JPH06196378A - ホトリソグラフィーの露光量算出方法 - Google Patents

ホトリソグラフィーの露光量算出方法

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JPH06196378A
JPH06196378A JP4358257A JP35825792A JPH06196378A JP H06196378 A JPH06196378 A JP H06196378A JP 4358257 A JP4358257 A JP 4358257A JP 35825792 A JP35825792 A JP 35825792A JP H06196378 A JPH06196378 A JP H06196378A
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栄一郎 山野
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Miyazaki Oki Electric 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】 【目的】 ホトリソグラフィーにおいて、レジストに目
標寸法のパターンを形成するための露光量の算出方法を
提供する。 【構成】 先ず、第一工程S1では、過去の露光で照射
した露光量と、過去の露光でレジストに形成されたパタ
ーンの寸法をその露光に用いたマスクのパターン寸法の
偏差で補正した値と、露光特性曲線に基づく第一の係数
とで規定される直線の方程式に対して、新たな露光で形
成するパターンの目標寸法を代入することによって第一
の露光量を算出する。次いで、第二工程S2では、露光
特性曲線に基づく第二の係数と、新たな露光に使用する
マスクのパターン寸法の偏差とを用いて補正露光量を算
出する。そして、第三の工程S3では、第一の露光量を
補正露光量で補正し、新たな露光量En+1 を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ホトリソグラフィーの
露光量算出方法に関し、特に形成されるパターンの寸法
精度が厳しく要求される半導体装置の製造等に用いられ
ているホトリソグラフィーで、目的寸法のパターンを得
るための露光量を算出する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ホトリソグラフィー法は、パターンが形
成されたマスクに露光光を照射し、感光性組成物に上記
パターンを投影することによって、あらゆる倍率の投影
パターンを、上記感光性組成物に形成するものである。
このホトリソグラフィー法は、半導体製造工程において
は、レジストにパターンを形成する方法として頻繁に用
いられている。
【0003】上記半導体製造工程においては、レジスト
に形成されるパターンの寸法(以下レジスト寸法)に、
高い精度が要求されている。しかし、上記ホトリソグラ
フィー法は、同じ寸法のマスクパターンを用いても、露
光光の照射量(以下露光量と記す)によってレジスト寸
法が変化するという露光特性がある。これは、マスクパ
ターンを通過する露光光が、マスクパターンのエッジで
回折するためであり、図3の露光特性曲線aで示すよう
に、露光量が増加するとレジスト寸法が小さくなってい
く。したがって、レジストに目標寸法のパターンを正確
に形成するためには、適切な露光量を照射する必要があ
る。そこで、ホトリソグラフィー工程においては、各処
理ロット毎に適切な露光量を算出し、その値に従って露
光を行っている。
【0004】上記露光量の算出は、新たに露光を行おう
とするロットと同一製品か或いは目標とするレジスト寸
法が同じ製品の過去のデータを用いて行う。そして、露
光の投影倍率が等倍である場合には、過去に処理を行っ
たロットnの露光量En と、その露光で得られたレジス
ト寸法Ln と、露光補正係数KE と、目標とするレジス
ト寸法LT を用いた式(2)により、新たな露光量En+
1 を算出する。式(2)は、図3の露光特性曲線aを、
レジスト寸法の規格範囲内で近似した直線bを表すもの
である。そして、上記露光補正係数KE とは、直線bが
Y軸と成す角度θ1 の正接:tanθ1 である。
【数2】 上記式(2)で示した露光量En とレジスト寸法Ln
は、過去に処理を行った数ロットの平均値または、直前
の一ロットの値のどちらを用いても良い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
露光量算出方法には、以下のような問題がある。すなわ
ち、ホトリソグラフィー工程では、同一製品の同一工程
において、複数のマスクを用いている。各マスクは、パ
ターンの設計寸法を同一にしているが、実際に形成され
るマスクのパターン寸法には、多少の偏差が生じてい
る。しかし、上記の露光量の算出方法には、このマスク
寸法の偏差が考慮されていないため、この偏差がレジス
ト寸法にそのまま影響してしまう。このため、マスクの
パターン寸法の偏差は、規格内であっても、レジスト寸
法の偏差は規格を超える場合がある。
【0006】そこで、本発明は、上記の課題を解決し、
ホトリソグラフィー工程において、目標とするレジスト
寸法に対して、精度の高いレジスト寸法を得ることがで
きる露光量算出方法を提供することを目的とする。ま
た、これによって、半導体製品の歩留りを向上させるこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は三つの工程で構成されている。先ず、第一
工程では、過去の露光で照射した露光量と、前記過去の
露光でレジストに形成されたパターンの寸法をその露光
に用いたマスクのパターン寸法の偏差で補正した値と、
露光特性曲線に基づく第一の係数と、で規定される直線
の方程式に対して、新たな露光で形成するパターンの目
標寸法を代入することによって第一の露光量を算出す
る。次いで、第二工程では、露光特性曲線に基づく第二
の係数と、新たな露光に使用するマスクのパターン寸法
の偏差とを用いて補正露光量を算出する。そして、第三
の工程では、前記第一の露光量を前記補正露光量で補正
し、新たな露光量を算出する。
【0008】
【作用】先ず、第一の工程では、マスクのパターンの寸
法偏差=0の場合に、目標寸法のパターンを得るための
第一の露光量が算出される。次いで、第二の工程では、
新たな露光に用いるマスクのパターン寸法の偏差に対応
する補正露光量が算出される。そして、第三の工程で
は、上記第一の露光量を上記補正露光量で補正し、新た
な露光に用いるマスクのパターン寸法の偏差を補正した
新たな露光量が算出される。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。図2
に、本発明を実施するための露光量算出システムの構成
図を示した。露光量算出システムは、マスク寸法測定手
段1、レジスト寸法測定手段2、入力部3、演算部4、
記憶部5の各要素で構成されている。そして、上記演算
部4に各要素がそれぞれ接続し、演算部4が露光装置6
に接続している。
【0010】上記マスク寸法測定手段1は、ホトリソグ
ラフィー工程に使用されるマスクのパターン寸法(以
下、マスク寸法と記す)を測定するものである。また、
上記レジスト寸法測定手段2は、ホトリソグラフィー工
程でレジストに形成されたパターンの寸法(以下、レジ
スト寸法と記す)を測定するものである。そして、上記
入力部3は、ホトリソグラフィー工程に関する条件及び
処理ロットに関するデータを入力するものである。さら
に、上記演算部4は、各手段及び入力部3から送られた
データを処理し、処理したデータを記憶部5に記憶させ
ると共に、記憶部5に記憶されたデータを用いて露光量
の算出を行い、露光装置6に指示を与えるものである。
【0011】上記のように構成された露光量算出システ
ムは、以下のように作動させる。先ず、記憶部5に、各
製品の目標レジスト寸法LT 、露光量補正係数KE 、マ
スク寸法偏差補正係数KM を登録する。これらの値の登
録は、入力部3から行う。
【0012】次いで、記憶部5に、マスク寸法に関する
データを記憶させる。マスク寸法測定手段1による、各
マスクのマスク寸法の測定は、ホトリソグラフィー工程
に先立って行われる。測定された各マスク寸法と各マス
クに関するマスク情報は、演算部4に送られて、例えば
表1に示すような状態で記憶部5に記憶される。記憶部
5に記憶されるデータは、各マスク番号m毎に、設計寸
法D、マスク寸法測定手段1で測定したマスク寸法Mm
と、これらの値の差を示すマスク寸法偏差Sm である。
【表1】
【0013】さらに、記憶部5には、過去にホトリソグ
ラフィー処理を行ったロットのレジスト寸法に関するデ
ータを順次記憶させる。レジスト寸法測定手段2では、
ホトリソグラフィー処理を行う毎にレジスト寸法が測定
される。測定されたレジスト寸法と、各ロットに関する
ロット情報は、演算部4に送られて、例えば表2に示す
ような状態で各製品毎に記憶部5に記憶される。記憶さ
れるデータは、ロット番号n毎に、露光に使用したマス
ク番号m、照射した露光量En 、そのときに得られたレ
ジスト寸法Ln 、補正レジスト寸法LRn である。
【表2】
【0014】そして、新たな露光を行う場合には、演算
部4で新たな露光量を算出する。この場合、先ず、入力
部3から露光処理を行うロットの製品名、ロット番号n
+1、使用するマスク番号mを入力する。演算部4では、
入力されたデータを記憶部5に記憶させると共に、その
データをもとに、記憶部5を検索する。そして、マスク
情報(表1)からは、使用するマスク番号mに関する情
報を引き出し、ロット情報(表2)からは、同じ製品の
最新ロットnに関する情報を引き出す。また、入力され
た製品名から、その製品の目的レジスト寸法LT が引き
出される。演算部5では、引き出した各情報をもとに、
新たな露光量En+1 を算出する。
【0015】ここで、上記で示した記憶部5に記憶され
る各数値の詳細を説明する。 (1)LT :目標とするレジスト寸法を示す。 (2)KE :露光補正係数を示す。図3の露光特性曲線
aを、レジスト寸法の規格範囲内で近似した直線bがY
軸と成す角度θ1 の正接(tanθ1 )である。 (3)KM :マスク補正係数を示す。図3の露光特性曲
線aを、目標とするレジスト寸法LT の付近で近似した
直線cがY軸と成す角度θ2 の正接(tanθ2)であ
る。 (4)Sm :マスク寸法偏差を示す。露光に使用したマ
スクmのパターン寸法Mm と、マスクの設計寸法Dとの
差である。 (5)En :過去の露光量を示す。露光を行おうとする
ロットと同一製品のロットを過去に露光した時に照射し
た露光量である。 (6)LRn :補正レジスト寸法を示す。上記En の露
光で得られたレジスト寸法Ln を、使用したマスクのマ
スク寸法偏差で補正した値であり、Ln からSmを引い
た値である。この補正レジスト寸法LRn は、用いたマ
スクが寸法どおりであった場合にその露光量Enで形成
されるレジスト寸法である。 尚、上記露光特性曲線aは、同じ寸法のマスクパターン
を用いても、露光量によってレジスト寸法が変化する、
ホトリソグラフィー工程の特性を示す曲線である。ま
た、過去の露光に関する値は、過去に露光を行った最新
ロットあるいは、数ロットの平均値を用いる。
【0016】次に、演算部4で行われる新たな露光量E
n+1 の算出方法を、図1のフーチャートに従って説明す
る。演算部4では、上記で示した各値を数1に当てはめ
て、目的寸法LT を得るための新たな露光量En+1 を算
出する。
【数1】 上記式(1)では、先ず、第一の工程で、過去の露光量
En と、補正レジスト寸法LRn と、露光補正係数KE
とで上記直線bを規定し、目標とするレジスト寸法LT
代入して、第一の露光量を算出する。(ステップS1)
ここで得られる第一の露光量は、マスクのパターンの寸
法偏差=0の場合に、目標寸法のパターンを得るための
露光量である。次いで、第二の工程で、マスク補正係数
KM と、新たな露光に使用するマスクのマスク寸法偏差
Sm とを用いて、補正露光量を算出する。(ステップ
2)ここで得られる補正露光量は、新たな露光に用いる
マスクのマスク寸法偏差Sm に対応する露光量である。
そして、第三の工程で、上記第一の露光量に上記補正露
光量を加えることによって、使用するマスクの寸法偏差
Sm を補正した、新たな露光量En+1 を算出する。(ス
テップ3)
【0017】以下、上記の露光量算出方法で算出した露
光量を用いて、ホトリソグラフィー処理のシミュレーシ
ョンを行った結果を示す。各ロットの処理には、設計寸
法が同一の4枚のマスクを用いた。また、投影倍率は等
倍で露光を行った。使用したマスクは、始めのロット番
号1からロット番号5まではマスク寸法偏差Sm=+
0.1μmのマスクを用いた。そして、ロット番号6か
らはマスク寸法偏差Sm=−0.15μm,−0.05
μm,−0.10μmのマスクを順次繰り返し用いて露
光を行った。そして、上記処理を行って得たレジスト寸
法等のロット情報を順次蓄積し、新たな露光量En+1 の
算出し、その露光量En+1 を用いて順次露光を行った。
【0018】上記のようにして得られた各ロットのレジ
スト寸法の偏差を、図4に示した。ここで示したよう
に、各ロットのレジスト寸法偏差を0.06μmの範囲
内に収めることができた。これは、図5の従来の露光量
算出方法で算出した露光量で、露光を行った場合のレジ
スト偏差と比較すると約1/5である。
【0019】尚、上記実施例においては、投影倍率が等
倍の露光に関して説明を行ったが、上記式(1)のマス
ク寸法偏差Sm に関わる項目で、マスク寸法偏差Sm に
投影倍率を乗じることによって、縮小、及び拡大投影時
の露光量を算出することができる。また、本発明を実施
する露光量算出システムは、上記実施例で示したものに
限るものではない。
【0020】
【発明の効果】以上、実施例で説明したように、本発明
の露光量算出方法によれば、ホトリソグラフィー処理に
おいて、マスクのパターン寸法の偏差を露光量で補正で
きる。このため、レジストに形成さるパターンの寸法の
精度が改善され、半導体製造工程においては、製品の歩
留りの向上が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の露光量算出方法の手順を示すフローチ
ャートである。
【図2】本発明の露光量算出方法を実施するシステムの
一例を示す構成図である。
【図3】露光特性曲線を示すグラフである。
【図4】本発明を用いた場合のレジスト寸法偏差を示す
グラフである。
【図5】従来の方法を用いた場合のレジスト寸法偏差を
示すグラフである。
【符号の説明】
LT 目標とするレジスト寸法 En+1 新たな露光量 En 過去の露光量 Ln 過去の露光によるレジスト寸法 Sm 各マスクのパターン寸法の偏差 LRn 補正レジスト寸法 KE 露光量補正係数 KM マスク寸法補正係数

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホトリソグラフィーにおいて、レジスト
    に目標寸法のパターンを形成するための新たな露光量を
    算出する方法であって、 過去の露光で照射した露光量と、前記過去の露光でレジ
    ストに形成されたパターンの寸法をその露光に用いたマ
    スクのパターン寸法の偏差で補正した値と、露光特性曲
    線に基づく第一の係数と、で規定される直線の方程式に
    対して、新たな露光で形成するパターンの目標寸法を代
    入することによって第一の露光量を算出する第一の工程
    と、 露光特性曲線に基づく第二の係数と、新たな露光に使用
    するマスクのパターン寸法の偏差とを用いて補正露光量
    を算出する第二の工程と、 前記第一の露光量を前記補正露光量で補正する第三の工
    程とからなることを特徴とするホトリソグラフィーの露
    光量算出方法。
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