JP4189232B2 - Pattern forming method and drawing method - Google Patents

Pattern forming method and drawing method Download PDF

Info

Publication number
JP4189232B2
JP4189232B2 JP2003031378A JP2003031378A JP4189232B2 JP 4189232 B2 JP4189232 B2 JP 4189232B2 JP 2003031378 A JP2003031378 A JP 2003031378A JP 2003031378 A JP2003031378 A JP 2003031378A JP 4189232 B2 JP4189232 B2 JP 4189232B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
dose
distribution
long
correcting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003031378A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003303768A (en
Inventor
宗 博 小笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003031378A priority Critical patent/JP4189232B2/en
Publication of JP2003303768A publication Critical patent/JP2003303768A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4189232B2 publication Critical patent/JP4189232B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン形成方法および描画方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子ビームを用いたパターン形成方法は、光を用いたものに比べてはるかに微細なパターン形成が可能であり、半導体素子の試作等に使用されている。また、電子ビームを用いたパターン形成方法では、光リソグラフィーに用いられるマスクを作成するためにも使用されている。
【0003】
図1に、このような電子ビームを用いた描画装置の構成の例を示す。
【0004】
電子銃1から放出された電子ビームは集束レンズ2で集束され、第1の成形アパーチャ3に照射される。第1の成形アパーチャ3の像は投影レンズ4により第2の成形アパーチャ5に結像される。
【0005】
ここで、投影レンズ4の内側には成形偏向器6が設けられ、この成形偏光器6によって、第2の形成アパーチャ5上で、第1の成形アパーチャで成形された像の位置を調整する。こうすることにより、任意寸法の矩形或いは三角形のビームを得る。
【0006】
第2の成形アパーチャ5によって成形された像は、対物レンズ7により縮小されて、試料である例えばレティクル・マスク8上に結像される。
【0007】
レティクル・マスク8上でのビームの照射位置は、高精度主偏向器9によって、副偏向領域中心にビームを大きく偏向し、さらに高速副偏向器10によって、副偏向領域11内で微調整する。
【0008】
レティクル・マスク8はフレーム12間を移動するステージ・ステップ移動と、フレーム12内で連続的に移動するステージ連続移動を交互に行う。
【0009】
このような電子ビーム描画装置では、近接効果と呼ばれるパターン精度誤差が見られる。以下この近接効果について説明する。
【0010】
図2に示すように、試料13に入射された入射電子14は、試料13内で散乱し、二次電子を発生させる。これら二次電子及び散乱された入射電子のある割合のものが後方散乱電子15として試料13表面に形成されたレジスト16を感光させる。つまり入射電子による照射量に加えて背景照射量が生ずる。この感光の広がりは例えば50keVの装置で半径10μm程度である。
【0011】
また、形成するためのパターンの粗密によって、後方散乱電子15によるレジストの露光量は異なる。レジスト現像後のパターン寸法は、本来の入射電子14による露光と後方散乱電子15による露光を合わせた露光により決まるから、パターンの粗密によって現像後のレジストパターン寸法に変動が見られる。
【0012】
これを近接効果と呼ぶ。近接効果としては更にビームのぼけやレジスト中の電子の散乱等によるものも生ずる。
【0013】
また、電子ビーム描画装置では、遠距離感光作用と呼ばれるパターン精度誤差も見られる。以下この遠距離感光作用について説明する。
【0014】
図3に示すように、試料13面に入射電子14が入射されたとする。入射電子14の一部及び二次電子は試料面から放出されて、装置の対物レンズ17の下面18に戻る。下面18でさらに反射された再反射電子19がレジスト16に戻って感光させる。つまり、背景照射量が生ずる。
【0015】
この現象を遠距離感光作用と呼ぶ。この遠距離感光作用の及ぶ範囲はビーム照射位置から数10mmの領域に亘り、従って、試料表面に、数mm程度の尺度で平均照射量に大きい分布がある場合に、現像後のレジストのパターン寸法は大きな寸法分布を生じる。
【0016】
また、一方でレジストパターンをマスクとして試料をエッチングしてパターンを形成する場合には、主にパターン密度に依存してエッチングの進み方に変動が生じるために、パターン寸法に変動が生ずる。これをローディング効果と呼ぶ。
【0017】
このローディング効果による寸法変動は形成されたレジストパターンのパターン密度に大きく依存する。近接効果の補正後にマイクロローディング効果の補正を行うことが行われている(例えば、特許文献1参照)。
【0018】
【特許文献1】
特許第3074675号公報
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
従来のエネルギービーム描画を含むパターン形成方法ではエッチング時にローディング効果によるパターン寸法変動が生ずる問題がある。そして、上記特許文献1では、近接効果の補正後にマイクロローディング効果の補正が行われているが、マイクロローディング効果の補正を行うための照射量は実験的に求められている。しかし、後述するように、ローディング効果は、近接効果および遠距離感光作用と相互に影響しあうため、単に、ローディング効果補正のための補正照射量を決めても精度の良い補正はできない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、精度の良い補正照射量を決定し、パターン密度に依らずできあがり寸法変動が一定となるパターン形成方法および描画方法を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様によるパターン描画方法は、レジストを塗布した試料上にエネルギービームを照射してパターンを描画するパターン描画方法であって、前記パターンを描画するための描画データ、前記エネルギービームを照射するための基準照射量D、ローディング効果の影響による寸法変動Δの、パターン依存性の分布、およびエネルギービームの前記レジストに与えるエネルギー分布sを記憶する工程と、前記描画領域を格子状に分割し、サブ描画領域を形成する工程と、前記描画データに基づいて、前記サブ描画領域毎のパターン面積密度分布を求める工程と、前記パターン面積密度および前記基準照射量Dに基づいて、前記サブ描画領域内の遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)を計算する工程と、前記描画データおよび前記基準照射量Dに基づいて、前記サブ描画領域内のパターンについて近接効果を補正する照射量DC(x)を計算する工程と、前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)、前記近接効果を補正する照射量DC(x)、前記寸法変動Δの、パターン依存性の分布、および前記エネルギービームのエネルギー分布sに基づいて照射量D(x)を求める工程と、前記サブ描画領域のパターンの位置及び形状に関するデータに基づいて前記エネルギービームの照射位置および形状を決定し照射量D(x)となる時間だけ前記エネルギービームを照射する工程と、を備えたことを特徴とする。
【0021】
なお、前記パターン面積密度分布と、前記ローディング効果の影響による寸法変動Δの、パターン依存性の分布とから、前記サブ描画領域それぞれにおける寸法変動分布Δ(x)を求める工程と、を備え、前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)は、前記パターン面積密度分布、前記基準照射量D、および前記寸法変動分布Δ(x)に基づいて計算され、前記近接効果を補正する照射量DC(x)は、前記サブ描画領域のパターンの位置及び形状に関するデータ、前記基準照射量D、前記寸法変動分布Δ(x)および前記エネルギービームのエネルギー分布sに基づいて計算されるように構成しても良い。
なお、前記照射量D(x)は、前記近接効果を補正する照射量DC(x)と前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)との積であるように構成しても良い。
なお、前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)は前記基準照射量Dであるとして前記照射量D(x)を求めるように構成しても良い。
なお、前記照射量D(x)は、D(x)=DC(x)×DC(x)/(1+(2s(Δ)−1)×(DC(x)×DC(x)/D))により求めても良い。
なお、前記寸法変動Δは、ローディング効果に加えて前記レジストのエッチング速度の非一様性の影響による寸法変動をも含んでいても良い。
なお、前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)は前記基準照射量Dであるとして前記照射量D(x)を求めても良い。
【0022】
また、本発明の第2の態様によるパターン形成方法は、上記パターン描画方法を用いて前記レジストにパターンを描画した後、前記レジストを現像し、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記試料をエッチングし、前記試料にパターンを形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【0023】
ここで、ローディング効果とは、レジストパターンをマスクとして試料をエッチングしてパターンを形成する場合に、主にパターン密度に依存してエッチングの進み方に変動が生じる効果をいう。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を説明する前に、ローディング効果を考慮した電子ビームの露光量についての本発明者の考察を説明する。
【0025】
図4は、電子ビーム描画装置で描画する場合のパターン端における電子ビームスポットによってレジストに与えられるエネルギー分布を表す図である。
【0026】
図4では、簡単の為、パターン端でのエネルギー分布は線形とする。ここでは、ローディング効果を考えない状態で近接効果の影響を考える範囲で疎パターン領域A及び密パターン領域Bを補正している。二つのパターンは、遠距離感光作用の影響が等しい程度に近い位置にあるとする。
【0027】
疎パターン領域Aの照射量をDr、遠距離感光作用による背景照射量をDB、密パターン領域Bの照射量をDf、近接効果による背景照射量をDBとする。なお、疎パターン領域A及び密パターン領域Bは、遠距離感光作用の影響が等しい程度に近い位置にあると仮定しているので、密パターン領域Bの遠距離感光作用による背景照射量は、疎パターン領域Aの場合と同じくDBとなる。また、この例では簡単の為、疎パターン領域Aでは近接効果の影響は無視できると仮定する。なお、図4において、wは、入射電子によるレジストに与えられるエネルギー分布のパターン端面での広がりの半分の値を示し、これは電子ビームスポットのぼけの半分程度の値を示し、ひろがりの中心すなわち、基準照射量Dの半分の位置がレジストパターンのパターン端となる。
【0028】
疎パターン領域Aの照射量Dr及び密パターン領域Bの照射量Dfはそれぞれ
0.5Dr+DB=0.5D
0.5Df+DB+DB=0.5D
で示す等式を満たすように決める。ここで、近接効果による背景照射量DB及び遠距離感光作用による背景照射量DBはそれぞれマスク全面の積分を用いて
DB=η∫σ(x−x')D(x')dx'
DB=θ∫p(x−x')D(x')dx'
で与えられる。ここで、D(x)は位置xでの入射電子による照射量を表し、ηおよびθは、それぞれ近接効果および遠距離感光作用の影響を示すパラメータである。また、被積分関数σ(x)は近接効果の広がりを表す。また、被積分関数p(x)は遠距離感光作用の広がりを表す。
【0029】
ここで疎パターン領域A及び密パターン領域Bでローディング効果の影響がほぼ等しいと仮定しているので、二つのパターンに同一のローディング効果への影響を補正する照射量DCを加える。
【0030】
図5に示すように、今、疎パターン領域Aに、ローディング効果への影響を補正するための補正照射量DCを加えることにより、パターンの寸法をΔだけ修正できたとする。すなわち、補正照射量DCを加えたときの、疎パターン領域A内の照射量が基準照射量Dの半分の値に等しくなる位置が、補正照射量DCを加える前の疎パターン領域A内の照射量が基準照射量Dの半分の値に等しくなる位置よりも、図面上で右側にΔだけ移動するようにする。
このようにするには、
(Dr+DC)(w−Δ)/2w+(1+DC/DCmf)DB=0.5D
を満たすように補正照射量DCを決めれば良い。また、DCmfは、遠距離感光作用による背景照射量DBを与えた積分領域での平均照射量である。
【0031】
次に、密パターン領域Bに、ローディング効果への影響を補正するための補正照射量DCを加えることによるパターンの寸法変動をΔ'とすると、
(Df+DC)(w−Δ')/2w+(1+DC/Df)DB+(1+DC/DCmf)DB=0.5D
となる。このとき、
DBar=(DC/DCmf)DB
DBaf=(DC/Df)DB+(DC/DCmf)DB
とすると、
図5に示すように、DBar及びDBafは背景照射量の増分を表し、密パターン領域Bでの寸法変動Δ'は疎パターン領域Aよりも大きくなる。
【0032】
今DB=Df/3とし、遠距離感光作用による背景照射量DBを無視し、Δがwに比べて非常に小さいとして計算すると、Δ'〜3Δとなる。すなわち密パターン領域Bの寸法変動Δ'は、疎パターン領域Aの寸法変動Δの約3倍となる。
【0033】
以上のことから、単にローディング効果補正のための一様な補正照射量を決めても精度の良い補正は出来ないことが分かる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、種々変更して用いることができる。
【0034】
図6は、一辺150mmのガラスマスクを示し、このガラスマスクに電子ビーム描画装置によって描画する場合を考える。
【0035】
先ず、図6に示すように、試料表面を両辺がδ、δ(δ〜δ〜1mm)の正方格子(サブ描画領域)に分割する。ここで、δ、δは遠距離感光作用による寸法変動の代表的な大きさ(10mm程度)の数分の1で良い。
【0036】
また、電子ビーム描画装置においては偏向領域の大きさよりも格子の大きさが大きい場合には、格子の大きさを偏向領域の大きさの整数倍にすることが描画効率を高くする上で好ましい。例えば、偏向領域の大きさが500μm角だとすると、格子の大きさを1000μm=1mm角にとる。一辺150mmのガラスマスクのうち描画領域を130mm角とすると、格子の大きさが1mm角であるので、格子の数は130×130=16900個ある。偏向領域は1mm角として説明する。
【0037】
先ず、近接効果と遠距離感光作用及びローディング効果の補正を合わせた各ショットにおける照射量D(x)を
0.5D(x)(w−Δ(x))/w+η∫σ(x−x')D(x')dx'+θ∫p(x−x')D(x')dx'=0.5D・・・・(1)
を満たすように決める。x、x'は、記述の便宜上それぞれ、2次元ベクトルを示すものとする。
【0038】
ここで、η及びθはそれぞれ近接効果及び遠距離感光作用の影響を示すパラメータを示す。また、σ(x)及びp(x)はそれぞれ近接効果及び遠距離感光作用の広がりを与える関数である。これらは実験的に予め求めておく。
【0039】
Δ(x)は、位置xにおけるローディング効果による寸法変動を与える。1mm角程度の領域内では一定として考える。通常、近接効果の広がりσ(x)は10μm程度であり、遠距離感光作用の広がりp(x)は数mm程度である。
【0040】
ここで、方程式(1)において、左辺の積分範囲はマスク全面のパターン領域である。しかし、実用的にはσ(x−x')を含む第1の積分における積分範囲は点xを中心とする、半径数十μm程度の領域に限定し、p(x−x')を含む第2の積分における積分範囲は点xを中心とする、半径30mm程度の領域に限定しても良い。
【0041】
近接効果と遠距離感光作用の補正を行う方法としては、例えば次のような方式が考えられる。
【0042】
D(x)=DC(x)×DC(x)として、遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)の変化が近接効果を補正する照射量DC(x)の変化に比べて緩やかだとすると、方程式(1)は良い近似で
0.5DC(x)DC(x)(w−Δ(x))/w+ηDC(x)∫σ(x−x')DC(x')dx'+θ∫p(x−x')DC(x')DC(x')dx'=0.5D・・・(2)
と表すことができる。
【0043】
今、近接効果を補正する照射量DC(x)を
0.5DC(x)+ηw/(w−Δ(x))∫σ(x−x')DC(x')dx'=0.5・・・(3)
を満たすように決める。この条件下で、残る方程式は
0.5DC(x)+θw/(w−Δ(x))∫p(x−x')DC(x')DC(x')dx'=0.5w/(w−Δ(x))D・・・(4)
となる。この方程式(4)に含まれる積分は、積分を行う領域を1mm角程度にして、その領域内で遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)が一定として求めても大きな誤差はない。この1mm角の領域内に限定すると方程式(4)の積分を含む項は
θw/(w−Δ(x))×Σp(x−x)DC(x)∫DC(x')dx'
となる。ここで、jは領域を示す添え字で、∫は、領域jでの積分を意味する。方程式(4)の積分を含む項は各領域についての積分を含む項の和で表されることとなる。
【0044】
方程式(3)の両辺をこの1mm角程度の領域jのパターンの存在する領域で積分すると、左辺第二項の積分は二重の二次元空間積分
∫σ(x−x')DC(x')dx'dx
となる。
ここで、上記の積分のうち∫σ(x−x’)dxの部分について考える。積分は位置x’を中心とした領域でどの程度パターンが存在するかによって値が変化する。しかしながら、パターンが密であれば、x’が領域jに含まれるならばx’によらずほぼ1と近似してよい。従って、第一の近似としてはこの値を1とする。この場合上記の積分は
DC(x)を上記1mm角の領域jで積分した
DC(x')dx'
となる。結局
(0.5+ηw/(w−Δ(xi)))∫DC(x')dx'=0.5×(領域jでのパターン面積)
が得られる。つまり、
DC(x')dx'=0.5×(領域jでのパターン面積)/(0.5+ηw/(w−Δ(xi))
)となり、方程式(4)は領域iについて
0.5DC(x)+θw/(w−Δ(xi))/(0.5+ηw/(w−Δ(x)))Σp(x−x)DC(x)×0.5×(領域jでのパターン面積)=0.5w/(w−Δ(xi))D・・・・(5)
となる。この方程式(5)をマスク全面の各領域について連立させてDC(x)を求めることができる。
更に近似の精度を高めるにはこの領域j内のパターン密度eをe=(領域j内のパターン面積)/(領域jの面積)と定義して、∫σ(x−x’)dxをeと近似することも出来る。この時には
(0.5+eηw/(w−Δ(xi)))∫DC(x')dx'=0.5×(領域jでのパターン面積)
となるから、方程式(4)は(5)と少し形が変わり
0.5DC(x)+θw/(w−Δ(xi))Σ1/(0.5+eηw/(w−Δ(xi)))p(x−x)DC(x)×0.5×(領域jでのパターン面積)=0.5w/(w−Δ(xi))D・・・・(5’)
となる。
また、(3)から直接DCp(x)を厳密に或いは適当な近似を用いて求め(4)に代入して計算精度を高めることも当然可能である。
【0045】
p(x)の広がりに比べてマスクの大きさは大きいので、方程式(5)のΣについて、全領域ではなく、xを含む領域から例えば半径30mm以内の領域のみ計算することにすれば計算は、より容易となる。
【0046】
ここで方程式(5)、(5’)で述べた方法においては、DC(x)は、近接効果の影響を示すパラメータη、遠距離感光作用の影響を示すパラメータθ、および各領域内のパターン面積が知られていれば、近接効果補正を行うときに必要となる細かいパターン分布は必要としない。
【0047】
遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)を予め求めておき、描画時には描画領域近傍について計算して得られる近接効果を補正する照射量DC(x)を計算して、その領域に与えられる近接効果を補正する照射量DC(x)の値を掛け合わせることにより、近接効果と遠距離感光作用及びローディング効果のすべてを補正できる。
【0048】
ローディング効果に起因する寸法変動Δのパターン密度依存性はパターン密度の異なるレジストパターンをエッチングすることで求められる。
【0049】
ここでは実効的な照射量分布として、最も単純な線形分布を仮定したが、勿論これは他の分布を用いても良い。uをローディング効果に起因する寸法変動Δとし、今一次元的に考えてパターン端でu=0とする。また、照射量分布がD(x)×s(u)で与えられるとする。但し、s(u)は、ビームスポットによってレジストに与えられるエネルギー分布を表し、s(0)=0.5、s(∞)=0、s(−∞)=1とする。
【0050】
先の例(線形分布の場合)は、−w≦u≦wでs(u)=0.5×(w−u)/w、u<−wでs(u)=1、u>wでs(u)=0としたものである。
【0051】
先の説明の方法を用いる場合には、照射量D(x)を与える方程式(1)は次のようになる。
【0052】
D(x)s(Δ)+η∫σ(x−x')D(x')dx'+θ∫p(x−x')D(x')dx'=0.5D・・・・(6)
ここで、先と同じようにD(x)=DC(x)×DC(x)として、
DC(x)+η(1 /s(Δ))∫σ(x−x')DC(x')dx'=0.5・・・(7)
0.5DC(x)+θ(1/s(Δ))∫p(x−x')DC(x')DC(x')dx'=0.5(1/s(Δ))D・・・(8)
を解くことで近接効果を補正する照射量DC(x)、遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)を求めることができる。
【0053】
スポットビームによってレジストに与えられるエネルギー分布s(Δ)は、実験的にレジストパターン寸法変動の照射量依存性から求めることができる。例えば、誤差関数のような適当な関数形を仮定して、テストパターン描画によりパラメータを決めれば良い。
【0054】
矩形パターンを等ピッチでアレイ状に配置し、中央部に、近接効果の影響が及ぶ距離よりも十分大きくかつローディング効果の影響が及ぶ距離よりも小さい領域、例えば200ミクロン角の大きさの領域を取る。この中央部に100ミクロン程度の領域に密度の異なる直線パターンを描画する。ここで、中央のパターンの描画においては近接効果補正及び遠距離感光作用補正を行う。現像後のパターンにおける寸法変動の代表値をその周辺パターン密度に対するローディング効果の影響による寸法変動Δとする。代表値としては例えば、中央のパターンの最も重要な密度付近で平均した寸法変動Δを用いることが望ましい。
【0055】
図8に、上記の補正を実現するシステム構成の例を示す。
【0056】
先ず、システムの記憶手段20には予め、ローディング効果の影響による寸法変動Δのパターン面積密度の依存性、スッポトビームのエネルギー分布を表す関数s(x)の表を記憶しておく。
【0057】
次に、描画データと基準照射量Dを装置のデータ処理計算機の記憶手段21に入力し記憶させておく。
【0058】
次に、記憶手段21に記憶されている描画データに基づいて、演算手段24において、全描画領域を1mm角格子に分割し、この1mm角格子(サブ描画領域)毎のパターン面積密度を求める。
【0059】
次に、このパターン面積密度分布と、記憶手段20に記憶されているローディング効果の影響による寸法変動Δの、パターン面積密度の依存性の表とから、演算手段25において寸法変動Δの寸法変動分布Δ(x)を求め、この寸法変動分布Δ(x)の表を記憶手段26に蓄える。
【0060】
次に、パターン面積密度と、ローディング効果の影響による寸法変動Δの寸法変動分布Δ(x)、基準照射量Dから、遠距離感光作用補正計算機27により方程式(8)を解き、遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)を求め、その表を記憶手段28に蓄える。
【0061】
一方、描画システム22において、描画時にはデータ処理計算機は、記憶手段21に記憶されている全パターンデータのうちサブ描画領域内のパターンデータを取り出して、図形分割回路23に送る。
【0062】
次に、図形分割回路23は、分割して得られたサブ描画領域内の小図形の位置、形状に関するデータを近接効果補正演算回路29に送る。
【0063】
このとき、近接効果補正演算回路29は、ローディング効果の影響による寸法変動分布Δ(x)が記憶されている記憶手段26にサブ描画領域の位置情報を送り、サブ描画領域に対応した寸法変動分布Δ(x)の値を取り出す。
【0064】
さらに、近接効果補正演算回路29は、この寸法変動分布Δ(x)の値を、エネルギービームによってレジストに与えられるエネルギー分布を表す関数sが記憶されている記憶手段に送り対応するs(Δ(x))の値を取り出す。
【0065】
次に、方程式(7)に基づいて、サブ描画領域内の各小図形について近接効果補正に基づく照射量DC(x)を計算し、演算回路30に出力する。
【0066】
次に、演算回路30は、記憶手段28に記憶されている遠距離感光作用補正照射量DC(x)の表から、前記サブ描画領域に対応する遠距離感光作用補正照射量DC(x)の値を取り出し、最終的な補正後の照射量D(x)=DC(x)×DC(x)を求め、各小図形の位置、形状に関するデータとともに描画回路31に出力する。
【0067】
描画回路31は、サブ描画領域内の小図形の位置、形状のデータに基づいて電子ビームの照射位置及び形状を決め、照射量D(x)となる照射時間だけ電子ビームを試料に照射する。これをサブ描画領域内において全ての小図形について描画が終了するまで繰り返す。一つのサブ描画領域内での描画が終了したら、次のサブ描画領域内の描画に移動する。
【0068】
ここでシステムや要求される条件によっては遠距離感光作用を無視して良い場合がありうる。その場合には上記の工程において、遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)を求める工程を省略し、D(x)=DC(x)×Dとすれば良い。
【0069】
上記の方法においては近接効果補正演算における近接効果を示すパラメータはηではなく、ηw/(w−Δ(x))となり、格子毎に異なる値をとる。しかしながら、演算の高速化或いは補正演算回路の構成を考えると近接効果補正におけるパラメータはηとしてマスク全面で一定とする方がシステム構成を容易にできる。そこで、以下のようにすることが可能である。
【0070】
先ず、ローディング効果を考えず、近接効果と遠距離感光作用の補正を合わせて、各ショットにおける照射量D(x)を
0.5D(x)+η∫σ(x−x')D(x')dx'+θ∫p(x−x')D(x')dx'=0.5D・・・・(9)
を満たすように決める。x及びx'の記述は、便宜上それぞれ2次元ベクトルを示すものとする。ここで、η及びθはそれぞれ近接効果及び遠距離感光作用の影響を示すパラメータを示し、σ(x)及びp(x)はそれぞれ近接効果及び遠距離感光作用の広がりを与える関数である。これらは実験的に予め求めておく。
【0071】
通常、近接効果の広がりσ(x)は10μm程度であり、遠距離感光作用の広がりp(x)は数mm程度である。
【0072】
近接効果と遠距離感光作用の補正を行う方法としては例えば次のような方式が考えられる。D(x)=DC(x)×DC(x)として、遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)の変化が近接効果を補正する照射量DC(x)の変化に比べて緩やかだとすると、上記方程式は良い近似で
0.5DC(x)DC(x)+ηDC(x)∫σ(x−x')DC(x')dx'+θ∫p(x−x')DC(x')DC(x')dx'=0.5D・・・(10)
とできる。
【0073】
今、近接効果を補正する照射量DC(x)及び遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)を
0.5DC(x)+η∫σ(x−x')DC(x')dx'=0.5・・・(11)
0.5DC(x)+θ∫p(x−x')DC(x')DC(x')dx'=0.5D・・・(12)
を満たすように決める。方程式(12)に含まれる積分は領域を1mm角程度にしてその領域内でDC(x)が一定として求めても大きな誤差はない。
【0074】
この1mm角の領域内に限定すると方程式(12)の積分を含む項は
θΣp(x−x)DC(x)∫DC(x')dx'
となる。ここで、jは領域を示す添え字で、∫は領域j内での積分を意味し、方程式(12)の積分を含む項は各領域についての積分を含む項の和で表されることとなる。
【0075】
方程式(11)の両辺をこの1mm角程度の領域のパターンの存在する領域で積分すると、第二項の積分は二重の二次元空間積分
∫σ(x−x')DC(x')dx'dx
となる。これは先と同様に近似して
DC(x')dx'
となる。x'での積分領域をこの1mm角の領域とすれば結局
(0.5+η)∫DC(x')dx'=0.5×(領域jのパターン面積)
が得られる。つまり、
DC(x')dx'=(領域jのパターン面積)/(0.5+η)
となり、方程式(12)は領域iについて
0.5DC(x)+θ/(0.5+η)Σp(x−x)DC(x)×(領域jのパターン面積)=0.5D・・・・(13)
となる。この方程式(13)をマスク全面の各領域について連立させてDC(x)を求めることができる。
【0076】
q(x)の広がりに比べてマスクの大きさは大きいので、方程式(13)のΣについて、全領域ではなく、xを含む領域から例えば半径30mm以内の領域のみ計算することにすれば計算はより容易となる。
【0077】
ここで述べた方法においてはDC(x)はθ、η、各領域内のパターン面積が知られていれば、近接効果補正を行うときに必要となる細かいパターン分布は必要としない。
【0078】
遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)のを予め求めておき、描画時にはサブ描画領域近傍について計算して得られる近接効果を補正する照射量DC(x)を計算して、そのサブ描画領域に与えられる遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)の値を掛け合わせることにより、近接効果と遠距離感光作用の双方を補正できる。
【0079】
次に、ローディング効果の補正照射量を求める。ここでは寸法変動はパターン密度に依存してパターン形状によらないと近似する。システムを単純にする為に、パターン密度分布は遠距離感光作用補正の際に用いたものと同じグリッドを用いることが有効である。
【0080】
図4の例で、いずれも寸法がΔだけ変動するとする。この寸法変動を補正する為に図7に示すように照射量を補正する。
【0081】
図4の密パターン領域Bの例で、ローディング効果補正前の照射量をD(x)、この時の近接効果及び遠距離感光作用による実効的な背景照射量をDbとする。補正後の照射量をDa(x)とすると、背景照射量を
Db×Da(x)/D(x)
と近似する。ここで、
Db=0.5(D−D(x))・・・(15)
で与えられる。従って、
Da(x)×(w−Δ)/2w+Db×Da(x)/D(x)=0.5D・・・(16)
となるようにDa(x)を選べば、現像後のレジストの寸法は−Δだけ変動する。エッチングによる寸法変動はΔであるから、二つの寸法変動は相殺されてエッチング後に所望の寸法が得られる。
0.5D(x)+Db(x)=0.5D
だから、方程式(16)を解いて
Da(x)=D(x)/(1−(Δ/w)×D(x)/D)・・・・(17)
が得られる。照射量Da(x)で描画することにより、エッチングプロセス後に所望の寸法が得られる。
【0082】
Δのパターン密度依存性はパターン密度の異なるレジストパターンをエッチングすることで求められる。
【0083】
図7の例では実効的な照射量分布として、最も単純な線形分布を仮定したが、勿論これは他の分布を用いても良い。今一次元的に考えてパターン端の位置をu=0とする。照射量分布がD(x)s(u)であたられるとする。但し、s(0)=0.5、s(∞)=0、s(−∞)=1とする。先の説明の方法を用いる場合には、次のようになる。
【0084】
(Da(x)/D(x))×Db(x)+Da(x)s(Δ)=0.5D ・・・(18)
だから、
Da(x)=D(x)/(1+(2s(Δ)−1)×(D(x)/D)) ・・・(19)
とすれば良い。スポットビームによってレジストに与えられるエネルギー分布s(Δ)は実験的にレジストパターン寸法変動の照射量依存性から求めることができる。例えば誤差関数のような適当な関数形を仮定して、テストパターン描画によりパラメータを決めれば良い。
【0085】
矩形パターンを等ピッチでアレイ状に配置し、中央部に近接効果の影響が及ぶ距離よりも十分大きく、かつ、ローディング効果の影響が及ぶ距離よりも小さい領域、例えば200ミクロン角の大きさの領域を取る。この中央部に100ミクロン程度の領域に密度の異なる直線パターンを描画する。ここで、中央のパターンの描画においては近接効果補正及び遠距離感光作用補正を行う。現像後のパターンの寸法変動の代表値をその周辺パターン密度に対するローディング効果の変動による寸法変動Δとする。代表値としては例えば、中央のパターンの最も重要な密度付近で平均した寸法変動Δを用いることが望ましい。
【0086】
これまで述べた補正方法は例えば、図9に示すようなシステム構成とすることで実現できる。
【0087】
先ず、実験或いはシミュレーションにより、ローディング効果の変動による寸法変動Δのパターン密度依存性とエネルギービームの分布を表す関数s(x)とを求め、その表を記憶手段20に記憶させておく。
【0088】
次に、描画データと基準照射量Dを装置のデータ処理計算機の記憶手段21に入力し記憶させておく。
【0089】
次に、記憶手段21に記憶されている描画データを、演算手段24に入力し、これに基づいて全領域を1mm角のサブ描画領域に分け、各サブ描画領域のパターン面積密度を求める。
【0090】
次に、演算手段32において、各サブ描画領域のパターン面積密度に基づいて方程式(13)を解くことにより基準照射量をDとする時の各サブ描画領域の遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)の表を作り、記憶手段33に蓄える。
【0091】
一方、描画システム22においては、描画開始と共に、記憶手段21から描画データを図形分割回路23に入力し、各描画図形を切り出す。
【0092】
次に、近接効果補正回路34を用いて、サブ描画領域近傍の描画データに基づいて、基準照射量をDとする時の近接効果補正用の照射量DC(x)を、方程式(11)を用いて求める。
【0093】
次に、ローディング効果補正回路35ではサブ描画領域に対応する遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)の値を記憶手段33から取り出して、
D(x)=DC(x)×DC(x)
を求め、次に、パターン密度に対応するローディング効果による寸法変動Δを記憶手段20から取り出す。その後スポットビームに関するエネルギー分布s(Δ)を記憶手段に蓄えたエネルギービームの分布を表す関数s(x)の表から求める。最後にDa(x)=D(x)/(1+(2s(Δ)−1)×(D(x)/D))を求め、照射量Da(x)を描画回路31に送る。
【0094】
描画回路31は与えられた照射量Da(x)によりサブ描画領域の描画を行う。以上の繰り返しを全てのサブ描画領域で行い、全描画領域の描画を行う。表の値は離散的であるから、表に基づいてローディング効果による寸法変動Δ、スポットビームに関するエネルギー分布s(Δ)を求める場合には、補間を用いることが有効である。
【0095】
また、予め遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)の表を求める代わりに描画中に現在描画しているよりも少し先の描画データを求めてパターン密度を演算するようにすれば、パターン密度の計算が描画とほぼ並行して行われるため、遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)の表を作るのに必要な計算時間を除くことが可能となる。
【0096】
これまではローディング効果の補正に限定して来た。しかしながら、本方式はローディング効果以外の寸法変動の補正にも有効である。
【0097】
エッチング装置においては試料面上でエッチング速度が一様であることが理想であるが、現実には若干の分布を持つ。このエッチングの非一様性によるパターンの寸法変動が、パターンの粗密によらず寸法変動Δで与えられるとすると、上記の議論の補正式(10)を用いることで寸法を補正することが可能である。
【0098】
これには予めパターン寸法変動の分布データを用いておき、これを表或いはフィッティングして得られる数式の形で記憶手段に蓄えておき、スポットビームによってレジストに与えられるエネルギー分布s(Δ)を計算する際に寸法変動Δを求めて補正量を計算する。
【0099】
更に、ローディング効果とエッチングの非一様性の両方が存在する場合には、図10に示すように、両者の影響を予め求めておき、ローディングによる寸法変動の分布ΔLと非一様性による寸法変動の分布ΔUとの和ΔL+ΔUを改めてΔとして、補正式(10)を適用することで所望の寸法が得られる。
【0100】
図9との違いは以下のとおりである。本例では実験等により求めたプロセス非一様性の寸法変動の分布ΔU(x)を記憶する手段36を有する。
【0101】
また、図9の例のローディングによる寸法変動Δを、ローディングによる寸法変動の分布ΔLに置き換える。
【0102】
ローディング補正回路37は遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)の表、パターン密度分布の表の記憶手段33と非一様性の寸法変動の分布ΔU(x)の記憶手段38とから、サブ描画領域の遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)、パターン密度、及び非一様性の寸法変動の分布ΔU(x)との値を取り出す。
【0103】
ローディング補正回路37はΔ(x)=ΔL(x)+ΔU(x)を計算する機能を有する。得られたΔ(x)に基づいてs(Δ(x))とD(x)と基準照射量Dとから補正照射量Da(x)を求める。
【0104】
これまで説明しなかったが、よく知られているように、Δの符号はレジストとしてポジを用いるか、ネガを用いるかで異なる。また、エッチングプロセスの条件によっても異なる。
図11(a)に示すように、上述のパターン描画方法を用いて、試料13上に塗布されたレジスト膜16にパターンを描画し、現像することによりレジストパターン16を形成する。このレジストパターン16は、近接効果、遠距離感光作用、およびローディング効果が補正されたパターンとなっている。続いて、図11(b)に示すように、このレジストパターン16をマスクとして試料13をエッチングし、その後、このレジストパターン16を除去することにより、エッチングに伴う寸法変動が高い精度で補正されたパターンを試料13に形成することができる(図11(c)参照)。
【0105】
更に、本方式は電子ビームを用いた転写方式への適用が可能である。転写方式ではパターン形成されたマスクの上を、電子ビームをオンしたまま連続的に或いはオンオフしながらステップ移動させて走査して得られるパターン化された電子ビームを試料上に照射することでパターンを形成する。ここでも、走査する電子ビームの電流密度或いはビーム照射時間を調整することで試料上の照射量密度に分布を持たせて寸法変動を補正することができる。ステップ的に移動させて走査する場合にもビーム位置を重ねて移動させることがパターンの連続性を維持する上で有効である。
【0106】
転写方式では多くの場合は転写パターンがウェファ上の小領域に限定され、一つのマスクパターンで形成される領域よりも広い範囲で遠距離感光作用或いはローディング効果、プロセス非一様性が現れることがある。この場合には先に説明した補正量を計算する際に、パターンデータの周囲における隣接パターンの影響も含めて計算する。
【0107】
以上の説明では電子ビームを用いた描画に限定して説明してきたが、これは例えばレーザービームを用いた描画においても使用できる。この場合には近接効果、遠距離感光作用はビームのぼけ或いは光学系内の漏れビームによるものが主体となると考えられるが、プロセスに起因する寸法変動については電子ビームによるものと同一である。レーザービームは例えば音響光学素子等を用いることでオンオフされて描画されるが、このオン時間を調整することでレーザー光の照射密度調整し、寸法変動を補正する。
【0108】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、エッチングに伴う寸法変動を高い精度で補正できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子ビーム描画装置の構成を示す図。
【図2】近接効果を説明する基板の断面図。
【図3】遠距離感光作用を説明する概略図。
【図4】ローディング効果を説明する図。
【図5】ローディング効果の従来の補正方法を説明する図。
【図6】本発明の一実施形態における試料分割の例を示す図。
【図7】本発明の一実施形態によるローディング効果補正方法を説明する図。
【図8】本発明の一実施形態における作業の流れを示すフローチャート。
【図9】本発明の一実施形態における作業の流れを示すフローチャート。
【図10】本発明の実施形態における作業の流れを説明するフローチャート。
【図11】本発明の一実施形態によるパターン形成方法の工程断面図。
【符号の説明】
1 電子銃
2 収束レンズ
3 成形アパーチャ
4 投影レンズ
5 成形アパーチャ
6 成形偏向器
7 対物レンズ
8 レティクル・マスク
9 高精度主偏向器
10 高速副偏向器
11 サブフィールド
12 フレーム
13 試料
14 入射電子
15 後方散乱電子
16 レジスト
17 対物レンズ
18 対物レンズ下面
20 記憶手段
21 記憶手段
22 描画システム
23 図形分割回路
24 演算手段
25 演算手段
26 記憶手段
27 遠距離感光作用補正計算機
28 記憶手段
29 近接効果補正演算回路
30 演算回路
31 描画回路
32 演算回路
33 記憶手段
34 近接効果補正回路
36 記憶手段
37 ローディング補正手段
38 記憶回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern forming method and a drawing method.
[0002]
[Prior art]
The pattern forming method using an electron beam can form a pattern much finer than that using light, and is used for trial manufacture of a semiconductor element. Moreover, in the pattern formation method using an electron beam, it is used also for producing the mask used for optical lithography.
[0003]
FIG. 1 shows an example of the configuration of a drawing apparatus using such an electron beam.
[0004]
The electron beam emitted from the electron gun 1 is focused by the focusing lens 2 and irradiated to the first shaping aperture 3. The image of the first shaping aperture 3 is formed on the second shaping aperture 5 by the projection lens 4.
[0005]
Here, a shaping deflector 6 is provided inside the projection lens 4, and the position of the image formed by the first shaping aperture is adjusted on the second shaping aperture 5 by the shaping polarizer 6. By doing so, a rectangular or triangular beam of any size is obtained.
[0006]
The image formed by the second shaping aperture 5 is reduced by the objective lens 7 and formed on a sample, for example, a reticle mask 8.
[0007]
The irradiation position of the beam on the reticle mask 8 is largely deflected to the center of the sub deflection region by the high-precision main deflector 9 and finely adjusted in the sub deflection region 11 by the high speed sub deflector 10.
[0008]
The reticle mask 8 alternately performs a stage-step movement that moves between the frames 12 and a continuous stage movement that moves continuously within the frame 12.
[0009]
In such an electron beam drawing apparatus, a pattern accuracy error called a proximity effect is seen. This proximity effect will be described below.
[0010]
As shown in FIG. 2, the incident electrons 14 incident on the sample 13 are scattered in the sample 13 to generate secondary electrons. A certain percentage of these secondary electrons and scattered incident electrons sensitize the resist 16 formed on the surface of the sample 13 as backscattered electrons 15. That is, the background irradiation amount is generated in addition to the irradiation amount by the incident electrons. The spread of the photosensitivity is, for example, about 10 μm in radius with a 50 keV apparatus.
[0011]
Further, the exposure amount of the resist by the backscattered electrons 15 varies depending on the density of the pattern to be formed. Since the pattern size after resist development is determined by exposure that combines exposure by original incident electrons 14 and exposure by backscattered electrons 15, the pattern size after development varies depending on the density of the pattern.
[0012]
This is called a proximity effect. Proximity effects may also be caused by beam blur, electron scattering in the resist, or the like.
[0013]
Further, in the electron beam drawing apparatus, a pattern accuracy error called a long-distance photosensitive action is also seen. Hereinafter, this long-distance photosensitive action will be described.
[0014]
As shown in FIG. 3, it is assumed that incident electrons 14 are incident on the surface of the sample 13. Part of the incident electrons 14 and secondary electrons are emitted from the sample surface and return to the lower surface 18 of the objective lens 17 of the apparatus. The re-reflected electrons 19 further reflected by the lower surface 18 return to the resist 16 to be exposed. That is, a background irradiation amount is generated.
[0015]
This phenomenon is called long-distance photosensitivity. The range of this long-distance photosensitive action extends over an area of several tens of millimeters from the beam irradiation position. Therefore, when there is a large distribution in the average irradiation amount on the scale of the sample on the scale of several millimeters, the resist pattern dimensions after development Produces a large size distribution.
[0016]
On the other hand, when the pattern is formed by etching the sample using the resist pattern as a mask, the pattern size varies because the etching progresses mainly depending on the pattern density. This is called a loading effect.
[0017]
The dimensional variation due to this loading effect largely depends on the pattern density of the formed resist pattern. The microloading effect is corrected after the proximity effect is corrected (see, for example, Patent Document 1).
[0018]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3074675
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional pattern forming method including energy beam drawing, there is a problem that pattern dimension variation occurs due to a loading effect during etching. In Patent Document 1, the microloading effect is corrected after the proximity effect is corrected. However, an irradiation amount for correcting the microloading effect is experimentally obtained. However, as will be described later, since the loading effect interacts with the proximity effect and the long-distance photosensitive action, accurate correction cannot be performed simply by determining the correction dose for correcting the loading effect.
The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide a pattern forming method and a drawing method in which a highly accurate correction dose is determined and the resulting dimensional variation is constant regardless of the pattern density. And
[0020]
[Means for Solving the Problems]
A pattern drawing method according to a first aspect of the present invention is a pattern drawing method for drawing a pattern by irradiating a sample coated with a resist with an energy beam, wherein the drawing data for drawing the pattern, the energy beam Reference dose D for irradiating0, Storing the pattern dependence distribution of the dimensional variation Δ due to the influence of the loading effect, and the energy distribution s given to the resist of the energy beam, and dividing the drawing area into a lattice shape to form a sub-drawing area A step of obtaining a pattern area density distribution for each of the sub-drawing regions based on the drawing data, the pattern area density and the reference dose D0The dose DC for correcting the long-distance photosensitive action in the sub-drawing area based onfThe step of calculating (x), the drawing data and the reference dose D0The dose DC for correcting the proximity effect for the pattern in the sub-drawing area based onpA step of calculating (x) and a dose DC for correcting the long-distance photosensitivity.f(X) Dose DC for correcting the proximity effectp(X), a step of obtaining a dose D (x) based on the pattern dependence distribution of the dimensional variation Δ and the energy distribution s of the energy beam, and data on the position and shape of the pattern in the sub-drawing region And determining the irradiation position and shape of the energy beam based on the above and irradiating the energy beam for a time period corresponding to the irradiation amount D (x).
[0021]
A step of obtaining a dimensional variation distribution Δ (x) in each of the sub-drawing regions from the pattern area density distribution and a pattern-dependent distribution of the dimensional variation Δ due to the loading effect. Dose DC to correct long-range photosensitivityf(X) is the pattern area density distribution and the reference dose D.0, And a dose DC that is calculated based on the dimension variation distribution Δ (x) and corrects the proximity effectp(X) is data relating to the position and shape of the pattern in the sub-drawing region, and the reference dose D0The calculation may be performed based on the dimension variation distribution Δ (x) and the energy distribution s of the energy beam.
The dose D (x) is a dose DC for correcting the proximity effect.p(X) and dose DC for correcting the long-distance photosensitivityfYou may comprise so that it may be a product with (x).
Note that the dose DC for correcting the long-distance photosensitive actionf(X) is the reference dose D.0The dose D (x) may be calculated as follows.
The dose D (x) is D (x) = DC.p(X) x DCf(X) / (1+ (2s (Δ) −1) × (DCp(X) x DCf(X) / D0)).
The dimensional variation Δ may include a dimensional variation due to the influence of non-uniformity in the etching rate of the resist in addition to the loading effect.
Note that the dose DC for correcting the long-distance photosensitive actionf(X) is the reference dose D.0The dose D (x) may be determined as
[0022]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a pattern forming method comprising: a step of drawing a pattern on the resist using the pattern drawing method; and developing the resist to form a resist pattern; and masking the resist pattern And etching the sample to form a pattern on the sample.
[0023]
Here, the loading effect refers to an effect in which, in the case of forming a pattern by etching a sample using a resist pattern as a mask, the etching progresses mainly depending on the pattern density.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Before describing the embodiment of the present invention, the inventors' discussion on the exposure amount of the electron beam in consideration of the loading effect will be described.
[0025]
FIG. 4 is a diagram showing the energy distribution given to the resist by the electron beam spot at the pattern edge in the case of drawing with the electron beam drawing apparatus.
[0026]
In FIG. 4, for simplicity, the energy distribution at the pattern edge is linear. Here, the sparse pattern region A and the dense pattern region B are corrected within a range where the influence of the proximity effect is considered without considering the loading effect. It is assumed that the two patterns are located at positions where the influence of the long-distance photosensitive action is almost equal.
[0027]
The irradiation amount of the sparse pattern region A is Dr, and the background irradiation amount due to the long-distance photosensitive action is DBf, Df is the irradiation amount of the dense pattern region B, DB is the background irradiation amount due to the proximity effectpAnd Since it is assumed that the sparse pattern area A and the dense pattern area B are located at positions where the influence of the long-distance photosensitive action is almost equal, the background irradiation amount due to the long-distance photosensitive action of the dense pattern area B is sparse. DB as in pattern area AfIt becomes. Further, for the sake of simplicity in this example, it is assumed that the influence of the proximity effect can be ignored in the sparse pattern region A. In FIG. 4, w represents a half value of the spread at the pattern end face of the energy distribution given to the resist by incident electrons, which is about half the blur of the electron beam spot, ie, the center of the spread, Reference dose D0The half of the position is the pattern edge of the resist pattern.
[0028]
The dose Dr of the sparse pattern region A and the dose Df of the dense pattern region B are respectively
0.5Dr + DBf= 0.5D0
0.5Df + DBp+ DBf= 0.5D0
To satisfy the equation shown in. Here, background dose DB by proximity effectpAnd background irradiation DB by long-distance photosensitive actionfRespectively, using the integral over the entire mask
DBp= Η∫σ (xx ′) D (x ′) dx ′
DBf= Θ∫p (xx ′) D (x ′) dx ′
Given in. Here, D (x) represents the dose of incident electrons at the position x, and η and θ are parameters indicating the effects of the proximity effect and the long-distance photosensitive action, respectively. Further, the integrand σ (x) represents the spread of the proximity effect. The integrand p (x) represents the spread of the long-distance photosensitive action.
[0029]
Here, since it is assumed that the influence of the loading effect is almost equal in the sparse pattern area A and the dense pattern area B, the dose DC for correcting the influence on the same loading effect in the two patterns.aAdd
[0030]
As shown in FIG. 5, a correction dose DC for correcting the influence on the loading effect is now applied to the sparse pattern region A.aSuppose that the size of the pattern can be corrected by Δ. That is, the corrected dose DCaIs added to the reference dose D in the sparse pattern area A.0The position where it becomes equal to half of the value is the corrected dose DCaDose in the sparse pattern area A before adding the reference dose D0It is made to move by Δ to the right in the drawing from a position equal to half of the value.
To do this,
(Dr + DCa) (W−Δ) / 2w + (1 + DC)a/ DCmfDBf= 0.5D0
Corrected dose DC to satisfyaYou can decide. DCmfIs the background dose DB for long-distance photosensitivityfIs the average dose in the integration region.
[0031]
Next, the corrected dose DC for correcting the influence on the loading effect in the dense pattern region BaIf the change in the dimension of the pattern by adding
(Df + DCa) (W−Δ ′) / 2w + (1 + DC)a/ Df) DBp+ (1 + DCa/ DCmfDBf= 0.5D0
It becomes. At this time,
DBar = (DCa/ DCmfDBf,
DBaf = (DCa/ Df) DBp+ (DCa/ DCmfDBf
Then,
As shown in FIG. 5, DBar and DBaf represent the increment of the background irradiation amount, and the dimensional variation Δ ′ in the dense pattern region B is larger than that in the sparse pattern region A.
[0032]
Now DBp= Df / 3, background irradiation DB by long-distance photosensitive actionfAnd Δ ′ to 3Δ when calculating that Δ is very small compared to w. That is, the dimensional variation Δ ′ of the dense pattern region B is about three times the dimensional variation Δ of the sparse pattern region A.
[0033]
From the above, it can be seen that accurate correction cannot be performed simply by determining a uniform correction dose for correcting the loading effect.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be used with various modifications.
[0034]
FIG. 6 shows a glass mask having a side of 150 mm, and a case where drawing is performed on the glass mask by an electron beam drawing apparatus is considered.
[0035]
First, as shown in FIG.x, Δyx~ Δy˜1 mm) square lattice (sub-drawing area). Where δx, ΔyMay be a fraction of the typical size variation (about 10 mm) due to the long-distance photosensitive action.
[0036]
Further, in the electron beam drawing apparatus, when the size of the grating is larger than the size of the deflection region, it is preferable to increase the drawing efficiency by making the size of the grating an integral multiple of the size of the deflection region. For example, when the size of the deflection region is 500 μm square, the size of the grating is 1000 μm = 1 mm square. If the drawing area of a glass mask having a side of 150 mm is a 130 mm square, the size of the grid is 1 mm square, so the number of grids is 130 × 130 = 16900. The description will be made assuming that the deflection area is 1 mm square.
[0037]
First, the irradiation dose D (x) in each shot that combines the proximity effect, the long-distance photosensitivity action, and the loading effect correction is calculated.
0.5D (x) (w−Δ (x)) / w + η + σ (xx ′) D (x ′) dx ′ + θ∫p (xx ′) D (x ′) dx ′ = 0. 5D0(1)
Decide to meet. Each of x and x ′ represents a two-dimensional vector for convenience of description.
[0038]
Here, η and θ are parameters indicating the effects of the proximity effect and the long-distance photosensitive action, respectively. Also, σ (x) and p (x) are functions giving the spread of the proximity effect and the long-distance photosensitive action, respectively. These are obtained experimentally beforehand.
[0039]
Δ (x) gives a dimensional variation due to the loading effect at position x. It is considered as being constant within an area of about 1 mm square. Usually, the spread σ (x) of the proximity effect is about 10 μm, and the spread p (x) of the long-distance photosensitive action is about several mm.
[0040]
Here, in Equation (1), the integration range on the left side is the pattern area of the entire mask. However, practically, the integration range in the first integration including σ (xx ′) is limited to a region having a radius of about several tens of μm centered on the point x and includes p (xx ′). The integration range in the second integration may be limited to a region having a radius of about 30 mm centered on the point x.
[0041]
As a method for correcting the proximity effect and the long-distance photosensitive action, for example, the following method can be considered.
[0042]
D (x) = DCp(X) x DCf(X) As a dose DC to correct the long-distance photosensitivityfDose DC whose change in (x) corrects the proximity effectpIf it is more gradual than the change in (x), equation (1) is a good approximation.
0.5DCp(X) DCf(X) (w−Δ (x)) / w + ηDCf(X) ∫σ (xx ′) DCp(X ′) dx ′ + θ∫p (xx ′) DCp(X ′) DCf(X ′) dx ′ = 0.5D0... (2)
It can be expressed as.
[0043]
Now, dose DC to correct proximity effectp(X)
0.5DCp(X) + ηw / (w−Δ (x)) ∫σ (xx ′) DCp(X ′) dx ′ = 0.5 (3)
Decide to meet. Under this condition, the remaining equation is
0.5DCf(X) + θw / (w−Δ (x)) (p (xx ′) DCp(X ′) DCf(X ′) dx ′ = 0.5 w / (w−Δ (x)) D0... (4)
It becomes. The integration included in this equation (4) is a dose DC for correcting the long-distance photosensitivity in the area where the integration is performed with a size of about 1 mm square.fEven if (x) is determined to be constant, there is no significant error. When limited to this 1 mm square region, the term including the integral of equation (4) is
θw / (w−Δ (x)) × Σp (xxjDCf(Xj) ∫jDCp(X ′) dx ′
It becomes. Here, j is a subscript indicating the area, and ∫jMeans integration in region j. The term including the integral of equation (4) is represented by the sum of the terms including the integral for each region.
[0044]
When integrating both sides of equation (3) in the region where the pattern of the region j of about 1 mm square exists, the integration of the second term on the left side is a double two-dimensional space integration.
j∫σ (xx ′) DCp(X ′) dx′dx
It becomes.
Where ∫jConsider the part of σ (x−x ′) dx. The value of integration varies depending on how much the pattern exists in the region centered on the position x '. However, if the pattern is dense, if x ′ is included in the region j, it may be approximated as 1 regardless of x ′. Therefore, this value is 1 as the first approximation. In this case, the above integral is
DCp(X) was integrated in the 1 mm square region j.
jDCp(X ′) dx ′
It becomes. After all
(0.5 + ηw / (w−Δ (xi))) ∫jDCp(X ′) dx ′ = 0.5 × (pattern area in region j)
Is obtained. That means
jDCp(X ′) dx ′ = 0.5 × (pattern area in region j) / (0.5 + ηw / (w−Δ (xi))
And equation (4) is for region i
0.5DCf(Xi) + Θw / (w−Δ (xi)) / (0.5 + ηw / (w−Δ (x))) Σp (xi-XjDCf(Xj) × 0.5 × (pattern area in region j) = 0.5 w / (w−Δ (xi)) D0(5)
It becomes. This equation (5) is applied to each area of the entire mask to make DCf(Xi).
In order to further improve the accuracy of approximation, the pattern density e in this region jjEj= (Pattern area in region j) / (area of region j) and ∫σ (x−x ′) dx is defined as ejAnd can be approximated. At this time
(0.5 + ejηw / (w−Δ (xi))) ∫DCp(X ′) dx ′ = 0.5 × (pattern area in region j)
So equation (4) is slightly different from (5)
0.5DCf(Xi) + Θw / (w−Δ (xi)) Σ1 / (0.5 + ejηw / (w−Δ (xi))) P (xi-XjDCf(Xj) × 0.5 × (pattern area in region j) = 0.5 w / (w−Δ (xi)) D0.... (5 ')
It becomes.
It is also possible to obtain DCp (x) directly from (3) strictly or using an appropriate approximation and substitute it in (4) to increase the calculation accuracy.
[0045]
Since the size of the mask is larger than the spread of p (x), x in Σ in equation (5)iIf only the area within a radius of 30 mm, for example, is calculated from the area including, the calculation becomes easier.
[0046]
In the method described in equations (5) and (5 '), DCf(Xi) Indicates the parameter η indicating the effect of the proximity effect, the parameter θ indicating the effect of the long-distance photosensitive action, and the fine pattern distribution required when performing the proximity effect correction if the pattern area in each region is known. Is not necessary.
[0047]
Dose DC to correct long-range photosensitivityf(X) is obtained in advance, and at the time of drawing, a dose DC for correcting the proximity effect obtained by calculating the vicinity of the drawing regionpDose DC for calculating (x) and correcting the proximity effect given to the regionfBy multiplying the value of (x), it is possible to correct all of the proximity effect, the long-distance photosensitive action, and the loading effect.
[0048]
The pattern density dependence of the dimensional variation Δ caused by the loading effect can be obtained by etching resist patterns having different pattern densities.
[0049]
Here, the simplest linear distribution is assumed as the effective dose distribution, but other distribution may be used as a matter of course. Let u be the dimensional variation Δ due to the loading effect, and u = 0 at the pattern edge, now considered one-dimensionally. Further, it is assumed that the dose distribution is given by D (x) × s (u). However, s (u) represents the energy distribution given to the resist by the beam spot, and s (0) = 0.5, s (∞) = 0, and s (−∞) = 1.
[0050]
In the previous example (in the case of linear distribution), s (u) = 0.5 × (w−u) / w when −w ≦ u ≦ w, s (u) = 1 and u> w when u <−w. S (u) = 0.
[0051]
When the above-described method is used, the equation (1) for giving the dose D (x) is as follows.
[0052]
D (x) s (Δ) + η∫σ (xx ′) D (x ′) dx ′ + θ∫p (xx ′) D (x ′) dx ′ = 0.5D0.... (6)
Here, as before, D (x) = DCp(X) x DCf(X)
DCp(X) + η (1 / s (Δ)) ∫σ (xx ′) DCp(X ′) dx ′ = 0.5 (7)
0.5DCf(X) + θ (1 / s (Δ)) ∫p (xx ′) DCp(X ′) DCf(X ′) dx ′ = 0.5 (1 / s (Δ)) D0... (8)
Dose DC to correct the proximity effect by solvingp(X) Dose DC for correcting long-range photosensitivityf(X) can be obtained.
[0053]
The energy distribution s (Δ) given to the resist by the spot beam can be experimentally obtained from the dose dependency of the resist pattern dimension variation. For example, assuming an appropriate function form such as an error function, parameters may be determined by drawing a test pattern.
[0054]
A rectangular pattern is arranged in an array at an equal pitch, and an area that is sufficiently larger than the distance affected by the proximity effect and smaller than the distance affected by the loading effect, for example, an area having a size of 200 microns square, is arranged at the center. take. In this central part, linear patterns having different densities are drawn in an area of about 100 microns. Here, in the drawing of the central pattern, proximity effect correction and long-range photosensitive action correction are performed. A representative value of the dimensional variation in the pattern after development is defined as a dimensional variation Δ due to the influence of the loading effect on the peripheral pattern density. As the representative value, for example, it is desirable to use a dimensional variation Δ averaged around the most important density of the central pattern.
[0055]
FIG. 8 shows an example of a system configuration for realizing the above correction.
[0056]
First, the storage unit 20 of the system stores in advance a table of a function s (x) representing the dependency of the pattern area density on the size variation Δ due to the loading effect and the energy distribution of the spot beam.
[0057]
Next, drawing data and reference dose D0Is input and stored in the storage means 21 of the data processing computer of the apparatus.
[0058]
Next, based on the drawing data stored in the storage unit 21, the calculation unit 24 divides the entire drawing region into 1 mm square lattices, and obtains the pattern area density for each 1 mm square lattice (sub drawing region).
[0059]
Next, from the pattern area density distribution and a table of the dependence of the pattern area density on the dimensional variation Δ due to the effect of the loading effect stored in the storage unit 20, the dimensional variation distribution of the dimensional variation Δ in the computing unit 25. Δ (x) is obtained, and a table of this dimensional variation distribution Δ (x) is stored in the storage means 26.
[0060]
Next, the pattern area density, the dimension variation distribution Δ (x) of the dimension variation Δ due to the influence of the loading effect, and the reference irradiation amount D0From the above, the long-distance photosensitivity correction computer 27 solves the equation (8) to correct the long-distance photosensitivity DC.f(X) is obtained and the table is stored in the storage means 28.
[0061]
On the other hand, in the drawing system 22, at the time of drawing, the data processing computer extracts the pattern data in the sub drawing area from all the pattern data stored in the storage unit 21 and sends it to the figure dividing circuit 23.
[0062]
Next, the graphic dividing circuit 23 sends data relating to the position and shape of the small graphic in the sub drawing area obtained by the division to the proximity effect correction calculating circuit 29.
[0063]
At this time, the proximity effect correction calculation circuit 29 sends the position information of the sub drawing area to the storage means 26 in which the dimension fluctuation distribution Δ (x) due to the influence of the loading effect is stored, and the dimension fluctuation distribution corresponding to the sub drawing area. The value of Δ (x) is taken out.
[0064]
Further, the proximity effect correction calculation circuit 29 sends the value of this dimensional variation distribution Δ (x) to the storage means storing the function s representing the energy distribution given to the resist by the energy beam, and corresponding s (Δ ( x)) value is taken out.
[0065]
Next, based on the equation (7), the dose DC based on the proximity effect correction for each small figure in the sub drawing areap(X) is calculated and output to the arithmetic circuit 30.
[0066]
Next, the arithmetic circuit 30 has a long distance photosensitive action correction dose DC stored in the storage means 28.fFrom the table of (x), the long-distance photosensitive action correction dose DC corresponding to the sub-drawing areafThe value of (x) is taken out and the final corrected dose D (x) = DCp(X) x DCf(X) is obtained and output to the drawing circuit 31 together with data relating to the position and shape of each small figure.
[0067]
The drawing circuit 31 determines the irradiation position and shape of the electron beam based on the position and shape data of the small figure in the sub drawing area, and irradiates the sample with the electron beam for the irradiation time corresponding to the irradiation amount D (x). This is repeated until drawing is completed for all small figures in the sub drawing area. When the drawing in one sub drawing area is completed, the drawing moves to the next sub drawing area.
[0068]
Here, depending on the system and required conditions, the long-distance photosensitive action may be ignored. In that case, in the above process, the dose DC for correcting the long-distance photosensitive actionfThe step of obtaining (x) is omitted, and D (x) = DCp(X) × D0What should I do?
[0069]
In the above method, the parameter indicating the proximity effect in the proximity effect correction calculation is not η but ηw / (w−Δ (x)), and takes a different value for each lattice. However, considering the speeding up of the operation or the configuration of the correction operation circuit, the system configuration can be made easier if the parameter in the proximity effect correction is constant over the entire mask as η. Therefore, it is possible to do the following.
[0070]
First, without considering the loading effect, the irradiation effect D (x) in each shot is calculated by combining the proximity effect and the long-distance photosensitivity correction.
0.5D (x) + η∫σ (xx ′) D (x ′) dx ′ + θ∫p (xx ′) Dd(X ′) dx ′ = 0.5D0(9)
Decide to meet. The description of x and x ′ indicates a two-dimensional vector for convenience. Here, η and θ are parameters indicating the effects of the proximity effect and the long-distance photosensitivity, respectively, and σ (x) and p (x) are functions that give the spread of the proximity effect and the long-distance photosensitivity, respectively. These are obtained experimentally beforehand.
[0071]
Usually, the spread σ (x) of the proximity effect is about 10 μm, and the spread p (x) of the long-distance photosensitive action is about several mm.
[0072]
For example, the following method can be considered as a method for correcting the proximity effect and the long-distance photosensitive action. D (x) = DCp(X) x DCf(X) As a dose DC to correct the long-distance photosensitivityfDose DC whose change in (x) corrects the proximity effectpAssuming that it is gradual compared to the change in (x), the above equation is a good approximation.
0.5DCp(X) DCf(X) + ηDCf(X) ∫σ (xx ′) DCp(X ′) dx ′ + θ∫p (xx ′) DCp(X ′) DCf(X ′) dx ′ = 0.5D0... (10)
And can.
[0073]
Now, dose DC to correct proximity effectp(X) and dose DC for correcting long-distance photosensitivityf(X)
0.5DCp(X) + η∫σ (xx ′) DCp(X ′) dx ′ = 0.5 (11)
0.5DCf(X) + θ∫p (xx ′) DCp(X ′) DCf(X ′) dx ′ = 0.5D0(12)
Decide to meet. The integral included in equation (12) is about 1 mm square and the DCfEven if (x) is determined to be constant, there is no significant error.
[0074]
When limited to this 1 mm square region, the term including the integral of equation (12) is
θΣp (xxjDCf(Xj) ∫jDCp(X ′) dx ′
It becomes. Here, j is a subscript indicating the area, and ∫jMeans the integration in the region j, and the term including the integration of the equation (12) is represented by the sum of the terms including the integration for each region.
[0075]
When both sides of equation (11) are integrated in the area where the pattern of the area of about 1 mm square exists, the integration of the second term is a double two-dimensional space integration.
j∫σ (xx ′) DCp(X ′) dx′dx
It becomes. This is approximated as before
jDCp(X ′) dx ′
It becomes. If the integration area at x 'is this 1mm square area,
(0.5 + η) ∫jDCp(X ′) dx ′ = 0.5 × (pattern area of region j)
Is obtained. That means
jDCp(X ′) dx ′ = (pattern area of region j) / (0.5 + η)
Equation (12) is for region i
0.5DCf(Xi) + Θ / (0.5 + η) Σp (xi-XjDCf(Xj) × (pattern area of region j) = 0.5D0(13)
It becomes. This equation (13) is simultaneously applied to each area of the entire mask so that DCf(Xi).
[0076]
Since the size of the mask is larger than the spread of q (x), x in equation (13) isiIf only the area within a radius of 30 mm, for example, is calculated from the area including, the calculation becomes easier.
[0077]
In the method described here, DCf(Xi) Does not require the fine pattern distribution required when proximity effect correction is performed if θ, η, and the pattern area in each region are known.
[0078]
Dose DC to correct long-range photosensitivityf(X) is obtained in advance, and the dose DC for correcting the proximity effect obtained by calculating the vicinity of the sub-drawing region at the time of drawingpA dose DC that calculates (x) and corrects the long-range photosensitive action given to the sub-drawing areafBy multiplying the value of (x), both the proximity effect and the long-distance photosensitive action can be corrected.
[0079]
Next, a corrected irradiation dose for the loading effect is obtained. Here, it is approximated that the dimensional variation does not depend on the pattern shape depending on the pattern density. In order to simplify the system, it is effective to use the same grid as the pattern density distribution used when correcting the long-distance photosensitive action.
[0080]
In the example of FIG. 4, it is assumed that the dimensions vary by Δ. In order to correct this dimensional variation, the dose is corrected as shown in FIG.
[0081]
In the example of the dense pattern region B in FIG. 4, the irradiation amount before the loading effect correction is D (x), and the effective background irradiation amount due to the proximity effect and the long-distance photosensitive action at this time is Db. Assuming that the corrected dose is Da (x), the background dose is
Db × Da (x) / D (x)
And approximate. here,
Db = 0.5 (D0-D (x)) (15)
Given in. Therefore,
Da (x) × (w−Δ) / 2w + Db × Da (x) / D (x) = 0.5D0... (16)
If Da (x) is selected so that, the resist size after development changes by -Δ. Since the dimensional variation due to etching is Δ, the two dimensional variations are canceled out to obtain a desired size after etching.
0.5D (x) + Db (x) = 0.5D0
So solve equation (16)
Da (x) = D (x) / (1− (Δ / w) × D (x) / D0(17)
Is obtained. By drawing with the irradiation amount Da (x), a desired dimension can be obtained after the etching process.
[0082]
The pattern density dependency of Δ can be obtained by etching resist patterns having different pattern densities.
[0083]
In the example of FIG. 7, the simplest linear distribution is assumed as the effective dose distribution, but other distributions may be used as a matter of course. Considering one dimension now, the position of the pattern edge is set to u = 0. Assume that the dose distribution is D (x) s (u). However, s (0) = 0.5, s (∞) = 0, and s (−∞) = 1. When the above-described method is used, it is as follows.
[0084]
(Da (x) / D (x)) × Db (x) + Da (x) s (Δ) = 0.5D0  ... (18)
So,
Da (x) = D (x) / (1+ (2s (Δ) −1) × (D (x) / D0)) (19)
What should I do? The energy distribution s (Δ) given to the resist by the spot beam can be experimentally determined from the dose dependency of the resist pattern dimension variation. For example, assuming an appropriate function form such as an error function, parameters may be determined by drawing a test pattern.
[0085]
An area in which rectangular patterns are arranged in an array at an equal pitch, and an area that is sufficiently larger than the distance affected by the proximity effect at the center and smaller than the distance affected by the loading effect, for example, an area having a size of 200 microns square I take the. In this central part, linear patterns having different densities are drawn in an area of about 100 microns. Here, in the drawing of the central pattern, proximity effect correction and long-range photosensitive action correction are performed. A representative value of the dimensional variation of the pattern after development is defined as a dimensional variation Δ due to variation of the loading effect on the peripheral pattern density. As the representative value, for example, it is desirable to use a dimensional variation Δ averaged around the most important density of the central pattern.
[0086]
The correction method described so far can be realized, for example, by adopting a system configuration as shown in FIG.
[0087]
First, the pattern density dependency of the dimensional variation Δ due to the variation of the loading effect and the function s (x) representing the energy beam distribution are obtained by experiment or simulation, and the table is stored in the storage means 20.
[0088]
Next, drawing data and reference dose D0Is input and stored in the storage means 21 of the data processing computer of the apparatus.
[0089]
Next, the drawing data stored in the storage unit 21 is input to the calculation unit 24, and based on this, the entire area is divided into 1 mm square sub drawing areas, and the pattern area density of each sub drawing area is obtained.
[0090]
Next, the calculation means 32 solves the equation (13) on the basis of the pattern area density of each sub-drawing region, thereby determining the reference dose D0The dose DC for correcting the long-distance photosensitive action of each sub-drawing area whenfA table (x) is created and stored in the storage means 33.
[0091]
On the other hand, the drawing system 22 inputs drawing data from the storage means 21 to the figure dividing circuit 23 at the start of drawing and cuts out each drawing figure.
[0092]
Next, using the proximity effect correction circuit 34, the reference dose is set to D based on the drawing data near the sub drawing area.0Dose amount DC for proximity effect correction whenp(X) is determined using equation (11).
[0093]
Next, the loading effect correction circuit 35 corrects the long-distance photosensitive action corresponding to the sub-drawing area.fThe value of (x) is taken out from the storage means 33,
D (x) = DCp(X) x DCf(X)
Next, the dimensional variation Δ due to the loading effect corresponding to the pattern density is taken out from the storage means 20. Thereafter, the energy distribution s (Δ) relating to the spot beam is obtained from a table of the function s (x) representing the distribution of the energy beam stored in the storage means. Finally, Da (x) = D (x) / (1+ (2s (Δ) −1) × (D (x) / D0)) And the irradiation amount Da (x) is sent to the drawing circuit 31.
[0094]
The drawing circuit 31 draws the sub drawing area with the given dose Da (x). The above process is repeated for all sub-drawing areas, and all the drawing areas are drawn. Since the values in the table are discrete, it is effective to use interpolation when obtaining the dimensional variation Δ due to the loading effect and the energy distribution s (Δ) related to the spot beam based on the table.
[0095]
Also, the dose DC for correcting the long-distance photosensitivity in advance.fIf the pattern density is calculated by obtaining drawing data slightly ahead of the current drawing during drawing instead of obtaining the table of (x), the pattern density calculation is performed almost in parallel with the drawing. Therefore, the dose DC for correcting the long-distance photosensitive actionfIt is possible to remove the calculation time required to create the table of (x).
[0096]
So far, it has been limited to correcting the loading effect. However, this method is also effective for correcting dimensional variations other than the loading effect.
[0097]
In an etching apparatus, it is ideal that the etching rate is uniform on the sample surface, but in reality, there is a slight distribution. If the dimensional variation of the pattern due to this non-uniformity of etching is given by the dimensional variation Δ regardless of the density of the pattern, it is possible to correct the dimension by using the correction equation (10) discussed above. is there.
[0098]
For this purpose, pattern dimension variation distribution data is used in advance and stored in the storage means in the form of a table or a mathematical expression obtained by fitting, and the energy distribution s (Δ) given to the resist by the spot beam is calculated. In this case, the correction amount is calculated by obtaining the dimensional variation Δ.
[0099]
Further, when both the loading effect and the etching non-uniformity exist, as shown in FIG. 10, the influence of both is obtained in advance, and the distribution ΔL of the dimensional variation due to the loading and the dimension due to the non-uniformity. A desired dimension can be obtained by applying the correction equation (10) to Δ as the sum ΔL + ΔU with the variation distribution ΔU.
[0100]
Differences from FIG. 9 are as follows. In this example, there is means 36 for storing a distribution ΔU (x) of dimensional variation of process non-uniformity obtained by experiments or the like.
[0101]
Further, the dimension variation Δ due to loading in the example of FIG. 9 is replaced with a dimension variation distribution ΔL due to loading.
[0102]
The loading correction circuit 37 is a dose DC for correcting the long-distance photosensitive action.fThe dose DC for correcting the long-distance photosensitivity of the sub-drawing region from the storage means 33 of the table (x) and the pattern density distribution table and the storage means 38 of the non-uniform dimensional variation distribution ΔU (x).fExtract values of (x), pattern density, and non-uniform dimensional variation distribution ΔU (x).
[0103]
The loading correction circuit 37 has a function of calculating Δ (x) = ΔL (x) + ΔU (x). Based on the obtained Δ (x), s (Δ (x)), D (x), and the reference dose D0From this, the corrected dose Da (x) is obtained.
[0104]
Although not explained so far, as is well known, the sign of Δ differs depending on whether positive or negative is used as a resist. It also varies depending on the etching process conditions.
As shown in FIG. 11A, a resist pattern 16 is formed by drawing and developing a pattern on the resist film 16 applied on the sample 13 using the pattern drawing method described above. The resist pattern 16 is a pattern in which the proximity effect, the long-distance photosensitive action, and the loading effect are corrected. Subsequently, as shown in FIG. 11B, the sample 13 is etched using the resist pattern 16 as a mask, and then the resist pattern 16 is removed, so that the dimensional variation caused by the etching is corrected with high accuracy. A pattern can be formed on the sample 13 (see FIG. 11C).
[0105]
Furthermore, this method can be applied to a transfer method using an electron beam. In the transfer method, the pattern is formed by irradiating the sample with a patterned electron beam obtained by scanning the pattern-formed mask while moving the electron beam continuously or on and off while stepping. Form. Again, by adjusting the current density of the scanning electron beam or the beam irradiation time, the distribution of the irradiation density on the sample can be distributed to correct the dimensional variation. Even when scanning is performed by moving in a stepwise manner, it is effective to maintain the continuity of the pattern by moving the beam positions in an overlapping manner.
[0106]
In the transfer method, the transfer pattern is often limited to a small area on the wafer, and a long-distance photosensitive action or loading effect or process non-uniformity may appear in a wider area than the area formed by one mask pattern. is there. In this case, when calculating the correction amount described above, the calculation is performed including the influence of adjacent patterns around the pattern data.
[0107]
In the above description, the description is limited to the drawing using the electron beam, but this can also be used in the drawing using the laser beam, for example. In this case, it is considered that the proximity effect and the long-distance photosensitive action are mainly caused by beam blurring or leakage beam in the optical system, but the dimensional variation caused by the process is the same as that by the electron beam. For example, the laser beam is turned on and off by using an acousto-optic device or the like, and the irradiation density of the laser beam is adjusted by adjusting the on time to correct the dimensional variation.
[0108]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to correct a dimensional variation caused by etching with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an electron beam drawing apparatus.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a substrate for explaining a proximity effect.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a long-distance photosensitive action.
FIG. 4 is a diagram illustrating a loading effect.
FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional correction method for a loading effect.
FIG. 6 is a diagram showing an example of sample division in one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a loading effect correction method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a work flow in one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing a work flow in one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a work flow according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a process cross-sectional view of a pattern forming method according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 electron gun
2 Converging lens
3 Molding aperture
4 Projection lens
5 Molding aperture
6 Forming deflector
7 Objective lens
8 Reticle Mask
9 High precision main deflector
10 High-speed sub deflector
11 Subfield
12 frames
13 samples
14 Incident electrons
15 Backscattered electrons
16 resist
17 Objective lens
18 Lower surface of objective lens
20 storage means
21 Memory means
22 Drawing system
23 Figure division circuit
24 Calculation means
25 Calculation means
26 Memory means
27 Long-distance photosensitivity correction calculator
28 Memory means
29 Proximity Effect Correction Operation Circuit
30 arithmetic circuit
31 Drawing circuit
32 Arithmetic circuit
33 Memory means
34 Proximity effect correction circuit
36 Memory means
37 Loading correction means
38 Memory circuit

Claims (8)

レジストを塗布した試料上にエネルギービームを照射してパターンを描画するパターン描画方法であって、
前記パターンを描画するための描画データ、前記エネルギービームを照射するための基準照射量D、ローディング効果の影響による寸法変動Δの、パターン依存性の分布、およびエネルギービームの前記レジストに与えるエネルギー分布sを記憶する工程と、
前記描画領域を格子状に分割し、サブ描画領域を形成する工程と、
前記描画データに基づいて、前記サブ描画領域毎のパターン面積密度分布を求める工程と、
前記パターン面積密度および前記基準照射量Dに基づいて、前記サブ描画領域内の遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)を計算する工程と、
前記描画データおよび前記基準照射量Dに基づいて、前記サブ描画領域内のパターンについて近接効果を補正する照射量DC(x)を計算する工程と、
前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)、前記近接効果を補正する照射量DC(x)、前記寸法変動Δの、パターン依存性の分布、および前記エネルギービームのエネルギー分布sに基づいて照射量D(x)を求める工程と、
前記サブ描画領域のパターンの位置及び形状に関するデータに基づいて前記エネルギービームの照射位置および形状を決定し照射量D(x)となる時間だけ前記エネルギービームを照射する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン描画方法。
A pattern drawing method for drawing a pattern by irradiating an energy beam onto a sample coated with a resist,
Drawing data for drawing the pattern, a reference dose D 0 for irradiating the energy beam, a pattern dependence distribution of a dimensional variation Δ due to the effect of the loading effect, and an energy distribution of the energy beam applied to the resist storing s;
Dividing the drawing area into a grid and forming a sub-drawing area;
Obtaining a pattern area density distribution for each of the sub-drawing regions based on the drawing data;
Calculating a dose DC f (x) for correcting a long-distance photosensitive action in the sub-drawing region based on the pattern area density and the reference dose D 0 ;
Calculating a dose DC p (x) for correcting a proximity effect for a pattern in the sub-drawing region based on the drawing data and the reference dose D 0 ;
A dose DC f (x) for correcting the long-distance photosensitive action, a dose DC p (x) for correcting the proximity effect, a pattern-dependent distribution of the dimensional variation Δ, and an energy distribution s of the energy beam Obtaining a dose D (x) based on:
Determining the irradiation position and shape of the energy beam based on data on the position and shape of the pattern in the sub-drawing region, and irradiating the energy beam for a time period corresponding to a dose D (x);
A pattern drawing method comprising:
前記パターン面積密度分布と、前記ローディング効果の影響による寸法変動Δの、パターン依存性の分布とから、前記サブ描画領域それぞれにおける寸法変動分布Δ(x)を求める工程と、
を備え、
前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)は、前記パターン面積密度分布、前記基準照射量D、および前記寸法変動分布Δ(x)に基づいて計算され、
前記近接効果を補正する照射量DC(x)は、前記サブ描画領域のパターンの位置及び形状に関するデータ、前記基準照射量D、前記寸法変動分布Δ(x)および前記エネルギービームのエネルギー分布sに基づいて計算されることを特徴とする請求項1記載のパターン描画方法。
Obtaining a dimension variation distribution Δ (x) in each of the sub-drawing regions from the pattern area density distribution and a pattern dependence distribution of the dimension variation Δ due to the influence of the loading effect;
With
The dose DC f (x) for correcting the long-distance photosensitivity is calculated based on the pattern area density distribution, the reference dose D 0 , and the dimension variation distribution Δ (x).
The dose DC p (x) for correcting the proximity effect is data relating to the position and shape of the pattern in the sub-drawing region, the reference dose D 0 , the dimension variation distribution Δ (x), and the energy distribution of the energy beam. The pattern drawing method according to claim 1, wherein the pattern drawing method is calculated based on s.
前記照射量D(x)は、前記近接効果を補正する照射量DC(x)と前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)との積であることを特徴とする請求項1または2記載のパターン描画方法。The dose D (x) is a product of a dose DC p (x) for correcting the proximity effect and a dose DC f (x) for correcting the long-distance photosensitivity. 3. The pattern drawing method according to 1 or 2. 前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)は前記基準照射量Dであるとして前記照射量D(x)を求めることを特徴とする請求項3記載のパターン描画方法。Dose DC f (x) is a pattern drawing method according to claim 3, wherein the determining the dose D (x) embodied as the base dose D 0 to correct the long-distance photosensitive action. 前記照射量D(x)は、D(x)=DC(x)×DC(x)/(1+(2s(Δ)−1)×(DC(x)×DC(x)/D))により求めることを特徴とする請求項1記載のパターン描画方法。The dose D (x) is: D (x) = DC p (x) × DC f (x) / (1+ (2s (Δ) −1) × (DC p (x) × DC f (x) / The pattern drawing method according to claim 1, wherein the pattern drawing method is obtained by D 0 )). 前記寸法変動Δは、ローディング効果に加えて前記レジストのエッチング速度の非一様性の影響による寸法変動をも含んでいることを特徴とする請求項5記載のパターン描画方法。  6. The pattern drawing method according to claim 5, wherein the dimensional variation Δ includes a dimensional variation caused by non-uniformity of the etching rate of the resist in addition to a loading effect. 前記遠距離感光作用を補正する照射量DC(x)は前記基準照射量Dであるとして前記照射量D(x)を求めることを特徴とする請求項5記載のパターン描画方法。Dose DC f (x) is a pattern drawing method according to claim 5, wherein the determining the dose D (x) embodied as the base dose D 0 to correct the long-distance photosensitive action. 請求項1乃至7のいずれかに記載のパターン描画方法を用いて前記レジストにパターンを描画した後、前記レジストを現像し、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記試料をエッチングし、前記試料にパターンを形成する工程と、
を備えたことを特徴とするパターン形成方法。
A step of drawing a pattern on the resist using the pattern drawing method according to claim 1, developing the resist, and forming a resist pattern;
Etching the sample using the resist pattern as a mask to form a pattern on the sample;
A pattern forming method comprising:
JP2003031378A 2002-02-08 2003-02-07 Pattern forming method and drawing method Expired - Lifetime JP4189232B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003031378A JP4189232B2 (en) 2002-02-08 2003-02-07 Pattern forming method and drawing method

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002-31951 2002-02-08
JP2002031951 2002-02-08
JP2003031378A JP4189232B2 (en) 2002-02-08 2003-02-07 Pattern forming method and drawing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003303768A JP2003303768A (en) 2003-10-24
JP4189232B2 true JP4189232B2 (en) 2008-12-03

Family

ID=29404979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003031378A Expired - Lifetime JP4189232B2 (en) 2002-02-08 2003-02-07 Pattern forming method and drawing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4189232B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4476975B2 (en) 2005-10-25 2010-06-09 株式会社ニューフレアテクノロジー Charged particle beam irradiation amount calculation method, charged particle beam drawing method, program, and charged particle beam drawing apparatus
JP5063071B2 (en) 2006-02-14 2012-10-31 株式会社ニューフレアテクノロジー Pattern creating method and charged particle beam drawing apparatus
JP4773224B2 (en) * 2006-02-14 2011-09-14 株式会社ニューフレアテクノロジー Charged particle beam drawing apparatus, charged particle beam drawing method and program
JP4976071B2 (en) * 2006-02-21 2012-07-18 株式会社ニューフレアテクノロジー Charged particle beam drawing method and charged particle beam drawing apparatus
JP2008004573A (en) * 2006-06-20 2008-01-10 Jeol Ltd Method and device for drawing charged particle beam
JP5034410B2 (en) * 2006-09-25 2012-09-26 凸版印刷株式会社 Development loading measurement method and development loading measurement substrate
JP5731257B2 (en) * 2011-03-31 2015-06-10 株式会社ニューフレアテクノロジー Charged particle beam drawing apparatus and charged particle beam drawing method
JP5924043B2 (en) * 2011-09-30 2016-05-25 凸版印刷株式会社 Backscatter correction device, backscatter correction method, and backscatter correction program
JP6283180B2 (en) * 2013-08-08 2018-02-21 株式会社ニューフレアテクノロジー Charged particle beam drawing apparatus and charged particle beam drawing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003303768A (en) 2003-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5916657B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device and pattern forming method on exposure mask
JP5063071B2 (en) Pattern creating method and charged particle beam drawing apparatus
KR20220101689A (en) Charged particle beam writing method and charged particle beam writing apparatus
US7388216B2 (en) Pattern writing and forming method
JP2000098584A (en) Correcting method of mask pattern and recording medium recording mask pattern correction program
JP4189232B2 (en) Pattern forming method and drawing method
JP4747112B2 (en) Pattern forming method and charged particle beam drawing apparatus
CN111913362B (en) Charged particle beam drawing method and charged particle beam drawing apparatus
JP2002313693A (en) Forming method for mask pattern
JP5864424B2 (en) Method and drawing apparatus for determining optimum irradiation amount of drawing electron beam
JP5437124B2 (en) Charged particle beam drawing method and charged particle beam drawing apparatus
JP2012209519A (en) Device, method and program for correction of front scattering and back scattering
JP2002353101A (en) Charged particle beam exposing method
JP2010219285A (en) Charged particle beam drawing method and apparatus
CN111913361B (en) Charged particle beam writing method and charged particle beam writing device
JP4562712B2 (en) Charged particle beam exposure method
JP3812266B2 (en) Charged particle beam drawing apparatus and pattern forming method
JP2008311311A (en) Charged particle beam exposure method and charged particle beam exposure system
JP4357499B2 (en) Method for converting rectangular / grid data of mask pattern for charged particle beam exposure and charged particle beam exposure method using the same
JP3054611B2 (en) Electron beam writing method
Belledent et al. EBPC for multi-beams low kV electron projection lithography
JP2004111798A (en) Charged particle beam exposure method
KR20230133771A (en) Charged particle beam writing method, charged particle beam writing apparatus and computer readable recording medium
JP2006196706A (en) Method for verifying electron-beam exposure pattern

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040604

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071011

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080905

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080912

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4189232

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term