JPS6262047B2 - - Google Patents
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- JPS6262047B2 JPS6262047B2 JP56107767A JP10776781A JPS6262047B2 JP S6262047 B2 JPS6262047 B2 JP S6262047B2 JP 56107767 A JP56107767 A JP 56107767A JP 10776781 A JP10776781 A JP 10776781A JP S6262047 B2 JPS6262047 B2 JP S6262047B2
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- Japan
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- pattern
- exposure
- electron beam
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3174—Particle-beam lithography, e.g. electron beam lithography
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- Analytical Chemistry (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子ビーム露光方法に関し、特に、所
謂、近接効果を補正して、高精度の電子ビーム露
光パターンを形成する方法に関するものである。
電子ビーム露光によるパターン形成技術において
は、パターン精度の向上のためには、所謂、近接
効果の補正が不可欠である。良く知られているよ
うに、近接効果は被露光物に塗布形成されたレジ
スト層中での電子ビーム散乱（前方散乱）及び被
露光物である基板からの電子ビーム散乱（後方散
乱）によつて、描画後のレジストパターンが電子
ビーム照射パターンより大きく拡がるという現象
であり、特にパターン間の間隔が２μｍ以下にな
ると、結果的にパターン形状の著しい歪をもたら
し、精度を低下させる悪影響が顕著になる。この
散乱によるレジスト中での電子ビーム散乱強度分
布は、外部から照射するビーム中心からの距離γ
の関数として次式 （γ）＝ｅ−（γ／Ａ）２＋Be−（γ／Ｃ）２……
(1) で表わされ第１項目は、前方散乱、第２項目は後
方散乱によつて与えられるものであることが知ら
れている。なお、(1)式中、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ
レジストの厚みや基板材料等の条件によつて定ま
る定数である。近接効果を補正するための最も一
般的な法は、各パターン毎に、電子ビーム散乱強
度分布とその形状及び隣接パターンからの距離を
考慮して、最適な照射量をあらかじめ、各パター
ン毎に設定したり、あるいは描画パターンを変形
しておいたりする方法である。いずれも、あらか
じめパターンデータ作成の時点で、補正量を決定
しなければならない。電子ビームをウエハーに直
接描画して、パターンを形成する（直接露光）場
合、加工プロセス上、レジスト残膜厚を厚く保つ
必要がある。
謂、近接効果を補正して、高精度の電子ビーム露
光パターンを形成する方法に関するものである。
電子ビーム露光によるパターン形成技術において
は、パターン精度の向上のためには、所謂、近接
効果の補正が不可欠である。良く知られているよ
うに、近接効果は被露光物に塗布形成されたレジ
スト層中での電子ビーム散乱（前方散乱）及び被
露光物である基板からの電子ビーム散乱（後方散
乱）によつて、描画後のレジストパターンが電子
ビーム照射パターンより大きく拡がるという現象
であり、特にパターン間の間隔が２μｍ以下にな
ると、結果的にパターン形状の著しい歪をもたら
し、精度を低下させる悪影響が顕著になる。この
散乱によるレジスト中での電子ビーム散乱強度分
布は、外部から照射するビーム中心からの距離γ
の関数として次式 （γ）＝ｅ−（γ／Ａ）２＋Be−（γ／Ｃ）２……
(1) で表わされ第１項目は、前方散乱、第２項目は後
方散乱によつて与えられるものであることが知ら
れている。なお、(1)式中、Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ
レジストの厚みや基板材料等の条件によつて定ま
る定数である。近接効果を補正するための最も一
般的な法は、各パターン毎に、電子ビーム散乱強
度分布とその形状及び隣接パターンからの距離を
考慮して、最適な照射量をあらかじめ、各パター
ン毎に設定したり、あるいは描画パターンを変形
しておいたりする方法である。いずれも、あらか
じめパターンデータ作成の時点で、補正量を決定
しなければならない。電子ビームをウエハーに直
接描画して、パターンを形成する（直接露光）場
合、加工プロセス上、レジスト残膜厚を厚く保つ
必要がある。
しかしながら、ネガレジストの場合、照射量を
少なくすると残膜厚が薄くなるので、照射量補正
による近接効果補正では、パターン形状、間隔に
応じて残膜厚に差がでる。従つて、直接露光の場
合、ネガレジストの残膜厚を厚く保つには、描画
パターンを変形しておく、寸法補正による近接効
果補正が、不可欠である。
少なくすると残膜厚が薄くなるので、照射量補正
による近接効果補正では、パターン形状、間隔に
応じて残膜厚に差がでる。従つて、直接露光の場
合、ネガレジストの残膜厚を厚く保つには、描画
パターンを変形しておく、寸法補正による近接効
果補正が、不可欠である。
しかしながら、特に寸法補正による方法は、従
来補正量を実験結果に、基づき経験的に決定して
いる。
来補正量を実験結果に、基づき経験的に決定して
いる。
このことは要求される露光パターンの微細化、
複雑化につれて、近接効果の確実な補正を著しく
困難にしている。
複雑化につれて、近接効果の確実な補正を著しく
困難にしている。
そこで寸法補正量を定量的に決定するために、
第１図に示す様に各パターン毎にパターンの縁よ
り内側（具体的にはx1，x2，x3，x4の所）に、適
当なサンプル点ａ，ｂ，ｃ，ｄを設定し他の全パ
ターンからの影響分を前記(1)式によつて求め、各
サンプル点での露光強度が一定になる様に連立方
程式により求める方法が、考えられる。
第１図に示す様に各パターン毎にパターンの縁よ
り内側（具体的にはx1，x2，x3，x4の所）に、適
当なサンプル点ａ，ｂ，ｃ，ｄを設定し他の全パ
ターンからの影響分を前記(1)式によつて求め、各
サンプル点での露光強度が一定になる様に連立方
程式により求める方法が、考えられる。
しかしながら、(1)式で示されている様に電子ビ
ーム散乱強度分布は距離の増加に対して指数関数
的に減少するため、距離に対しては非線性の強い
方程式となる。そのため、任意の大きさをもつ、
集積回路パターンでは解が求まらないことが多
く、寸法補正量を厳密に求めることは、困難であ
る。
ーム散乱強度分布は距離の増加に対して指数関数
的に減少するため、距離に対しては非線性の強い
方程式となる。そのため、任意の大きさをもつ、
集積回路パターンでは解が求まらないことが多
く、寸法補正量を厳密に求めることは、困難であ
る。
本発明の目的は、かかる問題点に鑑み、近似的
方法であるが、簡便に寸法補正量を求め、高精度
パターンを得る電子ビーム露光方法を提供するこ
とにある。
方法であるが、簡便に寸法補正量を求め、高精度
パターンを得る電子ビーム露光方法を提供するこ
とにある。
本発明の基体とするところは、例えば第２図に
示すような補正すべき隣接パターンを考えたとき
は、パターン中心線上の露光強度分布１０を考
え、パターンの縁部の露光強度の比（図のa′，
b′点の勾配）に着目すると、近接効果の影響のあ
る場合（第２図ａは、勾配は急であり、影響の少
ない場合（第２図ｂ）は、勾配は小さく、平らに
なることに着目し、勾配をパラメータにして勾配
を閾値以下にするにはどの程度、寸法補正（縮
少）する必要があるかということにより、寸法補
正量を求めることにある。
示すような補正すべき隣接パターンを考えたとき
は、パターン中心線上の露光強度分布１０を考
え、パターンの縁部の露光強度の比（図のa′，
b′点の勾配）に着目すると、近接効果の影響のあ
る場合（第２図ａは、勾配は急であり、影響の少
ない場合（第２図ｂ）は、勾配は小さく、平らに
なることに着目し、勾配をパラメータにして勾配
を閾値以下にするにはどの程度、寸法補正（縮
少）する必要があるかということにより、寸法補
正量を求めることにある。
以下で、本発明による寸法補正量設定の手順を
詳述する。
詳述する。
第３図はこれを説明するためのパターンを示
し、ａ点、ｂ点は露光パターンの辺上に設定した
サンプル点であつて、ｂ点側は寸法補正を施した
後の実際の電子ビーム描画パターンの辺上にある
ものとする。ａ点、ｂ点での露光強度Fa、Fbは
以下の式(2)で求められる。
し、ａ点、ｂ点は露光パターンの辺上に設定した
サンプル点であつて、ｂ点側は寸法補正を施した
後の実際の電子ビーム描画パターンの辺上にある
ものとする。ａ点、ｂ点での露光強度Fa、Fbは
以下の式(2)で求められる。
Fa＝Ｆ（r1）＋Ｆ（r3）
Fb＝Ｆ（r2）＋Ｆ（r4） ………(2)
ここで、ｒi（ｉ＝１〜４）は各パターンの中
心からａ点、ｂ点までの距離であつて、近接効果
を考慮したとき、各点での露光強度は周囲の描画
パターンからの距離の関数になることから、便宜
上このように表現できる。但し、厳密に求めるに
はＦ（ｒi）は、(1)式で与えられるｆ（ｒ）を、
面積Ｓの微小ビームで当該パターン中の点（ａ点
またはｂ点までの距離がｒである点）を露光した
ときのａ点またはｂ点での露光強度とし、当該パ
ターン全体にわたつて積分した次式(3)で得られる
ことになる。
心からａ点、ｂ点までの距離であつて、近接効果
を考慮したとき、各点での露光強度は周囲の描画
パターンからの距離の関数になることから、便宜
上このように表現できる。但し、厳密に求めるに
はＦ（ｒi）は、(1)式で与えられるｆ（ｒ）を、
面積Ｓの微小ビームで当該パターン中の点（ａ点
またはｂ点までの距離がｒである点）を露光した
ときのａ点またはｂ点での露光強度とし、当該パ
ターン全体にわたつて積分した次式(3)で得られる
ことになる。
Ｆ（ｒi）＝∫sｆ（ｒ）ds ………(3)
作成すべき露光パターンの各単位パターンに対
する寸法補正量の決定と露光パターン描画の処理
手順は以下の通りとする。
する寸法補正量の決定と露光パターン描画の処理
手順は以下の通りとする。
(i) 寸法補正量ｌの初期値を設定する。
(ii) その寸法補正量ｌに対応して、(2)、(3)式によ
りFa、Fbを算出し、露光強度比Fb／Faを計算
する。
りFa、Fbを算出し、露光強度比Fb／Faを計算
する。
(iii) Fb／Fa＞ε（εは予め与えられた閾値で、
露光条件が定まれば決まる一定量）であればｌ
を更新（増加）し、(i)、(ii)を繰り返す。（尚、
これは寸法補正量ｌの初期値を十分小さい値に
設定した場合であり、これとは逆にｌの初期値
を十分大きく設定しておいてFb／Fa＜εであ
ればｌを減少させるように更新する手順を採つ
てもよい。） (iv) Fb／Fa＝εとなつた時点のｌ（＝lo）を求
める。
露光条件が定まれば決まる一定量）であればｌ
を更新（増加）し、(i)、(ii)を繰り返す。（尚、
これは寸法補正量ｌの初期値を十分小さい値に
設定した場合であり、これとは逆にｌの初期値
を十分大きく設定しておいてFb／Fa＜εであ
ればｌを減少させるように更新する手順を採つ
てもよい。） (iv) Fb／Fa＝εとなつた時点のｌ（＝lo）を求
める。
(v) loで寸法補正した描画パターンで当該露光パ
ターンを描画する。
ターンを描画する。
以 上
上記の予め与えられた閾値εは、電子ビーム加
速電圧やレジストの種類、塗布厚などの露光条件
が定まれば決定される一定値であつて、その導出
は以下の手順で行う。
速電圧やレジストの種類、塗布厚などの露光条件
が定まれば決定される一定値であつて、その導出
は以下の手順で行う。
即ち、εとしては、近接効果によるパターン寸
法誤差が最も強く現れ、かつパターン形成上も最
も重大な問題となる第２図ａのような場合、つま
り２つのパターンが最小解像限界ギヤツプを介し
て近接している場合に、ちようど最小解像限界ギ
ヤツプを与えるような寸法補正量loをもつて描画
したときのFb／Faを用いる。
法誤差が最も強く現れ、かつパターン形成上も最
も重大な問題となる第２図ａのような場合、つま
り２つのパターンが最小解像限界ギヤツプを介し
て近接している場合に、ちようど最小解像限界ギ
ヤツプを与えるような寸法補正量loをもつて描画
したときのFb／Faを用いる。
具体的算出は次のようにする。即ち、上記の場
合に、ｂ点について寸法補正量ｌを変えてａ点の
露光強度と２つのパターンの中間での露光強度を
(2)、(3)式に基いて求め、この２つの露光強度が何
れも現像エネルギ（レジストが溶解可能となる電
子ビーム照射量）となるときの寸法loを求める。
そして寸法補正量をloとしたときのａ点、ｂ点で
の露光強度比Fb／Faをεとする。
合に、ｂ点について寸法補正量ｌを変えてａ点の
露光強度と２つのパターンの中間での露光強度を
(2)、(3)式に基いて求め、この２つの露光強度が何
れも現像エネルギ（レジストが溶解可能となる電
子ビーム照射量）となるときの寸法loを求める。
そして寸法補正量をloとしたときのａ点、ｂ点で
の露光強度比Fb／Faをεとする。
第４図はこのような近接パターンを露光する場
合の各サンプル点での露光強度比と寸法補正量と
の関係を示す図で、縦軸に露光強度比Fb／Fa
を、横軸に寸法補正量ｌをとり、プロツトしたも
のである。同図から、寸法補正量ｌが小さい程ａ
点での近接効果による露光強度が大となる傾向が
明らかであり、最小解像限界ギヤツプを介して相
対向する２つのパターンについても、補正量loの
とき露光強度比Fb／Faがεとなり、最小解像限
界ギヤツプのパターンの形成が可能となる。
合の各サンプル点での露光強度比と寸法補正量と
の関係を示す図で、縦軸に露光強度比Fb／Fa
を、横軸に寸法補正量ｌをとり、プロツトしたも
のである。同図から、寸法補正量ｌが小さい程ａ
点での近接効果による露光強度が大となる傾向が
明らかであり、最小解像限界ギヤツプを介して相
対向する２つのパターンについても、補正量loの
とき露光強度比Fb／Faがεとなり、最小解像限
界ギヤツプのパターンの形成が可能となる。
パターン間のギヤツプ幅が異なる他の隣接パタ
ーンの場合は、両パターンの対向する外側の辺間
及び内側の辺間の間隔が異なり、これは(2)式にお
いてr3とr4が変わることを意味する。このような
場合についても、それぞれ、外側の辺上の点（ａ
点相当）及び内側の辺上の点（ｂ点相当）での露
光強度の比Fb／Faを算出し、かくして第４図の
ようなFb／Faと補正量ｌとの関係を求める。そ
して内側の辺の寸法補正量として、両パターンの
対向する内側の辺上の点と外側の辺上の点での露
光強度がεとなるだけの幅ｌを選定する。露光強
度比が、補正量０でもεに達しない場合は、補正
量０とする。これによれば、近似的ではあるが、
近接効果による寸法誤差を一定の大きさ以下に抑
え込むことができ、しかも、一般的には最も寸法
精度上の要求のきびしい最小解像限界ギヤツプの
パターンは正確に形成できることになる。そし
て、上記の露光強度比と寸法補正量の関係は(2)、
(3)式から一義的に求められるので、露光データ作
成のための演算が容易である。
ーンの場合は、両パターンの対向する外側の辺間
及び内側の辺間の間隔が異なり、これは(2)式にお
いてr3とr4が変わることを意味する。このような
場合についても、それぞれ、外側の辺上の点（ａ
点相当）及び内側の辺上の点（ｂ点相当）での露
光強度の比Fb／Faを算出し、かくして第４図の
ようなFb／Faと補正量ｌとの関係を求める。そ
して内側の辺の寸法補正量として、両パターンの
対向する内側の辺上の点と外側の辺上の点での露
光強度がεとなるだけの幅ｌを選定する。露光強
度比が、補正量０でもεに達しない場合は、補正
量０とする。これによれば、近似的ではあるが、
近接効果による寸法誤差を一定の大きさ以下に抑
え込むことができ、しかも、一般的には最も寸法
精度上の要求のきびしい最小解像限界ギヤツプの
パターンは正確に形成できることになる。そし
て、上記の露光強度比と寸法補正量の関係は(2)、
(3)式から一義的に求められるので、露光データ作
成のための演算が容易である。
これに反して、厳密に寸法補正量を求めるため
には、対向する内側の辺がいかなる位置のとき現
像エネルギとなるかを求める必要があり、この位
置を寸法補正量に対して独立に種々設定して露光
強度を求める計算が必要となる。これには、一般
的には膨大な計算が必要となり、実用上は実施困
難である。
には、対向する内側の辺がいかなる位置のとき現
像エネルギとなるかを求める必要があり、この位
置を寸法補正量に対して独立に種々設定して露光
強度を求める計算が必要となる。これには、一般
的には膨大な計算が必要となり、実用上は実施困
難である。
本発明の方法では露光データ作成の計算は比較
的容易であり、かつ実用上満足すべき寸法補正結
果を得ることができるものである。実際的には上
記寸法補正量はパターンデータ作成時に決定して
しまい、そのデータは第５図の如き装置なら電子
計算機６に格納され電子計算機６によつて、XY
偏向器４を駆動しビームスポツトを歩進させ所定
のパターンを塗り潰すように照射して描画を行な
う。第５図は典型的な電子ビーム露光装置の基本
構成の概念図である。電子ビーム露光装置本体１
は電子銃２収束電子レンズ系３、XY偏向器４を
有し細く絞られた電子ビームをレジストが塗布さ
れた基板、試料５に照射するものでその試料５上
の電子ビームスポツトの位置は電子計算機６から
のパターンデータでDA変換器７、増幅器８を介
して、XY偏向器４を駆動することによつて制御
される。電子ビームは計算機６からの信号に応じ
て、ブランキング装置によつて試料５上へ照射さ
れるものである。
的容易であり、かつ実用上満足すべき寸法補正結
果を得ることができるものである。実際的には上
記寸法補正量はパターンデータ作成時に決定して
しまい、そのデータは第５図の如き装置なら電子
計算機６に格納され電子計算機６によつて、XY
偏向器４を駆動しビームスポツトを歩進させ所定
のパターンを塗り潰すように照射して描画を行な
う。第５図は典型的な電子ビーム露光装置の基本
構成の概念図である。電子ビーム露光装置本体１
は電子銃２収束電子レンズ系３、XY偏向器４を
有し細く絞られた電子ビームをレジストが塗布さ
れた基板、試料５に照射するものでその試料５上
の電子ビームスポツトの位置は電子計算機６から
のパターンデータでDA変換器７、増幅器８を介
して、XY偏向器４を駆動することによつて制御
される。電子ビームは計算機６からの信号に応じ
て、ブランキング装置によつて試料５上へ照射さ
れるものである。
なお、実施例ではネガレジストの膜厚の厚い場
合に対して述べたが、レジスト膜厚の薄い場合、
又ポジレジストの場合に対しても、本発明よる手
法を適用することにより高精度のパターンを得る
ことができるのは、勿論である。
合に対して述べたが、レジスト膜厚の薄い場合、
又ポジレジストの場合に対しても、本発明よる手
法を適用することにより高精度のパターンを得る
ことができるのは、勿論である。
以上の様に本発明によれば、容易にパターン寸
法補正量を見い出すことができ、寸法補正による
近接効果補正により、レジスト膜厚が厚い場合で
も高精度のパターンを得ることができる。
法補正量を見い出すことができ、寸法補正による
近接効果補正により、レジスト膜厚が厚い場合で
も高精度のパターンを得ることができる。
第１図は、寸法補正量を決定するため、従来考
えられていた手順を説明するためのパターン、第
２図〜第４図は、本発明の手法を説明するための
図、第５図は、電子ビーム露光システムの基本的
構成の例を示している。
えられていた手順を説明するためのパターン、第
２図〜第４図は、本発明の手法を説明するための
図、第５図は、電子ビーム露光システムの基本的
構成の例を示している。
Claims (1)
- １ 電子ビームをレジストが塗布された試料上に
照射して描画することにより、所定の露光パター
ンを作成する電子ビーム露光方法において、作成
すべき露光パターン中の各単位パターンの設計パ
ターンに対し寸法補正を施した描画パターンに基
づいて電子ビーム描画を行なうに際し、描画パタ
ーンの相対する縁部における露光強度を求め、該
パターン縁部間の露光強度比が所定の閾値以下と
なるように寸法補正を行つて前記縁部を設定し、
縮小補正した描画パターンを定めることを特徴と
する電子ビーム露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56107767A JPS5810824A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 電子ビ−ム露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56107767A JPS5810824A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 電子ビ−ム露光方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5810824A JPS5810824A (ja) | 1983-01-21 |
| JPS6262047B2 true JPS6262047B2 (ja) | 1987-12-24 |
Family
ID=14467480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56107767A Granted JPS5810824A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 電子ビ−ム露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5810824A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6041220A (ja) * | 1983-08-17 | 1985-03-04 | Fujitsu Ltd | 露光パタ−ンの検査方法 |
-
1981
- 1981-07-10 JP JP56107767A patent/JPS5810824A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5810824A (ja) | 1983-01-21 |
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