JPH08213313A - レジストパターン形成方法 - Google Patents

レジストパターン形成方法

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JPH08213313A
JPH08213313A JP7278640A JP27864095A JPH08213313A JP H08213313 A JPH08213313 A JP H08213313A JP 7278640 A JP7278640 A JP 7278640A JP 27864095 A JP27864095 A JP 27864095A JP H08213313 A JPH08213313 A JP H08213313A
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隆弘 松尾
Taichi Koizumi
太一 小泉
Masataka Endo
政孝 遠藤
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回折光を用いることなくレジストパターンの
ライン幅を予測することにより、ウェハ間におけるライ
ン幅の寸法ばらつきがなく安定したライン幅が得られる
ようにする。 【解決手段】 露光後にレジスト膜に形成される潜像の
高さと所定の現像時間におけるレジストパターンのライ
ン幅との間の第1の相関関係を求めておく。選択図に示
すような、露光エネルギー毎における所定の現像時間と
レジストパターンのライン幅との間の第2の相関関係を
求めておく。実際に露光されたレジスト膜に形成される
潜像の高さを測定して潜像高さを求める。第1の相関関
係から、潜像高さと所定の現像時間とに対応するレジス
トパターンのライン幅である予測ライン幅を求める。第
2の相関関係から、所定の現像時間と予測ライン幅とに
対応する露光エネルギーである予測露光エネルギーを求
める。第2の相関関係から、レジストパターンの所望の
ライン幅と予測露光エネルギーとに対応する現像時間を
求め、該現像時間に基づき現像を行なってレジストパタ
ーンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置等を製造
するときに用いられるパターン形成方法に関し、特に、
露光エネルギー源として、波長450nm以下の紫外
線、X線、荷電ビーム、i線(365nm)、KrFエ
キシマレーザー(248nm)、ArFエキシマレーザ
ー(193nm)等を用いるリソグラフィ工程における
レジストパターン形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の微細化はますます進
み、開発レベルでは設計ルールが0.25μmになって
おり、このため、従来に比べてレジストパターンのライ
ン幅のスペックはより厳しくなってきている。従来、リ
ソグラフィ工程における積極的な寸法ばらつきを低減す
るための対策は、主にチップ内における寸法ばらつき及
びウェハ内における寸法ばらつきに対して行われてき
た。これらの寸法ばらつきの主要因は、レジスト膜にお
ける多重干渉効果及び基板からの反射光であり、これら
に対してはレジスト膜の表面又は下面に反射防止膜を設
けることによりばらつきを低減することが可能であり、
また、シリル化プロセス等の表面解像プロセスを用いる
ことにより低減することもできる。
【0003】ところが、ウェハ間(ロット間も含む)の
寸法ばらつきは、従来あまり注目されていなかったが、
レジストパターンのライン幅のスペックが厳しくなるに
つれ、ウェハ間におけるライン幅の寸法ばらつきの低減
を図る必要が生じてきており、最近では数件の報告がな
されている。
【0004】ウェハ間におけるライン幅の寸法ばらつき
は、基板構造のばらつき例えば基板上に形成されたレジ
スト膜の膜厚のばらつきに起因したり、或いは露光装置
に起因したりして、予定した露光エネルギーとレジスト
膜に実際に吸収された露光エネルギーとの間に差異があ
ったり、予定した露光焦点とレジスト膜の露光に実際に
適用された露光焦点との間に差異があったりし、これら
露光エネルギーや露光焦点よりなる露光条件の差異に起
因してウェハ間におけるライン幅の寸法ばらつきが発生
するものと考えられる。
【0005】ウェハ間のライン幅の寸法ばらつきに対す
る報告の一例として、最近ではIBMのJohn St
urtevantらによるものがある(1994 SP
IEVol.2196 p352ー359)。これは、
レジスト膜の表面に生じる潜像にレーザー光を照射し、
その回折光の強度を検出するものであって、あらかじめ
回折光強度とレジストパターンのライン幅との関係を求
めておき、熱処理(PEB)中又は熱処理後に検出され
た回折光強度から所望のライン幅が得られるよう現像時
間を算出し、その結果を現像工程にフィードフォワドす
ることにより、レジストパターンのライン幅を制御しよ
うとするものである。
【0006】また、前記の表面解像プロセスを用いるウ
ェハ間のライン幅の寸法ばらつきの低減についての報告
の一例として、最近ではニューメキシコ大学のShoa
ibZaidiらによるものがある(1994 SPI
E Vol.2196 p341ー351)。レジスト
膜の表面に形成される潜像にレーザー光を照射し、その
回折光の強度を検出することによって、レジストパター
ンのライン幅を予測した後、表面解像プロセスのプロセ
スパラメータを補正して、ライン幅を補償するものであ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
方法は、いずれも回折光を用いるために繰り返しパター
ンが必要である。このため、繰り返しパターンを敢えて
設けるか又はデバイス構造内の繰り返しパターンを利用
することが必要であり、いずれにせよ潜像のパターンに
制約があるという問題がある。
【0008】また、レジスト膜中に透過したレーザー光
が下地からの反射光等の影響を受け、回折光の強度が不
正確になる場合が生じるという問題もある。
【0009】前記に鑑み、本発明は、回折光を用いるこ
となくレジストパターンのライン幅を予測し、これによ
り、ウェハ間におけるライン幅の寸法ばらつきがなく、
安定したレジストパターンのライン幅が得られるように
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項1の発明は、レジストパターンのライン幅と
レジスト膜の露光に実際に適用された露光条件との間に
相関関係があると共に、露光後にレジスト膜に形成され
る潜像の高さとレジスト膜の露光に実際に適用された露
光条件との間にも相関関係があるという点に着目し、実
際の露光条件をパラメーターにして、潜像高さからレジ
ストパターンのライン幅を予測するものである。
【0011】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程
と、前記レジスト膜に所定のパターンを露光する露光工
程と、所定のパターンが露光されたレジスト膜を現像し
てレジストパターンを形成する現像工程とを備えたレジ
ストパターン形成方法を対象とし、露光後にレジスト膜
に形成される潜像の高さと現像工程においてレジストパ
ターンのライン幅に影響を与えるパラメーターの所定値
におけるレジストパターンのライン幅との間の第1の相
関関係、及び、露光エネルギー又は露光焦点よりなる露
光条件毎における前記パラメーターの所定値とレジスト
パターンのライン幅との間の第2の相関関係を求めてお
く工程と、実際に露光されたレジスト膜に形成される潜
像の高さを測定して潜像高さを求める工程と、前記第1
の相関関係から、前記潜像高さと前記パラメーターの所
定値とに対応するレジストパターンのライン幅である予
測ライン幅を求める工程と、前記第2の相関関係から、
前記パラメーターの所定値と前記予測ライン幅とに対応
する前記露光条件である予測露光条件を求める工程と、
前記第2の相関関係から、レジストパターンの所望のラ
イン幅と前記予測露光条件とに対応する前記パラメータ
ーの値を求め、該パラメーターの値に基づきレジストパ
ターンを形成する工程とを備えている構成とするもので
ある。
【0012】請求項1の構成により、露光後にレジスト
膜に形成される潜像の高さと現像工程においてレジスト
パターンのライン幅に影響を与えるパラメーターの所定
値におけるレジストパターンのライン幅との間には第1
の相関関係があるので、該第1の相関関係から、潜像高
さと前記パラメーターの所定値とに対応する予測ライン
幅を求めると、ライン幅をほぼ正確に予測することがで
きる。
【0013】次に、露光条件毎におけるパラメーターの
所定値とレジストパターンのライン幅との間の第2の相
関関係から、パラメーターの所定値と予測ライン幅とに
対応する予測露光条件を求めると、予測ライン幅がほぼ
正確であるために、レジスト膜の露光に実際に適用され
た露光条件をほぼ正確に予測することができる。
【0014】従って、第2の相関関係から、レジストパ
ターンの所望のライン幅と予測露光条件とに対応するパ
ラメーターの値を求めると、レジスト膜の露光に実際に
適用された露光条件に対応するパラメーターの値を得る
ことができる。
【0015】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記現像工程におけるレジストパターンのライン幅に影響
を与えるパラメーターは現像時間であるという限定を付
加するものである。
【0016】請求項3の発明が講じた解決手段は、基板
上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記
レジスト膜に所定のパターンを露光する露光工程と、所
定のパターンが露光されたレジスト膜に熱処理を行なう
熱処理工程と、熱処理が行なわれたレジスト膜を現像し
てレジストパターンを形成するレジストパターン形成工
程とを備えたレジストパターン形成方法を対象とし、露
光後にレジスト膜に形成される潜像の高さと熱処理工程
においてレジストパターンのライン幅に影響を与えるパ
ラメーターの所定値におけるレジストパターンのライン
幅との間の第1の相関関係、及び、露光エネルギー又は
露光焦点よりなる露光条件毎における前記パラメーター
の所定値とレジストパターンのライン幅との間の第2の
相関関係を求めておく工程と、実際に露光されたレジス
ト膜に形成される潜像の高さを測定して潜像高さを求め
る工程と、前記第1の相関関係から、前記潜像高さと前
記パラメーターの所定値とに対応するレジストパターン
のライン幅である予測ライン幅を求める工程と、前記第
2の相関関係から、前記パラメーターの所定値と前記予
測ライン幅とに対応する前記露光条件である予測露光条
件を求める工程と、前記第2の相関関係から、レジスト
パターンの所望のライン幅と前記予測露光条件とに対応
する前記パラメーターの値を求め、該パラメーターの値
に基づきレジスト膜に熱処理を行なう工程とを備えてい
る構成とするものである。
【0017】請求項3の構成により、請求項1の構成の
現像工程においてレジストパターンのライン幅に影響を
与えるパラメーターを、熱処理工程においてレジストパ
ターンのライン幅に影響を与えるパラメーターに置き換
えた作用が得られる。
【0018】請求項4の発明は、請求項3の構成に、前
記熱処理工程におけるレジストパターンのライン幅に影
響を与えるパラメーターは処理時間又は処理温度である
という限定を付加するものである。
【0019】請求項5の発明が講じた解決手段は、基板
上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、前記
レジスト膜に所定のパターンを露光する露光工程と、所
定のパターンが露光されたレジスト膜に表面修飾膜を形
成する修飾膜形成工程と、表面修飾膜が形成されたレジ
スト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程
とを備えたレジストパターン形成方法を対象とし、露光
後にレジスト膜に形成される潜像の高さと修飾膜形成工
程において表面修飾膜の幅に影響を与えるパラメーター
の所定値における表面修飾膜の幅との間の第1の相関関
係、及び、露光エネルギー又は露光焦点よりなる露光条
件毎における前記パラメーターの所定値と表面修飾膜の
幅との間の第2の相関関係を求めておく工程と、実際に
露光されたレジスト膜に形成される潜像の高さを測定し
て潜像高さを求める工程と、前記第1の相関関係から、
前記潜像高さと前記パラメーターの所定値とに対応する
表面修飾膜の幅である予測修飾膜幅を求める工程と、前
記第2の相関関係から、前記パラメーターの所定値と前
記予測修飾膜幅とに対応する前記露光条件である予測露
光条件を求める工程と、前記第2の相関関係から、表面
修飾膜の所望の幅と前記予測露光条件とに対応する前記
パラメーターの値を求め、該パラメーターの値に基づき
表面修飾膜を形成する工程とを備えている構成とするも
のである。
【0020】請求項5の構成により、露光後にレジスト
膜に形成される潜像の高さと修飾膜形成工程において表
面修飾膜の幅に影響を与えるパラメーターの所定値にお
けるレジストパターンのライン幅との間には第1の相関
関係があるので、該第1の相関関係から、潜像高さと前
記パラメーターの所定値とに対応する予測修飾膜幅を求
めると、修飾膜の幅をほぼ正確に予測することができ
る。
【0021】次に、露光条件毎におけるパラメーターの
所定値と表面修飾膜の幅との間の第2の相関関係から、
パラメーターの所定値と予測修飾膜幅とに対応する予測
露光条件を求めると、予測修飾膜幅がほぼ正確であるた
めに、レジスト膜の露光に実際に適用された露光条件を
ほぼ正確に予測することができる。
【0022】従って、第2の相関関係から、レジストパ
ターンの所望のライン幅と予測露光条件とに対応するパ
ラメーターの値を求めると、レジスト膜の露光に実際に
適用された露光条件に対応するパラメーターの値を得る
ことができる。
【0023】請求項6の発明は、請求項5の構成に、前
記修飾膜形成工程における表面修飾膜の幅に影響を与え
るパラメーターは処理時間又は処理温度であるという限
定を付加するものである。
【0024】請求項7の発明は、請求項1〜6の構成
に、前記潜像高さは原子間力顕微鏡により求めるという
限定を付加するものである。
【0025】請求項8の発明が講じた解決手段は、レジ
ストパターン形成方法を、レジスト膜に形成された表面
修飾膜の幅と、該表面修飾膜が形成されたレジスト膜を
現像して得られるレジストパターンのライン幅との間の
相関関係を求めておく工程と、基板上に実際のレジスト
膜を形成する工程と、前記実際のレジスト膜に所定のパ
ターンを露光する工程と、所定のパターンが露光された
実際のレジスト膜の表面に実際の表面修飾膜を形成する
工程と、前記実際の表面修飾膜の幅を測定し、前記の相
関関係から前記実際の表面修飾膜の幅と対応するレジス
トパターンのライン幅である予測ライン幅を求める工程
と、前記予測ライン幅が所望のライン幅の許容範囲内で
あるか否かを判断し、前記予測ライン幅が許容範囲内に
あるときには前記実際のレジスト膜に対して現像を行な
ってレジストパターンを形成する一方、前記予測ライン
幅が許容範囲内にないときには前記実際のレジスト膜を
除去する工程とを備えている構成とするものである。
【0026】請求項8の構成により、レジスト膜に形成
された表面修飾膜の幅と、該表面修飾膜が形成されたレ
ジスト膜を現像して得られるレジストパターンのライン
幅との間には相関関係があるので、該相関関係から、実
際の表面修飾膜の幅と対応するレジストパターンのライ
ン幅を求めると、ライン幅をほぼ正確に予測することが
できる。
【0027】また、予測されるライン幅が許容範囲内に
あるときには実際のレジスト膜に対して現像を行なう一
方、予測されるライン幅が許容範囲内にないときには実
際のレジスト膜を除去するため、レジスト膜に対するエ
ッチング工程を経ることなく不良のレジスト膜を除去す
ることができる。
【0028】請求項9の発明は、請求項5、6又は8の
構成に、前記レジスト膜はパターン露光されると酸を発
生するレジスト膜であり、前記表面修飾膜は、パターン
露光された前記レジスト膜の露光部に水を吸収させた
後、水を吸収した前記露光部の表面に水及び金属アルコ
キシドを供給することによって、前記露光部の表面に形
成される金属酸化膜であるという構成を付加するもので
ある。
【0029】請求項10の発明は、請求項5、6又は8
の構成に、前記表面修飾膜は、パターン露光された前記
レジスト膜の未露光部の表面に形成されるシリル化膜で
あるという構成を付加するものである。
【0030】請求項11の発明は、請求項8〜10の構
成に、前記表面修飾膜の幅は原子間力顕微鏡により求め
るという限定を付加するものである。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態のレジ
ストパターン形成方法について、図面を参照しながら説
明する。尚、以下の各実施形態においては、露光条件と
しては露光エネルギーを例にとって説明するが、露光条
件としては露光エネルギーのほかに露光焦点を挙げるこ
とができる。
【0032】(実施形態1)図1は本発明の第1の実施
形態に係るレジストパターン形成方法のプロセスシーケ
ンスの概略を説明する図であって、図1に示すように、
基板上にレジスト膜を形成した後、該レジスト膜に所定
のパターンを露光し、パターンが露光されたレジスト膜
に対して熱処理(PEB)を行ない、その後、AFMに
より潜像の形状つまり潜像の高さを測定する。そして、
あらかじめ求めておいた潜像の形状と現像後のパターン
寸法との相関関係から現像時間を定め、該現像時間に基
づいてレジスト膜に対して現像を行なって高寸法安定性
を有するレジストパターンを形成するものである。
【0033】以下、第1実施形態に係るレジストパター
ン形成方法について図2〜図7を参照しながら詳細に説
明する。第1の実施形態においては、現像工程において
レジストパターンのライン幅に影響を与えるパラメータ
ーとして現像時間を選定するが、前記パラメーターは現
像時間には限られず、現像工程における現像液の温度や
濃度等を選定することも可能である。
【0034】第1工程として、露光後にレジスト膜に形
成される潜像の高さと所定の現像時間におけるレジスト
パターンのライン幅との間の第1の相関関係を以下に示
す手順により求める。
【0035】まず、露光エネルギー(露光強度×時間)
と潜像高さとの関係を求める。
【0036】シリコン基板上にKrFエキシマレーザー
用レジスト”ASKA”を0.98μmの膜厚に堆積し
てレジスト膜を形成した後、該レジスト膜に対してKr
Fエキシマレーザーステッパを用いて22〜38mJ/
cm2 の間で露光エネルギーを変化させて露光を行なっ
た。次に、レジスト膜に対して95℃の温度下で90秒
間の熱処理を行なった後、レジスト膜の表面に形成され
た0.25μmL/S(ラインアンドスペース)パター
ンの潜像高さを原子間力顕微鏡(AFM)を用いて計測
した。
【0037】図2はAFMにより観測されたレジスト膜
表面の断面形状の概略構造を示している。尚、図2にお
いて、Haは露光部の潜像高さを示し、Hbは未露光部
の潜像高さを示している。図2においては潜像高さを分
かり易く表現するために、潜像高さHa,Hbを強調し
て示している。
【0038】図3は露光エネルギーと潜像高さHa,H
bとの関係を示しており、露光エネルギーと潜像の高さ
との間に一定の関係のあることが分かる。図3は複数の
ラインパターンのうち中央のラインパターンを用いて露
光エネルギーと潜像高さとの間の関係を求めたが、この
関係は他のラインパターンにおいても同様である。
【0039】次に、露光エネルギーと所定の現像時間に
より形成されるレジストパターンのライン幅との関係を
求める。
【0040】前記と同様に、露光エネルギーを変化させ
て露光したレジスト膜を現像液:NMD−3(商品名:
TMAH=2.38%)を用いて所定の現像時間例えば
60秒間の現像時間で現像を行なってレジストパターン
を形成し、形成された0.25μmL/Sのレジストパ
ターンのライン幅を測定した。
【0041】図4は、60秒間の現像を行なったときの
露光エネルギーとレジストパターンのライン幅との関係
を示しており、露光エネルギーとレジストパターンのラ
イン幅との間に関係のあることが分かる。
【0042】次に、露光エネルギーと潜像高さとの関係
と、露光エネルギーと所定の現像時間例えば60秒間の
現像を行なったときのレジストパターンのライン幅との
関係とから、図5に示すように、露光後にレジスト膜に
形成される潜像の高さと60秒間の現像を行なったとき
のレジストパターンのライン幅との間の第1の相関関係
を求める。
【0043】第2の工程として、露光エネルギー毎の現
像時間とレジストパターンのライン幅との間の第2の相
関関係を求める。第2の相関関係は、測定した潜像高さ
からレジストパターンのライン幅を予測したとき、ライ
ン幅がスペック外になる場合に、現像時間を変化させて
ライン幅を所定の値に制御するために必要である。
【0044】図6は、一例として露光エネルギーが2
6,30,34mJ/cm2 のときの現像時間とレジス
トパターンのライン幅との第2の相関関係を示してい
る。
【0045】第3の工程として、実際にパターン露光を
行なったときにレジスト膜に形成される潜像の高さを測
定して潜像高さを求める。潜像高さを求める方法は前述
したものと同様であるので、ここでは省略する。
【0046】第4の工程として、前記第1の相関関係か
ら、測定された潜像高さと所定の現像時間例えば60秒
間の現像時間とに対応するレジストパターンのライン幅
である予測ライン幅を求める。以下、第1の相関関係か
ら、測定された潜像高さと所定の現像時間例えば60秒
間の現像時間とに対応する予測ライン幅を求める方法を
具体的に説明する。すなわち、PEB後に潜像高さHa
を測定した結果、潜像高さHaが63nmであったとす
ると、図5に示す関係から、60秒間の現像時間で現像
を行なったときのレジストパターンの予測ライン幅は
0.31μmである。
【0047】第5の工程として、第2の相関関係から、
所定の現像時間と予測ライン幅とに対応する露光エネル
ギーである予測露光エネルギー(レジスト膜に実際に吸
収された露光エネルギーに相当する。)を求める。すな
わち、図6に示す第2の相関関係から、所定の現像時間
例えば60秒間の現像時間で現像を行なったときに0.
31μmの予測ライン幅が得られるのは、露光エネルギ
ーが26J/cm2 のときであると分かるから、26J
/cm2 を予測露光エネルギーと設定する。
【0048】第6の工程として、第2の相関関係から、
レジストパターンの所望のライン幅と予測露光エネルギ
ーとに対応する現像時間を求める。すなわち、図6に示
す第2の相関関係における26J/cm2 を露光エネル
ギーの曲線と所望のライン幅例えば0.25μmのライ
ン幅と対応する現像時間を求めると、現像時間は80秒
が適当であると分かるので、該80秒の現像時間で実際
の現像を行なう。
【0049】以上のように第1の実施形態によると、露
光後に形成される潜像の高さをAFMにより高精度に測
定し、測定された潜像高さから現像時間を設定して現像
工程へフィードフォワドできるため、回折光を用いるこ
となくレジストパターンのライン幅を得ることができる
ので、ウェハ間のレジストパターンのライン幅における
寸法ばらつきを大きく低減することができる。
【0050】以下、第1の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法の第1の評価試験について説明する。
【0051】25枚連続処理のウェハに対して、第1の
実施形態に係るレジストパターン形成方法、すなわちA
FMを用いて測定した潜像高さに基づき現像時間を制御
してレジストパターンを形成した場合と、現像時間を制
御することなく当初の現像時間のままで現像を行なって
レジストパターンを形成した場合とにおけるライン幅の
寸法ばらつきを検証した。図7は、現像時間の制御をし
た場合としなかった場合とにおけるライン幅の寸法ばら
つきを示しており、図7から明らかなように、AFMに
より測定した潜像高さにより現像時間を制御した場合の
方が寸法ばらつきを低減することができる。
【0052】以下、第1の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法の第2の評価試験について説明する。
【0053】25枚連続処理のウェハに対して、第1の
実施形態に係るレジストパターン形成方法、すなわちア
ルミニウム基板上のレジスト膜に形成された潜像の高さ
をAFMを用いて測定した結果に基づき現像時間を制御
してレジストパターンを形成した場合と、現像時間を制
御することなく当初の現像時間のままで現像を行なって
レジストパターンを形成した場合と、従来技術の項で説
明した光回折方式を用いて測定した光強度に基づき現像
時間を制御してレジストパターンを形成した場合とにお
けるライン幅の寸法ばらつきを検証した。図8は、前記
の検証結果を示しており、AFMにより測定した潜像高
さに基づき現像時間を制御した場合は、現像時間を制御
しなかった場合はもちろん、光回折方式を用いて現像時
間を制御した場合に比べても、ライン幅の寸法ばらつき
を低減できることが明らかである。AFM方式が光回折
方式に比べてライン幅の寸法ばらつきを低減できるの
は、光回折方式の場合、レジスト膜中に透過した検出用
レーザー光がアルミニウム基板のグレインにより乱反射
され、この反射光が本来の検出光に合成されるため検出
精度が劣化するのに対して、AFM方式の場合、レジス
ト膜の表面に形成される潜像の高さを回折光を用いるこ
となく測定するため、基板の影響を受け難いので、高精
度な制御が可能になるものと思われる。
【0054】以下、第1の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法の第3の評価試験について説明する。
【0055】25枚連続処理のウェハに対して、第1の
実施形態に係るレジストパターン形成方法、すなわちシ
リコン基板上のレジスト膜に露光された0.25μmの
孤立パターンに形成された潜像の高さをAFMを用いて
測定した結果に基づき現像時間を制御してレジストパタ
ーンを形成した場合と、現像時間を制御することなく当
初の現像時間のままで現像を行なってレジストパターン
を形成した場合とにおけるライン幅の寸法ばらつきを検
証した。図9から明らかなように、AFMにより測定し
た潜像高さにより現像時間を制御した場合の方が寸法ば
らつきを低減することができる。
【0056】尚、第1の実施形態においては、露光後に
レジスト膜に形成される潜像の高さと現像工程において
レジストパターンのライン幅に影響を与えるパラメータ
ーの所定値におけるレジストパターンのライン幅との間
の第1の相関関係を求めたが、これに代えて、露光後に
レジスト膜に形成される潜像の高さと熱処理工程におい
てレジストパターンのライン幅に影響を与えるパラメー
ターの所定値におけるレジストパターンのライン幅との
間の第1の相関関係を求め、該第1の相関関係から、前
記潜像高さと前記パラメーターの所定値とに対応するレ
ジストパターンのライン幅である予測ライン幅を求めて
もよい。この場合、熱処理工程においてレジストパター
ンのライン幅に影響を与えるパラメーターとしては、例
えば熱処理時間又は熱処理温度等が挙げられる。
【0057】(実施形態2)図10は本発明の第2の実
施形態に係るレジストパターン形成方法のプロセスシー
ケンスの概略を説明する図であって、図10に示すよう
に、基板上にレジスト膜を形成した後、該レジスト膜に
所定のパターンを露光し、パターンが露光されたレジス
ト膜に対して熱処理(PEB)を行ない、その後、AF
Mにより潜像の形状つまり潜像の高さを測定する。そし
て、あらかじめ求めておいた潜像の形状と現像後のパタ
ーンの寸法との相関関係からシリル化処理時間を定め、
該シリル処理時間に基づいてレジスト膜の表面にシリル
化処理を行ない。その後、ドライ現像を行なってレジス
トパターンを形成するものである。
【0058】以下、第2の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法について図11〜図13を参照しながら詳
細に説明する。第2の実施形態においては、修飾膜形成
工程において修飾膜の幅に影響を与えるパラメーターと
してシリル化処理の処理時間を選定するが、前記パラメ
ーターはシリル化処理の処理時間には限られず、他の種
類の修飾膜の形成に要する処理時間であってもよいと共
に、処理温度であってもよい。
【0059】第1工程として、露光後にレジスト膜に形
成される潜像の高さと所定のシリル化処理時間における
シリル化膜の幅との間の第1の相関関係を以下の手順に
より求める。
【0060】まず、露光エネルギーと潜像高さとの関係
を求める。
【0061】シリコン基板上にシプレー社製のSAL6
01よりなるレジストを1μmの膜厚に堆積してレジス
ト膜を形成した後、該レジスト膜に対してKrFエキシ
マレーザステッパを用いて露光エネルギーを変化させて
露光した。第2の実施形態における露光エネルギーの大
きさについては、第1の実施形態と異なり、シリル化処
理に適した値を選ぶ。次に、レジスト膜に対して110
℃の温度下で60秒間の熱処理を行なった後、第1の実
施形態と同様にして、潜像の高さをAFMで求めること
により、露光エネルギーと潜像高さとの関係を求める。
【0062】次に、露光エネルギーと所定時間のシリル
化処理により形成されるシリル化膜の幅との関係を求め
る。すなわち、露光エネルギーを変化させて露光したレ
ジスト膜に対してヘキサメチルシクロトリシラザン(H
MCTS)の溶液を用いて、25℃で液相で所定の処理
時間でシリル化処理を行なってシリル化膜を形成した。
図11は、シリル化処理をした後に形成される0.5μ
mのL/Sのシリル化膜の断面形状を示しており、未露
光部には選択的にシリル化膜が形成される。形成される
シリル化膜の幅は露光エネルギーに依存しているので、
露光エネルギーとシリル化膜の幅との間には所定の関係
がある。尚、図11において、1はシリコン基板、2は
シリコン基板1の上に形成されたレジスト膜、3はレジ
スト膜2の表面に形成されたシリル化膜3をそれぞれ示
している。
【0063】次に、露光エネルギーと潜像高さとの関係
と、露光エネルギーと所定の処理時間のシリル化処理を
行なったときのシリル化膜の幅との関係とから、潜像高
さと所定の処理時間のシリル化処理を行なったときのシ
リル化膜の幅との間の第1の相関関係を求める。
【0064】第2の工程として、露光エネルギー毎のシ
リル化処理時間とシリル化膜の幅との間の第2の相関関
係を求める。第2の相関関係は、測定した潜像高さから
シリル化膜の幅を予測したとき、シリル化膜の幅がスペ
ック外になる場合、シリル化処理時間を変化させてシリ
ル化膜の幅を所定値に制御するために必要である。
【0065】図12は、露光エネルギーが110,13
0,150mJ/cm2 のときのシリル化処理時間とシ
リル化膜の幅との第2の相関関係を示しており、図12
から、露光エネルギー毎にシリル化処理時間とシリル化
膜の幅との間に相関関係のあることが分かる。
【0066】第3の工程として、実際にパターン露光を
行なったときにレジスト膜に形成される潜像の高さを測
定して潜像高さを求める。
【0067】第4の工程として、第1の相関関係から、
測定された潜像高さと所定のシリル化処理時間とに対応
するシリル化膜の幅であるシリル化膜の予測幅を求め
る。
【0068】第5の工程として、第2の相関関係から、
所定のシリル化処理時間とシリル化膜の予測幅とに対応
する露光エネルギーである予測露光エネルギー(レジス
ト膜に実際に吸収された露光エネルギーに相当する。)
を求める。
【0069】第6の工程として、第2の相関関係から、
シリル化膜の所望の幅と予測露光エネルギーとに対応す
るシリル化処理時間を求め、該シリル化処理時間で実際
のシリル化処理を行なった後、シリル化膜が形成された
レジスト膜に対してO2 プラズマによるRIEエッチン
グを行ない、その後、所定の現像を行なってレジストパ
ターンを形成する。
【0070】シリル化膜とレジスト膜とのエッチング選
択比は16程度と高いため、最終的にドライ現像を行な
った後に形成されるレジストパターンのライン幅はシリ
ル化膜の幅に大きく依存する。従って、第2の実施形態
に示すように、シリル化処理時間をフィードフォワード
制御することにより、ウェハ間のレジストパターンのラ
イン幅の寸法ばらつきを低減することができる。実際に
25枚のウェハに対して連続処理を行なったところ、シ
リル化処理時間のフィードフォワード制御をすることに
よって、0.5μmL/Sのウェハ間の寸法ばらつきが
±0.03μmから±0.015μmに低減できること
を確認した。
【0071】以上のように、第2の実施形態によると、
潜像の高さをAFMにより高精度に計測し、計測された
潜像高さに基づき得られるシリル化処理時間をシリル化
処理工程へフィードフォワドできるので、ウェハ間にお
けるライン幅の寸法ばらつきを大きく低減することがで
きる。尚、シリル化処理前の熱処理の前にAFMによる
潜像形状の計測を行ない、シリル化処理前の熱処理工程
の処理時間をフィードフォワドしても同様の効果があ
る。
【0072】尚、第1の実施形態において、レジスト膜
としてはKrFエキシマレーザー用レジスト”ASK
A”を用いたが、他のKrFエキシマレーザー用レジス
トを用いてもよいし、g線用・i線用・ArFエキシマ
レーザー用・X線用・荷電ビーム用のレジストでもよ
い。これらのレジストを用いる場合には、露光光として
はレジストに対応するものを用いる。また、現像液とし
ては、NMD−3を用いたが、これに代えて、他の現像
液を用いてもよいと共に、ウェット現像に代えてドライ
現像を行なってもよい。
【0073】また、第2の実施形態において、レジスト
膜はSAL601を用いたが、他のg線用、i線用、K
rFエキシマレーザー用、ArFエキシマレーザー用、
X線用、荷電ビーム用のレジストでもよい。
【0074】また、第1又は第2の実施形態において。
潜像の高さをAFMにより測定したが、これに代えて、
レジスト膜の表面に形成される潜像の高さをnmオーダ
ーで測定できるものを適宜用いることができ、また、潜
像の高さの測定はオフラインで行なったがインラインで
行なってもよいし、現像時間の制御又は表面修飾の処理
時間の制御を自動化してもよい。
【0075】(実施形態3)図13は本発明の第3の実
施形態に係るレジストパターン形成方法のプロセスシー
ケンス説明図であって、図13に示すように、基板上に
レジスト膜を形成した後、レジスト膜に所定のパターン
を露光し、その後、パターン露光されたレジスト膜にお
ける露光部又は未露光部に選択的に表面修飾膜を形成し
た後、表面修飾膜の幅をAFMにより測定する。そし
て、あらかじめ求めておいた表面修飾膜の幅と現像後の
パターン寸法との間の相関関係からパターン寸法を予測
し、予測したパターン寸法が許容範囲内にある場合には
レジスト膜に対して現像を行なう一方、予測したパター
ン寸法が許容範囲内にない場合には表面修飾膜及びレジ
スト膜を除去する。
【0076】以下、第3の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法を図14〜図17を参照しながら詳細に説
明する。
【0077】まず、図14に示すように、シリコン基板
1の上に、1、2、3、4ーテトラヒドロナフチリデン
イミノーp−スチレンスルフォネートとメタクリル酸メ
チルとの共重合体よりなるレジスト膜2を1μmの膜厚
に形成した後、KrFエキシマレーザステッパを用いて
レジスト膜2の所定のパターンを露光して、レジスト膜
2の露光部の表面に酸を発生させる。その後、レジスト
膜2を30℃の温度下における95%の湿度状態に保持
して、レジスト膜2の表面にアルコキシシランガスとし
てのメチルトリエトキシシラン(MTEOS)と水蒸気
とを供給して、レジスト膜2の露光部の表面に選択的に
金属酸化膜としてのポリシロキサンよりなる0.5μm
のL/Sの表面修飾膜4を形成した後、該表面修飾膜4
の幅:W20をAFMにより測定する。
【0078】次に、表面修飾膜4が形成されたレジスト
膜2に対してO2 プラズマによるRIEエッチングを行
なって、図15に示すような0.5μmのL/Sのレジ
ストパターン5を形成した後、該レジストパターン5の
ライン幅:W21をAFMにより測定する。
【0079】次に、表面修飾膜4の幅:W20と現像後の
レジストパターン5のライン幅:W21との間の相関関係
を図16に示すように求めておく。
【0080】次に、前記同様にして、実際のレジスト膜
に所定のパターンを露光した後、所定のパターンが露光
された実際のレジスト膜の表面に実際の表面修飾膜を形
成し、該実際の表面修飾膜の幅を測定する。
【0081】次に、図16に示す表面修飾膜4の幅:W
20と現像後のレジストパターン5のライン幅:W21との
間の相関関係から実際の表面修飾膜の幅と対応するレジ
ストパターンのライン幅である予測ライン幅を求める。
尚、図16においては、縦軸は、表面修飾層の幅及びレ
ジストパターンのライン幅を示している。そして、予測
ライン幅がレジストパターンのライン幅の許容範囲に入
っているか否かを判断し、予測ライン幅がレジストパタ
ーンのライン幅の許容範囲に入っている場合には、レジ
スト膜2を例えばO2 プラズマによるRIEエッチング
を行なう。
【0082】一方、予測ライン幅がレジストパターンの
ライン幅の許容範囲に入っていない場合には、図17に
示すような工程を行なう。すなわち、図17(a)に示
すように、シリコン基板10の上に、素子分離層11、
ポリシリコン膜12、シリコン酸化膜13及びレジスト
膜14が順次形成され、レジスト膜14に形成されたポ
リシロキサンよりなる表面修飾膜15の幅と対応する予
測ライン幅がレジストパターンのライン幅の許容範囲に
入っていない場合には、図17(b)に示すように、表
面修飾膜15をCF4 のプラズマにより除去した後、図
17(c)に示すように、レジスト膜14をO2 プラズ
マにより除去して、シリコン基板10を再生する。この
ようにすると、素子分離層11、ポリシリコン膜12及
びシリコン酸化膜13が形成されているシリコン基板1
0にダメージを与えることなく再生することができる。
その後、再生されたシリコン基板10の上に前記と同様
にしてレジスト膜を形成し、レジストパターンを形成す
ることができる。前記のようにシリコン基板10がダメ
ージを受けていないので、再度、形成されたレジストパ
ターンによりシリコン酸化膜13及びポリシリコン膜1
2に対してエッチングを行なって例えばゲート電極を形
成しても、半導体素子の特性がばらつく等の問題が起き
ることがない。
【0083】第3の実施形態によると、ポリシロキサン
よりなる表面修飾膜15の幅をAFMにより高精度に測
定することにより、レジスト膜14に対する現像工程を
行なわなくても、測定された表面修飾膜15の幅に基づ
きレジストパターンのライン幅を正確に予測でき、ライ
ン幅が許容範囲を越える場合にはダメージレスでシリコ
ン基板10を再生できるので、ウェハ間におけるレジス
トパターンのライン幅の寸法ばらつきを低減することが
できる。
【0084】尚、第3の実施形態においては、レジスト
パターンのライン幅が許容範囲を越える場合には、CF
4 のプラズマにより表面修飾膜15を除去した後、O2
プラズマによりレジスト膜14を除去したが、これに代
えて、HFにより表面修飾膜15を除去した後、アセト
ン等の有機溶剤によりレジスト膜14を除去してもよ
い。
【0085】また、第3の実施形態においては、表面修
飾膜は金属酸化膜であったが、これに代えて、第2の実
施形態において示したシリル化膜であってもよい。
【0086】
【発明の効果】請求項1の発明に係るレジストパターン
形成方法によると、露光後にレジスト膜の表面に形成さ
れる潜像の高さを測定することにより、レジスト膜の露
光に実際に適用された露光条件と対応する現像工程にお
けるパラメーターの値を得ることができ、該パラメータ
ーの値に基づき現像を行なうと、レジストパターンの所
望のライン幅を実現することができるため、回折光を用
いることなくレジストパターンのライン幅を正確に予測
できるので、パターン露光の露光条件がばらついても、
ウェハ間におけるライン幅の寸法ばらつきがなく安定し
たレジストパターンのライン幅を得ることができる。
【0087】請求項2の発明に係るレジストパターン形
成方法によると、パラメーターは現像時間であるため、
レジストパターンのライン幅に与える影響の大きい現像
時間を制御できるので、ウェハ間におけるライン幅の寸
法ばらつきを一層低減することができる。
【0088】請求項3の発明に係るレジストパターン形
成方法によると、請求項1の発明の現像工程においてレ
ジストパターンのライン幅に影響を与えるパラメーター
を、熱処理工程においてレジストパターンのライン幅に
影響を与えるパラメーターに置き換えており、該熱処理
工程におけるパラメーターの値に基づき熱処理を行なう
と、レジストパターンの所望のライン幅を実現すること
ができるため、回折光を用いることなくレジストパター
ンのライン幅を正確に予測できるので、パターン露光の
露光条件がばらついても、ウェハ間におけるライン幅の
寸法ばらつきがなく安定したレジストパターンのライン
幅を得ることができる。
【0089】請求項4の発明に係るレジストパターン形
成方法によると、パラメーターは熱処理時間又は熱処理
温度であるため、レジストパターンのライン幅に与える
影響の大きい熱処理の時間又は温度を制御できるので、
ウェハ間におけるライン幅の寸法ばらつきを一層低減す
ることができる。
【0090】請求項5の発明に係るレジストパターン形
成方法によると、露光後にレジスト膜の表面に形成され
る潜像の高さを測定することにより、レジスト膜の露光
に実際に適用された露光条件に対応するパラメーターの
値を得ることができ、該パラメーターの値に基づき表面
修飾膜を形成すると、所望の幅を有する表面修飾膜を形
成でき、また、レジストパターンのライン幅はレジスト
膜に形成される表面修飾膜の幅に大きく依存するため、
回折光を用いることなくレジストパターンのライン幅を
正確に制御できるので、パターン露光の露光条件がばら
ついても、ウェハ間におけるライン幅の寸法ばらつきが
なく安定したレジストパターンのライン幅を得ることが
できる。
【0091】請求項6の発明に係るレジストパターン形
成方法によると、パラメーターは熱処理時間又は熱処理
温度であるため、表面修飾膜の幅に与える影響の大きい
熱処理の時間又は温度を制御できるので、ウェハ間にお
けるライン幅の寸法ばらつきを一層低減することができ
る。
【0092】請求項7の発明に係るレジストパターン形
成方法によると、凹凸形状をnmオーダーで計測できる
原子間力顕微鏡により潜像の高さを求めるため、潜像の
高さをnmオーダーで計測でき、現像工程、熱処理工程
又は表面修飾膜形成工程におけるパラメーターの値を正
確に得られるので、レジストパターンの所望のライン幅
を極めて正確に得ることができる。
【0093】請求項8の発明に係るレジストパターン形
成方法によると、レジスト膜に形成された表面修飾膜の
幅を測定することにより、レジストパターンのライン幅
をほぼ正確に予測することができ、正確に予測されるラ
イン幅が許容範囲内にないときにレジスト膜を除去する
ため、基板を露出することなく不良のレジスト膜を除去
できるので、基板が受けるダメージが大きく低減され、
これにより、ウェハ間におけるライン幅の寸法ばらつき
及び半導体素子等の特性のばらつきを低減することがで
きる。
【0094】請求項9の発明に係るレジストパターン形
成方法によると、表面修飾膜は、パターン露光されたレ
ジスト膜の露光部に水を吸収させた後、水を吸収した露
光部の表面に水及び金属アルコキシドを供給することに
よって、露光部の表面に形成される金属酸化膜であるた
め、表面修飾膜として金属酸化膜を形成する場合に、金
属酸化膜の幅を測定することにより、レジストパターン
のライン幅をほぼ正確に予測することができる。
【0095】請求項10の発明に係るレジストパターン
形成方法によると、表面修飾膜はシリル化膜であるた
め、表面修飾膜としてシリル化膜を形成する場合に、シ
リル化膜の幅を測定することにより、レジストパターン
のライン幅をほぼ正確に予測することができる。
【0096】請求項11の発明に係るレジストパターン
の形成方法によると、凹凸形状をnmオーダーで計測で
きる原子間力顕微鏡により表面修飾膜の幅を求めるた
め、表面修飾膜の幅をnmオーダーで計測することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るレジストパター
ン形成方法のプロセスシーケンスの概略図である。
【図2】前記第1の実施形態に係るレジストパターン形
成方法においてAFMにより観測されたレジスト膜表面
の概略断面図である。
【図3】前記第1の実施形態に係るレジストパターン形
成方法における露光エネルギーと潜像高さとの関係を示
す図である。
【図4】前記第1の実施形態に係るレジストパターン形
成方法における露光エネルギーとレジストパターンのラ
イン幅との関係を示す図である。
【図5】前記第1の実施形態に係るレジストパターン形
成方法における潜像の高さとレジストパターンのライン
幅との間の第1の相関関係を示す図である。
【図6】前記第1の実施形態に係るレジストパターン形
成方法における現像時間とレジストパターンのライン幅
との間の第2の相関関係を示す図である。
【図7】前記第1の実施形態に係るレジストパターン形
成方法の評価試験を示す図であって、現像時間の制御し
た場合及び現像時間を制御しなかった場合におけるライ
ン幅の寸法ばらつきを示す図である。
【図8】前記第1の実施形態に係るレジストパターン形
成方法の評価試験を示す図であって、現像時間を制御し
た場合、現像時間を制御しなかった場合及び光回折方式
を用いて現像時間を制御した場合におけるライン幅のば
らつきを示す図である。
【図9】前記第1の実施形態に係るレジストパターン形
成方法の評価試験を示す図であって、現像時間の制御し
た場合及び現像時間を制御しなかった場合におけるライ
ン幅の寸法ばらつきを示す図である。
【図10】本発明の第2の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法のプロセスシーケンスの概略図である。
【図11】本発明の第2の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法におけるシリル化処理の後に形成されるシ
リル化膜の断面形状を示す断面図である。
【図12】本発明の第2の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法におけるシリル化処理時間とシリル化膜の
幅との関係を示す図である。
【図13】本発明の第3の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法のプロセスシーケンスの概略図である。
【図14】前記第3の実施形態に係るレジストパターン
形成方法の一工程を示す断面図である。
【図15】前記第3の実施形態に係るレジストパターン
形成方法の一工程を示す断面図である。
【図16】前記第3の実施形態に係るレジストパターン
形成方法における露光量とラインパターン寸法との関係
を示す図である。
【図17】前記第3の実施形態に係るレジストパターン
形成方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 レジスト膜 3 シリル化膜 4 表面修飾膜 5 レジストパターン 10 シリコン基板 11 素子分離層 12 ポリシリコン膜 13 シリコン酸化膜 14 レジスト膜 15 表面修飾膜

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にレジスト膜を形成するレジスト
    膜形成工程と、前記レジスト膜に所定のパターンを露光
    する露光工程と、所定のパターンが露光されたレジスト
    膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程とを
    備えたレジストパターン形成方法であって、 露光後にレジスト膜に形成される潜像の高さと現像工程
    においてレジストパターンのライン幅に影響を与えるパ
    ラメーターの所定値におけるレジストパターンのライン
    幅との間の第1の相関関係、及び、露光エネルギー又は
    露光焦点よりなる露光条件毎における前記パラメーター
    の所定値とレジストパターンのライン幅との間の第2の
    相関関係を求めておく工程と、 実際に露光されたレジスト膜に形成される潜像の高さを
    測定して潜像高さを求める工程と、 前記第1の相関関係から、前記潜像高さと前記パラメー
    ターの所定値とに対応するレジストパターンのライン幅
    である予測ライン幅を求める工程と、 前記第2の相関関係から、前記パラメーターの所定値と
    前記予測ライン幅とに対応する前記露光条件である予測
    露光条件を求める工程と、 前記第2の相関関係から、レジストパターンの所望のラ
    イン幅と前記予測露光条件とに対応する前記パラメータ
    ーの値を求め、該パラメーターの値に基づきレジストパ
    ターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする
    レジストパターン形成方法。
  2. 【請求項2】 前記現像工程におけるレジストパターン
    のライン幅に影響を与えるパラメーターは現像時間であ
    ることを特徴とする請求項1に記載のレジストパターン
    形成方法。
  3. 【請求項3】 基板上にレジスト膜を形成するレジスト
    膜形成工程と、前記レジスト膜に所定のパターンを露光
    する露光工程と、所定のパターンが露光されたレジスト
    膜に熱処理を行なう熱処理工程と、熱処理が行なわれた
    レジスト膜を現像してレジストパターンを形成するレジ
    ストパターン形成工程とを備えたレジストパターン形成
    方法であって、 露光後にレジスト膜に形成される潜像の高さと熱処理工
    程においてレジストパターンのライン幅に影響を与える
    パラメーターの所定値におけるレジストパターンのライ
    ン幅との間の第1の相関関係、及び、露光エネルギー又
    は露光焦点よりなる露光条件毎における前記パラメータ
    ーの所定値とレジストパターンのライン幅との間の第2
    の相関関係を求めておく工程と、 実際に露光されたレジスト膜に形成される潜像の高さを
    測定して潜像高さを求める工程と、 前記第1の相関関係から、前記潜像高さと前記パラメー
    ターの所定値とに対応するレジストパターンのライン幅
    である予測ライン幅を求める工程と、 前記第2の相関関係から、前記パラメーターの所定値と
    前記予測ライン幅とに対応する前記露光条件である予測
    露光条件を求める工程と、 前記第2の相関関係から、レジストパターンの所望のラ
    イン幅と前記予測露光条件とに対応する前記パラメータ
    ーの値を求め、該パラメーターの値に基づきレジスト膜
    に熱処理を行なう工程とを備えていることを特徴とする
    レジストパターン形成方法。
  4. 【請求項4】 前記熱処理工程におけるレジストパター
    ンのライン幅に影響を与えるパラメーターは処理時間又
    は処理温度であることを特徴とする請求項3に記載のレ
    ジストパターン形成方法。
  5. 【請求項5】 基板上にレジスト膜を形成するレジスト
    膜形成工程と、前記レジスト膜に所定のパターンを露光
    する露光工程と、所定のパターンが露光されたレジスト
    膜に表面修飾膜を形成する修飾膜形成工程と、表面修飾
    膜が形成されたレジスト膜を現像してレジストパターン
    を形成する現像工程とを備えたレジストパターン形成方
    法であって、 露光後にレジスト膜に形成される潜像の高さと修飾膜形
    成工程において表面修飾膜の幅に影響を与えるパラメー
    ターの所定値における表面修飾膜の幅との間の第1の相
    関関係、及び、露光エネルギー又は露光焦点よりなる露
    光条件毎における前記パラメーターの所定値と表面修飾
    膜の幅との間の第2の相関関係を求めておく工程と、 実際に露光されたレジスト膜に形成される潜像の高さを
    測定して潜像高さを求める工程と、 前記第1の相関関係から、前記潜像高さと前記パラメー
    ターの所定値とに対応する表面修飾膜の幅である予測修
    飾膜幅を求める工程と、 前記第2の相関関係から、前記パラメーターの所定値と
    前記予測修飾膜幅とに対応する前記露光条件である予測
    露光条件を求める工程と、 前記第2の相関関係から、表面修飾膜の所望の幅と前記
    予測露光条件とに対応する前記パラメーターの値を求
    め、該パラメーターの値に基づき表面修飾膜を形成する
    工程とを備えていることを特徴とするレジストパターン
    形成方法。
  6. 【請求項6】 前記修飾膜形成工程における表面修飾膜
    の幅に影響を与えるパラメーターは処理時間又は処理温
    度であることを特徴とする請求項5に記載のレジストパ
    ターン形成方法。
  7. 【請求項7】 前記潜像高さは原子間力顕微鏡により求
    めることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記
    載のレジストパターン形成方法。
  8. 【請求項8】 レジスト膜に形成された表面修飾膜の幅
    と、該表面修飾膜が形成されたレジスト膜を現像して得
    られるレジストパターンのライン幅との間の相関関係を
    求めておく工程と、 基板上に実際のレジスト膜を形成する工程と、 前記実際のレジスト膜に所定のパターンを露光する工程
    と、 所定のパターンが露光された実際のレジスト膜の表面に
    実際の表面修飾膜を形成する工程と、 前記実際の表面修飾膜の幅を測定し、前記の相関関係か
    ら前記実際の表面修飾膜の幅と対応するレジストパター
    ンのライン幅である予測ライン幅を求める工程と、 前記予測ライン幅が所望のライン幅の許容範囲内である
    か否かを判断し、前記予測ライン幅が許容範囲内にある
    ときには前記実際のレジスト膜に対して現像を行なって
    レジストパターンを形成する一方、前記予測ライン幅が
    許容範囲内にないときには前記実際のレジスト膜を除去
    する工程とを備えていることを特徴とするレジストパタ
    ーン形成方法。
  9. 【請求項9】 前記レジスト膜はパターン露光されると
    酸を発生するレジストよりなり、 前記表面修飾膜は、パターン露光された前記レジスト膜
    の露光部に水を吸収させた後、水を吸収した前記露光部
    の表面に水及び金属アルコキシドを供給することによっ
    て、前記露光部の表面に形成される金属酸化膜であるこ
    とを特徴とする請求項5、6又は8に記載のレジストパ
    ターン形成方法。
  10. 【請求項10】 前記表面修飾膜は、パターン露光され
    た前記レジスト膜の未露光部の表面に形成されるシリル
    化膜であることを特徴とする請求項5、6又は8に記載
    のレジストパターン形成方法。
  11. 【請求項11】 前記表面修飾膜の幅は原子間力顕微鏡
    により求めることを特徴とする請求項8〜10のいずれ
    か1項に記載のレジストパターン形成方法。
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JP2008219055A (ja) * 1998-07-02 2008-09-18 Toshiba Corp 加熱装置の評価方法とパターン形成方法及び加熱装置の制御方法

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