专利名称：光刻评价方法和光刻工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术中的光刻评价方法和光刻工艺。
背景技术：
作为在使用了电子束的曝光工艺中产生的散射，有入射到抗蚀剂内的电子束受到多重散射而向前方扩展的前方散射和到达了抗蚀剂下的衬底的电子被该衬底表面反射而再次入射到抗蚀剂中的后方散射。
由于这些前方散射和后方散射的缘故，电子甚至散射到未被电子束照射的区域的抗蚀剂中。其结果，连未被电子束照射的区域的抗蚀剂也被感光。由于该现象特别在图形密集、图形相互间邻近的情况下变得显著，故被称为邻近效应。
已提出了抑制邻近效应的各种方法(例如，专利文献1-3)。在这些现有的方法中，以用均匀的材质构成了应描画图形的衬底这一点为前提条件。
其原因是，在假定不是用均匀的材质构成了衬底的情况下，由于曝光条件等对每种材质都变化，故曝光数据和校正数据的量很大。如果曝光数据和校正数据的量很大，则在处理时很费时间，故不是实用的方法。
但是，在半导体衬底上经过各种成膜工艺形成了SiO2膜、铝(Al)膜、钛(Ti)膜、钨(W)膜、铜(Cu)膜等各种膜。再者，因经过各种加工工序这些膜形成了布线图形和通孔(via)图形等各种图形。即，实际的衬底(半导体衬底和各种图形)不能用均匀的材质来构成。
在使用上述现有的方法对实际的衬底进行曝光的情况下，不是与衬底上的各自的基底的材质相一致地决定曝光条件，而是为了方便起见假定实际的衬底由均匀的材质构成来决定曝光条件。
因此，由于来自衬底的电子的后方散射强度的不均匀的缘故而产生了下述的问题虽然在衬底上的某个位置可准确地评价邻近效应，而在另外的某个位置则不能准确地评价邻近效应。特别是在下层(基底)存在用Cu或W等的重金属构成的布线层的位置，由于其后方散射强度比其它位置大很多，故邻近效应的评价容易变得不准确。
在未能准确地评价邻近效应的区域上，邻近效应的校正变得不充分。其结果，在未能准确地评价邻近效应的区域上产生未能形成具有所希望那样的尺寸的图形等的结构不良。
专利文献1特开平09-186058号公报专利文献2特开平07-078737号公报专利文献3特开平10-275762号公报发明内容本发明的目的在于提供即使在没有用均匀的材质构成衬底的情况下也能准确地评价邻近效应的光刻评价方法和光刻工艺。
如果简单地说明在本申请中公开的发明中的代表性的发明的概要，则如下所述。
即，为了实现上述目的，与本发明有关的光刻评价方法的特征在于，具有下述工序准备具备半导体衬底和在该半导体衬底上形成的、包含至少一个或一个以上的布线层的布线结构的衬底的工序；将上述衬底区分为多个评价对象区域的工序；以及预先取得与上述布线结构有关的属性的值并根据与该布线结构有关的属性的值评价上述多个评价对象区域中的每个的邻近效应的工序。
与本发明有关的另一光刻评价方法的特征在于，具有下述工序准备具备半导体衬底和在该半导体衬底上形成的、包含至少一个或一个以上的布线层的布线结构的衬底的工序；以及预先取得与上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度有关的属性和在对在上述衬底上形成的抗蚀剂照射了带电粒子束时与被上述布线结构反射的带电粒子的在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的关系、并根据与上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度有关的属性和与上述带电粒子的在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的关系取得利用采用了带电粒子束的光刻工艺在上述衬底上形成的抗蚀剂图形的尺寸误差和与上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度有关的属性的值的关系的工序。
与本发明有关的另一光刻评价方法的特征在于，具有下述工序准备具备半导体衬底和在该半导体衬底上形成的、包含至少一个或一个以上的布线层的布线结构的衬底的工序；将上述衬底区分为多个评价对象区域的工序；以及根据利用采用了带电粒子束的光刻工艺在上述衬底上形成的抗蚀剂图形的尺寸误差和与上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度有关的属性的值的关系来评价上述多个评价对象区域的每个区域中的邻近效应的工序。
与本发明有关的光刻工艺的特征在于，具有下述工序准备具备半导体衬底和在该半导体衬底上形成的、包含至少一个或一个以上的布线层的布线结构的衬底的工序；将上述衬底区分为多个评价对象区域的工序；取得在对在上述衬底上形成的抗蚀剂照射了带电粒子束时与被上述布线结构反射的带电粒子的在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的工序；根据上述已取得的上述属性的值来评价上述多个评价对象区域的每个中的邻近效应的工序；以及根据上述估计的邻近效应来校正上述抗蚀剂图形以使由上述抗蚀剂构成的抗蚀剂图形的尺寸成为规定的尺寸的工序。
根据本说明书的记载和附图，本发明的上述的和其它的目的以及新的特征会变得很明白。
按照本发明，可实现即使在没有用均匀的材质构成衬底的情况下也能准确地评价邻近效应的光刻评价方法和光刻工艺。
图1是示出评价对象的衬底的剖面图。
图2是示出评价对象的衬底中的W布线层的厚度与后方散射系数η的关系的图。
图3是评价对象的衬底的平面图和剖面图。
图4是示出实施例的电子束光刻的评价方法的流程图。
图5是示出评价对象的衬底的区分方法的图。
图6是说明未被采用的Cu布线的层数用的剖面图。
图7是示出尺寸误差与布线层数的关系的图。
图8是示出布线层数为四的衬底的剖面图。
图9是示出布线层数为四的情况下尺寸误差与布线层数的关系的图。
图10是示出W布线的厚度(W布线的层数)随位置的不同而不同的衬底的剖面图。
图11是示出利用模拟调查了在图10的衬底上形成了抗蚀剂图形的情况下后方散射系数如何随W布线的厚度(W布线的层数)的变化而变化的结果的图。
图12是示出W布线的深度随位置的不同而不同的衬底的剖面图。
图13是示出利用模拟调查了在图11的衬底上形成了抗蚀剂图形的情况下后方散射系数如何随W布线的深度的变化而变化的结果的图。
图14是在同一图上示出了W布线的厚度与后方散射系数的关系和W布线的深度位置与后方散射系数的关系的图。
图15是示出求出反射能量的量对于布线层的厚度和深度的依存性的方法的流程图。
图16是示出评价对象的衬底的平面图。
图17是图16的平面图的B-B’剖面图。
图18是示出评价对象的衬底的区分方法的图。
图19是示出3层的多层布线的配置关系的图。
图20是在同一图上表示了布线层的厚度与后方散射系数的关系和布线层的深度与后方散射系数的相对关系的图。
图21是示出了配置关系2-4的布线层相当于与图20的哪个位置的图。
图22是示出实施例的电子束光刻工艺的流程图。
具体实施例方式
以下一边参照附图，一边说明本发明的实施例。
(第1实施例)首先，说明本实施例的电子束光刻工艺的评价方法的概要。
下述的式(1)是定量地评价邻近效应用的数学式。
f(r)＝1/(1+η)π·[1/βf2·exp(-r2/βf2)+η/βb2·exp(-r2/βb2)] …式(1)式(1)被称为描画强度函数(EID函数)。式(1)的各参数的意义如下所述。
βf前方散射直径βb后方散射直径η后方散射系数在图1中示出包含硅衬底1、氧化硅(SiO2)膜2、W布线层3-6、Al布线层7的评价对象的衬底的剖面图。在该衬底上形成了抗蚀剂8。氧化硅膜2、W布线层3-6和Al布线层7构成了布线结构。W布线层3-6的厚度分别为0.5μm。因而，在上述衬底(布线结构)中，存在W布线层的厚度为0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm这四个区域。
在图2中示出上述衬底中的W布线层的厚度与后方散射系数η的关系。后方散射系数η对于W布线层的厚度的依存性显示出图2中示出的结果的原因可认为如下所述。即，可认为是因为，如果W布线层的厚度(W布线层的层数)增加，则到达抗蚀剂8下的衬底并被该衬底表面反射而再次入射到抗蚀剂8内的电子的量(反射能量的量)增大，作为其结果，因来自W布线层的后方散射导致的蓄积能量增大了。再有，W布线层的厚度增加，换言之，就是衬底中的W布线层的密度提高了。
因而，在图1的衬底上形成抗蚀剂图形的情况下，伴随后方散射系数η(W布线层的厚度或密度)的增加，显示出在衬底上形成的抗蚀剂图形的实际的尺寸与上述抗蚀剂图形的设计尺寸的差(尺寸误差)增大的趋势。
因此，如果预先求出因W布线层的厚度的差别等的基底图形的尺寸的差别导致的在衬底上形成的抗蚀剂图形的实际的尺寸与设计尺寸的差，则可知道在怎样的基底图形(基底结构)的情况下尺寸误差变大、邻近效应校正的误差变大。
使后方散射系数η变化的主要原因如上所述是原子量比较大的物质。因此，如果已知使用了上述物质的层的厚度和深度方向的位置，则可确定尺寸误差变大的部位。
一般来说，布线层的材料中使用W/Cu等那样的原子量大的物质(重金属)。此外，用设计规则决定了在器件的每一代中各布线层的厚度等的器件结构。按照设计规则来设计各种器件。
因而，通过参照设计规则，可知道由该光刻工艺中的衬底中存在的重金属构成的布线层的层数或厚度，进而可根据这些布线层的层数或厚度来估计后方散射系数η，进而可知道邻近效应校正的误差大的部位。
后方散射系数η也依赖于布线层的离衬底表面的深度的位置。因此，除了布线层的层数或厚度外，通过也考虑上述布线层的离衬底表面的深度的位置，可更准确地估计后方散射系数η。
例如，在利用布线层的层数估计后方散射系数η的情况下，将从衬底的表面起到第i布线层的深度位置定为Pi、对该Pi给出的加权系数定为ki，将用Pi×ki的关于i的总和给出的值作为布线层的层数来使用。在后方散射系数η越大的位置上给出越大的加权系数。例如，越在邻近于衬底表面的位置上给出越大的加权系数。
以下，具体地说明本实施例的电子束光刻的评价方法。图3(a)是示出评价对象的衬底的平面图。图3(b)是图3(a)的平面图的A-A’剖面图。图4是示出本实施例的评价方法的流程图。
首先，准备图3中示出的衬底(步骤S1)。该衬底具备硅衬底11氧化硅膜(层间绝缘膜)12；以及第1层和第2层Cu布线层13、14。在上述衬底的氧化硅膜12上形成了抗蚀剂15。
在硅衬底11的表面上形成了包含未图示的多个晶体管等的微细结构。利用镶嵌工艺形成Cu布线层13、14。Cu布线层13、14的厚度分别为0.3μm。
在此，为了简单起见，不考虑上述微细结构的影响。由于上述微细结构对后方散射系数η的影响比Cu布线层13、14对后方散射系数η的影响小很多，故即使不考虑上述微细结构的影响，在实用上也没有妨碍。
在图3中示出了1层氧化硅膜12，但实际上在每个Cu布线层中都形成氧化硅膜。因而，图3的氧化硅膜12实际上由3层氧化硅膜来构成。
抗蚀剂15经过曝光、显影工序，成为为了在氧化硅膜2的表面上形成埋入第3层的Cu布线层的布线槽而使用的抗蚀剂图形。
其次，如图5中所示，将上述衬底区分为4×4的16个评价对象区域(单位区域)(步骤S2)。
在此，将上述16个评价对象区域分成3种区域。该3种区域是Cu布线层的层数为零的区域R0、Cu布线层的层数为一个的区域R1和Cu布线层的层数为二个的区域R2。即，上述16个评价对象区域分别与Cu布线层的层数相关联。
在上述Cu布线层的层数中选择0或自然数(1、2、…)，如图6中所示，不选择2.5层等的非自然数。换言之，选择上述16个评价对象区域，使在衬底内部存在的Cu布线层的层数为0或自然数。
由于作为Cu布线层13、14的材料的Cu的原子序数比Si的原子序号大，故如果基底的Cu布线层的层数不同，则后方散射系数η有很大的差别。因此，如果不能根据基底的Cu布线层的层数适当地进行邻近效应校正，则不能形成具有与设计一致的尺寸的图形(在此，是形成第3层的Cu布线图形用的抗蚀剂图形)。
根据可得到评价对象的衬底之前的工序经历和器件的设计的数据，预先取得上述衬底内的Cu布线层13、14的层数(布线层数)的分布。此外，利用众所周知的模拟或基础实验等预先求出各区域R0、R1、R2中的后方散射系数η。再者，根据后方散射系数η预先求出在各区域R0、R1、R2上形成的抗蚀剂图形的实际的尺寸与设计尺寸的差(尺寸误差)。
上述尺寸误差主要由衬底中存在的Cu布线层的层数(布线层数)来决定。图7中示出尺寸误差与布线层数的关系。在此，假定如果布线层数超过1(临界布线层数)，则尺寸误差超过容许尺寸误差。
其次，比较上述16个评价对象区域内的布线层数与临界布线层数的大小关系(步骤S3)。
比较的结果，由于布线层数比临界布线层数大的评价对象区域是后方散射系数η大的区域，因此被判断为邻近效应的影响大的区域、即尺寸误差超过容许范围的评价对象区域。此时，反复进行邻近效应校正，直到尺寸误差处于容许范围内(在步骤S3中直到成为是为止)。在第4实施例中说明具体的校正的方法。
另一方面，布线层数为临界布线层数或临界布线层数以下的评价对象区域由于后方散射系数η不大，因此被判断为邻近效应的影响不大的区域、即尺寸误差为容许范围内的评价对象区域。
通过使用以上的本实施例的评价方法，即使在没有用均匀的材质构成衬底的情况下，通过利用邻近效应(后方散射系数η)对于W布线层的厚度的依存性，可准确地选取衬底上的邻近效应的影响大的区域。再者，由于本实施例的评价方法的实施是容易的，故可高速地选取衬底上的邻近效应的影响大的区域。由此，可准确且高速地进行电子束曝光的邻近效应校正。
再有，在本实施例中，将评价对象区域与布线层数相关联，但也可与Cu布线层的密度(布线层密度)相关联。
此时，预先求出尺寸误差与布线层密度的关系，比较各评价对象区域内的布线层密度与尺寸误差超过容许尺寸误差的布线层密度(临界布线层密度)的大小关系，评价各评价对象区域中的邻近效应(尺寸误差)。
上述变形例特别是在布线层的厚度随层的不同而不同的情况下是有效的。之所以如此，是因为即使在布线层数少的评价对象区域内布线层总厚度比布线层数多的评价对象区域内布线层总厚度厚的情况下，也能准确地评价后方散射系数。
此外，在本实施例中，对于评价对象的衬底中的由重金属构成的布线层(重金属布线层)的层数为二的情况进行了说明，但评价对象的衬底中的重金属布线层的层数为三或三以上的情况下，也可同样地实施。在图8中示出重金属布线层的层数为三的衬底的剖面图，在图9中示出重金属布线层的层数为三的情况下的尺寸误差与布线层数的关系。图8和图9分别相当于图3(b)和图7。在图8中，参照符号16表示Cu布线层，参照符号17表示比Cu布线层16厚的布线层。布线层17是Cu布线层或Al布线层。
(第2实施例)如上所述，如果图1的衬底中的W布线层的层数(密度)增加，则从衬底返回的电子的量(反射能量的量)增大，作为其结果，由来自基底的后方散射而蓄积能量增大。而且，伴随后方散射系数η的增加，在衬底上形成的抗蚀剂图形的实际的尺寸与设计尺寸的差(尺寸误差)变大。
因而，如果预先求出抗蚀剂下的衬底内的结构(基底衬底结构)与由该基底衬底结构产生的反射电子的反射能量的量的关系，则即使在没有用均匀的材质构成衬底的情况下，也可知道在怎样的基底衬底结构的情况下反射能量的量变大。再者，如果预先求出反射能量的量与尺寸误差的关系，则可准确地选取衬底上的邻近效应大的区域。再者，由于本实施例的评价方法的实施是容易的，故可高速地选取衬底上的邻近效应的影响大的区域。由此，可准确且高速地进行电子束曝光的校正。
而且，对于反射能量的量变大的区域、即由邻近效应产生的尺寸误差超过容许值的区域，通过减余出的部分的能量的量进行曝光，可在衬底上形成精度非常高的、具有所希望的尺寸的图形。
以下，具体地说明本实施例的电子束光刻的评价方法。图10是示出评价对象的衬底的剖面图。在该图中示出该衬底是W布线层的厚度(W布线层的层数)随位置不同而不同的衬底。上述衬底具备硅衬底21；氧化硅膜(层间绝缘膜)22；W布线层23-26；Al布线层27；以及抗蚀剂28。W布线层23-26的厚度分别为0.5μm。
图11是示出利用模拟调查了使用电子线描画装置在上述衬底上形成了由抗蚀剂28构成的图形(抗蚀剂图形)的情况下后方散射系数η如何随W布线层的厚度(W布线的层数)而变化的结果的图。图11的结果显示了，如果W布线层的厚度(W布线层的层数)增加，换言之，衬底中的W布线层的密度越高的区域上，则从衬底返回的电子的量增大，作为其结果，因后方散射所蓄积的能量增大。
图12是示出另一评价对象的衬底的剖面图。在该图中示出该衬底是W布线层的深度随位置的不同而不同的衬底。再有，对于与图10对应的部分，附以与图10相同的符号，省略详细的说明。
图13是示出利用模拟调查了使用电子线描画装置在上述衬底上形成了由抗蚀剂28构成的图形(抗蚀剂图形)的情况下后方散射系数η如何随W布线的深度的变化而变化的结果的图。从图13可知，后方散射系数η显示出在某个深度的位置上具有极值的变化。
根据这些图12、13可知，可将后方散射系数(η)作为W布线层的厚度(Th)的函数F1(Th)来表示，而且，也可将后方散射系数(η)作为W布线层的深度位置(D)的函数F2(D)来表示。此外，也可知，F1(Th)可用Th的多项式等的数学式来近似，F2(D)可用D的多项式等的数学式来近似。
图14是在同一图上表示了W布线层的厚度(Th)与后方散射系数(η)的关系和W布线层的深度位置(D)与后方散射系数(η)的关系的图。如果求出函数F1(Th)和函数F2(D)，则可将后方散射系数(η)作为W布线层的厚度(Th)和W布线层的深度位置(D)的函数F(Th，D)来表示。F(Th，D)可用Th和D的多项式等的数学式来近似。
根据该结果，如果已知某个工序中的衬底(晶片)中的W布线层的厚度和深度，则可求出在利用电子线描画装置向上述衬底上照射了电子的情况的来自衬底的电子的反射能量的量。
在此，根据式(1)，来自衬底的电子的反射能量(E)可认为是E＝f(η)。即，上述的式可表示为
E＝F1’(Th)，E＝F2’(D)，E＝F’(Th，D)图15是用流程来表示以上的程序(模拟)。以下，进一步说明图15。首先，准备具备包含多层的金属布线层的布线结构的评价对象的衬底(晶片)(步骤S11)。
其次，对于上述衬底例如利用众所周知的模拟取得金属布线层的厚度与反射能量的关系和金属布线层的深度与反射能量的关系(步骤S12、S13)。其后，如果需要的话，则用Th的多项式来近似反射能量E(Th)(步骤S12’)，用D的多项式来近似反射能量E(D)(步骤S13’)。
其次，根据已取得的金属布线层的深度与反射能量的关系和已取得的金属布线层的厚度与反射能量的关系，取得来自衬底的电子的反射能量对于金属布线层的深度和厚度的依存性(步骤S14)。在用多项式来近似反射能量E(Th)和E(D)的情况下，用Th和D的多项式等来近似反射能量E(Th，D)。
在具备包含W布线等的重金属布线的布线结构的衬底上形成抗蚀剂图形的情况下，仅与来自衬底的电子的后方散射强度、即来自衬底的电子的反射能量(E)对应的部分相对于设计尺寸产生误差。
如上所述，根据在衬底中存在的W布线层的厚度(Th)和深度(D)可估计反射能量(E)。因而，如果知道反射能量(E)与在衬底上形成的抗蚀剂图形的尺寸误差(δCD)的关系，则可根据在衬底中存在的W布线层的厚度(Th)和深度(D)来估计尺寸误差δCD。如果能估计尺寸误差δCD，则可准确地进行上述抗蚀剂图形的形成时的曝光工序。即，可形成对于设计尺寸来说误差足够小的抗蚀剂图形。
前面示出的图14可以说是在以衬底中的金属布线层的厚度(Th)为X轴、以衬底中的金属布线层的深度(D)为Y轴、以来自衬底的电子的反射能量(E)的量为Z轴的3维空间内(XYZ正交坐标系)表现了反射能量的量(E)对于厚度(Th)和深度(D)的依存性的图。而且，该依存性可使用下述的多项式的回归曲线近似式来表示。
E＝F1(Th)，E＝F2(D)
因而，图14可看作是在回归曲线E＝F1(Th)和E＝F2(D)中连结具有同一反射能量的量的点Ei相互间来表示作为同一反射能量的量的区域的等高线图。
其次，考虑在上述衬底上形成具有从设计尺寸的偏移的量在容许范围内的尺寸的抗蚀剂图形。
首先，决定来自从上述设计尺寸的偏移的量为容许范围外那样的衬底的反射能量的阈值(Eth)。根据上述回归曲线和该阈值(Eth)求出满足F1(Th)＞Eth、F2(D)＞Eth的条件的Th、D。
如果在包含满足上述条件的金属布线层的厚度(Th)、金属布线层的深度(D)的衬底的区域上形成抗蚀剂图形，则就形成对于设计尺寸来说超过了容许误差的抗蚀剂图形。
(第3实施例)图16是示出评价对象的衬底的平面图。图17是图16的平面图的B-B’剖面图。图16和图17示出了包含硅衬底31、氧化硅膜(层间绝缘膜)32和第1-第3层的Cu布线层33-35的衬底。在该衬底上形成了抗蚀剂36。
在硅衬底31的表面上形成了未图示的多个晶体管等的微细结构。第1-第3层的Cu布线层是利用镶嵌工艺来形成的。Cu布线层33-35的厚度分别为0.3μm。
抗蚀剂36经过曝光、显影工序，成为为了在氧化硅膜32的表面上形成埋入第4层的Cu布线层的布线槽而使用的抗蚀剂图形。
根据可得到评价对象的衬底之前的工序经历和器件的设计的数据，求出上述衬底内的Cu布线层的层数(布线层数)的分布。
其次，根据上述布线层数的分布，如图18中所示，将上述衬底分成4×4的16个区域(评价对象区域)。
在3层的多层布线层的情况下，如图19中所示，在布线层W1-W3之间有8种配置关系1-8。
其次，根据上述16个评价对象区域的区域内的Cu布线层33-35的配置关系地将上述16个评价对象区域分成6个区域(6个单位区域)R1’～R6’。
区域R1’包含配置关系1，区域R2’包含配置关系2，区域R3’包含配置关系3，区域R4’包含配置关系4，区域R5’包含配置关系5，区域R6’包含配置关系8。
层间绝缘膜32是以SiO2为主要成分的绝缘膜，作为布线材料的Cu的原子序数比Si和O的原子序数大。因此，如果在上述光刻工序的衬底的各区域中，如果Cu布线层33-35的配置关系不同，则由于基底的Cu布线层的密度或深度等不同，故后方散射直径和后方散射系数也不同。如果不根据基底的Cu布线层的配置关系适当地进行邻近效应校正，则不能形成具有按照规定的尺寸的描画图形(在此是形成第4层的Cu布线图形用的抗蚀剂图形)。
根据众所周知的模拟或基础实验等求出各配置关系1-8中的后方散射直径和后方散射系数。
由于金属布线层如上述那样反射电子，故对在上层涂敷的抗蚀剂供给的能量的量依赖于金属布线层的深度和厚度而变化。
图20是在同一图上表示了本实施例的衬底中的布线层的厚度与后方散射系数的关系和本实施例的衬底中的布线层的深度与后方散射系数的相对关系的图。图20相当于图14，是根据在衬底(晶片)上的某个区域上存在的金属布线层的厚度和深度显示在该区域中的来自衬底的后方散射系数η、即来自衬底的电子的反射能量的强度的等高线的等高线图。
图21是示出了配置关系2-4的布线层相当于图20的哪个位置的图。在图21中，P2-P4分别示出了配置关系2-4的布线层。将布线层的合计的厚度定为图20的横轴的厚度，将最上层的布线层的深度定为图20的纵轴的深度。在图21中，为了简单起见，只示出了配置关系2-4的布线层W1-W3，但同样也可示出配置关系5-8的布线层W1-W3。
如果来自衬底的电子的反射能量强，即电子的后方散射系数大，则在衬底上实际形成的抗蚀剂图形的尺寸的离开设计尺寸的偏移量(尺寸误差δCD)变大。
即，有δCD＝k1*η+k2的关系。在此，k1和k2分别是系数。
这样，如果预先求出衬底的后方散射强度与抗蚀剂图形的尺寸偏移量(δCD)的关系，则在图20中可知道在怎样的基底衬底结构(配置关系)的情况下抗蚀剂图形的尺寸偏移量δCD大。
根据上述的关系式，可从应形成的抗蚀剂图形的尺寸误差求出相当的后方散射系数的范围。该容许范围外的后方散射系数例如作为图21的区域A1或区域A2来表示。与区域A1对应的容许尺寸误差比与区域A2对应的容许尺寸误差严格。在图21中，在区域A2的情况下，由于P4包含在区域A2内，故预期在包含配置关系4的布线层的区域上形成的部分的抗蚀剂图形的尺寸偏移量δCD比容许尺寸误差大。
在图21内，从由设计规则或工序能力求出的抗蚀剂图形的尺寸误差值来设定与该容许范围外的后方散射强度对应的区域(容许范围外区域)。判断在容许范围外的区域内是否存在例如与图5或图18中示出的评价对象区域(单位区域)对应的区域。将与在容许范围外区域上存在的评价对象区域(单位区域)对应的区域称为危险部位区域(需要注意的区域)。
危险部位区域是来自衬底的电子的反射能量的量多的区域。因此，与危险部位区域对应的部分的抗蚀剂图形的尺寸偏离设计尺寸，超过容许误差范围的可能性高。
这样，图21以容易理解的形态呈现了衬底中的电子的反射能量的量多的区域。此外，通过使用图21，可容易地检查衬底中的电子的反射能的量多的区域。再者，通过使用图21，可迅速地确认危险部位区域可在衬底(晶片)的何处存在。
(第4实施例)图22是示出与本发明的第4实施例有关的电子束光刻工艺的流程图。
在所制造的器件(制品)的每一代中，由制品的设计规则来确定布线层的厚度等的器件尺寸。因此，通过参照设计规则，可知道各光刻工序中的衬底(晶片)中存在的布线层的层数或布线层的厚度和布线层的深度方向的位置。根据已取得的布线层的层数或布线层的厚度和布线层的深度方向的位置来取得成为光刻工序的对象的衬底具有的电子的反射能量的强度。在器件制造时，预先在被称为晶片流程的程序书中记述了该一系列的工序。
首先，通过参照上述晶片流程，调查各光刻工序中的衬底中存在的由Cu布线等的重金属构成的布线层的配置关系(基底衬底结构)(步骤S21)。
其次，根据上述布线层的配置关系(基底衬底结构)，将各光刻工序中的衬底区分为上述的多个评价区域(单位区域)(步骤S22)。
其次，调查各评价区域内的布线层的厚度和深度(步骤S23)。
其次，判断是否存在相当于危险部位区域的评价区域(步骤S24)。具体地说，根据布线层的厚度和深度，调查各评价区域中的反射能量(E)和阈值(Eth)的大小关系将满足E＞Eth的条件的评价区域作为危险部位区域选取。
其次，根据上述程序书来判断在作为危险部位区域选取的评价对象区域(单位区域)中是否存在形成容限小且要求高的尺寸精度的图形的区域(注意区域)(步骤S25)。
注意区域是在该注意区域上形成的图形的尺寸误差超过容许值的可能性大的区域。因而，在发现注意区域的情况下，对在该注意区域上形成的图形(修正对象图形)进行修正(步骤S27)。
以下说明修正对象图形的修正方法。如上所述，已知评价对象区域中的来自衬底的电子的反射能量的量。根据该反射能量求出上层的抗蚀剂图形的偏移量(δCD)。因此，通过预先将修正对象图形的尺寸变更了相当于δCD的量，即使有来自衬底的电子的反射能量，也能形成与设计一致的抗蚀剂图形。即，变更在注意区域上被描画的图形(描画图形)，变更图形设计。此外，通过将注意区域上的抗蚀剂的曝光量变更相当于δCD的量来代替变更描画图形，也同样可形成与设计一致的抗蚀剂图形。
在修正对象图形的修正后，返回到步骤S22，重复进行步骤S22-S26，直到在步骤S25中得到否。
如果能确定在衬底上存在的危险部位区域的位置，则通过在抗蚀剂图形形成后的检查工序中重点地核对危险部位区域，可在短时间内高效地检查衬底。
即，通过在衬底上设定坐标、预先求出确定危险部位区域用的坐标，在抗蚀剂图形形成后的检查工序中，通过重点地调查与确定上述危险部位区域用的坐标对应的衬底上的位置，可在短时间内且高效地进行抗蚀剂图形的检查。
图21(等高线图)基本上只依赖于衬底(晶片)中存在的布线层的材质和深度位置而唯一地被决定。即，图21在器件的每一代中唯一地被决定。因此，图21在所制造的器件(制品)的每一代中作成即可，没有必要对于量大的每种制品来作成。即，在每一代中进行1次求出图21用的计算或实验就足够了，没有必要进行很多次重新计算。因而，使用了图21的评价方法是非常有效的。
(第5实施例)在本实施例中，说明全部通过模拟进行的评价方法。
现在，假定已设计了某一代的器件中的电路图形。由于已决定了每一代的设计规则，故通过参照设计规则，知道从现在起打算制作的器件的电路图形中的各布线层的材质，也可知道厚度或深度位置。
将形成了上述已被设计的电路图形的衬底(晶片)分割为上述评价对象区域(单位区域)。其后，在图20的等高线图内对上述多个评价对象区域内的已形成的布线层的配置关系进行作图。如上所述，根据从当前起形成的布线层受到的来自在衬底内已形成的布线层受到的影响，通过反复进行图形的设计直到消除修正对象图形，从而得到与设计一致的图形。
即使没有形成实际上形成了图形的电路图形的衬底(晶片)，也可全部通过模拟来进行上述一系列的操作。因而，可不使用实际的衬底来进行上述一系列的操作，通过制作输出实施了校正后的设计(以容易理解的形态呈现危险部位区域的设计)的软件，可削减大量的程序和成本。
以上说明了本发明的实施例，但本发明不限定于这些实施例。例如，在上述实施例中说明了基于后方散射系数η的评价方法，但也可同样地实施基于后方散射直径βb的评价方法，可得到同样的效果。即，通过根据在衬底(晶片)中存在的布线层的厚度和深度，估计在衬底(晶片)内变化的后方散射直径βb，可实施得到与基于后方散射直径βb的评价方法同样的效果的评价方法。
此外，在上述实施例中，说明了电子束曝光的情况，但也可使用离子束等的其它的带电粒子束。
此外，以上叙述的本实施例的光刻评价方法可作为程序使之存储在存储媒体中来使用。即，可将本实施例的光刻评价方法的图3的步骤S1-S3(程序)或图15的步骤S11-S14(程序)作为程序使之存储在存储媒体中来使用。再者，也可将本实施例的光刻工艺的图22的步骤S21-S26(程序)作为程序使之存储在存储媒体中来使用。
再者，本发明不是原封不动地限定于上述实施例，而是在实施阶段中在不脱离其要旨的范围内可对构成要素进行变形而使之具体化。此外，利用在上述实施例中公开了的多个构成要素的适当的组合，可形成各种发明。例如，可从在实施例中示出的全部构成要素中删除几个构成要素。再者，也可适当地组合在不同的实施例中涉及的构成要素。
除此以外，在不脱离本发明的要旨的范围内，可作各种变形来实施。
权利要求
1.一种光刻评价方法，其特征在于，包括下述工序准备具备半导体衬底和在该半导体衬底上形成的、包含至少一个或一个以上的布线层的布线结构的衬底的工序；将上述衬底区分为多个评价对象区域的工序；以及预先取得与上述布线结构有关的属性的值，根据与该布线结构有关的属性的值评价上述多个评价对象区域中的每个的邻近效应的工序。
2.如权利要求1中所述的光刻评价方法，其特征在于与上述布线结构有关的上述属性的值是上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度的至少一方。
3.如权利要求1中所述的光刻评价方法，其特征在于与上述布线结构有关的上述属性的值是将从上述衬底的表面起第i布线层的深度位置定为Pi、对该Pi给出的加权系数定为ki的情况下用Pi×ki的关于i的总和给出的上述布线结构的布线层的层数。
4.如权利要求1至3的任一项中所述的光刻评价方法，其特征在于还具有根据评价上述多个评价对象区域中的邻近效应的工序的结果来估计在上述衬底上形成的抗蚀剂图形的尺寸误差的工序。
5.一种光刻评价方法，其特征在于，包括下述工序准备具备半导体衬底和在该半导体衬底上形成的、包含至少一个或一个以上的布线层的布线结构的衬底的工序；以及预先取得与上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度有关的属性和在对在上述衬底上形成的抗蚀剂照射了带电粒子束时与被上述布线结构反射的带电粒子的在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的关系、根据与上述布线结构中的布线层的层数及布线层的厚度有关的属性和与上述带电粒子的在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的关系取得由采用带电粒子束的光刻工艺在上述衬底上形成的抗蚀剂图形的尺寸误差和与上述布线结构中的布线层的层数及布线层的厚度有关的属性的值的关系的工序。
6.如权利要求5中所述的光刻评价方法，其特征在于与上述带电粒子的在上述衬底表面上的反射能量有关的属性是上述带电粒子束的后方散射直径或者后方散射系数。
7.如权利要求5或6中所述的光刻评价方法，其特征在于还包括在由以上述布线结构中的布线层的层数为第1坐标轴、以上述布线结构中的布线层的厚度为第2坐标轴、以在向上述衬底上形成的抗蚀剂照射了带电粒子束时与被上述布线结构反射的带电粒子在上述衬底表面上的反射能量有关的属性为第3坐标轴的三个坐标轴规定的3维空间内，表现与被上述布线结构反射的带电粒子在上述衬底表面上的反射能量有关的属性对于上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度的依存性的工序。
8.如权利要求5或6中所述的光刻评价方法，其特征在于，包含下述工序取得与上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度有关的属性和与被上述布线结构反射的带电粒子在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的关系的工序；取得与被上述布线结构反射的带电粒子在上述衬底表面上的反射能量有关的属性对于上述布线结构中的布线层的层数的依存性的工序；以及取得与被上述布线结构反射的带电粒子在上述衬底表面上的反射能量有关的属性对于上述布线结构中的布线层的厚度的依存性的工序。
9.如权利要求5或6中所述的光刻评价方法，其特征在于还包括根据与上述布线结构中的布线层的层数及布线层的厚度有关的属性和与被上述布线结构反射的带电粒子在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的关系，选取与被上述布线结构反射的带电粒子在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的值超过预定值的与上述布线结构中的布线层的层数及布线层的厚度有关的属性的值，计算对应于与该已选取的与上述布线结构中的布线层的层数和布线层的厚度有关的属性的值的上述布线结构中的布线层的层数和厚度的工序。
10.一种光刻评价方法，其特征在于，包括下述工序准备具备半导体衬底和在该半导体衬底上形成的、包含至少一个或一个以上的布线层的布线结构的衬底的工序；将上述衬底区分为多个评价对象区域的工序；以及根据由采用带电粒子束的光刻工艺在上述衬底上形成的抗蚀剂图形的尺寸误差和与上述布线结构中的布线层的层数及布线层的厚度有关的属性的值的关系来评价上述多个评价对象区域的每个中的邻近效应的工序。
11.如权利要求10中所述的光刻评价方法，其特征在于使用取得权利要求5至9的任一项中记载的光刻评价方法中的与布线结构中的布线层的层数及布线层的厚度有关的属性和与被上述布线结构反射的带电粒子在衬底表面上的反射能量有关的属性的关系的工序，来取得由采用带电粒子束的光刻工艺在上述衬底上形成的抗蚀剂图形的尺寸误差和与上述布线结构中的布线层的层数及布线层的厚度有关的属性的值的关系。
12.一种光刻工艺，其特征在于，包括下述工序准备具备半导体衬底和在该半导体衬底上形成的、包含至少一个或一个以上的布线层的布线结构的衬底的工序；将上述衬底区分为多个评价对象区域的工序；取得在对在上述衬底上形成的抗蚀剂照射了带电粒子束时与被上述布线结构反射的带电粒子在上述衬底表面上的反射能量有关的属性的工序；根据上述已取得的上述属性的值来评价上述多个评价对象区域的每个中的邻近效应的工序；以及根据上述已评价的邻近效应来校正上述抗蚀剂图形以使由上述抗蚀剂构成的抗蚀剂图形的尺寸成为预定的尺寸的工序。
13.如权利要求12中所述的光刻评价工艺，其特征在于校正上述抗蚀剂图形的工序通过变更上述抗蚀剂图形的尺寸或上述抗蚀剂的曝光量来进行。
全文摘要
本发明的目的在于提供即使在没有用均匀的材质构成衬底的情况下也能准确地评价邻近效应的光刻评价方法。光刻评价方法具有准备具备硅衬底1、和包含硅衬底11上的氧化硅膜12和氧化硅膜12中的Cu布线层13、14的布线结构的衬底的工序(步骤S1)；将该衬底区分为多个评价对象区域的工序(步骤S2)；以及比较各评价对象区域下的布线层数与临界布线层数来评价各评价对象区域中的邻近效应的工序(步骤S3)。
文档编号G03F7/20GK1622286SQ20041009173
公开日2005年6月1日 申请日期2004年11月25日 优先权日2003年11月26日
发明者俵山和雄, 马越俊幸 申请人:株式会社东芝