JP2008270849A - Focus measuring method and equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置や液晶などの表示デバイスを製造するためのリソグラフィー工程において、パターン露光時のフォーカス変動量を計測する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring a focus fluctuation amount during pattern exposure in a lithography process for manufacturing a display device such as a semiconductor device or a liquid crystal.
近時では、半導体素子の高集積化に伴い、リソグラフィーで形成するパターンの微細化が進行している。また、パターンが微細になるほど、必要とされる寸法均一性も小さくなる。寸法均一性を悪化させる大きな原因の一つに、露光装置のフォーカスエラー(フォーカス変動)が挙げられる。フォーカス変動が発生すると、形成されるパターンに寸法変動が生じ、特に焦点深度の小さい孤立パターンなどの場合に顕著であり、甚だしい幅寸法の縮小を招く。例えば、90nm世代の半導体素子を製造するためには、±50nm程度のフォーカス管理が必須であると言われている。 In recent years, along with the high integration of semiconductor elements, the miniaturization of patterns formed by lithography is progressing. Also, the finer the pattern, the less required dimensional uniformity. One of the major causes that deteriorate the dimensional uniformity is a focus error (focus fluctuation) of the exposure apparatus. When focus variation occurs, dimensional variation occurs in the formed pattern, which is particularly noticeable in the case of an isolated pattern with a small depth of focus, and causes a significant reduction in the width dimension. For example, in order to manufacture a 90 nm generation semiconductor device, it is said that focus management of about ± 50 nm is essential.
従来の露光装置におけるフォーカスの管理の一例は、以下のように実行されている。先ず日常点検などでフォーカスを各値に振ったサンプルウェーハを作製し、孤立パターンなどの幅寸法をCD−SEMなどを用いて測定した後、フォーカス−CD曲線を描いて最適フォーカス値を決定する。そして、その結果を露光装置側にオフセット値として記憶させることによりフォーカスを管理する。 An example of focus management in a conventional exposure apparatus is executed as follows. First, a sample wafer with the focus adjusted to each value is prepared in daily inspection, and the width dimension of an isolated pattern or the like is measured using a CD-SEM or the like, and then an optimum focus value is determined by drawing a focus-CD curve. Then, the focus is managed by storing the result as an offset value on the exposure apparatus side.
また、いわゆるインラインフォーカスモニター技術の他の具体例として、以下のものが提案されている。特許文献1では、レジストパターンのエッジの傾斜角度とフォーカス位置の関係を求め、ウェーハ上に形成されたレジストパターンのテーパ角度を算出し、フォーカス変動を測定するという技術が提案されている。また特許文献2では、専用マークを用いたレジストパターンの長手方向の長さ測定とレジストの厚みの変化量とから、フォーカス値を測定するという技術が提案されている。
As other specific examples of so-called in-line focus monitoring technology, the following has been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 proposes a technique for obtaining a relationship between an inclination angle of a resist pattern edge and a focus position, calculating a taper angle of a resist pattern formed on a wafer, and measuring a focus variation.
従来手法によるフォーカス管理では、パターンの寸法測定に長時間を要するため、1日よりも短い時間単位による管理を行うことは困難であり、ましてや数時間単位もしくはそれよりも小さな時間内でのフォーカス変動をモニターすることは不可能である。また、通常の製品処理時にはウェーハ内やロット内でフォーカスを変化させた処理を行わないため、製品ウェーハを用いたフォーカス管理を行うことができないと考えられている。 In conventional focus management, it takes a long time to measure the dimensions of the pattern, so it is difficult to perform management in units of time shorter than one day, and even focus fluctuations in units of several hours or less. It is impossible to monitor. In addition, it is considered that focus management using a product wafer cannot be performed because processing in which the focus is changed within a wafer or lot is not performed during normal product processing.
更に、現状で提案されているインラインフォーカスモニター技術では、検出できるフォーカス変動が必要とされる精度を満たすことができず、CD−SEMを用いた測定では測定再現性や測定精度が向上しないという問題が挙げられる。結果として、高精度なフォーカスモニターを行うことができない。 Furthermore, the currently proposed in-line focus monitor technology cannot satisfy the accuracy required for detectable focus fluctuation, and measurement reproducibility and measurement accuracy are not improved by measurement using a CD-SEM. Is mentioned. As a result, highly accurate focus monitoring cannot be performed.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、簡便に高精度でフォーカス変動量を測定することを目的とし、最終的には、測定されたフォーカス変動量の情報を次ロットへのフィードバック、次工程へのフィードフォワードへ反映させ、半導体装置を安定して製造できる焦点計測方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to easily measure the focus fluctuation amount with high accuracy. Finally, the information on the measured focus fluctuation amount is as follows. It is an object of the present invention to provide a focus measurement method and apparatus that can stably manufacture a semiconductor device by reflecting the feedback to a lot and the feed forward to the next process.
本発明の一観点によれば、パターン転写された被転写体の焦点計測方法であって、前記被転写体上に、第1のテストレジストパターンと、前記第1のテストレジストパターンに比べて低パターン密度の第2のテストレジストパターンとを転写形成し、前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定し、前記第1の形状値から露光量を算出し、前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定し、前記第2の形状値及び前記露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出し、前記第2の形状値は、前記第2のテストレジストパターンのテーパ角度を含み、前記被転写体上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、前記レジスト膜を露光してレジストパターンと共に前記第1及び第2のテストレジストパターンを転写形成するに際して、前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする焦点計測方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a focus measurement method for a transferred object having a pattern transferred thereon, the first test resist pattern on the transferred object being lower than the first test resist pattern. A second test resist pattern having a pattern density is transferred and measured, a first shape value of the first test resist pattern is measured, an exposure amount is calculated from the first shape value, and the second test A second shape value of the resist pattern is measured, and a focus fluctuation amount of the transferred body is calculated from the second shape value and the exposure amount, and the second shape value is the second test resist pattern. And forming at least one processed film and a resist film on the transferred body, and then exposing the resist film to form the first and second test resists together with the resist pattern. When the pattern is transferred and formed, the optical constant and the film thickness of the entire laminated film are measured in a state where all of the film to be processed and the resist film are laminated, and the measurement result is used as the focus variation. A focus measuring method is provided which is used for calculating a quantity.
本発明の他の観点によれば、パターン転写された被転写体の焦点計測装置であって、前記被転写体上に転写形成された第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定する寸法測定手段と、測定された前記第1の形状値から露光量を算出する露光量算出手段と、前記被転写体上に転写形成された、前記第1のテストレジストパターンに比べて低パターン密度の前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定する形状測定手段と、測定された前記第2の形状値及び前記露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出するフォーカス変動量算出手段とを含み、前記第2の形状値は、前記第2のテストレジストパターンのテーパ角度を含み、前記被転写体上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、前記レジスト膜を露光してレジストパターンと共に前記第1及び第2のテストレジストパターンを転写形成するに際して、光学定数及び膜厚を計測する計測手段を更に含み、前記計測手段により、前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の前記光学定数及び前記膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする焦点計測装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a focus measuring device for a transferred object having a pattern transferred thereon, wherein a first shape value of a first test resist pattern transferred and formed on the transferred object is measured. Dimension measurement means, exposure amount calculation means for calculating an exposure amount from the measured first shape value, and a low pattern density compared to the first test resist pattern transferred and formed on the transfer object A shape measuring means for measuring a second shape value of the second test resist pattern, and a focus fluctuation amount for calculating a focus fluctuation amount of the transferred body from the measured second shape value and the exposure amount. The second shape value includes a taper angle of the second test resist pattern, and after forming at least one processed film and a resist film on the transferred body, Les A measuring means for measuring an optical constant and a film thickness when the first test resist pattern and the first test resist pattern are transferred and formed together with the resist pattern by exposing a resist film; In the state where all of the resist films are laminated, the optical constant and the film thickness of the whole laminated film are measured, and the measurement result is used for calculation of the focus variation amount. A measuring device is provided.
本発明によれば、簡便に精度良くフォーカス変動量を計測することが可能となる。また、そのフォーカス変動の結果を次ロットや次工程に反映させることにより、精度良く微細なパターンを形成することができる。 According to the present invention, it is possible to easily and accurately measure the focus fluctuation amount. Further, by reflecting the result of the focus variation in the next lot or the next process, a fine pattern can be formed with high accuracy.
−本発明の基本骨子−
露光装置のフォーカス変動の測定結果を次ロットや次工程に反映させ、効率良くフォーカス補正を行うには、製品となるウェーハを用いたインラインフォーカスモニター技術が好適である。しかしながら、フォーカス変動量はレジストパターンの形状値(幅寸法、高さ及びテーパ角度など)から測定されるところ、この形状値の変化はフォーカス量及び露光量の双方に依存する。
-Basic outline of the present invention-
In order to reflect the measurement result of the focus fluctuation of the exposure apparatus in the next lot or the next process and perform the focus correction efficiently, an in-line focus monitoring technique using a wafer as a product is suitable. However, when the focus fluctuation amount is measured from the shape value (width dimension, height, taper angle, etc.) of the resist pattern, the change in the shape value depends on both the focus amount and the exposure amount.
本発明者は、製品となるウェーハのリソグラフィー時に、電極や配線等を形成するための通常パターンと共に、パターン密度の異なる少なくとも2種類のテストレジストパターンを形成し、これらを用いることによりフォーカス変動量の短時間で正確な測定を実現した。即ち本発明では、単一の露光条件において、先ず第1のテストレジストパターンを用いて形状値の変化が露光変動(露光エラー)のみに依存する第1の状態を作出し、この状態で形状値の変化量を測定し、当該測定結果から適正露光量を決定する。続いて、第2のテストレジストパターンを用いて形状値の変化が露光量及びフォーカス変動量の双方に依存する第2の状態を作出し、この状態で形状値の変化量を測定し、当該測定結果と既に測定された適正露光量とからフォーカス変動量を決定する。第2の状態では、第1の状態で決定された露光量を利用して形状値の変化量の測定結果から露光量の影響を排除すれば、ほぼフォーカス変動量のみを正確に知見したものとみなすことができる。 The inventor forms at least two types of test resist patterns having different pattern densities together with normal patterns for forming electrodes, wirings, and the like at the time of lithography of a wafer as a product, and by using these, it is possible to reduce the focus fluctuation amount. Realized accurate measurement in a short time. That is, in the present invention, under a single exposure condition, first, a first test resist pattern is used to create a first state in which a change in shape value depends only on exposure fluctuation (exposure error). The amount of change is measured, and the appropriate exposure amount is determined from the measurement result. Subsequently, using the second test resist pattern, a second state in which the change in shape value depends on both the exposure amount and the focus variation amount is created, and the change amount of the shape value is measured in this state, and the measurement is performed. The focus fluctuation amount is determined from the result and the already measured appropriate exposure amount. In the second state, if the influence of the exposure amount is excluded from the measurement result of the change amount of the shape value by using the exposure amount determined in the first state, only the focus fluctuation amount is accurately known. Can be considered.
また、実際のリソグラフィー工程においては、被加工膜を構成する各層とレジスト膜とでは光学定数及び膜厚が異なり、この相違がレジストパターンの形状値に影響を及ぼす。そこで、被加工膜及びレジスト膜を積層形成してゆく際に、形成する被加工膜に応じて各膜(各層)の光学定数及び膜厚を測定しておき、或いは被加工膜及びレジスト膜を形成した後に積層膜全体(又は一部)の光学定数及び膜厚を測定し、当該測定値を形状値の測定に用い、フォーカス変動量を決定するようにすることが好適である。 In an actual lithography process, the optical constant and the film thickness are different between each layer constituting the film to be processed and the resist film, and this difference affects the shape value of the resist pattern. Therefore, when laminating the film to be processed and the resist film, the optical constant and film thickness of each film (each layer) are measured according to the film to be processed, or the film to be processed and the resist film are It is preferable to measure the optical constant and the film thickness of the entire laminated film (or a part thereof) after the formation, and use the measured value for measuring the shape value to determine the focus fluctuation amount.
−本発明の具体的な実施形態−
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、本発明のフォーカス変動計測方法及び装置、並びに当該方法及び装置を用いたフォーカス変動補正方法、そして半導体装置の製造方法について述べる。
-Specific embodiment of the present invention-
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
In the present embodiment, a focus variation measuring method and apparatus according to the present invention, a focus variation correcting method using the method and apparatus, and a semiconductor device manufacturing method will be described.
[フォーカス変動計測方法及び装置]
図1は本実施形態のフォーカス変動の計測対象となるレジストパターンが形成されたシリコンウェーハを示す概略平面図、図2は本実施形態のフォーカス変動計測装置の概略構成を示すブロック図、図3は本実施形態のフォーカス変動計測方法をステップ順に示すフロー図である。
[Focus variation measurement method and apparatus]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a silicon wafer on which a resist pattern as a focus fluctuation measurement target of this embodiment is formed, FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a focus fluctuation measurement apparatus of this embodiment, and FIG. It is a flowchart which shows the focus fluctuation | variation measuring method of this embodiment in order of a step.
本実施形態では、図1(a)に示すように、シリコンウェーハ10において、リソグラフィー工程における各種レジストパターンの形成(レジストパターンの形成領域3)とともに、レジストパターンの非形成領域、例えばスクライブ領域4に複数(ここでは2種類)のテストレジストパターン1,2を形成する。
In this embodiment, as shown in FIG. 1A, in the
第1のテストレジストパターン1は、図1(b)に示すように、例えば高パターン密度のいわゆるピボタル特性を示すパターンであり、ここでは寸法比が1:1のラインアンドスペース(L&S)パターンとされている。第2のテストレジストパターン2は、 図1(c)に示すように、第1のテストレジストパターン1に比べて低パターン密度、ここでは孤立パターンとみなせる程度の密度のレジストパターン(以下、便宜上単に孤立パターンと記す)とされている。
As shown in FIG. 1B, the first
フォーカス変動計測装置は、 図2に示すように、第1のテストレジストパターン1の形状値を測定する形状値測定手段11と、測定された形状値から適正露光量を算出する適正露光量算出手段12と、第2のテストレジストパターン2の形状値を測定する形状値測定手段13と、測定された形状値及び適正露光量から当該シリコンウェーハ10のフォーカス変動量を算出するフォーカス変動量算出手段14とを有して構成されている。ここで述べている形状値とは、レジストパターンの形状に起因する値であり、具体的にはレジストパターンの横断面形状を複数の矩形で近似したときの高さやテーパ角度、幅寸法などの情報である。
As shown in FIG. 2, the focus variation measuring apparatus includes a shape value measuring unit 11 that measures the shape value of the first
形状値測定手段11,13は、高精度の測定を可能とする電子顕微鏡や原子間力顕微鏡、光学式幅寸法計測装置などの各種計測装置であり、測定対象とする形状値が両者で同一の場合は勿論であるが、異なる場合(例えば幅寸法と高さ又はテーパ角度との場合)でも両者を一の装置として構成しても良い。適正露光量算出手段12は、形状値測定手段11により測定された形状値を用い、形状値と露光量との関係を示す第1のデータベースを使用して適正露光量を決定する。形状値測定手段13は、第2のテストレジストパターン2の形状を測定する。フォーカス変動量算出手段14は、適正露光量算出手段12で決定した適正露光量を用い、露光量及び形状値とフォーカス変動量との関係を示す第2のデータベースを用いてフォーカス変動量を決定する。
The shape value measuring means 11 and 13 are various measuring devices such as an electron microscope, an atomic force microscope, and an optical width measuring device that enable high-precision measurement, and the shape values to be measured are the same for both. Of course, both cases may be configured as one device even if they are different (for example, in the case of width dimension and height or taper angle). The appropriate exposure amount calculation means 12 uses the shape value measured by the shape value measurement means 11 and determines the appropriate exposure amount using the first database indicating the relationship between the shape value and the exposure amount. The shape value measuring means 13 measures the shape of the second test resist
このフォーカス変動計測装置を用いてフォーカス変動を計測するには、 図3に示すように、先ずピボタル特性を示す第1のテストレジストパターンの形状値を計測する(ステップS1)。第1のテストレジストパターンはフォーカス変動に対する形状値の変化量が極めて小さいため、その測定値から露光量の変動を検出することが可能である。そして、形状値の測定結果を用いて第1のデータベースにアクセスし(ステップS2)、露光量を算出する(ステップS3)。第1のデータベースは、事前に蓄積しておいたピボタル特性を示すレジストパターンの形状値と露光量との関係を示す情報を記したものである。 In order to measure the focus fluctuation using this focus fluctuation measuring apparatus, as shown in FIG. 3, first, the shape value of the first test resist pattern showing the pivotal characteristic is measured (step S1). Since the first test resist pattern has a very small change amount of the shape value with respect to the focus fluctuation, it is possible to detect the fluctuation of the exposure amount from the measured value. Then, the first database is accessed using the measurement result of the shape value (step S2), and the exposure amount is calculated (step S3). The first database describes information indicating the relationship between the exposure value and the resist pattern shape value indicating the pivotal characteristics accumulated in advance.
続いて、孤立パターンである第2のテストレジストパターンの形状値を測定する(ステップS4)。第2のテストレジストパターンの形状値は、フォーカス変動及び露光量変動の双方により変化する。測定結果から第2のデータベースにアクセスし(ステップS5)、第1のテストレジストパターンから算出された適正露光量を用いてフォーカス変動量を決定する(ステップS6)。第2のデータベースは、事前に蓄積しておいた孤立パターンの形状値及び露光量、フォーカス変動量の関係を記したものである。このように2種類のレジストパターンにおける形状値を測定することにより、精度良くフォーカス変動量を決定することが可能となる。 Subsequently, the shape value of the second test resist pattern which is an isolated pattern is measured (step S4). The shape value of the second test resist pattern changes due to both focus fluctuation and exposure quantity fluctuation. The second database is accessed from the measurement result (step S5), and the focus variation amount is determined using the appropriate exposure amount calculated from the first test resist pattern (step S6). The second database describes the relationship between the shape value of the isolated pattern accumulated in advance, the exposure amount, and the focus variation amount. Thus, by measuring the shape values in the two types of resist patterns, it is possible to determine the focus fluctuation amount with high accuracy.
ここで、本実施形態のフォーカス変動計測方法及び装置を適用した具体的な実験例について説明する。
(実験例1)
この実験例1では、パターン密度の異なる2種類のテストレジストパターンを実際に用い、フォーカス変動が正確に得られる技術的過程について説明する。
Here, a specific experimental example to which the focus variation measuring method and apparatus of the present embodiment are applied will be described.
(Experimental example 1)
In Experimental Example 1, a technical process in which focus variation can be accurately obtained by actually using two types of test resist patterns having different pattern densities will be described.
図4(a)は、ピボタル特性を示すパターン、ここでは幅寸法値が110nmであり寸法比が1:1のL&Sパターン(第1のテストレジストパターン)を用いた場合の、フォーカス変動値と幅寸法値との関係であるフォーカス−CD(Critical Dimension)特性を示す特性図である。ここで、横軸がフォーカス変動値、縦軸が幅寸法値である。また、図中の3本の線分はそれぞれ露光量を210J、220J、230Jと変化させたときのフォーカス−CD特性である。 FIG. 4A shows a focus variation value and a width when a pattern showing pivotal characteristics, here, an L & S pattern (first test resist pattern) having a width dimension value of 110 nm and a dimension ratio of 1: 1 is used. It is a characteristic view which shows the focus-CD (Critical Dimension) characteristic which is a relationship with a dimension value. Here, the horizontal axis is the focus variation value, and the vertical axis is the width dimension value. Also, the three line segments in the figure are the focus-CD characteristics when the exposure amount is changed to 210J, 220J, and 230J, respectively.
図4(a)によれば、ピボタル特性を示す第1のテストレジストパターンの場合、幅寸法値の変動は、露光量の変化には依存する一方でフォーカス値の変化には殆ど依存せず、フォーカス値が変化しても幅寸法値はほぼ一定値を示すことが判る。即ちこの事実は、第1のテストレジストパターンを用いることにより幅寸法値からフォーカス変動の影響が排除されたものとみなすことができ、測定された幅寸法値から適正露光量のみを決定することができることを意味する。 According to FIG. 4A, in the case of the first test resist pattern exhibiting pivotal characteristics, the variation of the width dimension value depends on the change of the exposure amount, but hardly depends on the change of the focus value. It can be seen that the width dimension value remains almost constant even when the focus value changes. That is, this fact can be considered that the influence of the focus variation is eliminated from the width dimension value by using the first test resist pattern, and only the appropriate exposure amount can be determined from the measured width dimension value. Means you can.
図4(b)は、孤立パターン、ここではピッチが1000nmピッチで幅寸法が110nmのパターン(第2のテストレジストパターン)を用いた場合の、フォーカス変動値とテーパ角度及び高さとの関係を示す特性図である。ここで、横軸がフォーカス変動値である。縦軸の第1軸(図中、左側の縦軸)は、いわゆるサイドウォールアングルを示す。これは、形成されたレジストパターンが単純な台形に近似されるとした場合の当該台形のテーパ角度である。縦軸の第2軸(図中、右側の縦軸)は、当該台形の高さを示す。 FIG. 4B shows the relationship between the focus variation value, the taper angle, and the height when an isolated pattern, here, a pattern (second test resist pattern) having a pitch of 1000 nm and a width dimension of 110 nm is used. FIG. Here, the horizontal axis is the focus fluctuation value. A first axis of the vertical axis (left vertical axis in the figure) indicates a so-called sidewall angle. This is the taper angle of the trapezoid when the formed resist pattern is approximated to a simple trapezoid. A second axis of the vertical axis (right vertical axis in the figure) indicates the height of the trapezoid.
図4(b)によれば、フォーカス値が正方向に変動(プラスデフォーカス)するに従ってテーパ角度が大きくなる。一方、プラスデフォーカスによりレジスト高さも大きくなるが、あるところまでフォーカスが振られると一定値を示すようになる。この事実は、各形状値(サイドウォールアングル、テーパ角度)がフォーカス変動に依存して変化するものであり、フォーカス変動に対してそれぞれ固有の依存状態を示すことを意味している。そして、これら形状値が露光量とフォーカス値の2つを主なパラメータとして変化することから、敢えてピボタル特性を示さない第2のテストレジストパターンを用い、既に決定された適正露光量を利用することにより、測定された形状値から露光量の影響を排除したものとみなすことが可能となり、フォーカス変動値のみを得ることができる。 According to FIG. 4B, the taper angle increases as the focus value fluctuates in the positive direction (plus defocus). On the other hand, the resist height increases due to plus defocusing, but when the focus is swung up to a certain point, a constant value is shown. This fact means that each shape value (sidewall angle, taper angle) changes depending on the focus variation, and indicates a unique dependence state with respect to the focus variation. Since these shape values change with the exposure value and the focus value as two main parameters, the second test resist pattern that does not show pivotal characteristics is used and the already determined appropriate exposure value is used. Thus, it can be considered that the influence of the exposure amount is excluded from the measured shape value, and only the focus fluctuation value can be obtained.
以上から、パターン密度の異なる2種類のテストレジストパターンを用いることによって、フォーカス変動値を精度良く見積もることが可能となることが判る。 From the above, it can be seen that the focus variation value can be accurately estimated by using two types of test resist patterns having different pattern densities.
(実験例2)
この実験例2では、実際に2種類のデータベースを用いてフォーカス変動量を見積もる一例について説明する。
(Experimental example 2)
In Experimental Example 2, an example in which the focus variation amount is actually estimated using two types of databases will be described.
図5(a)に第1のデータベース、 図5(b)に第2のデータベースの一例をそれぞれ示す。
第1のデータベースには、ピボタル特性を示すパターン、ここでは幅寸法が110nmであり寸法比が1:1のL&Sパターン(第1のテストレジストパターン)を用いた場合の、幅寸法値と露光量との関係が規律されている。露光量の変化に伴って幅寸法変動が生じていることが判る。このとき、テーパ角度の変化はほとんど無い。
第2のデータベースには、孤立パターン、ここではピッチが1000nmピッチで幅寸法が110nmのパターン(第2のテストレジストパターン)を用いた場合の、露光量及びテーパ角度とフォーカス変動量との関係が規律されている。
FIG. 5A shows an example of the first database, and FIG. 5B shows an example of the second database.
In the first database, the width dimension value and the exposure amount in the case where an L & S pattern (first test resist pattern) having a width dimension of 110 nm and a dimension ratio of 1: 1 is used are shown in the first database. The relationship with is disciplined. It can be seen that the width dimension variation occurs with the change in the exposure amount. At this time, there is almost no change in the taper angle.
The second database shows the relationship between the exposure amount, taper angle, and focus variation amount when an isolated pattern, here, a pattern having a pitch of 1000 nm and a width dimension of 110 nm (second test resist pattern) is used. Be disciplined.
ここで例えば、第1のテストレジストパターンの幅寸法の計測結果が118nmであったとすると、このときの適正露光量は第1のデータベースにより202Jであることが判る。また、第2のテストレジストパターンのテーパ角度が86.6°であったとすると、適正露光量が202Jであることから、このときのフォーカス変動量は第2のデータベースにより+0.04μmであることが判る。よって、当該ウェーハのレジストを露光したときの露光エラーとして、フォーカス変動量が+0.04μmであると決定される。 Here, for example, if the measurement result of the width dimension of the first test resist pattern is 118 nm, the appropriate exposure amount at this time is found to be 202 J from the first database. If the taper angle of the second test resist pattern is 86.6 °, the appropriate exposure amount is 202 J, and the focus fluctuation amount at this time may be +0.04 μm according to the second database. I understand. Therefore, the focus fluctuation amount is determined to be +0.04 μm as an exposure error when the resist on the wafer is exposed.
[変形例1]
図6は変形例1のフォーカス変動計測装置の概略構成を示すブロック図である。
フォーカス変動計測装置は、第1のテストレジストパターン1の形状値を測定する形状値測定手段11と、測定された形状値から適正露光量を算出する適正露光量算出手段12と、第2のテストレジストパターン2の形状値を測定する形状値測定手段13と、光学式測定器であり、光学定数及び膜厚を計測する計測手段21と、測定された形状値及び適正露光量から当該シリコンウェーハ10のフォーカス変動量を算出するフォーカス変動量算出手段14とを備えて構成されている。
[Modification 1]
FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the focus variation measuring apparatus according to the first modification.
The focus variation measuring apparatus includes a shape value measuring unit 11 that measures the shape value of the first test resist
ここでは、ウェーハ上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、レジスト膜を露光して例えばゲート電極のレジストパターンと共に第1及び第2のテストレジストパターン1,2を転写形成するに際して、計測手段21により、各被加工膜及びレジスト膜のうち少なくとも1つについて、その光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果をフォーカス変動量算出手段14によるフォーカス変動量の算出に用いる。
Here, after forming at least one film to be processed and a resist film on the wafer, the resist film is exposed to transfer, for example, the first and second test resist
図7は、ウェーハ上にゲートを形成する際に必要となる成膜プロセス及びウェーハの状態を簡略的に示す断面図である。ここでは、一の被加工膜上に形成したレジスト膜をパターニングすることにより、ゲートの形成領域にゲートをパターン形成するためのレジストパターンを、スクライブ領域に第1及び第2のテストレジストパターンを形成する。 FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a film forming process and a state of the wafer necessary for forming a gate on the wafer. Here, by patterning a resist film formed on one film to be processed, a resist pattern for patterning the gate is formed in the gate formation region, and first and second test resist patterns are formed in the scribe region. To do.
先ず、図7(a)に示すように、シリコンウェーハ10上に薄いゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜31を介して多結晶シリコン膜32を形成し、計測手段21を用いて多結晶シリコン膜32の光学定数及び膜厚の測定を行う。ここで、シリコン酸化膜31は多結晶シリコン膜32に比して極めて薄いため、その光学定数及び膜厚は無視し得る程度の値である。
First, as shown in FIG. 7A, a
続いて、図7(b)に示すように、エッチングマスク用のシリコン酸化膜33を形成して、上記と同様にシリコン酸化膜33の光学定数及び膜厚を計測する。このとき、先に計測した多結晶シリコン膜32の光学定数及び膜厚の計測値を用いることにより精度良く計測することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 7B, a
続いて、図7(c)に示すように、反射防止膜34及びレジスト膜35を順次形成し、レジストパターンが存在せずレジスト膜35が所謂ベタ状態となっている領域を用いて、レジスト膜35及び反射防止膜34の膜厚及び光学定数を計測する。このとき、先に測定した多結晶シリコン膜32及びシリコン酸化膜33の光学定数及び膜厚を用いることにより、短時間で簡便に精度良く測定することが可能となる。
Subsequently, as shown in FIG. 7C, an
続いて、図7(d)に示すように、リソグラフィーによりレジスト膜35を加工し、ゲートの形成領域にはゲート形状のレジストパターン(不図示)を、スクライブ領域に第1及び第2のテストレジストパターン1,2(図示の例では第1のテストレジストパターン1)を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 7D, the resist film 35 is processed by lithography, a gate-shaped resist pattern (not shown) is formed in the gate formation region, and the first and second test resists are formed in the scribe region.
そして、例えば図3のステップS1〜S5を経た後、ステップS6において、当該シリコンウェーハのフォーカス変動量を算出する。第1のテストレジストパターン1から算出された適正露光量、第2のテストレジストパターン2の形状値、及び上記した光学定数及び膜厚の各測定値を用いてフォーカス変動量を決定する。
Then, for example, after steps S1 to S5 in FIG. 3, the focus fluctuation amount of the silicon wafer is calculated in step S6. The focus variation amount is determined using the appropriate exposure amount calculated from the first test resist
このように、変形例1によれば、通常光や偏光光を用いて多層の被加工膜上の各テストレジストパターンの形状値を測定する場合、被加工膜の膜厚や光学定数などのパラメータが測定値に大きく影響を及ぼすことから、フォーカス変動量の算出に被加工膜(上記の例では31〜34)及びレジスト膜の光学定数及び膜厚の各測定値を反映させることにより、フォーカス変動量を更に正確に見積もることが可能となる。なおこの場合、レジストパターンは各テストレジストパターンに近い場所に存するものほど、高い精度で形状値を測定することが可能となる。 Thus, according to the first modification, when measuring the shape value of each test resist pattern on a multilayer processed film using normal light or polarized light, parameters such as the film thickness and optical constant of the processed film are measured. Greatly affects the measured value, so that the focus variation is reflected by reflecting the measured values of the optical constant and the film thickness of the film to be processed (31 to 34 in the above example) and the resist film in the calculation of the focus variation amount. The quantity can be estimated more accurately. In this case, as the resist pattern is located closer to each test resist pattern, the shape value can be measured with higher accuracy.
[変形例2]
変形例2では、変形例1と同様の装置構成により光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果をフォーカス変動量算出手段14によるフォーカス変動量の算出に用いるが、光学定数及び膜厚の計測方法が変形例1と異なる。
[Modification 2]
In the second modification, the optical constant and the film thickness are measured with the same apparatus configuration as in the first modification, and the measurement result is used for the calculation of the focus fluctuation amount by the focus fluctuation amount calculating unit 14. This measurement method is different from the first modification.
図8は、ウェーハ上にゲートを形成する際に必要となる成膜プロセス及びウェーハの状態を簡略的に示す断面図である。ここでは、一の被加工膜上に形成したレジスト膜をパターニングすることにより、ゲートの形成領域にゲートをパターン形成するためのレジストパターンを、スクライブ領域に第1及び第2のテストレジストパターンを形成する。 FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a film forming process and a wafer state necessary for forming a gate on the wafer. Here, by patterning a resist film formed on one film to be processed, a resist pattern for patterning the gate is formed in the gate formation region, and first and second test resist patterns are formed in the scribe region. To do.
先ず、図8(a)に示すように、シリコンウェーハ10上に薄いゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜31を介して、多結晶シリコン膜32、エッチングマスク用のシリコン酸化膜33、反射防止膜34及びレジスト膜35を順次形成する。そして、被加工膜を構成する31〜34及びレジスト膜35の全体について、膜厚及び光学定数を計測する。
First, as shown in FIG. 8A, a
続いて、図8(b)に示すように、リソグラフィーによりレジスト膜35を加工し、ゲートの形成領域にはゲート形状のレジストパターン(不図示)を、スクライブ領域に第1及び第2のテストレジストパターン1,2(図示の例では第1のテストレジストパターン1)を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, the resist film 35 is processed by lithography, a gate-shaped resist pattern (not shown) is formed in the gate formation region, and the first and second test resists are formed in the scribe region.
そして、例えば図3のステップS1〜S5を経た後、ステップS6において、当該シリコンウェーハのフォーカス変動量を算出する。第1のテストレジストパターン1から算出された適正露光量、第2のテストレジストパターン2の形状値、及び上記した光学定数及び膜厚の各測定値を用いてフォーカス変動量を決定する。
Then, for example, after steps S1 to S5 in FIG. 3, the focus fluctuation amount of the silicon wafer is calculated in step S6. The focus variation amount is determined using the appropriate exposure amount calculated from the first test resist
このように、変形例2によれば、通常光や偏光光を用いて多層の被加工膜上の各テストレジストパターンの形状値を測定する場合、被加工膜の膜厚や光学定数などのパラメータが測定値に大きく影響を及ぼすことから、フォーカス変動量の算出に被加工膜(上記の例では31〜34)及びレジスト膜の光学定数及び膜厚の測定値を反映させることにより、フォーカス変動量を更に正確に見積もることが可能となる。しかも、被加工膜を構成する全ての層及びレジスト膜を形成した状態で一挙にこれら全体の膜厚及び光学定数を測定するため、変形例1よりも迅速且つ簡便にフォーカス変動量を算出することができる。 As described above, according to the second modification, when measuring the shape value of each test resist pattern on the multilayer processed film using normal light or polarized light, parameters such as the film thickness and optical constant of the processed film are measured. Greatly affects the measured value. Therefore, by reflecting the measured values of the optical constants and film thicknesses of the film to be processed (31 to 34 in the above example) and the resist film in the calculation of the focus variation amount, the focus variation amount is calculated. Can be estimated more accurately. In addition, since the entire film thickness and optical constant are measured all at once in a state where all the layers constituting the film to be processed and the resist film are formed, the amount of focus variation can be calculated more quickly and easily than in the first modification. Can do.
[フォーカス変動補正方法]
本実施形態では、上述したようにフォーカス変動量を知見した後、この情報を用いてフォーカス変動を補正する。
[Focus variation correction method]
In this embodiment, as described above, after knowing the focus fluctuation amount, the focus fluctuation is corrected using this information.
図9は本実施形態のフォーカス変動補正方法をステップ順に示すフロー図である。
この補正方法では、先ず第1のロットについて標準的なフォーカス条件により露光し、パターン転写を行う(ステップS11)。続いて、この第1のロットについて上記のフォーカス変動量の算出、例えば図3のステップS1〜S6によりフォーカス変動量を算出する(ステップS12)。続いて、算出されたフォーカス変動量に基づき適正フォーカス量を算出し(ステップS13)、この適正フォーカス量を続く第2のロットにフィードバックする(ステップS14)。
FIG. 9 is a flowchart showing the focus variation correction method of this embodiment in the order of steps.
In this correction method, first, the first lot is exposed under standard focus conditions, and pattern transfer is performed (step S11). Subsequently, the focus fluctuation amount is calculated for the first lot by calculating the focus fluctuation amount, for example, steps S1 to S6 in FIG. 3 (step S12). Subsequently, an appropriate focus amount is calculated based on the calculated focus fluctuation amount (step S13), and this appropriate focus amount is fed back to the subsequent second lot (step S14).
そして、第2のロットについて当該適正フォーカス量により、ステップS11〜S13を実行し、その結果を続く第3のロットに対してフィードバックする(ステップS14)。このように、ステップS11〜S14を次ロットに対して実行してゆく。 Then, Steps S11 to S13 are executed with the appropriate focus amount for the second lot, and the result is fed back to the subsequent third lot (Step S14). In this manner, steps S11 to S14 are executed for the next lot.
(実験例)
ここで、本実施形態のフォーカス変動補正方法を適用した具体的な実験例について説明する。
図10は、複数のシリコンウェーハからなるロットごとに露光条件を設定して精度良くパターンを形成するための方法を示す表である。ここでは先ず、ロットAを標準フォーカス条件で露光処理した。そして図3のステップS1〜S6により、各テストレジストパターンの幅寸法及び形状の計測を行ってフォーカス変動量を算出したところ、0.04μmのフォーカス変動が検出された。
(Experimental example)
Here, a specific experimental example to which the focus variation correction method of the present embodiment is applied will be described.
FIG. 10 is a table showing a method for accurately forming a pattern by setting exposure conditions for each lot of a plurality of silicon wafers. Here, first, lot A was exposed under standard focus conditions. Then, in steps S1 to S6 in FIG. 3, the width variation and shape of each test resist pattern were measured to calculate the focus variation amount. As a result, a focus variation of 0.04 μm was detected.
続いて、ロットBを露光処理した。このとき、直前に露光処理したロットAのフォーカス変動条件を反映させて、標準条件に−0.04μmのフォーカスオフセットをかけて露光処理した。そして図3のステップS1〜S6により、各テストレジストパターンの幅寸法及び形状の計測を行ってフォーカス変動量を算出したところ、0.01μmのフォーカス変動が検出された。 Subsequently, lot B was exposed. At this time, the exposure process was performed by applying the focus offset of −0.04 μm to the standard condition while reflecting the focus fluctuation condition of the lot A that was exposed immediately before. Then, in steps S1 to S6 in FIG. 3, the width variation and shape of each test resist pattern were measured to calculate the focus variation amount. As a result, a focus variation of 0.01 μm was detected.
同様に、ロットCを処理した。このときフォーカス条件として、ロットBのフォーカス変動結果から標準条件に−0.03μmのフォーカスオフセットをかけて露光処理したところ、フォーカス変動は発生しなかった。 Similarly, lot C was processed. At this time, as a focus condition, when exposure processing was performed by applying a focus offset of −0.03 μm to the standard condition from the focus fluctuation result of lot B, no focus fluctuation occurred.
ロットCと同条件により、続くロットDのロット処理を行ってフォーカス変動を計測したところ、−0.01μmのフォーカス変動が検出された。更に次のロットEについては、標準条件に0.02μmのフォーカスオフセットをかけて処理した。
このように次回のロットに以前のフォーカス変動結果を反映することにより、極めて精度の高いフォーカスコントロールを行うことが可能となることが判る。
Under the same conditions as for lot C, lot processing of the subsequent lot D was performed and the focus variation was measured. As a result, a focus variation of -0.01 μm was detected. Furthermore, the next lot E was processed by applying a focus offset of 0.02 μm to the standard conditions.
In this way, it is understood that it is possible to perform focus control with extremely high accuracy by reflecting the previous focus fluctuation result in the next lot.
[フォーカス変動量の計測を含む半導体装置の製造方法]
本実施形態では、リソグラフィー工程において、上述したようにフォーカス変動量を知見し、これを用いて所期のパターン形成を高精度に実行する。
[Semiconductor Device Manufacturing Method Including Focus Variation Measurement]
In the present embodiment, in the lithography process, the focus variation amount is found as described above, and the desired pattern formation is executed with high accuracy using this.
図11は、半導体装置の製造方法において、本実施形態のフォーカス変動補正を適用したリソグラフィー工程を示すフロー図である。
先ず、前工程(フォトマスク作製工程、ウェーハ作製工程など)であるステップS21より受け入れたロットを露光処理等して、各テストレジストパターンと共に各種レジストパターンを形成する(ステップS22)。
FIG. 11 is a flowchart showing a lithography process to which the focus variation correction according to this embodiment is applied in the semiconductor device manufacturing method.
First, the lot received from step S21 which is the previous process (photomask manufacturing process, wafer manufacturing process, etc.) is subjected to exposure processing or the like to form various resist patterns together with each test resist pattern (step S22).
続いて、上記のフォーカス変動計測、例えば図3のステップS1〜S6により、フォーカス変動量を算出する。
その結果、フォーカス変動量が規格内であると判定された場合には次工程(ダイシングを含む組み立て工程等)へ進み(ステップS23)、規格外であると判定された場合にはレジストを剥離して再度露光処理を実行する(ステップS24)。この再処理時には、規格外となったフォーカス変動量をフィードバックして露光処理することにより、精度の高いパターン形成を行うことができる。その結果に問題がなければ次工程へ進むことができる。このような手順を踏むことにより、製品の歩留まりに大きな向上が見込まれる。
Subsequently, the focus fluctuation amount is calculated by the above-described focus fluctuation measurement, for example, steps S1 to S6 in FIG.
As a result, when it is determined that the focus fluctuation amount is within the standard, the process proceeds to the next process (such as an assembly process including dicing) (step S23), and when it is determined that it is out of the standard, the resist is stripped. Then, the exposure process is executed again (step S24). At the time of this reprocessing, a pattern with high accuracy can be formed by performing an exposure process by feeding back a focus fluctuation amount that is out of specification. If there is no problem in the result, the process can proceed to the next step. By taking such a procedure, a significant improvement in product yield is expected.
−本発明を適用した他の実施形態−
上述した実施形態によるフォーカス変動計測装置を構成する各手段(形状値測定手段及び計測手段を除く。)、並びにフォーカス変動計測方法やフォーカス変動補正方法、半導体装置の製造方法の各ステップ(図3のステップS1〜S6、図9のステップS11〜S14、図11のステップS21〜24等)は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
-Other embodiments to which the present invention is applied-
Each means (excluding the shape value measuring means and the measuring means) constituting the focus fluctuation measuring apparatus according to the above-described embodiment, and each step (FIG. 3) of the focus fluctuation measuring method, the focus fluctuation correcting method, and the semiconductor device manufacturing method. Steps S1 to S6, Steps S11 to S14 in FIG. 9, Steps S21 to 24 in FIG. 11, etc.) can be realized by operating a program stored in a RAM or ROM of a computer. This program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.
具体的に、前記プログラムは、例えばCD−ROMのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク(LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等)システムにおける通信媒体(光ファイバ等の有線回線や無線回線等)を用いることができる。 Specifically, the program is recorded on a recording medium such as a CD-ROM or provided to a computer via various transmission media. As a recording medium for recording the program, besides a CD-ROM, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, or the like can be used. On the other hand, as the transmission medium of the program, a communication medium (wired line such as an optical fiber, etc.) in a computer network (LAN, WAN such as the Internet, wireless communication network, etc.) system for propagating and supplying program information as a carrier wave A wireless line or the like.
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。 In addition, the functions of the above-described embodiments are realized by executing a program supplied by a computer, and the program is used in cooperation with an OS (operating system) or other application software running on the computer. When the functions of the above-described embodiment are realized, or when all or part of the processing of the supplied program is performed by a function expansion board or a function expansion unit of the computer, the functions of the above-described embodiment are realized. Such a program is included in the present invention.
例えば、図12は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図12において、1200はコンピュータPCである。PC1200は、CPU1201を備え、ROM1202又はハードディスク(HD)1211に記憶された、或いはフレキシブルディスクドライブ(FD)1212より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行し、システムバス1204に接続される各デバイスを総括的に制御する。
For example, FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a personal user terminal device. In FIG. 12,
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)パターン転写された被転写体の焦点計測方法であって、
前記被転写体上に、パターン密度の異なる少なくとも2種のテストレジストパターンを転写形成しておき、
前記各テストレジストパターンを用いて当該被転写体のフォーカス変動量を算出することを特徴とする焦点計測方法。
(Supplementary Note 1) A method for measuring a focus of a transfer target having a pattern transferred thereon,
At least two types of test resist patterns having different pattern densities are transferred and formed on the transfer object,
A focus measurement method, wherein the focus variation amount of the transfer object is calculated using each test resist pattern.
(付記2)前記各テストパターンは、高パターン密度の第1のテストレジストパターンと、これに比べて低パターン密度の第2のテストレジストパターンとを含み、
前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定し、前記第1の形状値から適正露光量を算出した後、前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定し、前記第2の形状値及び前記適正露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出することを特徴とする付記1に記載の焦点計測方法。
(Appendix 2) Each test pattern includes a first test resist pattern having a high pattern density and a second test resist pattern having a low pattern density compared to the first test resist pattern.
After measuring a first shape value of the first test resist pattern and calculating an appropriate exposure amount from the first shape value, measuring a second shape value of the second test resist pattern, The focus measuring method according to
(付記3)前記第1のテストレジストパターンはピボタル特性を示すものであり、前記第2のテストレジストパターンはピボタル特性を示さないものであることを特徴とする付記2に記載の焦点計測方法。
(Supplementary note 3) The focus measurement method according to
(付記4)前記形状値は、幅寸法、高さ及びテーパ角度のうちの少なくとも1つであることを特徴とする付記2又は3に記載の焦点計測方法。
(Supplementary note 4) The focus measuring method according to
(付記5)前記適正露光量を算出するに際して、前記第1の形状値を測定した後に、前記第1の形状値と前記適正露光量との関係を示す第1のデータベースを用いて前記適正露光量を決定することを特徴とする付記2〜4のいずれか1項に記載の焦点計測方法。
(Additional remark 5) When calculating the said appropriate exposure amount, after measuring the said 1st shape value, using the 1st database which shows the relationship between the said 1st shape value and the said appropriate exposure amount, the said appropriate exposure The focus measurement method according to any one of
(付記6)前記フォーカス変動量を算出するに際して、前記第2の形状値を測定した後に、前記適正露光量及び前記第2の形状値と前記フォーカス変動量との関係を示す第2のデータベースを用いて前記フォーカス変動量を決定することを特徴とする付記2〜5のいずれか1項に記載の焦点計測方法。
(Supplementary Note 6) When calculating the focus variation amount, after measuring the second shape value, a second database indicating the relationship between the appropriate exposure amount and the second shape value and the focus variation amount The focus measurement method according to any one of
(付記7)前記被転写体上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、前記レジスト膜を露光してレジストパターンと共に前記各テストレジストパターンを転写形成するに際して、
前記各被加工膜及び前記レジスト膜のうち少なくとも1つについて、その光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする付記1〜6のいずれか1項に記載の焦点計測方法。
(Appendix 7) After forming and laminating at least one film to be processed and a resist film on the transfer object, the resist film is exposed to transfer and form each test resist pattern together with the resist pattern.
The optical constant and the film thickness of at least one of the processed film and the resist film are measured, and the measurement result is used for calculating the focus variation amount. The focus measurement method according to any one of the above items.
(付記8)前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の前記光学定数及び前記膜厚を計測することを特徴とする付記7に記載の焦点計測方法。 (Supplementary note 8) The focal point according to supplementary note 7, wherein the optical constant and the film thickness of the whole laminated film are measured in a state where all the processed films and the resist film are laminated. Measurement method.
(付記9)算出された前記フォーカス変動量に基づき得られた適正フォーカス量を、次の前記各被転写体又は複数の前記被転写体からなるロットにフィードバックし、当該適正フォーカス量によりパターン転写を行うことを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載の焦点計測方法。
(Supplementary Note 9) The proper focus amount obtained based on the calculated focus fluctuation amount is fed back to the next transfer target body or a lot made of the plurality of transfer target bodies, and pattern transfer is performed using the proper focus amount. The focus measurement method according to any one of
(付記10)パターン転写された被転写体の焦点計測装置であって、
前記被転写体上に転写形成されたパターン密度の異なる少なくとも2種の第1及び第2のテストレジストパターンを用い、
高パターン密度の前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定する寸法測定手段と、
測定された前記第1の形状値から露光変動量を算出する露光変動量算出手段と、
前記第1のテストレジストパターンに比べて低パターン密度の前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定する形状測定手段と、
測定された前記第2の形状値及び前記露光変動量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出するフォーカス変動量算出手段と
を含むことを特徴とする焦点計測装置。
(Additional remark 10) It is a focus measuring apparatus of the to-be-transferred body by which pattern transfer was carried out, Comprising:
Using at least two kinds of first and second test resist patterns having different pattern densities transferred and formed on the transfer object,
Dimension measuring means for measuring a first shape value of the first test resist pattern having a high pattern density;
Exposure fluctuation amount calculating means for calculating an exposure fluctuation amount from the measured first shape value;
A shape measuring means for measuring a second shape value of the second test resist pattern having a lower pattern density than the first test resist pattern;
And a focus fluctuation amount calculating means for calculating a focus fluctuation amount of the transferred object from the measured second shape value and the exposure fluctuation amount.
(付記11)前記第1のテストレジストパターンはピボタル特性を示すものであり、前記第2のテストレジストパターンはピボタル特性を示さないものであることを特徴とする付記10に記載の焦点計測装置。
(Supplementary note 11) The focus measuring apparatus according to
(付記12)前記形状値は、幅寸法、高さ及びテーパ角度のうちの少なくとも1つであることを特徴とする付記10又は11に記載の焦点計測装置。
(Additional remark 12) The said shape value is at least 1 of a width dimension, height, and a taper angle, The focus measuring apparatus of
(付記13)前記露光変動量算出手段は、測定された前記第1の形状値と適正露光量との関係を示す第1のデータベースを用いて前記適正露光量を決定することを特徴とする付記10〜12のいずれか1項に記載の焦点計測装置。 (Additional remark 13) The said exposure fluctuation amount calculation means determines the said proper exposure amount using the 1st database which shows the relationship between the measured said 1st shape value and appropriate exposure amount, The additional remark characterized by the above-mentioned The focus measuring apparatus of any one of 10-12.
(付記14)前記フォーカス変動量算出手段は、測定された前記適正露光量及び前記第2の形状値と前記フォーカス変動量との関係を示す第2のデータベースを用いて前記フォーカス変動量を決定することを特徴とする付記10〜13のいずれか1項に記載の焦点計測装置。
(Additional remark 14) The said focus fluctuation amount calculation means determines the said focus fluctuation amount using the 2nd database which shows the relationship between the measured said appropriate exposure amount and the said 2nd shape value, and the said focus fluctuation amount. 14. The focus measuring apparatus according to any one of
(付記15)前記被転写体上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、前記レジスト膜を露光してレジストパターンと共に前記各テストレジストパターンを転写形成するに際して、
光学定数及び膜厚を計測する計測手段を更に含み、
前記計測手段により、前記各被加工膜及び前記レジスト膜のうち少なくとも1つについて、その前記光学定数及び前記膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする付記10〜14のいずれか1項に記載の焦点計測装置。
(Supplementary Note 15) After laminating and forming at least one film to be processed and a resist film on the object to be transferred, the resist film is exposed to transfer and form each test resist pattern together with the resist pattern.
It further includes a measuring means for measuring the optical constant and the film thickness,
The optical constant and the film thickness of at least one of the film to be processed and the resist film are measured by the measuring unit, and the measurement result is used for calculating the focus variation amount. The focus measuring apparatus according to any one of
(付記16)前記計測手段は、前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の前記光学定数及び前記膜厚を計測することを特徴とする付記15に記載の焦点計測装置。 (Additional remark 16) The said measurement means measures the said optical constant and the said film thickness of the whole laminated | stacked film in the state by which all the said to-be-processed films and the said resist film were laminated | stacked. 15. The focus measuring apparatus according to 15.
(付記17)半導体基板上に被加工膜を形成する第1の工程と、
前記被加工膜上にレジスト膜を形成する第2の工程と、
前記レジスト膜にパターン転写して、レジストパターンと共にパターン密度の異なる少なくとも2種のテストレジストパターンを形成する第3の工程と、
前記各テストレジストパターンを用いて当該被転写体のフォーカス変動量を算出する第4の工程と、
算出された前記フォーカス変動量が規格内であるか否かを判定する第5の工程とを
含み、
前記フォーカス変動量が規格内であると判定された場合には次工程へ進み、規格外であると判定された場合には、前記レジストパターン及び前記テストレジストパターンを除去し、前記第2の工程〜前記第5の工程を再度実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Supplementary note 17) a first step of forming a film to be processed on a semiconductor substrate;
A second step of forming a resist film on the film to be processed;
A third step of pattern transfer to the resist film to form at least two types of test resist patterns having different pattern densities together with the resist pattern;
A fourth step of calculating a focus fluctuation amount of the transfer object using each of the test resist patterns;
A fifth step of determining whether the calculated focus fluctuation amount is within a standard,
When it is determined that the focus variation amount is within the standard, the process proceeds to the next step. When it is determined that the focus variation amount is out of the standard, the resist pattern and the test resist pattern are removed, and the second step is performed. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the fifth step is performed again.
(付記18)前記各テストパターンは、高パターン密度の第1のテストレジストパターンと、これに比べて低パターン密度の第2のテストレジストパターンとを含み、
前記第4の工程において、前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定し、前記第1の形状値から適正露光量を算出した後、前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定し、前記第2の形状値及び前記適正露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出することを特徴とする付記17に記載の半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 18) Each of the test patterns includes a first test resist pattern having a high pattern density and a second test resist pattern having a low pattern density compared to the first test resist pattern.
In the fourth step, after measuring a first shape value of the first test resist pattern and calculating an appropriate exposure amount from the first shape value, a second shape of the second test resist pattern is calculated. 18. The method of manufacturing a semiconductor device according to appendix 17, wherein a shape value is measured, and a focus variation amount of the transfer target is calculated from the second shape value and the appropriate exposure amount.
(付記19)前記第1のテストレジストパターンはピボタル特性を示すものであり、前記第2のテストレジストパターンはピボタル特性を示さないものであることを特徴とする付記18に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary note 19) The manufacturing method of a semiconductor device according to supplementary note 18, wherein the first test resist pattern exhibits pivotal characteristics, and the second test resist pattern does not exhibit pivotal characteristics. Method.
(付記20)前記形状値は、幅寸法、高さ及びテーパ角度のうちの少なくとも1つであることを特徴とする付記18又は19に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary note 20) The method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 18 or 19, wherein the shape value is at least one of a width dimension, a height, and a taper angle.
(付記21)前記第4の工程において、前記適正露光量を算出するに際して、前記第1の形状値を測定した後に、前記第1の形状値と前記適正露光量との関係を示す第1のデータベースを用いて前記適正露光量を決定することを特徴とする付記18〜20のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 21) In the fourth step, when calculating the appropriate exposure amount, a first relationship between the first shape value and the appropriate exposure amount is measured after measuring the first shape value. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 18 to 20, wherein the appropriate exposure amount is determined using a database.
(付記22)前記第4の工程において、前記フォーカス変動量を算出するに際して、前記第2の形状値を測定した後に、前記適正露光量及び前記第2の形状値と前記フォーカス変動量との関係を示す第2のデータベースを用いて前記フォーカス変動量を決定することを特徴とする付記18〜21のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 22) In calculating the focus variation amount in the fourth step, after measuring the second shape value, the relationship between the appropriate exposure amount and the second shape value and the focus variation amount 22. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 18 to 21, wherein the focus fluctuation amount is determined using a second database indicating the above.
(付記23)前記第3の工程において、前記各被加工膜及び前記レジスト膜のうち少なくとも1つについて、その光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする付記17〜22のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 23) In the third step, the optical constant and the film thickness of at least one of the processed film and the resist film are measured, and the measurement result is used to calculate the focus variation amount. 23. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 17 to 22, wherein the method is used.
(付記24)前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の前記光学定数及び前記膜厚を計測することを特徴とする付記23に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary note 24) The semiconductor according to supplementary note 23, wherein the optical constant and the film thickness of the whole laminated film are measured in a state where all the processed films and the resist film are laminated. Device manufacturing method.
(付記25)前記第4の工程において算出された前記フォーカス変動量に基づき得られた適正フォーカス量を、次の前記各被転写体又は複数の前記被転写体からなるロットにフィードバックし、当該適正フォーカス量によりパターン転写を行うことを特徴とする付記17〜24のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 25) The appropriate focus amount obtained based on the focus fluctuation amount calculated in the fourth step is fed back to the next lot to be transferred or a plurality of the transfer objects, 25. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of appendices 17 to 24, wherein pattern transfer is performed according to a focus amount.
1 第1のテストレジストパターン
2 第2のテストレジストパターン
3 レジストパターンの形成領域
4 スクライブ領域
10 シリコンウェーハ
11,13 形状値測定手段
12 適正露光量算出手段
14 フォーカス変動量算出手段
21 計測手段
31,33 シリコン酸化膜
32 多結晶シリコン膜
34 反射防止膜
35 レジスト膜
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記被転写体上に、第1のテストレジストパターンと、前記第1のテストレジストパターンに比べて低パターン密度の第2のテストレジストパターンとを転写形成し、
前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定し、
前記第1の形状値から露光量を算出し、
前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定し、
前記第2の形状値及び前記露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出し、
前記第2の形状値は、前記第2のテストレジストパターンのテーパ角度を含み、
前記被転写体上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、前記レジスト膜を露光してレジストパターンと共に前記第1及び第2のテストレジストパターンを転写形成するに際して、
前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする焦点計測方法。 A method for measuring a focus of a transferred object having a pattern transferred thereon,
A first test resist pattern and a second test resist pattern having a lower pattern density than the first test resist pattern are transferred and formed on the transfer object,
Measuring a first shape value of the first test resist pattern;
Calculating an exposure amount from the first shape value;
Measuring a second shape value of the second test resist pattern;
From the second shape value and the exposure amount, a focus fluctuation amount of the transfer object is calculated,
The second shape value includes a taper angle of the second test resist pattern,
After laminating and forming at least one processed film and a resist film on the transfer object, the resist film is exposed to transfer and form the first and second test resist patterns together with the resist pattern.
In a state where all of the film to be processed and the resist film are laminated, the optical constant and the film thickness of the whole laminated film are measured, and the measurement result is used for calculating the focus variation amount. Characteristic focus measurement method.
前記被転写体上に転写形成された第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定する寸法測定手段と、
測定された前記第1の形状値から露光量を算出する露光量算出手段と、
前記被転写体上に転写形成された、前記第1のテストレジストパターンに比べて低パターン密度の前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定する形状測定手段と、
測定された前記第2の形状値及び前記露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出するフォーカス変動量算出手段と
を含み、
前記第2の形状値は、前記第2のテストレジストパターンのテーパ角度を含み、
前記被転写体上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、前記レジスト膜を露光してレジストパターンと共に前記第1及び第2のテストレジストパターンを転写形成するに際して、
光学定数及び膜厚を計測する計測手段を更に含み、
前記計測手段により、前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の前記光学定数及び前記膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする焦点計測装置。 A focus measuring device for a transferred object to which a pattern is transferred,
Dimension measuring means for measuring a first shape value of a first test resist pattern transferred and formed on the transfer target;
Exposure amount calculating means for calculating an exposure amount from the measured first shape value;
A shape measuring means for measuring a second shape value of the second test resist pattern having a lower pattern density than that of the first test resist pattern transferred and formed on the transfer target;
A focus fluctuation amount calculating means for calculating a focus fluctuation amount of the transfer object from the measured second shape value and the exposure amount;
The second shape value includes a taper angle of the second test resist pattern,
After laminating and forming at least one processed film and a resist film on the transfer object, the resist film is exposed to transfer and form the first and second test resist patterns together with the resist pattern.
It further includes a measuring means for measuring the optical constant and the film thickness,
The measuring means measures the optical constant and the film thickness of the entire laminated film in a state where all of the processed film and the resist film are laminated, and the measurement result is used as the focus variation. A focus measuring device used for calculating a quantity.
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