JP2705614B2 - フォトレジストパターンの予測方法 - Google Patents

フォトレジストパターンの予測方法

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JP2705614B2
JP2705614B2 JP3838695A JP3838695A JP2705614B2 JP 2705614 B2 JP2705614 B2 JP 2705614B2 JP 3838695 A JP3838695 A JP 3838695A JP 3838695 A JP3838695 A JP 3838695A JP 2705614 B2 JP2705614 B2 JP 2705614B2
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容由 田邊
智美 塩入
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体集積回路
等の製造工程において、回路パターンの転写に利用され
るフォトマスクパターンを補正する際に使用されるフォ
トレジストパターンの予測方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路などの微細パターン加工
では、ウェハ上にフォトレジスト(以下、レジストとい
う)を塗布し、フォトマスクを通してこのレジストに露
光し、レジストパターンを形成する。従来、ここで用い
られるフォトマスクのパターンは、レジスト上に形成し
ようとする設計パターンと同一、あるいは数倍に拡大さ
れた寸法のものであった。
【0003】しかし、半導体集積回路の微細化に伴い、
前記の方法ではレジスト表面に形成される光学像の忠実
度が低下し、設計パターンとレジストパターンとの間に
差が生じてきている。光学像の忠実度の低下は、特に変
形照明法(特開平4−180612)や位相シフトマス
ク(特開昭62−50811,特開平4−13685
4)を用いる際に激しくなる。
【0004】これに対処するために、フォトマスクのパ
ターンに予め補正を加えておくことによってレジスト表
面に設計パターンに近い光学像を形成し、レジストパタ
ーンを設計パターンに近付ける方法(特開昭63−21
6052,特開平4−179952)が知られている。
これは近接効果補正法と呼ばれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の近接効果補正法
では、図2に示すように、ある一定の設計パターンの輪
郭における光強度を基準として現像後のレジストパター
ンの線幅を予測していた。すなわち、図2(a)に示す
ようにフォトマスクに、レジスト上で0.4μmのライ
ン&スペース(L/S)に対応する遮光膜からなるフォ
トマスクパターン21を設けている。図2(a)に示す
フォトマスクを使ってレジスト表面に光学像を形成する
場合、レジスト表面での光強度分布は、フォトマスクパ
ターン21の真下中央位置で光強度が最小となり、その
位置から左右方向にずれるに従って光強度が漸増する光
強度分布23となる。基準パターンとなるフォトマスク
パターン21の線幅26の寸法を予め決定しておき、フ
ォトマスクパターン21の輪郭28における光強度25
を算出し、この光強度25を、レジストパターンの線幅
を予測する基準として特定しておく。
【0006】レジスト上で0.65μmのライン&スペ
ース(L/S)に対応するフォトマスクパターン22を
用いて光学像を形成する際の線幅27を予測するには、
図2(b)に示すフォトマスクパターン22による光強
度分布24を算出し、この光強度分布24を示す線分と
光強度25の線分との交点29を求め、2つの交点29
間の長さ寸法から現像後のレジストパターンの線幅27
を予測している。なお、従来の光強度計算に用いた露光
条件は、投影露光装置の光源の波長λ=365nm,投
影レンズの開口数NA−0.5,コヒーレンズ因子σ=
0.6としていた。
【0007】しかし、この方法では線幅予測の精度が不
十分であった。図3に、従来法による線幅予測値31と
現像計算による線幅予測値32との比較を示す。現像計
算は実測値に近い値を予測できるが、計算時間が非常に
長くかかるため、近接効果補正法には用いることが困難
である。従来法と現像計算では予測値に大きな差があ
る。従来法によるレジスト線幅予測値を用いて近接効果
補正を施したフォトマスクパターンを現像した場合に得
られるレジスト線幅41を図4に示す。設計寸法に対す
る現像後のレジスト線幅41寸法の線形性が悪い。通
常、フォトマスクパターンは様々な線幅をもつパターン
を含むため、従来法で近接効果補正を行っても良い補正
結果を得ることができない。
【0008】本発明の目的は、フォトマスクパターンの
補正,露光実験のシミュレーション等に必要となる、簡
便かつ精度良く光強度分布からフォトレジストパターン
を予測する方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るフォトレジストパターンの予測方法
は、基準パターンと設計パターンとの異なる光強度分布
に基づき、露光装置を用いてフォトレジスト上に設計パ
ターンを転写する際に形成されるフォトレジストパター
ンの輪郭を予測するフォトレジストパターンの予測方法
であって、基準パターンの輪郭外の任意の位置における
光強度を光強度分布より算出し、前記光強度を閾値とし
て用い、その閾値に該当する光強度の位置を設計パター
ンの光強度分布より算出し、その位置情報に基づいてフ
ォトレジスト上でのフォトレジストパターンの輪郭を予
測するものである。
【0010】また、本発明に係るフォトレジストパター
ンの予測方法は、光強度算出処理と、基準位置算出処理
と、輪郭算出処理とを有し、露光装置を用いてフォトレ
ジスト上に設計パターンを転写する際に形成されるフォ
トレジストパターンの輪郭を前記設計パターンの光強度
分布から予測するフォトレジストパターンの予測方法で
あって、光強度算出処理は、設計パターンとは異なる基
準パターンの光強度分布に基づいて、基準パターンの輪
郭から一定の距離dだけ離れた位置における光強度I0
を求めるものであり、基準位置算出処理は、前記基準パ
ターンの光強度I0と一致する設計パターンの光強度の
位置を設計パターンの光強度分布から探し出し、その位
置を基準位置として特定する処理であり、輪郭算出処理
は、前記基準位置から一定の距離dだけ設計パターンの
輪郭に近い位置を求め、その位置を現像後のレジストパ
ターンの輪郭の予測位置とする処理である。
【0011】また、前記露光装置として投影露光装置を
用いる場合、投影露光装置の光源の波長をλ,レンズの
開口数をNAとしたとき、前記一定の距離dは、前記フ
ォトレジスト上で換算してλ/50NA以上,λ/5N
A以下である。
【0012】
【作用】従来法では、基準パターンの輪郭における光強
度を閾値としている。これは、現像がレジスト表面から
垂直方向に進行することを仮定している。しかし、実際
の現像プロセスを考えると、図5に示すように、レジス
ト上で0.4μmのL/Sに対応するフォトマスクパタ
ーン51を用いて現像を行う場合、5秒間現像した後の
レジスト形状52,10秒間現像した後のレジスト形状
53,20秒間現像した後のレジスト形状54,30秒
間現像した後のレジスト形状55,60秒間現像した後
のレジスト形状56から明らかなように、現像は開口部
の中心から進み始め、パターン51の輪郭付近ではレジ
スト側面から現像が進行している。
【0013】本発明の予測方法では基準パターンの輪郭
から一定の距離dだけ離れた位置における光強度を閾値
として用いるため、輪郭から少し離れた開口部における
光強度が現像に及ぼす影響が取り入れられている。
【0014】距離dの最適値はレジスト膜厚やレジスト
の現像特性等に依存するが、投影露光装置を用いる場
合、光源の波長をλ,開口数をNAとしたとき、レジス
ト上で換算してλ/50NA≦d≦λ/5NAの範囲に
入る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
図1は、本発明の一実施例に係るフォトレジストパター
ンの予測方法を説明する図である。
【0016】図において、本発明に係るフォトレジスト
パターンの予測方法は、基準パターンの輪郭外の任意の
位置における光強度を閾値として用い、前記光強度を基
準として露光装置を用いてフォトレジスト上に転写形成
されるフォトレジストパターンの線幅を予測するもので
あり、さらに具体的には基準パターンを用いてレジスト
表面に光学像を形成する際に該基準パターンの輪郭から
一定の距離dだけ離れた位置における前記レジスト表面
上での光強度をI0とし、設計パターンを用いたレジス
ト表面への光学像形成時の光強度分布から前記光強度I
0と一致するレジスト表面の基準位置を探し出し、その
基準位置からdだけ前記設計パターンの輪郭寄りの位置
を、前記設計パターンを転写するときにレジスト表面に
形成されるフォトレジストパターンの予測位置とし、そ
の予測位置間を結ぶ線分の長さをフォトレジストパター
ンの線幅として予測するものである。
【0017】図1に本発明の具体例を示す。図1(a)
において、11はフォトレジスト(以下、レジストとい
う)上で0.4μmのライン&スペース(L/S)に対
応するフォトマスクパターンであり、フォトマスクパタ
ーン11は遮光膜で形成されており、基準パターンとな
るものである。基準パターンとしてのフォトマスクパタ
ーン11を使って投影露光装置によりレジストを露光す
る際に、0.4μmL/Sのフォトマスクパターン11
を通したレジスト表面での光強度分布13は、フォトマ
スクパターン11の真下位置で光強度が最小となり、そ
の位置から左右にずれるに従って光強度が漸増する。
【0018】図1(b)における12はレジスト上で
0.65μmのライン&スペース(L/S)に対応する
フォトマスクパターンであり、フォトマスクパターン1
2は遮光膜で形成されており、設計パターンとなるもの
である。フォトマスクパターン12を使ってレジストを
露光する際に、フォトマスクパターン12は基準パター
ンのフォトマスクパターン11より線幅が広いため、フ
ォトマスクパターン12を通したレジスト表面での光強
度分布14は、フォトマスクパターン12の真下位置か
ら横方向にずれた位置までの光強度がほぼ一定となり、
しかもその光強度が最小値となり、さらに横方向にずれ
るに従って光強度が漸増する。
【0019】図1に示す実施例において光強度計算に用
いた露光条件は、従来例と同じく投影露光装置の光源の
波長λ=365nm,投影レンズの開口数NA=0.
5,コヒーレンズ因子σ=0.6としている。
【0020】まず図1(a)において、基準パターンと
なるフォトマスクパターン11を用いてレジスト表面に
光学像を形成する際にフォトマスクパターン11の輪郭
18から一定の距離d、具体的にはd=0.06μm離
れた位置19におけるレジスト表面上の光強度15を光
強度分布13から算出し、その値を基準値I0として特
定する。
【0021】次に設計パターンとなるフォトマスクパタ
ーン12を用いたレジスト表面への光学像形成時の光強
度分布から前記基準値I0と一致する光強度をもつレジ
スト表面の基準位置を探し出す。具体的には図1(b)
に示すように基準パターンのフォトマスクパターン11
について特定した光強度15の基準値I0と、設計パタ
ーンのフォトマスクパターン12による光強度分布14
との交点110を求め、その交点110を基準位置とす
る。
【0022】さらに前記基準位置110から距離d、具
体的にはd=0.06μmフォトマスクパターン12の
輪郭に近い位置111を求め、その位置111を現像後
のレジストパターンの予測位置とし、その予測位置11
1,111間を結ぶ線分の長さをフォトマスクパターン
12の線幅17として予測する。
【0023】図6に本発明方法による線幅予測値(設計
パターンとしてのフォトマスクパターン12の線幅17
に対応する値)61と現像計算まで行った場合の線幅予
測値62の比較を示す。本発明方法による予測値は現像
計算とほぼ一致している。この結果を用いて近接効果補
正を行った結果を図7に示す。設計寸法に対する現像後
のレジスト線幅71寸法の線形性は0.3μmから0.
8μmの範囲で保たれている。
【0024】なお、本実施例では1次元的なL/Sパタ
ーンに対し本発明方法を適用したが、本発明方法は任意
の2次元的フォトマスクパターンに対しても同様に適用
可能である。また、本実施例ではフォトマスクパターン
は遮光膜で形成されているが、レベンソン型ハーフトー
ン型等の任意の位相シフトマスンクに対しても容易に適
用可能である。露光装置として投影露光装置のみなら
ず、プロキシミティ露光装置等を用いる場合でも本発明
方法と同様に適用可能である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
準パターンの輪郭から離れた位置のレジスト表面での光
強度を閾値として用い、フォトレジストの輪郭を予測す
るため、パターン輪郭から少し離れた位置の光強度が現
像に及ぼす影響が取り込まれ、光強度分布から簡便な方
法で精度よくレジストパターンの輪郭を予測することが
できる。本発明方法を用いて予測したフォトマスクパタ
ーンの輪郭に基づいてフォトマスクパターンを補正し、
その補正したフォトマスクパターンを用いて露光する場
合、本発明によるフォトマスクパターンの予測輪郭閾値
は、線形性が良いため、設計パターンに近いレジストパ
ターンを得ることができる。従って、製造される半導体
装置の信頼性向上に有効である。また、本発明方法を露
光実験のシミュレーションに用いる場合、現像計算が不
要であるため計算時間が短縮され、業務の効率化に役立
つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の実施例を示す図である。
【図2】従来法によるレジスト線幅予測の一例を示す図
である。
【図3】従来法によるレジスト線幅予値と現像計算によ
るレジスト線幅予測値とを比較した図である。
【図4】従来法によるレジスト線幅予測値を用いて近接
効果補正を施したフォトマスクパターンを現像した場合
に得られるレジスト線幅を示す図である。
【図5】現像途中におけるレジスト形状を示す図であ
る。
【図6】本発明方法によるレジスト線幅予測値と現像計
算によるレジスト予測値を比較した図である。
【図7】本発明方法によるレジスト線幅予測値を用いて
近接効果補正を施したフォトマスクパターンを現像した
場合に得られるレジスト線幅を示す図である。
【符号の説明】
11 基準パターンとなるフォトマスクパターン 12 設計パターンとなるフォトマスクパターン 13 基準パターンのフォトマスクパターンによる光強
度分布 14 設計パターンのフォトマスクパターンによる光強
度分布
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−179952(JP,A) 特開 昭64−44449(JP,A) 特開 平8−76360(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準パターンと設計パターンとの異なる
    光強度分布に基づき、露光装置を用いてフォトレジスト
    上に設計パターンを転写する際に形成されるフォトレジ
    ストパターンの輪郭を予測するフォトレジストパターン
    の予測方法であって、 基準パターンの輪郭外の任意の位置における光強度を光
    強度分布より算出し、 前記光強度を閾値として用い、その閾値に該当する光強
    度の位置を設計パターンの光強度分布より算出し、その
    位置情報に基づいてフォトレジスト上でのフォトレジス
    トパターンの輪郭を予測することを特徴とするフォトレ
    ジストパターンの予測方法。
  2. 【請求項2】 光強度算出処理と、基準位置算出処理
    と、輪郭算出処理とを有し、露光装置を用いてフォトレ
    ジスト上に設計パターンを転写する際に形成されるフォ
    トレジストパターンの輪郭を前記設計パターンの光強度
    分布から予測するフォトレジストパターンの予測方法で
    あって、 光強度算出処理は、設計パターンとは異なる基準パター
    ンの光強度分布に基づいて、基準パターンの輪郭から一
    定の距離dだけ離れた位置における光強度I0を求める
    ものであり、 基準位置算出処理は、前記基準パターンの光強度I0
    一致する設計パターンの光強度の位置を設計パターンの
    光強度分布から探し出し、その位置を基準位置として特
    定する処理であり、 輪郭算出処理は、前記基準位置から一定の距離dだけ設
    計パターンの輪郭に近い位置を求め、その位置を現像後
    のレジストパターンの輪郭の予測位置とする処理である
    ことを特徴とする請求項1に記載のフォトレジストパタ
    ーンの予測方法。
  3. 【請求項3】 前記露光装置として投影露光装置を用い
    る場合、投影露光装置の光源の波長をλ,レンズの開口
    数をNAとしたとき、前記一定の距離dは、前記フォト
    レジスト上で換算してλ/50NA以上,λ/5NA以
    下であることを特徴とする請求項2に記載のフォトレジ
    ストパターンの予測方法。
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JP2007220938A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Nec Electronics Corp シミュレーション方法およびシミュレーションシステム、ならびにマスクパターンの修正方法
JP2008153447A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Nec Electronics Corp シミュレーション方法およびシミュレーションシステム、ならびにマスクパターンの修正方法
CN110361926B (zh) * 2018-04-10 2022-11-18 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 光学邻近效应修正模型及其建立方法和掩膜板的形成方法

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