JP2004031773A - リソグラフィ条件の最適化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】露光値とフォーカス値をパラメータに、半導体基板上に形成されたフォトレジストの加工寸法を測定するとともに、加工形状画像を作成し、測定された加工寸法より求めた最適露光値・最適フォーカス値、露光マージン・フォーカスマージン、及びねらい目寸法値等を、露光値及びフォーカス値に対応させ配置した加工形状画像上にプロットしたMAPを作成、これを自動的に関係者に配信、各値とともに加工形状の良否を判定し、設定された条件をステッパに自動転送する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程におけるリソグラフィ条件の最適化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
フォトリソグラフィ工程において、ステッパの露光条件、フォーカス条件を変化させることにより、フォトレジストの加工形状は変化する。そして、良好なレジスト寸法・形状を得るための露光マージン(EL:Exposure Latitude又はDM:Dose Margin)、フォーカスマージン(DOF:Depth Of Focus又はFM:Focus Margin)も変動する。このとき、これら露光マージン、フォーカスマージンが小さいと、フォトレジストにおける配線パターンのオープン/ショート、ホールパターンの未開口といった製品上の問題が発生してしまう。そこで、これらの問題を回避するために、露光条件とフォーカス条件をそれぞれ変化させて形成したパターンの寸法を、CD−SEM(Critical Dimension−ScanningElectron Microscope:SEM式寸法測定機)により測定し、その測定寸法値から算出した最適露光値(BEXP又はBE:Best Exposure)・最適フォーカス値(BF:Best Focus)、及び露光マージン・フォーカスマージンによりリソグラフィ条件を最適化、適用していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような手法では、寸法値のみを重視しており、加工形状の良否については、その都度判断することも可能なものの、一元的な判断を行うことができず、精度に欠くとともに迅速な判定が困難であるという問題があった。また、単に各マージンを大きくするように設定、適用すると、スペック内ではあっても、ねらい目寸法値からシフトしたものとなってしまうという問題も発生していた。
【0004】
そこで、本発明は、従来のリソグラフィ条件の最適化方法における欠点を取り除き、精度の向上と迅速化を図ったリソグラフィ条件の最適化方法を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のリソグラフィ条件の最適化方法は、露光値とフォーカス値をパラメータに、半導体基板上に形成されたフォトレジストの加工寸法を測定するとともに、加工形状画像を作成し、測定された前記加工寸法より求めた最適露光値・最適フォーカス値、露光マージン・フォーカスマージン、及びねらい目寸法値とその上限値、下限値を、前記露光値及び前記フォーカス値に対応させ配置した前記加工形状画像上にプロットしたMAPを作成し、このMAPを用いて、各値とともに加工形状の良否を判定し、条件設定することを特徴とするものである。
【0006】
また、本発明のリソグラフィ条件の最適化方法においては、前記最適露光値及び前記最適フォーカス値をセンターとして、前記上限値と前記下限値を超えることなく、所定の露光マージンに対するフォーカスマージン又は所定のフォーカスマージンに対する露光マージンが最大となるよう、フォーカスマージン又は露光マージンを設定することを特徴としている。
【0007】
そして、本発明のリソグラフィ条件の最適化方法においては、前記MAPを配信し、配信先において、前記MAPを用いて、前記加工寸法より求められた値とともに加工形状の良否を判定することを特徴としている。
【0008】
また、本発明のリソグラフィ条件の最適化方法においては、前記加工形状をスコア値化し、所定の値に設定されたスコア値のスペックにより良否を判定することを特徴としている。
【0009】
さらに、本発明のリソグラフィ条件の最適化方法においては、測定された加工寸法と、前記近似式から求められる近似寸法との差異が所定の値を超えたものを、異常値として除外することを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【0011】
図1は本実施形態におけるシステム構成をブロック図で示したものである。
【0012】
図に示すように、条件だしシステム系1において、条件設定のパラメータとなる露光・フォーカス条件が入力され、ステッパ2に自動転送される。
【0013】
ステッパ2において、転送されたそれぞれの条件にて半導体基板上のポジ型フォトレジストがホールパターンに加工される。そして、CD−SEM3において、加工寸法を測定するとともに、加工形状画像を形成し、これら加工寸法データと加工形状画像データは条件だしシステム系1に転送される。
【0014】
計算処理部▲1▼4においては、加工寸法データを自動処理し、最適露光値・最適フォーカス値と、所定値に設定したDM(EL値)に対するFM(DOF値)を求め、計算処理部▲2▼5においては、例えば2次元的に露光値及びフォーカス値に対応させて、加工形状画像データを自動配置し、計算処理部▲3▼6においては、計算処理部▲1▼4及び計算処理部▲2▼5での結果を併せてMAPを自動作成する。
【0015】
MAP化されたこれらデータは、MAP表示部7(例えばWEB上)において関係者8に自動配信され、判定結果入力部9に入力された関係者8の判定により設定された露光・フォーカス条件はステッパ2に自動転送される。
【0016】
次に、この実施形態の動作を説明する。図2にフローチャートを示すように、先ず、条件だしシステム系1において露光・フォーカス条件を入力(ステップ11)すると、ステッパ2に自動転送し(ステップ12)、ステッパ2において各条件で加工して、CD−SEM3により測定されたフォトレジストの加工寸法データ及び加工形状画像データを生成し、のデータを条件だしシステム系1に自動転送する(ステップ13〜15)。
【0017】
次に、計算処理部▲1▼4において、加工寸法データを処理する。先ず、寸法異常値を除去する(ステップ16)。図3にそのフローチャートを示すように、入力された加工寸法値(Dn)生データ(ステップ31)より、設定した範囲を外れたデータを除去(ステップ32)した後、フォーカス値を関数とした加工寸法の近似式を求める(ステップ33)。次に、この近似式により求めた近似値(D’n)と加工寸法値(Dn)の差異が、所定の値を超えるかどうかを判定し(ステップ34)、超えたものについてさらに除去(ステップ35)し、再度近似計算する。これを異常値がなくなるまで繰り返し、全ての異常値を除去する。
【0018】
異常値の除去された加工寸法データについて、フォーカス値と加工寸法値の関係、露光値と加工寸法値の関係より、最適フォーカス値(BF)、最適露光値(BEXP)を求める。そして、これら最適フォーカス値(BF)をセンターとして、ねらい目に対するスペック内に得られるDMとFMの関係より、所定値に設定されたDM(例えば10%)に対して最大に得られるFMを求める(ステップ17)。
【0019】
一方、計算処理部▲2▼5において、今度は加工形状画像データを例えば2次元的に露光値及びフォーカス値に対応させ配置する(ステップ18)。そして、計算処理部▲3▼6において、計算処理部▲1▼4及び計算処理部▲2▼5において処理されたデータを併せて、例えば図4に示すようなMAPを作成する(ステップ19)。MAP上には、各値を例えば2次元的に露光値・フォーカス値に対応させ配置した前記加工形状画像上にプロットしたデータ41と、露光値・フォーカス値に対応した加工寸法測定値の生データ42及び近似データ43、フォーカス値VS測定寸法値グラフ(測定値及び近似曲線)44、露光値VS測定寸法値グラフ(測定値及び近似曲線)45、露光マージンVSフォーカスマージングラフ46、及びこれらのデータより求められた数値データ47が表示されている。
【0020】
図5にデータ41の表示例を示す。例えば2次元的露光値・フォーカス値に対応させ配置した前記加工形状画像上に、測定エリアの上下限51、最適露光値(BEXP)・最適フォーカス値(BF)52、露光マージン(DM)・フォーカスマージン(FM)53、及びねらい目寸法値54とその上限値55、下限値56がプロットされている。
【0021】
図6に露光値・フォーカス値に対応した加工寸法測定値の生データ42、図7にその近似データ43の表示例を示す。加工寸法測定値は、近似データにより異常値除去処理をされている。また、図8に異常値除去処理のなされたデータより求められた数値データ47の表示例を示す。DMを所定値に設定したときの、BE下限フォーカス値(FL)、上限フォーカス値(FH)、FM、下限露光値(BEXPL)、上限露光値(BEXPH)といったデータが表示されている。
【0022】
このように作成されたMAPをWEB上に表示し、そのURLを条件判定に関わる全ての関係者に自動的にメール配信する(ステップ20、21)。関係者は配信されたMAPに基づき、各値とともに加工形状の良否判定を行い(ステップ22)、NG判定であれば、各データの再調査、分析を行い、再度条件だしを行う。そして、全ての関係者においてOK判定となったとき、設定された露光・フォーカス条件は自動的にステッパに転送される(ステップ23)。
【0023】
このように、加工寸法と加工形状画像のデータを処理した後、MAP表示して、一元的に判定することにより、迅速でかつ精度の高い判定が容易になる。そして、これらのデータを全て自動的に処理することにより、ヒューマンエラーを防止することができる。また、異常値をあらかじめ除去することにより、高い精度で条件設定を行うことができ、製品不良の発生を抑えることが可能となる。さらに、最適フォーカス値(最適露光値)をセンターとして、DMとFMを求めることにより、より高精度にねらい目寸法を得ることが可能となる。
【0024】
本実施形態において、ポジ型フォトレジストにホールパターンを形成する条件の最適化を行ったが、フォトレジストにパターンを形成する条件であれば適用することができ、ネガ型レジストや、ライン、スペース、アイランド等の加工にも適用される。また、本実施形態においては、所定値に設定されたDM(例えば10%)に対して最大に得られるFMを求めたが、所定値に設定されたFMに対して最大に得られるDMを求めても良い。また、本実施形態においては、加工形状画像上に2次元的に対応させて配置する場合について説明したが、2次元あるいは4次元近似等の計算方法により、各値を露光値・フォーカス値に対応させ、加工形状画像上に配置してもよい。
【0025】
さらに、加工形状を人間系で(関係者により)判定したが、これをスコア値化し自動判定を行なうことも、迅速な判定、ヒューマンエラーを抑える上でより効果的である。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、精度の向上と迅速化を図ることの可能なリソグラフィ条件の最適化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるシステム構成を示すブロック図。
【図2】本発明におけるフローチャート。
【図3】本発明における異常値除去のフローチャート。
【図4】本発明において用いられるMAPを示す図。
【図5】図4の一部を示す図。
【図6】図4の一部を示す図。
【図7】図4の一部を示す図。
【図8】図4の一部を示す図。
【符号の説明】
1 条件だしシステム系
2 ステッパ
3 CD−SEM
4 計算処理部▲1▼
5 計算処理部▲2▼
6 計算処理部▲3▼
7 MAP表示部
8 関係者
9 判定入力部
41 データ
42 加工寸法測定値の生データ
43 近似データ
44 フォーカス値VS測定寸法値グラフ
45 露光値VS測定寸法値グラフ
46 露光マージンVSフォーカスマージングラフ
47 数値データ
51 測定エリアの上下限
52 最適露光値・最適フォーカス値
53 露光マージン・フォーカスマージン
54 ねらい目寸法値
55 ねらい目上限値
56 ねらい目下限値
Claims (5)
- 露光値とフォーカス値をパラメータに、半導体基板上に形成されたフォトレジストの加工寸法を測定するとともに、加工形状画像を作成し、
測定された前記加工寸法より求めた最適露光値・最適フォーカス値、露光マージン・フォーカスマージン、及びねらい目寸法値とその上限値、下限値を、前記露光値及び前記フォーカス値に対応させ配置した前記加工形状画像上にプロットしたMAPを作成し、
このMAPを用いて、各値とともに加工形状の良否を判定し、条件設定することを特徴とするリソグラフィ条件の最適化方法。 - 前記最適露光値及び前記最適フォーカス値をセンターとして、前記上限値と前記下限値を超えることなく、所定の露光マージンに対するフォーカスマージン又は所定のフォーカスマージンに対する露光マージンが最大となるよう、フォーカスマージン又は露光マージンを設定することを特徴とする請求項1記載のリソグラフィ条件の最適化方法。
- 前記MAPを配信し、配信先において、前記MAPを用いて、前記加工寸法より求められた値とともに加工形状の良否を判定することを特徴とする請求項1又は2記載のリソグラフィ条件の最適化方法。
- 前記加工形状をスコア値化し、所定の値に設定されたスコア値のスペックにより良否を判定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のリソグラフィ条件の最適化方法。
- 測定された加工寸法と、前記近似式から求められる近似寸法との差異が所定の値を超えたものを、異常値として除外することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のリソグラフィ条件の最適化方法。
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