JP3281241B2 - レジストの吸収光量分布評価方法及びシステム - Google Patents
レジストの吸収光量分布評価方法及びシステムInfo
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70558—Dose control, i.e. achievement of a desired dose
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/70125—Use of illumination settings tailored to particular mask patterns
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光リソグラフィに
おけるレジスト中の吸収光量分布の計測、レジストパタ
ーン形状の評価、及び、レジストパターンのウェハ面上
でのボトム形状の評価をする方法及びシステムに関す
る。
おけるレジスト中の吸収光量分布の計測、レジストパタ
ーン形状の評価、及び、レジストパターンのウェハ面上
でのボトム形状の評価をする方法及びシステムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光リソグラフィ技術においては、ＬＳＩ
の高集積化の進展に伴って、縮小投影露光装置の限界解
像力に近い微細なパターンを得ることが要求されてきて
いる。これに伴い、ウェハ上に形成されるレジストパタ
ーンの寸法精度が問題になってきている。寸法変動を起
こす要因の１つとしてレジスト膜厚変動が知られてい
る。これは、レジストを含む半導体基板上の多層構造内
での光の干渉効果により、レジストに吸収される光量の
変動が主原因である。レジストパターンのレジスト膜厚
依存性は一般的にはスイング カーブ（ｓｗｉｎｇ ｃ
ｕｒｖｅ）と呼ばれており、吸収光量のレジスト膜厚依
存性についてもスイングカーブと呼ばれることが多い。
これに対して、従来はレジストを含む多層膜に対して垂
直入射する光を仮定してレジストに吸収される光量を計
算していた。
の高集積化の進展に伴って、縮小投影露光装置の限界解
像力に近い微細なパターンを得ることが要求されてきて
いる。これに伴い、ウェハ上に形成されるレジストパタ
ーンの寸法精度が問題になってきている。寸法変動を起
こす要因の１つとしてレジスト膜厚変動が知られてい
る。これは、レジストを含む半導体基板上の多層構造内
での光の干渉効果により、レジストに吸収される光量の
変動が主原因である。レジストパターンのレジスト膜厚
依存性は一般的にはスイング カーブ（ｓｗｉｎｇ ｃ
ｕｒｖｅ）と呼ばれており、吸収光量のレジスト膜厚依
存性についてもスイングカーブと呼ばれることが多い。
これに対して、従来はレジストを含む多層膜に対して垂
直入射する光を仮定してレジストに吸収される光量を計
算していた。
【０００３】しかし、露光装置の高ＮＡ（開口数）化
や、変形照明、位相シフトマスク等の使用が検討されて
いる中、上記仮定による結果と実際の結果がずれてくる
ことが考えられる。例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ＡｍｅｒｉｃａＡ，
Ｖｏｌ．８， Ｎｏ．１， ｐｐ．１２３におけるＤｏ
ｕｇｌａｓ Ａ．Ｂｅｒｎａｒｄ等によるＴｈｉｎ−ｆ
ｉｌｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔｓ
ｉｎ ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ ｆ
ｉｎｉｔｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅと
題する文献、ＳＰＩＥ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｒｅ
ｓｉｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓ
ｓｉｎｇ ＶＩＩＩ Ｖｏｌ．１４６６，ｐｐ．２９７
におけるＴ．Ａ．ＢｒｕｎｎｅｒによるＯｐｔｉｍｉｚ
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉ
ｅｓ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓと題す
る文献、において、レジスト中に斜入射する角度により
レジストに吸収される光量が異なる事、またはレジスト
表面での反射率が異なる事が計算により示されている。
また、ＳＰＩＥ Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃ
ｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ＶＩＩ Ｖｏｌ．２１９
７，ｐｐ．４２におけるＫ．Ｈ．Ｋｉｍ等によるＣｈａ
ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｔａｎｄｉｎｇ
Ｗａｖｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｏｆｆ−ａｘｉｓ Ｉ
ｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ
Ｔｗｏ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｅｓｉｓｔ Ｓｙｓｔ
ｅｍｓａｎｄ ｔｈｅ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｅ
ｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｔｅｐｐｅｒと題する文献におい
て、斜入射照明によりスイングカーブが通常照明による
場合と異なることが実験により示されている。
や、変形照明、位相シフトマスク等の使用が検討されて
いる中、上記仮定による結果と実際の結果がずれてくる
ことが考えられる。例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ＡｍｅｒｉｃａＡ，
Ｖｏｌ．８， Ｎｏ．１， ｐｐ．１２３におけるＤｏ
ｕｇｌａｓ Ａ．Ｂｅｒｎａｒｄ等によるＴｈｉｎ−ｆ
ｉｌｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔｓ
ｉｎ ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ ｆ
ｉｎｉｔｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅと
題する文献、ＳＰＩＥ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｒｅ
ｓｉｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓ
ｓｉｎｇ ＶＩＩＩ Ｖｏｌ．１４６６，ｐｐ．２９７
におけるＴ．Ａ．ＢｒｕｎｎｅｒによるＯｐｔｉｍｉｚ
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉ
ｅｓ ｏｆ ｒｅｓｉｓｔ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓと題す
る文献、において、レジスト中に斜入射する角度により
レジストに吸収される光量が異なる事、またはレジスト
表面での反射率が異なる事が計算により示されている。
また、ＳＰＩＥ Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ Ｍｉｃ
ｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ＶＩＩ Ｖｏｌ．２１９
７，ｐｐ．４２におけるＫ．Ｈ．Ｋｉｍ等によるＣｈａ
ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｔａｎｄｉｎｇ
Ｗａｖｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｏｆｆ−ａｘｉｓ Ｉ
ｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ
Ｔｗｏ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｅｓｉｓｔ Ｓｙｓｔ
ｅｍｓａｎｄ ｔｈｅ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｅ
ｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｓｔｅｐｐｅｒと題する文献におい
て、斜入射照明によりスイングカーブが通常照明による
場合と異なることが実験により示されている。
【０００４】このようにＮＡや光源形状（コヒーレンス
ファクタσ）、マスクパターンによる回折に起因するウ
ェハ面への斜入射光を考慮したレジスト中への吸収光量
計算モデルが必要となってきている。
ファクタσ）、マスクパターンによる回折に起因するウ
ェハ面への斜入射光を考慮したレジスト中への吸収光量
計算モデルが必要となってきている。
【０００５】一方、レジスト中に形成される潜像分布か
らレジスト中の溶解速度に変換して現像計算を行うシミ
ュレータとして例えば、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｖｏｌ．ＥＤ−２６，
Ｎｏ．１２，ｐｐ．７１７にてＷ．Ｇ．Ｏｌｄｈａｍ等
によるＡ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｆｏ
ｒ ＶＬＳＩ ｌｉｔｈｏｌｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｅ
ｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ：Ｐａｒｔ １−Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ
ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙと題する文献において、述べら
れたＳＡＭＰＬＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｍ
ｏｄｅｌｉｎｇｏｆ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｆｏｒ Ｌｉ
ｔｈｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ）などの
レジスト形状シミュレータが知られている。
らレジスト中の溶解速度に変換して現像計算を行うシミ
ュレータとして例えば、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｖｏｌ．ＥＤ−２６，
Ｎｏ．１２，ｐｐ．７１７にてＷ．Ｇ．Ｏｌｄｈａｍ等
によるＡ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｆｏ
ｒ ＶＬＳＩ ｌｉｔｈｏｌｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｅ
ｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ：Ｐａｒｔ １−Ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ
ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙと題する文献において、述べら
れたＳＡＭＰＬＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｍ
ｏｄｅｌｉｎｇｏｆ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｆｏｒ Ｌｉ
ｔｈｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ）などの
レジスト形状シミュレータが知られている。
【０００６】上記形状シミュレータを用いることによ
り、所望の露光条件、マスクパターンから得られるレジ
スト線幅を計算してスイングカーブを求めることは可能
である。しかし上記計算ではレジスト形状を求める必要
があるため、計算時間が従来法に比べて増大し、例えば
半導体基板上に反射防止層構造を形成する場合の該層の
最適設計などについてこの手法を用いるのは困難であ
る。
り、所望の露光条件、マスクパターンから得られるレジ
スト線幅を計算してスイングカーブを求めることは可能
である。しかし上記計算ではレジスト形状を求める必要
があるため、計算時間が従来法に比べて増大し、例えば
半導体基板上に反射防止層構造を形成する場合の該層の
最適設計などについてこの手法を用いるのは困難であ
る。
【０００７】また、光近接効果補正を行う上で、ウェハ
上の多層膜構造まで考慮してレジストパターン形状評価
を行う場合、ある程度広い領域での形状評価計算が必要
であり、レジスト中の潜像分布を厳密に求めた後に形状
評価計算を行うには、やはり計算時間が増大しすぎると
いう問題が存在する。
上の多層膜構造まで考慮してレジストパターン形状評価
を行う場合、ある程度広い領域での形状評価計算が必要
であり、レジスト中の潜像分布を厳密に求めた後に形状
評価計算を行うには、やはり計算時間が増大しすぎると
いう問題が存在する。
【０００８】一方、従来のスイングカーブ計算で得られ
た結果を利用して、２次元光強度分布計算の後にスイン
グカーブ値に比例してレジスト中に与えられる露光量を
求めて、レジストパターン形状評価計算をする場合、や
はりパターンによってそのパターンに与えられる実効的
露光量が変動する。この結果、レジストパターン形状評
価を精度良く行うことができないという問題が存在す
る。
た結果を利用して、２次元光強度分布計算の後にスイン
グカーブ値に比例してレジスト中に与えられる露光量を
求めて、レジストパターン形状評価計算をする場合、や
はりパターンによってそのパターンに与えられる実効的
露光量が変動する。この結果、レジストパターン形状評
価を精度良く行うことができないという問題が存在す
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
垂直入射光のみを考慮したスイングカーブ計算方法で
は、露光装置の高ＮＡ化や、変形照明、位相シフトマス
ク使用による影響を考慮することができなかった。一
方、レジストパターンを計算し、そこからパターン寸法
を求める方法では、計算時間が膨大になってしまうとい
う問題があった。
垂直入射光のみを考慮したスイングカーブ計算方法で
は、露光装置の高ＮＡ化や、変形照明、位相シフトマス
ク使用による影響を考慮することができなかった。一
方、レジストパターンを計算し、そこからパターン寸法
を求める方法では、計算時間が膨大になってしまうとい
う問題があった。
【００１０】本発明の目的は、投影露光装置のＮＡや
σ、使用するマスクパターン、及びウェハ上の多層膜構
造に応じた、レジスト中の吸収光量分布を高速に評価す
ることが可能な方法及びシステムを提供すること、及び
それを用いてレジストパターン形状評価を精度良くかつ
高速に行う方法及びシステムを提供することにある。
σ、使用するマスクパターン、及びウェハ上の多層膜構
造に応じた、レジスト中の吸収光量分布を高速に評価す
ることが可能な方法及びシステムを提供すること、及び
それを用いてレジストパターン形状評価を精度良くかつ
高速に行う方法及びシステムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的は次のようなシ
ステム及び方法により達成される。
ステム及び方法により達成される。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】本発明によれば、任意の入射角度に対応可
能な多層膜計算を行なうことにより、光学系のＮＡ、σ
を考慮した吸収光量分布の計測が実現される。更に、フ
ーリエ変換で結びつけられる２つの関数に対してお互い
のパワースペクトルの総量が一致するというパーセバル
の定理（Ｐａｒｓｅｖａｌ’ｓ Ｔｈｅｏｒｅｍ）を用
いることにより、露光装置の投影光学系の瞳位置でのマ
スクパターンによる回折光分布からパターン周期方向に
平均化したレジスト吸収光量を計算することが可能とな
った。これにより、光学系及びマスクパターンに応じた
スイングカーブを、高速に計測することが可能となる。
能な多層膜計算を行なうことにより、光学系のＮＡ、σ
を考慮した吸収光量分布の計測が実現される。更に、フ
ーリエ変換で結びつけられる２つの関数に対してお互い
のパワースペクトルの総量が一致するというパーセバル
の定理（Ｐａｒｓｅｖａｌ’ｓ Ｔｈｅｏｒｅｍ）を用
いることにより、露光装置の投影光学系の瞳位置でのマ
スクパターンによる回折光分布からパターン周期方向に
平均化したレジスト吸収光量を計算することが可能とな
った。これにより、光学系及びマスクパターンに応じた
スイングカーブを、高速に計測することが可能となる。
【００３０】また、本発明により計測された吸収光量分
布と、該吸収光量分布に対応するレジストの溶解速度と
を用いることにより、レジストパターン形状の予測を行
うことが可能となる。
布と、該吸収光量分布に対応するレジストの溶解速度と
を用いることにより、レジストパターン形状の予測を行
うことが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態
を、本発明が適用される縮小投影露光装置を示す図１及
び本発明の流れ図を示す図２を参照して説明する。
を、本発明が適用される縮小投影露光装置を示す図１及
び本発明の流れ図を示す図２を参照して説明する。
【００３２】図１に示すように、本発明が適用される縮
小投影露光装置は、光源１と、第１集光光学系２と、均
一化光学系３と、光源フィルタ８と、第２集光光学系４
と、マスク５と、投影光学系６と、ウェハ７とが、この
順に配列されている。第１集光光学系２は、楕円反射鏡
及びインプットレンズに相当する要素である。この第１
集光光学系２は、楕円鏡の他に球面鏡、平面鏡、レンズ
等を適宜配置している。この第１集光光学系２は、光源
からでる光束をできるだけ効率よく均一化光学系３に入
れる役目をもつ。
小投影露光装置は、光源１と、第１集光光学系２と、均
一化光学系３と、光源フィルタ８と、第２集光光学系４
と、マスク５と、投影光学系６と、ウェハ７とが、この
順に配列されている。第１集光光学系２は、楕円反射鏡
及びインプットレンズに相当する要素である。この第１
集光光学系２は、楕円鏡の他に球面鏡、平面鏡、レンズ
等を適宜配置している。この第１集光光学系２は、光源
からでる光束をできるだけ効率よく均一化光学系３に入
れる役目をもつ。
【００３３】また、均一化光学系３は、オプチカルイン
テグレータ（蝿の目レンズ）に相当する要素である。均
一化光学系３では、蝿の目レンズに代えて光ファイバや
多面体プリズム等を使用することもある。
テグレータ（蝿の目レンズ）に相当する要素である。均
一化光学系３では、蝿の目レンズに代えて光ファイバや
多面体プリズム等を使用することもある。
【００３４】第２集光光学系４は、アウトプットレンズ
及びコリメーションレンズに相当する要素である。この
第２集光光学系４は、均一化光学系３の複数の出射光を
重畳させ、さらに該重畳した出射光の像面テレセントリ
ック性を確保する。また第２集光光学系４は、収差補正
がされている波長のみを透過するフィルタとコールドミ
ラーとを含むことがある。このフィルタは、光束が光軸
平行に近い第２集光光学系４内の所定位置に挿入され、
またコールドミラーは、第２集光光学系４内の一義的に
定まらない特定位置に挿入される。
及びコリメーションレンズに相当する要素である。この
第２集光光学系４は、均一化光学系３の複数の出射光を
重畳させ、さらに該重畳した出射光の像面テレセントリ
ック性を確保する。また第２集光光学系４は、収差補正
がされている波長のみを透過するフィルタとコールドミ
ラーとを含むことがある。このフィルタは、光束が光軸
平行に近い第２集光光学系４内の所定位置に挿入され、
またコールドミラーは、第２集光光学系４内の一義的に
定まらない特定位置に挿入される。
【００３５】このように構成された縮小投影露光装置に
おいて、マスク５の位置から光源側を見た場合、光の性
質は、第２集光光学系４を通して均一化光学系３から出
てくる光が持つ特性を示す。またマスク５の位置から光
源側を見た場合、均一化光学系３の出射側が見かけ上の
光源に見える。このため上記のように構成された縮小投
影露光装置の場合、一般に均一化光学系３の出射側とな
る光源フィルタ８を、２次光源又は有効光源と称してい
る。
おいて、マスク５の位置から光源側を見た場合、光の性
質は、第２集光光学系４を通して均一化光学系３から出
てくる光が持つ特性を示す。またマスク５の位置から光
源側を見た場合、均一化光学系３の出射側が見かけ上の
光源に見える。このため上記のように構成された縮小投
影露光装置の場合、一般に均一化光学系３の出射側とな
る光源フィルタ８を、２次光源又は有効光源と称してい
る。
【００３６】マスク５がウェハ７上に投影されるとき、
投影露光パターンの形成特性である解像度、焦点深度及
びレジスト形状等は、投影光学系６の開口数ＮＡ、マス
ク５を照射する２次光源８、ウェハ上のレジストを含む
多層膜の屈折率、膜厚等によって決まる。
投影露光パターンの形成特性である解像度、焦点深度及
びレジスト形状等は、投影光学系６の開口数ＮＡ、マス
ク５を照射する２次光源８、ウェハ上のレジストを含む
多層膜の屈折率、膜厚等によって決まる。
【００３７】図２に示す本実施形態の方法に用いる光源
強度分布は、図１の２次光源８の光強度分布を用いる
（１００）。本発明の第１の実施形態に関わるシミュレ
ーション方法では、２次光源を微小領域に分割する。こ
の分割した各領域を代表点で表す。また異なる領域から
発する光は、互いにインコヒーレントであることを考慮
する。従って、各代表点から発する各光の和を、各点光
源から発する各光の和であることに基づき、吸収光量を
計算により求める。
強度分布は、図１の２次光源８の光強度分布を用いる
（１００）。本発明の第１の実施形態に関わるシミュレ
ーション方法では、２次光源を微小領域に分割する。こ
の分割した各領域を代表点で表す。また異なる領域から
発する光は、互いにインコヒーレントであることを考慮
する。従って、各代表点から発する各光の和を、各点光
源から発する各光の和であることに基づき、吸収光量を
計算により求める。
【００３８】上記各微小領域より発した各光はマスクパ
ターンにより回折される。これら回折光は投影光学系に
入り、投影光学系の瞳によって前記回折光から高次成分
が除かれ、ウェハ面で結像する。瞳上での回折光の分布
は、図２に示すように、マスクパターン透過分布のフー
リエ変換後の分布を、微小光源の光軸から所定偏心位置
分だけシフトしたものとなる（１０１，１０２）。この
ような分布を持つ回折光は、ウェハ面で潜像を形成す
る。これは、レジスト内での回折光は当該レジストや基
板の存在により多重反射を起こすことが要因である。ス
イングカーブ計算においては、複数の互いにコヒーレン
トな平面波が異なる入射角度でレジスト中に入射した場
合の吸収光量を求める必要がある。また、この場合、吸
収光量は、膜厚方向と同時にウェハ面方向にも分布をも
ち、その分布はデフォーカス位置や瞳関数形状にも依存
するなど、通常の方法では計算が困難である。それらの
厳密な計算には潜像シミュレータが必要となってくる
が、色々な膜構造に対して計算を行なうには計算時間の
面で問題がある。
ターンにより回折される。これら回折光は投影光学系に
入り、投影光学系の瞳によって前記回折光から高次成分
が除かれ、ウェハ面で結像する。瞳上での回折光の分布
は、図２に示すように、マスクパターン透過分布のフー
リエ変換後の分布を、微小光源の光軸から所定偏心位置
分だけシフトしたものとなる（１０１，１０２）。この
ような分布を持つ回折光は、ウェハ面で潜像を形成す
る。これは、レジスト内での回折光は当該レジストや基
板の存在により多重反射を起こすことが要因である。ス
イングカーブ計算においては、複数の互いにコヒーレン
トな平面波が異なる入射角度でレジスト中に入射した場
合の吸収光量を求める必要がある。また、この場合、吸
収光量は、膜厚方向と同時にウェハ面方向にも分布をも
ち、その分布はデフォーカス位置や瞳関数形状にも依存
するなど、通常の方法では計算が困難である。それらの
厳密な計算には潜像シミュレータが必要となってくる
が、色々な膜構造に対して計算を行なうには計算時間の
面で問題がある。
【００３９】ところで、従来行なわれてきたスイングカ
ーブ計算ではマスクパターンのない場合のレジスト吸収
光量を用いていた。これはレジスト中の潜像分布は、膜
厚の変動によってその膜厚方向のプロファイルはあまり
変化しないという仮定を用いていたことに相当する。そ
して線幅変動を起こす主要因は、レジストに吸収される
平均光量の変化であるとの考えを採っていることにな
る。
ーブ計算ではマスクパターンのない場合のレジスト吸収
光量を用いていた。これはレジスト中の潜像分布は、膜
厚の変動によってその膜厚方向のプロファイルはあまり
変化しないという仮定を用いていたことに相当する。そ
して線幅変動を起こす主要因は、レジストに吸収される
平均光量の変化であるとの考えを採っていることにな
る。
【００４０】本発明の第１の実施形態に従うシミュレー
ション方法では、上述した仮定及び考え方をそのまま用
いることとした。すなわち、光源やマスクによる回折に
起因する斜入射効果は考慮するが、吸収光量はパターン
周期での平均値を計算することとした。この仮定を用い
ることで、例えばデフォーカス方向による線幅変動の異
方性等のレジスト中の吸収光量分布が本実施形態に対し
て与える影響は、考慮できない。但し、異なる膜構成や
マスクパターン間で、斜入射効果を考慮したことによる
スイングカーブ形状の位相ずれ等は、従来の計算方法よ
りも精度の高い計算ができると考えられる。
ション方法では、上述した仮定及び考え方をそのまま用
いることとした。すなわち、光源やマスクによる回折に
起因する斜入射効果は考慮するが、吸収光量はパターン
周期での平均値を計算することとした。この仮定を用い
ることで、例えばデフォーカス方向による線幅変動の異
方性等のレジスト中の吸収光量分布が本実施形態に対し
て与える影響は、考慮できない。但し、異なる膜構成や
マスクパターン間で、斜入射効果を考慮したことによる
スイングカーブ形状の位相ずれ等は、従来の計算方法よ
りも精度の高い計算ができると考えられる。
【００４１】上述の仮定の下、パターン周期で吸収率の
平均を求める計算手法と、互いにコヒーレントな複数の
平面波がレジストに入射する場合に各入射平面波の成分
毎に吸収光量を独立に計算しこれら吸収光量の加算平均
を求める計算手法との間には実質的な差は無い。
平均を求める計算手法と、互いにコヒーレントな複数の
平面波がレジストに入射する場合に各入射平面波の成分
毎に吸収光量を独立に計算しこれら吸収光量の加算平均
を求める計算手法との間には実質的な差は無い。
【００４２】レジスト中のある深さｄにおける光電場分
布Ｅ（ｘ，ｚ＝ｄ）を、フーリエ変換する場合を考え
る。
布Ｅ（ｘ，ｚ＝ｄ）を、フーリエ変換する場合を考え
る。
【００４３】 Ｅ（ｘ，ｚ＝ｄ）＝∫Ｅ（ν，ｚ＝ｄ）exp （２πｉνｘ）ｄν フーリエ変換による展開係数（フーリエ係数）は、光電
場分布を構成する平面波の振幅強度に等しい。また、フ
ーリエ係数は、マスクパターンにより瞳面上に形成され
る回折光分布と、レジストを含む基板上の多層膜構造と
に基づき、多層膜理論により導くことができる。また一
方で、パーセバルの定理によると、互いにフーリエ変換
の関係にある各関数のパワースペクトルの総量は、相等
しいことが導き出される。
場分布を構成する平面波の振幅強度に等しい。また、フ
ーリエ係数は、マスクパターンにより瞳面上に形成され
る回折光分布と、レジストを含む基板上の多層膜構造と
に基づき、多層膜理論により導くことができる。また一
方で、パーセバルの定理によると、互いにフーリエ変換
の関係にある各関数のパワースペクトルの総量は、相等
しいことが導き出される。
【００４４】 ∫｜Ｅ（ｘ）｜2 ｄｘ＝∫｜Ｅ（ν）｜2 ｄν よって、レジスト中のある深さｄにおける光強度分布
は、レジスト中のある深さｄに形成される光電場分布を
構成する各平面波の強度の和、即ち、ウェハ面の多層膜
構造により規定されるフィルタリングを、瞳面を通過す
る各回折光の成分に施したときの各回折光の強度の和、
と等しくなる。Ｖａｃｕｕｍ．Ｖｏｌ．ＩＶ Ｎｏ．
１，ｐｐ．３におけるＷ．ＷｅｉｎｓｔｅｉｎによるＣ
ｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ
Ｏｐｔｉｃｓ等に示されている多層膜中の電場計算法に
おいて、電場を、入射光と同じ方向に進む成分Ｅ+ と反
射により逆進する成分Ｅ- とに分けて考えた場合、平均
吸収光量Ａ（ｄ）は以下の式で定義することができる。
は、レジスト中のある深さｄに形成される光電場分布を
構成する各平面波の強度の和、即ち、ウェハ面の多層膜
構造により規定されるフィルタリングを、瞳面を通過す
る各回折光の成分に施したときの各回折光の強度の和、
と等しくなる。Ｖａｃｕｕｍ．Ｖｏｌ．ＩＶ Ｎｏ．
１，ｐｐ．３におけるＷ．ＷｅｉｎｓｔｅｉｎによるＣ
ｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ
Ｏｐｔｉｃｓ等に示されている多層膜中の電場計算法に
おいて、電場を、入射光と同じ方向に進む成分Ｅ+ と反
射により逆進する成分Ｅ- とに分けて考えた場合、平均
吸収光量Ａ（ｄ）は以下の式で定義することができる。
【００４５】 Ａ(d) ＝１+ (d) −１+ (0) ＋１- (0) −１(d) １±＝∫｜Ｅ±(x) ｜2 ｄｘ 図３により、本発明の第一の実施形態に従って行った吸
収光量計算例について示す。計算に用いた露光パラメー
タは以下のように設定した。なお吸収光量計算では、基
板にパターンが形成されていない場合にレジスト表面に
到達する光強度を等しくするように各吸収光を規格化し
ている。露光条件は次の通りである。
収光量計算例について示す。計算に用いた露光パラメー
タは以下のように設定した。なお吸収光量計算では、基
板にパターンが形成されていない場合にレジスト表面に
到達する光強度を等しくするように各吸収光を規格化し
ている。露光条件は次の通りである。
【００４６】ＮＡ＝０．５、λ＝２４８ｎｍ、レジスト
（ｎ＝１．７０−０．０１ｉ）、ｏｎ Ｓｉ（ｎ＝１．
５−３．４２ｉ） 計算に用いたマスクパターンについて以下に示す。な
お、２次光源の大きさを示す指数として用いられている
コヒーレンスファクタσについて、レベンソン型マスク
ではσ＝０．３、それ以外のマスクパターンでは全てσ
＝０．５としている。また、ハーフトーン型マスクにつ
いては、輪帯照明下での計算も行なった。マスクは、通
常マスク（Ｃｒ）、ハーフトーン型マスク（ＨＴ）、レ
ベンソン型マスク（Ｌｅｖ）である。
（ｎ＝１．７０−０．０１ｉ）、ｏｎ Ｓｉ（ｎ＝１．
５−３．４２ｉ） 計算に用いたマスクパターンについて以下に示す。な
お、２次光源の大きさを示す指数として用いられている
コヒーレンスファクタσについて、レベンソン型マスク
ではσ＝０．３、それ以外のマスクパターンでは全てσ
＝０．５としている。また、ハーフトーン型マスクにつ
いては、輪帯照明下での計算も行なった。マスクは、通
常マスク（Ｃｒ）、ハーフトーン型マスク（ＨＴ）、レ
ベンソン型マスク（Ｌｅｖ）である。
【００４７】 ＨＴ複素振幅透過率ｔ＝２５％、輪帯遮蔽率ε＝２／３ パターンサイズは、Ｃｒ、ＨＴの場合は０．２５〜０．
４５μｍＬ／Ｓであり、Ｌｅｖの場合は０．１５〜０．
２５μｍＬ／Ｓである。
４５μｍＬ／Ｓであり、Ｌｅｖの場合は０．１５〜０．
２５μｍＬ／Ｓである。
【００４８】図３に各種マスクに対してＬ／Ｓパターン
サイズを適用した時の吸収光量変化を示す。図４には、
膜厚１μｍの時の吸収光量を１に規格化した場合につい
て示す。これより特にレベンソン型位相シフトマスクを
用いた場合、他のマスクと比べて吸収光量の膜厚変化の
位相が線幅によりずれてくることがわかる。これは、図
５を比較して分かるように、瞳の周辺部に相対的に回折
光が分布するものについては、斜入射効果が顕在化して
くるためと考えられる。また輪帯＋ＨＴでは通常マスク
とそれほど差があらわれないのは、０次光がやはり瞳中
心部に分布するため、斜入射効果が現れにくいのではな
いかと考えられる。またＨＴマスクでは通常マスクに比
べ線幅変化に対して全体的に吸収光量変化が大きい傾向
が見られる。これはＨＴマスクを用いた場合相対的に１
次回折光成分の比重が大きくなり、回折光が瞳によりカ
ットされることの影響がよりはっきりと現れるためと考
えられる。
サイズを適用した時の吸収光量変化を示す。図４には、
膜厚１μｍの時の吸収光量を１に規格化した場合につい
て示す。これより特にレベンソン型位相シフトマスクを
用いた場合、他のマスクと比べて吸収光量の膜厚変化の
位相が線幅によりずれてくることがわかる。これは、図
５を比較して分かるように、瞳の周辺部に相対的に回折
光が分布するものについては、斜入射効果が顕在化して
くるためと考えられる。また輪帯＋ＨＴでは通常マスク
とそれほど差があらわれないのは、０次光がやはり瞳中
心部に分布するため、斜入射効果が現れにくいのではな
いかと考えられる。またＨＴマスクでは通常マスクに比
べ線幅変化に対して全体的に吸収光量変化が大きい傾向
が見られる。これはＨＴマスクを用いた場合相対的に１
次回折光成分の比重が大きくなり、回折光が瞳によりカ
ットされることの影響がよりはっきりと現れるためと考
えられる。
【００４９】次に、上記スイングカーブ計算結果におい
て特に従来の結果からのずれが大きかったレベンソン型
マスクについて、レジスト膜厚を変えて潜像計算を行な
った結果との比較を行なった。比較法として、レジスト
形状計算を行なわず、潜像分布を膜厚方向に平均化して
得られる平均像強度分布を用いた。これは、現像シミュ
レータを用いる場合レジストの現像パラメータなどプロ
セス上の不確定要素を含み、その影響の程度を十分には
見積もれていないためである。
て特に従来の結果からのずれが大きかったレベンソン型
マスクについて、レジスト膜厚を変えて潜像計算を行な
った結果との比較を行なった。比較法として、レジスト
形状計算を行なわず、潜像分布を膜厚方向に平均化して
得られる平均像強度分布を用いた。これは、現像シミュ
レータを用いる場合レジストの現像パラメータなどプロ
セス上の不確定要素を含み、その影響の程度を十分には
見積もれていないためである。
【００５０】図６は、潜像シミュレーションから得られ
た上記各平均像強度分布に対して、レジスト膜厚１μｍ
で所望寸法を得る光強度（エッジ光強度）を用いて、膜
厚変動による線幅変化をプロットしたものである。これ
らより、本発明のシミュレーション方法を用いた計算か
ら得られる吸収光量変動と、潜像分布から得られる線幅
のスイングカーブとの間に良い相関が得られていること
がわかる。図７は、レベンソン型についてジャストフォ
ーカス位置での潜像分布を計算した結果である。潜像分
布はレジスト膜内で、上記平均光強度分布から求めたエ
ッジ光強度と等しい光強度をもつ位置を表示している。
これより、膜厚変化に対して、潜像の空間的形状は大き
くは変化せず、平均光吸収光量変化に従ってバイアスが
かかったような変化の仕方をしていることがわかる。こ
のような潜像分布を持つ場合、本発明に従うシミュレー
ション方法より得られたスィングカーブと線幅変動とは
良い相関を示すと考えられる。
た上記各平均像強度分布に対して、レジスト膜厚１μｍ
で所望寸法を得る光強度（エッジ光強度）を用いて、膜
厚変動による線幅変化をプロットしたものである。これ
らより、本発明のシミュレーション方法を用いた計算か
ら得られる吸収光量変動と、潜像分布から得られる線幅
のスイングカーブとの間に良い相関が得られていること
がわかる。図７は、レベンソン型についてジャストフォ
ーカス位置での潜像分布を計算した結果である。潜像分
布はレジスト膜内で、上記平均光強度分布から求めたエ
ッジ光強度と等しい光強度をもつ位置を表示している。
これより、膜厚変化に対して、潜像の空間的形状は大き
くは変化せず、平均光吸収光量変化に従ってバイアスが
かかったような変化の仕方をしていることがわかる。こ
のような潜像分布を持つ場合、本発明に従うシミュレー
ション方法より得られたスィングカーブと線幅変動とは
良い相関を示すと考えられる。
【００５１】スイングカーブを求める方法として本発明
の第一の実施形態によるシミュレーションによりかかる
計算時間について以下に示す。計算には上記条件にて
０．１５μｍサイズのレベンソンマスクを用いて、一周
期の空間分割数＝１２８、光源分割数１００として同一
ワークステーション上で行なった。
の第一の実施形態によるシミュレーションによりかかる
計算時間について以下に示す。計算には上記条件にて
０．１５μｍサイズのレベンソンマスクを用いて、一周
期の空間分割数＝１２８、光源分割数１００として同一
ワークステーション上で行なった。
【００５２】その結果、ある膜厚に対して計算時間は、
本発明によるシミュレーションでは０．５秒であり、潜
像シミュレーションでは２４０秒であった。また、図７
を得るため計算時間は本発明によるシミュレーションで
は６秒であり、潜像シミュレーションでは４４分であっ
た。
本発明によるシミュレーションでは０．５秒であり、潜
像シミュレーションでは２４０秒であった。また、図７
を得るため計算時間は本発明によるシミュレーションで
は６秒であり、潜像シミュレーションでは４４分であっ
た。
【００５３】この結果より、本発明によるシミュレーシ
ョン方法を用いることによって、膜厚の分割数や範囲を
広げてもある多層膜構造ワンケースにつき１分程度で計
算が可能であるため、色々な多層膜構造について、例え
ば反射防止膜の特性を調べるのにも十分使用できる程の
計算速度であると考えられる。
ョン方法を用いることによって、膜厚の分割数や範囲を
広げてもある多層膜構造ワンケースにつき１分程度で計
算が可能であるため、色々な多層膜構造について、例え
ば反射防止膜の特性を調べるのにも十分使用できる程の
計算速度であると考えられる。
【００５４】上記方法により測定した吸収光量という評
価量は、以下のように測定し且つ利用されることによ
り、光リソグラフィによる半導体デバイスを製作する際
に有効である。図８は、本発明に係るレジスト中の吸収
光量を測定するシステムを示し、該システムは、図１に
示す縮小投影露光装置に適用した例である。このシステ
ムは、吸収光量データを測定することができ、且つ、該
測定した吸収光量データを半導体デバイスを製作する際
に利用することができる。すなわち、本発明に係るシス
テムは、図１に示す縮小投影露光装置の全部又は一部の
構成と、システムコントローラである露光制御装置２０
０と、吸収光量評価装置２０１と、視覚化装置２０２
と、ポスト処理装置２０３と、レジスト塗布装置である
コーター２０４とを具備する。露光制御装置２００は、
光源１、第１集光光学系２、均一光学系３、光源フィル
タ８、第１集光光学系４、マスク５、投影光学系６、ウ
ェハ７、コーター２０４から、各種パラメータ（波長
λ、有効光源σ、マスクパターン、開口数ＮＡ、レジス
ト膜厚Ｔｒ等）を抽出する。また露光制御装置２００
は、光源１、第１集光光学系２、均一光学系３、光源フ
ィルタ８、第１集光光学系４、マスク５、投影光学系
６、ウェハ７、コーター２０４に、変更した各種パラメ
ータを与える。
価量は、以下のように測定し且つ利用されることによ
り、光リソグラフィによる半導体デバイスを製作する際
に有効である。図８は、本発明に係るレジスト中の吸収
光量を測定するシステムを示し、該システムは、図１に
示す縮小投影露光装置に適用した例である。このシステ
ムは、吸収光量データを測定することができ、且つ、該
測定した吸収光量データを半導体デバイスを製作する際
に利用することができる。すなわち、本発明に係るシス
テムは、図１に示す縮小投影露光装置の全部又は一部の
構成と、システムコントローラである露光制御装置２０
０と、吸収光量評価装置２０１と、視覚化装置２０２
と、ポスト処理装置２０３と、レジスト塗布装置である
コーター２０４とを具備する。露光制御装置２００は、
光源１、第１集光光学系２、均一光学系３、光源フィル
タ８、第１集光光学系４、マスク５、投影光学系６、ウ
ェハ７、コーター２０４から、各種パラメータ（波長
λ、有効光源σ、マスクパターン、開口数ＮＡ、レジス
ト膜厚Ｔｒ等）を抽出する。また露光制御装置２００
は、光源１、第１集光光学系２、均一光学系３、光源フ
ィルタ８、第１集光光学系４、マスク５、投影光学系
６、ウェハ７、コーター２０４に、変更した各種パラメ
ータを与える。
【００５５】露光制御装置２００により抽出された各種
パラメータは吸収光量評価装置２０１に与えられる。吸
収光量評価装置２０１は、上述した方法により吸収光量
を算出し、数値データとして出力する。
パラメータは吸収光量評価装置２０１に与えられる。吸
収光量評価装置２０１は、上述した方法により吸収光量
を算出し、数値データとして出力する。
【００５６】この吸収光量を示す数値データは、視覚化
装置２０２によりオペレータに対し視覚的に吸収光量を
評価するための情報を与える。また吸収光量評価装置２
０１から出力された吸収光量を示す数値データは、ポス
ト処理装置２０３に与えられる。ポスト処理装置２０３
は、数値データに基づきフィードバック信号を生成し、
露光制御装置２００にフィードバックする。
装置２０２によりオペレータに対し視覚的に吸収光量を
評価するための情報を与える。また吸収光量評価装置２
０１から出力された吸収光量を示す数値データは、ポス
ト処理装置２０３に与えられる。ポスト処理装置２０３
は、数値データに基づきフィードバック信号を生成し、
露光制御装置２００にフィードバックする。
【００５７】以上のシステムでは、吸収光量のレジスト
膜厚依存性を求め、例えばその膜厚に対する変化率が最
小となる膜厚を塗布膜厚とすることで、塗布プロセス時
の膜厚ばらつきに対するレジストパターン寸法変動を抑
えることができ、プロセスマージンを増大することがで
きる。
膜厚依存性を求め、例えばその膜厚に対する変化率が最
小となる膜厚を塗布膜厚とすることで、塗布プロセス時
の膜厚ばらつきに対するレジストパターン寸法変動を抑
えることができ、プロセスマージンを増大することがで
きる。
【００５８】また、吸収光量の変動を最小とするよう
な、レジストを含むウェハ上の多層膜の屈折率、膜厚を
求めるポスト処理をポスト処理装置２０３により行うこ
とで、上記と同様にプロセスマージンを増大することが
できる。
な、レジストを含むウェハ上の多層膜の屈折率、膜厚を
求めるポスト処理をポスト処理装置２０３により行うこ
とで、上記と同様にプロセスマージンを増大することが
できる。
【００５９】更に、吸収光量を加味したレジストパター
ンの形状を評価することで、パターン形状の予測精度が
向上し、所望パターン形状との比較から所望パターンに
近づけるようにマスクパターンにバイアスを付加した
り、露光条件（ＮＡ、σ、λ等）をわ変更することで、
得られる半導体デバイスの収率や信頼性を向上させるこ
とができる。
ンの形状を評価することで、パターン形状の予測精度が
向上し、所望パターン形状との比較から所望パターンに
近づけるようにマスクパターンにバイアスを付加した
り、露光条件（ＮＡ、σ、λ等）をわ変更することで、
得られる半導体デバイスの収率や信頼性を向上させるこ
とができる。
【００６０】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。以下の露光条件、マスクパターンを用いて得ら
れる空間像分布を用いてスイングカーブを計算した結果
を、図９と図１０とに示す。
明する。以下の露光条件、マスクパターンを用いて得ら
れる空間像分布を用いてスイングカーブを計算した結果
を、図９と図１０とに示す。
【００６１】ＮＡ＝０．６３、λ＝３６５ｎｍ、レジス
ト（ｎ＝１．７０−０．００２６ｉ）、ｏｎ Ｓｉ（ｎ
＝６．４８３８−２．５２９７ｉ） ０．３５μｍＬ＆Ｓ パターン（ＨＴマスク、ｔ＝２５
％） 図９（ａ）に示すように実施形態１により得られる吸収
光量をもとに、図９（ｂ）に示すように上記空間像分布
から吸収光量分布に変換する。ここでは、レジストパタ
ーン形状評価方法として、吸収光量がある閾値以下では
対応するレジストの溶解速度が０、閾値を超えた場合溶
解速度が最大溶解速度とするモデルを使用する。それぞ
れの吸収光量分布について閾値として一定吸収光量（Ａ
ｂ＿ｅ）以上となる部分の幅を縦軸にプロットした結果
を図１０に示す。
ト（ｎ＝１．７０−０．００２６ｉ）、ｏｎ Ｓｉ（ｎ
＝６．４８３８−２．５２９７ｉ） ０．３５μｍＬ＆Ｓ パターン（ＨＴマスク、ｔ＝２５
％） 図９（ａ）に示すように実施形態１により得られる吸収
光量をもとに、図９（ｂ）に示すように上記空間像分布
から吸収光量分布に変換する。ここでは、レジストパタ
ーン形状評価方法として、吸収光量がある閾値以下では
対応するレジストの溶解速度が０、閾値を超えた場合溶
解速度が最大溶解速度とするモデルを使用する。それぞ
れの吸収光量分布について閾値として一定吸収光量（Ａ
ｂ＿ｅ）以上となる部分の幅を縦軸にプロットした結果
を図１０に示す。
【００６２】図１０には、潜像分布を求め、現像計算を
行なって得られたスイングカーブの結果を同時に示して
おいている。スイングカーブの位相については両者の間
で良い一致が得られることがわかる。このように、基板
の違いによる露光量変化や、光学系による斜入射の影響
による露光量変化をシミュレーションに取り込むことが
可能となる。
行なって得られたスイングカーブの結果を同時に示して
おいている。スイングカーブの位相については両者の間
で良い一致が得られることがわかる。このように、基板
の違いによる露光量変化や、光学系による斜入射の影響
による露光量変化をシミュレーションに取り込むことが
可能となる。
【００６３】また、実施形態１より得られる吸収光量か
ら、寸法変動を計算するのに用いた一定吸収光量Ａｂ＿
ｅを変化させて寸法変動を得ることも同様の結果を与え
ることがわかる。図１０においては、変動幅がレジスト
形状まで考慮した計算と本発明による手法とでは異なっ
ているように見える。これは、本手法によるこの計算で
はレジストの溶解特性までは考慮していないためであ
り、例えばレジストの露光量−溶解速度曲線に従って、
吸収光量分布を溶解速度分布に変換した結果に対してＡ
ｂ＿ｅにより寸法を求めることを行なえば、変動幅につ
いてもより精度の高い計算が可能になる。現像モデルを
単純なものからより現実的なものを用いることによりス
イングカーブの位相のみならずスイングカーブの振幅に
ついても一致性が向上する。
ら、寸法変動を計算するのに用いた一定吸収光量Ａｂ＿
ｅを変化させて寸法変動を得ることも同様の結果を与え
ることがわかる。図１０においては、変動幅がレジスト
形状まで考慮した計算と本発明による手法とでは異なっ
ているように見える。これは、本手法によるこの計算で
はレジストの溶解特性までは考慮していないためであ
り、例えばレジストの露光量−溶解速度曲線に従って、
吸収光量分布を溶解速度分布に変換した結果に対してＡ
ｂ＿ｅにより寸法を求めることを行なえば、変動幅につ
いてもより精度の高い計算が可能になる。現像モデルを
単純なものからより現実的なものを用いることによりス
イングカーブの位相のみならずスイングカーブの振幅に
ついても一致性が向上する。
【００６４】次に、本発明の第３の実施形態として、吸
収光量分布を元に、レジストパターン形状を評価する計
算例について説明する。吸収光量はレジスト中に入射す
る各平面波に対してそれぞれ求めている。
収光量分布を元に、レジストパターン形状を評価する計
算例について説明する。吸収光量はレジスト中に入射す
る各平面波に対してそれぞれ求めている。
【００６５】図１１に示すように、各回折光毎に吸収光
量を振幅表示し、その位相は空間中のある点での値を用
いることにより、瞳面上にて吸収光量分布のフーリエ変
換が得られる。これを逆フーリエ変換することによっ
て、吸収光量分布が計算できる。本発明による計算結果
について図１２と、図１３とに示す。露光条件は以下の
通りである。
量を振幅表示し、その位相は空間中のある点での値を用
いることにより、瞳面上にて吸収光量分布のフーリエ変
換が得られる。これを逆フーリエ変換することによっ
て、吸収光量分布が計算できる。本発明による計算結果
について図１２と、図１３とに示す。露光条件は以下の
通りである。
【００６６】ＮＡ＝０．６３、λ＝３６５ｎｍ、σ＝
０．６、レジスト（ｎ＝１．７０−０．００２６ｉ）、
ｏｎ Ｓｉ（ｎ＝６．４８３８−２．５２９７ｉ） コンタクトホールパターンは、図１２に示すように、
０．３５μｍコンタクトホールパターン（ホール間ピッ
チ１．４μｍ）である。
０．６、レジスト（ｎ＝１．７０−０．００２６ｉ）、
ｏｎ Ｓｉ（ｎ＝６．４８３８−２．５２９７ｉ） コンタクトホールパターンは、図１２に示すように、
０．３５μｍコンタクトホールパターン（ホール間ピッ
チ１．４μｍ）である。
【００６７】図１３には、本発明により得られた吸収光
量分布より、レジストパターンのウェハ面上での形状計
算結果と、潜像分布を膜厚方向に積分して得られた平均
像強度分布を用いて得られた結果を示している。これよ
り、両者の間でスイングカーブの位相が良い一致を示し
ていることがわかる。上記方法では、部分コヒーレント
結像計算に基づいた吸収光量分布計算を行う為に、本発
明の第１実施形態の方法に比べて計算時間は若干増大す
るが、潜像を厳密に求めるのに比べると大幅に計算時間
は短縮可能である。なぜなら、潜像計算ではレジスト中
の膜厚方向についてそれぞれの面で結像計算するのに対
して、本手法では１回の結像計算で済むからである。上
記方法を用いることによって、Ｌ／Ｓパターン以外につ
いてもスイングカーブの位相について精度良く求められ
るようになる。
量分布より、レジストパターンのウェハ面上での形状計
算結果と、潜像分布を膜厚方向に積分して得られた平均
像強度分布を用いて得られた結果を示している。これよ
り、両者の間でスイングカーブの位相が良い一致を示し
ていることがわかる。上記方法では、部分コヒーレント
結像計算に基づいた吸収光量分布計算を行う為に、本発
明の第１実施形態の方法に比べて計算時間は若干増大す
るが、潜像を厳密に求めるのに比べると大幅に計算時間
は短縮可能である。なぜなら、潜像計算ではレジスト中
の膜厚方向についてそれぞれの面で結像計算するのに対
して、本手法では１回の結像計算で済むからである。上
記方法を用いることによって、Ｌ／Ｓパターン以外につ
いてもスイングカーブの位相について精度良く求められ
るようになる。
【００６８】
【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、任
意の入射角度に対応可能な多層膜計算を行なうことによ
り、光学系のＮＡ、σを考慮した吸収光量分布の計測が
実現される。
意の入射角度に対応可能な多層膜計算を行なうことによ
り、光学系のＮＡ、σを考慮した吸収光量分布の計測が
実現される。
【００６９】また、本発明においては、フーリエ変換で
結びつけられる２つの関数に対してお互いのパワースペ
クトルの総量が一致するというパーセバルの定理(Parse
val’s Theorem)を用いることにより、露光装置の投影
光学系の瞳位置でのマスクパターンによる回折光分布か
らパターン周期方向に平均化したレジスト吸収光量を計
算することが可能となる。これにより、光学系及びマス
クパターンに応じたスイングカーブを、高速に計測する
ことが可能となる。
結びつけられる２つの関数に対してお互いのパワースペ
クトルの総量が一致するというパーセバルの定理(Parse
val’s Theorem)を用いることにより、露光装置の投影
光学系の瞳位置でのマスクパターンによる回折光分布か
らパターン周期方向に平均化したレジスト吸収光量を計
算することが可能となる。これにより、光学系及びマス
クパターンに応じたスイングカーブを、高速に計測する
ことが可能となる。
【００７０】さらに、本発明により計測された吸収光量
分布と、該吸収光量分布に対応するレジストの溶解速度
とを用いることにより、レジストパターン形状の予測を
行うことが可能となる。
分布と、該吸収光量分布に対応するレジストの溶解速度
とを用いることにより、レジストパターン形状の予測を
行うことが可能となる。
【図１】本発明が適用される縮小投影露光装置の概略構
成図。
成図。
【図２】本発明の第１実施例の方法の流れ図。
【図３】平均光吸収光量のマスクパターン依存性を示す
図。
図。
【図４】平均光吸収光量のマスクパターン依存性（レジ
スト膜厚１μｍの値で規格化）を示す図。
スト膜厚１μｍの値で規格化）を示す図。
【図５】瞳面での回折光分布を示す図。
【図６】本発明による結果と潜像シミュレーションから
求めた線幅変動との比較を示す図。
求めた線幅変動との比較を示す図。
【図７】潜像分布（同一規格化光強度での等光強度線表
示）を示す図。
示）を示す図。
【図８】本発明のシステムを図１に示す縮小投影露光装
置との関係で示す図。
置との関係で示す図。
【図９】本発明の第２の実施例に基づく空間像強度分布
から吸収光量分布への変換を示す図。
から吸収光量分布への変換を示す図。
【図１０】本発明の第２の実施例によるスイングカーブ
と現像シミュレーションより得られたスイングカーブと
の比較を示す図。
と現像シミュレーションより得られたスイングカーブと
の比較を示す図。
【図１１】本発明の第３の実施例に基づくシミュレーシ
ョン方法を示した図。
ョン方法を示した図。
【図１２】本発明の第３の実施例を説明する図。
【図１３】本発明の第３の実施例によるコンタクトホー
ルのスイングカーブを示す図。
ルのスイングカーブを示す図。
１…光源、２…第１集光光学系、３…均一化光学系、４
…第２集光光学系、５…マスク、６…投影光学系、７…
ウェハ、８…光源フィルタ、２００…露光制御装置、２
０１…吸収光量評価装置、２０２…視覚化装置、２０４
…コーター。
…第２集光光学系、５…マスク、６…投影光学系、７…
ウェハ、８…光源フィルタ、２００…露光制御装置、２
０１…吸収光量評価装置、２０２…視覚化装置、２０４
…コーター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−29180（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−5487（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−343214（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−216658（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−220995（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (15)
- 【請求項１】投影露光装置の瞳の面上における回折光分
布を算出する回折光分布算出手段と、 前記瞳を通過し、前記投影露光装置のウェハ面に入射す
る、前記回折光分布の各回折光の入射角と干渉効果とに
基づき、前記投影露光装置のレジストに対する各回折光
の光吸収率を算出する光吸収率算出手段と、 この光吸収率算出手段により算出された各回折光の光吸
収率に基づき、各回折光の重みを算出する重み算出手段
と、 この重み算出手段により算出された各回折光の重みを、
前記回折光分布の各回折光に乗算する乗算手段と、 レジスト中の吸収光量分布を得るべく、前記乗算手段に
より得られた重みが乗じられた各回折光を、前記瞳の面
内で積分する積分手段とを具備するレジスト中の吸収光
量の分布を測定するシステム。 - 【請求項２】ウェハ上の吸収光量分布を得るべく、前記
積分手段により得られるレジスト吸収光量分布に、投影
露光装置の開口数と露光波長と２次光源形状とマスクパ
ターンとにより得られるウェハ上での光強度分布を算出
し、該光強度分布を乗算する乗算手段を更に具備する請
求項１記載のシステム。 - 【請求項３】前記乗算手段により得られるウェハ上の吸
収光量分布と各吸収光量に対応するレジストの溶解速度
とに基づきウェハ上のレジストの溶解速度分布を算出す
る溶解速度分布算出手段と、 この溶解速度分布算出手段により算出されたウェハ上の
レジストの溶解速度分布に基づき、所定現像時間に対応
した現像後のレジストパターン形状を評価する評価手段
とを更に具備する請求項２記載のシステム。 - 【請求項４】前記乗算手段により得られるウェハ上の吸
収光量分布における一部分(当該一部分の領域をＢ
（ｘ，ｙ）、現像時間をＴ（ｓｅｃ）、前記計算により
得られる吸収光量分布からレジストの溶解データに基づ
き変換された溶解速度分布をＲ（ｘ，ｙ）[μｍ／ｓｅ
ｃ]、レジスト膜厚をＴｒ[μｍ]とするとき、Ｂ（ｘ，
ｙ）：Ｒ（ｘ，ｙ）・Ｔ≦Ｔｒを満たす部分）を、現像
後のレジストパターンとして評価する評価手段を更に具
備する請求項２記載のシステム。 - 【請求項５】投影露光装置の開口数と露光波長と２次光
源形状とマスクパターンの透過率分布とから、投影露光
装置の瞳の面上に形成される回折光分布を算出する回折
光分布算出手段と、 この回折光分布算出手段により算出された回折光分布の
各回折光がレジスト中に吸収される光量の割合を算出す
る光量割合算出手段と、 この光量割合算出手段により算出された光量割合に応じ
て瞳の面上の回折光の複素振幅分布を変調する変調手段
と、 レジスト中の吸収光量分布を得るべく、前記変調手段に
より変調された回折光の複素振幅分布に基づき、部分コ
ヒーレント結像計算を実行する実行手段とを具備するレ
ジスト中の吸収光量の分布を測定するシステム。 - 【請求項６】前記実行手段により得られるウェハ上の吸
収光量分布と各吸収光量に対応するレジストの溶解速度
とに基づき、ウェハ上のレジストの溶解速度分布を算出
する溶解速度分布算出手段と、 この溶解速度分布算出手段により算出されたウェハ上の
レジストの溶解速度分布に基づき、所定現像時間に対応
した現像後のレジストパターン形状を評価する評価手段
とを更に具備する請求項５記載のシステム。 - 【請求項７】前記実行手段により得られるウェハ上の吸
収光量分布における一部分(当該一部分の領域をＢ
（ｘ，ｙ）、現像時間をＴ（ｓｅｃ）、前記計算により
得られる吸収光量分布からレジストの溶解データに基づ
き変換された溶解速度分布をＲ（ｘ，ｙ）［μｍ／ｓｅ
ｃ］、レジスト膜厚をＴｒ［μｍ］とするとき、Ｂ
（ｘ，ｙ）：Ｒ（ｘ，ｙ）・Ｔ≦Ｔｒを満たす部分）
を、現像後のレジストパターンとして評価する評価手段
を更に具備する請求項５記載のシステム。 - 【請求項８】投影露光装置の瞳の面上における回折光分
布を算出する回折光分布算出ステップと、 前記瞳を通過し、前記投影露光装置のウェハ面に入射す
る、前記回折光分布の各回折光の入射角と干渉効果とに
基づき、前記投影露光装置のレジストに対する各回折光
の光吸収率を算出する光吸収率算出ステップと、 この光吸収率算出ステップにより算出された各回折光の
光吸収率に基づき、各回折光の重みを算出する重み算出
ステップと、 この重み算出ステップにより算出された各回折光の重み
を、前記回折光分布の各回折光に乗算する乗算ステップ
と、 レジスト中の吸収光量分布を得るべく、前記乗算ステッ
プにより得られた重みが乗じられた各回折光を、前記瞳
の面内で積分する積分ステップとを具備するレジスト中
の吸収光量の分布を測定する方法。 - 【請求項９】前記回折光分布算出ステップは、前記投影
露光装置の２次光源から発せられ且つ所定の光強度分布
を持つ２次光が前記投影露光装置のマスクパターンで回
折される結果、前記投影露光装置の瞳面上にて得られる
回折光分布を算出するステップを 具備する請求項８記載
の方法。 - 【請求項１０】ウェハ上の吸収光量分布を得るべく、前
記積分ステップにより得られるレジスト吸収光量分布
に、投影露光装置の開口数と露光波長と２次光源形状と
マスクパターンとにより得られるウェハ上での光強度分
布を算出し、該光強度分布を乗算する乗算ステップを 更
に具備する請求項８記載の方法。 - 【請求項１１】前記乗算ステップにより得られるウェハ
上の吸収光量分布と各吸収光量に対応するレジストの溶
解速度とに基づきウェハ上のレジストの溶解速度分布を
算出する溶解速度分布算出ステップと、 この溶解速度分布算出ステップにより算出されたウェハ
上のレジストの溶解速度分布に基づき、所定現像時間に
対応した現像後のレジストパターン形状を評価する評価
ステップと を更に具備する請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】前記乗算ステップにより得られるウェハ
上の吸収光量分布における一部分(当該一部分の領域を
Ｂ（ｘ，ｙ）、現像時間をＴ（ｓｅｃ）、前記計算によ
り得られる吸収光量分布からレジストの溶解データに基
づき変換された溶解速度分布をＲ（ｘ，ｙ）［μｍ／ｓ
ｅｃ］、レジスト膜厚をＴｒ［μｍ］とするとき、Ｂ
（ｘ，ｙ）：Ｒ（ｘ，ｙ）・Ｔ≦Ｔｒを満たす部分）
を、現像後のレジストパターンとして評価する評価ステ
ップを 更に具備する請求項１０記載の方法。 - 【請求項１３】投影露光装置の開口数と露光波長と２次
光源形状とマスクパターンの透過率分布とから、投影露
光装置の瞳の面上に形成される回折光分布を算出する回
折光分布算出ステップと、 この回折光分布算出ステップにより算出された回折光分
布の各回折光がレジスト中に吸収される光量の割合を算
出する光量割合算出ステップと、 この光量割合算出ステップにより算出された光量割合に
応じて瞳の面上の回折光の複素振幅分布を変調する変調
ステップと、 レジスト中の吸収光量分布を得るべく、前記変調ステッ
プにより変調された回折光の複素振幅分布に基づき、部
分コヒーレント結像計算を実行する実行ステップと を具
備するレジスト中の吸収光量の分布を測定することを特
徴とする方法。 - 【請求項１４】前記実行ステップにより得られるウェハ
上の吸収光量分布と各吸収光量に対応するレジストの溶
解速度とに基づきウェハ上のレジストの溶解速度分布を
算出する溶解速度分布算出ステップと、 この溶解速度分布算出ステップにより算出されたウェハ
上のレジストの溶解速度分布に基づき、所定現像時間に
対応した現像後のレジストパターン形状を評価する評価
ステップと を更に具備する請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】前記実行ステップにより得られるウェハ
上の吸収光量分布における一部分(当該一部分の領域を
Ｂ（ｘ，ｙ）、現像時間をＴ（ｓｅｃ）、前記計算によ
り得られる吸収光量分布からレジストの溶解データに基
づき変換された溶解速度分布をＲ（ｘ，ｙ）［μｍ／ｓ
ｅｃ］、レジスト膜厚をＴｒ［μｍ］とするとき、Ｂ
（ｘ，ｙ）：Ｒ（ｘ，ｙ）・Ｔ≦Ｔｒを満たす部分）
を、現像後のレジストパターンとして評価する評価ステ
ップを 更に具備する請求項１３記載の方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33443595A JP3281241B2 (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-22 | レジストの吸収光量分布評価方法及びシステム |
| US08/578,427 US5633713A (en) | 1994-12-27 | 1995-12-26 | Method and system for evaluating distribution of absorption light amount in optical lithography |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32556794 | 1994-12-27 | ||
| JP6-325567 | 1994-12-27 | ||
| JP33443595A JP3281241B2 (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-22 | レジストの吸収光量分布評価方法及びシステム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08250411A JPH08250411A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3281241B2 true JP3281241B2 (ja) | 2002-05-13 |
Family
ID=26571870
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP33443595A Expired - Fee Related JP3281241B2 (ja) | 1994-12-27 | 1995-12-22 | レジストの吸収光量分布評価方法及びシステム |
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| US6096457A (en) * | 1998-02-27 | 2000-08-01 | Micron Technology, Inc. | Method for optimizing printing of a phase shift mask having a phase shift error |
| US5916717A (en) * | 1998-03-19 | 1999-06-29 | Industrial Technology Research Institute | Process utilizing relationship between reflectivity and resist thickness for inhibition of side effect caused by halftone phase shift masks |
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| JP4230676B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2009-02-25 | 株式会社東芝 | 露光装置の照度むらの測定方法、照度むらの補正方法、半導体デバイスの製造方法及び露光装置 |
| JP2004153163A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-05-27 | Renesas Technology Corp | 露光装置の制御方法および装置 |
| US7313780B2 (en) * | 2005-03-10 | 2007-12-25 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | System and method for designing semiconductor photomasks |
| EP1744214B1 (en) | 2005-07-15 | 2010-03-03 | Imec | Methods and systems for improved optical lithographic processing |
| JP2010002772A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Toshiba Corp | パターン検証・検査方法、光学像強度分布取得方法および光学像強度分布取得プログラム |
| JP5148395B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2013-02-20 | 株式会社東芝 | 潜像強度分布の評価システム、潜像強度分布の評価方法及び潜像強度分布の評価プログラム |
| US8006203B2 (en) * | 2008-08-28 | 2011-08-23 | Synopsys, Inc. | Bulk image modeling for optical proximity correction |
| JP5481400B2 (ja) * | 2010-01-15 | 2014-04-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | マイクロミラーデバイスの選別方法、マイクロミラーデバイス選別装置およびマスクレス露光装置 |
| JP5920610B2 (ja) * | 2012-09-11 | 2016-05-18 | 株式会社ニコン | 瞳強度分布の設定方法、照明光学系およびその調整方法、露光装置、並びにデバイス製造方法 |
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-
1995
- 1995-12-22 JP JP33443595A patent/JP3281241B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-26 US US08/578,427 patent/US5633713A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08250411A (ja) | 1996-09-27 |
| US5633713A (en) | 1997-05-27 |
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