(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィ及び荷電粒子リソグラフィの現像工程における現像条件の最適化に関し、実験によるレジストパターンの作成を必要とせずにシミュレーションにより高精度且つ低コストで現像条件の最適化を可能にする。【解決手段】現像液中へ溶解したレジストの拡散を考慮した現像液実効濃度を導入し、レジスト拡散係数、現像速度定数、及び転写、描画、ベーク等によってレジストに起こる化学反応により生じる反応物濃度を用いて、拡散方程式と現像速度式とを計算し、前記現像液実効濃度に対する前記反応物の現像速度を計算することで、シミュレーションによる正確なレジストパターン形状の予測を可能にする。【選択図】図１
2017112167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたレジスト膜にパターンデザインを転写あるいは描画して現像するリソグラフィの現像条件を最適化する装置において、
少なくともパターンデザイン情報と、転写あるいは描画もしくはベークによってレジストに起こる化学反応に関する係数の情報と、レジストの拡散係数の情報と、前記化学反応によって生じる反応物の現像液による現像速度定数の情報を入力する入力部と、
前記パターンデザインの情報から蓄積エネルギー分布を取得する蓄積エネルギー分布取得部と、
前記蓄積エネルギー分布と前記化学反応に関する係数の情報に基づき、前記反応物の濃度分布を取得する反応物濃度分布取得部と、
前記反応物濃度分布と前記レジストの拡散係数の情報と前記現像速度定数の情報から現像時間に伴うレジストパターン形状を取得するレジストパターン形状取得部と、
前記パターンデザインとレジストパターン形状を比較し、予め設定した基準値以内であるか判断し、前記基準値外と判断された場合、前記現像時間を変更する情報を前記レジストパターン形状取得部へ出力し、前記基準値以内と判断された場合、その現像時間を含む情報を出力部へ出力する判断部と、
を備えることを特徴とする現像条件最適化装置。
【請求項２】
前記現像速度定数をＣ０、前記反応物濃度を［Ｍ］、現像反応次数をｎ、レジスト表面から現像液中へ溶解したレジストの拡散を考慮した現像液実効濃度を［Ｕ］とするとき、次式
【数１】
2017112167.tif 000010
に従って、前記現像液と前記反応物濃度の現像速度Ｒを取得し、レジストパターン形状を算出することを特徴とする請求項１に記載の現像条件最適化装置。
【請求項３】
前記現像液実効濃度は、現像液内へのレジストの拡散長δｄで平均化された現像液濃度であることを特徴とする請求項１、または２に記載の現像条件最適化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像条件最適化装置により現像条件を最適化するステップに従い現像条件を最適化するようにコンピュータ上で動作する現像条件最適化プログラム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像条件最適化装置により現像条件を最適化するステップに従い現像条件を最適化する現像条件最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ及び荷電粒子リソグラフィの現像工程における現像条件最適化装置、現像条件最適化プログラム、及び現像条件最適化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体、半導体用フォトマスク、ナノインプリントのモールドでは、高解像度且つ高精度なパターン作製が要求されている。これらの微細加工技術には、フォトリソグラフィあるいは荷電粒子リソグラフィが用いられる。近年はレジストや基板が多様化する中で、低コスト且つ高精度なリソグラフィの最適条件を見出す必要がある。
【０００３】
リソグラフィ技術では、レジストが成膜された基板に、光もしくは荷電粒子をパターンデザイン通りに照射する。そのエネルギーによってレジスト中の分子は励起し、切断あるいは架橋、極性変化などの化学反応が起こる。必要であればベークして熱により化学反応を促進させる。次に現像工程で、化学反応の起こった部分（ポジ型）あるいは起こらなかった部分（ネガ型）を現像液に溶解させることで、レジストパターンを得る。
【０００４】
上記リソグラフィにおいて、精度の高いレジストパターンを形成するためには、最適な現像条件を適用する必要がある。例えばネガ型レジストの場合、現像時間が短いと十分にレジストが溶解しないため寸法は太り、長いと細る傾向になる。
【０００５】
多様化するレジストや基板の種類の組み合わせに対して、現像条件を最適化したり、プロセス条件を最適化する期間を短縮するため、リソグラフィシミュレーションが導入されている。
【０００６】
リソグラフィシミュレーションでは、光もしくは荷電粒子の照射によってレジスト膜中に蓄積されるエネルギー分布を計算する。場合によっては蓄積エネルギーに対応した、化学反応による反応物濃度分布を計算する。多くの場合、予め蓄積エネルギー値もしくは反応物濃度に対応した現像速度を実験などで取得しておき、上記の蓄積エネルギー分布もしくは反応物濃度分布に適用する。
【０００７】
上記の蓄積エネルギー値もしくは反応物濃度を現像速度と対応させるモデル式がいくつか存在する。例えば、Ｄｉｌｌ、Ｍａｃｋ、Ｋｉｍなどのモデルが広く知られている。
【０００８】
例えばＭａｃｋモデルの場合、感光剤もしくは反応物濃度に関して規格化した変数をｍ０とすると、ポジ型レジストでの現像速度ｒは（数式２）で表される。
【数２】
2017112167.tif 000003
ここで、ａは感光剤濃度閾値に関する定数、ｎ０は現像反応次数、ｒｍａｘは最大現像速度、ｒｍｉｎは最小現像速度を表す。これらのモデル式を用いて、リソグラフィシミュレーションによりレジストパターン形状を予測する方法が発展してきた。
【０００９】
パターン形状の予測方法としては、レジスト膜を仮定した領域を微小セルで区切り、ＤｉｌｌやＭａｃｋの式を用いて、各セルの現像速度を計算し、セル・リムーバル法を用いて現像工程におけるレジスト形状の時間経過に伴う変化を計算し、レジストパターン形状を予測する。（特許文献１参照）
【００１０】
モデル式を使わない方法もあり、例えば実験で得られる現像速度を、蓄積エネルギー値に対応させる方法が開示されている。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４５２２５４７号公報
【特許文献２】特開平１−１８８８５９号公報
【００１２】
上述の特許文献１及び２の方法では、現像のモデル式の適用に係らず、蓄積エネルギー値もしくは反応物濃度に対して現像速度は一意的に定まっている。そのため、現像のシミュレーションを始める前に、予め各セルの現像速度は決まっていることになる。しかし、実際の現像速度は、蓄積エネルギー値や反応物濃度だけでは決まらず、レジストパターン形状予測の精度を損なうことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するものであり、フォトリソグラフィ及び荷電粒子リソグラフィの現像工程における現像条件の最適化に関し、実験によるレジストパターンの作成を必要とせずにシミュレーションにより高い精度で条件の最適化を可能にする、現像条件最適化装置、現像条件最適化プログラム、及び現像条件最適化方法を提供することを目的とする。
【００１４】
図７にＱＣＭ（水晶振動子マイクロバランス）を用いて測定した現像速度と、反応物濃度にＭａｃｋモデルを適用して算出した現像速度の比較を示す。ＱＣＭの測定結果から、レジストの最表面では現像速度が速く、徐々に遅くなっていることがわかる。一方、Ｍａｃｋモデルを適用した場合、一定の速度で溶解しているのがわかる。この実験とシミュレーションの乖離は、レジスト表面から現像液中に溶解したレジストの拡散が現像速度に影響しているにもかかわらず、従来のシミュレーションではそれを考慮していないことが大きな原因のひとつである。このため、レジストの拡散を考慮していないモデル式や方法では、正確にパターン形状を予測することはできない。本発明者は以上の知見に基づき、本発明を成すに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、基板上に形成されたレジスト膜にパターンデザインを転写あるいは描画して現像するリソグラフィの現像条件を最適化する装置において、
少なくともパターンデザイン情報と、転写あるいは描画もしくはベークによってレジストに起こる化学反応に関する係数の情報と、レジストの拡散係数の情報と、前記化学反応によって生じる反応物の現像液による現像速度定数の情報を入力する入力部と、
前記パターンデザインの情報から蓄積エネルギー分布を取得する蓄積エネルギー分布取得部と、
前記蓄積エネルギー分布と前記化学反応に関する係数の情報に基づき、前記反応物の濃度分布を取得する反応物濃度分布取得部と、
前記反応物濃度分布と前記レジストの拡散係数の情報と前記現像速度定数の情報から現像時間に伴うレジストパターン形状を取得するレジストパターン形状取得部と、
前記パターンデザインとレジストパターン形状を比較し、予め設定した基準値以内であるか判断し、前記基準値外と判断された場合、前記現像時間を変更する情報を前記レジストパターン形状取得部へ出力し、前記基準値以内と判断された場合、その現像時間を含む情報を出力部へ出力する判断部と、
を備えることを特徴とする現像条件最適化装置としたものである。
【００１６】
請求項２に記載の本発明は、前記現像速度定数をＣ０、前記反応物濃度を［Ｍ］、現像反応次数をｎ、レジスト表面から現像液中へ溶解したレジストの拡散を考慮した現像液実効濃度を［Ｕ］とするとき、次式
【数３】
2017112167.tif 000004
に従って、前記現像液と前記反応物濃度の現像速度Ｒを取得し、レジストパターン形状を算出することを特徴とする請求項１に記載の現像条件最適化装置としたものである。
【００１７】
請求項３に記載の本発明は、前記現像液実効濃度は、現像液内へのレジストの拡散長δｄで平均化された現像液濃度であることを特徴とする請求項１、または２に記載の現像条件最適化装置としたものである。
【００１８】
請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像条件最適化装置により現像条件を最適化するステップに従い現像条件を最適化するようにコンピュータ上で動作する現像条件最適化プログラムとしたものである。
【００１９】
請求項５に記載の本発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像条件最適化装置により現像条件を最適化するステップに従い現像条件を最適化する現像条件最適化方法としたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、転写あるいは描画もしくはベークなどによってレジストに起こる化学反応によって生じる反応物の現像速度を、レジスト表面から現像液中に溶解したレジストの拡散を考慮した現像液実効濃度によって計算することで、シミュレーションによる正確なレジストパターン形状の予測を可能にし、低コストで精度の高い現像条件の最適化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、現像条件最適化装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態に係る、レジスト表面と現像液を表す模式図。
【図３】本発明の実施例に係る、基板の構造を表す図。
【図４】本発明の実施例に係る、ＥＩＤ関数を表す図。
【図５】本発明の実施例に係る、ＱＣＭによる現像速度測定結果と本発明に係るシミュレーションによる現像速度との比較を示す図。
【図６】本発明の実施例に係る、パターンデザインを表す図。
【図７】ＱＣＭによる現像速度測定結果と従来モデルによる現像速度との比較を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の一実施形態による現像条件最適化装置１００について、図１を参照し説明する。
図１は、本実施形態による現像条件最適化装置１００の構成を示す概略ブロック図である。図１に示すように、現像条件最適化装置１００は、入力部１０１と記憶部１０２と、蓄積エネルギー分布取得部１０３と、反応物濃度分布取得部１０４と、レジストパターン形状取得部１０５と、判断部１０６と、出力部１０７を備える。
【００２３】
現像条件最適化装置１００はコンピュータの構成を備えており、フォトリソグラフィ及び荷電粒子リソグラフィに関して、現像液実効濃度を考慮した現像速度から正確に最適な現像条件を算出し、精度の高いパターン作製を可能にするための現像条件最適化プログラムとの協調により、上記の各部が構成される。なお、現像条件最適化装置１００を専用のＬＳＩなどのハードウェアのみからなる構成としてもよい。
【００２４】
入力部１０１は、現像条件最適化装置１００で利用される情報の入力を受付け、記憶部１０２に送り記憶させる。入力部１０１には、転写あるいは描画するパターンデザイン、その寸法差分の許容範囲となる基準値（以下適宜基準値と略記する）などの情報が入力される（その他の入力する情報の詳細は後述する）。入力部１０１は、現像条件最適化装置１００の外部からの送信データを受信する送受信インタフェース、外部記憶装置からデータが入力される入力インタフェース、ディスプレイ、キーボード、マウス、タブレットなどを用いたマンマシンインタフェースなどの、入力装置を用いて構成することができる。
【００２５】
入力部１０１には、パターンデザイン、基準値の情報の他に、光もしくは荷電粒子の照射、あるいはその後のベークによるエネルギーによってレジスト中の分子に起こる切断、あるいは架橋、極性変化などの化学反応に関する材料の情報（酸の拡散係数Ｄｈ、反応速度定数Ｃ、反応次数ｍなど−これらは現像条件に依存しない−）、現像液実効濃度を考慮した現像速度を得るためのレジスト拡散係数Ｄ、現像速度定数Ｃ０、現像反応次数ｎ、及び初期設定現像時間が入力される。尚、レジスト拡散係数Ｄ、現像速度定数Ｃ０、現像反応次数ｎの求め方については、実施例の中で示す。
【００２６】
記憶部１０２は、入力部１０１から受けた情報を記憶する。記憶部１０２は、ＲＡＭ、フラッシュメモリ記憶装置、磁気ディスク記憶装置、光ディスク記憶装置などの記憶装置を用いて構成することができる。
【００２７】
蓄積エネルギー分布取得部１０３では、光露光あるいは荷電粒子描画によりレジストに蓄積される、蓄積エネルギー分布を取得する。光露光であればＬａｍｂｅｒｔとＢｅｅｒの法則から蓄積エネルギーを算出することができる、荷電粒子リソグラフィの場合は、１点に入射する電子によるレジスト深さ方向の蓄積エネルギー分布をモンテカルロ法、及びＢｅｔｈｅの式から求め、パターンデザインに合わせて積算して算出する。
【００２８】
すなわち、パターンデザインを含んだ蓄積エネルギー分布は、レジスト上の１点に荷電粒子を照射したときに得られる蓄積エネルギー分布をガウス関数や指数関数の重ね合わせで関数適合し、パターンデザインを形状や面積に応じて区画に分割し、電子線散乱の影響の及ぶ範囲の区画について積算することで、蓄積エネルギー分布を取得することができる。取得した蓄積エネルギー分布は、反応物濃度分布取得部１０４に出力される。
【００２９】
反応物濃度分布取得部１０４では、記憶部１０２に記憶されている化学反応に関する材料の情報（Ｃ、Ｄｈ、ｍ）を用いて、蓄積エネルギー分布取得部１０３から入力した蓄積エネルギー分布に基づいて反応物濃度分布を取得する。
【００３０】
例えば、化学増幅型レジストの場合、蓄積エネルギー値に比例して酸が発生し、露光後のベークによって酸とポリマーが反応して架橋あるいは極性変化する。この場合、化学反応に関する情報は、蓄積エネルギー値に対する酸の発生量、酸の濃度、ベーク温度や時間に対する酸の拡散係数Ｄｈ、酸とポリマーの反応速度定数Ｃ、及び反応次数ｍである。ここで、酸の濃度を［Ｈ］、反応物濃度を［Ｍ］、時間をｔとすると、酸の拡散方程式は（数式３）で表され、反応速度は（数式４）で表される。（数式３）、（数式４）により取得した反応物濃度［Ｍ］の分布は、パターン形状取得部１０５に出力される。
【数４】
2017112167.tif 000005
【数５】
2017112167.tif 000006
【００３１】
本発明では、パターン形状取得部１０５において、記憶部１０２に記憶されている初期設定現像時間、反応物と現像液の現像速度定数Ｃ０、及び現像液中のレジスト拡散係数Ｄと、反応物濃度分布取得部１０４から取得した反応物濃度［Ｍ］分布に基づいて、後述の現像速度Ｒ（数式１）を用いて、パターン形状を取得することが好ましい。
【００３２】
すなわち、レジスト表面から現像液中へ溶解したレジストの拡散を考慮した現像液実効濃度を［Ｕ］、現像反応次数をｎとし、現像液と反応物の現像速度Ｒを（数式１）により求める。
【数６】
2017112167.tif 000007
【００３３】
現像液実効濃度［Ｕ］はレジスト濃度［ｕ］の関数である。現像液中に溶解したレジスト濃度［ｕ］の拡散方程式は、レジスト拡散係数をＤとして（数式５）で示される。
【数７】
2017112167.tif 000008
反応物濃度分布取得部１０４から取得した反応物濃度［Ｍ］分布に基づいて、時間ステップごとに（数式１）の現像速度式と（数式５）の拡散方程式を計算し、レジストパターン形状を算出する。レジストパターン形状は、判断部１０６に出力される。
【００３４】
さらに本発明では、図２に示すように、現像液液内へのレジストの拡散長をδｄとしたとき、δｄ内で平均化された現像液濃度を現像液実効濃度とすることが好ましい。現像液中に溶解したレジストの濃度が高ければ、その領域内の現像液は現像の能力が下がるため、実効濃度は低くなる。
【００３５】
判断部１０６では、記憶部１０２に記憶されているパターンデザインの情報と、レジストパターン形状取得部１０５から取得したレジストパターン形状を基に、寸法の差分が基準値以内か判断する。その差分が基準値外であればｎｏ、基準値以内であればｙｅｓが選択される。ｎｏであった場合、スペースの寸法が小さければ現像時間を長く変更し、大きければ現像時間を短く変更して、レジストパターン形状取得部に１０５に出力する。レジストパターン形状取得部１０５では、再度レジストパターン形状を算出する。寸法の差分が基準値以内に収まるまでこれを繰り返し、上記差分がｙｅｓとなった場合、判断部で取得した現像時間を出力部１０７に出力する。
【００３６】
以上の実施形態では、現像時間を変更する方法について述べたが、現像時間を変更しても依然パターンデザインとの寸法差分が大きい場合、組成、温度等を変更した別の現像液条件にて現像速度定数Ｃ０、レジスト拡散係数Ｄ、現像反応次数ｎを求め、（数式１）により現像速度を算出し、上述と同様にレジストパターン形状を求め、判断する。
あるいはパターンデザインを変更して入力部に入力し、同様にレジストパターン形状を算出し、差分の小さいパターンデザインになるよう調整してもよい。
【００３７】
以上の実施形態では、判断部１０６にて寸法の差分が基準値内かどうかを逐次判断したが、本発明はこれに限らない。たとえば入力部１０１にて現像時間のバッチを入力し、バッチ計算で得られる全てのパターン形状を出力１０７に出力し、寸法の差分が基準値内に収まっている現像時間を選択して適用してもよい。
【００３８】
出力部１０７は、判断部１０６から入力した最適化された現像時間、及び最適な現像液組成、温度等の現像条件を出力する。出力部１０７は、外部のコンピュータやメモリ等と接続された出力インタフェースなどの出力装置を用いて構成することができる。
【００３９】
出力部１０７から出力された現像条件を用いてフォトリソグラフィあるいは荷電粒子リソグラフィを行うことで、精度の高いレジストパターンを作製することができる。
【００４０】
尚、本実施の形態は、化学増幅型レジストのように酸とポリマーが反応するレジストについて記述したが、主鎖切断型のレジストのように化学反応を伴わない場合には、蓄積エネルギー分布をそのまま反応物濃度分布とみなし、（数式１）を適用してレジストパターン形状を算出することができる。
【００４１】
上述の現像条件最適化装置１００の動作の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＣＰＵ及び各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（インターネット）環境システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
【実施例】
【００４２】
以下に、化学増幅型のポジ型レジストを使用した実施例を示す。
まず、入力部１０１にパターンデザイン、寸法差分の基準値、酸とポリマーの化学反応に関する材料の情報（Ｃ、Ｄｈ、ｍ）、及び現像シミュレーションに関する情報（Ｃ０、Ｄ、ｎ）、初期設定現像時間を入力した。
【００４３】
以下に述べる方法により、レジスト拡散係数Ｄ、現像速度定数Ｃ０、及び現像反応次数ｎは、（数式１）、（数式５）を用いた現像シミュレーションと、現像速度測定結果との比較により予め求めておいた。
【００４４】
まず、加速電圧５０ｅＶの電子線を、図３のようなレジストを塗布したＱＣＭ用の基板上の１点に入射することを仮定し、レジスト内に蓄積されるエネルギー分布（ＥＩＤ：Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｙ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を計算した。その結果、１点に入射する蓄積エネルギー分布を近似するＥＩＤ関数は図４のように表された。ＥＩＤ関数はガウス関数で適合する（数式６）を用いた。
【数８】
2017112167.tif 000009
【００４５】
（数式６）の右辺第１項は前方散乱を、第２項目は後方散乱を、それぞれガウス関数で表しており、近接効果において主たる影響を及ぼすのは第２項目の後方散乱である。ｘは入射点からの距離、Ｅは蓄積エネルギー値、σｆは前方散乱、σkは後方散乱によるエネルギーの広がり（前方散乱径、後方散乱径）、ηkは後方散乱補正係数（前方散乱に対する後方散乱の比を表す）を表す。ｋは、パターン形状を求める領域をパターンデザインの形や面積に応じて分割した区画を意味しており、Σはｋのうち後方散乱の影響の及ぶ範囲にある区画について積算することを意味している。パターンのない（ベタパターン）レジスト単層膜の１点に電子線を入射する場合はｋ＝１とすればよい。
【００４６】
次に、上記蓄積エネルギー分布を酸の濃度［Ｈ］分布に変換した。蓄積エネルギー値に比例して発生する酸の濃度は、予備実験により求めておいた。今回は指示薬を用いて測定した。次に、ベーク時間に対する酸の拡散と化学反応を（数式３）と（数式４）を用いて計算し、反応物濃度［Ｍ］分布を作成した。このとき使用する反応速度定数Ｃと酸の拡散係数Ｄｈ、及び反応次数ｍなどのレジスト特性は、予備実験により求めておいた。今回は赤外吸収分析を用いて導出した。
【００４７】
次に、反応物濃度分布に対し、（数式１）と（数式５）を計算し、ＱＣＭ測定結果と合うように、現像速度定数Ｃ０、レジスト拡散係数Ｄ、及び現像反応次数ｎを調整すると、図５のようにフィッティングし、Ｃ０、Ｄ、ｎを求めることができた。
以上の方法により得られた酸の濃度分布、係数Ｄ、Ｃ０、ｎの値を、記憶部１０２に出力した。
【００４８】
次に、レジストパターン形状を算出した手順を示す。蓄積エネルギー分布取得部１０３では、記憶部１０２に記憶されているパターンデザインの情報を基に、パターンデザインを含んだ蓄積エネルギー分布を取得する。蓄積エネルギー分布は、（数式６）において、パターンデザインを形状や面積に応じて区画（ｋ）に分割し、電子線散乱の影響の及ぶ範囲の区画について積算することで得られた。本実施例では、基板は図３に示す構造で、入力したパターンデザインは図６に示すように、線幅２００ｎｍの描画密度５０％のパターンとした。簡単のため、二次元で計算したが、三次元で計算してもよい。得られた蓄積エネルギー分布は、反応物濃度分布取得部１０４に出力した。
【００４９】
反応物濃度分布取得部１０４では、蓄積エネルギー分布取得部１０３から取得したパターンデザインを含んだ蓄積エネルギー分布を酸の濃度［Ｈ］分布に変換し、さらにそれとともに、記憶部１０２から取得したベークによる酸の拡散係数Ｄｈ、反応速度定数Ｃ、ベーク時間の情報を基に、（数式３）と（数式４）を用いて、反応物濃度［Ｍ］分布を作成した。尚、本実施例では、酸の拡散と反応のみ考慮しているが、クエンチャーの拡散と反応を考慮してもよい。得られた反応物濃度［Ｍ］分布をレジスト形状取得部１０５に出力した。
【００５０】
レジスト形状取得部１０５では、記憶部１０２から取得した現像速度定数Ｃ０とレジスト拡散係数Ｄと現像反応次数ｎと初期設定現像時間の情報と、反応物濃度分布取得部１０４から取得した反応物濃度［Ｍ］分布の情報を基に、時間ステップごとに（数式１）の現像速度式と（数式５）の拡散方程式を計算し、レジストパターン形状を算出した。レジストの拡散方程式の解法には有限要素法を適用し、パターン形状の変化はレベルセット法を適用して計算した。取得したレジストパターン形状を、判断部１０６に出力した。
【００５１】
判断部１０６では、記憶部１０２から取得したパターンデザインと、レジストパターン形状取得部１０５から取得したレジストパターン形状の寸法の差分を計算した。その結果、スペースの寸法が過小であったので、現像時間を長く変更し、レジストパターン形状取得部１０５にフィードバックし、再度レジストパターン形状を算出した。その結果、上記差分が基準値内となったので、取得した現像条件を出力部１０７に出力した。
【００５２】
以上のように、基板表面の現像剤実効濃度を考慮してレジストパターン形状を算出することで、従来よりも精度の高い現像条件を導出することができる。このことは、反応速度定数Ｃと酸の拡散係数Ｄｈ、及び反応次数ｍ等、現像条件に依存しないレジスト特性を求めておけば、高々、パターンのない（ベタパターン）レジスト単層膜に対する現像速度測定を行うのみで任意のパターンデザインに対して適用することができるので、多様化するパラメータに対して逐一レジストパターン作成、フォトマスク作製等を行う必要がなくなり、工期短縮、生産性向上へつながり、低コスト化に寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、半導体や半導体用フォトマスク、ナノインプリント用モールド、光学関連素子、バイオチップなどの分野で、フォトリソグラフィあるいは荷電粒子リソグラフィを使ってレジストパターンを形成するために、実験によるレジストパターンの作成を必要とせず、シミュレーションにより高い精度で現像条件を最適化するために好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・・・・・レジスト
２・・・・・・・基板
３・・・・・・・Ａｕ層
４・・・・・・・石英基板
５・・・・・・・パターンデザイン
６・・・・・・・現像液
１００・・・・・現像条件最適化装置
１０１・・・・・入力部
１０２・・・・・記憶部（記憶装置）
１０３・・・・・蓄積エネルギー分布取得部
１０４・・・・・反応物濃度分布取得部
１０５・・・・・レジストパターン形状取得部
１０６・・・・・判断部
１０７・・・・・出力部
Ｅ・・・・・・・蓄積エネルギー値
ｍ０・・・・・・感光剤もしくは反応物濃度に関する変数
ａ・・・・・・・感光剤濃度閾値に関する定数
ｎ０・・・・・・現像反応次数
ｒ・・・・・・・現像速度
ｒｍａｘ・・・・最大現像速度
ｒｍｉｎ・・・・最小現像速度
Ｒ・・・・・・・現像速度
Ｃ０・・・・・・現像速度定数
［Ｍ］・・・・・・反応物濃度
［Ｕ］・・・・・・現像液実効濃度
［ｕ］・・・・・・レジスト濃度
ｎ・・・・・・・現像反応次数
δｄ・・・・・・レジスト表面からの高さ
Ｄｈ・・・・・・酸の拡散係数
Ｃ・・・・・・・反応速度定数
ｍ・・・・・・・反応次数
［Ｈ］・・・・・・酸の濃度
Ｄ・・・・・・・レジスト拡散係数
ｔ・・・・・・・時間
ｘ・・・・・・・入射点からの距離
σｆ・・・・・・前方散乱径
σｋ・・・・・・後方散乱径
ηｋ・・・・・・前方散乱に対する後方散乱の強度比
【図１】
2017112167.tif 000011
【図２】
2017112167.tif 000012
【図３】
2017112167.tif 000013
【図４】
2017112167.tif 000014
【図５】
2017112167.tif 000015
【図６】
2017112167.tif 000016
【図７】
2017112167.tif 000017