JPH10326735A - 露光方法の最適化方法 - Google Patents

露光方法の最適化方法

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JPH10326735A
JPH10326735A JP9135491A JP13549197A JPH10326735A JP H10326735 A JPH10326735 A JP H10326735A JP 9135491 A JP9135491 A JP 9135491A JP 13549197 A JP13549197 A JP 13549197A JP H10326735 A JPH10326735 A JP H10326735A
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JP
Japan
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exposure
optimizing
pattern
patterns
light intensity
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JP9135491A
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English (en)
Inventor
Keisuke Tsudaka
圭祐 津▲高▼
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光条件の数だけウェハを露光しなければな
らず、実験のコストと時間が膨大となってしまい、さら
に複数のウェハを実験に使用するため、ウェハの相違が
実験結果に反映して露光条件の優劣の判定を難しくする
課題があった。 【解決手段】 焦点位置を変動させた場合の挙動が異な
る複数のパターンをマスク上に複数配置し、前記パター
ンを露光量と焦点位置を異ならせて同一のウェハ上のレ
ジストに露光転写し、前記転写の結果を測定し当該転写
結果のばらつきを求め、前記ばらつきが最も小さいパタ
ーンを求め、該パターンの焦点位置に対する挙動と同様
な挙動を示す露光条件を選択することで露光条件の最適
化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置等の製造
方法として用いられる、フォトリソグラフィプロセスに
おける露光方法の最適化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置等の製造にあたって、マスク
パターンを光を用いて半導体ウェハ上のレジス卜材料に
転写するプロセスをフォトリソグラフィプロセスとい
う。近年、作成する半導体装置の微細化に伴って、フォ
トリソグラフィプロセスにおけるプロセスマージンは小
さくなっており、厳密な線幅の制御が求められるように
なってきている。これには、線幅の変動の要因の把握
し、変動要因を小さくするとともに、変動要因に対して
耐性の強いプロセスを構築することが必要である。光露
光プロセスにおいて、線幅の変動は理論的に露光量とデ
フォー力スの2つの要因に帰結すると考えられる。そこ
で、一般に露光量とデフォー力ス量を変化させてウェハ
を露光し、これによって得られる結果からプロセスの性
能を判断する。この評価方法においては、実際のプロセ
スにおいて変動する露光量とデフォー力ス量の範囲の把
握が必要である。ところが、実際のプロセスにおいて
は、これらのパラメータの変動量の把握は非常に困難で
ある。これは、実際の焦点位置の変動や露光量の変動に
加え、レンズ収差、レジスト膜厚、デバイス段差、下地
の反射率、周辺パターンの有無等の要因が複雑に関連し
ており、それぞれを焦点位置の変動と露光量の変動に切
り分けるのが極めて困難なためである。この結果、N
A、σ、変形照明方法の使用といった露光条件を厳密に
最適化するには、レンズ収差、レジスト膜厚、デバイス
段差、下地の反射率、周辺パターンの有無等による線幅
の変動を調べ、これが最小になるように露光条件を決定
しなければならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の露光方法の最適
化方法は以上のように構成されていたので、調べたい露
光条件の数だけウェハを露光しなければならず、実験の
コストと時間が膨大となる課題があった。また、複数の
ウェハを実験に使用するため、ウェハの相違が実験結果
に反映してしまい、露光条件の優劣の判定を困難にする
課題があった。
【0004】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたものであって、低コスト、最適化に要する時
間の短縮、最適化の精度向上を実現できる露光方法の最
適化方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る露光方法の
最適化方法は、リソグラフィ工程における露光方法の最
適化方法であって、焦点位置を変動させた場合の挙動が
異なる複数のパターンをマスク上に複数配置し、前記パ
ターンを露光量と焦点位置を異ならせて同一のウェハ上
のレジストに露光転写し、前記転写の結果を測定し当該
転写結果のばらつきを求め、前記ばらつきが最も小さい
パターンを求め、該パターンの焦点位置に対する挙動と
同様な挙動を示す露光条件を選択することで露光条件の
最適化を行うことを特徴とする。
【0006】本発明の露光方法の最適化方法は、複数の
幅の異なる補助ラインが付加された孤立ラインからなる
パターンをマスク上に複数配置し、前記パターンを露光
量と焦点位置を異ならせて同一のウェハ上のレジストに
露光転写し、このときのライン幅のばらつきを求め、前
記ばらつきが最も小さいパターンを求め、該パターンの
焦点位置に対する挙動と同様な挙動を示す露光条件を選
択し、露光条件の最適化を図る際のコストの低減、前記
最適化に要する時間の短縮および前記最適化の精度向上
を実現する。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の露光方法の最適化
方法の一実施の形態例について説明する。本実施の形態
の露光方法の最適化方法では、図1に示すように1枚の
マスク上に、同図(a)に示す孤立ラインP1(幅0.
24μm)と、同図(b),(c),(e),(f)に
示すように、当該孤立ラインP1の両脇に所定間隔に平
行に付加され、孤立ラインに解像されることのない補助
ラインP2(幅0.04μm),P3(幅0.08μ
m),P4(幅0.12μm),P5(幅0.16μ
m)を配置したパターンをそれぞれ作成する。これら図
1の(b),(c),(e),(f)に示す補助ライン
付きの孤立ラインP1は、補助ラインの幅を異ならせた
複数のパターンとして作成される。
【0008】これら各パターンによる光強度分布を図2
〜図6に示す。図2は、前記補助ラインが設けられてい
ない孤立ラインP1のみの図1の(a)に示すパターン
に対する光強度分布を示す。また、図3は、図1の
(b)に示すパターンに対する光強度分布を示す。ま
た、図4は、図1の(c)に示すパターンに対する光強
度分布を示す。また、図5は、図1の(e)に示すパタ
ーンに対する光強度分布を示す。また、図6は、図1の
(f)に示すパターンに対する光強度分布を示す。
【0009】これより、補助ラインのない孤立ラインP
1は露光量の変動に対して線幅変動が小さいのに対し、
補助ラインを付加した孤立ラインP1は、補助ラインな
しの場合に比べ、デフォー力スに対して線幅変動が小さ
くなっていることがわかる。また、補助ラインの幅が大
きいほどこの効果は大きい。
【0010】次に、これらのパターンをもつマスクを、
実際のデバイスウェハ上のレジストに実際のステッパの
露光量、デフォー力ス量の変化量に相当する量だけ変化
させた条件で露光し、その際の線幅を測定する。これに
より実際のプロセスを模倣し、実際のプロセスにおける
線幅の変動を求めることができる。これを、前述の複数
のパターンについて行うことで、露光量変動耐性が強い
プロセスと、焦点位置変動耐性が強いプロセスとで、ど
ちらが転写線幅変動が小さいかを評価することが出来
る。こうして、最適な補助ライン幅を一枚のウェハで評
価することができる。
【0011】次に、この結果を実際の露光条件設定に反
映させる。前述のように、補助ラインの有無や幅の広さ
によリ、露光量、デフォー力ス量に対する線幅変動量が
変化する。これを露光条件にあてはめると、図7から図
10に示すように、例えば、NA(開口数)は大きいほ
ど露光量変動に対する線幅変動量が小さくなリ、小さい
ほどデフォー力スに対する線幅変動量が小さくなる。
【0012】従って、最適な補助ライン幅と同様な光強
度分布(デフォー力ス時も含めて)が得られるようなN
Aを選択することによリ、転写線幅の変動が小さい露光
条件を選択することが出来る。
【0013】以上のように、従来の露光方法の最適化方
法では、露光条件の数に応じて複数のウェハおよびその
露光回数も必要であったが、本実施の形態によれば、本
露光方法の最適化方法を用いることにより、異なる露光
条件での線幅ばらつきの評価を1枚のウェハを使用する
だけで済ますことが出来、この結果、露光条件の最適化
のためのコストおよび時間を節約することが出来、さら
にウェハによる実験結果のばらつきもなくなるため、精
度的にも良好な露光方法の最適化を行うことが出来る効
果がある。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について具
体的に説明する。もちろん、本実施例は以下に述べる実
施例に限定されるものではない。本実施例は、0.24
μmルールのSRAMのポリシリコンレイヤーを、露光
波長248nm、σ=0.60の条件で露光する場合に
おいて本露光方法の最適化方法を適用したものである。
本レイヤーでは、その周囲にパターンが存在しない孤立
ラインでの線幅ばらつきが大きいことが問題となってい
た。そこで、この線幅ばらつきを低減することが求めら
れている。このため、最適化を露光余裕度を向上させる
方向とするか、焦点深度を向上させる方向とするかの判
断が必要である。
【0015】これまでは、複数枚のウェハに対しNAを
変化させて複数回の露光を行うことで評価を行なってき
た。ところがこの方法では、複数枚のウェハが必要であ
リ、実験の手間も、評価の手間もウェハの枚数分だけ増
加してしまう。これを改善するために、本実施例の露光
方法の最適化方法を適用して、以下のような手順で実験
を行った。先ず、マスクの4隅と中央に図1に示すよう
なパターンを配置した。これを、NA 0.50で露光
した。そして、それぞれのパターンに関して、レジスト
線幅を以下の条件の全ての組み合せで求めた。
【0016】・focus :−0.4μm、0.0μ
m、+0.4μm ・露光量 :−5%under dose、nomin
al dose、+5%over dose ・像高 :4隅とセンター
【0017】これらについて全て求めた結果、それぞれ
における線幅の最大値と最小値の差を計算した結果、以
下のようになった。 ・パターンA(補助ラインなし) :0.12μm ・パターンB(補助ライン0.08μm):0.08μm ・パターンC(補助ライン0.12μm):0.11μm ・パターンD(補助ライン0.16μm):0.15μm
【0018】よって、上記パターンの内ではパターンB
が最も転写線幅のばらつきが小さいことが判明する。実
際の露光においては、マスク製造の面から補助ラインの
使用は厳しいため、前記パターンBを使用した場合と同
等の露光条件を選ぶこととなる。パターンBをNA=
0.50で露光した場合の光強度分布を図4に示す。ま
た、補助ラインが付加されていない場合におけるNA=
0.35、0.40、0.45、0.50におけるそれ
ぞれの光強度分布を図7、図8、図9、図10に示す。
これよリ、NA=0.45における光強度がパターンB
の光強度と一致することが明らかになる。この結果を用
いて、NA=0.45の条件を採用することとした。
【0019】確認のため、以下の条件の組合せにおける
0.24μmの孤立ラインの線幅を求めた。 ・focus :−0.4μm、0.0μm、+0.4
μm ・露光量 :−5%under dose、nom
inal dose、+5%over dose ・像高 :4隅とセンター
【0020】この結果、得られた線幅の最大値と最小値
の差は、0.08μmと良い結果が得られた。こうし
て、従来の露光方法の最適化方法では、NAを振っただ
け実験が必要であったが、本露光方法の最適化方法では
条件の決定が確認を含めて2回の露光で行うことが出
来、露光条件の最適化のためのコストおよび時間を節約
でき、さらにウェハによる実験結果のばらつきもなくな
り、精度的にも良好に最適化を行うことが出来る効果が
ある。
【0021】なお、本発明は以上説明した実施例に限定
されるものではない。また、露光条件は、本実施例に記
載される値に限定されるものではなく、さらに使用する
フォトレジストも本実施例に限定されるものではなく、
マスクパターンも本実施例に限定されるものではない。
また、露光方法も変形照明法や瞳フィルタリング法を用
いてもよく、本実施例に限定されるものではない。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光方法
の最適化方法では、露光条件の最適化を低コストおよび
短時間に行うことが出来、さらにウェハによる実験結果
のばらつきもなくなって、精度の高い露光条件の最適化
が実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の露光方法の最適化方法の一実施の形態
に用いられるマスクの4隅と中央に配置されたパターン
を示す説明図である。
【図2】補助ラインが設けられていない孤立ラインのみ
のパターンに対する光強度分布を示す光強度分布図であ
る。
【図3】図1の(b)に示すパターンに対する光強度分
布を示す光強度分布図である。
【図4】図1の(c)に示すパターンに対する光強度分
布を示す光強度分布図である。
【図5】図1の(e)に示すパターンに対する光強度分
布を示す光強度分布図である。
【図6】図1の(f)に示すパターンに対する光強度分
布を示す光強度分布図である。
【図7】補助ラインが付加されていない場合におけるN
A 0.35における光強度分布を示す光強度分布図で
ある。
【図8】補助ラインが付加されていない場合におけるN
A 0.40における光強度分布を示す光強度分布図で
ある。
【図9】補助ラインが付加されていない場合におけるN
A 0.45における光強度分布を示す光強度分布図で
ある。
【図10】補助ラインが付加されていない場合における
NA 0.50における光強度分布を示す光強度分布図
である。
【符号の説明】
P1……孤立ライン、P2,P3,P4,P5……補助
ライン。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リソグラフィ工程における露光方法の最
    適化方法であって、焦点位置を変動させた場合の挙動が
    異なる複数のパターンをマスク上に複数配置し、前記パ
    ターンを露光量と焦点位置を異ならせて同一のウェハ上
    のレジストに露光転写し、前記転写の結果を測定し当該
    転写結果のばらつきを求め、前記ばらつきが最も小さい
    パターンを求め、該パターンの焦点位置に対する挙動と
    同様な挙動を示す露光条件を選択することで露光条件の
    最適化を行う露光方法の最適化方法。
  2. 【請求項2】 前記複数のパターンを同一のウェハ上の
    レジストに露光転写する際に異ならせる露光量と焦点位
    置は、実際のステッパにおける露光量およびデフォーカ
    ス量の変化量に相当する量であることを特徴とする請求
    項1記載の露光方法の最適化方法。
  3. 【請求項3】 前記複数のパターンを、孤立ラインのみ
    からなるパターンと、孤立ラインおよび当該孤立ライン
    の両脇に付加されて転写しない程度の細い補助ラインか
    らなる複合パターンにしたことを特徴とする請求項3記
    載の露光方法の最適化方法。
  4. 【請求項4】 前記複合パターンは複数配置され、各複
    合パターンは孤立ラインおよび当該孤立ラインの両脇に
    付加されて転写しない程度の細い、他の複合パターンの
    補助ラインとは幅が異なる補助ラインからなることを特
    徴とする請求項4記載の露光方法の最適化方法。
  5. 【請求項5】 露光条件の選択は、前記ばらつきが最も
    小さい複合パターンにおける補助ライン幅と同様な光強
    度分布を実現する開口数の選択であることを特徴とする
    請求項4記載の露光方法の最適化方法。
JP9135491A 1997-05-26 1997-05-26 露光方法の最適化方法 Pending JPH10326735A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011001678A1 (ja) * 2009-07-01 2011-01-06 株式会社ニコン 露光条件設定方法および表面検査装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011001678A1 (ja) * 2009-07-01 2011-01-06 株式会社ニコン 露光条件設定方法および表面検査装置
JPWO2011001678A1 (ja) * 2009-07-01 2012-12-10 株式会社ニコン 露光条件設定方法および表面検査装置
US8665430B2 (en) 2009-07-01 2014-03-04 Nikon Corporation Exposure condition determining method and surface inspection apparatus

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