JP2000292903A

JP2000292903A - マスクパターンの設計方法および被露光基板の設計方法

Info

Publication number: JP2000292903A
Application number: JP10370799A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kubota; 浩之久保田; Tsuneo Terasawa; 恒男寺澤; Toshihiko Tanaka; 稔彦田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】光リソグラフィにおいて、被露光基板の層構造
の影響を考慮して所望のレジストパターンが形成できる
ようにマスクパターン輪郭を補正する方法および被露光
基板のレジスト膜厚を設定する方法を提供する。【解決手段】被露光基板の層構造を考慮して、レジスト
膜内の平均感光剤濃度分布および形成されるパターン輪
郭を数値計算により予測し、予測結果を所望のレジスト
パターンと比較して、マスクパターン輪郭の補正、およ
び被露光基板のレジスト膜厚の設定を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路や液
晶パネル等の製造に用いられる光リソグラフィ技術に係
り、特に被露光基板の層構造の影響を考慮したマスクパ
ターン輪郭の補正方法および被露光基板中のレジスト膜
厚の設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被露光基板表面に投影されるマスクパタ
ーン投影像の光強度分布の計算結果をもとにして光近接
効果補正（ＯＰＣ）を行う試みはシミュレーションベー
スＯＰＣと呼ばれており、例えば、プロシーディング・
オブ・エス・ピー・アイ・イー・オプティカル・マイク
ロリソグラフィ・２７２６（１９９６年）（Proceeding
of SPIE, Optical Microlithography, vol.2726,
（1996））におけるマセマティカル・アンド・シー・エ
ー・ディー・フレームワーク・フォー・プロシキミティ
・コレクション（Mathematical and CAD Framework
for ProximityCorrection）と題する論文等に記載さ
れている。

【０００３】被露光基板の表面に照射される光強度分布
を、例えば、コダック・マイクロエレクトロニクス・セ
ミナー・インターフェース・８５（Kodak Microelectr
onics Seminar Interface '85）におけるモデリング
・アエリアル・イメージズ・イン・ツー・アンド・スリ
ー・ディメンションズ（Modeling Aerial Imagesin
Two and Three Dimensions）と題する論文に記載さ
れている方法等により求め、計算された光強度分布をも
とにして、所望のレジストパターンが形成されるように
マスクパターンの輪郭を補正する方法である。

【０００４】また、ＯＰＣを行うもう一つの試みとし
て、ルールベースＯＰＣがある。これは、プロシーディ
ング・オブ・エス・ピー・アイ・イー・オプティカル・
レーザ・マイクロリソグラフィ・２１９７（１９９４
年）（Proceeding of SPIE, Optical/Laser Microl
ithography, vol.2197,（1994））におけるオートメー
ティド・オプティカル・プロキシミティ・コレクション
・ア・ルールス・ベースド・アプローチ（Automated o
ptical proximity correction−a rules-basedappro
ach）と題する論文等に記載されている方法であり、所
定のルールに基づいて、マスクパターン輪郭を補正する
方法である。

【０００５】また、プロシーディング・オブ・エス・ピ
ー・アイ・イー・５３８（１９８５年）（Proc. of S
PIE, 538,（1985））におけるプロリス・ア・コンプレ
ヘンシブ・オプティカル・リソグラフィ・モデル（Prol
ith: A Comprehensive Optical Lithography Mode
l）と題する論文等に記載されているように、米国フィ
ンリ社（FINLE Technology Inc.）製の汎用シミュレ
ータＰＲＯＬＩＴＨ−３Ｄを用いて、光リソグラフィの
様々なパラメータの影響を考慮して、光リソグラフィの
主要全工程を計算することにより、形成されるレジスト
パターンの３次元形状を求め、このレジストパターン形
状をもとにして、シミュレーションベースＯＰＣおよび
ルールベースＯＰＣを行うことも可能である。

【０００６】一方、レジスト膜厚等の変化による寸法変
化を抑制するために、被露光基板中のレジスト層の上層
または下層に反射防止膜を形成する方法がある。反射防
止膜には、レジストの上層に成膜する上層反射防止膜と
レジストの下層に成膜する下層反射防止膜がある。これ
らはレジスト膜厚等の変化によるレジスト層内の定在波
効果の変化を抑制するような複素屈折率を持つ材料を選
び、さらに反射防止効果が大きくなるように膜厚を設定
し、レジストの上層または下層に成膜されたものであ
る。上層反射防止膜としては、例えば、特開昭６０−１
４９１３０号公報等に開示されているＴＡＲＣ（Top A
nti-Reflective Coating）がある。下層反射防止膜と
しては、米国特許４，９１０，１２２号明細書等に開示
されているＢＡＲＣ（Bottom Anti-Reflective Coati
ng）、および特開平８−５５７９１号公報等に開示され
ているＢＡＲＬ（Bottom Anti-Reflective Layer）等
がある。

【０００７】また、レジスト内の感光剤濃度分布から直
接パターン形状を予測する計算方法が特開平１０−２５
６１２０号公報に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記のシミュレーショ
ンベースＯＰＣおよびルールベースＯＰＣにおいて、被
露光基板表面に投影される光強度分布を計算することに
より、マスクパターン輪郭を補正する場合は、レジスト
膜厚および下地層構造および反射防止膜等の条件に依存
するレジストパターン形状の変化を予測できない。

【０００９】また、光リソグラフィの主要全工程を計算
するＰｒｏｌｉｔｈ−３Ｄ等を用いて計算することによ
り得られるレジストパターン形状をもとにして、シミュ
レーションベースＯＰＣおよびルールベースＯＰＣを行
う場合は、被露光基板の層構造も含めた光リソグラフィ
の様々なパラメータの影響を考慮してＯＰＣを行うこと
が可能であるが、計算時間が長く、３次元計算であるた
めデータ容量も大きくなり、大規模パターンに対して、
実用的な計算時間・データ容量で計算することは困難で
ある。

【００１０】また、反射防止膜を用いることにより定在
波効果による寸法変化を抑える方法では、層構造の相違
により寸法差が生じる場合もある。また、反射防止膜を
用いなくても、層構造の相違による寸法差を抑制できる
ことについては触れていない。

【００１１】本発明の課題は、短い計算時間と少ないデ
ータ容量で、レジスト膜厚および下地層構造および反射
防止膜等の影響を考慮して、マスクパターン輪郭を補正
する方法、および被露光基板中のレジスト膜厚を設定す
る方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、特開平１０−
２５６１２０号公報に記載されているシミュレーション
方法をベースとした平均感光剤濃度シミュレーション、
即ち、マスクパターン輪郭、露光光の波長、レンズの開
口数、照明条件、デフォーカスの条件を入力する工程
と、前記レジスト層を含む被露光基板の表面に照射され
る露光光の分布を計算する工程と、露光量、レジストの
膜厚・屈折率・感光パラメータ、下地層の構造・膜厚・
複素屈折率、反射防止膜の膜厚・複素屈折率、基板の複
素屈折率の条件を入力する工程と、前記レジスト層内の
感光剤濃度分布を計算し、前記感光剤濃度分布をレジス
ト層の深さ方向に平均して平均感光剤濃度分布を計算す
る工程と、入力パラメータに基づいて感光剤濃度閾値を
求める工程と、上記感光剤濃度閾値を前記平均感光剤濃
度分布に適用して前記レジストの現像後のパターン輪郭
を数値計算する工程と、計算により得られたレジストパ
ターン輪郭を表示する工程とからなることを特徴とする
レジストパターン輪郭のシミュレーション方法を用い
て、レジスト膜厚および下地層構造および反射防止膜の
影響を考慮したシミュレーションにより、以下のように
して本発明の課題を達成する。

【００１３】まず、被露光基板の表面にパターン情報を
有する露光光を照射することによりレジストパターンを
形成する場合に、平均感光剤濃度シミュレーションにお
いて、マスクパターン寸法・輪郭を変化させながらマス
クパターンにより形成されるレジストパターンの寸法・
輪郭を求める工程と、前記レジストパターン寸法・輪郭
とマスクパターン寸法・輪郭との相関のテーブルを作成
する工程と、前記テーブルと所望のレジストパターン寸
法・輪郭と比較する工程によりマスクパターン寸法・輪
郭を補正することにより本発明の課題は達成される。

【００１４】また、１個の開口パターンが転写される基
板領域が２種類以上の基板構造にまたがる場合に、平均
感光剤濃度分布シミュレーションにより、マスクパター
ン寸法を変化させながら各基板構造上に形成されるレジ
ストパターン寸法・輪郭を求める工程と、前記各基板構
造上の前記レジストパターンの寸法・輪郭とマスクパタ
ーン寸法・輪郭との相関のテーブルを作成する工程と、
前記テーブルと所望のレジストパターン寸法・輪郭と比
較する工程によりマスクパターン寸法・輪郭を補正する
ことによって本発明の課題は達成される。

【００１５】上記のマスクパターン寸法・輪郭の補正方
法は、レジスト膜厚変化に対する寸法変化を抑制するよ
うに反射防止膜を用いるときに、層構造の相違による寸
法差が生じる場合のマスクパターン寸法・輪郭を補正す
る場合にも有効である。

【００１６】また、被露光基板の表面にパターン情報を
有する露光光を照射することによりレジストパターンを
形成する場合に、平均感光剤濃度シミュレーションを用
いて、レジスト膜厚を変化させながら既存のマスクパタ
ーンにより形成されるレジストパターン寸法・輪郭を求
める工程と、前記レジストパターン寸法・輪郭とレジス
ト膜厚との相関のテーブルを作成する工程と、前記テー
ブルと所望のレジストパターン寸法・輪郭と比較する工
程によりレジスト膜厚を所定値に設定することによって
本発明の課題は達成される。

【００１７】また、１個の開口パターンが転写される領
域が２種類以上の基板構造にまたがる場合に、平均感光
剤濃度シミュレーションにより、レジスト膜厚を変化さ
せながら各基板構造上に形成されるレジストパターンの
寸法・輪郭を求める工程と、前記各基板構造上に形成さ
れる前記レジストパターンの寸法・輪郭とレジスト膜厚
との相関のテーブルを作成する工程と、前記テーブルと
所望のレジストパターン寸法・輪郭と比較する工程によ
り、レジスト膜厚を所定値に設定することによって本発
明の課題は達成される。

【００１８】上記のレジスト膜厚の設定方法は、被露光
基板上にレジストパターンを形成する場合に、反射防止
膜を用いずに層構造の相違による寸法差を抑制するうえ
でも有効である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の例として、ここでは主と
して、ＫｒＦエキシマレーザリソグラフィによるパター
ン形成において、被露光基板の層構造の影響を考慮した
寸法予測に基づいたマスクパターン輪郭の補正方法およ
び被露光基板中のレジスト膜厚の設定方法について述べ
る。また、当然のことであるが、本発明は以下の実施形
態により限定されるものではない。

【００２０】（実施形態１）実施形態１では、平均感光
剤濃度シミュレーションにより、被露光基板における反
射防止膜の影響を検討する。

【００２１】図１に、被露光基板の一例として本実施形
態で取り扱う積層構造をなす被露光基板の断面図を示
す。ここで、上層反射防止膜ＴＡＲＣ層１の複素屈折率
は１．７９−ｉ・０．４７、下層反射防止膜ＢＡＲＣ層
３の複素屈折率は１．７９−ｉ・０．４７であるとし
た。また、ＴＡＲＣおよびＢＡＲＣの膜厚は何れも０．
１２μmであるとした。下地層に関しては、下地層ａの
膜厚は０．１０μm、下地層ｂの膜厚は０．２０μm、下
地層ｃの膜厚は０．４０μm、下地層ｄの膜厚は０．０
５μm、下地層ｅの膜厚は０．３０μmであるとした。こ
こで、０．２８μm□孤立ホールパターン（透過率６．
０％ハーフトーンマスク上の開口パターン）を図１に示
す層構造Ａと層構造Ｂ上に転写する場合について平均感
光剤濃度シミュレーションにより検討する。

【００２２】光強度分布計算の条件は、露光光の波長λ
＝０．２４８μm、レンズの開口数ＮＡ＝０．６０、照
明はσ＝０．４０の通常照明であるとした。平均感光剤
濃度分布計算の条件は、露光量Ｄｏｓｅ＝２００mJ／cm
²、レジスト２のＤｉｌｌの感光パラメータはＡ＝−
０．０１μm^-1、Ｂ＝０．３６２μm^-1、Ｃ＝０．００３
３cm²／mJ、レジスト２の屈折率はｎＲｅｓｉｓｔ＝
１．７４、Ｓｉ基板４の複素屈折率はｎＳｉ＝１．５６
−ｉ・３．５６５であるとした。また感光剤濃度閾値は
Ｍａｃｋモデルにより得られるＭ_th＝０．８０を用い
た。

【００２３】図１に示す層構造Ａと層構造Ｂについて、
上層反射防止膜ＴＡＲＣ層１および下層反射防止膜ＢＡ
ＲＣ層３の効果を評価するために、「ＴＡＲＣなし・Ｂ
ＡＲＣなし（Ｃａｓｅ−１）」、「ＴＡＲＣあり・ＢＡ
ＲＣなし（Ｃａｓｅ−２）」、「ＴＡＲＣなし・ＢＡＲ
Ｃあり（Ｃａｓｅ−３）」、「ＴＡＲＣあり・ＢＡＲＣ
あり（Ｃａｓｅ−４）」の４通りの場合について、形成
されるホール寸法のレジスト膜厚依存性（スウィング・
カーブ）を計算した。

【００２４】上記計算結果を図２に示す。そして、層構
造の相違および反射防止膜の有無による膜内干渉効果の
相違が形成されるホール径に及ぼす影響を検討した。

【００２５】反射防止膜が無い場合（Ｃａｓｅ−１）
は、どの層構造でも定在波効果に起因する寸法変動が大
きい。また、層構造が異なれば寸法が極大および極小と
なるレジスト膜厚は異なっている。寸法変動幅（スウィ
ング・カーブの振幅）は、層構造Ａの場合は０．０５７
μm、層構造Ｂの場合は０．０６５μmと予測できた。

【００２６】Ｃａｓｅ−２では、ホール寸法のレジスト
膜厚依存性が少なくなり、寸法が大きいほうにシフトし
た。スウィング・カーブの振幅は層構造Ａ・層構造Ｂの
何れの場合も０．００６μmであった。但し、層構造が
異なれば寸法は異なっており、層構造Ａと層構造Ｂの寸
法差は約０．０２１〜０．０２８μmである。ＴＡＲＣ
の場合は、下地層内の多重干渉がレジスト層内の定在波
効果に及ぼす影響を抑制できないので、本実施形態の条
件下では下地層の構造が異なることによる寸法差が生じ
た。

【００２７】Ｃａｓｅ−３では、寸法が小さい方にシフ
トした。レジスト膜厚の変化に対する寸法変動幅はＣａ
ｓｅ−１よりもかなり小さいがＣａｓｅ−２よりも少し
大きい。スウィング・カーブの振幅は、層構造Ａの場合
は０．０１４μm、層構造Ｂの場合は０．０１７μmであ
った。但し、レジスト膜厚が同じ場合は層構造Ａと層構
造Ｂ上に形成されるホールの寸法差は最大で約０．００
２μmであった。ＢＡＲＣの場合は、下地層の構造の相
違によるレジスト層内の干渉効果の相違を抑制できるた
め、寸法は殆どレジスト膜厚に依存すると考えられる。

【００２８】Ｃａｓｅ−４では、寸法が小さい方にシフ
トした。寸法変動の幅は４通りの反射防止条件の中では
最も小さい。スウィング・カーブの振幅は層構造Ａの場
合は０．００２μm、層構造Ｂの場合は０．００３μmで
ある。また、層構造Ａと層構造Ｂにより形成されるホー
ルの寸法差は最大で約０．００２μmであった。本実施
形態の計算条件下では、ＴＡＲＣとＢＡＲＣを同時に用
いると両反射防止膜の利点を生かせることを予測でき
た。

【００２９】次に、図２に示すレジストパターン寸法の
レジスト膜厚依存性のテーブルをもとにして、マスクパ
ターン輪郭を補正することを試みた。

【００３０】図２に示した計算結果によれば、反射防止
膜がＴＡＲＣのみの場合、層構造Ａと層構造Ｂでは比較
的大きな寸法差が生じている。しかし、プロセス等、何
らかの理由で反射防止膜にはＴＡＲＣのみを用いたいと
きには、上記層構造の相違により無視できない寸法差が
生じる場合がある。このため上記寸法差を抑制するよう
に、あらかじめマスクパターン輪郭を補正しておくこと
が必要となる。

【００３１】ここで、１個の開口パターンが、異なる積
層構造を持つ基板にまたがって転写される場合に、その
マスクパターンを補正する例として、図６（ａ）に示す
透過率６％のハーフトーンマスクパターンを、図３に示
すように層構造Ａと層構造Ｂが隣接して配置されている
被露光基板上に転写する場合について考える。ここで、
図３の層構造Ａは下地層の構成が図１（ａ）、層構造Ｂ
は下地層の構成が図１（ｂ）の構造とし、レジスト膜厚
は０．８０μm、反射防止膜はＴＡＲＣのみであるとす
る。マスクパターンおよびレジスト膜厚および反射防止
条件以外の光強度分布計算、平均感光剤濃度分布計算の
条件は、図２を計算した時と同じであるとした。

【００３２】図７（ａ）は、図６（ａ）に示した補正前
のマスクパターン（透過率６％ハーフトーンを用いた
０．２８μm□孤立ホールパターン）を、図３に示す被
露光基板に転写したときの、平均感光剤濃度分布および
形成されるホール輪郭を示す。図７において、平均感光
剤濃度の等高線は図に数値を示すように、外側から順に
０．９、０．８、０．７、０．６、０．５…である。Ｍ
ａｃｋモデルの閾値に対応する０．８の等高線は形成さ
れるパターン輪郭を表すので太く表示した。この結果、
層構造Ｂ上に形成されるホールの寸法は層構造Ａ上に形
成されるホールの寸法より大きくなり、層構造の相違に
よる寸法差が生じることがわかった。

【００３３】層構造の相違による寸法差を抑制するため
に、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）のマスクパタ
ーンの下半分のみの各辺を０．０１μm相当分だけ内側
にシフトさせた。図６（ｂ）に示すマスクパターンを図
３に示す被露光基板上に転写したときの平均感光剤濃度
分布および形成されるパターン輪郭を図７（ｂ）に示
す。この場合、ホールの輪郭は基板境界部でつながり、
層構造の相違により生じた寸法差を補正できた。

【００３４】（実施形態２）実施形態１の計算条件下で
は、図２に示すように、反射防止膜がＴＡＲＣのみの場
合は、層構造Ａと層構造Ｂでは寸法差が生じている。し
かし、ここでも、プロセス等、何らかの関係で、反射防
止膜はＴＡＲＣのみを用いることとしたい場合は、層構
造の相違により寸法差が生じる場合があるため、その寸
法差を抑制するマスクパターン輪郭の補正が必要とな
る。

【００３５】ここで、レジスト膜厚を０．８０μmとし
て、透過率６％ハーフトーンを用いた図４に示すマスク
パターンを、図３のように層構造Ａと層構造Ｂが隣接し
て配置されている被露光基板上に転写する場合について
考える。光強度分布計算と平均感光剤濃度分布計算の条
件は、マスクパターンおよびレジスト膜厚および反射防
止条件以外は、実施形態１において図２を計算した時と
同じであるとした。

【００３６】図４（ａ）は、補正前のマスクパターン輪
郭であり、このマスクパターンを図３に示す被露光基板
に転写したときの平均感光剤濃度分布と形成されるホー
ル輪郭を図５（ａ）に示す。図５において、平均感光剤
濃度の等高線は外側から順に０．９、０．８、０．７、
０．６、０．５…である。Ｍａｃｋモデルの閾値に対応
する０．８の等高線は形成されるパターン輪郭を表すの
で太く表示した。層構造Ｂ上に形成されるホール寸法は
層構造Ａ上に形成されるホール寸法よりも約０．０２７
μm大きくなった。

【００３７】そこで、層構造の相違による寸法差を抑制
するために、図４（ｂ）に示すように図４（ａ）に示す
２個のホールのうち下のホールの寸法を小さく補正し
た。図４（ｂ）のマスクパターンを図３に示す被露光基
板に転写したときの平均感光剤濃度分布を図５（ｂ）に
示す。この場合は、形成されるホール寸法は一致してお
り、層構造の相違による寸法差を抑制できた。

【００３８】（実施形態３）実施形態３では、所望のパ
ターン形成ができるようにするために、レジスト膜厚を
調節することにより反射防止膜を用いずに所望のパター
ン寸法・輪郭が得られるようにすることを試みる。

【００３９】ここでは、マスクパターンは透過率６％ハ
ーフトーンマスクを用いた０．２６μm□孤立ホールパ
ターンであるとして、このマスクパターンを実施形態１
および実施形態２と同様にして図３に示す被露光基板上
に転写するときに形成されるレジストパターン輪郭を平
均感光剤濃度シミュレーションにより求めた。また、光
強度分布計算および平均感光剤濃度分布計算の条件はマ
スクパターンおよびレジスト膜厚および反射防止条件以
外は実施形態１において図２を計算した時と同じである
とした。

【００４０】図８に、３つの条件下で計算して得られた
平均感光剤濃度分布と形成されるホール輪郭を示す。平
均感光剤濃度分布の等高線は外側から順に０．９、０．
８、０．７、０．６、０．５…である。Ｍａｃｋモデル
の閾値に対応する０．８の等高線は形成されるパターン
輪郭を表すので太く表示した。

【００４１】図８（ａ）は、反射防止膜なしのときに、
層構造Ａと層構造Ｂ上に形成されるホール寸法の差が極
大となるレジスト膜厚０．７８５μmの場合である。下
半分の方がホール寸法が大きくなっている。

【００４２】従来は、ＢＡＲＣを用いることにより、図
８（ｂ）に示すように層構造の相違による寸法差を抑制
していた。

【００４３】本発明では、図２の計算結果より、反射防
止膜無しの場合は、あるレジスト膜厚のときに、層構造
Ａと層構造Ｂ上に形成されるホール寸法が一致すること
に着目して、図８（ｃ）に示すように、反射防止膜を用
いないでレジスト膜厚を０．８０５μmとすると、両層
構造上に形成されるホール寸法を一致させることができ
た。

【００４４】以上より、レジスト膜厚を調節することに
より層構造の相違による寸法差を抑制できることが示さ
れた。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、短い計算時間と少ない
データ容量で被露光基板の層構造の影響を考慮可能な平
均感光剤濃度シミュレーションを用いることにより、所
望のパターンが形成できるように、マスクパターン輪郭
の補正を行うことが可能である。また、平均感光剤濃度
シミュレーションを用いることにより、所望のパターン
形成が可能となるように、被露光基板中のレジストの膜
厚を設定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】被露光基板の層構造の一例を示す断面図。

【図２】形成されるホール寸法のレジスト膜厚依存性を
示す測定図。

【図３】本発明の実施例で用いた被露光基板上の層構造
の配置を示す平面図。

【図４】本発明による補正前後のマスクパターン輪郭の
例を示す平面図。

【図５】図４のマスクパターンを図３の被露光基板に転
写したときに得られる平均感光剤濃度の等高線および形
成されるレジストパターン輪郭を示す図。

【図６】本発明による補正前後のマスクパターン輪郭の
例を示す平面図。

【図７】図６のマスクパターンを図３の被露光基板に転
写したときに得られる平均感光剤濃度の等高線および形
成されるレジストパターン輪郭を示す図。

【図８】孤立ホールパターンを図３の被露光基板に転写
したときに得られる平均感光剤濃度および形成されるレ
ジストパターン輪郭を示す図。

【符号の説明】

１…上層反射防止膜ＴＡＲＣ、２…レジスト層、３…下
層反射防止膜ＢＡＲＣ、４…Ｓｉ基板、５…層構造Ａ、
６…層構造Ｂ、７…０．２８μm□孤立ホール、８…透
過率６％ハーフトーン、９…０．２６μm□孤立ホー
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中稔彦東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 2H095 BA01 BA07 BB01 BB12 BB31 BC13 BD31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被露光基板の表面にパターン情報を有する
露光光を照射することによりレジストパターンを形成す
る場合に、レジスト膜厚および下地層構造および反射防
止膜等の影響を考慮したシミュレーションによりマスク
パターン寸法・輪郭を変化させながらマスクパターンに
より形成されるレジストパターン寸法・輪郭を求める工
程と、前記レジストパターン寸法・輪郭とマスクパター
ン寸法・輪郭との相関のテーブルを作成する工程と、前
記テーブルを所望のレジストパターン寸法・輪郭と比較
することによりマスクパターン寸法・輪郭を補正する工
程とからなることを特徴とするマスクパターンの設計方
法。
【請求項２】請求項１に記載のマスクパターンの設計方
法において、１個の開口パターンにより照射される基板
領域が２種類以上の基板構造にまたがる場合に、それぞ
れの基板構造に対してレジスト膜厚および下地層構造お
よび反射防止膜等の影響を考慮したレジストパターン輪
郭のシミュレーションにより、マスクパターン寸法を変
化させながら各基板構造上に形成されるレジストパター
ンの寸法・輪郭を求める工程と、前記各基板構造上の前
記レジストパターンの寸法・輪郭とマスクパターン寸法
・輪郭との相関のテーブルを作成する工程と、前記テー
ブルを所望のレジストパターン寸法・輪郭と比較するこ
とによりマスクパターン寸法・輪郭を補正する工程とか
らなることを特徴とするマスクパターンの設計方法。
【請求項３】レジスト膜厚変化に対する寸法変化を抑制
するように反射防止膜を用い、層構造の相違による寸法
差が生じる場合に、請求項１または請求項２に記載のマ
スクパターンの設計方法を用いて、所望のレジストパタ
ーン寸法・輪郭と比較することにより、マスクパターン
寸法・輪郭を補正する工程とからなることを特徴とする
マスクパターンの設計方法。
【請求項４】請求項３に記載のマスクパターン設計方法
において、被露光基板に用いられる反射防止膜が上層反
射防止膜（ＴＡＲＣ：Top Anti-Reflective Coatin
g）であることを特徴とするマスクパターンの設計方
法。
【請求項５】請求項１〜４の何れかに記載のマスクパタ
ーンの設計方法において、被露光基板のレジスト膜厚お
よび下地層構造および反射防止膜等の影響を考慮したシ
ミュレーションの方法は、マスクパターン輪郭、露光光
の波長、レンズの開口数、照明条件、デフォーカスの条
件を入力する工程と、前記レジスト層を含む被露光基板
の表面に照射される露光光の分布を計算する工程と、露
光量、レジストの膜厚・屈折率・感光パラメータ、下地
層の構造・膜厚・複素屈折率、反射防止膜の膜厚・複素
屈折率、基板の複素屈折率の条件を入力する工程と、前
記レジスト層内の感光剤濃度分布を計算し、前記感光剤
濃度分布をレジスト層の深さ方向に平均して平均感光剤
濃度分布を計算する工程と、入力パラメータに基づいて
感光剤濃度閾値を求める工程と、上記感光剤濃度閾値を
前記平均感光剤濃度分布に適用して前記レジストの現像
後のパターン輪郭を数値計算する工程と、計算により得
られたレジストパターン輪郭を表示する工程とからなる
レジストパターン輪郭のシミュレーション方法を用いる
ことを特徴とするマスクパターンの設計方法。
【請求項６】請求項１〜５の何れかに記載のマスクパタ
ーン設計方法により設計されたマスク。
【請求項７】被露光基板の表面にパターン情報を有する
露光光を照射することによりレジストパターンを形成す
る場合に、レジスト膜厚および下地層構造および反射防
止膜等の影響を考慮したシミュレーションにより、レジ
スト膜厚を変化させながら既存のマスクパターンにより
形成されるレジストパターン寸法・輪郭を求める工程
と、前記レジストパターン寸法・輪郭とレジスト膜厚と
の相関のテーブルを作成する工程と、前記テーブルを所
望のレジストパターン寸法・輪郭と比較することにより
レジスト膜厚を所定値に設定する工程とからなることを
特徴とする被露光基板の設計方法。
【請求項８】請求項７に記載の被露光基板の設計方法に
おいて、１個の開口パターンが転写される基板領域が２
種類以上の基板構造にまたがる場合に、レジスト膜厚お
よび下地層構造および反射防止膜等の影響を考慮したレ
ジストパターン輪郭のシミュレーションにより、レジス
ト膜厚を変化させながら各基板構造上に形成されるレジ
ストパターンの寸法・輪郭を求める工程と、前記各基板
構造上に形成される前記レジストパターンの寸法とレジ
スト膜厚との相関のテーブルを作成する工程と、前記テ
ーブルと所望のレジストパターン寸法・輪郭と比較する
ことにより、レジスト膜厚を所定値に設定する工程とか
らなることを特徴とする被露光基板の設計方法。
【請求項９】反射防止膜なしの被露光基板の表面にパタ
ーン情報を有する露光光を照射することによりレジスト
パターンを形成する場合に、請求項７または請求項８に
記載の被露光基板の設計方法を用いて、所望のレジスト
パターン寸法・輪郭と比較することにより、レジスト膜
厚を所定値に設定する工程を有することを特徴とする被
露光基板の設計方法。
【請求項１０】請求項７〜９の何れかに記載の被露光基
板の設計方法において、レジスト膜厚および下地層構造
および反射防止膜等の影響を考慮したレジストパターン
輪郭のシミュレーションの方法は、マスクパターン輪
郭、露光光の波長、レンズの開口数、照明条件、デフォ
ーカスの条件を入力する工程と、前記レジスト層を含む
被露光基板の表面に照射される露光光の分布を計算する
工程と、露光量、レジストの膜厚・屈折率・感光パラメ
ータ、下地層の構造・膜厚・複素屈折率、反射防止膜の
膜厚・複素屈折率、基板の複素屈折率の条件を入力する
工程と、前記レジスト層内の感光剤濃度分布を計算し、
前記感光剤濃度分布をレジスト層の深さ方向に平均して
平均感光剤濃度分布を計算する工程と、入力パラメータ
に基づいて感光剤濃度閾値を求める工程と、上記感光剤
濃度閾値を前記平均感光剤濃度分布に適用して前記レジ
ストの現像後のパターン輪郭を数値計算する工程と、計
算により得られたレジストパターン輪郭を表示する工程
とからなるレジストパターン輪郭のシミュレーション方
法を用いることを特徴とする被露光基板の設計方法。
【請求項１１】請求項７〜１０の何れかに記載の被露光
基板の設計方法により設計された被露光基板を用いてパ
ターン露光を行う工程を有することを特徴とする半導体
デバイスの製造方法。