JPH0346968B2 - - Google Patents
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- JPH0346968B2 JPH0346968B2 JP56209152A JP20915281A JPH0346968B2 JP H0346968 B2 JPH0346968 B2 JP H0346968B2 JP 56209152 A JP56209152 A JP 56209152A JP 20915281 A JP20915281 A JP 20915281A JP H0346968 B2 JPH0346968 B2 JP H0346968B2
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- exposure
- resist
- exposure energy
- dose
- energy
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、フオトレジストプロセスにおける露
光量決定方法に係り、特に、微細化フオトレジス
トプロセスに好適な露光量決定方法に関する。
光量決定方法に係り、特に、微細化フオトレジス
トプロセスに好適な露光量決定方法に関する。
[従来の技術]
フオトレジストプロセスに用いられる露光装置
の概略図を第1図に示す。
の概略図を第1図に示す。
光源1から放射された光は、コンデンサレンズ
2により集光されマスク4を通過し、さらにプロ
ジエクシヨンレンズ5により集光されて、レジス
ト膜6に投影露光される。
2により集光されマスク4を通過し、さらにプロ
ジエクシヨンレンズ5により集光されて、レジス
ト膜6に投影露光される。
シリコンウエフアは、シリコン基板9の上に第
1下地膜8、第2下地膜7、レジスト膜6が積層
された構造になつている。
1下地膜8、第2下地膜7、レジスト膜6が積層
された構造になつている。
露光時間は、露光時間調整装置10により、シ
ヤツタ3を開閉して行なう。
ヤツタ3を開閉して行なう。
[発明が解決しようとする課題]
従来、この露光時間の設定は、人間が、経験に
基づく試行錯誤の手作業により行なつていた。こ
のため、誤差が大きく、ウエフア現像後のレジス
トライン幅のばらつきが大きくなり、製品の歩留
りが低くなる欠点があつた。
基づく試行錯誤の手作業により行なつていた。こ
のため、誤差が大きく、ウエフア現像後のレジス
トライン幅のばらつきが大きくなり、製品の歩留
りが低くなる欠点があつた。
本発明の目的は、フオトレジストプロセスにお
ける露光量の決定を計算機に行なわせることがで
きて、最適露光条件からの偏差を減少させて、製
品歩留りの高いフオトレジストプロセス制御を可
能とする露光量決定方法を提供することにある。
ける露光量の決定を計算機に行なわせることがで
きて、最適露光条件からの偏差を減少させて、製
品歩留りの高いフオトレジストプロセス制御を可
能とする露光量決定方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段]
上記目的を達成するため、本発明によれば、レ
ジストに対するマスクパターンの露光に必要な露
光エネルギ(Dose)を、特定のレジストおよび
現像条件について算出し、この露光エネルギ
(Dose)に基づいて、マスクパターンの露光に必
要な露光強度および露光時間のうち少なくとも一
方を決定するフオトレジストプロセスにおける露
光量決定方法が提供される。
ジストに対するマスクパターンの露光に必要な露
光エネルギ(Dose)を、特定のレジストおよび
現像条件について算出し、この露光エネルギ
(Dose)に基づいて、マスクパターンの露光に必
要な露光強度および露光時間のうち少なくとも一
方を決定するフオトレジストプロセスにおける露
光量決定方法が提供される。
ここで、露光エネルギ(Dose)は、次のよう
にして求める。
にして求める。
すなわち、レジスト面に均一光を照射した場合
にレジストが完全に除去されるために最小限必要
な露光エネルギを表わす均一照射臨界露光エネル
ギETUと、マスクパターンを介して露光する際に
マスクパターン端部に位置するレジストのライン
エツジ部における相対光強度を表わすηと、上記
相対光強度ηを1.0と仮定した場合の露光エネル
ギ(Dose)と上記均一照射臨界露光エネルギETU
との比を表わすC1と、上記相対光強度ηの対数
logηの変化に対する露光エネルギ(Dose)と相
対光強度ηの積の対数log(Dose・η)の変化率
を表わすnとを、特定のレジストおよび現像条件
について予め求めておき、これらに基づいて、 Dose=ETU・C1・ηn-1 なる関係を用いて、その特定のレジストに対する
露光エネルギ(Dose)を演算する。
にレジストが完全に除去されるために最小限必要
な露光エネルギを表わす均一照射臨界露光エネル
ギETUと、マスクパターンを介して露光する際に
マスクパターン端部に位置するレジストのライン
エツジ部における相対光強度を表わすηと、上記
相対光強度ηを1.0と仮定した場合の露光エネル
ギ(Dose)と上記均一照射臨界露光エネルギETU
との比を表わすC1と、上記相対光強度ηの対数
logηの変化に対する露光エネルギ(Dose)と相
対光強度ηの積の対数log(Dose・η)の変化率
を表わすnとを、特定のレジストおよび現像条件
について予め求めておき、これらに基づいて、 Dose=ETU・C1・ηn-1 なる関係を用いて、その特定のレジストに対する
露光エネルギ(Dose)を演算する。
[作用]
フオトレジストプロセスにおいて形成されるレ
ジストラインのライン幅は、種々の要因によつて
変動するが、種々のパラメータの中でレジストラ
インエツジ部の相対光強度とレジストラインエツ
ジ部に照射された露光エネルギとの間には、強い
相関があることが明らかとなつた。本発明は、こ
の特性を基に、レジストラインエツジ部に対する
露光量を決定するものである。これにより、フオ
トレジストに照射される露光エネルギを制御し、
レジストライン幅を設計値に対して高精度に形成
することができる。
ジストラインのライン幅は、種々の要因によつて
変動するが、種々のパラメータの中でレジストラ
インエツジ部の相対光強度とレジストラインエツ
ジ部に照射された露光エネルギとの間には、強い
相関があることが明らかとなつた。本発明は、こ
の特性を基に、レジストラインエツジ部に対する
露光量を決定するものである。これにより、フオ
トレジストに照射される露光エネルギを制御し、
レジストライン幅を設計値に対して高精度に形成
することができる。
シリコンウエフアにフオトレジストを均一に塗
布し、均一光を照射した後、現像すると、照射し
た露光エネルギとレジスト残留厚さとの関係は、
第2図のようになる。すなわち、照射露光エネル
ギが大きいほど、レジストの残留厚さが小さくな
る関係となつている。この特性から、レジスト残
留厚さが零となる露光エネルギETUが得られる。
この露光エネルギETUは、レジスト面に均一光を
照射した場合にレジストが完全に除去されるため
に最小限必要な露光エネルギを表わす。本明細書
では、これを、均一照射臨界露光エネルギETUと
称する。
布し、均一光を照射した後、現像すると、照射し
た露光エネルギとレジスト残留厚さとの関係は、
第2図のようになる。すなわち、照射露光エネル
ギが大きいほど、レジストの残留厚さが小さくな
る関係となつている。この特性から、レジスト残
留厚さが零となる露光エネルギETUが得られる。
この露光エネルギETUは、レジスト面に均一光を
照射した場合にレジストが完全に除去されるため
に最小限必要な露光エネルギを表わす。本明細書
では、これを、均一照射臨界露光エネルギETUと
称する。
一方、マスクパターンをフオトレジスト面上に
投影して、レジストラインを形成した場合には、
第3図に301として示すレジスト形状となる。
この場合に、レジストライン301のエツジ部
A,Bは、残留レジストとレジストが完全に除去
された領域との境界となるから、レジストライン
エツジ部A,Bには、レジストを完全に除去する
のに必要な最小のエネルギ、すなわち、エツジ部
照射臨界露光エネルギEt′が照射されていると考
えることができる。
投影して、レジストラインを形成した場合には、
第3図に301として示すレジスト形状となる。
この場合に、レジストライン301のエツジ部
A,Bは、残留レジストとレジストが完全に除去
された領域との境界となるから、レジストライン
エツジ部A,Bには、レジストを完全に除去する
のに必要な最小のエネルギ、すなわち、エツジ部
照射臨界露光エネルギEt′が照射されていると考
えることができる。
ここで、エツジ部照射臨界露光エネルギEt′は、
マスクパターン露光時のレジストラインエツジ部
における臨界露光エネルギであつて、レジスト面
へ均一光を照射した場合の均一照射臨界露光エネ
ルギETUとは異なる。
マスクパターン露光時のレジストラインエツジ部
における臨界露光エネルギであつて、レジスト面
へ均一光を照射した場合の均一照射臨界露光エネ
ルギETUとは異なる。
第4図にマスクパターンをフオトレジスト面に
露光した場合のエツジ部照射臨界露光エネルギの
露光時間依存性を示す。同図に示すグラフは、レ
ジストへの照射光強度をパラメータとして、レジ
ストへの露光時間に対するエツジ部照射臨界露光
エネルギEt′の変化を実験的に求めて、得られた
ものである。
露光した場合のエツジ部照射臨界露光エネルギの
露光時間依存性を示す。同図に示すグラフは、レ
ジストへの照射光強度をパラメータとして、レジ
ストへの露光時間に対するエツジ部照射臨界露光
エネルギEt′の変化を実験的に求めて、得られた
ものである。
同図よりわかるように、露光時間を増加させる
と、エツジ部照射臨界露光エネルギは減少してい
る。また、光源の光強度を変化させて、レジスト
への照射光強度を変化させると、同じ露光時間に
対しても、エツジ部照射臨界露光エネルギは変化
し、特性曲線41,42,43のようになる。な
お、特性曲線41,42,43の順に、照射光強
度が大きくなつている。
と、エツジ部照射臨界露光エネルギは減少してい
る。また、光源の光強度を変化させて、レジスト
への照射光強度を変化させると、同じ露光時間に
対しても、エツジ部照射臨界露光エネルギは変化
し、特性曲線41,42,43のようになる。な
お、特性曲線41,42,43の順に、照射光強
度が大きくなつている。
次に、レジスト現像後に形成されるレジストラ
インのエツジ部の相対光強度ηに対するエツジ部
照射臨界露光エネルギを求めると、第5A図のよ
うになり、照射光強度、露光時間に依存せず、1
つの曲線で表すことができる。
インのエツジ部の相対光強度ηに対するエツジ部
照射臨界露光エネルギを求めると、第5A図のよ
うになり、照射光強度、露光時間に依存せず、1
つの曲線で表すことができる。
第5A図のグラフは、次のようにして求められ
る。
る。
まず、例えば、複数枚のシリコン基板の各々
に、フオトレジストを、例えば、1μmの厚さに
塗布する。これらのフオトレジストに異なる大き
さの露光エネルギをそれぞれ均一照射した後、現
像する。ここで、現像後のフオトレジストの膜厚
が零となるものを選び、それらに照射された露光
エネルギのうち、最も小さいエネルギを、均一照
射臨界露光エネルギETUとして求める。
に、フオトレジストを、例えば、1μmの厚さに
塗布する。これらのフオトレジストに異なる大き
さの露光エネルギをそれぞれ均一照射した後、現
像する。ここで、現像後のフオトレジストの膜厚
が零となるものを選び、それらに照射された露光
エネルギのうち、最も小さいエネルギを、均一照
射臨界露光エネルギETUとして求める。
次に、ライン部とスペース部とからなるマスク
パターンを用いて、種々の露光エネルギDosによ
り、露光を行なう。そして、それらを現像した
後、各露光エネルギDos毎に、得られるレジスト
ラインの寸法を測定する。
パターンを用いて、種々の露光エネルギDosによ
り、露光を行なう。そして、それらを現像した
後、各露光エネルギDos毎に、得られるレジスト
ラインの寸法を測定する。
また、この時のマスク投影像の光強度分布を求
める。この光強度分布は、測定または計算により
求めることができる。ここでは、計算により求め
る例を示す。計算式としては、例えば、次の式を
用いる。ここでは、マスクの幅方向をX軸とし
て、原点をマスクの幅の中心にとつて、Xiの位
置における光強度分布η(Xi)を求める。
める。この光強度分布は、測定または計算により
求めることができる。ここでは、計算により求め
る例を示す。計算式としては、例えば、次の式を
用いる。ここでは、マスクの幅方向をX軸とし
て、原点をマスクの幅の中心にとつて、Xiの位
置における光強度分布η(Xi)を求める。
η(Xi)=∫∫∞ -∞B0(X1、X2)K(X1、Xi)k*(X
2、Xi)A(X1)A*(X2)dX1dX2……(1) ここで、B0(X1、X2)は、光源強度であつて、
次式で与えられる。
2、Xi)A(X1)A*(X2)dX1dX2……(1) ここで、B0(X1、X2)は、光源強度であつて、
次式で与えられる。
B0(X1、X2)=2J1(ur)/ur ……(1a)
ur=(2π/λ)σNA{(X1−X2)2}1/2
ここで、
J1:第1種1階のBessel関数
λ:光源波長
σ:光源コヒーレンシー
NA:投影レンズの開口数
*は、複素共役関数を表わす。
K(X1−Xi)は、投影レンズコヒーレント伝達
関数を表わし、次式で与えられる。
関数を表わし、次式で与えられる。
K(X1−Xi)=(NA)2(2π/λ2)∫0 1J0(uρ)ρd
ρ
……(1b) u=(2π/λ)NA{(X1−Xi)2}1/2 ここで、 J0:第1種零階のBessel関数 ρ:Bessel関数のパラメータ また、A(X1)は、、フオトマスクの透過率関
数であつて、次のように与えられる。
ρ
……(1b) u=(2π/λ)NA{(X1−Xi)2}1/2 ここで、 J0:第1種零階のBessel関数 ρ:Bessel関数のパラメータ また、A(X1)は、、フオトマスクの透過率関
数であつて、次のように与えられる。
A(X1)=1(スペース部)
=0(ライン部、遮光部)
上記投影レンズコヒーレント伝達関数は、露光
時のフオーカスが合つている場合には、上記
(1b)式のように与えられる。一方、フオーカス
が合つていない場合、そのデフオーカス量を考慮
する必要がある。この場合には、投影レンズコヒ
ーレント伝達関数として、次式が用いられる。
時のフオーカスが合つている場合には、上記
(1b)式のように与えられる。一方、フオーカス
が合つていない場合、そのデフオーカス量を考慮
する必要がある。この場合には、投影レンズコヒ
ーレント伝達関数として、次式が用いられる。
K(X1−Xi)=NA2(2π/λ2)exp(iv/(NA)2)∫0
1J0(uρ)exp(−0.5ivρ2)ρdρ……(1c) u=(2π/λ)NA{(X1−Xi)2}1/2 v=(2π/λ)(NA)2Z ここで、 J0:第1種零階のBessel関数 ρ:Besseel関数のパラメータ Z:焦点のずれ(Defocus) なお、これらの計算式については、B.J.Lin、
“Partially Coherent Imaging in Two
Dimensions and the Theoretical Limits of
Projection Printing in Microfabrication”
IEEE Transactions on Electron Devices、
Vol.ED−27、No.5、pp.931−938、1980に記載さ
れている。
1J0(uρ)exp(−0.5ivρ2)ρdρ……(1c) u=(2π/λ)NA{(X1−Xi)2}1/2 v=(2π/λ)(NA)2Z ここで、 J0:第1種零階のBessel関数 ρ:Besseel関数のパラメータ Z:焦点のずれ(Defocus) なお、これらの計算式については、B.J.Lin、
“Partially Coherent Imaging in Two
Dimensions and the Theoretical Limits of
Projection Printing in Microfabrication”
IEEE Transactions on Electron Devices、
Vol.ED−27、No.5、pp.931−938、1980に記載さ
れている。
このような計算により求められた相対光強度分
布からレジストラインのエツジにおける相対光強
度ηを求める。例えば、上記測定されたレジスト
ライン寸法の1/2の値を、上記Xiに代入して、η
を求める。
布からレジストラインのエツジにおける相対光強
度ηを求める。例えば、上記測定されたレジスト
ライン寸法の1/2の値を、上記Xiに代入して、η
を求める。
これらのηと、各η毎のレジストライン寸法に
対応する上記露光エネルギDosとから、上記エツ
ジ部照射臨界露光エネルギEt′を求め、このEt′の
η依存性を求める。第5A図は、このηに対する
エツジ部照射臨界露光エネルギEt′をプロツトす
ることにより得られる。
対応する上記露光エネルギDosとから、上記エツ
ジ部照射臨界露光エネルギEt′を求め、このEt′の
η依存性を求める。第5A図は、このηに対する
エツジ部照射臨界露光エネルギEt′をプロツトす
ることにより得られる。
このエツジ部照射臨界露光エネルギEt′と均一
照射臨界露光エネルギETUの比をとると、(2)式に
示すように、相対臨界露光エネルギEt *が得られ
る。
照射臨界露光エネルギETUの比をとると、(2)式に
示すように、相対臨界露光エネルギEt *が得られ
る。
Et *=Et′/ETU ……(2)
次に、上記相対光強度ηに対するEt *のデータ
について対数をとり、これをプロツトすると、第
5B図に示すようになる。
について対数をとり、これをプロツトすると、第
5B図に示すようになる。
このプロツトされた点に対して、直線を当て嵌
め、その傾きnと、相対光強度ηが1.0の点にお
ける縦軸の切片logC1を求める。このnとlogC1と
から次式が得られる。
め、その傾きnと、相対光強度ηが1.0の点にお
ける縦軸の切片logC1を求める。このnとlogC1と
から次式が得られる。
logEt *=logC1+nlogη ……(3)
従つて、相対臨界露光エネルギをEt *は、ライ
ンエツジ部相対光強度ηをパラメータとして、次
式が実験的に得られる。
ンエツジ部相対光強度ηをパラメータとして、次
式が実験的に得られる。
Et *=C1・ηo ……(4)
ここで、C1、nは、レジストの種類と現像液
の特性により定まる定数である。
の特性により定まる定数である。
次に、現像後のライン幅を設計値通りに形成す
るための露光エネルギDoseを計算するための計
算式を導く。
るための露光エネルギDoseを計算するための計
算式を導く。
(2)および(4)式から(5)式が成立する。
Et′=ETU・C1・ηn ……(5)
第6図にレジスト面へフオトマスクパターンを
露光する場合のフオトマスクへ照射される露光エ
ネルギDose、レジスト面上の相対光強度分布、
レジストへの露光エネルギ分布を示す。
露光する場合のフオトマスクへ照射される露光エ
ネルギDose、レジスト面上の相対光強度分布、
レジストへの露光エネルギ分布を示す。
フオトマスクのラインエツジに対応する点のフ
オトレジスト上の相対光強度をηとすると、その
点の露光エネルギETlは、第6図に示したフオト
マスクへの照射露光エネルギDoseと相対光強度
ηとの積となり、(6)式で表される。
オトレジスト上の相対光強度をηとすると、その
点の露光エネルギETlは、第6図に示したフオト
マスクへの照射露光エネルギDoseと相対光強度
ηとの積となり、(6)式で表される。
ETl=Dose・η ……(6)
ETlがEt′に等しくなるように露光エネルギを調
節すればライン幅が設計値通り形成される。(5)を
(6)式に代入して(7)式が得られる。
節すればライン幅が設計値通り形成される。(5)を
(6)式に代入して(7)式が得られる。
ETU・C1・ηn=Dose・η ……(7)
(7)式から必要とされる露光エネルギDoseは、
(8)式のように表される。
(8)式のように表される。
Dose=ETU・C1・ηo-1 ……(8)
(8)式から求められる露光エネルギDoseをレジ
ストへ照射して、現像を行なうことにより設計値
通りにレジストラインを形成することができる。
すなわち、この露光エネルギDoseに基づいて、
露光時間または露光強度を設定することにより、
所望のレジストラインを形成することができる。
ストへ照射して、現像を行なうことにより設計値
通りにレジストラインを形成することができる。
すなわち、この露光エネルギDoseに基づいて、
露光時間または露光強度を設定することにより、
所望のレジストラインを形成することができる。
[実施例]
以下、本発明を具体的実施例によりさらに詳細
に説明する。
に説明する。
第7図に、本発明の露光量決定方法の第1の実
施例が適用されるフオトレジストプロセス制御の
構成を示す。
施例が適用されるフオトレジストプロセス制御の
構成を示す。
本実施例が適用されるフオトレジストプロセス
は、例えばスピンナーを用いて半導体ウエフアに
フオトレジストを回転塗布するレジスト塗布プロ
セス14と、レジストを塗布したウエフアに例え
ばマスクアライナを用いてフオトマスクパタンを
投影露光するマスクパターン露光プロセス18
と、マスクアライナの光源を制御して、フオトマ
スクへの照射光強度または露光時間を制御する露
光制御プロセス15と、本実施例の露光量決定方
法を実現する制御演算プロセス20とを少なくと
も備える。
は、例えばスピンナーを用いて半導体ウエフアに
フオトレジストを回転塗布するレジスト塗布プロ
セス14と、レジストを塗布したウエフアに例え
ばマスクアライナを用いてフオトマスクパタンを
投影露光するマスクパターン露光プロセス18
と、マスクアライナの光源を制御して、フオトマ
スクへの照射光強度または露光時間を制御する露
光制御プロセス15と、本実施例の露光量決定方
法を実現する制御演算プロセス20とを少なくと
も備える。
マスクパターン露光プロセス18で用いられる
マスクアライナは、例えば、第1図に示すような
露光装置を用いることができる。
マスクアライナは、例えば、第1図に示すような
露光装置を用いることができる。
制御演算プロセス20は、レジストに対するマ
スクパターンの露光に必要な露光エネルギ
(Dose)を、特定のレジストおよび現像条件につ
いて算出し、この露光エネルギ(Dose)に基づ
いて、マスクパターンの露光に必要な露光強度お
よび露光時間のうち少なくとも一方を決定する。
スクパターンの露光に必要な露光エネルギ
(Dose)を、特定のレジストおよび現像条件につ
いて算出し、この露光エネルギ(Dose)に基づ
いて、マスクパターンの露光に必要な露光強度お
よび露光時間のうち少なくとも一方を決定する。
また、本実施例では、この制御演算プロセス2
0を実行するための前提として、レジスト面へ均
一光を照射した場合にレジストが完全に現像除去
されるに最小限必要な露光エネルギすなわち均一
照射臨界露光エネルギETUを測定する均一照射臨
界露光エネルギ測定プロセス(以下、ETU測定プ
ロセスということもある)16と、(4)式に示した
相対臨界露光エネルギEt *の一般式における係数
C1、nを測定する係数測定プロセス(以下、C1、
n測定プロセスということもある。)17と、レ
ジスト面へ投影されたマスクパターン像のデフオ
ーカス量を測定するデフオーカス量測定プロセス
19とが実行される。
0を実行するための前提として、レジスト面へ均
一光を照射した場合にレジストが完全に現像除去
されるに最小限必要な露光エネルギすなわち均一
照射臨界露光エネルギETUを測定する均一照射臨
界露光エネルギ測定プロセス(以下、ETU測定プ
ロセスということもある)16と、(4)式に示した
相対臨界露光エネルギEt *の一般式における係数
C1、nを測定する係数測定プロセス(以下、C1、
n測定プロセスということもある。)17と、レ
ジスト面へ投影されたマスクパターン像のデフオ
ーカス量を測定するデフオーカス量測定プロセス
19とが実行される。
上記デフオーカス量測定プロセス19では、例
えば、マスクアライナのプロジエクシヨンレンズ
(図示せず)とレジスト面との距離を、流体の差
圧等により計測し、マスクアライナのフオーカス
位置に対する偏差を求めることにより、デフオー
カス量が測定される。
えば、マスクアライナのプロジエクシヨンレンズ
(図示せず)とレジスト面との距離を、流体の差
圧等により計測し、マスクアライナのフオーカス
位置に対する偏差を求めることにより、デフオー
カス量が測定される。
制御演算プロセス20は、レジストのラインエ
ツジ部における相対光強度η、ならびに、上記測
定値ETU、C1およびnに基づいて、レジストに対
するマスクパターンの露光に必要な露光エネルギ
(Dose)を、次式により演算する。
ツジ部における相対光強度η、ならびに、上記測
定値ETU、C1およびnに基づいて、レジストに対
するマスクパターンの露光に必要な露光エネルギ
(Dose)を、次式により演算する。
Dose=ETU・C1・ηn-1 ……(8)
制御演算プロセス20は、露光エネルギDose
に基づいて、マスクパターンの露光に必要な露光
量を決めている露光強度または露光時間の少なく
とも一方を決定する。
に基づいて、マスクパターンの露光に必要な露光
量を決めている露光強度または露光時間の少なく
とも一方を決定する。
また、制御演算プロセス20は、計算機を使用
して行なわれる。この計算機は、例えば、各種演
算等を実行する中央処理装置(CPU)を中心と
して、その動作プログラムや、各種データおよび
その演算結果を格納するメモリ、インタフエース
等を備えている。
して行なわれる。この計算機は、例えば、各種演
算等を実行する中央処理装置(CPU)を中心と
して、その動作プログラムや、各種データおよび
その演算結果を格納するメモリ、インタフエース
等を備えている。
上記露光制御プロセス15は、制御演算プロセ
ス20により決定された露光強度または露光時間
の少なくとも一方に基づいて、マスクパターンの
露光に必要な露光強度または露光時間の少なくと
も一方を制御する。
ス20により決定された露光強度または露光時間
の少なくとも一方に基づいて、マスクパターンの
露光に必要な露光強度または露光時間の少なくと
も一方を制御する。
次に、本実施例の作用について説明する。
ETU測定プロセス16は、レジスト面に均一な
光を照射して現像することにより得られる均一照
射臨界露光エネルギETUを測定するプロセスであ
る。得られた測定値は、制御演算プロセス20を
実行する計算機のメモリ等に格納される。
光を照射して現像することにより得られる均一照
射臨界露光エネルギETUを測定するプロセスであ
る。得られた測定値は、制御演算プロセス20を
実行する計算機のメモリ等に格納される。
C1、n測定プロセス17は、露光エネルギを
変化させて、複数枚のレジスト膜の現像を行な
い、現像後のレジストライン幅を測定する。
変化させて、複数枚のレジスト膜の現像を行な
い、現像後のレジストライン幅を測定する。
次に、レジストラインエツジ部における相対光
強度ηを、上記した(1)式を用いて計算し、第5A
図に示した臨界露光エネルギのラインエツジ部相
対光強度依存性を求める。さらに、(4)式に示した
相対臨界露光エネルギの一般式における係数C1、
nを、最小二乗法により求める。ここで、相対臨
界露光エネルギEt *は、(2)式に示した如き臨界露
光エネルギEt′を、均一照射臨界露光エネルギ測
定プロセス16により測定される均一照射臨界露
光エネルギETUで割つたものとして得られる。
強度ηを、上記した(1)式を用いて計算し、第5A
図に示した臨界露光エネルギのラインエツジ部相
対光強度依存性を求める。さらに、(4)式に示した
相対臨界露光エネルギの一般式における係数C1、
nを、最小二乗法により求める。ここで、相対臨
界露光エネルギEt *は、(2)式に示した如き臨界露
光エネルギEt′を、均一照射臨界露光エネルギ測
定プロセス16により測定される均一照射臨界露
光エネルギETUで割つたものとして得られる。
以上のような操作を、デフオーカス量を変化さ
せて行ない、各デフオーカス量に対する係数C1、
nを求める。
せて行ない、各デフオーカス量に対する係数C1、
nを求める。
次に、レジスト面へのマスクパターン照射を行
なう。この場合に、デフオーカス量測定プロセス
19により、レジスト膜上におけるマスクパター
ン像のデフオーカス量を測定する。制御演算プロ
セス20では、その値に対応するC1、nおよび
ηとETUとを(8)式に代入して必要とされる露光エ
ネルギDoseを計算する。さらに、制御演算プロ
セス20において、計算された露光エネルギ
Doseから、露光量として、例えば、露光時間が
決定される。
なう。この場合に、デフオーカス量測定プロセス
19により、レジスト膜上におけるマスクパター
ン像のデフオーカス量を測定する。制御演算プロ
セス20では、その値に対応するC1、nおよび
ηとETUとを(8)式に代入して必要とされる露光エ
ネルギDoseを計算する。さらに、制御演算プロ
セス20において、計算された露光エネルギ
Doseから、露光量として、例えば、露光時間が
決定される。
この露光量が露光制御プロセス15に与えら
れ、マスクパターン露光プロセスにおける露光が
制御される。
れ、マスクパターン露光プロセスにおける露光が
制御される。
第8図に本実施例の露光量決定方法を示すフロ
ーチヤートを示す。
ーチヤートを示す。
まず、ステツプ21で、均一照射臨界露光エネル
ギETUを測定し、次に、ステツプ22で、(2)式に示
した一般式における係数C1、nを測定する。次
に、ステツプ23で、デフオーカス量が測定され
る。続いてステツプ24では、ラインエツジ部にお
ける相対光強度ηが求められる。これらは、露光
エネルギの決定に先立つて行なわれる。
ギETUを測定し、次に、ステツプ22で、(2)式に示
した一般式における係数C1、nを測定する。次
に、ステツプ23で、デフオーカス量が測定され
る。続いてステツプ24では、ラインエツジ部にお
ける相対光強度ηが求められる。これらは、露光
エネルギの決定に先立つて行なわれる。
ステツプ25では、これらの値を用いて、(8)式に
よりレジストライン幅を設計値通りに形成するの
に必要な露光エネルギDoseを計算する。
よりレジストライン幅を設計値通りに形成するの
に必要な露光エネルギDoseを計算する。
次に、ステツプ26では、露光照射強度Iで露光
エネルギDoseを割算して、露光時間を計算し、
その露光時間の設定を行なう。この設定により、
実際の露光が行なわれる。(ステツプ27)。すなわ
ち、マスクパターン露光プロセス18において、
該プロセスで用いられるマスクアライナの光源を
露光照射強度Iとし、上記設定された露光時間で
照射を行なうように、露光制御プロセス15によ
り制御されて、フオトレジストへの露光が行なわ
れる(ステツプ27)。
エネルギDoseを割算して、露光時間を計算し、
その露光時間の設定を行なう。この設定により、
実際の露光が行なわれる。(ステツプ27)。すなわ
ち、マスクパターン露光プロセス18において、
該プロセスで用いられるマスクアライナの光源を
露光照射強度Iとし、上記設定された露光時間で
照射を行なうように、露光制御プロセス15によ
り制御されて、フオトレジストへの露光が行なわ
れる(ステツプ27)。
その後、露光されたフオトレジストの現像が行
なわれる(ステツプ28)。
なわれる(ステツプ28)。
本実施例によれば、デフオーカス量が測定でき
るので、C1、η、nをデフオーカス量に対応さ
せて精密に設定できる。その結果、露光エネルギ
Doseの計算精度が上がり、レジストライン幅の
制御を精密にできる効果がある。
るので、C1、η、nをデフオーカス量に対応さ
せて精密に設定できる。その結果、露光エネルギ
Doseの計算精度が上がり、レジストライン幅の
制御を精密にできる効果がある。
次に、本発明の露光量決定方法の第2の実施例
について説明する。
について説明する。
第9図に第2実施例の露光量決定のフローチヤ
ートを示す。
ートを示す。
本実施例は、ステツプ26の露光時間の設定が、
ステツプ26′で示すように、照射強度の設定に切
り替わつた点において、第8図に示す実施例と相
違がある。
ステツプ26′で示すように、照射強度の設定に切
り替わつた点において、第8図に示す実施例と相
違がある。
本実施例では、ステツプ25で求めた必要露光エ
ネルギDoseを露光時間で割算することにより、
必要な露光強度を計算して、第7図の露光制御プ
ロセス15により、照射強度を必要な値に設定し
て、マスクパターン露光プロセス18でフオトレ
ジストへの露光を行なつた後、現像を行なう。
ネルギDoseを露光時間で割算することにより、
必要な露光強度を計算して、第7図の露光制御プ
ロセス15により、照射強度を必要な値に設定し
て、マスクパターン露光プロセス18でフオトレ
ジストへの露光を行なつた後、現像を行なう。
本実施例によれば、露光時間を精密に変化させ
る必要がないので、露光制御プロセス15を簡易
化できる効果がある。
る必要がないので、露光制御プロセス15を簡易
化できる効果がある。
次に、本発明の露光量決定方法の第3の実施例
について説明する。
について説明する。
第10図に本実施例の露光量決定方法が適用さ
れるフオトプロセス制御の構成を示す。
れるフオトプロセス制御の構成を示す。
本実施例は、デフオーカス量測定プロセス19
がラインエツジ部における相対光強度測定プロセ
ス30に切り替わつた点において、第7図に示す
実施例と相違する。
がラインエツジ部における相対光強度測定プロセ
ス30に切り替わつた点において、第7図に示す
実施例と相違する。
本実施例は、第7図に示す実施例と同様に、均
一照射臨界露光エネルギ測定プロセス16におい
て、均一照射臨界露光エネルギETUを求める。次
に、係数測定プロセス17において、係数C1、
nを求める。
一照射臨界露光エネルギ測定プロセス16におい
て、均一照射臨界露光エネルギETUを求める。次
に、係数測定プロセス17において、係数C1、
nを求める。
次に、相対光強度測定プロセス30において、
フオトマスクのラインエツジ部に対応するレジス
ト面上の点の相対光強度ηを測定する。以上は、
制御演算プロセス20の実行に先立つて行なわれ
る。
フオトマスクのラインエツジ部に対応するレジス
ト面上の点の相対光強度ηを測定する。以上は、
制御演算プロセス20の実行に先立つて行なわれ
る。
以上の測定結果を、(8)式に代入して、レジスト
ライン幅を設計値通りに形成するのに必要な露光
エネルギDoseを計算する。この計算に用いるC1、
nは、デフオーカス量を変化させて測定した値の
平均値を用いる。
ライン幅を設計値通りに形成するのに必要な露光
エネルギDoseを計算する。この計算に用いるC1、
nは、デフオーカス量を変化させて測定した値の
平均値を用いる。
露光エネルギDoseを露光照射強度Iで割算し
露光時間texpを求めて、露光制御プロセス15
をこの露光時間に設定して露光し、レジストを現
像する。
露光時間texpを求めて、露光制御プロセス15
をこの露光時間に設定して露光し、レジストを現
像する。
第11図に本実施例によるレジストライン幅制
御のフローチヤートを示す。
御のフローチヤートを示す。
均一照射臨界露光エネルギETUの測定(ステツ
プ21)、および、パラメータC1、nの測定を行な
う(ステツプ22)。次に、相対光強度測定プロセ
ス30で、ラインエツジ部における相対光強度η
を測定する(ステツプ31)。
プ21)、および、パラメータC1、nの測定を行な
う(ステツプ22)。次に、相対光強度測定プロセ
ス30で、ラインエツジ部における相対光強度η
を測定する(ステツプ31)。
以上の測定結果を(8)式に代入して、必要な露光
エネルギ量Doseを計算する(ステツプ25)。ま
た、、露光エネルギDoseを露光照射強度Iで割算
して露光時間を得る(ステツプ26)。
エネルギ量Doseを計算する(ステツプ25)。ま
た、、露光エネルギDoseを露光照射強度Iで割算
して露光時間を得る(ステツプ26)。
次に、この露光時間を用いて、上記した第8図
に示す手順と同様に、マスクパターン露光プロセ
ス18の露光時間を制御して、フオトレジストへ
の露光が行なわれる。
に示す手順と同様に、マスクパターン露光プロセ
ス18の露光時間を制御して、フオトレジストへ
の露光が行なわれる。
本実施例では、デフオーカス量測定プロセス1
9の代わりに相対光強度測定プロセス30を用い
ているので、測定が簡単になり、測定時間が短く
なる効果がある。
9の代わりに相対光強度測定プロセス30を用い
ているので、測定が簡単になり、測定時間が短く
なる効果がある。
次に、本発明の露光量決定方法の第4の実施例
について説明する。
について説明する。
第12図に第4実施例が適用されるフオトレジ
ストプロセス制御の構成を示す。
ストプロセス制御の構成を示す。
本実施例が第10図に示す実施例と異なるの
は、相対光強度測定プロセス30を省いた点であ
る。
は、相対光強度測定プロセス30を省いた点であ
る。
以下、第13図に示したフローチヤートにより
本実施例の動作を説明する。
本実施例の動作を説明する。
まず、均一照射臨界露光エネルギ測定プロセス
16により均一照射臨界露光エネルギETUを測定
する(ステツプ21)。その後、係数測定プロセス
17により一般式8における係数C1、nを測定
する(ステツプ22)。C1とnは、レジストによつ
てのみ決まる定数で、デフオーカス量が変化して
も変わらない。
16により均一照射臨界露光エネルギETUを測定
する(ステツプ21)。その後、係数測定プロセス
17により一般式8における係数C1、nを測定
する(ステツプ22)。C1とnは、レジストによつ
てのみ決まる定数で、デフオーカス量が変化して
も変わらない。
ラインエツジ部における相対光強度ηは、分解
能が高い測定器がないことなどにより、直接測定
ができない場合があり得る。この場合には、フオ
トレジストプロセスにおける実際のデフオーカス
量変動範囲0〜2μmの平均値である1μmの場合
のηを、上記(1)式により計算して用いる。
能が高い測定器がないことなどにより、直接測定
ができない場合があり得る。この場合には、フオ
トレジストプロセスにおける実際のデフオーカス
量変動範囲0〜2μmの平均値である1μmの場合
のηを、上記(1)式により計算して用いる。
このようにして求めたETU、C1、η、nを(8)式
に代入して、設計値通りにレジストライン幅を形
成するのに必要な露光エネルギDoseを計算する
(ステツプ25)。
に代入して、設計値通りにレジストライン幅を形
成するのに必要な露光エネルギDoseを計算する
(ステツプ25)。
次に、露光照射強度Iで露光エネルギDoseを
割算して得られる露光時間を露光制御プロセス1
5に設定して、露光制御プロセス15の制御によ
り、マスクパターン露光プロセス18でフオトレ
ジストへの露光を行なつた後、現像を行なう(ス
テツプ27、28)。
割算して得られる露光時間を露光制御プロセス1
5に設定して、露光制御プロセス15の制御によ
り、マスクパターン露光プロセス18でフオトレ
ジストへの露光を行なつた後、現像を行なう(ス
テツプ27、28)。
本実施例では、さらに相対光強度測定プロセス
を省けるので、装置が簡単になる効果がある。
を省けるので、装置が簡単になる効果がある。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、露光量
の決定を計算機により行なうことができ、これに
より、最適露光条件から偏差を減少でき、製品歩
留りの高いフオトレジストプロセスを実現できる
効果がある。
の決定を計算機により行なうことができ、これに
より、最適露光条件から偏差を減少でき、製品歩
留りの高いフオトレジストプロセスを実現できる
効果がある。
第1図はフオトレジストプロセスに用いられる
露光装置の概略図、第2図は露光エネルギとレジ
スト残留厚さとの関係を示すグラフ、第3図はレ
ジストライン形状を示す説明図、第4図は臨界露
光エネルギの露光時間依存性を示すグラフ、第5
A図は臨界露光エネルギのラインエツジ部相対光
強度依存性を示すグラフ、第5B図はそれらを対
数表示したグラフ、第6図はレジスト面へフオト
マスクパターンを露光する場合の相対光強度分布
およびレジスト面への露光エネルギ分布を示す説
明図、第7図は本発明の第1の実施例が適用され
るフオトレジストプロセス制御の構成を示すブロ
ツク図、第8図は本発明の第1実施例のフローチ
ヤート、第9図は本発明の第2実施例の露光量決
定のフローチヤート、第10図は本発明の第3の
実施例が適用されるフオトレジストプロセス制御
の構成を示すブロツク図、第11図は第3実施例
によるレジストライン幅制御のフローチヤート、
第12図に第4実施例が適用されるフオトレジス
トプロセス制御の構成を示すブロツク図、第13
図は第4実施例によるレジストライン幅制御のフ
ローチヤートである。 15……露光制御プロセス、16……均一照射
臨界露光エネルギ測定プロセス、17……係数測
定プロセス、18……マスクパターン露光プロセ
ス、19……デフオーカス量測定プロセス、20
……制御演算プロセス、30……相対光強度測定
プロセス。
露光装置の概略図、第2図は露光エネルギとレジ
スト残留厚さとの関係を示すグラフ、第3図はレ
ジストライン形状を示す説明図、第4図は臨界露
光エネルギの露光時間依存性を示すグラフ、第5
A図は臨界露光エネルギのラインエツジ部相対光
強度依存性を示すグラフ、第5B図はそれらを対
数表示したグラフ、第6図はレジスト面へフオト
マスクパターンを露光する場合の相対光強度分布
およびレジスト面への露光エネルギ分布を示す説
明図、第7図は本発明の第1の実施例が適用され
るフオトレジストプロセス制御の構成を示すブロ
ツク図、第8図は本発明の第1実施例のフローチ
ヤート、第9図は本発明の第2実施例の露光量決
定のフローチヤート、第10図は本発明の第3の
実施例が適用されるフオトレジストプロセス制御
の構成を示すブロツク図、第11図は第3実施例
によるレジストライン幅制御のフローチヤート、
第12図に第4実施例が適用されるフオトレジス
トプロセス制御の構成を示すブロツク図、第13
図は第4実施例によるレジストライン幅制御のフ
ローチヤートである。 15……露光制御プロセス、16……均一照射
臨界露光エネルギ測定プロセス、17……係数測
定プロセス、18……マスクパターン露光プロセ
ス、19……デフオーカス量測定プロセス、20
……制御演算プロセス、30……相対光強度測定
プロセス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 レジストに対するマスクパターンの露光に必
要な露光エネルギ(Dose)を、特定のレジスト
および特定の現像条件について算出し、この露光
エネルギ(Dose)に基づいて、マスクパターン
の露光に必要な露光強度および露光時間のうち少
なくとも一方を決定するフオトレジストプロセス
における露光量決定方法であつて、 レジスト面に均一光を照射した場合にレジスト
が完全に除去されるために最小限必要な露光エネ
ルギを表わす均一照射臨界露光エネルギETUと、
マスクパターンを介して露光する際にマスクパタ
ーンのエツジ部に位置するレジストのラインエツ
ジ部における相対光強度を表わすηと、上記相対
光強度ηを1と仮定した場合の露光エネルギ
(Dose)と上記均一照射臨界露光エネルギETUと
の比を表わすC1と、上記相対光強度ηの対数
logηの変化に対する露光エネルギ(Dose)と相
対光強度ηの積の対数log(Dose・η)の変化率
を表わすnとを、特定のレジストおよび特定の現
像条件について予め求めておき、これらに基づい
て、 Dose=ETU・C1・ηn-1 なる関係を用いて、その特定のレジストに対する
露光エネルギ(Dose)を演算することを特徴と
するフオトレジストプロセスにおける露光量決定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209152A JPS58111040A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | フォトレジストプロセスにおける露光量決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209152A JPS58111040A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | フォトレジストプロセスにおける露光量決定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58111040A JPS58111040A (ja) | 1983-07-01 |
| JPH0346968B2 true JPH0346968B2 (ja) | 1991-07-17 |
Family
ID=16568169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56209152A Granted JPS58111040A (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | フォトレジストプロセスにおける露光量決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58111040A (ja) |
-
1981
- 1981-12-25 JP JP56209152A patent/JPS58111040A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58111040A (ja) | 1983-07-01 |
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