JP3065217B2 - フォトレジストパターンの形成方法 - Google Patents
フォトレジストパターンの形成方法Info
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Description
においてフォトレジストパターンを形成する方法に関
し、特にフォトレジスト露光におけるフォトレジスト面
の反射率の違いを考慮して露光時間を設定することによ
り、パターン間の線幅(臨界寸法)の均一化(uniformi
ty)を図ったフォトレジストパターンの形成方法に関す
るものである。
めの露光時間設定技術は、ロット単位(1ロットは、通
常ウェハ24枚または48枚からなる)の臨界寸法であ
る微細線幅を形成する際、1枚の試験ウェハを用いて図
1に示されているような露光限界曲線を作成し、この露
光限界曲線に基づいて露光時間を求め、全体のウェハの
露光をこの露光時間で行う方法である。
またはウェハ間において、塗布された膜の厚みの差や基
板の反射条件の違いによってパターンが不均一に形成さ
れて、出来上がりの線幅が不均一になるといった問題点
が生じていた。
するためになされた本発明は、微細パターンの形成時に
おいて、ウェハ間またはロット間の微細線幅の差を減少
させて均一性を向上させるために、反射率を考慮してフ
ォトレジストの露光時間を設定するフォトレジストパタ
ーン形成方法を提供することを目的とする。
成するために、多数のウェハを1単位としてフォトリソ
グラフィ工程を進める場合のフォトレジストパターンの
形成方法において、フォトレジスト面の反射率の違いに
応じて露光時間を異ならせてパターンを形成することを
特徴とする。さらに具体的に述べると、フォトレジスト
の或る厚さのところの第一の反射率を測定するとともに
第一の反射率の露光限界曲線を求め、次いで別の厚さの
ところの第二の反射率を測定するとともに第二の反射率
の露光限界曲線を求め、さらにそれら第一および第二の
露光限界曲線に関して所望のフォトレジストパターンの
線幅の範囲を定め、その定められた線幅の範囲内の所望
の線幅について前記第一および第二の反射率における第
一および第二の露光時間を求め、新たにフォトリソグラ
フィ工程を進めようとする所望の線幅のところのフォト
レジスト面の反射率に対して、前記第一の反射率に対す
る第一の露光時間および前記第二の反射率に対する第二
の露光時間の関係に基づいて新たな露光時間を定めて行
うことを特徴とする方法である。
レジストの厚さに対する線幅変化曲線(N)が反射率変
化曲線(M)と比例する原理を利用して、反射率をロッ
トまたはウェハ単位にあらかじめ測定しておいて、それ
により計算された露光時間で露光させる技術であって、
フォトレジスト面の反射率はフォトレジストの厚さの変
化、基板の反射条件の変化、およびその他全ての変動情
報を含んでいるため、これを基準とする線幅設定は、正
確な結果を導き出すことができるのである。
は次のとおりである。
最も小さいところbにおけるフォトレジストの厚さを基
準厚さTとし、参考とする別のところcのフォトレジス
トの厚さを、フォトレジスト厚さ対反射率の測定曲線の
半周期内で工程余裕度△Tを含んだ厚さ調整限界より大
きいT’とする。この場合、上記基準厚さTは、反射率
が最も小さいところにおける厚さに限らず、図3(B)
に示すように、反射率が最も大きいところbにおける厚
さを基準として定めることを妨げない。
ぞれにT、T’である二つの膜の反射率α、βを測定し
て、それぞれに対する露光限界曲線を作成する。例え
ば、所望の線幅Bを形成するための露光時間は、反射率
がαである場合にはX、反射率がβである場合にはYと
なる。上記図面においてUCLは最大調整限界を、LC
Lは最小調整限界をそれぞれ示す。
射率αにおいて目標とする微細線幅を合わせるための露
光時間がXミリ秒であるとき、反射率が変わってγとな
れば、同じXミリ秒の間露光すると、微細線幅は点Aで
表す線幅になって、上記露光限界曲線上から上側調整限
界範囲UCLを外れることになる。したがって、この場
合、本発明において提案する方法を適用して、露光時間
をZミリ秒に変えなければ、目標とする線幅Bを得るこ
とができない。反射率γの変化は、フォトレジストの厚
さが変化するため、またはフォトレジストの厚さが一定
であっても基板の反射条件が変わりうるため、両者とも
フォトレジストが変わるのと同じような変化形態を示
す。
細線幅が反射率と比例関係にあるため、図4に示された
露光限界曲線上でXとYの間に設定される。変化した反
射率γと上記基準反射率αとの差(γ−α)と、上記比
較露光時間Yと基準露光時間Xとの差Y−Xを乗じた値
を、上記比較反射率βと基準反射率αとの差(β−α)
で割った値に基準露光時間Xを加えた時間を新たな露光
時間Zとする。この関係式を数1に示す。
定して、反射率γに対して全体のウェハについての新た
な露光時間Zを求め、その時間Zだけ露光させる。この
場合、ロット間の微細線幅のばらつきはほとんどなくな
り、それぞれのロットごとに条件を設定する必要がなく
なる。結局、微細線幅測定周期を減少させながらも均一
な微細パターンを調整することを可能にする。このと
き、反射率をステッパ装置の整列(アラインメント)待
機時に測定すれば、所用時間が余分にかかることはな
く、線幅測定時に主として利用される装置である走査型
電子顕微鏡のところでのボトルネック現象を減少させる
ことができる。
(図3(A)参照)には、測定した反射率γは、αより
小さいことはなく、曲線上のγ1,γ2,γ3のうちのい
ずれかの点に位置する。位置する点が異なっていても、
厚さT’の設定が基準になって、b点c点間の傾き、即
ち反射率変化量に対する露光時間変化量(Y−X)/
(β−α)が単位になり、測定した反射率の変化
(γ1,γ2,γ3−α)を乗じて修正しているため、そ
の位置の違いは問題とはならない。
いて求めたものであっても、反射率βから見ればaとd
の内側にあるT’についてのYと同じ値が存在するた
め、上記の関係式は、曲線上の全ポイントに対して計算
できてしまう。しかし、それでは比例区間での計算近似
が当てはまらなくなるので、最初のT’の設定が重要で
ある。実際の作業範囲は、斜線で示す部分であるから、
T+△TやT−△Tに近いほど正確である。そして、こ
の設定は、aの左側やdの右側へ越えるようになると、
近似計算用の傾きに誤りが生じてくる。
α=30%、X=200ミリ秒、厚さT’の場合にβ=
50%、Y=300msecが求められると、反射率1%の
増分に対する露光時間の増分は、(300−200)/
(50−30)=5ミリ秒である。ここで、測定した反
射率が37%であったならば、新たな厚さにコーティン
グされた条件下での所要露光時間Zは、X=200ミリ
秒に(γ−α=37−30=7%)×5ミリ秒=35ミ
リ秒を加えた235ミリ秒になる。
平均)を基準とした結果である。したがって、反射率が
増加すると、図2に示すように線幅も大きくなることが
予想されるので、それにも拘わらず従前の露光時間で作
業すると、露光限界を外れるようになる。これを防止す
るためには、露光時間を増加させなければならないが、
この結果は上記実施例で求めたようにならなければなら
ないことを示す。
は、反射率が最も大きいところに設定してもよい(その
場合、aとdの間でY<Xである、図3(B)参照)
が、この場合は測定した反射率γに応じて露光時間Zが
減少する場合であって、(Y−X)/(β−α)は正の
値であり、(γ−α)が負の値であるため、ZはXより
減少することになるのである。したがって、この場合
も、前記の露光時間設定のための式は、基準厚さTを反
射率の最小値のところに取った場合と一致する。したが
って、グラフにおいて、単にα,βの値の大小関係が変
わるだけである。
ような効果を有している。第1番目としては、基板の変
化、洗浄やフォトレジスト塗布前の処理に伴う反射条件
の変化に対して、反射率をあらかじめ測定してこれを基
準として修正して露光することにより、均一な線幅を得
ることができる。第2番目としては、均一な線幅を得る
ための線幅測定を行う回数を減らすことによって、工程
を短縮しかつ生産性を向上させることができる。
形成のための露光時間設定方法に用いる露光限界曲線で
ある。
び反射率の変化具合を示すグラフである。
トレジストの厚みに対する反射率の関係を示すグラフで
ある。
(目的とする線幅)
Claims (3)
- 【請求項1】 多数のウェハを1単位としてフォトリソ
グラフィ工程を進める場合のフォトレジストパターンの
形成方法において、前記多数のウェハの中の一つのウェハの第一の領域での
コーティングされたフォトレジスト膜の第一の厚さにお
ける第一の反射率を求めるとともに前記第一の反射率の
露光限界曲線を求めるステップと、 前記一つのウェハの第二の領域でのコーティングされた
フォトレジスト膜の第二の厚さにおける第二の反射率を
求めるとともに前記第二の反射率の露光限界曲線を求め
るステップと、 前記第一および第二の露光限界曲線を利用して所望のフ
ォトレジストパターンの線幅の範囲を定めるステップ
と、 前記定められた線幅の範囲内の任意の線幅に対する前記
第一および第二の反射率における第一および第二の露光
時間を求めるステップと、 前記任意の線幅に対して反射率が変動されることによっ
て、前記変動される反射率に対する露光時間を、前記第
一および第二の反射率と前記第一および第二の露光時間
を利用して求めて フォトレジストパターンを形成するス
テップとを含むことを特徴とするフォトレジストパター
ンの形成方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のフォトレジストパター
ンの形成方法であって、前記任意の線幅に対する露光時間は、前記第一の厚さに
おける第一の反射率をα、前記第二の厚さにおける第二
の反射率をβ、前記第一および第二の反射率 αおよびβ
における前記第一および第二の露光時間をそれぞれX,
Yとして、前記任意の線幅に対する 反射率がγのところに対してZ
=X+(γ−α)×(Y−X)/(β−α)の式により
求めた露光時間Zで行うことを特徴とする方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載のフォトレジストパター
ンの形成方法であって、 上記フォトレジストの第二の厚さT’は、第一の厚さT
に工程余裕度(△T)を加えた値より大きい値を有する
ように選定したことを特徴とする方法。
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