam exposure unit using the electron beam, it is not necessary to perform each Monte Carlo simulation, and the simulation can be performed more easily.
[0023]
A feature of the seventh invention is that the irradiation amount of the electron beam and the exposure amount of the light exposure are changed, and a shift amount between a calculation result of the stored energy by the electron beam exposure and a calculation result of the storage energy by the light exposure is changed. Accordingly, an object is to evaluate a range of an allowable shift amount between the electron beam exposure unit and the light exposure unit with respect to the electron beam irradiation amount and the light exposure amount.
[0024]
According to the seventh aspect, for each of the irradiation amount of the electron beam and the exposure amount of the light exposure amount, a shift between the electron beam exposure unit and the light exposure unit within the allowable deformation range of the development pattern is obtained. And a highly accurate developed pattern can be obtained based on this evaluation.
[0025]
An eighth aspect of the present invention is characterized in that a sample is divided into meshes, Monte Carlo simulation is performed, and stored energy by an electron beam for each mesh is obtained and tabulated, and a desired exposure pattern is formed by an electron beam exposure unit and a light exposure unit. Dividing the electron beam exposure unit into the stored electron beam energy using the tabulated data; and storing the divided light exposure unit by light exposure. Performing an energy calculation, adding the stored energy calculation result by the electron beam exposure and the stored energy calculation result by the light exposure, performing a development calculation from the added both stored energy distributions, Measuring the deviation of the resulting light exposure portion from the desired dimensions.
[0026]
According to the eighth aspect, the light exposure portion of the development pattern obtained by adding the accumulated energy by the electron beam exposure and the accumulated energy by the light exposure, and performing the development calculation from the addition result, Due to the influence of the proximity effect, the desired development pattern is deformed. Therefore, the proximity effect due to the electron beam can be evaluated by measuring the deviation of the light exposure portion from the desired dimension.
[0027]
The ninth aspect of the present invention is characterized in that a desired exposure pattern is divided into an electron beam exposure unit and a light exposure unit, and the stored energy of the electron beam is calculated for the divided electron beam exposure unit using an EID function. Performing, a step of performing a stored energy calculation by light exposure on the divided light exposure unit, a step of adding a stored energy calculation result by the electron beam exposure and a stored energy calculation result by the light exposure, The method includes a step of performing a development calculation from the added stored energy distribution, and a step of measuring a deviation of the light exposure part from a desired dimension of the development calculation result.
[0028]
According to the ninth aspect, since the EID function is used to calculate the stored energy of the electron beam exposure unit using the electron beam, it is not necessary to perform each Monte Carlo simulation, and the simulation can be performed more easily.
[0029]
The tenth aspect of the present invention is characterized in that a step of performing dimension correction of a light exposure mask based on a deviation from a desired dimension of a light exposure pattern obtained as a result of a development calculation obtained in the eighth and ninth aspects, and A process of calculating the stored energy by light exposure using the mask after the dimension correction, a process of adding the stored energy calculation result by the light exposure and the stored energy calculation result by the electron beam exposure, and a development calculation of the addition result. The method may further include the step of repeatedly performing the dimension correction of the light exposure mask until the obtained deviation of the light exposure portion from the desired dimension falls within a predetermined range.
[0030]
According to the tenth aspect, the dimensional correction of the light exposure mask is performed so that the deviation from the desired dimension of the light exposure portion due to the proximity effect of the electron beam falls within a predetermined range, thereby achieving the proximity effect of the electron beam. A mask pattern for light exposure can be generated in consideration of the influence of the above, and using this mask pattern, the accuracy of the developed pattern when electron beam exposure and light exposure are used in the same resist layer is improved.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this example, the acceleration voltage is 50 kV, and the beam current density is 20 A / cm.2 The process margin of a character projection (CP) type electron beam exposure apparatus was evaluated.
[0032]
Here, the CP method is to improve a small point of throughput, which is a serious problem in the electron beam exposure technology. An appropriate pattern is extracted from the pattern to be exposed, and an aperture (CP This is a method in which an aperture is created, and the electron beam is shaped by a CP aperture at the time of electron beam exposure to perform collective exposure.
[0033]
The beam resolution of this device is about 75 nm, and the size of the CP is 1 μm square. Since the CP connection is important in this exposure method, a method of evaluating an exposure margin for a shift of the CP connection on a computer will be described below.
[0034]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a first embodiment of a pattern evaluation method using a computer according to the present invention.
[0035]
Here, the evaluation was performed on a case where a 0.5 μm-thick resist was applied on a silicon substrate. A chemically amplified positive resist is used as the resist, and its base resin, acid generator, reaction-suppressing group, and physical properties thereof are as shown in the tables of FIGS. FIG. 28 shows the relationship between the dose (30 in the figure) and the dissolution rate (31 in the figure) of this resist. The standard exposure dose of this resist for 50 kV electron beam exposure is 20 μγ / cm2It is.
[0036]
First, in
[0037]
In
[0038]
Here, the model of the scattering process used in the Monte Carlo simulation is as described below.
[0039]
・ Elastic scattering by partial wave expansion method
-Inelastic scattering-core electron excitation. Valence excitation. Plasmon excitation
Further, the following parameters were input as input parameters for performing the Monte Carlo simulation.
[0040]
・ Acceleration voltage of electron beam: 50 kV
-Range of scattering calculation and mesh size: 30 μm square,
-Scattering stop energy for primary and secondary electron scattering: 200 eV, 50 eV
・ Material of resist and substrate
-Density of each material: resist 1.40 g / cm3, Silicon substrate 2.328 g / cm3
-Weight fraction of constituent atoms (see table in Fig. 2)
-Data on atoms (see table in Fig. 3)
・ Resist thickness: 0.5 μm
[0041]
Next, in
[0042]
In
[0043]
In
[0044]
In
[0045]
FIG. 6 shows the irradiation beam amount in the X direction of the CP pattern. In FIG. 6,
[0046]
As a result of the electron beam irradiation in
[0047]
In the step, in order to consider the connection between the
[0048]
In step 8, a development calculation using a threshold model was performed from the latent image distribution shown in FIG. 8 to obtain a resist
[0049]
In
[0050]
According to the present embodiment. By performing the evaluation using the method described above, the relationship between the exposure amount and the deviation of the CP pattern can be clarified, and parameters such as the irradiation amount for exposure in an actual electron beam exposure apparatus can be easily set. Therefore, the time spent for the experiment can be reduced. Further, by comparing with the calculation result, the value of the shift amount of the CP shot in the drawing pattern can be relatively estimated, and a guide for the development and improvement of the exposure apparatus can be given.
[0051]
FIG. 11 is a flowchart illustrating a second embodiment of the pattern evaluation method using the computer according to the present invention. In this example, the distribution of the stored energy in the resist due to the electron beam exposure is obtained by another method different from the first embodiment.
[0052]
In this method, the result of the energy distribution due to one point incidence of electrons by Monte Carlo simulation is not used as a table for each coordinate, but the plane distribution of the stored energy at each depth from the resist surface is shown in FIG. The sum (20) of two Gaussian distributions (21 and 22) called an EID function is fitted, and the value of the parameter is obtained for each depth.
[0053]
There are three parameters used in the EID function, and the standard deviations of the two Gaussian distributions are called forward scattering diameter and back scattering diameter, respectively, and the energy ratio between the two distributions is called the back scattering coefficient. In order to use this method, it is necessary to set a plane having a certain depth in the resist after performing the Monte Carlo simulation.
[0054]
First, in step 111 of FIG. 11, the sample was divided into meshes, and in step 112, Monte Carlo simulation was performed. In
[0055]
Next, in step 114, the energy distribution is fitted to the EID function as shown in FIG. 12 for each of the 10 layers extracted in step 113, and the forward scattering diameter, back scattering diameter, and back scattering The coefficients were determined.
[0056]
In step 115, the stored energy distribution was calculated using the parameters obtained in step 114 for each surface extracted in step 113 for the CP pattern to be exposed. In step 116, the latent images were superimposed on the surface of the ten layers by shifting the two CP patterns.
[0057]
In
[0058]
In
[0059]
According to the present embodiment, the stored energy distribution of the CP pattern is obtained by the EID function, and the EID function may be obtained offline by performing a Monte Carlo simulation once, so that the stored energy distribution of the CP pattern can be easily obtained. In addition, it can be obtained in a short time. Other effects are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
[0060]
FIG. 13 is a flowchart illustrating a third embodiment of the pattern evaluation method using the computer according to the present invention. In this example, the case where a desired pattern was formed by exposing the same resist layer using an electron beam and KrF light was evaluated. Here, evaluation was performed by the following method using the positional deviation between the light exposure pattern and the electron beam exposure pattern and the amount of electron beam exposure as parameters.
[0061]
Also in this example, as in the first embodiment, a case where a 0.5 μm resist is applied on the silicon substrate is considered, and the same resist as that of the first embodiment is used. The calculation was performed on the assumption that the electron beam exposure apparatus was the same as in the first embodiment, and that the light exposure was a KrF excimer laser, NA was 0.6 and σ was 0.7.
[0062]
First, in step 131, a portion of the exposure pattern to be examined for the influence of the displacement between the electron beam and the light exposure pattern is extracted. This pattern is as shown in FIG. 14, and is composed of a large square (0.5 μm square) and thin lines (0.1 μm in width and 0.3 μm in length).
[0063]
In step 132, of the extracted pattern, it is assumed that a thin line portion is subjected to electron beam exposure and a large square portion is subjected to light exposure, and the pattern is divided into two patterns as shown in FIG.
[0064]
In
[0065]
In step 134, the calculation of the stored energy distribution by the electron beam exposure is performed in the same manner as in the first embodiment (the calculation was performed in
[0066]
In
[0067]
In step 136, the amount of deviation when superposing the latent images by the electron beam exposure and the light exposure is set to 10 nm as shown in FIG. 16 at 25, and the two energy distributions calculated in
[0068]
In
[0069]
In step 138, the width of the pattern at the joint 27 of the pattern in FIG. 18 was measured.
[0070]
In
[0071]
As a result, according to the present embodiment, in
[0072]
Although only the electron beam irradiation amount is changed here, the same evaluation can be performed by changing the light exposure amount or both.
[0073]
FIG. 19 is a flowchart illustrating a fourth embodiment of the pattern generation method using the computer according to the present invention. In this example, when the pattern close to the pattern by light exposure is formed by electron beam exposure, the size of the resist pattern formed by light exposure fluctuates due to the backscattering when irradiating the electron beam. Is confirmed by a simulation on a computer, and a dimensional correction of a mask necessary to obtain a desired light exposure pattern is performed by calculation based on a change in the pattern size.
[0074]
First, in step 171, an exposure pattern including a portion exposed by light exposure and a portion exposed by electron beam exposure is extracted from the same resist layer as shown in FIG. 20. In step 172, this pattern is extracted as shown in FIGS. It was divided into an electron beam exposure pattern and a light exposure pattern as shown in FIG.
[0075]
Next, in step 173, a Monte Carlo simulation is performed on the pattern obtained by the electron beam exposure shown in FIG. 21A in the same manner as in the first embodiment, and in step 114, a latent image is calculated for the irradiation electron beam. Was performed. At this time, the electron beam irradiation amount is 28 μC / cm.2 It was fixed. As a result, a stored energy distribution as shown in FIG. 22A was calculated.
[0076]
In
[0077]
In step 176, the two stored energy distributions calculated by the above-described
[0078]
At step 178, of the resist pattern of FIG. 24, the portion exposed to light is divided into 10 parts in the vertical direction as shown in FIG. 25A, and the width of the pattern at each position (A, B,... J) is reduced. As a result of the measurement, it was possible to obtain a relationship between the distance from the electron beam exposure pattern and the deviation from the desired dimension of the light exposure pattern as shown in FIG.
[0079]
In step 179, if the dimensions of all ten locations measured in step 178 are within ± 10% of the desired dimensions, the dimensions of the light exposure mask used in
[0080]
In
[0081]
[0082]
According to the present embodiment, the correction of the mask dimension has been performed only from the calculation result of the optical image, but the dimension correction can be performed in consideration of the influence of the nearby electron beam exposure. When the beam exposure and the light exposure are performed on the same resist layer, an optimal mask pattern can be generated.
[0083]
According to the first and second embodiments, the CP shot connection has been described. However, the present invention can be used for analysis of other beam connections, for example, a field connection or a shot connection. Can be obtained.
[0084]
Further, in the above embodiment, the CP type electron beam exposure apparatus is used, but the present invention is applied to another electron beam exposure apparatus, for example, a variable shaped electron beam exposure apparatus or a round beam type exposure apparatus, and the same applies. The effect can be obtained.
[0085]
Further, in the third and fourth embodiments, the KrF exposure apparatus is used as the light exposure apparatus. However, an ArF, i-line, or g-line exposure apparatus may be used, and the same effect is obtained.
[0086]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first to fourth aspects of the present invention, it is possible to obtain a highly accurate pattern evaluation method for designing a pattern in consideration of the connection of electron beams.
[0087]
According to the fifth to seventh aspects of the present invention, when forming a pattern on the same resist layer using electron beam exposure and light exposure, the effect of a shift in the pattern position between light exposure and electron beam exposure is evaluated. And a highly accurate pattern can be obtained using this evaluation.
[0088]
According to the eighth to tenth aspects of the invention, it is possible to evaluate the effect of the electron beam on the proximity effect on the KrF pattern, and to use this evaluation to obtain a highly accurate pattern.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating a pattern evaluation method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a table showing constituent materials of a chemically amplified positive resist and their physical property values.
FIG. 3 is a table listing data on atoms.
FIG. 4 is a perspective view for explaining division of a sample composed of a resist to be subjected to lithography and a substrate.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a CP pattern calculated in the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an electron beam profile when irradiating the CP pattern of FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram showing a planar distribution of stored energy on the surface of a resist layer.
FIG. 8 is a diagram showing a planar distribution of stored energy of adjacent CP pattern distributions.
FIG. 9 is a plan view showing a resist surface shape after development calculation in two superposed CP pattern regions.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a range of an allowable shift amount with respect to an electron beam irradiation amount.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a pattern evaluation method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the concept of an EID function using the second embodiment.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a pattern evaluation method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a plan view showing an example of an irradiation pattern composed of an electron beam exposure unit and a light exposure unit.
FIG. 15 is a plan view showing an example of a pattern obtained by dividing the example of the irradiation pattern shown in FIG. 14 into an exposure beam exposure unit and a light exposure unit.
FIG. 16 is a plan view showing an example in which the division patterns shown in FIG. 15 are added in consideration of a shot shift amount.
FIG. 17 is a plan view showing the stored energy distribution of the patterns superposed as shown in FIG.
18 is a plan view showing a resist pattern when a development result is performed on the stored energy distribution shown in FIG.
FIG. 19 is a flowchart illustrating a pattern evaluation method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a plan view showing an example of a light and electron beam irradiation pattern used in the fourth embodiment.
21 is a plan view showing an example in which the irradiation pattern shown in FIG. 20 is divided into an electron beam exposure unit and a light exposure unit.
FIG. 22 is a plan view showing a distribution of stored energy in the resist of the two pattern examples shown in FIG. 21;
FIG. 23 is a plan view showing a stored energy distribution synthesized by adding the two stored energy distributions shown in FIG. 22;
24 is a plan view showing an example of a resist pattern obtained by performing development calculation from the stored energy distribution shown in FIG. 23 using a threshold model.
25 is a diagram showing the measurement of the resist pattern width of the resist pattern shown in FIG. 24 and the relationship between the measured pattern width and the measurement position.
FIG. 26 is a plan view showing an example of a correction pattern of a mask shape used for a light exposure unit.
FIG. 27 is a schematic view showing the effect of overlapping shots in a conventional electron beam exposure on the shape of a resist pattern after development.
FIG. 28 is a diagram showing a dissolution rate with respect to a dose amount of a resist used in the first embodiment.
[Explanation of symbols]
1 electron beam exposure pattern
2. Resist pattern after development
3 divided meshes (5 nm on a side)
4 Resist (thickness 0.5μm)
5 Silicon substrate
6 CP area (1μm square)
7 Electron beam irradiation unit
8 Resolution of irradiation beam
9 Peak value of irradiation beam
10. Irradiation dose of 50% of peak value that determines width of irradiation beam pattern
11 Contour lines of stored energy by electron beam exposure
12 Adjacent CP area
13 CP shift (take + in the direction of overlap, minus in the direction of separation)
14 Resist pattern after development
15 Width of resist pattern measured at the center of two CP areas
20 Distribution of stored energy in plane at a certain depth in resist (EID function)
21 Effect of forward scattering on EID function
22 Effect of backscattering on EID function
23 Electron beam exposure pattern
24 Light exposure pattern
25 Amount of shift between electron beam exposure pattern and light exposure pattern
26 Contours of energy distribution in resist with electron beam exposure and light exposure superimposed
27 Measurement position of resist pattern width after development
28 Resist pattern after development
29 The width of the resist pattern measured at the position where the light exposure part is divided into 10 parts in the vertical direction
30 dose (electron beam irradiation)
31 Dissolution rate
32 Standard dose of resist used in this example
33. Allowable range of shift amount in the above 32 electron beam irradiation amount
Claims (10)
所望の露光パターンを複数の小領域に分割する過程と、
前記所望の露光パターンの電子ビームの照射結果として、前記分割された各小領域に対する電子ビームによる蓄積エネルギー計算を前記テーブル化したデータを用いて行なう過程と、
上記計算された蓄積エネルギーの値を少なくとも２つ以上の小領域の位置を変化させて加算し、この加算パターンの蓄積エネルギーを計算する過程と、
前記計算されたパターンの蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、
この現像計算結果のパターンの任意の部分を指定して寸法測定を行なう過程と、
を備えることを特徴とする計算機を用いたパターン評価方法。A process of dividing the sample including the resist and the substrate into meshes, performing a Monte Carlo simulation and obtaining a table of the stored energy by the electron beam for each mesh, and
Dividing the desired exposure pattern into a plurality of small areas;
Performing the stored energy calculation by the electron beam for each of the divided small areas using the tabulated data as an irradiation result of the electron beam of the desired exposure pattern,
Adding the calculated stored energy values by changing the positions of at least two or more small areas, and calculating the stored energy of the added pattern;
Performing a development calculation from the stored energy distribution of the calculated pattern;
A step of specifying an arbitrary part of the pattern of the development calculation result and performing a dimension measurement;
A pattern evaluation method using a computer, comprising:
前記所望の露光パターンの電子ビームの照射結果として、前記分割された各小領域に対する電子ビームによる蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いて行なう過程と、
上記計算された蓄積エネルギーの値を少なくとも２つ以上の小領域の位置を変化させて加算し、この加算パターンの蓄積エネルギーを計算する過程と、
前記計算されたパターンの蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、
この現像計算結果からパターンの任意の部分を指定して寸法測定を行なう過程と、
を備えることを特徴とする計算機を用いたパターン評価方法。Dividing the desired exposure pattern into a plurality of small areas;
Performing, as an electron beam irradiation result of the desired exposure pattern, an accumulated energy calculation by the electron beam for each of the divided small regions using an EID function;
Adding the calculated stored energy values by changing the positions of at least two or more small areas, and calculating the stored energy of the added pattern;
Performing a development calculation from the stored energy distribution of the calculated pattern;
A step of designating an arbitrary part of the pattern from the result of the development calculation and performing a dimension measurement;
A pattern evaluation method using a computer, comprising:
所望の露光パターンを電子ビーム露光部と光露光部に分割する過程と、
前記分割された電子ビーム露光部に対して電子ビームの蓄積エネルギー計算を前記テーブル化データを用いて行なう過程と、
前記分割された光露光部に対して光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、
前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果を設定量ずらして加算する過程と、
前記加算された蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、
前記現像計算結果のパターンの任意の部分を指定して寸法測定を行なう過程とを含むことを特徴とする計算機を用いたパターン評価方法。Dividing the sample into meshes, performing a Monte Carlo simulation, and obtaining a table of the stored energy by the electron beam for each mesh;
A process of dividing the desired exposure pattern into an electron beam exposure unit and a light exposure unit,
Performing a calculation of the stored energy of the electron beam for the divided electron beam exposure unit using the tabulated data,
Performing a stored energy calculation by light exposure on the divided light exposure unit,
A step of adding the accumulated energy calculation result by the electron beam exposure and the accumulated energy calculation result by the light exposure by shifting the set amount,
Performing a development calculation from the added stored energy distribution;
Performing a dimension measurement by designating an arbitrary part of the pattern as a result of the development calculation.
前記分割された電子ビーム露光部に対して電子ビームの蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いて行なう過程と、
前記分割された光露光部に対して光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、
前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果をずらして加算する過程と、
前記加算された蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、
前記現像計算結果のパターンの任意の部分を指定して寸法測定を行なう過程とを含むことを特徴とする計算機を用いたパターン評価方法。A process of dividing the desired exposure pattern into an electron beam exposure unit and a light exposure unit,
Performing a calculation of the stored energy of the electron beam for the divided electron beam exposure unit using an EID function;
Performing a stored energy calculation by light exposure on the divided light exposure unit,
A step of shifting and adding the stored energy calculation result by the electron beam exposure and the stored energy calculation result by the light exposure,
Performing a development calculation from the added stored energy distribution;
Performing a dimension measurement by designating an arbitrary part of the pattern as a result of the development calculation.
所望の露光パターンを電子ビーム露光部と光露光部に分割する過程と、
前記分割された電子ビーム露光部に対して電子ビームの蓄積エネルギー計算を前記テーブル化データを用いて行なう過程と、
前記分割された光露光部に対して光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、
前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果を加算する過程と、
前記加算された蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、
前記現像計算結果の光露光部の所望寸法からのずれを測定する過程と
を備えたことを特徴とする計算機を用いたパターン評価方法。Dividing the sample into meshes, performing a Monte Carlo simulation, and obtaining a table of the stored energy by the electron beam for each mesh;
A process of dividing the desired exposure pattern into an electron beam exposure unit and a light exposure unit,
Performing a calculation of the stored energy of the electron beam for the divided electron beam exposure unit using the tabulated data,
Performing a stored energy calculation by light exposure on the divided light exposure unit,
A step of adding the stored energy calculation result by the electron beam exposure and the stored energy calculation result by the light exposure,
Performing a development calculation from the added stored energy distribution;
Measuring a deviation of the light exposure portion from a desired dimension of the development calculation result.
前記分割された電子ビーム露光部に対して電子ビームの蓄積エネルギー計算をＥＩＤ関数を用いて行なう過程と、
前記分割された光露光部に対して光露光による蓄積エネルギー計算を行なう過程と、
前記電子ビーム露光による蓄積エネルギー計算結果と前記光露光による蓄積エネルギー計算結果を加算する過程と、
前記加算された蓄積エネルギー分布から現像計算を行なう過程と、
前記現像計算結果の光露光部の所望寸法からのずれを測定する過程とを備えたことを特徴とする計算機を用いたパターン評価方法。A process of dividing the desired exposure pattern into an electron beam exposure unit and a light exposure unit,
Performing a calculation of the stored energy of the electron beam for the divided electron beam exposure unit using an EID function;
Performing a stored energy calculation by light exposure on the divided light exposure unit,
A step of adding the stored energy calculation result by the electron beam exposure and the stored energy calculation result by the light exposure,
Performing a development calculation from the added stored energy distribution;
Measuring a deviation of the light exposure portion from a desired dimension of the development calculation result.
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