JPH11260694A - 近接効果パラメータの測定方法 - Google Patents

近接効果パラメータの測定方法

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JPH11260694A
JPH11260694A JP10061254A JP6125498A JPH11260694A JP H11260694 A JPH11260694 A JP H11260694A JP 10061254 A JP10061254 A JP 10061254A JP 6125498 A JP6125498 A JP 6125498A JP H11260694 A JPH11260694 A JP H11260694A
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JP
Japan
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electron beam
resist
line pattern
line width
line
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Withdrawn
Application number
JP10061254A
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English (en)
Inventor
Tsuneaki Ota
恒明 太田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 電子線のビーム径のゆらぎに依存しないで測
定が正確に行えて、現像条件ごとの測定を不要にする。 【解決手段】 シリコン基板10の上面にタングステン
膜12を形成し、上面にポジ型の電子線レジスト膜16
を成膜する。この膜上に等間隔で互いに平行に配列する
同じ線幅の複数のラインパタン領域18を画成する。こ
の各ラインパタン領域に対してそれぞれ異なるドーズ量
の電子線を照射する。電子線を照射した電子線レジスト
膜の現像を行って、ラインパタン領域に対応したパタン
のレジストラインパタン16aを得る。レジスト除去部
分にレジストスペース22が形成される。このレジスト
スペースの線幅を測定することにより、レジストライン
パタンの線幅の電子線ドーズ量依存性を得る。そして、
測定によって得たレジストラインパタンの線幅の電子線
ドーズ量依存性と、レジストラインパタンの線幅の電子
線ドーズ量依存性とを比較し近接効果パラメータを得
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電子線描画法に
おける近接効果パラメータの測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子線描画法は、0.1μmレベルの微
細パタンを有する半導体デバイスを作成するのに有効で
ある。しかし、電子線がレジスト膜中で散乱し、また下
地基板から大きく反射するため、レジスト膜中での実効
的な電子線吸収エネルギ分布は入射電子線プロファイル
より大きくなってしまう。このため、電子線描画法の解
像度が低下し、設計通りのパタンが形成できない。この
現象は、近接効果と呼ばれる。近接効果を抑制するため
に、レジスト膜中の実効的な電子線吸収エネルギ分布が
一定の値となるように、入射電子線のドーズ量を各パタ
ンごとに制御することが一般的に行われている。このた
めには、レジスト膜中の実効的な電子線吸収エネルギ分
布を正確に知ることが必要となる。
【0003】文献1「Jpn.J.Appl.Phy
s.,Vol.35(1996),pp1929−19
36」に開示されているように、レジスト膜中の電子線
吸収エネルギ分布は、ダブルガウシアンで近似される。
このダブルガウシアンの係数である近接効果パラメータ
(レジスト膜中の前方散乱パラメータα、基板からの後
方散乱パラメータβ、およびこれらαおよびβの割合で
ある反射パラメータη)は、レジスト材、下地基板材
料、レジストの膜厚、電子線の加速電圧、現像時間およ
び温度に依存するため、描画条件ごとにこれらのパラメ
ータを測定する必要がある。文献1によれば、電子線ス
ポットをレジスト膜に入射し、現像後のレジストスポッ
ト径を測定し、その電子線ドーズ量依存性から近接効果
パラメータが推定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た文献1に開示の方法では、電子線のビーム径のゆらぎ
に起因してレジストスポット径にばらつきが発生してし
まう。このため、近接効果パラメータの正確な値を得る
ことが困難であった。
【0005】また、レジストスポット径は現像条件にも
依存するので、近接効果パラメータは現像条件に依存す
る。よって、現像条件を変えるたびに測定をやり直す必
要があった。
【0006】従って、従来より、電子線のビーム径のゆ
らぎに依存しないで測定が正確に行え、現像条件ごとの
測定が不要である新規の近接効果パラメータの測定方法
の出現が望まれていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明の近接
効果パラメータの測定方法によれば、下地の上に電子線
レジスト膜を成膜するステップと、成膜した電子線レジ
スト膜上に等間隔で互いに平行に配列する同じ線幅の複
数のラインパタン領域を画成するステップと、画成した
各ラインパタン領域に対してそれぞれ異なるドーズ量の
電子線を照射するステップと、電子線を照射した電子線
レジスト膜の現像を行って、ラインパタン領域に対応し
たパタンのレジストラインパタンを得るステップと、レ
ジストラインパタンの線幅を測定することにより、レジ
ストラインパタンの線幅の電子線ドーズ量依存性を得る
ステップと、レジストラインパタンの線幅の電子線ドー
ズ量依存性を、ダブルガウシアンで近似した電子線吸収
エネルギ分布と現像条件とを用いて得たシミュレーショ
ンの結果と比較することにより、ダブルガウシアンの係
数である近接効果パラメータを得るステップとを含むこ
とを特徴とする。
【0008】このように、電子線ドーズ量を変えて孤立
ラインを描画して、その結果作成されたレジストライン
パタンの線幅を測定する。よって、電子線のビーム径の
ゆらぎがラインにわたって平均化されるので、ゆらぎに
起因する統計的誤差が減少する。
【0009】また、測定によって得られたレジストライ
ンパタンの線幅の電子線ドーズ量依存性を、現像過程を
含むシミュレーション結果と比較するため、近接効果パ
ラメータがどの程度現像条件に依存しているかが推定で
きる。従って、現像条件を最適化することにより、所望
するレジストパタンを形成するために最適な値の近接効
果パラメータを得ることができる。
【0010】この発明の近接効果パラメータにおいて、
好ましくは、上述のシミュレーションの結果は、ダブル
ガウシアンで近似した電子線吸収エネルギ分布をライン
パタン領域の線幅にわたって積分することにより、電子
線レジスト膜に吸収された電子線エネルギの面内分布を
得るステップと、面内分布と電子線レジスト膜の電子線
照射量に対する感度曲線とから現像後の電子線レジスト
膜の断面形状を計算して、レジストラインパタンの線幅
を算出するステップとを経て取得するようにすると良
い。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に、構成、配置関係および大きさが概略的に
示されているに過ぎない。また、以下に記載される数値
や材料等の条件は単なる一例に過ぎない。従って、この
発明は、この実施の形態に何ら限定されることがない。
【0012】この実施の形態の近接効果パラメータの測
定方法について、図1および図2を参照して説明する。
図1は、近接効果パラメータの測定方法の説明に供する
図である。図1(A)は断面図であり、図1(B)〜
(D)は平面図である。また、図2は、近接効果パラメ
ータ測定用のレジストパタンを作成した試料を示す断面
図である。
【0013】先ず、シリコン基板10の上面にタングス
テン膜12をスパッタ法で形成する。形成したタングス
テン膜12の膜厚は0.5μmである。これらシリコン
基板10およびタングステン膜12の積層構造が、電子
線レジスト膜を堆積させるための下地14となる。続い
て、この下地14の上面すなわちタングステン膜12の
上面にポジ型の電子線レジスト膜16をスピンコート法
で成膜する(図1(A))。成膜した電子線レジスト膜
16の膜厚は0.2μmである。この実施の形態では、
電子線レジスト膜16として日本ゼオン社製のZEP
(商標)を用いている。
【0014】次に、成膜した電子線レジスト膜16上に
等間隔で互いに平行に配列する同じ線幅の複数のライン
パタン領域18を画成する(図1(B))。各ラインパ
タン領域18は、0.1μmの線幅を有した孤立ライン
である。この例では、30本の孤立ラインが100μm
のライン間隔で配列される。
【0015】次に、画成した各ラインパタン領域18に
対してそれぞれ異なるドーズ量の電子線を照射する。こ
の例では、ラインパタン領域18ごとに、20μC/c
2、40μC/cm2 、60μC/cm2 、80μC
/cm2 、200μC/cm2 、400μC/cm2
600μC/cm2 、800μC/cm2 、2000μ
C/cm2 、4000μC/cm2 、6000μC/c
2 、8000μC/cm2 、20000μC/cm2
という具合に照射する電子線のドーズ量を変えている。
この結果、電子線が照射された電子線レジスト膜16の
位置にラインパタンの潜像20が形成される(図1
(C))。
【0016】次に、電子線を照射した電子線レジスト膜
16の現像を行って、ラインパタン領域18に対応した
パタンのレジストラインパタン16aを得る(図1
(D))。この例では、現像液としてキシレンを用い、
現像時間を2分とし、リンス液としてイソプロピルアル
コールを用い、リンス時間を2分とする。現像を行った
結果、ラインパタンの潜像20の部分すなわち電子線が
照射された部分が除去されて、ライン状のパタンを有し
たレジストラインパタン16aが残存する。以下の説明
では、このレジスト除去部分のことをレジストスペース
22と称する。
【0017】次に、レジストラインパタン16aの線幅
を測定することにより、レジストラインパタン16aの
線幅の電子線ドーズ量依存性を得る。この例では、レジ
ストラインパタン16aの線幅として、レジストスペー
ス22の線幅を測定する。この線幅の測定は走査電子顕
微鏡を用いて行う。
【0018】図2には、図1(D)のI−I線位置にお
ける切り口の断面が示されている。図2に示すように、
電子線ドーズ量が少ない部分に形成されたレジストスペ
ース22の線幅は比較的小さい。電子線ドーズ量が電子
線レジスト膜16のレジスト感度以下の場合には、現像
後にレジストが除去されずに残存し、下地14のタング
ステン膜12表面が露出しない。この場合には、残存し
た電子線レジスト膜すなわちレジストラインパタン16
aの表面における位置でレジストスペース22の線幅を
測定する。すなわち、図2に記号aで示すような長さと
して線幅が測定される。
【0019】これに対して、電子線ドーズ量が多い部分
に形成されたレジストスペース22の線幅は比較的大き
い。この場合には、電子線ドーズ量が電子線レジスト膜
16のレジスト感度以上である。従って、現像後にレジ
ストが完全に除去されて、下地14のタングステン膜1
2表面が露出する。この場合は、露出したタングステン
膜12の表面の位置でレジストスペース22の線幅を測
定する。すなわち、図2に記号bおよびcで示すような
長さとして線幅が測定される。
【0020】次に、ダブルガウシアンで近似した電子線
吸収エネルギ分布と現像条件とを用いてシミュレーショ
ンを行う。このシミュレーションでは、先ず、ダブルガ
ウシアンで近似した電子線吸収エネルギ分布をラインパ
タン領域18の線幅にわたって積分する。電子線をレジ
スト膜上の1点に照射した場合、レジスト膜が吸収する
エネルギの面内分布はダブルガウシアンで近似されるこ
とが知られている(文献1)。従って、この例では0.
1μm幅のラインパタン領域18を電子線で照射(描
画)しているので、電子線レジスト膜16が吸収する電
子線エネルギの面内分布はダブルガウシアンを0.1μ
m幅で積分することにより得られる。この結果、電子線
レジスト膜16に吸収された電子線エネルギの面内分布
が得られる。
【0021】次に、計算した面内分布と使用した電子線
レジスト膜16の電子線照射量に対する感度曲線とか
ら、現像後の電子線レジスト膜16の断面形状を計算す
る。感度曲線とは、現像によるレジストの減少膜厚と電
子線照射量との関係を示す曲線である。現像条件として
は上述した各値を用いている。この結果、レジストライ
ンパタン16aの線幅すなわちレジストスペース22の
線幅が算出される。以上説明したようにシミュレーショ
ンを行うことにより、レジストラインパタン16aの線
幅の電子線ドーズ量依存性が計算によって求められる。
【0022】そして、測定によって得たレジストライン
パタン16aの線幅の電子線ドーズ量依存性と、シミュ
レーションによって得たレジストラインパタン16aの
線幅の電子線ドーズ量依存性とを比較する。つまり、測
定によって得られたレジストスペース22の線幅の電子
線ドーズ量依存性のグラフ曲線とダブルガウシアン曲線
とをフィッティングさせる。この結果得られるフィッテ
ィングパラメータが近接効果パラメータ(α、β、η)
である。
【0023】図3は、測定したレジストスペース22の
線幅の電子線ドーズ量依存性とダブルガウシアン曲線と
を示すグラフである。横軸にはレジストスペース22の
線幅をμm単位で取り、0μm〜2μmの範囲を0.2
5μmごとに目盛って示す。また、縦軸には電子線ドー
ズ量を任意単位で取り、0.001〜1の範囲を対数表
示で示す。グラフ中のプロット(黒点)は測定値を示
し、グラフ中の曲線aはダブルガウシアンすなわち計算
値を示す。
【0024】図3に示すように、フィッティングを行っ
た結果、近接効果パラメータがそれぞれα=0.07μ
m、β=0.6μm、η=1.3と求められた。また、
このようにして求めた近接効果パラメータを用いて所定
の近接効果補正を行ってパタンを描画した結果、実質的
に設計寸法に等しいレジストパタンが得られた。従っ
て、この実施の形態の方法で求めた近接効果パラメータ
の値を用いることにより、使用したレジスト材、下地基
板材料、電子線加速電圧および現像条件から決まる電子
線吸収エネルギ分布を正確に予測することが可能であ
る。
【0025】
【発明の効果】この発明の近接効果パラメータの測定方
法によれば、電子線ドーズ量を変えて孤立ラインを描画
して、その結果作成されたレジストラインパタンの線幅
を測定する。よって、電子線のビーム径のゆらぎがライ
ンにわたって平均化されるので、ゆらぎに起因する統計
的誤差が減少する。
【0026】また、測定によって得られたレジストライ
ンパタンの線幅の電子線ドーズ量依存性を、現像過程を
含むシミュレーション結果と比較するため、近接効果パ
ラメータがどの程度現像条件に依存しているかが推定で
きる。従って、現像条件を最適化することにより、所望
するレジストパタンを形成するために最適な値の近接効
果パラメータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】近接効果パラメータの測定方法の説明に供する
図である。
【図2】近接効果パラメータ測定用のレジストパタンを
作成した試料を示す図である。
【図3】レジストスペースの線幅の電子線ドーズ量依存
性を示す図である。
【符号の説明】
10:シリコン基板 12:タングステン膜 14:下地 16:電子線レジスト膜 18:ラインパタン領域 20:ラインパタンの潜像 22:レジストスペース 16a:レジストラインパタン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地の上に電子線レジスト膜を成膜する
    ステップと、 前記成膜した電子線レジスト膜上に等間隔で互いに平行
    に配列する同じ線幅の複数のラインパタン領域を画成す
    るステップと、 前記画成した各ラインパタン領域に対してそれぞれ異な
    るドーズ量の電子線を照射するステップと、 前記電子線を照射した電子線レジスト膜の現像を行っ
    て、前記ラインパタン領域に対応したパタンのレジスト
    ラインパタンを得るステップと、 前記レジストラインパタンの線幅を測定することによ
    り、レジストラインパタンの線幅の電子線ドーズ量依存
    性を得るステップと、 前記レジストラインパタンの線幅の電子線ドーズ量依存
    性を、ダブルガウシアンで近似した電子線吸収エネルギ
    分布と現像条件とを用いて得たシミュレーションの結果
    と比較することにより、前記ダブルガウシアンの係数で
    ある近接効果パラメータを得るステップとを含むことを
    特徴とする近接効果パラメータの測定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の近接効果パラメータの測
    定方法において、 前記シミュレーションの結果は、 ダブルガウシアンで近似した電子線吸収エネルギ分布を
    前記ラインパタン領域の線幅にわたって積分することに
    より、前記電子線レジスト膜に吸収された電子線エネル
    ギの面内分布を得るステップと、 前記面内分布と前記電子線レジスト膜の電子線照射量に
    対する感度曲線とから前記現像後の電子線レジスト膜の
    断面形状を計算して、前記レジストラインパタンの線幅
    を算出するステップとを経て取得することを特徴とする
    近接効果パラメータの測定方法。
JP10061254A 1998-03-12 1998-03-12 近接効果パラメータの測定方法 Withdrawn JPH11260694A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003077803A (ja) * 2001-09-03 2003-03-14 Konica Corp 電子ビーム描画方法及びその方法にて描画された基材並びに電子ビーム描画装置
JP2006019732A (ja) * 2004-06-29 2006-01-19 Leica Microsystems Lithography Gmbh かぶり効果を減少させるための方法
JP2006019733A (ja) * 2004-06-29 2006-01-19 Leica Microsystems Lithography Gmbh 近接効果補正を制御するためのプロセス
JP2015028987A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 東京エレクトロン株式会社 現像処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び現像処理装置

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