JP7190267B2 - 可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにおける基本小パターンの較正 - Google Patents
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Description
- 一般に点広がり関数(PSF)によりレジスト内での電子の広がりを表す物理モデル、および
- 一般に閾値に基づく簡単なモデルであるレジストのモデルが適用される。レジストは、受け取る電子線量が閾値を超えた場合に露光されるものと考えられる。
- H.C.Pfeiffer et al.“Recent Advances in Electron-Beam Lithography for the High-Volume Production of VLSI devices”,IEEE transaction on electron devices,Vol.ED-26 4,663 (1979)、
- S.Nishimura et al.,“Evaluation of Shaping Gain Adjustment Accuracy Using Atomic Force Microscope in Variably Shaped Electron-Beam Writing Systems”,J.Appl.Phys.36,7517(1997)、
- J.Choi et al.,“Requirements of e-beam size and position accuracy for photomask of sub-32 nm HP device”,SPIE Vol.7748,774819-1(2010)、
- S.Park et al.,“Requirements of the e-beam shot quality for mask patterning of the sub-1X device”,SPIE Vol.9777,977716-1(2016).
a.可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにより、各々が名目臨界寸法を有する幾何学的図形を含む少なくとも1個の較正パターンを生成するステップであって、前記図形が各々の前記名目臨界寸法よりも小さい寸法の基本パターンに分割され、各々の幾何学的図形の基本パターンが同一の寸法を有し、他の幾何学的図形の基本パターンが異なる寸法を有する、ステップと、
b.各々の前記幾何学的図形の実際の臨界寸法を測定するステップと、
c.このように決定された実際の臨界寸法に基づいて回帰法を適用して、
- 前記基本パターンの寸法の変分、または
- 前記寸法の変分と同等の効果を生じる前記基本パターンの露光線量の誤差を、基本パターンの寸法の関数として表す数学モデルを構築するステップとを含む。
- 前記ステップcは、以下のサブステップ:
c1.前記基本パターンの寸法または前記線量誤差の前記変分の表現を、基本パターンの寸法および評価対象である複数のパラメータの関数として決定するステップと、
c2.ステップbで測定された寸法と、サブステップc1で決定された表現を用いて計算された寸法との間の平均偏差を表す関数を最小化することにより、評価対象である前記パラメータの値を計算するステップとを含んでいてよい。
- 直角二等辺三角形の同一基本パターンの2個のサブアセンブリから形成された線であって、前記基本パターンが重なり合わずに並置され、前記サブアセンブリが空間的にずれて重ね合わされる線と、
- 補完的な向きを有する直角二等辺三角形の基本パターンから形成された線であって、前記基本パターンが重なり合わずに並置される線とを含んでいてよい。
- データを準備するための方法は、上で定義した較正方法により前記数学モデルを決定する先行ステップを含んでいてよい。
i.入力データを介して、可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにより基板に転写するレイアウトを受け取るステップと、
ii.前記レイアウトを基本パターンに分割し、電子の広がりの物理モデルを用いて前記各基本パターンのジオメトリおよび/または露光線量を補正するステップと、
iii.前記数学モデルを適用して前記各基本パターンの寸法の変分を計算するステップと、
iv.前記各基本パターンに対して、対応する寸法の変分を考慮しながら補正された露光線量を計算するステップと、
v.ステップivで計算した補正された露光線量を、ステップiiの終了時点で決定されたような補正された基本パターンに適用するステップとを含む。
I.入力データを介して、可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにより基板に転写する幾何学的パターンを受け取るステップと、
II.前記幾何学的パターンを基本パターンに分割し、電子の広がりの物理モデルを用いて前記各基本パターンのジオメトリおよび/または露光線量を補正するステップと、
III.前記数学モデルを適用して前記各基本パターンの寸法の変分を計算すると共に、前記基本パターンを変更して当該変分を補正するステップと、
IV.前記数学モデルを再び適用して、ステップIIIで施された補正を考慮しながら前記各基本パターンの寸法の新たな変分を再計算するステップと、
V.前記各基本パターンに対して、ステップIVで計算された対応する寸法の変分を考慮しながら補正された露光線量を計算するステップと、
VI.ステップVで計算した補正された露光線量を、ステップIIIで変更したような基本パターンに適用するステップとを含む。
- 上で定義した方法を用いて実行するデータ準備ステップと、
- 前記方法を用いて得られた基本パターン寸法および露光線量を用いて可変成形ビーム電子ビームリソグラフィを実行するステップとを含む。
A.前記可変成形ビーム電子ビームリソグラフィ方法により、複数の基本パターンから構成される前記レイアウトを基板に転写するステップと、
B.シミュレートされた寸法と、基板に転写された前記レイアウトの測定された寸法とを比較することにより、電子の広がりの前記物理モデルを推定するステップと、
C.上で定義した較正方法を実行して、前記基本パターンの寸法の変分を前記寸法の関数として表す数学モデルを構築するステップと、
D.前記数学モデルを適用することにより、基板に転写されたレイアウトの新たなシミュレートされた寸法を計算するステップとを含み、ステップB~Dを反復的に実行する。
ΔW0=ΔW(W0,H0)
ΔH0=ΔH(W0,H0) (1)
・上述のように、変分ΔWは、基本パターンの高さHに依存せず、Wだけに依存することが仮定され得る。Wに依存せずHだけに依存するΔHに同じ推論があてはまり得る。従って、
・追加的な制約は、基準サイズW基準およびH基準での関係ΔW(W0)およびΔH(H0)の導関数をゼロに設定するものである。
- 基板に転写するレイアウトを記述したコンピュータファイルを入力データとして与える(ステップi)。
- 当該レイアウトを形成する元であるパターンを、所定の名目寸法を有する基本パターンに分割し、物理モデルを完全に従来方式で用いてジオメトリおよび線量の第1の補正を行う(ステップii)。この補正から、入力として与えた「名目」パターンの寸法とは異なる寸法の露光対象パターンの組からなる補正レイアウト、および各基本パターンに関連付けられた線量分布{D0}が得られる。
- 次いで基本パターンモデルを適用して、実際に露光するパターンのジオメトリを決定する(ステップiii)。
- 幾何学的変更が、計算可能な影響を線量分布に及ぼす(ステップiv)。基本パターンの「実際の」線量D1は、エネルギー保存則により初期線量D0に関連付けられていてよい。すなわち、D1=D0(S0/S1)、ここでS0/S1は、初期基本パターン(近接効果を補償すべく意図された補正だけを考慮する)と、ステップiiiで補正されたものと同一パターンの面積の比に対応している。
- 最後のステップ(v)は、「露光する」基本パターン、すなわちステップiiで決定されたパターンに線量D1を適用することを含む。形式的には、これはステップiiiで適用された幾何学的変換の逆変換を行うことを含むが、実際には目標ジオメトリが既知のため当該の変換を計算する必要がない。
- 基板に転写するレイアウトを記述したコンピュータファイルを入力データとして与える(ステップI、図8Bの方法のステップiに相当)。
- 転写するレイアウトを基本パターンに分割し、物理モデルを完全に従来方式で用いて、ジオメトリおよび線量の第1の補正を行う(ステップII、図8Bの方法のステップiiに相当)。この補正から、入力として与えた「名目」パターンの寸法とは異なる寸法の基本パターンの組からなるレイアウト、および各基本パターンに関連付けられた線量分布{D0}が得られる。しかし、これらの基本パターンは、実際にリソグラフィの実行に用いられるものではない。これらは「暫定」基本パターンとされてよい。
- 基本パターンモデルを用いて、露光するパターンを得るべく、暫定基本パターンに対する補正を計算して適用する(ステップIII)。典型的には、「暫定」基本パターンが寸法H0を有する場合、実際に基板に転写するパターンの寸法、すなわち基本パターンモデルにより与えられる寸法がH0となるように、寸法H0-ΔH0の(「転写対象である」)補正された基本パターンを用いる。実際には、補正された基本パターンの寸法H0-ΔH0は、VSB機械の入力レイアウトの最小格子ピッチに最も近い倍数に丸められる。
- 次に、基本パターンモデルを用いて、実際に露光するパターンのジオメトリを決定する(ステップIV、使用する基本パターンが事前補正されていなければ図8Bの方法のステップiiiに相当)。
- この時点で、実際の線量D1を図8Bの方法のステップivと同様に計算する(IV)。
- 次に、当該線量D1をステップIIIで決定したパターンに適用する(VI)。
FE 電子ビーム
O1、O2 開口
CD0 名目臨界寸法
CDm 測定臨界寸法
CD理論 理論臨界寸法
D閾値 露光閾値
MCH 水平線
MCO 線形較正パターン
MCV 垂直線
ME、ME’ 基本パターン
MEN 名目基本パターン
MET 基準
PSF 点広がり関数
L0 名目長
W0、H0 名目寸法
W基準、H基準 基準サイズ
W 幅
H 高さ
ΔW、ΔH、ΔL、ΔL0 寸法変分
VSB 可変成形ビーム
N 次数
S0/S1 面積比
χ0、λ0、χ45、λ45 係数行列
Γ1、Γ2、Γ3、Γ4 係数ベクトル
δi 成分ベクトル
Claims (15)
- 可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにおける基本パターンを較正する方法であって、以下のステップ:
a.可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにより、各々が名目臨界寸法(CD0)を有する幾何学的図形を含む少なくとも1個の較正パターン(MCO、MCH、MCV)を生成するステップであって、前記図形が各々の前記名目臨界寸法よりも小さい寸法の基本パターン(MEN)に分割され、各々の幾何学的図形の前記基本パターンが同一の名目寸法(H 0 、W 0 、L 0 )を有し、他の幾何学的図形の基本パターンが異なる名目寸法を有するステップと、
b.各々の前記幾何学的図形の実際の臨界寸法(CDm)を測定するステップと、
c.このように決定された前記実際の臨界寸法に基づいて回帰法を適用して、
- 前記名目寸法(H 0 、W 0 、L 0 )に関する前記基本パターンの実際寸法の変分(ΔH、ΔW、ΔL)、または
- 前記実際寸法の変分と同等の効果を生じる前記基本パターンの露光線量の誤差のいずれかを、前記基本パターンの名目寸法(H0、W0、L0)の関数として表す数学モデルを構築するステップとを含む方法。 - 前記ステップcが以下のサブステップ:
c1.前記基本パターンの寸法または前記線量誤差の前記変分の表現を、前記基本パターンの前記寸法および評価対象である複数のパラメータの関数として決定するステップと、
c2.ステップbで測定された前記寸法と、サブステップc1で決定された前記表現を用いて計算された寸法との間の平均偏差を表す関数を最小化することにより、評価対象である前記パラメータの値を計算するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 所与の較正パターンの幾何学的図形が互いに平行な直線である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記基本パターンが長方形パターンおよび三角形パターンから選択される、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基本パターンが直角二等辺三角形であり、所与の較正パターンの前記幾何学的図形が互いに平行且つ前記基本パターンの直線に平行な直線である、請求項1または2に記載の方法。
- 各々の前記幾何学的形状が、重なり合わずに並置された同一基本パターンに分割される、請求項1~5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記基本パターンが直角二等辺三角形であり、前記幾何学的図形が互いに平行且つ対応する基本パターンの一辺に平行な直線であり、前記較正パターンが、
- 直角二等辺三角形の同一基本パターンの2個のサブアセンブリから形成された線であって、前記基本パターンは重なり合わずに並置され、前記サブアセンブリが空間的にずれて重ね合わされる線と、
- 補完的な向きを有する直角二等辺三角形の基本パターンから形成された線であって、前記基本パターンが重なり合わずに並置される線とを含む、請求項1または2に記載の方法。 - 前記数学モデルが多項式モデルである、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- 可変成形ビーム電子ビームリソグラフィ用のデータを準備するための方法であって、可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにより基板に転写するレイアウトの少なくとも1個の基本パターンの寸法の変分を補正するステップを含み、前記ステップが、前記変分、または前記変分と同等の効果を生じる露光線量誤差を、前記基本パターンの前記寸法の関数として表す数学モデルを用いて実行される方法。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の較正方法により前記数学モデルを決定する先行ステップを含む、請求項9に記載の可変成形ビーム電子ビームリソグラフィ用のデータを準備するための方法。
- 請求項9または10に記載の可変成形ビーム電子ビームリソグラフィ用のデータを準備するための方法であって、前記数学モデルが、少なくとも1個の基本パターンの前記寸法の変分をその寸法の関数として表し、前記方法が以下のステップ:
i.入力データを介して、可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにより基板に転写するレイアウトを受け取るステップと、
ii.前記レイアウトを基本パターンに分割し、電子の広がりの物理モデルを用いて前記各基本パターンのジオメトリおよび/または露光線量を補正をするステップと、
iii.前記数学モデルを適用して前記各基本パターンの寸法の変分を計算するステップと、
iv.前記各基本パターンに対して、対応する寸法の変分を考慮しながら補正された露光線量を計算するステップと、
v.ステップivで計算した前記補正された露光線量を、ステップiiの終了時点で決定されたような補正された基本パターンに適用するステップとを含む、方法。 - 請求項9または10に記載の可変成形ビーム電子ビームリソグラフィ用のデータを準備するための方法であって、前記数学モデルが、少なくとも1個の基本パターンの前記寸法の変分をその寸法の関数として表し、前記方法が以下のステップ:
I.入力データを介して、可変成形ビーム電子ビームリソグラフィにより基板に転写する幾何学的パターンを受け取るステップと、
II.前記幾何学的パターンを基本パターンに分割し、電子の広がりの物理モデルを用いて前記各基本パターンのジオメトリおよび/または露光線量を補正するステップと、
III.前記数学モデルを適用して前記各基本パターンの寸法の変分を計算すると共に、前記基本パターンを変更して前記変分を補正するステップと、
IV.前記数学モデルを再び適用して、ステップIIIで施された前記補正を考慮しながら前記各基本パターンの寸法の新たな変分を再計算するステップと、
V.前記各基本パターンに対して、ステップIVで計算された対応する寸法の変分を考慮しながら補正された露光線量を計算するステップと、
VI.ステップVで計算した前記補正された露光線量を、ステップIIIで変更したような基本パターンに適用するステップとを含む、方法。 - 請求項9または10に記載の可変成形ビーム電子ビームリソグラフィ用のデータを準備するための方法であって、前記数学モデルが、少なくとも1個の基本の電子ビームリソグラフィパターンの寸法の変分に同等の効果を生じる露光線量誤差をその寸法の関数として表し、前記方法が前記露光線量誤差を補正するステップを含む、方法。
- 可変成形ビーム電子ビームリソグラフィによりレイアウトを基板に転写する方法であって、
- 請求項9~13のいずれか1項に記載の方法を用いて実行するデータ準備ステップと、
- 前記方法を用いて得られた基本パターン寸法および露光線量を用いて可変成形ビーム電子ビームリソグラフィを実行するステップとを含む方法。 - 可変成形ビーム電子ビームリソグラフィ方法における電子の広がりの物理モデルを推定する方法であって、
A.前記可変成形ビーム電子ビームリソグラフィ方法により、複数の基本パターンから構成されるレイアウトを基板に転写するステップと、
B.シミュレートされた寸法と、前記基板に転写された前記レイアウトの測定された寸法とを比較することにより、電子の広がりの前記物理モデルを推定するステップと、
C.請求項2に記載の較正方法を実行して、前記基本パターンの寸法の変分を前記寸法の関数として表す数学モデルを構築するステップと、
D.前記数学モデルを適用することにより、前記基板に転写された前記レイアウトの新たなシミュレートされた寸法を計算するステップとを含み、ステップB~Dを反復的に実行する方法。
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