JP4603305B2 - Exposure method, pattern dimension adjustment method, and focal blur amount acquisition method - Google Patents
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Description
本発明は、露光方法、特に電子ビーム露光における近接効果補正に係り、近接効果補正を施したマスクを用いた電子ビーム露光におけるパターン寸法調整方法、或いはパターン寸法調整に用いる焦点ぼかし量取得方法に関する。 The present invention relates to an exposure method, and more particularly to proximity effect correction in electron beam exposure, and more particularly to a pattern size adjustment method in electron beam exposure using a mask subjected to proximity effect correction, or a focus blur amount acquisition method used in pattern size adjustment.
半導体デバイスの微細化の進展を担うリソグラフィ技術は半導体製造プロセスのなかでも唯一パターンを生成する極めて重要なプロセスである。従来、半導体デバイスの生産では光露光技術が用いられてきたが、近年、先端デバイスのパターン寸法が限界解像度に近づきつつあり、高解像露光技術の開発が急務となっている。
電子ビーム露光技術は本質的に優れた解像性を有しており、DRAM(Dynamicrandom access memory)を代表とする最先端デバイスの開発や一部ASIC(application specific integrated circuit)の生産に用いられている。しかし、従来の可変成形露光法ではパターンを一筆描きの要領で描画するため単位時間当たりのウェハ処理能力すなわちスループットが低く、デバイスの量産には不向きであった。
現在、次世代の露光技術として電子ビームプロジェクション(分割縮小転写)(Electron Projection Lithography:EPL)技術が提案されており、昨今、その研究開発が行われている。
Lithography technology, which is responsible for the progress of miniaturization of semiconductor devices, is an extremely important process for generating a pattern among semiconductor manufacturing processes. Conventionally, optical exposure technology has been used in the production of semiconductor devices, but in recent years, the pattern dimensions of advanced devices are approaching the limit resolution, and the development of high-resolution exposure technology has become an urgent task.
Electron beam exposure technology has excellent resolution, and is used for the development of state-of-the-art devices such as DRAM (Dynamic random access memory) and for the production of some ASIC (application specific integrated circuit). Yes. However, in the conventional variable shaping exposure method, the pattern is drawn in the manner of one stroke, so the wafer processing capacity per unit time, that is, the throughput is low, which is not suitable for mass production of devices.
At present, an electron beam projection (EPL) technique has been proposed as a next-generation exposure technique, and its research and development is being conducted recently.
図14は、EPL露光装置の動作を説明するための概念図である。
まず、EPL露光装置におけるマスクステージには、1つの半導体チップについての露光単位領域となるサブフィールド320を投影転写するためのサブフィールドパターンが形成されたサブフィールドマスク350が格子状に整列形成されたマスク340が配置される。サブフィールド320が電子ビーム330(荷電粒子ビーム)を照射する際の1ショットに対応する領域である。サブフィールドマスク350には、それぞれ、電子ビーム330が透過する種々のサブフィールドパターンが形成されている。そして、荷電粒子ソースから照射された電子ビーム330は、偏向器により偏向され、所定のサブフィールドマスク350のパターンを照射し、透過した電子ビーム330は、電子レンズにより縮小されウェハ300上に区分けされた複数の半導体チップ領域310のうち、1つの半導体チップ領域の中の露光単位領域となるサブフィールド320を照射することによりサブフィールドマスク350に形成されたサブフィールドパターンを投影転写する。次に、その列の隣に位置するサブフィールドマスク350のサブフィールドパターンを電子ビーム330が照射するように、偏向器により偏向され、同様に、前記1つの半導体チップについての隣のサブフィールド320を照射することによりサブフィールドマスク350に形成されたサブフィールドパターンを隣のサブフィールド320に投影転写する。これを順次繰り返し、その列のサブフィールドマスク350のサブフィールドパターンを照射し終わったら、2列目のサブフィールドマスク350の先頭がウェハ300に投影転写できる位置に、マスクステージとウェハステージとを移動させ、順次、2列目のサブフィールドマスク350の種々のサブフィールドパターンを照射する。このようにして、全列のサブフィールドマスク350のサブフィールドパターンを照射することにより、1つの半導体チップ領域310についての露光が終了する。かかる動作をウェハ300上に区分けされた全ての半導体チップ領域310に対して行っていく。その他、EPL露光装置については、以下の文献に記載されている(例えば、特許文献1、非特許文献1,2参照)。
FIG. 14 is a conceptual diagram for explaining the operation of the EPL exposure apparatus.
First, on a mask stage in an EPL exposure apparatus, a subfield mask 350 on which a subfield pattern for projecting and transferring a subfield 320 serving as an exposure unit region for one semiconductor chip is formed in a grid pattern. A mask 340 is disposed. The subfield 320 is an area corresponding to one shot when the electron beam 330 (charged particle beam) is irradiated. The subfield mask 350 is formed with various subfield patterns through which the electron beam 330 is transmitted. Then, the electron beam 330 irradiated from the charged particle source is deflected by a deflector and irradiated with a pattern of a predetermined subfield mask 350, and the transmitted electron beam 330 is reduced by the electron lens and divided on the wafer 300. Of the plurality of semiconductor chip regions 310, the subfield pattern formed on the subfield mask 350 is projected and transferred by irradiating the subfield 320 serving as an exposure unit region in one semiconductor chip region. Next, the subfield pattern of the subfield mask 350 located next to the column is deflected by a deflector so that the electron beam 330 irradiates, and similarly, the adjacent subfield 320 for the one semiconductor chip is changed. By irradiation, the subfield pattern formed on the subfield mask 350 is projected and transferred to the adjacent subfield 320. This is repeated in sequence, and after the irradiation of the subfield pattern of the subfield mask 350 in that column is completed, the mask stage and the wafer stage are moved to a position where the top of the subfield mask 350 in the second column can be projected and transferred to the wafer 300. Then, various subfield patterns of the subfield mask 350 in the second column are sequentially irradiated. In this way, exposure of one semiconductor chip region 310 is completed by irradiating the subfield pattern of the subfield mask 350 of all rows. Such an operation is performed on all the semiconductor chip regions 310 divided on the wafer 300. In addition, the EPL exposure apparatus is described in the following documents (for example, see Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2).
図15は、EPLの露光原理について説明するための図である。
図15において、例えば、貫通した開口部150による開口パターンを形成した散乱マスクの一例としてのステンシルマスク100に、100kVで加速した電子を照射する。ステンシルマスク100の材料として通常厚さ2μm程度のシリコン(Si)が用いられる。ステンシルマスク100の開口部150ではない部分に入射した電子ビーム330は、開口部150ではない部分で大きく散乱される。散乱されたマスク散乱電子331は、対物レンズ380の後方焦平面に置かれた制限アパーチャ370でそのほとんどが阻止される。一方、開口部150を透過した像形成電子332は、開口部150を自由通過するため、投影レンズ360により投影され、偏向器で偏向された像形成電子332のほとんどの電子が制限アパーチャ370を通過することができる。このアパーチャ透過率の違いによりウェハ300上にマスク像のコントラストが形成される。これを散乱コントラストと呼ぶ。そして、ウェハ300上に塗布されたネガ型レジストが、その後に現像されると、図14に示すレジスト像301が形成されることになる。なお、マスクとしてはステンシルのほかマスクパターン全面が薄いメンブレンで保持されるメンブレンマスクも利用可能である。EPL露光装置に用いるマスクについて文献に開示されている(例えば、特許文献2、3参照)。
FIG. 15 is a diagram for explaining the EPL exposure principle.
In FIG. 15, for example, an electron accelerated at 100 kV is irradiated onto a
図16は、代表的材料で製造されたステンシルマスクとメンブレンマスクの例を示す図である。
図16(a)(b)では、特に、パターン部分だけを示し、その他は省略している。図16(a)において、ステンシルマスク100は、例えば、2μmの厚さのSiで形成された例を示す。また、図16(b)において、メンブレンマスク200は、30〜50nmの厚さのダイアモンドライクカーボン(DLC)メンブレン上にパターンが形成された600nm程度の厚さのDLC散乱層が形成された例を示す(例えば、非特許文献3参照)。ここで、上述したようにEPL技術では散乱コントラストにより像が形成されるため、散乱マスクの構造は電子散乱を考慮して決定される。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a stencil mask and a membrane mask manufactured with typical materials.
In FIGS. 16 (a) and 16 (b), only the pattern portion is particularly shown and the others are omitted. FIG. 16A shows an example in which the
ここで、現在開発されている露光装置では、サブフィールドである電子ビームの照射領域はウェハ上で0.25mm角程度であり、この転写エリアをステップアンドリピート方式で順次縮小転写される。
図17は、基板内における電子の散乱を説明するための図である。
図17に示すように、電子ビーム露光では、電子がレジストに侵入した際にレジストと衝突(前方散乱)をしながらレジストにエネルギーを与えるが、そのまま基板に入射した電子の一部が基板の構成原子との散乱で跳ね返り、後方散乱電子として再びレジストに侵入する。
図18は、レジストにおける露光強度とエネルギーが蓄積される範囲との関係を示す図である。
上述したように、電子ビーム露光では、電子が後方散乱電子として再びレジストに侵入するため、図18に示すようにレジストには電子入射点以外にも広範囲にわたりエネルギーが蓄積される。電子入射点からの距離をrとして露光強度をf(r)とすると2つのガウシアンの和として近似することができる。このf(r)を露光強度(EID:Exposure Intensity Distribution)関数と呼び、近接効果補正の際によく用いられる。前方散乱と後方散乱によるガウス分布の広がりを前方散乱径(βf)と後方散乱径(βb)と呼ぶ。また前方散乱によるエネルギー蓄積の総量と後方散乱によるエネルギー蓄積の総量の比を反射係数(η)と呼ぶ。実際には、ビームブラーは前方散乱径へ二乗和として取り込まれる。
Here, in the currently developed exposure apparatus, the irradiation area of the electron beam as a subfield is about 0.25 mm square on the wafer, and this transfer area is sequentially reduced and transferred by the step-and-repeat method.
FIG. 17 is a diagram for explaining electron scattering in the substrate.
As shown in FIG. 17, in electron beam exposure, when electrons enter the resist, energy is given to the resist while colliding with the resist (forward scattering). It rebounds by scattering with atoms and enters the resist again as backscattered electrons.
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the exposure intensity and the energy accumulation range in a resist.
As described above, in electron beam exposure, electrons enter the resist again as backscattered electrons, so that energy is accumulated in the resist over a wide range other than the electron incident point as shown in FIG. If the distance from the electron incident point is r and the exposure intensity is f (r), it can be approximated as the sum of two Gaussians. This f (r) is called an exposure intensity (EID: Exposure Intensity Distribution) function, and is often used in proximity effect correction. The spread of the Gaussian distribution due to forward scattering and backward scattering is called the forward scattering diameter (βf) and the backward scattering diameter (βb). The ratio between the total amount of energy accumulated by forward scattering and the total amount of energy accumulated by backscattering is called the reflection coefficient (η). In practice, the beam blur is incorporated as a square sum into the forward scattering diameter.
図19は、マスクバイアスによる近接効果補正を説明するための図である。
前方散乱と後方散乱によるガウス分布の広がりのため入射点以外にもエネルギーが与えられ電子ビーム露光特有の近接効果が生じる。特に後方散乱電子によるエネルギー蓄積は広範囲に及ぶためパターン密度によって露光強度が変化する。ちなみに100kVで加速された電子のシリコン(Si)での後方散乱径は約30ミクロン程度になる。この近接効果を補正する手法としてマスクバイアス法が用いられる(例えば、非特許文献4参照)。この手法は一度に露光されるエリアが後方散乱径よりも大きな場合には露光量補正が不可能であるため有効である。マスクバイアス法ではパターン密度の違いにより変化するパターン寸法をマスクサイズを調整(マスクバイアス)することにより近接効果を補正する。バイアス量はEID関数を用いて露光強度を計算し、パターンが設計通りの寸法になるように計算機により求められる。
FIG. 19 is a diagram for explaining the proximity effect correction by the mask bias.
Due to the spread of the Gaussian distribution due to forward scattering and back scattering, energy is given in addition to the incident point, and a proximity effect peculiar to electron beam exposure occurs. In particular, since the energy accumulation by backscattered electrons covers a wide range, the exposure intensity varies depending on the pattern density. Incidentally, the backscattered diameter of electrons accelerated at 100 kV in silicon (Si) is about 30 microns. A mask bias method is used as a method for correcting the proximity effect (see, for example, Non-Patent Document 4). This method is effective because the exposure amount cannot be corrected when the area exposed at one time is larger than the backscattering diameter. In the mask bias method, the proximity effect is corrected by adjusting the mask size (mask bias) for a pattern dimension that changes due to a difference in pattern density. The bias amount is obtained by a calculator so that the exposure intensity is calculated using an EID function and the pattern has a dimension as designed.
その他、近接効果補正に関し、リサイズ(バイアス)量を後方散乱電子によるエネルギー蓄積量とビームブラーとから求める手法が文献に記載されている(例えば、特許文献4,5参照)。 In addition, with regard to proximity effect correction, a method for obtaining a resize (bias) amount from an energy accumulation amount due to backscattered electrons and beam blur is described in the literature (for example, see Patent Documents 4 and 5).
また、GHOST法による近接効果補正に関し、補助露光ビームの形成方法およびその最適ボケ量を決定する手法が文献に記載されている(例えば、特許文献6,7参照)。
マスクバイアス法による近接効果補正ではEID関数を用いて露光強度を計算し予めバイアス量を求め、寸法バイアスを施されたマスクを用いるため、一度マスクを作製してしまうと補正量を調整することができない。実際には近接効果補正で求めたバイアス量が適正でなかった場合や、レジストの種類によっては所望の補正結果が得られない場合が多い。そのため、補正量が適正でなかった場合や所望の補正結果が得られない場合に、マスクを何度も再作成する必要がある。しかし、マスク作製には膨大な時間とコストを要するため、時間的、経済的に大きな問題となる。 In proximity effect correction by the mask bias method, an exposure intensity is calculated using an EID function, a bias amount is obtained in advance, and a dimensionally biased mask is used. Therefore, once a mask is manufactured, the correction amount can be adjusted. Can not. Actually, in many cases, the bias amount obtained by the proximity effect correction is not appropriate, or a desired correction result cannot be obtained depending on the type of resist. Therefore, it is necessary to recreate the mask many times when the correction amount is not appropriate or when a desired correction result cannot be obtained. However, since the mask fabrication requires enormous time and cost, it becomes a big problem in terms of time and cost.
本発明は、上述した従来の問題点を克服し、マスクを変更しなくても所望するパターンが得られるように露光することを目的とする。さらに、所望するパターンが得られるように露光するパターン寸法を調整する手法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to overcome the conventional problems described above and to perform exposure so that a desired pattern can be obtained without changing the mask. Furthermore, it aims at providing the method of adjusting the pattern dimension to expose so that a desired pattern may be obtained.
本発明の露光方法は、
近接効果を補正する手段が施されたマスクを用いて電子ビーム露光を行なう露光方法であって、
露光を行なう場合に、焦点をぼかした電子ビームを用いて露光することを特徴とする。
The exposure method of the present invention comprises:
An exposure method for performing electron beam exposure using a mask provided with a means for correcting a proximity effect,
When exposure is performed, exposure is performed using an electron beam with a blurred focus.
後述するように、焦点をぼかしてビームブラーを変化させることにより、パターン幅が変化する。よって、マスクに施された近接効果を補正する手段が適正でなかったとしても焦点をぼかしてビームブラーを変化させることにより所望するパターン幅を得ることができる。 As will be described later, the pattern width is changed by changing the beam blur by defocusing. Therefore, even if the means for correcting the proximity effect applied to the mask is not appropriate, the desired pattern width can be obtained by changing the beam blur by blurring the focal point.
ここで、本発明における前記マスクは、マスクバイアス法により近接効果を補正する手段が施されたことを特徴とする。 Here, the mask according to the present invention is characterized in that means for correcting the proximity effect by a mask bias method is applied.
マスクは、マスクバイアス法により近接効果が補正された場合、上述したように一度作製してしまうと補正量を調整することができない。よって、本発明は、補正量を調整することができないマスクを用いた場合に、特に有効である。 When the proximity effect is corrected by the mask bias method, the correction amount cannot be adjusted once the mask is manufactured as described above. Therefore, the present invention is particularly effective when a mask whose adjustment amount cannot be adjusted is used.
本発明における前記露光方法は、近接効果が過補正された前記マスクを用いることを特徴とする。 The exposure method according to the present invention is characterized by using the mask in which the proximity effect is overcorrected.
後述するように、焦点をぼかしてビームブラーを変化させると、近接効果でパターン幅が小さくなる領域では、パターン幅が小さくなり、近接効果でパターン幅が大きくなる領域では、パターン幅が大きくなる方向に変化させることができる。よって、近接効果が過補正された前記マスクを用いることで、過補正された分を調整することができる。さらに、最初から意図的に、例えば、バイアス量を最適値より大きめに施し、近接効果が過補正された前記マスクを用いることにより、補正量が適正でなかった場合や所望の補正結果が得られなかった場合の前記マスクを生かすための事後調整機能としての効果だけでなく、最初から本発明により適正寸法に合わせ込むようにすることができる。 As will be described later, when the focus blur is changed and the beam blur is changed, the pattern width becomes smaller in the region where the pattern width becomes smaller due to the proximity effect, and the pattern width becomes larger in the region where the pattern width becomes larger due to the proximity effect. Can be changed. Therefore, the amount of overcorrection can be adjusted by using the mask in which the proximity effect is overcorrected. Furthermore, intentionally, for example, by applying the bias amount larger than the optimum value and using the mask in which the proximity effect is overcorrected, the correction amount is not appropriate or a desired correction result is obtained. In addition to the effect as a post-adjustment function for taking advantage of the mask in the absence of the mask, the present invention can be adjusted to an appropriate dimension from the beginning.
本発明のパターン寸法調整方法は、
所定の領域にバイアスが施されたマスクを用いて、焦点を合わせた電子ビームにより基板に露光を行なうベストフォーカス露光工程と、
前記ベストフォーカス露光工程の結果、前記バイアスが施された所定の領域から露光され前記基板に形成されたパターンのパターン幅が、前記バイアスのバイアス量が大き過ぎたために所望するパターン幅とならない場合に、前記焦点をぼかしながら次回の基板に露光を行ない、前記所望するパターン幅となる焦点のぼかし量を取得するデフォーカス露光工程と、
を備え、
前記デフォーカス露光工程により前記焦点のぼかし量が取得された後に露光する基板に対し、前記焦点のぼかし量に合わせて焦点をぼかした露光を行ない、前記焦点のぼかし量が取得された後に露光する基板に形成されるパターンの寸法を調整することを特徴とする。
The pattern dimension adjusting method of the present invention is
A best focus exposure step of exposing the substrate with a focused electron beam using a mask biased in a predetermined area;
As a result of the best focus exposure step, when the pattern width of the pattern exposed on the biased predetermined region and formed on the substrate does not become a desired pattern width because the bias amount of the bias is too large. A defocus exposure step of performing exposure on the next substrate while blurring the focal point, and obtaining a focal blur amount corresponding to the desired pattern width;
With
The substrate to be exposed after the focal blur amount is acquired by the defocus exposure step is subjected to exposure with the focal point being blurred in accordance with the focal blur amount, and is exposed after the focal blur amount is acquired. The size of the pattern formed on the substrate is adjusted.
パターンのパターン幅が、前記バイアスのバイアス量が大き過ぎたために所望するパターン幅とならない場合に、焦点をぼかしながら次回の基板に露光を行なうことで、前記所望するパターン幅に合わせることができる。さらに、前記デフォーカス露光工程により前記焦点のぼかし量が取得されることにより、上述したようにバイアスが施されたマスクを廃棄することなく使用することができる。 When the pattern width does not become a desired pattern width because the bias amount is too large, the next pattern can be exposed to the desired pattern width while blurring the focus. Further, by obtaining the focal blur amount by the defocus exposure step, the biased mask as described above can be used without being discarded.
また、本発明における前記デフォーカス露光工程において、前記バイアスが施された所定の領域から露光され前記基板に形成されたパターンのパターン密度が相対的に小さい領域であって、形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合に、前記焦点をぼかした電子ビームを用いて前記次回の基板に露光を行なうことを特徴とする。 Further, in the defocus exposure step according to the present invention, the pattern of the pattern formed is a region in which the pattern density of the pattern formed on the substrate exposed from the biased predetermined region is relatively small. When the width is larger than a desired pattern width, the next substrate is exposed using the electron beam having a blurred focus.
後述するように、焦点をぼかしてビームブラーを変化させると、パターンのパターン密度が相対的に小さくなる領域では、パターン幅が小さくなる。よって、かかる領域で形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合に、焦点をぼかした電子ビームを用いて前記次回の基板に電子ビーム露光を行なうことにより所望するパターン幅に調整することができる。 As will be described later, when the beam blur is changed by defocusing the focus, the pattern width is reduced in a region where the pattern density of the pattern is relatively reduced. Therefore, when the pattern width of the pattern formed in such a region is larger than the desired pattern width, the next pattern is adjusted to the desired pattern width by performing electron beam exposure on the next substrate using the focused electron beam. be able to.
同様に、本発明における前記デフォーカス露光工程において、前記バイアスが施された所定の領域から露光され前記基板に形成されたパターンのパターン密度が相対的に大きい領域であって、形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合に、前記焦点をぼかした電子ビームを用いて前記次回の基板に露光を行なうことを特徴とする。 Similarly, in the defocus exposure step according to the present invention, the pattern exposed to the biased predetermined area and formed on the substrate has a relatively high pattern density, and When the pattern width is smaller than the desired pattern width, the next substrate is exposed using the electron beam with the focus being blurred.
後述するように、焦点をぼかしてビームブラーを変化させると、パターンのパターン密度が相対的に大きくなる領域では、パターン幅が大きくなる。よって、かかる領域で形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合に、焦点をぼかした電子ビームを用いて前記次回の基板に電子ビーム露光を行なうことにより所望するパターン幅に調整することができる。 As will be described later, when the beam blur is changed by defocusing, the pattern width increases in a region where the pattern density of the pattern is relatively large. Therefore, when the pattern width of the pattern formed in such a region is smaller than the desired pattern width, the next pattern is adjusted to the desired pattern width by performing electron beam exposure on the next substrate using the focused electron beam. be able to.
また、本発明における前記ベストフォーカス露光工程において、前記マスクは、所定の露光強度を基準として前記所定の領域にバイアスが施され、
前記デフォーカス露光工程において、前記基準とした所定の露光強度を変更せずに、焦点をぼかして露光を行なうことを特徴とする。
Further, in the best focus exposure step according to the present invention, the mask is biased to the predetermined region with reference to a predetermined exposure intensity,
In the defocus exposure step, exposure is performed with the focus being defocused without changing the predetermined exposure intensity as the reference.
前記基準とした所定の露光強度を変更しないことにより、焦点をぼかして露光を行なった際に、基準とした所定の露光強度で適正な寸法が得られる領域に影響を与えないようにすることができる。 By not changing the predetermined exposure intensity based on the reference, it is possible to avoid affecting an area where an appropriate dimension can be obtained with the predetermined exposure intensity based on the reference when the exposure is performed with the focus being blurred. it can.
本発明の焦点ぼかし量取得方法は、
焦点を合わせた電子ビームを用いて基板に露光を行なうベストフォーカス露光工程と、
前記ベストフォーカス露光工程により前記基板に行なわれた露光の結果、前記基板に形成された相対的にパターン密度が小さい領域のパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合に、焦点をぼかした電子ビームを用いて前記基板とは異なる基板に露光を行なうデフォーカス露光工程と、
を備え、
前記デフォーカス露光工程において、前記基板とは異なる基板に形成された相対的にパターン密度が小さい領域のパターン幅が前記所望するパターン幅となる前記焦点のぼかし量を取得することを特徴とする。
The focal blur amount acquisition method of the present invention is:
A best focus exposure step of exposing the substrate using a focused electron beam;
As a result of exposure performed on the substrate by the best focus exposure step, when a pattern width of a relatively small pattern density formed on the substrate is larger than a desired pattern width, a focused electron beam is Using a defocus exposure step of exposing a substrate different from the substrate,
With
In the defocus exposure step, the blurring amount of the focal point at which a pattern width of a region having a relatively small pattern density formed on a substrate different from the substrate becomes the desired pattern width is obtained.
後述するように、焦点をぼかしてビームブラーを変化させると、パターンのパターン密度が相対的に小さくなる領域では、パターン幅が小さくなる。よって、かかる領域で形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合に、前記焦点のぼかし量を取得することにより、以降に露光する基板に対し、所望するパターン幅に調整することができる。 As will be described later, when the beam blur is changed by defocusing the focus, the pattern width is reduced in a region where the pattern density of the pattern is relatively reduced. Therefore, when the pattern width of the pattern formed in such a region is larger than the desired pattern width, it is possible to adjust the desired pattern width for the substrate to be subsequently exposed by obtaining the focal blur amount. it can.
また、本発明の焦点ぼかし量取得方法は、
焦点を合わせた電子ビームを用いて基板に露光を行なうベストフォーカス露光工程と、
前記ベストフォーカス露光工程により前記基板に行なわれた露光の結果、前記基板に形成された相対的にパターン密度が大きい領域のパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合に、焦点をぼかした電子ビームを用いて前記基板とは異なる基板に露光を行なうデフォーカス露光工程と、
を備え、
前記デフォーカス露光工程において、前記基板とは異なる基板に形成された相対的にパターン密度が大きい領域のパターン幅が前記所望するパターン幅となる前記焦点のぼかし量を取得することを特徴とする。
In addition, the method of acquiring the focal blur amount according to the present invention is
A best focus exposure step of exposing the substrate using a focused electron beam;
As a result of exposure performed on the substrate by the best focus exposure step, when a pattern width of a relatively high pattern density region formed on the substrate is smaller than a desired pattern width, a focused electron beam is generated. Using a defocus exposure step of exposing a substrate different from the substrate,
With
In the defocus exposure step, the blurring amount of the focal point where the pattern width of a region having a relatively high pattern density formed on a substrate different from the substrate becomes the desired pattern width is obtained.
後述するように、焦点をぼかしてビームブラーを変化させると、パターンのパターン密度が相対的に大きくなる領域では、パターン幅が大きくなる。よって、かかる領域で形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合に、前記焦点のぼかし量を取得することにより、以降に露光する基板に対し、所望するパターン幅に調整することができる。 As will be described later, when the beam blur is changed by defocusing, the pattern width increases in a region where the pattern density of the pattern is relatively large. Therefore, when the pattern width of the pattern formed in such a region is smaller than the desired pattern width, it is possible to adjust the desired pattern width for the substrate to be subsequently exposed by obtaining the focal blur amount. it can.
以上説明したように、本発明によれば、相対的にパターン密度が小さい領域のパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合、或いは、相対的にパターン密度が大きい領域のパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合に、以降に露光する基板に対してパターン幅寸法を調整することができる。パターン幅寸法を調整することができるので、最適なパターン幅寸法を得ることができる。さらに、パターン幅寸法を調整することができるので、補正量が適正でなかったマスクや所望の補正結果が得られないマスクでもそのまま使用することができる。そのまま使用することができるので、マスクを何度も再作成する必要を無くすことができる。マスク再製作をしなくてもよいので、膨大な時間とコストを削減することができる。 As described above, according to the present invention, when the pattern width of an area having a relatively low pattern density is larger than the desired pattern width, or the pattern width of an area having a relatively high pattern density is desired. If smaller, the pattern width dimension can be adjusted for the substrate to be exposed later. Since the pattern width dimension can be adjusted, an optimum pattern width dimension can be obtained. Furthermore, since the pattern width dimension can be adjusted, a mask whose correction amount is not appropriate or a mask where a desired correction result cannot be obtained can be used as it is. Since it can be used as it is, it is not necessary to re-create the mask many times. Since it is not necessary to remanufacture the mask, enormous time and cost can be reduced.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1におけるパターン寸法調整方法を説明するためのフローチャート図である。
本実施の形態1では、パターン情報からベストフォーカスにおけるビームブラーを求める。或いは、一定のブラーとして取り扱うようにする。クーロン効果によりビーム電流が大きくなるとブラーが大きくなる。そして、EID関数とパターン情報から求めたベストフォーカスにおけるビームブラー情報とを用いて露光強度を計算し、計算上何れのパターンも設計寸法となるよう各領域のバイアス量を求め、計算で求めたバイアス量の寸法バイアスが施されたマスクを作製する。ビームブラー情報は、予め、シミュレーションにより求める。或いは、ビーム電流対ビームブラーの関係を予め求めておいてマスクのパターン開口率からビームブラーを求めてもよい。また、このビームブラーの値δは、二乗和で前方散乱径βfに取り込まれえるのが一般的である。実際に、露光強度の計算に用いるビームブラーを含めたビームブラー情報の値をβf’とすると
βf’=√(βf2+δ2)
で表わされる。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a flowchart for explaining a pattern dimension adjusting method according to the first embodiment.
In the first embodiment, the beam blur at the best focus is obtained from the pattern information. Alternatively, it is handled as a constant blur. As the beam current increases due to the Coulomb effect, the blur increases. Then, the exposure intensity is calculated using the EID function and the beam blur information at the best focus obtained from the pattern information, and the bias amount of each region is obtained so that any pattern becomes the design dimension in the calculation. An amount of dimensional biased mask is made. The beam blur information is obtained in advance by simulation. Alternatively, the relationship between the beam current and the beam blur may be obtained in advance, and the beam blur may be obtained from the pattern aperture ratio of the mask. In general, the value δ of the beam blur can be taken into the forward scattering diameter βf as a sum of squares. Actually, if the value of beam blur information including the beam blur used for calculating the exposure intensity is βf ′, βf ′ = √ (βf 2 + δ 2 )
It is represented by
S(ステップ)102において、EPL露光装置に、近接効果を補正する手段が施されたマスクをセットする。例えば、ここではマスクバイアス法により適正バイアスが施されたマスクをセットする。 In step S (step) 102, a mask having means for correcting the proximity effect is set in the EPL exposure apparatus. For example, here, a mask to which an appropriate bias is applied by the mask bias method is set.
S104において、ウェハステージに第1のウェハを搬入する。図示していないが、第1のウェハ上には、電子線レジストが塗布されているものとする。 In S104, the first wafer is carried into the wafer stage. Although not shown, it is assumed that an electron beam resist is applied on the first wafer.
S106において、ベストフォーカス露光工程の一例である第1の露光工程として、焦点を合わせた(ベストフォーカス)電子ビームを用いて、第1のウェハに露光(パターンを描画)する。ベストフォーカス露光により、製作されたマスクに施された近接効果補正が適正であるか後に検査するための試料を得ることができる。 In S106, as a first exposure process which is an example of a best focus exposure process, exposure (pattern drawing) is performed on the first wafer using a focused (best focus) electron beam. By the best focus exposure, it is possible to obtain a sample for inspecting later whether the proximity effect correction applied to the manufactured mask is appropriate.
図2は、EPL露光装置の要部の構成例を説明するための図である。
図2において、マスク210には、多数のサブフィールドマスクが形成されていて、光学系の視野内にある各サブフィールドマスクを一様に電子ビーム204が照射する。マスク210は、例えば、前記多数のサブフィールドマスク全体で1つの半導体チップパターンを形成する。もちろんパターンが複数のマスクに分割されていてもよい。マスク210は、マスクステージ212にセットされている。マスクステージ212は移動可能であり、光学系の視野より広い範囲に位置するサブフィールドマスクを電子ビーム204に照射させることができる。マスク210を通過した電子ビーム204は、偏向器214,218、投影レンズ216を通過し、散乱電子をアパーチャ220で遮断した後、投影レンズ222を通過し、ウェハ224上の所定の位置に結像される。そして、ウェハ224上の電子線レジストにドーズが与えられ、マスク上のパターンが転写される。投影レンズ216は、コイルに励磁されることにより制御され、コントローラ280により制御部266を介してコイル電源を制御される。投影レンズ222は、制御部272に、偏向器214は、制御部264に、偏向器218は、制御部268に、同様に制御される。
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of a main part of the EPL exposure apparatus.
In FIG. 2, a large number of subfield masks are formed on the
S108において、ウェハステージから第1のウェハを搬出する。図示していないが、搬出された第1のウェハを現像し、洗浄する。これにより、レジストパターンが形成される。 In S108, the first wafer is unloaded from the wafer stage. Although not shown, the unloaded first wafer is developed and washed. Thereby, a resist pattern is formed.
S110において、第1のウェハを検査する。 In S110, the first wafer is inspected.
S112において、適正バイアスが施されたマスクを用いてベストフォーカス露光された第1のウェハのパターン幅(パターン線幅)寸法が、所望する設計寸法に形成されているかどうかを確認する。所望する設計寸法に形成されている場合、言い換えれば、マスクの近接効果補正が最適であった場合には、さらなる寸法調整が不要であるので、ベストフォーカス露光での露光条件を用いて以降のウェハを処理すればよい。所望する設計寸法に形成されていない場合は、S114に進む。 In S112, it is confirmed whether or not the pattern width (pattern line width) dimension of the first wafer that has been subjected to the best focus exposure using a mask that has been appropriately biased is formed to a desired design dimension. If it is formed to the desired design dimension, in other words, if the proximity effect correction of the mask is optimal, no further dimension adjustment is necessary, so that the subsequent wafer using the exposure conditions in the best focus exposure Can be processed. If the desired design dimension is not formed, the process proceeds to S114.
S114において、計算上の適正バイアスが施されたマスクを用いてベストフォーカス露光を行なった第1のウェハのパターン幅寸法が、所望する設計寸法に形成されていない場合、本実施の形態1の手法であるデフォーカス調整が可能かどうかを判断する。 In S114, when the pattern width dimension of the first wafer that has been subjected to the best focus exposure using a mask that is appropriately biased for calculation is not formed in a desired design dimension, the method of the first embodiment It is determined whether or not defocus adjustment is possible.
図3は、レジストの線幅と露光強度とビームブラーとの関係を示す図である。
図4は、線幅シフト量とビームブラーと露光強度との関係を示す図である。
図3に示すように、ビームブラーを大きくすると露光強度を示す波形がだんだん鈍っていく。縦軸は規格化された露光強度を示しており、実際の露光では照射時間を変化させることにより露光量が決定される。レジストの現像が臨界エネルギーモデルに従うと仮定すると現像後のレジスト寸法はあるエネルギーレベルで横切られる波形の幅で決定される。例えば、適正露光量が与えられると臨界エネルギーレベルが図のE0となり、ブラーが変化しても寸法はほとんど変化しない。しかし、適正露光量よりも小さな露光量が与えられた場合には臨界エネルギーレベルが相対的に上に移動し(E−)、その結果としてブラーが大きくなるほど線幅は小さくなる。一方、適正露光量よりも大きな露光量が与えられた場合には臨界エネルギーレベルは相対的に下がり(E+)、ブラーが大きくなるほどパターン線幅は大きくなる。ブラーが大きいと露光量により線幅が変化する。かかる関係をまとめると図4のようになる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the resist line width, exposure intensity, and beam blur.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship among the line width shift amount, beam blur, and exposure intensity.
As shown in FIG. 3, when the beam blur is increased, the waveform indicating the exposure intensity gradually becomes dull. The vertical axis represents the normalized exposure intensity. In actual exposure, the exposure amount is determined by changing the irradiation time. Assuming that resist development follows a critical energy model, the resist size after development is determined by the width of the waveform traversed at an energy level. For example, when an appropriate exposure amount is given, the critical energy level becomes E 0 in the figure, and the dimensions hardly change even if the blur changes. However, when an exposure amount smaller than the appropriate exposure amount is given, the critical energy level moves relatively upward (E − ), and as a result, the line width decreases as the blur increases. On the other hand, when an exposure amount larger than the appropriate exposure amount is given, the critical energy level is relatively lowered (E + ), and the pattern line width increases as the blur increases. If the blur is large, the line width changes depending on the exposure amount. This relationship is summarized as shown in FIG.
図5は、ビームブラーがパターン寸法よりも十分小さい場合における線幅と露光強度との関係を示す図である。
図5では紙面と鉛直方向にラインアンドスペースパターンが伸びているものとする。図5にはビームブラーがパターン寸法よりも十分小さい場合(理想分布)を示しており、パターン密度や露光量が変化してもそれほどパターン寸法である線幅は変化しないことが分かる。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the line width and the exposure intensity when the beam blur is sufficiently smaller than the pattern dimension.
In FIG. 5, it is assumed that the line and space pattern extends in a direction perpendicular to the paper surface. FIG. 5 shows a case where the beam blur is sufficiently smaller than the pattern dimension (ideal distribution), and it can be seen that the line width which is the pattern dimension does not change much even if the pattern density and the exposure amount change.
図6は、ビームブラーが最小加工寸法と同等かそれより小さい程度ある場合における線幅と露光強度との関係を示す図である。
上記図5では、理想分布を示した。しかし、実際にはビームブラーは最小加工寸法と同等かそれより小さい程度あるので、露光強度は図6のように鈍っている。そのためパターン密度によりパターンの露光強度が異なり、パターン密度の小さい(低い)周辺では、パターン密度の大きい(高い)中心部に比べパターン寸法が小さくなる。すなわち、近接効果による寸法変動が大きくなる。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the line width and the exposure intensity when the beam blur is approximately equal to or smaller than the minimum processing dimension.
FIG. 5 shows an ideal distribution. However, since the beam blur is actually equal to or smaller than the minimum processing dimension, the exposure intensity is dull as shown in FIG. For this reason, the exposure intensity of the pattern differs depending on the pattern density, and the pattern size is smaller in the vicinity of the small (low) pattern density than in the central portion having the large (high) pattern density. That is, the dimensional variation due to the proximity effect increases.
この近接効果を補正するために、マスク210には、予めパターン密度に応じて各領域にバイアスをかけていた。バイアス量はEID関数とパターンをコンボリュートすることにより計算により得られるが、散乱領域の広い後方散乱はパターン密度法などの手法が用いられる。マスクには、得られた露光強度から全てのパターンが設計寸法になるようにバイアスをかけるが、バイアスの基準となる露光強度を任意に設定できる。すなわち、図6においてパターン密度の大きい中心部のパターンが所望するパターン線幅になる露光強度を露光強度の基準(IC)とし、ゼロバイアスとするとパターン密度の小さい周辺部のパターンでは正バイアスとなる。一方、パターン密度の小さい周辺部のパターンが所望するパターン線幅になる露光強度を露光強度の基準(IP)とし、ゼロバイアスとするとパターン密度の大きい中心部のパターンは負バイアスとなる。
In order to correct this proximity effect, the
図7は、パターン密度の大きい部分の露光強度を基準とした場合のバイアス法による近接効果補正の例を示した図である。
パターン密度の大きい部分の露光強度を基準とした場合、パターン密度の小さい周辺部のパターンに正バイアスを施すことにより、点線の波形を実線の波形のように大きく(太く)することができる。ここでは、ベストフォーカスでの露光強度を示している。
FIG. 7 is a diagram showing an example of proximity effect correction by the bias method when the exposure intensity of a portion with a high pattern density is used as a reference.
When the exposure intensity of a portion with a high pattern density is used as a reference, a dotted line waveform can be made larger (thicker) like a solid line waveform by applying a positive bias to a peripheral pattern with a low pattern density. Here, the exposure intensity at the best focus is shown.
図8は、図7の露光条件からデフォーカスを行い、ビームブラーを大きくして露光した場合の例を示した図である。
図8に実線で示すように、図7の露光条件からデフォーカスを行い、ビームブラーを大きくして露光することにより、点線の波形から波形がさらに鈍る。そのため、露光強度の基準としたパターン密度の大きい部分のパターンは図3に示した原理からほとんど寸法の変動はないがパターン密度の小さい部分のパターンにおいて寸法を小さく(細く)することができる。何らかの原因でバイアス量が適切でなかった場合、言い換えれば、近接効果が過補正された前記マスクを用いた場合でも、ビームブラーを変化させることにより、マスクを再作成することなく補正量の調整が可能となる。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which exposure is performed by defocusing from the exposure conditions of FIG.
As shown by a solid line in FIG. 8, defocusing is performed from the exposure conditions of FIG. 7, and exposure is performed with a larger beam blur, thereby further reducing the waveform from the dotted waveform. For this reason, the pattern of the portion with a high pattern density based on the exposure intensity has little dimensional variation from the principle shown in FIG. 3, but the size can be reduced (thinned) in the pattern of the portion with a low pattern density. If the bias amount is not appropriate for some reason, in other words, even when the mask with the proximity effect overcorrected is used, the correction amount can be adjusted without recreating the mask by changing the beam blur. It becomes possible.
図9は、パターン密度の小さい部分の露光強度を基準とした場合のバイアス法による近接効果補正の例を示した図である。
パターン密度の小さい部分の露光強度を基準とした場合、パターン密度の大きい中心部のパターンに負バイアスを施すことにより、点線の波形を実線の波形のように小さくすることができる。ここでは、ベストフォーカスでの露光強度を示している。
FIG. 9 is a diagram showing an example of proximity effect correction by the bias method when the exposure intensity of a portion having a small pattern density is used as a reference.
When the exposure intensity of a portion having a low pattern density is used as a reference, the waveform of the dotted line can be reduced to the waveform of the solid line by applying a negative bias to the pattern of the central portion having a high pattern density. Here, the exposure intensity at the best focus is shown.
図10は、図9の露光条件からデフォーカスを行い、ビームブラーを大きくして露光した場合の例を示した図である。
図10に実線で示すように、図9の露光条件からデフォーカスを行いビームブラーを大きくして露光することにより、点線の波形から波形がさらに鈍る。そのため、露光強度の基準としたパターン密度の小さい部分のパターンは図3に示した原理からほとんど寸法の変動はないがパターン密度の大きい部分のパターンにおいて寸法を大きくすることができる。何らかの原因でバイアス量が適切でなかった場合、言い換えれば、近接効果が過補正された前記マスクを用いた場合でも、ビームブラーを変化させることにより、マスクを再作成することなく補正量の調整が可能となる。
FIG. 10 is a diagram showing an example in which exposure is performed by defocusing from the exposure conditions of FIG. 9 and increasing the beam blur.
As indicated by a solid line in FIG. 10, the waveform is further dulled from the dotted waveform by defocusing from the exposure condition of FIG. For this reason, the pattern having a small pattern density based on the exposure intensity has almost no dimensional variation from the principle shown in FIG. 3, but can be increased in the pattern having a high pattern density. If the bias amount is not appropriate for some reason, in other words, even when the mask with the proximity effect overcorrected is used, the correction amount can be adjusted without recreating the mask by changing the beam blur. It becomes possible.
以上のように、前記バイアスが施されたマスク210を用いて露光され前記基板に形成されたパターンのパターン密度が相対的に小さい領域であって、形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合や、前記基板に形成されたパターンのパターン密度が相対的に大きい領域であって、形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合に、デフォーカス調整が可能であることがわかる。
As described above, the pattern density of the pattern formed on the substrate exposed by using the biased
よって、第1のウェハに形成されたパターンにおいて、所望する設計寸法に形成されていない領域が、パターン密度が相対的に小さい領域であって、形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合には、本実施の形態1の手法であるデフォーカス調整が可能であると判断することができる。また、第1のウェハに形成されたパターンにおいて、所望する設計寸法に形成されていない領域が、パターン密度が相対的に大きい領域であって、形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合には、本実施の形態1の手法であるデフォーカス調整が可能であると判断することができる。製作されたマスクでの露光において、バイアス量が足りず、上記条件を満たさない場合、デフォーカス調整が不可能であると判断し、マスクを再製作することになる。 Therefore, in the pattern formed on the first wafer, the region not formed in the desired design dimension is a region where the pattern density is relatively small, and the pattern width of the formed pattern is larger than the desired pattern width. If it is larger, it can be determined that the defocus adjustment which is the method of the first embodiment is possible. In the pattern formed on the first wafer, the region not formed in the desired design dimension is a region having a relatively high pattern density, and the pattern width of the formed pattern is larger than the desired pattern width. If it is smaller, it can be determined that the defocus adjustment which is the method of the first embodiment is possible. In the exposure with the manufactured mask, if the bias amount is insufficient and the above condition is not satisfied, it is determined that the defocus adjustment is impossible, and the mask is remanufactured.
図1のS116において、デフォーカス調整が可能である場合、ウェハステージに次回の基板となる第2のウェハを搬入する。図示していないが、第2のウェハ上には、第1のウェハと同様、電子線レジストが塗布されているものとする。 In S116 of FIG. 1, when the defocus adjustment is possible, the second wafer to be the next substrate is carried into the wafer stage. Although not shown, it is assumed that an electron beam resist is applied on the second wafer, as in the first wafer.
S118において、デフォーカス露光工程の一例である第2の露光工程として、焦点をぼかした(デフォーカス)電子ビームを用いて、第2のウェハに露光(パターンを描画)する。ここでは、所望するパターン線幅となるための最適デフォーカス量(焦点のぼかし量)rを探すことになる。EPL露光装置は、図2に示した装置を用いる。EPL露光装置のダイナミックフォーカスレンズの励磁を変化させ、電子ビームをデフォーカスさせた状態でパターンを描画する。通常、複数のレンズの励磁を変化させることによりデフォーカスさせる。各レンズの組み合わせが限定されるものはなく、必要に応じて励磁を変化させるレンズを選択すればよい。第2の露光工程では、まず、フォーカスと露光量とを変更して所定のデフォーカス量r1になるように調整し、デフォーカスされた電子ビームを用いて、第2のウェハに露光する。 In S118, as a second exposure process which is an example of a defocus exposure process, exposure (pattern drawing) is performed on the second wafer using a defocused electron beam. Here, the optimum defocus amount (focus blur amount) r for obtaining a desired pattern line width is searched. The EPL exposure apparatus uses the apparatus shown in FIG. A pattern is drawn in a state where the excitation of the dynamic focus lens of the EPL exposure apparatus is changed and the electron beam is defocused. Usually, defocusing is performed by changing the excitation of a plurality of lenses. There is no limitation on the combination of the lenses, and a lens whose excitation is changed may be selected as necessary. In the second exposure step, first, the focus and the exposure amount are changed to be adjusted to a predetermined defocus amount r 1 , and the second wafer is exposed using the defocused electron beam.
S120において、ウェハステージから第2のウェハを搬出する。図示していないが、搬出された第2のウェハを現像し、洗浄する。これにより、レジストパターンが形成される。 In S120, the second wafer is unloaded from the wafer stage. Although not shown, the unloaded second wafer is developed and cleaned. Thereby, a resist pattern is formed.
S122において、第2のウェハを検査する。 In S122, the second wafer is inspected.
S124において、適正バイアスが施されたマスクを用いて、デフォーカス量r1でデフォーカス露光された第2のウェハのパターン幅(パターン線幅)寸法が、所望する設計寸法に形成されているかどうかを確認する。所望する設計寸法に形成されている場合、言い換えれば、デフォーカス量r1で最適であった場合には、さらなる寸法調整が不要であるので、最適デフォーカス量r1で以降のウェハを処理すればよい。 Whether or not the pattern width (pattern line width) dimension of the second wafer subjected to the defocus exposure with the defocus amount r 1 is formed in a desired design dimension using a mask that has been appropriately biased in S124. Confirm. If it is formed to have a desired design dimension, in other words, if the defocus amount r 1 is optimal, no further dimension adjustment is necessary, and the subsequent wafers are processed with the optimal defocus amount r 1. That's fine.
S126〜S134において、上述したS124で所望する設計寸法に形成されていない場合は、第n(n>2)のウェハを露光装置に搬入し、かかる第nのウェハを用いて、デフォーカス量rn−1で第nの露光を行ない、露光されたウェハを搬出し、そして検査し、所望する設計寸法に形成されているかどうかを確認する。かかる工程を最適デフォーカス量が取得されるまで繰り返す。 In S126 to S134, when the desired design dimension is not formed in S124 described above, the nth (n> 2) wafer is carried into the exposure apparatus, and the defocus amount r is used using the nth wafer. The nth exposure is performed at n-1 , and the exposed wafer is unloaded and inspected to check whether it is formed to a desired design dimension. This process is repeated until the optimum defocus amount is acquired.
以上のように、寸法バイアスを施したマスクを用いて露光装置のレンズの励磁を変化させ電子ビームをデフォーカスさせながらパターンを描画することにより、何れのパターン密度でもパターン寸法が設計寸法となるような最適デフォーカス量を取得することができる。そして、取得された最適デフォーカス量で以降のウェハを露光すれば、マスクを再製作しなくても設計寸法のパターン寸法を得ることができる。本実施の形態によれば、例えば、マスクバイアス法による近接効果補正に関し、パターン形状の情報を持った電子ビームのブラーを意図的に変化(デフォーカス)させ、これをバイアスが施されたマスクに照射し、ウェハ上で得られる寸法補正量を変化させることにより、近接効果による寸法変動を正確に補正することができる。その結果、一度あるバイアス量で作製したマスクのバイアス量が不適切であった場合でもマスクの再作製を不要とすることができる。 As described above, the pattern dimension is designed to be the design dimension at any pattern density by drawing the pattern while changing the excitation of the lens of the exposure apparatus and defocusing the electron beam using the mask to which the dimension bias is applied. An optimal defocus amount can be acquired. If the subsequent wafer is exposed with the acquired optimum defocus amount, the pattern dimension of the design dimension can be obtained without remanufacturing the mask. According to the present embodiment, for example, with regard to proximity effect correction by the mask bias method, the blur of an electron beam having pattern shape information is intentionally changed (defocused), and this is applied to a biased mask. By irradiating and changing the dimensional correction amount obtained on the wafer, the dimensional variation due to the proximity effect can be accurately corrected. As a result, even if the bias amount of the mask once manufactured with a certain bias amount is inappropriate, it is possible to eliminate the need for mask re-preparation.
実施の形態2.
実施の形態1では、計算上、何れのパターン密度でもパターン寸法が設計寸法となるようなバイアス量でバイアスを施したマスクを用いた。かかる場合、露光量の基準としてパターン密度の大きい部分あるいは小さい部分どちらを選んだ場合でも、パターン密度の小さい部分のパターン寸法がパターン密度の大きい部分のパターン寸法に比べ相対的に小さくなる方向でしか調整ができない。したがって、マスクを製作した結果、パターン密度の大きい部分を露光量の基準とした場合に、パターン密度の小さい部分に該当するマスクの所定の領域への正バイアス量が足りず、パターン密度の小さい部分のパターン寸法が設計寸法より小さくなってしまっていた場合に、実施の形態1では寸法調整ができない。また、逆に、マスクを製作した結果、パターン密度の小さい部分を露光量の基準とした場合に、パターン密度の大きい部分に該当するマスクの所定の領域への負バイアス量が足りず、パターン密度の大きい部分のパターン寸法が設計寸法より大きくなってしまっていた場合に、実施の形態1では寸法調整ができない。
In the first embodiment, a mask biased with a bias amount such that the pattern dimension becomes the design dimension at any pattern density is used for calculation. In such a case, regardless of whether a portion with a high pattern density or a portion with a low pattern density is selected as a reference for the exposure amount, the pattern size of the portion with a low pattern density is only relatively smaller than the pattern size of a portion with a high pattern density. Adjustment is not possible. Therefore, as a result of manufacturing the mask, when a portion having a high pattern density is used as a reference for the exposure amount, a portion having a low pattern density is insufficient because a positive bias amount to a predetermined area of the mask corresponding to a portion having a low pattern density is insufficient. If the pattern dimension is smaller than the design dimension, the first embodiment cannot adjust the dimension. Conversely, when the mask is manufactured and the portion with a low pattern density is used as a reference for the exposure amount, the negative bias amount to the predetermined area of the mask corresponding to the portion with the high pattern density is insufficient, and the pattern density In the case where the pattern dimension of the large part is larger than the design dimension, the dimension adjustment cannot be performed in the first embodiment.
そこで、実施の形態2では、まず、EID関数とパターン情報から露光強度を計算し何れのパターンも設計寸法となるようなバイアス量よりもさらに大きなバイアスを施したマスクを作製する。言い換えれば、計算上、意図的に過補正バイアスが施されたマスクを作製する。そして、当該マスクを用いて露光装置のレンズの励磁を変化させ電子ビームをデフォーカスさせながらパターンを描画し、何れのパターン密度でもパターン寸法が設計寸法となるような最適デフォーカス量を求める。パターン密度の大きい部分を露光量の基準とした場合に、ベストフォーカスではパターン密度の小さな部分でのパターン寸法は大きめになっているが、デフォーカスしビームブラーが大きくなるにつれ小さくなり、どこかの点で適正補正量を得ることができる。すなわち、調整の範囲をより広げることができる。 Therefore, in the second embodiment, first, an exposure intensity is calculated from the EID function and pattern information, and a mask having a bias larger than the bias amount that any pattern becomes the design dimension is manufactured. In other words, a mask on which an overcorrection bias is intentionally applied is calculated. Then, using the mask, the excitation of the lens of the exposure apparatus is changed to draw the pattern while defocusing the electron beam, and the optimum defocus amount is obtained so that the pattern dimension becomes the design dimension at any pattern density. If the portion with high pattern density is used as the standard for exposure, the pattern size at the portion with low pattern density is larger at the best focus, but it becomes smaller as the beam blur is defocused and becomes smaller. An appropriate correction amount can be obtained in terms of points. That is, the range of adjustment can be further expanded.
図11は、実施の形態2におけるパターン寸法調整方法を説明するためのフローチャート図である。
本実施の形態2では、上述したように、まず、EID関数とパターン情報から求められるベストフォーカスにおけるビームブラー情報とを用いて露光強度を計算し、計算上何れのパターンも設計寸法となるよう各領域のバイアス量を求め、計算で求めたバイアス量よりも大きい寸法バイアスが施されたマスクを作製する。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the pattern dimension adjusting method according to the second embodiment.
In the second embodiment, as described above, first, the exposure intensity is calculated using the beam blur information at the best focus obtained from the EID function and the pattern information, and each pattern is calculated to have a design dimension. A bias amount of the region is obtained, and a mask having a dimensional bias larger than the bias amount obtained by calculation is manufactured.
S102において、EPL露光装置に適正バイアスよりも大きいバイアス量が施されたマスクをセットする。 In S102, a mask having a bias amount larger than the appropriate bias is set in the EPL exposure apparatus.
S104〜S112までは、図1と同様であるので説明を省略する。ここで、図1では、デフォーカス調整が可能かどうかの判断が必要である。しかしながら、本実施の形態2では、予め、マスクをバイアスで過補正しているため、パターン密度の大きい部分を露光量の基準とした場合に、パターン密度の小さい部分のパターン寸法は、設計寸法より大きくなっている。また、逆に、パターン密度の小さい部分を露光量の基準とした場合に、パターン密度の大きい部分のパターン寸法は、設計寸法より小さくなっている。よって、マスクをバイアスで過補正することで、必ずデフォーカス調整が可能な状態にすることができる。したがって、本実施の形態2では、デフォーカス調整が可能かどうかの判断を不要とすることができる。S112において、所望する設計寸法に形成されていない場合は、S116に進めばよい。
以降の工程である図11におけるS116〜S134は、図1と同様であるので説明を省略する。
Steps S104 to S112 are the same as those in FIG. Here, in FIG. 1, it is necessary to determine whether or not defocus adjustment is possible. However, in the second embodiment, since the mask is overcorrected in advance with a bias, when a portion with a large pattern density is used as a reference for the exposure amount, the pattern size of the portion with a small pattern density is larger than the design size. It is getting bigger. On the other hand, when a portion having a low pattern density is used as a reference for the exposure amount, the pattern size of the portion having a high pattern density is smaller than the design size. Therefore, by overcorrecting the mask with a bias, it is possible to make a state where defocus adjustment is possible. Therefore, in the second embodiment, it is unnecessary to determine whether or not defocus adjustment is possible. In S112, if the desired design dimensions are not formed, the process may proceed to S116.
The subsequent steps S116 to S134 in FIG. 11 are the same as those in FIG.
以上のように、予めバイアス量を露光強度計算から求められる最適バイアス量よりも大きなバイアス補正を施したマスクを作製し露光に用いると、最適バイアス量のバイアス補正を施したマスクで露光する場合と比べ、パターン密度の小さい部分のパターン寸法を相対的に大きくすることも可能となり寸法補正量の幅が広がる。つまり、ベストフォーカス時には補正量が適正補正量よりも大きくしているため、パターン寸法は大きめになり、そこからデフォーカスしていくとパターン寸法が徐々に小さくなり、ある点で適正寸法を得ることができる。 As described above, when a mask having a bias correction larger than the optimum bias amount obtained from the exposure intensity calculation in advance is prepared and used for exposure, exposure is performed with a mask having the bias correction of the optimum bias amount. In comparison, it is possible to relatively increase the pattern dimension of a portion having a low pattern density, and the width of the dimension correction amount is widened. In other words, since the correction amount is larger than the appropriate correction amount at the best focus, the pattern dimension becomes larger, and when defocusing from there, the pattern dimension gradually decreases, and an appropriate dimension is obtained at a certain point. Can do.
実施の形態3.
実施の形態1では、複数のウェハを用いて最適デフォーカス量を探しているが、1枚のウェハにフォーカスと露光量とを振ってテスト露光を行うことにより条件出しを行い、所望する設計寸法に形成される最適デフォーカス量を求めるようにしてもよい。
図12は、実施の形態3におけるパターン寸法調整方法を説明するためのフローチャート図である。
S104までは、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the optimum defocus amount is searched using a plurality of wafers. However, conditions are determined by performing test exposure with a focus and an exposure amount on one wafer, and desired design dimensions are obtained. Alternatively, the optimum defocus amount formed may be obtained.
FIG. 12 is a flowchart for explaining the pattern dimension adjusting method according to the third embodiment.
Steps up to S104 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
S106において、実施の形態1では、1種類の条件での露光を行なっていたが、実施の形態3では、フォーカスと露光量とを複数振って露光する。 In S106, the exposure is performed under one kind of condition in the first embodiment. However, in the third embodiment, the exposure is performed with a plurality of focus and exposure amounts.
S108において、ウェハステージから第1のウェハを搬出する。図示していないが、実施の形態1或いは実施の形態2と同様、搬出された第1のウェハを現像し、洗浄する。これにより、レジストパターンが形成される。 In S108, the first wafer is unloaded from the wafer stage. Although not shown, the unloaded first wafer is developed and washed as in the first or second embodiment. Thereby, a resist pattern is formed.
S110において、第1のウェハを検査する。 In S110, the first wafer is inspected.
S112において、適正バイアスが施されたマスクを用いてベストフォーカス露光された第1のウェハのパターン幅(パターン線幅)寸法が、所望する設計寸法に形成されているかどうかを確認する。所望する設計寸法に形成されている場合、言い換えれば、マスクの近接効果補正が最適であった場合には、さらなる寸法調整が不要であるので、ベストフォーカス露光での露光条件を用いて以降のウェハを処理すればよい。所望する設計寸法に形成されていない場合は、S114に進む。 In S112, it is confirmed whether or not the pattern width (pattern line width) dimension of the first wafer that has been subjected to the best focus exposure using a mask that has been appropriately biased is formed to a desired design dimension. If it is formed to the desired design dimension, in other words, if the proximity effect correction of the mask is optimal, no further dimension adjustment is necessary, so that the subsequent wafer using the exposure conditions in the best focus exposure Can be processed. If the desired design dimension is not formed, the process proceeds to S114.
S114において、計算上の適正バイアスが施されたマスクを用いてベストフォーカス露光を行なった第1のウェハのパターン幅寸法が、所望する設計寸法に形成されていない場合、フォーカスと露光量とを複数振って露光した各条件の中に、第1のウェハのパターン幅寸法が、所望する設計寸法に形成されている条件があるかどうかを判断する。所望する設計寸法に形成されている条件がある場合には、本実施の形態3の手法であるデフォーカス調整が可能であるとして、かかる条件のデフォーカス量を最適デフォーカス量として取得する。 In S114, when the pattern width dimension of the first wafer that has been subjected to the best focus exposure using a mask that is appropriately biased for calculation is not formed in a desired design dimension, a plurality of focus and exposure amounts are set. It is determined whether there is a condition in which the pattern width dimension of the first wafer is formed in a desired design dimension among the conditions exposed by shaking. When there is a condition formed in a desired design dimension, the defocus amount that is the method of the third embodiment is possible, and the defocus amount under such condition is acquired as the optimum defocus amount.
以上のように、構成することで、図1におけるS116以降の工程を省略することができる。 By configuring as described above, the steps after S116 in FIG. 1 can be omitted.
実施の形態4.
実施の形態2でも、同様に、複数のウェハを用いて最適デフォーカス量を探しているが、実施の形態3と同様に、1枚のウェハにフォーカスと露光量とを振ってテスト露光を行うことにより条件出しを行い、所望する設計寸法に形成される最適デフォーカス量を求めるようにしてもよい。
図13は、実施の形態4におけるパターン寸法調整方法を説明するためのフローチャート図である。
S102〜S110については、過補正バイアスされたマスクを用いる以外は、図12と同様であるので説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
Similarly in the second embodiment, the optimum defocus amount is searched using a plurality of wafers. However, as in the third embodiment, the test exposure is performed by changing the focus and the exposure amount on one wafer. Thus, the conditions may be determined, and the optimum defocus amount formed to a desired design dimension may be obtained.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the pattern dimension adjusting method according to the fourth embodiment.
Since S102 to S110 are the same as those in FIG. 12 except that an overcorrected bias mask is used, description thereof is omitted.
S1314において、第1のウェハのパターン幅寸法が、所望する設計寸法に形成されている条件を判断する。そして、かかる条件のデフォーカス量を最適デフォーカス量として取得する。 In S1314, a condition is determined in which the pattern width dimension of the first wafer is formed to a desired design dimension. Then, the defocus amount under such conditions is acquired as the optimum defocus amount.
以上のように、構成することで、図11におけるS116以降の工程を省略することができる。 By configuring as described above, the steps after S116 in FIG. 11 can be omitted.
以上のように、上記各実施の形態によれば、マスクバイアス法等の近接効果補正手段とデフォーカス露光とを組み合わせることによりウェハ上に形成されるレジストパターンの寸法補正量を調整する近接効果補正方法を提供することができる。 As described above, according to each of the above embodiments, the proximity effect correction that adjusts the dimensional correction amount of the resist pattern formed on the wafer by combining the proximity effect correction means such as the mask bias method and the defocus exposure. A method can be provided.
以上の説明において、近接効果を補正する手段がマスクバイアス法による場合には、前記ベストフォーカスでの露光工程の結果、前記バイアスが施された所定の領域から露光され前記基板に形成されたパターンのパターン幅が、前記バイアスのバイアス量が大き過ぎたために所望するパターン幅とならない場合に、デフォーカス調整が可能である。近接効果を補正する手段が他の手段、例えば、マスクパターンを形成する際に、予め近接効果の影響分を寸法補正していたマスクであっても、前記ベストフォーカスでの露光工程の結果、前記基板に形成されたパターンのパターン密度が相対的に小さい領域であって、形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合や、前記基板に形成されたパターンのパターン密度が相対的に大きい領域であって、形成されたパターンのパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合に、デフォーカス調整をすることができる。 In the above description, when the means for correcting the proximity effect is based on the mask bias method, as a result of the exposure process at the best focus, the pattern of the pattern formed on the substrate exposed from the predetermined region to which the bias is applied is described. Defocus adjustment can be performed when the pattern width does not become the desired pattern width because the bias amount of the bias is too large. Even if the means for correcting the proximity effect is another means, for example, a mask in which the influence of the proximity effect has been corrected in advance when forming the mask pattern, as a result of the exposure process at the best focus, When the pattern density of the pattern formed on the substrate is relatively small and the pattern width of the formed pattern is larger than the desired pattern width, or the pattern density of the pattern formed on the substrate is relatively When the pattern width of the formed pattern is smaller than the desired pattern width, the defocus adjustment can be performed.
また、以上の説明において、ビームブラーを変化させる手法として、レンズの励磁を変化させることにより電子ビームをデフォーカスさせ、ビームブラーを変化させているが、ビーム電流密度を変化させることにより変化させてもよい。或いは、ウェハの高さを変化させることによりフォーカスを変更させ、ビームブラーを変化させてもよい。 In the above description, as a method of changing the beam blur, the electron beam is defocused by changing the excitation of the lens and the beam blur is changed. However, by changing the beam current density, the beam blur is changed. Also good. Alternatively, the beam blur may be changed by changing the focus by changing the height of the wafer.
また、以上の説明において、シリコン(Si)ウェハに露光することを前提として記載しているが、これに限るものではなく、その他の基板であっても構わない。また、EPL露光に限らず、電子ビーム、イオン線を含む荷電粒子ビームを用いた荷電粒子ビーム露光装置であれば構わない。 In the above description, the description is made on the assumption that the silicon (Si) wafer is exposed, but the present invention is not limited to this, and other substrates may be used. Further, not limited to EPL exposure, any charged particle beam exposure apparatus using a charged particle beam including an electron beam and an ion beam may be used.
100 ステンシルマスク
150 開口部
200 メンブレンマスク
202 電子銃
204 電子ビーム
206 コンデンサレンズ
208,214,218 偏向器
210,340 マスク
212 マスクステージ
216,222,360 投影レンズ
220 アパーチャ
224,300 ウェハ
256,258,264,266,268,272 制御部
280 コントローラ
301 レジスト像
310 半導体チップ領域
320 サブフィールド
330 電子ビーム
331 マスク散乱電子
332 像形成電子
350 サブフィールドマスク
370 制限アパーチャ
380 対物レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
露光を行なう場合に、焦点をぼかした電子ビームを用いて露光することを特徴とする露光方法。 An exposure method for performing electron beam exposure using a mask provided with means for overcorrecting the proximity effect,
An exposure method, wherein exposure is performed using an electron beam with a blurred focus when performing exposure.
前記ベストフォーカス露光工程の結果、前記バイアスが施された所定の領域から露光され前記基板に形成されたパターンのパターン幅が、前記バイアスのバイアス量が大き過ぎたために所望するパターン幅とならない場合に、前記焦点をぼかしながら次回の基板に露光を行ない、前記所望するパターン幅となる焦点のぼかし量を取得するデフォーカス露光工程と、
を備え、
前記デフォーカス露光工程により前記焦点のぼかし量が取得された後に露光する基板に対し、前記焦点のぼかし量に合わせて焦点をぼかした露光を行ない、前記焦点のぼかし量が取得された後に露光する基板に形成されるパターンの寸法を調整することを特徴とするパターン寸法調整方法。 A best focus exposure step of exposing the substrate with a focused electron beam using a mask biased in a predetermined area;
As a result of the best focus exposure step, when the pattern width of the pattern exposed on the biased predetermined region and formed on the substrate does not become a desired pattern width because the bias amount of the bias is too large. A defocus exposure step of performing exposure on the next substrate while blurring the focal point, and obtaining a focal blur amount corresponding to the desired pattern width;
With
The substrate to be exposed after the focal blur amount is acquired by the defocus exposure step is subjected to exposure with the focal point being blurred in accordance with the focal blur amount, and is exposed after the focal blur amount is acquired. A pattern dimension adjusting method comprising adjusting a dimension of a pattern formed on a substrate.
前記デフォーカス露光工程において、前記基準とした所定の露光強度を変更せずに、焦点をぼかして露光を行なうことを特徴とする請求項3記載のパターン寸法調整方法。 In the best focus exposure step, the mask is biased to the predetermined area with reference to a predetermined exposure intensity,
4. The pattern dimension adjusting method according to claim 3 , wherein, in the defocus exposure step, exposure is performed with the focus being defocused without changing the predetermined exposure intensity used as the reference.
前記ベストフォーカス露光工程により前記基板に行なわれた露光の結果、前記基板に形成された相対的にパターン密度が小さい領域のパターン幅が所望するパターン幅より大きい場合に、焦点をぼかした電子ビームを用いて前記基板とは異なる基板に露光を行なうデフォーカス露光工程と、
を備え、
前記デフォーカス露光工程において、前記基板とは異なる基板に形成された相対的にパターン密度が小さい領域のパターン幅が前記所望するパターン幅となる前記焦点のぼかし量を取得することを特徴とする焦点ぼかし量取得方法。 A best focus exposure step of exposing the substrate using a focused electron beam;
As a result of exposure performed on the substrate by the best focus exposure step, when a pattern width of a relatively small pattern density formed on the substrate is larger than a desired pattern width, a focused electron beam is Using a defocus exposure step of exposing a substrate different from the substrate,
With
In the defocus exposure step, a focus blur amount in which a pattern width of a region having a relatively small pattern density formed on a substrate different from the substrate becomes the desired pattern width is acquired. How to get the blur amount.
前記ベストフォーカス露光工程により前記基板に行なわれた露光の結果、前記基板に形成された相対的にパターン密度が大きい領域のパターン幅が所望するパターン幅より小さい場合に、焦点をぼかした電子ビームを用いて前記基板とは異なる基板に露光を行なうデフォーカス露光工程と、
を備え、
前記デフォーカス露光工程において、前記基板とは異なる基板に形成された相対的にパターン密度が大きい領域のパターン幅が前記所望するパターン幅となる前記焦点のぼかし量を取得することを特徴とする焦点ぼかし量取得方法。 A best focus exposure step of exposing the substrate using a focused electron beam;
As a result of exposure performed on the substrate by the best focus exposure step, when a pattern width of a relatively high pattern density region formed on the substrate is smaller than a desired pattern width, a focused electron beam is generated. Using a defocus exposure step of exposing a substrate different from the substrate,
With
In the defocus exposure step, a focus blur amount is obtained in which a pattern width of a region having a relatively high pattern density formed on a substrate different from the substrate becomes the desired pattern width. How to get the blur amount.
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