JP3583622B2 - Resist pattern prediction method - Google Patents
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体のリソグラフィ技術に係わり、特に露光装置を用いてマスクパターンを転写して得られるレジストパターンの寸法を予測するためのレジストパターン予測方法に関する。また、このレジストパターン予測方法をコンピュータで実現するためのプログラムを格納した記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、LSIの集積度は指数関数的に増大の一途を辿っており、これに伴ってLSI内部での配線等のデザインルールは益々小さなものになってきている。例えば、露光波長をi線(λ=365nm)からKrエキシマレーザ(λ=248nm)へと短波長化し、露光装置のレンズも大口径化(高開口数化)し、解像度の向上をはかっている。
【0003】
ところが、露光波長の短波長化及びレンズの高開口数化による高解像度化は、デザインルールの減少に追いつかなくなっている。そこで、シミュレーションによる露光後のレジストパターンの予測が益々重要になっている。例えば、複雑なデバイスパターンを形成しようとした場合に、光近接効果のために所望通りのパターン形状及びパターン寸法が得られない。この場合に、予めマスクパターンを近接効果を見込んだ量だけ補正しなければならない。この補正を精度良く求めるためにも、レジストパターンの寸法を高精度に予測できるシミュレーション方法が必要になってきている。
【0004】
これまでのシミュレーション方法としては、厳密なモデルを用いた方法から簡易的な方法まで様々提案されているが、厳密モデルでは計算時間が長く実用に耐えない。また、簡易的なものとしては、図7に示すような方法がある(特願平8−148408号)。この方法では、マスクパターン及び露光条件、線幅測定位置の及び所望レジスト寸法、スライスレベルを入力した後に、プロセスファクタΔLを設定する。そして、マスクパターンに対する光学像の計算を行い、得られた光学像とΔLを用いた指数型減衰関数との畳み込み積分を実行し、スライスレベルでの線幅を抽出することにより、高速でシミュレーションすることができる。
【0005】
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題があった。即ち、図7の例は、光学像とガウス関数との畳み込み積分により光学像を暈かしてレジストプロセスを模擬したものであり、計算スピードは高速であるものの、精度があまり良くなかった。図2(b)に、0.2125μmの1:1ラインアンドスペースの結果を示す。図から分かるように、ベストフォーカスでは良い一致を示すが、デフォーカス時はかなり実験結果と異なることが分かる。このように従来の簡易的な方法では、デフォーカス時までの良い予測精度は得られなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記に説明したように、特願平8−148408号に提案されているようなレジストパターン予測の簡易なシミュレーションモデルでは、計算スピードは高速であるものの、デフォーカス時までの良い予測精度は得られないという問題があった。
【0007】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、簡易なシミュレーションモデルでありながら、デフォーカス時までの精度良い予測精度が得られるレジストパターン予測方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、上記レジストパターン予測方法をコンピュータで実現するためのプログラムを格納した記録媒体を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(構成)
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
即ち本発明は、投影露光装置を用いてマスクパターンをウェハ上のレジストに転写して形成されるレジストパターンの寸法を予測するレジストパターン予測方法において、前記レジストパターンの寸法予測すべき位置及び所望寸法を設定する第1の工程と、前記ウェハ上に形成される光学像の勾配とプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトとの関係を設定する第2の工程と、前記投影露光装置によりマスクパターンをウェハ上に投影して得られる光学像を計算して求める第3の工程と、この第3の工程で求められた光学像を基に、第1の工程で設定された寸法予測位置で所望寸法に対応する該光学像の勾配を求める第4の工程と、この第4の工程で求められた勾配に基づいて第2の工程で設定された関係からプロセスファクタとエッジ光強度シフトを求める第5の工程と、この第5の工程で求められたプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトに応じて前記光学像に変調をかける第6の工程と、この第6の工程で変調をかけられた光学像から前記レジストパターンの寸法を抽出する第7の工程とを含むことを特徴とする。
【0009】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては、次のものがあげられる。
(1) 第6の工程で変調をかける際に、光学像に対して指数型減衰関数との畳み込み積分を行うこと。
(2) 第5の工程で求められたプロセスファクタを指数型減数関数の減衰指標にとり、第5の工程で求められたエッジ光強度シフトを指数型減衰関数の係数に選ぶこと。
【0010】
(3) 第2の工程として、異なるパターンサイズ及びパターンピッチの複数のマスクパターンを用意し、これらのマスクパターンを投影露光装置によりウェハ上のレジストに異なるデフォーカス及び露光量でそれぞれ転写し、転写されたパターンを測定して前記パターンサイズ,パターンピッチ,デフォーカス毎に適正露光量及び単位線幅変動するのに必要な露光量変化を算出し、前記パターンサイズ,パターンピッチ,デフォーカス毎に前記マスクパターンの対応する光学像を計算し、得られた光学像の勾配を求め、得られた光学像と指数型減衰関数との畳み込み積分を行うことによって該光学像を変調し、この変調された光学像から適正露光量及び単位線幅変動するのに必要な露光量変化を求め、求められた適正露光量と前記算出された適正露光量とが相関を持ち、且つ求められた単位線幅変動するのに必要な露光量変化と前記算出された単位線幅変動するのに必要な露光量変化とが相関を持つように指数型減衰関数を決定すること。
【0011】
(4) プロセスファクタを、光学像の勾配の一次関数とすること。
(5) エッジ光強度シフトを、光学像の勾配の一数とすること。
(6) プロセスファクタと光学像の勾配との関数関係を、パターンピッチ毎に変えること。
(7) エッジ光強度シフトと光学像の勾配との関数関係、パターンピッチ毎に変えること。
【0012】
また本発明は、投影露光装置を用いてマスクパターンをウェハ上のレジストに転写して形成されるレジストパターンの寸法を予測するためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プログラムは、前記レジストパターンの寸法予測すべき位置及び所望寸法を設定する第1の手順と、前記ウェハ上に形成される光学像の勾配とプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトとの関係を設定する第2の手順と、前記投影露光装置によりマスクパターンをウェハ上に投影して得られる光学像を計算して求める第3の手順と、この第3の手順で求められた光学像を基に、第1の手順で設定された寸法予測位置で所望寸法に対応する該光学像の勾配を求める第4の手順と、この第4の手順で求められた勾配に基づいて第2の手順で設定された関係からプロセスファクタとエッジ光強度シフトを求める第5の手順と、この第5の手順で求められたプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトに応じて前記光学像に変調をかける第6の手順と、この第6の手順で変調をかけられた光学像から前記レジストパターンの寸法を抽出する第7の手順と、を実行させるようにコンピュータを制御することを特徴とする。
【0013】
(作用)
本発明によれば、ウェハ上に形成される光学像の勾配とプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトとの関係を予め設定しておき、この関係と光学像の勾配に基づいてプロセスファクタとエッジ光強度シフトを新たに求め、求められたプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトに応じて光学像に変調をかけるようにしている。ここで、プロセスファクタはパターンピッチの情報を含み、エッジ光強度はデフォーカスの情報を含むため、デフォーカス及びパターンピッチに依存させて光学像に変調をかけることになる。従って、デフォーカス時やパターンピッチを変えた場合にも高精度なシミュレーションを行うことができ、露光後のレジストパターン寸法を高精度に求めることが可能となる。
【0014】
なお、ウェハ上に形成される光学像の勾配とプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトとの関係は予め求めておけば、シミュレーションの際に計算する必要はない。このため、上記のように光学像の傾きに応じて光学像への変調のかけ方を変えるようにしても、計算量の増加は極めて少なくでき、十分高速な計算スピードを維持できる。即ち、簡易なシミュレーションモデルで高速でありながら、デフォーカス時までの精度良い予測精度を得ることが可能となる。
【0015】
また、光学像の変調の方法として、指数型減衰関数との畳み込み積分を行うことにより、数学的に扱い易く計算が容易になる。さらに、光学像の変調のパラメータを指数型減衰関数の減衰指標と係数に限定することによって、計算がより一層容易になる。
【0016】
また、光学像への変調のかけ方を実験値から求めることによって、より高精度なレジストパターン予測が可能となる。そして、プロセスファクタやエッジ光強度シフトを光学像の勾配の一次関数とすることにより、実験値から光学像への変調のかけ方を求める際に関係式を単純化することができ、計算を容易にすることが可能となる。さらに、ピッチ毎に関係式を変えることによって、より精度を高めることが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わるレジストパターン予測方法を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態の方法は、例えば磁気ディスク等の記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されるコンピュータによって実現される。
【0018】
まず、レジストの寸法(線幅)を予測すべきマスクパターン及び露光条件を入力する(ステップS1)。次いで、寸法予測を行う位置の座標及び所望とするレジスト寸法を入力する(ステップS2)。このとき、線幅予測を行う位置は複数あっても構わない。次いで、露光の際の露光量に相当する光強度レベル(又はスライスレベル)を入力する(ステップS3)。次いで、光学像の勾配とプロセスファクタΔLとの関係式又はテーブルを入力する(ステップS4)。さらに、光学像の勾配とエッジ光強度シフトΔPとの関係式又はテーブルを入力する(ステップS5)。次いで、与えられたマスクパターンに対する光学像Io(x,y)の計算を行う(ステップS6)。なお、ステップS2〜S6の順序は上記に限らず適宜変更可能である。
【0019】
次いで、ステップS6で計算された光学像Ioに基づき、線幅予測位置で所望寸法に対応する位置での光学像の勾配を求める(ステップS7)。次いで、求められた光学像の勾配から、ΔL及びΔPを求める(ステップS8)。次いで、次式に示すように、計算された光学像とΔL,ΔPを用いた指数型減衰関数との畳み込み積分を実行する(ステップS9)。
【0020】
【数1】
【0021】
最後に、スライスレベルでの線幅を抽出する(ステップS10)。
図2(a)に、本実施形態方法によりシミュレーションした、0.2125μmの1:1のラインアンドスペースの結果を示す。図2(b)に従来方法での結果も示すが、本実施形態の方法ではデフォーカス時にも良く実験結果と一致しているのが分かる。
【0022】
このように本実施形態では、光学像の傾きに応じて光学像への変調のかけ方を変えることにより、デフォーカス時やパターンピッチを変えた場合にも高精度なシミュレーションを行うことができ、露光後のレジストパターン寸法を高精度に求めることが可能となる。しかも、光学像の変調の方法として、変調のパラメータを指数型減衰関数の減衰指標と係数に限定し、指数型減衰関数との畳み込み積分を行うようにしているので、シミュレーションのための計算が数学的にも扱い易く簡易になる利点がある。
【0023】
なお、ウェハ上に形成される光学像の勾配とプロセスファクタΔL及びエッジ光強度シフトΔPとの関係は予め求めておけば、シミュレーションの際に計算する必要はない。このため、上記のように光学像の傾きに応じて光学像への変調のかけ方を変えるようにしても、計算量の増加は極めて少なくでき、十分高速な計算スピードを維持できる。
【0024】
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係わるレジストパターン予測方法を説明するためのもので、特に第1の実施形態におけるステップS4を具体的に示すフローチャートである。
【0025】
まず、異なるパターンサイズ及びパターンピッチの複数のマスクパターンを用意する。具体的には、種々のパターンサイズとして例えば 0.18125μm〜0.25μmまでのパターンサイズ、種々のパターンピッチとして例えばライン:スペース=1:10の入ったマスクを準備する(ステップS11)。
【0026】
次いで、処理すべきパターンサイズ,パターンピッチ及び露光装置のデフォーカス値を設定し、そのパターンの露光を露光量を種々変えて行う(ステップS12)。例えば、Wo =0.25μmのサイズでライン:スペース=1:1のパターンに対して、露光装置のデフォーカスを0μmと設定し、露光量をE=10mJ/cm2 〜20mJ/cm2 まで1mJ/cm2 刻みに設定して露光を行う。
【0027】
次いで、露光されたパターンに対するレジスト線幅を、例えばSEM等の測定装置で測定し、レジスト線幅の露光量依存性を測定する(ステップS13)。その結果の例を、図4に示す。そして図4から、所望寸法(例えばマスクの設計寸法)Wo に仕上げるのに必要な露光量Eexp を求める。さらに図4から、所望寸法近傍での線幅変動に対する必要露光量の変化率δexp を求める(ステップS14)。ここで、δexp は次式で定義される。
【0028】
Pexp = log10Eexp
δexp =−dPexp /dW
次いで、対象となるパターンに対する光学像Io(x) を計算する(ステップS15)。次いで、光学像での所望寸法近傍での勾配δcaloを求める(ステップS16)。但し、δcaloは次式で定義される。
【0029】
δcalo=d log10Io /dW
次いで、適当なΔLを与える(ステップS17)。次いで、ΔP=1として、次式のように指数型減衰関数と光学像Io との畳み込み積分を実行する(ステップS18)。
【0030】
【数2】
【0031】
次いで、畳み込み積分Iの所望寸法近傍での勾配δcal を求める(ステップS19)。但し、δcal は次式で定義される。
δcal =d log10I/dW
次いで、δexp とδcal との差が適当な誤差値ε以内に収まっているかの判定を行う(ステップS20)。即ち、次式が成立するかどうかである。
【0032】
|δexp −δcal |<ε
上式が成り立っていれば次のステップS21へ進み、そうでなければステップS17に戻り、再度ΔLを設定し計算をやり直し、上式が成り立つまで繰り返す。ステップS21では、所定寸法での畳み込み積分の値Ical を用いて次式に従ってΔPを求める。
【0033】
Pcal = log10Ical
ΔP=Pexp −Pcal
次いで、全てのデフォーカス,パターンサイズ,パターンピッチで上記操作を行ったか否かを判定し、行っていない場合はステップS12に戻り、パターンサイズ,パターンピッチ及び露光装置のデフォーカス値を再設定する(ステップS22)。即ち、上記のステップS12〜S21を、デフォーカス,パターンサイズを変えて繰り返し行い、最終的にδcaloとΔL、δcaloとΔPとの関係を求める(ステップS23)。図5(a)(b)にその結果を示す。この図からそれぞれの関係を求めると、次式のようになる。
【0034】
ΔL=64.536δcalo−80.476
ΔP=−0.017δcalo+0.8092
これらの関係式を用いて第1の実施形態によりシミュレーションを行ったところ、極めて高精度なレジストパターン寸法の予測を行うことができた。なお、図5(a)(b)に示す関係は、式として入力してもよいし、様々な値のδcaloに対するΔL,ΔPの値をメモリに記憶させたテーブルを用いてもよい。
【0035】
(第3の実施形態)
図6を用いて、本発明の第3の実施形態を説明する。
第2の実施形態では、光学像の勾配とΔL,ΔPとの関係を求める際にパターンピッチは固定していたが、パターンピッチが異なるとこれらの関係も変わることがある。そこで本実施形態では、パターンピッチを様々に変えて第2の実施形態の操作を行い、パターンピッチ毎にδcaloとΔL、δcaloとΔPとの関係を求めた。その結果をまとめると、図6のようになった。なお、図中の pitch/wd は規格化寸法であり、例えばレジストAの pitch/wd=2は1:1のラインアンドスペース、pitch/wd=2.5は1:1.5のラインアンドスペースを示している。
【0036】
このように、パターンピッチ毎に関係が異なっている場合には、ピッチ毎に用いる関係式を変えて予測を行う。また、関係式の求まっていないピッチに関しては外挿又は内挿することによって関係式を求めればよい。こうして求めた関係式を用いて第1の実施形態と同様にシミュレーションを行ったところ、より高精度な予測を行うことができた。そして、ロジック回路のゲートパターンであっても、十分精度良い予測を行うことができた。
【0037】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。実施形態では、光学像に変調をかける手法として、指数型減衰関数との畳み込み積分を行うようにしたが、必ずしもこれに限らず他の手法を用いてもよい。例えば、重み付けが不要な場合は、定数関数による平均化操作を行うようにしてもよい。
【0038】
また、上述した実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク(フロッピーディスク,ハードディスク等)、光デイスク(CD−ROM,DVD等)、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで各種装置に適用したり、通信媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本発明を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行するものであればよい。
【0039】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、光学像の傾きに応じて光学像への変調のかけ方を変えることにより、デフォーカス時やパターンピッチを変えた場合にも高精度なシミュレーションを行うことができ、簡易なシミュレーションモデルでありながら、デフォーカス時までの良い予測精度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係わるレジストパターン予測方法を説明するためのフローチャート。
【図2】レジスト線幅のED−treeを示す図。
【図3】第2の実施形態に係わるレジストパターン予測方法の要部を説明するためのフローチャート。
【図4】レジスト線幅の露光量依存性を示す図。
【図5】第2の実施形態におけるδcaloとΔL及びΔPとの相関を示す図。
【図6】第3の実施形態におけるδcaloとΔL及びΔPとの相関に対するレジスト及びパターンピッチ依存性を示す図。
【図7】従来のレジストパターン予測方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
S1…マスクパターン及び露光条件の入力ステップ
S2…線幅測定位置及び所望寸法の入力ステップ(第1の工程)
S3…スライスレベルの入力ステップ
S4…光学像の勾配とΔLとの関係式の入力ステップ(第2の工程)
S5…光学像の勾配とΔPとの関係式の入力ステップ(第2の工程)
S6…光学像の計算ステップ(第3の工程)
S7…光学像の勾配を求めるステップ(第4の工程)
S8…ΔL,ΔPの算出ステップ(第5の工程)
S9…光学像の畳み込み積分を行うステップ(第6の工程)
S10…スライスレベルでの線幅抽出ステップ(第7の工程)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lithography technique for semiconductors, and more particularly, to a resist pattern prediction method for predicting a dimension of a resist pattern obtained by transferring a mask pattern using an exposure apparatus. Further, the present invention relates to a recording medium storing a program for realizing the resist pattern prediction method by a computer.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the degree of integration of LSIs has been increasing exponentially, and accordingly, design rules for wiring and the like inside the LSIs are becoming smaller and smaller. For example, the exposure wavelength is shortened from i-line (λ = 365 nm) to Kr excimer laser (λ = 248 nm), and the lens of the exposure apparatus is also increased in diameter (increased numerical aperture) to improve the resolution. .
[0003]
However, higher resolution by shortening the exposure wavelength and increasing the numerical aperture of the lens cannot keep up with the decrease in design rules. Therefore, prediction of a resist pattern after exposure by simulation has become increasingly important. For example, when a complicated device pattern is to be formed, a desired pattern shape and pattern size cannot be obtained due to an optical proximity effect. In this case, the mask pattern must be corrected in advance by an amount that allows for the proximity effect. In order to obtain this correction with high accuracy, a simulation method that can predict the dimension of the resist pattern with high accuracy is required.
[0004]
Various simulation methods have been proposed so far, from a method using a strict model to a simple method, but the strict model has a long calculation time and is not practical. A simple method is shown in FIG. 7 (Japanese Patent Application No. 8-148408). In this method, after inputting a mask pattern and exposure conditions, a desired resist dimension of a line width measurement position, and a slice level, a process factor ΔL is set. Then, calculation of an optical image for the mask pattern is performed, convolution integration of the obtained optical image and an exponential decay function using ΔL is performed, and a line width at a slice level is extracted, thereby performing high-speed simulation. be able to.
[0005]
However, this type of method has the following problems. That is, the example of FIG. 7 simulates the resist process by blurring the optical image by convolution integration of the optical image and the Gaussian function. Although the calculation speed is high, the accuracy is not very good. FIG. 2B shows the result of 0.2125 μm 1: 1 line and space. As can be seen from the figure, the best focus shows a good match, but the defocusing shows a considerable difference from the experimental results. Thus, with the conventional simple method, good prediction accuracy up to the time of defocus cannot be obtained.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the simple simulation model for resist pattern prediction as proposed in Japanese Patent Application No. 8-148408, the calculation speed is high, but good prediction accuracy until defocusing is obtained. There was no problem.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a resist pattern predicting method capable of obtaining accurate prediction accuracy until defocusing while using a simple simulation model. It is in.
Another object of the present invention is to provide a recording medium storing a program for realizing the above-described method of predicting a resist pattern by a computer.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(Constitution)
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
That is, the present invention relates to a resist pattern predicting method for predicting a dimension of a resist pattern formed by transferring a mask pattern onto a resist on a wafer using a projection exposure apparatus. A second step of setting a relationship between a gradient of an optical image formed on the wafer, a process factor, and an edge light intensity shift; and a mask pattern on the wafer by the projection exposure apparatus. A third step of calculating and calculating an optical image obtained by projecting the optical image on the basis of the optical image obtained in the third step. A fourth step of determining the gradient of the optical image to be processed, and a process factor and an edge light intensity based on the relationship set in the second step based on the gradient determined in the fourth step. A fifth step of obtaining a shift, a sixth step of modulating the optical image in accordance with the process factor and the edge light intensity shift obtained in the fifth step, and a modulation of the sixth step. And extracting a size of the resist pattern from the obtained optical image.
[0009]
Here, preferred embodiments of the present invention include the following.
(1) When modulating in the sixth step, convolution integration of the optical image with an exponential decay function is performed.
(2) Using the process factor obtained in the fifth step as the attenuation index of the exponential decay function, and selecting the edge light intensity shift obtained in the fifth step as the coefficient of the exponential decay function.
[0010]
(3) As a second step, a plurality of mask patterns having different pattern sizes and pattern pitches are prepared, and these mask patterns are transferred onto a resist on a wafer with different defocus and exposure amounts by a projection exposure apparatus, and are transferred. The measured pattern is measured to calculate an appropriate exposure amount and a change in exposure amount necessary to change the unit line width for each of the pattern size, pattern pitch, and defocus. Calculate the corresponding optical image of the mask pattern, determine the gradient of the obtained optical image, modulate the optical image by performing a convolution integral of the obtained optical image and the exponential decay function, and modulate the modulated optical image. The appropriate exposure and the change in exposure required to change the unit line width are determined from the optical image, and the calculated appropriate exposure and the calculated An index is set so that the proper exposure amount has a correlation, and the change in the exposure amount required to change the determined unit line width and the change in the exposure amount required to change the calculated unit line width have a correlation. Determining the mold decay function.
[0011]
(4) The process factor is a linear function of the gradient of the optical image.
(5) The edge light intensity shift is set to one number of the gradient of the optical image.
(6) To change the functional relationship between the process factor and the gradient of the optical image for each pattern pitch.
(7) The functional relationship between the edge light intensity shift and the gradient of the optical image, which should be changed for each pattern pitch.
[0012]
Further, the present invention is a computer-readable recording medium storing a program for estimating a dimension of a resist pattern formed by transferring a mask pattern onto a resist on a wafer using a projection exposure apparatus, A first procedure for setting a position and a desired dimension of the resist pattern to be predicted, and a second procedure for setting a relationship between a gradient of an optical image formed on the wafer, a process factor, and an edge light intensity shift. A third procedure for calculating and obtaining an optical image obtained by projecting the mask pattern onto the wafer by the projection exposure apparatus, and a first procedure based on the optical image obtained in the third procedure. A fourth procedure for obtaining the gradient of the optical image corresponding to the desired dimension at the dimension prediction position set in the procedure, and a second procedure for obtaining the gradient based on the gradient obtained in the fourth procedure. A fifth procedure for obtaining a process factor and an edge light intensity shift from the relationship set in the procedure, and a sixth procedure for modulating the optical image in accordance with the process factor and the edge light intensity shift obtained in the fifth procedure. And a seventh procedure for extracting the size of the resist pattern from the optical image modulated in the sixth procedure.
[0013]
(Action)
According to the present invention, the relationship between the gradient of the optical image formed on the wafer, the process factor, and the edge light intensity shift is set in advance, and the process factor and the edge light intensity are determined based on the relationship and the gradient of the optical image. The shift is newly obtained, and the optical image is modulated according to the obtained process factor and edge light intensity shift. Here, since the process factor includes information on the pattern pitch and the edge light intensity includes information on the defocus, the optical image is modulated depending on the defocus and the pattern pitch. Therefore, a highly accurate simulation can be performed even at the time of defocusing or when the pattern pitch is changed, and the resist pattern dimensions after exposure can be obtained with high accuracy.
[0014]
If the relationship between the gradient of the optical image formed on the wafer, the process factor, and the edge light intensity shift is obtained in advance, there is no need to calculate the relationship at the time of simulation. For this reason, even if the manner of modulating the optical image is changed according to the inclination of the optical image as described above, the increase in the amount of calculation can be extremely small, and a sufficiently high calculation speed can be maintained. That is, it is possible to obtain a high-precision prediction accuracy up to the time of defocusing at high speed with a simple simulation model.
[0015]
In addition, by performing convolution integration with an exponential decay function as a method of modulating an optical image, it is mathematically easy to handle and easy to calculate. Furthermore, by limiting the parameters of the modulation of the optical image to the decay index and the coefficient of the exponential decay function, the calculation becomes even easier.
[0016]
Further, by obtaining a method of applying a modulation to an optical image from an experimental value, it is possible to more accurately predict a resist pattern. By making the process factor and the edge light intensity shift a linear function of the gradient of the optical image, the relational expression can be simplified when determining how to apply the modulation to the optical image from the experimental values, making the calculation easier. It becomes possible to. Further, by changing the relational expression for each pitch, it is possible to further improve the accuracy.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a flowchart for explaining a resist pattern prediction method according to the first embodiment of the present invention. The method according to the present embodiment is realized by a computer that reads a program recorded on a recording medium such as a magnetic disk and controls the operation of the program.
[0018]
First, a mask pattern for predicting a resist dimension (line width) and an exposure condition are input (step S1). Next, the coordinates of the position where the size prediction is to be performed and the desired resist size are input (step S2). At this time, there may be a plurality of positions where the line width is predicted. Next, a light intensity level (or slice level) corresponding to the exposure amount at the time of exposure is input (step S3). Next, a relational expression or a table between the gradient of the optical image and the process factor ΔL is input (step S4). Further, a relational expression or a table between the gradient of the optical image and the edge light intensity shift ΔP is input (step S5). Next, the optical image Io (x, y) for the given mask pattern is calculated (step S6). The order of steps S2 to S6 is not limited to the above and can be changed as appropriate.
[0019]
Next, based on the optical image Io calculated in step S6, the gradient of the optical image at the position corresponding to the desired dimension at the line width prediction position is obtained (step S7). Next, ΔL and ΔP are obtained from the obtained gradient of the optical image (step S8). Next, as shown in the following equation, convolution integration of the calculated optical image and an exponential decay function using ΔL and ΔP is performed (step S9).
[0020]
(Equation 1)
[0021]
Finally, the line width at the slice level is extracted (step S10).
FIG. 2A shows the result of 1: 1 line and space of 0.2125 μm simulated by the method of the present embodiment. FIG. 2B also shows the result of the conventional method, and it can be seen that the method of the present embodiment is in good agreement with the experimental result even at the time of defocusing.
[0022]
As described above, in the present embodiment, by changing the modulation method on the optical image in accordance with the inclination of the optical image, a highly accurate simulation can be performed even at the time of defocusing or changing the pattern pitch. The resist pattern dimensions after exposure can be obtained with high accuracy. Moreover, as a method of modulating the optical image, the parameters of the modulation are limited to the attenuation index and the coefficient of the exponential decay function, and convolution integration with the exponential decay function is performed. There is an advantage that it is easy to handle and simple.
[0023]
If the relationship between the gradient of the optical image formed on the wafer, the process factor ΔL, and the edge light intensity shift ΔP is obtained in advance, it is not necessary to calculate the relationship at the time of simulation. For this reason, even if the manner of modulating the optical image is changed according to the inclination of the optical image as described above, the increase in the amount of calculation can be extremely small, and a sufficiently high calculation speed can be maintained.
[0024]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a flowchart for explaining a resist pattern prediction method according to the second embodiment of the present invention, and is a flowchart specifically showing step S4 in the first embodiment.
[0025]
First, a plurality of mask patterns having different pattern sizes and pattern pitches are prepared. More specifically, a mask having, for example, a pattern size of 0.18125 μm to 0.25 μm as various pattern sizes and a line: space = 1: 10 as various pattern pitches is prepared (step S11).
[0026]
Next, the size of the pattern to be processed, the pattern pitch, and the defocus value of the exposure device are set, and the pattern is exposed by changing the exposure amount in various ways (step S12). For example, Wo = 0.25 [mu] m in size line: space = 1: for one pattern, the defocus of the exposure apparatus is set to 0 .mu.m, the exposure amount to E = 10mJ / cm 2 ~20mJ /
[0027]
Next, the resist line width for the exposed pattern is measured by, for example, a measuring device such as an SEM, and the exposure amount dependency of the resist line width is measured (step S13). FIG. 4 shows an example of the result. Then, from FIG. 4, an exposure amount Eexp required for finishing to a desired size (for example, a mask design size) Wo is obtained. Further, from FIG. 4, a change rate δexp of the required exposure amount with respect to the line width fluctuation near the desired dimension is obtained (step S14). Here, δexp is defined by the following equation.
[0028]
Pexp = log 10 Eexp
δexp = −dPexp / dW
Next, the optical image Io (x) for the target pattern is calculated (step S15). Next, a gradient δcalo in the vicinity of a desired dimension in the optical image is obtained (step S16). Here, δcalo is defined by the following equation.
[0029]
δcalo = d log 10 Io / dW
Next, an appropriate ΔL is given (step S17). Next, assuming that ΔP = 1, the convolution integral of the exponential decay function and the optical image Io is executed as in the following equation (step S18).
[0030]
(Equation 2)
[0031]
Next, a gradient δcal near the desired dimension of the convolution integral I is obtained (step S19). Here, δcal is defined by the following equation.
δcal = d log 10 I / dW
Next, it is determined whether or not the difference between δexp and δcal is within an appropriate error value ε (step S20). That is, whether or not the following equation is satisfied.
[0032]
| Δexp -δcal | <ε
If the above equation holds, the process proceeds to the next step S21, otherwise, returns to step S17, sets ΔL again, repeats the calculation, and repeats until the above equation holds. In step S21, ΔP is obtained according to the following equation using the value Ical of the convolution integral in a predetermined dimension.
[0033]
Pcal = log 10 Ical
ΔP = Pexp−Pcal
Next, it is determined whether or not the above operation has been performed for all defocus, pattern size, and pattern pitch. If not, the process returns to step S12 to reset the pattern size, pattern pitch, and defocus value of the exposure apparatus. (Step S22). That is, the above-described steps S12 to S21 are repeatedly performed while changing the defocus and the pattern size, and finally, the relationship between δcalo and ΔL and between δcalo and ΔP are obtained (step S23). FIGS. 5A and 5B show the results. When the respective relationships are obtained from this figure, the following equations are obtained.
[0034]
ΔL = 64.536δcalo−80.476
ΔP = −0.017δcalo + 0.8092
When a simulation was performed according to the first embodiment using these relational expressions, it was possible to predict the resist pattern dimensions with extremely high accuracy. The relationships shown in FIGS. 5A and 5B may be input as equations, or a table in which the values of ΔL and ΔP for various values of δcalo are stored in a memory may be used.
[0035]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the pattern pitch is fixed when obtaining the relationship between the gradient of the optical image and ΔL, ΔP. However, if the pattern pitch is different, these relationships may change. Therefore, in the present embodiment, the operation of the second embodiment is performed by changing the pattern pitch variously, and the relationship between δcalo and ΔL and the relationship between δcalo and ΔP are obtained for each pattern pitch. The results are summarized in FIG. In the drawing, pitch / wd is a standardized dimension. For example, pitch / wd = 2 of resist A is 1: 1 line and space, and pitch / wd = 2.5 is 1: 1.5 line and space. Is shown.
[0036]
As described above, when the relationship differs for each pattern pitch, the prediction is performed by changing the relational expression used for each pitch. For a pitch for which a relational expression has not been determined, the relational expression may be obtained by extrapolation or interpolation. A simulation was performed in the same manner as in the first embodiment using the relational expression thus obtained, and a more accurate prediction was able to be performed. And even with the gate pattern of the logic circuit, it was possible to make a sufficiently accurate prediction.
[0037]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention. In the embodiment, as a method of modulating the optical image, convolution integration with an exponential decay function is performed. However, the present invention is not limited to this, and another method may be used. For example, when weighting is unnecessary, an averaging operation using a constant function may be performed.
[0038]
In addition, the method described in the above-described embodiment includes, as programs that can be executed by a computer, recording media such as a magnetic disk (floppy disk, hard disk, etc.), an optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), a semiconductor memory And can be applied to various devices, or transmitted by a communication medium and applied to various devices. A computer that implements the present invention may read the program recorded on a recording medium, and may execute the above-described processing by controlling the operation of the program.
[0039]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a highly accurate simulation is performed even at the time of defocus or when the pattern pitch is changed by changing the modulation method on the optical image according to the inclination of the optical image. This makes it possible to obtain a good prediction accuracy up to the time of defocusing while using a simple simulation model.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart for explaining a resist pattern prediction method according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing an ED-tree of a resist line width.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a main part of a method for estimating a resist pattern according to a second embodiment;
FIG. 4 is a view showing the exposure amount dependency of a resist line width.
FIG. 5 is a diagram showing a correlation between δcalo and ΔL and ΔP in the second embodiment.
FIG. 6 is a view showing the resist and pattern pitch dependence on the correlation between δcalo and ΔL and ΔP in the third embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a conventional resist pattern prediction method.
[Explanation of symbols]
S1 ... Input step of mask pattern and exposure condition S2 ... Input step of line width measurement position and desired dimension (first step)
S3: Slice level input step S4: Input step of a relational expression between the gradient of the optical image and ΔL (second step)
S5: Step of inputting a relational expression between the gradient of the optical image and ΔP (second step)
S6: Optical image calculation step (third step)
S7: Step of obtaining gradient of optical image (fourth step)
S8: ΔL, ΔP calculation step (fifth step)
S9: Step of performing convolution integration of the optical image (sixth step)
S10: Line width extraction step at slice level (seventh step)
Claims (6)
前記レジストパターンの寸法予測すべき位置及び所望寸法を設定する第1の工程と、前記ウェハ上に形成される光学像の勾配とプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトとの関係を設定する第2の工程と、前記投影露光装置によりマスクパターンをウェハ上に投影して得られる光学像を計算して求める第3の工程と、この第3の工程で求められた光学像を基に、第1の工程で設定された寸法予測位置で所望寸法に対応する該光学像の勾配を求める第4の工程と、この第4の工程で求められた勾配に基づいて第2の工程で設定された関係からプロセスファクタとエッジ光強度シフトを求める第5の工程と、この第5の工程で求められたプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトに応じて前記光学像に変調をかける第6の工程と、この第6の工程で変調をかけられた光学像から前記レジストパターンの寸法を抽出する第7の工程とを含むことを特徴とするレジストパターン予測方法。In a resist pattern prediction method for predicting dimensions of a resist pattern formed by transferring a mask pattern onto a resist on a wafer using a projection exposure apparatus,
A first step of setting a position where a dimension of the resist pattern is to be predicted and a desired dimension, and a second step of setting a relationship between a gradient of an optical image formed on the wafer, a process factor, and an edge light intensity shift A third step of calculating and calculating an optical image obtained by projecting the mask pattern onto the wafer by the projection exposure apparatus; and a first step based on the optical image obtained in the third step. A fourth step of obtaining a gradient of the optical image corresponding to a desired dimension at the dimension prediction position set in the step, and a process based on the relationship set in the second step based on the gradient obtained in the fourth step. A fifth step of obtaining a factor and an edge light intensity shift; a sixth step of modulating the optical image according to the process factor and the edge light intensity shift obtained in the fifth step; Process Resist pattern prediction method, which comprises an optical image that has been subjected to modulation and a seventh step of extracting the dimensions of the resist pattern.
前記レジストパターンの寸法予測すべき位置及び所望寸法を設定する第1の手順と、前記ウェハ上に形成される光学像の勾配とプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトとの関係を設定する第2の手順と、前記投影露光装置によりマスクパターンをウェハ上に投影して得られる光学像を計算して求める第3の手順と、この第3の手順で求められた光学像を基に、第1の手順で設定された寸法予測位置で所望寸法に対応する該光学像の勾配を求める第4の手順と、この第4の手順で求められた勾配に基づいて第2の手順で設定された関係からプロセスファクタとエッジ光強度シフトを求める第5の手順と、この第5の手順で求められたプロセスファクタ及びエッジ光強度シフトに応じて前記光学像に変調をかける第6の手順と、この第6の手順で変調をかけられた光学像から前記レジストパターンの寸法を抽出する第7の手順と、を実行させるようにコンピュータを制御するためのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。A program for predicting the size of a resist pattern formed by transferring a mask pattern to a resist on a wafer using a projection exposure apparatus,
A first procedure for setting a position where a dimension of the resist pattern is to be predicted and a desired dimension, and a second procedure for setting a relationship between a gradient of an optical image formed on the wafer, a process factor, and an edge light intensity shift. A third procedure for calculating and obtaining an optical image obtained by projecting the mask pattern onto the wafer by the projection exposure apparatus; and a first procedure based on the optical image obtained in the third procedure. A fourth procedure for obtaining a gradient of the optical image corresponding to a desired dimension at the dimension prediction position set in the step, and a process based on the relation set in the second procedure based on the gradient obtained in the fourth procedure. A fifth procedure for obtaining a factor and an edge light intensity shift; a sixth procedure for modulating the optical image according to the process factor and the edge light intensity shift obtained in the fifth procedure; procedure Computer readable recording medium a program stored for controlling the computer so as to execute a seventh step of extracting the dimension of the resist pattern from the optical image that has been subjected to modulation, the.
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