[論文レビュー] A Review of Proximity Effect Correction in Electron-beam Lithography

Pengcheng Li|arXiv (Cornell University)|Sep 17, 2015

Advancements in Photolithography Techniques参考文献 38被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、電子線リソグラフィーにおける近接効果補正（PEC）技術をレビューし、電子散乱を補正するためのドーズ変更および形状変更手法に焦点を当てる。自己整合的でない、未処理領域補正、エッジベース、ハイブリッドPEC手法の包括的分析を提示し、e-beamシステム間での正確性、計算コスト、適用可能性のトレードオフを強調する。

ABSTRACT

I review the work of proximity effect correction (PEC) in electron-beam (e-beam) lithography with emphasis on dose modification and shape modification PEC techniques.

研究の動機と目的

• 電子線散乱に起因するパターン歪みを是正するソフトウェアベースの近接効果補正（PEC）技術を分析・分類すること。
• 多重層レジストやビームエネルギー調整などの物理的PEC技術の限界を評価すること。これらは近接効果を完全に除去できない。
• ドーズ変更と形状変更PEC手法の計算複雑性、正確性、さまざまなe-beamシステムとの互換性について比較すること。
• ドーズと形状補正を組み合わせたハイブリッドPEC手法が、正確性と効率性を向上させる方法を調査すること。
• GHOSTなどの手法が引き起こすスループットの低下やコントラスト劣化を含め、PEC技術の実用的妥当性と性能のトレードオフを評価すること。

提案手法

• 近接相互作用行列 I を含む一次方程式系を解くことで自己整合的PEC法を用い、各方程式がすべての形状で等しい目標露光を保証する。
• 電子散乱のカーネルとして点拡散関数（PSF）を用い、ドーズ分布とPSFの畳み込みにより近接効果をモデル化する。
• 長方形形状の解析的解を適用し、任意の形状を長方形分解により近似して近接相互作用を計算する。
• 特徴間の露出されていない領域での露光を最小限に抑えるために、未処理領域補正を導入し、自己整合的手法を拡張する。
• 線パターンに対してエッジベースドーズ補正を適用し、パターンエッジでの露光に焦点を当てて忠実度を向上させる。
• ドーズと形状変更を組み合わせたハイブリッドPEC手法を用い、例えば前向散乱には解析的形状変更、バックスキャッタリングには反復的ドーズ補正を適用する。多くの場合、モデルベースのPSF分解を併用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電子線リソグラフィーにおける電子散乱は、ドーズ変更技術を用いてどのようにモデル化され、是正されるか？
• RQ2 自己整合的PECは、特徴間の露出されていない領域での露光をどのように処理しているか？その限界は何か？
• RQ3 エッジベースドーズ補正は、平均露光制御と比較して、どのようにパターン忠実度を向上させるか？
• RQ4 ハイブリッドPEC手法は、単一手法に比べて、補正の正確性と効率性をどのように向上させるか？
• RQ5 さまざまなPEC技術において、計算コスト、スループット、補正正確性の間のトレードオフはどのようなものか？

主な発見

• 自己整合的PEC法はPSFと近接相互作用行列に基づいて数学的に一意の解を提供するが、露出されていない領域での露光を考慮しない。
• 未処理領域補正法は、自己整合的アプローチを拡張し、露出されていない領域での露光を最小限に抑えることで、パターン忠実度を向上させる。
• エッジベースドーズ補正法は、パターンエッジなどの重要な幾何学的位置での露光に焦点を当てるため、線パターンの正確性が向上する。
• ハイブリッドPEC手法、例えば前向散乱には解析的形状変更、バックスキャッタリングには反復的ドーズ補正を組み合わせた手法は、より高い正確性と効率性を達成する。
• GHOST手法は広範なシステム互換性とシンプルさを有するが、スループットが約2倍低下し、レジストコントラストが劣化する。
• ドーズ変更技術は大規模なデータベースと高コストな計算時間を要するため、個々の形状のドーズ制御が不可能なe-beamプロジェクションシステムでは利用が制限される。