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JP5254099B2 - Pattern dimension measuring method and charged particle beam writing method - Google Patents
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JP5254099B2 - Pattern dimension measuring method and charged particle beam writing method - Google Patents

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Description

本発明は、パターン寸法測定方法及び荷電粒子ビーム描画方法に関する。   The present invention relates to a pattern dimension measuring method and a charged particle beam writing method.

半導体デバイスの高集積化に伴い、パターンの微細化が急速に進んでいる。微細なパターンを形成するためには、レジストパターンを設計寸法通りに形成する必要がある。そこで、現像処理後のレジストパターン間の寸法を測定し、測定した寸法と設計寸法との比較を行っている。また、寸法測定値を電子ビーム描画工程、描画後の熱処理工程及び現像工程などにフィードバックすることで、レジストパターン間の寸法精度の向上を図っている。例えば、描画工程では、フィードバックされたレジストパターン間の寸法測定値に基づいて、電子ビームの照射量を算出している。ここで、レジストパターン間の寸法の測定には、一般に、測長走査型電子顕微鏡(測長SEMやCD−SEMともいう。以下「測長SEM」という。)が用いられている。   With the high integration of semiconductor devices, pattern miniaturization is progressing rapidly. In order to form a fine pattern, it is necessary to form a resist pattern according to the design dimensions. Therefore, the dimension between the resist patterns after the development processing is measured, and the measured dimension is compared with the design dimension. In addition, the dimensional accuracy between resist patterns is improved by feeding back dimension measurement values to an electron beam drawing process, a heat treatment process after drawing, a developing process, and the like. For example, in the drawing process, the irradiation amount of the electron beam is calculated based on the dimension measurement value between the resist patterns fed back. Here, a length measuring scanning electron microscope (also referred to as a length measuring SEM or a CD-SEM, hereinafter referred to as a “length measuring SEM”) is generally used to measure the dimension between resist patterns.

測長SEMではレジストパターン間の平面視での寸法が測定される。その際、レジストパターンが下地膜たるクロム膜と接する高さでの寸法が測定される。このため、レジストパターン下部にテーパー部が存在する場合、そのテーパー部に依存して測定誤差が発生するという問題がある。このような測定誤差を含む寸法測定値を上記のように描画工程にフィードバックすると、電子ビームの照射量を精度良く算出することができないため、描画精度の向上が図れない可能性がある。上記測長SEMの測定誤差を取り除くため、電子線シミュレーションにより種々のパターン形状についてのSEM模擬波形を記憶しておき、測定した測長SEM像に最も近いSEM模擬波形を選択し、パターンの寸法を計測する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。   In the length measurement SEM, the dimension in plan view between the resist patterns is measured. At that time, the dimension at the height at which the resist pattern is in contact with the chromium film as the base film is measured. For this reason, when a taper part exists under a resist pattern, there exists a problem that a measurement error generate | occur | produces depending on the taper part. If the dimension measurement value including such a measurement error is fed back to the drawing process as described above, the irradiation amount of the electron beam cannot be calculated with high accuracy, and there is a possibility that the drawing accuracy cannot be improved. In order to remove the measurement error of the length measurement SEM, SEM simulated waveforms for various pattern shapes are stored by electron beam simulation, the SEM simulated waveform closest to the measured length measurement SEM image is selected, and the pattern dimensions are determined. A measuring method is disclosed (for example, refer to Patent Document 1).

然し、上記特許文献1記載の方法は複雑であり、レジストパターン間の寸法を簡便に且つ精度良く測定する方法を開発することが望まれていた。   However, the method described in Patent Document 1 is complicated, and it has been desired to develop a method for easily and accurately measuring the dimension between resist patterns.

特開2007−218711号公報JP 2007-218711 A

本発明の課題は、上記課題に鑑み、隣接するレジストパターン間の寸法を簡便に且つ精度良く測定することが可能なパターン寸法測定方法及び荷電粒子ビーム描画方法を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a pattern dimension measuring method and a charged particle beam writing method capable of easily and accurately measuring the dimension between adjacent resist patterns.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、隣接する2つのレジストパターン間の寸法を測定するパターン寸法測定方法において、測長走査型電子顕微鏡を用いて測定された2つのレジストパターン間の第1の高さでの寸法と、断面画像から求められた該2つのレジストパターン間の第2の高さでの寸法との相関関係を予め取得し、測定対象である2つのレジストパターン間の第1の高さでの寸法を測長走査型電子顕微鏡により測定し、この測定した寸法を相関関係に基づいて第2の高さでの寸法に校正することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is a pattern dimension measuring method for measuring a dimension between two adjacent resist patterns, and two resist patterns measured using a length-measuring scanning electron microscope. The correlation between the dimension at the first height between the two and the dimension at the second height between the two resist patterns obtained from the cross-sectional image is acquired in advance, and two resist patterns to be measured are obtained. A dimension at a first height is measured with a length-measuring scanning electron microscope, and the measured dimension is calibrated to a dimension at a second height based on the correlation.

この第1の態様において、レジストパターンは下地膜上に形成されており、第1の高さは下地膜と接するレジストパターン下面の高さであり、第2の高さはレジストパターンにテーパー部が存在しない高さであることが好ましい。   In the first aspect, the resist pattern is formed on the base film, the first height is the height of the lower surface of the resist pattern in contact with the base film, and the second height is a taper portion of the resist pattern. It is preferable that the height does not exist.

この第1の態様において、レジストパターン間の設計寸法を変化させて第1及び第2の高さでの寸法をそれぞれ求め、これら第1及び第2の高さでの寸法の離散値を補間処理して相関関係を取得することが好ましい。   In the first aspect, the design dimensions between the resist patterns are changed to obtain the dimensions at the first and second heights, respectively, and the discrete values of the dimensions at the first and second heights are interpolated. It is preferable to acquire the correlation.

この第1の態様において、レジストパターンは、荷電粒子ビームを照射した後に現像処理を行うことによって形成されたものであることが好ましい。   In the first aspect, the resist pattern is preferably formed by performing development processing after irradiation with a charged particle beam.

本発明の第2の態様は、試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム描画方法において、上記第1の態様のパターン寸法測定方法を用いて求められた寸法に基づいて、試料上のレジストに対して照射される荷電粒子ビームの照射量を算出することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a charged particle beam writing method for irradiating a specimen with a charged particle beam, wherein the resist on the specimen is applied to the resist on the basis of the dimension obtained by using the pattern dimension measuring method according to the first aspect. In this case, the irradiation amount of the charged particle beam irradiated on the surface is calculated.

本発明によれば、測長走査型電子顕微鏡を用いて測定された2つのレジストパターン間の第1の高さでの寸法と断面画像から求められた該2つのレジストパターン間の第2の高さでの寸法との相関関係を予め取得し、測長走査型電子顕微鏡により測定したレジストパターン間の第1の高さでの寸法をこの相関関係に基づいて第2の高さでの寸法に校正するため、隣接する2つのレジストパターン間の寸法を簡便に且つ精度良く測定することができる。   According to the present invention, the second height between the two resist patterns obtained from the dimension and the cross-sectional image at the first height between the two resist patterns measured using the length-measuring scanning electron microscope. The correlation at the first height is obtained in advance, and the dimension at the first height between the resist patterns measured by the length-measuring scanning electron microscope is changed to the dimension at the second height based on this correlation. Since calibration is performed, the dimension between two adjacent resist patterns can be measured easily and accurately.

本実施の形態において電子ビーム描画装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the electron beam drawing apparatus in this Embodiment. (a)はレジストパターン間の設計寸法CDaを示す断面図であり、(b)は測長SEMにより測定されたレジストパターン間の第1の高さh1での寸法CDsと、断面画像から求められたレジストパターン間の第2の高さh2での寸法CDdとを示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the design dimension CDa between resist patterns, (b) is calculated | required from dimension CDs in 1st height h1 between the resist patterns measured by length measurement SEM, and a cross-sectional image. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a dimension CDd at a second height h2 between resist patterns. 設計寸法CDaを変化させたとき2つの寸法CDs、CDdの相関関係が規定された校正用テーブルを示す図である。It is a figure which shows the calibration table by which the correlation of two dimensions CDs and CDd was prescribed | regulated when the design dimension CDa was changed. 寸法CDsと寸法CDdとの相関関係を示す図である。It is a figure which shows correlation with dimension CDs and dimension CDd. パターン密度ρを変化させたときの2つの寸法CDs、CDdの相関関係が規定された校正用テーブルを示す図である。It is a figure which shows the table for a calibration by which the correlation of two dimensions CDs and CDd when changing pattern density (rho) was prescribed | regulated. パターン密度ρと、寸法CDdと寸法CDsとの差分との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between pattern density (rho) and the difference of the dimension CDd and the dimension CDs.

図1は、本実施の形態において電子ビーム描画装置の構成を示す概略図である。図1において、試料室1の中には、試料であるマスク2を載置したステージ3が収容されている。ステージ3は、ステージ駆動回路4によって、x方向(紙面に平行な方向)とy方向(紙面に垂直な方向)に駆動される。そして、ステージ3の移動位置は、レーザ側長計等を用いた位置回路5によって測定される。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electron beam drawing apparatus in the present embodiment. In FIG. 1, a stage 3 on which a mask 2 as a sample is placed is accommodated in a sample chamber 1. The stage 3 is driven by the stage drive circuit 4 in the x direction (direction parallel to the paper surface) and the y direction (direction perpendicular to the paper surface). The moving position of the stage 3 is measured by a position circuit 5 using a laser side gauge or the like.

試料室1の上には、電子ビーム光学系10が配置されている。電子ビーム光学系10は、電子銃6と、各種レンズ7,8,9,11,12と、ブランキング用偏向器13と、ビーム寸法可変用偏向器14と、ビーム走査用の主偏向器15と、ビーム走査用の副偏向器16と、ビーム成形用アパーチャ17,18とを有する。主偏向器15は、電子ビームを所定のサブフィールド(副偏向領域)に位置決めする。一方、副偏向器16は、サブフィールド内での図形描画単位の位置決めを行う。また、ビーム寸法可変用偏向器14とビーム成形用アパーチャ17,18は、ビーム形状を制御する役割を果たす。さらに、ブランキング用偏向器13は、マスク2の面上で電子ビームの照射を制御する役割を果たす。   An electron beam optical system 10 is disposed on the sample chamber 1. The electron beam optical system 10 includes an electron gun 6, various lenses 7, 8, 9, 11, 12, a blanking deflector 13, a beam size variable deflector 14, and a beam scanning main deflector 15. And a sub-deflector 16 for beam scanning and apertures 17 and 18 for beam shaping. The main deflector 15 positions the electron beam in a predetermined subfield (subdeflection area). On the other hand, the sub deflector 16 performs positioning of a figure drawing unit in the subfield. The beam size changing deflector 14 and the beam shaping apertures 17 and 18 serve to control the beam shape. Further, the blanking deflector 13 serves to control the irradiation of the electron beam on the surface of the mask 2.

電子ビームによる描画工程では、まず、ステージ3をx方向に連続的に移動し、主偏向ビームの偏向幅に応じて描画領域が短冊状に分割されたフレーム領域に描画処理を行う。次いで、上記x方向と直交するy方向にステージ3をステップ移動して、同じように描画処理を行う。これを繰り返すことにより、各フレーム領域が順次描画されて行く。   In the drawing process using an electron beam, first, the stage 3 is continuously moved in the x direction, and a drawing process is performed on a frame area in which the drawing area is divided into strips according to the deflection width of the main deflection beam. Next, the stage 3 is stepped in the y direction orthogonal to the x direction, and the drawing process is performed in the same manner. By repeating this, each frame region is sequentially drawn.

図1において、制御計算機20には、磁気ディスク21が接続されている。ここで、磁気ディスク21には、半導体デバイス(LSI)の描画データが格納されている。磁気ディスク21から読み出された描画データは、フレーム領域毎にパターンメモリ22に一時的に格納される。パターンメモリ22に格納されたフレーム領域毎のパターンデータ、すなわち、描画位置や図形データ等からなるフレーム情報は、データ解析部であるパターンデータデコーダ23と描画データデコーダ24で解析された後、ブランキングアンプ25、ビーム成形アンプ26、主偏向アンプ27および副偏向アンプ28に送られる。   In FIG. 1, a magnetic disk 21 is connected to the control computer 20. Here, the magnetic disk 21 stores drawing data of a semiconductor device (LSI). The drawing data read from the magnetic disk 21 is temporarily stored in the pattern memory 22 for each frame area. Pattern data for each frame area stored in the pattern memory 22, that is, frame information including drawing positions, graphic data, and the like is analyzed by a pattern data decoder 23 and a drawing data decoder 24, which are data analysis units, and then blanked. The signal is sent to the amplifier 25, the beam shaping amplifier 26, the main deflection amplifier 27 and the sub deflection amplifier 28.

パターンデータデコーダ23では、描画データを入力し、必要に応じて、フレーム領域に包含される図形データに反転処理を施して、反転パターンデータを生成する。次いで、フレームデータとして定義されている図形データを、ビーム成形用アパーチャ17,18の組み合わせによって形成可能な単位描画図形群に図形分割する。そして、図形分割により得られたデータに基づいて照射量を算出し、その照射量に応じてブランキングデータを作成してブランキングアンプ25に送る。また、所望とするビーム寸法データを作成して、これをビーム成形アンプ26に送る。次に、ビーム成形アンプ26から電子ビーム光学系10のビーム寸法可変用偏向器14に所定の偏向信号が送られ、これによって電子ビームの寸法が制御される。   In the pattern data decoder 23, drawing data is input, and if necessary, the graphic data included in the frame area is inverted to generate inverted pattern data. Next, the graphic data defined as frame data is divided into unit drawing graphic groups that can be formed by the combination of the beam shaping apertures 17 and 18. Then, the irradiation amount is calculated based on the data obtained by the figure division, and blanking data is created according to the irradiation amount and sent to the blanking amplifier 25. Further, desired beam size data is created and sent to the beam shaping amplifier 26. Next, a predetermined deflection signal is sent from the beam shaping amplifier 26 to the beam size varying deflector 14 of the electron beam optical system 10, thereby controlling the size of the electron beam.

描画データデコーダ24では、フレームデータに基づいて、サブフィールドの位置決めのデータが作成される。得られたデータは、主偏向アンプ27に送られる。そして、主偏向アンプ27から電子ビーム光学系10の主偏向器15に所定の信号が送られ、指定されたサブフィールド位置に電子ビームが偏向走査される。また、描画データデコーダ24では、副偏向器走査のコントロール信号が発生して、副偏向アンプ28に送られる。次いで、副偏向アンプ28から副偏向器16に所定の副偏向信号が送られ、これによってサブフィールド毎の描画が行われる。   The drawing data decoder 24 creates subfield positioning data based on the frame data. The obtained data is sent to the main deflection amplifier 27. Then, a predetermined signal is sent from the main deflection amplifier 27 to the main deflector 15 of the electron beam optical system 10, and the electron beam is deflected and scanned at the designated subfield position. In the drawing data decoder 24, a control signal for scanning the sub deflector is generated and sent to the sub deflection amplifier 28. Next, a predetermined sub-deflection signal is sent from the sub-deflection amplifier 28 to the sub-deflector 16, thereby drawing for each sub-field.

図1において、副偏向器16は、電子ビームの位置を高速且つ高精度に制御するのに用いられる。このため、副偏向器16の偏向範囲は、マスク2上のサブフィールドに限定される。偏向がこの範囲を超える場合には、サブフィールドの位置を主偏向器15で移動させることが必要となる。このように、主偏向器15は、サブフィールドの位置を制御するのに用いられ、フレーム(主偏向領域)内でサブフィールドを移動させることができる。ここで、フレームは、主偏向器15によって偏向可能な領域である。また、描画中は、ステージ3が一方向に連続的に移動しているので、描画原点がステージ3の移動に追従するように、主偏向器15によってサブフィールドの描画原点をトラッキングさせている。   In FIG. 1, the sub deflector 16 is used to control the position of the electron beam at high speed and with high accuracy. For this reason, the deflection range of the sub deflector 16 is limited to the subfield on the mask 2. When the deflection exceeds this range, it is necessary to move the position of the subfield by the main deflector 15. In this way, the main deflector 15 is used to control the position of the subfield, and can move the subfield within the frame (main deflection area). Here, the frame is an area that can be deflected by the main deflector 15. During drawing, since the stage 3 is continuously moving in one direction, the drawing origin of the subfield is tracked by the main deflector 15 so that the drawing origin follows the movement of the stage 3.

ところで、従来、外部の測長SEMを用いて、上記電子ビーム描画装置によって描画された隣接する2つのレジストパターン間の寸法CDsが測定されている。そして、描画精度の向上を図るため、この寸法測定値CDsを上記制御計算機20を介してパターンデータデコーダ23に入力し、パターンデータデコーダ23によりこの寸法測定値CDsに基づいて電子ビームの照射量を算出し、この照射量に基づいてブランキングデータを作成していた。   Incidentally, conventionally, the dimension CDs between two adjacent resist patterns drawn by the electron beam drawing apparatus is measured using an external length measuring SEM. Then, in order to improve the drawing accuracy, the dimension measurement value CDs is input to the pattern data decoder 23 via the control computer 20, and the electron beam irradiation amount is determined by the pattern data decoder 23 based on the dimension measurement value CDs. The blanking data was created based on the calculated dose.

然し、測長SEMにより測定された寸法CDsは、レジストパターン間の平面視での寸法である。具体的には、図2(b)に示すように、遮光膜(下地膜)たるCr膜もしくはMoSi膜100に接するレジストパターン102下面の高さh1での寸法CDsが測定される。この高さh1においてレジストパターン102にテーパー部(「裾引き部」ともいう。)102aが存在する場合、テーパー部102a間の寸法CDsが測定される。この寸法CDsは、図2(a)に示す設計寸法CDaに対応する寸法、つまり、レジストパターン102間のテーパー部102a以外の高さh2での寸法CDdを測定したものではない。このため、測長SEMにより測定された平面視での寸法CDsを上記電子ビーム描画装置にフィードバックするだけでは、電子ビームの照射量を精度良く算出することができず、描画精度の向上が図れない。尚、Cr膜100は、図示省略する下地基板(透明なガラス基板)上に形成されている。   However, the dimension CDs measured by the length measurement SEM is a dimension in a plan view between the resist patterns. Specifically, as shown in FIG. 2B, the dimension CDs at the height h1 of the lower surface of the resist pattern 102 in contact with the Cr film or the MoSi film 100 as the light shielding film (underlying film) is measured. When the resist pattern 102 has a tapered portion (also referred to as a “bottom portion”) 102a at the height h1, the dimension CDs between the tapered portions 102a is measured. The dimension CDs is not a dimension corresponding to the design dimension CDa shown in FIG. 2A, that is, the dimension CDd at the height h2 other than the tapered portion 102a between the resist patterns 102. For this reason, it is not possible to accurately calculate the irradiation amount of the electron beam by simply feeding back the dimension CDs measured by the length measurement SEM to the electron beam drawing apparatus, and the drawing accuracy cannot be improved. . The Cr film 100 is formed on an unillustrated base substrate (transparent glass substrate).

そこで、本実施の形態では、以下に説明するように、測長SEMにより測定された2つのレジストパターン間の高さh1での平面視寸法CDsと、断面画像から求められた2つのレジストパターン間の高さh2での断面視寸法CDdとの相関関係を校正用テーブルとして予め求めておき、測長SEMにより実際に測定された高さh1での寸法CDmを校正用テーブルを用いて高さh2での寸法CDcに校正し、校正後の寸法CDcに基づいて電子ビームの照射量を算出する。   Therefore, in the present embodiment, as described below, the planar dimension CDs at the height h1 between the two resist patterns measured by the length measurement SEM and the distance between the two resist patterns obtained from the cross-sectional image. The correlation with the cross-sectional dimension CDd at the height h2 is obtained in advance as a calibration table, and the dimension CDm at the height h1 actually measured by the length measuring SEM is used as the height h2 using the calibration table. Is calibrated to the dimension CDc at (5), and the irradiation amount of the electron beam is calculated based on the calibrated dimension CDc.

図3は、本実施の形態において、測長SEMにより測定された寸法を校正するために用いられる校正用テーブルを示す図である。この校正用テーブルの作成方法について説明する。先ず、図2(a)に示されるレジストパターン102間の設計寸法CDaを90nm、128nm、180nmのように変化させて、それぞれの設計寸法CDaに対応するレジストパターン102を、電子ビーム描画、熱処理(PEB)及び現像処理を行うことによって形成する。尚、これらのレジストパターン102は、同一マスクの異なる位置に形成されてもよく、異なるマスクの対応する位置に形成されてもよい。   FIG. 3 is a diagram showing a calibration table used for calibrating the dimension measured by the length measurement SEM in the present embodiment. A method for creating the calibration table will be described. First, the design dimension CDa between the resist patterns 102 shown in FIG. 2A is changed to 90 nm, 128 nm, and 180 nm, and the resist pattern 102 corresponding to each design dimension CDa is subjected to electron beam lithography and heat treatment ( PEB) and development processing. These resist patterns 102 may be formed at different positions on the same mask, or may be formed at corresponding positions on different masks.

そして、各レジストパターン102について、測長SEMによりレジストパターン102間の平面視での寸法CDsを測定する。つまり、図2(b)に示すように、高さh1での2つのレジストパターン102のテーパー部102a間の寸法CDsを測定する。さらに、これら2つのレジストパターン102について、図2(b)に示すような断面画像を取得し、その断面画像から高さh2でのレジストパターン102間の寸法CDdを求める。すなわち、テーパー部102aが存在しないレジストパターン102側壁間の寸法CDdが求められる。尚、断面画像は、断面走査型電子顕微鏡(断面SEM)により取得することができる。そして、各設計寸法90nm、128nm、180nmについて、測長SEMにより測定された高さh1での平面視寸法(CDs)=91nm、127nm、178nmと、断面画像から求められた高さh2での寸法(CDd)=105nm、148nm、208nmとをそれぞれ対応付けることによって、図3に示すような校正用テーブルが求められる。図3に示す校正用テーブルに規定された2つの寸法CDs、CDdの相関関係は、図4に示すようにプロットすることができる。プロット間は補間処理を行えばよい。つまり、高さh1での平面視寸法と高さh2での断面視寸法との相関関係は、隣接する2つのレジストパターン間の設計寸法CDaを変化させて寸法CDs、CDdを求め、これらの寸法CDs、CDdの離散値を補間処理することによって取得することができる。   And about each resist pattern 102, dimension CDs in planar view between the resist patterns 102 is measured by length measurement SEM. That is, as shown in FIG. 2B, the dimension CDs between the tapered portions 102a of the two resist patterns 102 at the height h1 is measured. Further, a cross-sectional image as shown in FIG. 2B is acquired for these two resist patterns 102, and a dimension CDd between the resist patterns 102 at the height h2 is obtained from the cross-sectional images. That is, the dimension CDd between the side walls of the resist pattern 102 without the tapered portion 102a is obtained. In addition, a cross-sectional image can be acquired with a cross-sectional scanning electron microscope (cross-section SEM). And about each design dimension 90nm, 128nm, 180nm, the planar view dimension (CDs) in height h1 measured by length measurement SEM = 91nm, 127nm, 178nm, and the dimension in height h2 calculated | required from the cross-sectional image By associating (CDd) = 105 nm, 148 nm, and 208 nm, a calibration table as shown in FIG. 3 is obtained. The correlation between the two dimensions CDs and CDd defined in the calibration table shown in FIG. 3 can be plotted as shown in FIG. Interpolation processing may be performed between plots. That is, the correlation between the planar view size at the height h1 and the cross-sectional view size at the height h2 is to obtain the dimensions CDs and CDd by changing the design dimension CDa between two adjacent resist patterns. The discrete values of CDs and CDd can be obtained by performing interpolation processing.

上記求められた校正用テーブルは制御計算機20に格納される。制御計算機20には、外部の測長SEMにより実際に測定された測定対象のレジストパターン間の高さh1での平面視寸法CDmが入力される。制御計算機20では、上記校正用テーブルを用いて外部入力された寸法CDmを校正することで、高さh2での寸法CDcが求められる。この校正後の寸法CDcは、次式(1)に従って線形補間により求めることができる。尚、線形補間ではなく、非線形補間により校正後の寸法CDcを求めてもよい。   The obtained calibration table is stored in the control computer 20. The control computer 20 receives a planar view dimension CDm at the height h1 between resist patterns to be measured, which is actually measured by an external length measuring SEM. In the control computer 20, the dimension CDc at the height h2 is obtained by calibrating the dimension CDm externally input using the calibration table. The dimension CDc after calibration can be obtained by linear interpolation according to the following equation (1). The dimension CDc after calibration may be obtained by non-linear interpolation instead of linear interpolation.

CDc=CDd+(CDdN+1−CDd)×(CDm−CDs
/(CDsN+1−CDs)・・・(1)
CDc = CDd N + (CDd N + 1 -CDd N) × (CDm-CDs N)
/ (CDs N + 1 -CDs N ) (1)

例えば、測長SEMにより実際に測定された寸法CDmが100nmであるとき、上式(1)においてN=1とする。つまり、図3に示す校正用テーブルに規定されたN=1のCDs=91、CDd=105と、N=2のCDs=127、CDd=148とを上式(1)に代入することによって、下式のように校正後の寸法CDc=115.8nmが求められる。
CDc=105+(148−105)×(100−91)/(127−91)
=115.8nm
For example, when the dimension CDm actually measured by the length measuring SEM is 100 nm, N = 1 in the above equation (1). That is, N = 1 CDs 1 = 91, CDd 1 = 105, N = 2 CDs 2 = 127, and CDd 2 = 148 defined in the calibration table shown in FIG. 3 are substituted into the above equation (1). By doing so, the dimension CDc = 11.5 nm after calibration is obtained as in the following equation.
CDc = 105 + (148-105) × (100-91) / (127-91)
= 115.8 nm

また、例えば、実際に測定した寸法CDmが150nmであるとき、上式(1)においてN=2とする。つまり、図3に示す校正用テーブルに規定されたN=2のCDs=127、CDd=148と、N=3のCDs=178、CDd=208とを上式(1)に代入することによって、以下のように校正後の寸法CDc=175.1nmが求められる。
CDc=148+(208−148)×(150−127)/(178−127)
=175.1nm
For example, when the actually measured dimension CDm is 150 nm, N = 2 in the above equation (1). That is, N = 2 CDs 2 = 127, CDd 2 = 148, N = 3 CDs 3 = 178, and CDd 3 = 208 defined in the calibration table shown in FIG. 3 are substituted into the above equation (1). By doing so, the dimension CDc = 175.1 nm after calibration is obtained as follows.
CDc = 148 + (208-148) × (150-127) / (178-127)
= 175.1 nm

このように制御計算機20において校正された寸法CDcは、パターンデータデコーダ23に入力される。そして、パターンデータデコーダ23では、フレームデータを解析して得られたデータと、校正後の寸法CDcとに基づいて寸法補正量が算出され、この寸法補正量に基づいて電子ビームの照射量が算出され、その照射量に応じてブランキングデータが作成される。   Thus, the dimension CDc calibrated in the control computer 20 is input to the pattern data decoder 23. Then, the pattern data decoder 23 calculates a dimensional correction amount based on the data obtained by analyzing the frame data and the calibrated dimension CDc, and calculates the electron beam irradiation amount based on the dimensional correction amount. Then, blanking data is created according to the irradiation amount.

以上説明したように、本実施の形態では、測長SEMにより測定された2つのレジストパターン間の高さh1での平面視寸法CDsと、これら2つのレジストパターンの断面画像から求められたレジストパターン間の高さh2での断面視寸法CDdとの相関関係を校正用テーブルとして予め求めておく。そして、実際に測長SEMにより測定されたレジストパターン間の高さh1での寸法CDmが、校正用テーブルに規定された上記相関関係に基づいて高さh2での寸法CDcに校正される。本実施の形態では、測長SEMによる測定誤差を取り除くために、上記特許文献1で記載されているような複雑な電子線シミュレーションを用いることがない。従って、本実施の形態によれば、レジストパターン102間の寸法CDcを簡便に且つ精度良く測定することができる。さらに、校正後の寸法CDcに基づいて電子ビームの照射量を算出するため、照射量が精度良く算出される。これにより、描画精度を向上させることができ、パターンの微細化の要求に対応することができる。   As described above, in the present embodiment, the resist pattern obtained from the planar view dimension CDs at the height h1 between the two resist patterns measured by the length measurement SEM and the cross-sectional images of these two resist patterns. The correlation with the sectional view dimension CDd at the height h2 is obtained in advance as a calibration table. Then, the dimension CDm at the height h1 between the resist patterns actually measured by the length measurement SEM is calibrated to the dimension CDc at the height h2 based on the correlation defined in the calibration table. In the present embodiment, a complicated electron beam simulation as described in Patent Document 1 is not used in order to remove measurement errors due to the length measurement SEM. Therefore, according to the present embodiment, the dimension CDc between the resist patterns 102 can be measured easily and accurately. Furthermore, since the electron beam irradiation amount is calculated based on the dimension CDc after calibration, the irradiation amount is calculated with high accuracy. Thereby, the drawing accuracy can be improved and the demand for pattern miniaturization can be met.

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態では電子ビームを用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、イオンビームなどの他の荷電粒子ビームを用いた場合にも適用可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, although the electron beam is used in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to the case where another charged particle beam such as an ion beam is used.

また、レジストパターン間の寸法を校正するために用いられる校正用テーブルは、設計寸法CDaを変化させて求められたものに限らず、パターン種(ラインパターン、ホールパターン)や、パターン密度ρや、描画条件(照射量やフォーカス)などを変化させて求めてもよい。ここで、材料(レジスト材料、下地膜材料、下地基板材料)が変わると、描画後に行われる熱処理(PEB)や現像処理などのプロセスの条件も変わり、校正用テーブルの値も大きく異なる。従って、材料(及びプロセス条件)を固定した上で、材料以外のパラメータである設計寸法CDa、パターン種、パターン密度ρ、描画条件などを変化させながら、高さh1での平面視寸法CDsと高さh2での断面視寸法CDdを求め、これら2つの寸法CDs、CDdの相関関係を求めて、それを各校正用テーブルに規定すればよい。   Further, the calibration table used for calibrating the dimension between resist patterns is not limited to the one obtained by changing the design dimension CDa, but the pattern type (line pattern, hole pattern), pattern density ρ, You may obtain | require by changing drawing conditions (an irradiation amount, a focus), etc. Here, when the material (resist material, base film material, base substrate material) changes, process conditions such as heat treatment (PEB) and development processing performed after drawing also change, and the values in the calibration table also vary greatly. Therefore, while fixing the material (and process conditions) and changing the design dimension CDa, the pattern type, the pattern density ρ, and the drawing conditions, which are parameters other than the material, the planar dimension CDs and the height at the height h1 are changed. The cross sectional view dimension CDd at the height h2 is obtained, the correlation between these two dimensions CDs and CDd is obtained, and this is defined in each calibration table.

図5は、パターン密度ρを変化させたときの2つの寸法CDs、CDdの相関関係を規定した校正用テーブルの例を示す図である。図5に示す校正用テーブルの作成方法について説明する。先ず、所定領域におけるレジストパターン102のパターン密度ρを5%、50%、95%のように変化させて、レジストパターン102をそれぞれ形成する。そして、各レジストパターン102について、測長SEMによりレジストパターン102間の高さh1での平面視寸法CDsを測定する。ここで、パターン密度ρが変化しても測長SEMにより測定される寸法CDsが一定(例えば、180nm)になるように、照射量が決定される。さらに、各レジストパターン102について断面画像を取得し、その断面画像から高さh2での寸法CDdを求める。そして、各パターン密度5%、50%、95%について、測長SEMにより測定された寸法(CDs)=180nm、180nm、180nmと、断面画像から求められた寸法(CDd)=189nm、185nm、181nmとをそれぞれ対応させることによって、図5に示すような校正用テーブルを求めることができる。図5に示すような校正用テーブルを、測長SEMにより測定された高さh1での平面視寸法CDs毎に用意する。図5に示す校正用テーブルに規定されたパターン密度ρと、CDdとCDsの差分との関係は、図6のようにプロット及び直線近似することができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a calibration table that defines the correlation between two dimensions CDs and CDd when the pattern density ρ is changed. A method for creating the calibration table shown in FIG. 5 will be described. First, the resist pattern 102 is formed by changing the pattern density ρ of the resist pattern 102 in a predetermined region to 5%, 50%, and 95%. Then, for each resist pattern 102, a planar view dimension CDs at a height h1 between the resist patterns 102 is measured by a length measurement SEM. Here, the dose is determined so that the dimension CDs measured by the length measurement SEM is constant (for example, 180 nm) even if the pattern density ρ changes. Further, a cross-sectional image is acquired for each resist pattern 102, and a dimension CDd at the height h2 is obtained from the cross-sectional image. Then, for each pattern density of 5%, 50%, and 95%, dimensions (CDs) measured by a length measurement SEM = 180 nm, 180 nm, and 180 nm, and dimensions (CDd) obtained from a cross-sectional image = 189 nm, 185 nm, and 181 nm Can be obtained, a calibration table as shown in FIG. 5 can be obtained. A calibration table as shown in FIG. 5 is prepared for each planar dimension CDs at the height h1 measured by the length measurement SEM. The relationship between the pattern density ρ defined in the calibration table shown in FIG. 5 and the difference between CDd and CDs can be plotted and linearly approximated as shown in FIG.

図5に示す校正用テーブルを用いて、レジストパターン間の寸法CDmを校正する方法について説明する。実際に測長SEMにより測定された平面視での寸法CDmが180nmであるとき、パターン密度ρに応じた校正後の寸法CDcを、次式(2)に従って求めることができる。
CDc=180−0.09×ρ+9.44=−0.09ρ+189.44・・・(2)
A method for calibrating the dimension CDm between resist patterns will be described using the calibration table shown in FIG. When the dimension CDm in plan view actually measured by the length measurement SEM is 180 nm, the dimension CDc after calibration corresponding to the pattern density ρ can be obtained according to the following equation (2).
CDc = 180−0.09 × ρ + 9.44 = −0.09ρ + 189.44 (2)

また、上記実施の形態では、電子ビーム描画装置において電子ビームの照射量を算出する際に校正後の寸法CDcを用いているが、電子ビーム描画後に行われる熱処理(PEB)や現像処理のようなプロセスの処理条件を決定する際に校正後の寸法CDcを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the calibrated dimension CDc is used when calculating the electron beam irradiation amount in the electron beam lithography apparatus. However, the heat treatment (PEB) or development processing performed after the electron beam lithography is used. The dimension CDc after calibration may be used when determining the processing conditions of the process.

20 制御計算機
23 パターンデータデコーダ
25 ブランキングアンプ
100 遮光膜
102 レジストパターン
102a テーパー部
20 control computer 23 pattern data decoder 25 blanking amplifier 100 light shielding film 102 resist pattern 102a taper portion

Claims (5)

隣接する2つのレジストパターン間の寸法を測定するパターン寸法測定方法において、
測長走査型電子顕微鏡を用いて測定された2つのレジストパターン間の第1の高さでの寸法と、断面画像から求められた該2つのレジストパターン間の第2の高さでの寸法との相関関係を予め取得し、測定対象である2つのレジストパターン間の第1の高さでの寸法を前記測長走査型電子顕微鏡により測定し、この測定した寸法を前記相関関係に基づいて第2の高さでの寸法に校正することを特徴とするパターン寸法測定方法。
In a pattern dimension measuring method for measuring a dimension between two adjacent resist patterns,
A dimension at a first height between two resist patterns measured using a length-measuring scanning electron microscope, and a dimension at a second height between the two resist patterns determined from a cross-sectional image; , The dimension at the first height between the two resist patterns to be measured is measured with the length-measuring scanning electron microscope, and the measured dimension is calculated based on the correlation. 2. A pattern dimension measuring method, characterized by calibrating to a dimension at a height of 2.
前記レジストパターンは下地膜上に形成されており、前記第1の高さは前記下地膜と接するレジストパターン下面の高さであり、前記第2の高さはレジストパターンのテーパー部が存在しない高さであることを特徴とする請求項1記載のパターン寸法測定方法。   The resist pattern is formed on a base film, the first height is a height of a lower surface of the resist pattern in contact with the base film, and the second height is a height at which no taper portion of the resist pattern exists. The pattern dimension measuring method according to claim 1, wherein: 前記レジストパターン間の設計寸法を変化させて前記第1及び第2の高さでの寸法をそれぞれ求め、これら第1及び第2の高さでの寸法の離散値を補間処理して前記相関関係を取得することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のパターン寸法測定方法。   The correlation between the resist patterns is changed to obtain the dimensions at the first and second heights, and the correlation between the discrete values of the dimensions at the first and second heights is interpolated. The pattern dimension measuring method according to claim 1 or 2, wherein: 前記レジストパターンは、荷電粒子ビームを照射した後に現像処理を行うことによって形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のパターン寸法測定方法。   4. The pattern dimension measuring method according to claim 1, wherein the resist pattern is formed by performing development processing after irradiating a charged particle beam. 5. 試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム描画方法において、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のパターン寸法測定方法を用いて求められた寸法に基づいて、前記試料上のレジストに対して照射される荷電粒子ビームの照射量を算出することを特徴とする荷電粒子ビーム描画方法。
In a charged particle beam writing method for irradiating a specimen with a charged particle beam,
The dose of the charged particle beam irradiated to the resist on the sample is calculated based on the dimension obtained by using the pattern dimension measuring method according to any one of claims 1 to 4. The charged particle beam drawing method characterized by the above-mentioned.
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