JPH11325870A - 焦点位置計測方法 - Google Patents
焦点位置計測方法Info
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- JPH11325870A JPH11325870A JP10128528A JP12852898A JPH11325870A JP H11325870 A JPH11325870 A JP H11325870A JP 10128528 A JP10128528 A JP 10128528A JP 12852898 A JP12852898 A JP 12852898A JP H11325870 A JPH11325870 A JP H11325870A
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- JP
- Japan
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- pattern
- latent image
- best focus
- focal position
- focus position
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 現像後にパターンを測定するといった制約を
なくすことができ、また、測長結果をグラフ化するなど
の時間の浪費をなすことができ、さらには、各ウエハ
間、あるいはロット間の寸法ばらつき等を低減できる焦
点位置計測方法を提供する。 【解決手段】 最良の露光条件が得られている潜像のパ
ターンP3をデータベースとして予め確保しておき、各
装置またはウエハの焦点位置を変えて露光して得られる
潜像のパターンP1',P2',…を前記データベースのパ
ターンP3とパターン照合し、両パターンが一致した場
合の潜像パターンP2'に対応する焦点位置f2'をベスト
フォーカスとして設定する。
なくすことができ、また、測長結果をグラフ化するなど
の時間の浪費をなすことができ、さらには、各ウエハ
間、あるいはロット間の寸法ばらつき等を低減できる焦
点位置計測方法を提供する。 【解決手段】 最良の露光条件が得られている潜像のパ
ターンP3をデータベースとして予め確保しておき、各
装置またはウエハの焦点位置を変えて露光して得られる
潜像のパターンP1',P2',…を前記データベースのパ
ターンP3とパターン照合し、両パターンが一致した場
合の潜像パターンP2'に対応する焦点位置f2'をベスト
フォーカスとして設定する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の製
造工程、特にリソグラフィ工程で、露光エネルギー源と
して、波長450nm以下の紫外線、X線、荷電ビームを
用いてパターン露光を行う場合の焦点位置の計測方法に
関するものである。
造工程、特にリソグラフィ工程で、露光エネルギー源と
して、波長450nm以下の紫外線、X線、荷電ビームを
用いてパターン露光を行う場合の焦点位置の計測方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の微細化はますます進
み、開発レベルでは設計ルールが0.25〜0.18μm
になっている。そのため、従来に比べてパターン寸法の
スペックはより厳しくなってきている。
み、開発レベルでは設計ルールが0.25〜0.18μm
になっている。そのため、従来に比べてパターン寸法の
スペックはより厳しくなってきている。
【0003】パターン寸法のばらつきの大きな要因の一
つとして、露光装置のドリフトの影響や、基板状態のば
らつきや変化によって生じる焦点ぼけがある。
つとして、露光装置のドリフトの影響や、基板状態のば
らつきや変化によって生じる焦点ぼけがある。
【0004】このような焦点ぼけを無くすために、従
来、次のような対策を講じている。
来、次のような対策を講じている。
【0005】まず、露光装置について基準となる最良の
焦点位置(以下、基準ベストフォーカスと称する)を決定
するために、実基板ではなくてベアSi基板のようなフ
ラットな基板の上にレジスト膜を形成した試料を用い
て、故意に焦点位置を順次ずらしながら選択的にレジス
ト膜の露光を行い、現像後のパターンを測長SEMを用
いたり、あるいは、最近では露光装置のステージに設け
られているレーザ干渉計を用いて、パターンの寸法や形
状を測定する。
焦点位置(以下、基準ベストフォーカスと称する)を決定
するために、実基板ではなくてベアSi基板のようなフ
ラットな基板の上にレジスト膜を形成した試料を用い
て、故意に焦点位置を順次ずらしながら選択的にレジス
ト膜の露光を行い、現像後のパターンを測長SEMを用
いたり、あるいは、最近では露光装置のステージに設け
られているレーザ干渉計を用いて、パターンの寸法や形
状を測定する。
【0006】そして、各々の測定値と所望値との差が最
小となる焦点位置をもって基準ベストフォーカスとして
決定している。
小となる焦点位置をもって基準ベストフォーカスとして
決定している。
【0007】なお、この基準ベストフォーカスの設定
は、日常の管理項目として日々測定、管理されている。
は、日常の管理項目として日々測定、管理されている。
【0008】一方、半導体素子では、通常、リソグラフ
ィにより基板上に各層を形成するので、上記の基準ベス
トフォーカスの設定だけでは不十分であり、各層ごとの
最適の焦点位置(以下、これを各層ベストフォーカスと
称する)を決定する必要がある。
ィにより基板上に各層を形成するので、上記の基準ベス
トフォーカスの設定だけでは不十分であり、各層ごとの
最適の焦点位置(以下、これを各層ベストフォーカスと
称する)を決定する必要がある。
【0009】そのために、従来は、まず、基準ベストフ
ォーカスから順次焦点位置が外れるように、基板上に厚
さの異なる層をそれぞれ形成した試料を作成し、これら
の試料を用いて、レジスト膜の露光を行い、現像後のパ
ターンの寸法や形状を測定して、各層ベストフォーカス
を求める。
ォーカスから順次焦点位置が外れるように、基板上に厚
さの異なる層をそれぞれ形成した試料を作成し、これら
の試料を用いて、レジスト膜の露光を行い、現像後のパ
ターンの寸法や形状を測定して、各層ベストフォーカス
を求める。
【0010】次に、それらの各層ベストフォーカスと基
準ベストフォーカスとのズレ量を算出し、これらのズレ
量を基準ベストフォーカスに対するオフセット量として
設定している。
準ベストフォーカスとのズレ量を算出し、これらのズレ
量を基準ベストフォーカスに対するオフセット量として
設定している。
【0011】なお、この各層ベストフォーカスの測定
は、製品のスループット低下を抑制するために、開発段
階や工場導入立ち上げ時にのみ行われており、特別なト
ラブルがない限りは、ロットごと、あるいはウエハごと
にオフセット量の確認や見直しを行なっていないのが現
状である。
は、製品のスループット低下を抑制するために、開発段
階や工場導入立ち上げ時にのみ行われており、特別なト
ラブルがない限りは、ロットごと、あるいはウエハごと
にオフセット量の確認や見直しを行なっていないのが現
状である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような方法では、次の問題がある。
ような方法では、次の問題がある。
【0013】(1) まず、基準ベストフォーカスの設定
においては、現像後のパターンを測定しているために、
現像液の消費やその他の装置のダウンタイムが長くなっ
たりする。
においては、現像後のパターンを測定しているために、
現像液の消費やその他の装置のダウンタイムが長くなっ
たりする。
【0014】しかも、従来の測長SEMを用いた場合、
測長結果をプロットしてグラフ化するための時間が必要
であり、そのデータ処理の時間を浪費することになる。
また、レーザ干渉計を用いる方法では、半導体基板上に
形成すべき測定パターンが予め決まったパターンのもの
でないと、正確なパターン寸法や形状を測定することが
できず、測定パターンに制約がある。
測長結果をプロットしてグラフ化するための時間が必要
であり、そのデータ処理の時間を浪費することになる。
また、レーザ干渉計を用いる方法では、半導体基板上に
形成すべき測定パターンが予め決まったパターンのもの
でないと、正確なパターン寸法や形状を測定することが
できず、測定パターンに制約がある。
【0015】(2) 各層ベストフォーカスを決めるオフ
セット量については、従来、ロットごと、あるいはウエ
ハごとにオフセット量の確認や見直しを行っていないの
で、製造途中でトラブル(露光装置や基板状態の異常)が
発生したことに伴って、オフセット量が変化した場合で
も、その変化を検出することができず、結果としてパタ
ーン異常となり、ロット全数を再生する必要が生じるな
どして、歩留まりを低下させている。
セット量については、従来、ロットごと、あるいはウエ
ハごとにオフセット量の確認や見直しを行っていないの
で、製造途中でトラブル(露光装置や基板状態の異常)が
発生したことに伴って、オフセット量が変化した場合で
も、その変化を検出することができず、結果としてパタ
ーン異常となり、ロット全数を再生する必要が生じるな
どして、歩留まりを低下させている。
【0016】本発明は、上記の問題点に鑑み、現像後に
パターンを測定するといった制約をなくすことができ、
また、測長結果をグラフ化するなどの時間の浪費をなす
ことができ、さらには、各ウエハ間、あるいはロット間
の寸法ばらつき等を低減できる方法を提供することを課
題とする。
パターンを測定するといった制約をなくすことができ、
また、測長結果をグラフ化するなどの時間の浪費をなす
ことができ、さらには、各ウエハ間、あるいはロット間
の寸法ばらつき等を低減できる方法を提供することを課
題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、パタ
ーンの潜像表面のみからの情報を高精度に得ること、お
よび、近年目覚ましい発展を遂げているパターン(信号
や画像も含む)認識技術に新たに着目してなされたもの
で、潜像形状の高精度な計測情報や、現像後のパターン
の高解像度な観察情報、およびそれら情報から得られた
各焦点位置での特徴をパターン認識することによって実
現するようにしたものである。
ーンの潜像表面のみからの情報を高精度に得ること、お
よび、近年目覚ましい発展を遂げているパターン(信号
や画像も含む)認識技術に新たに着目してなされたもの
で、潜像形状の高精度な計測情報や、現像後のパターン
の高解像度な観察情報、およびそれら情報から得られた
各焦点位置での特徴をパターン認識することによって実
現するようにしたものである。
【0018】すなわち、請求項1記載に係る焦点位置計
測方法では、各装置またはウエハの焦点位置を変えて露
光して得られる潜像のパターンをデータベースとして予
め確保しておき、別途、露光して得られた潜像のパター
ンを前記データベースとパターン照合し、両パターンが
一致した場合に、前記データベースの焦点位置を前記別
途露光して得られたパターンの焦点位置として設定する
ことを特徴としている。
測方法では、各装置またはウエハの焦点位置を変えて露
光して得られる潜像のパターンをデータベースとして予
め確保しておき、別途、露光して得られた潜像のパター
ンを前記データベースとパターン照合し、両パターンが
一致した場合に、前記データベースの焦点位置を前記別
途露光して得られたパターンの焦点位置として設定する
ことを特徴としている。
【0019】この方法では、現像後にパターンを測定す
るといった制約をなくすことができ、従来よりもダウン
タイムを短くできる。
るといった制約をなくすことができ、従来よりもダウン
タイムを短くできる。
【0020】また、請求項3記載に係る焦点位置計測方
法では、各装置またはウエハの焦点位置を変えて露光し
て得られる現像後のパターンをデータベースとして予め
確保しておき、別途、露光・現像して得られた現像パタ
ーンを前記データベースとパターン照合し、両パターン
が一致した場合に、前記データベースの焦点位置を前記
別途露光・現像して得られたパターンの焦点位置として
設定することを特徴としている。
法では、各装置またはウエハの焦点位置を変えて露光し
て得られる現像後のパターンをデータベースとして予め
確保しておき、別途、露光・現像して得られた現像パタ
ーンを前記データベースとパターン照合し、両パターン
が一致した場合に、前記データベースの焦点位置を前記
別途露光・現像して得られたパターンの焦点位置として
設定することを特徴としている。
【0021】この方法では、現像後にパターンを照合す
ることになるものの、測長結果をグラフ化するなどの時
間の浪費をなすことができ、従来よりもダウンタイムを
短くできる。
ることになるものの、測長結果をグラフ化するなどの時
間の浪費をなすことができ、従来よりもダウンタイムを
短くできる。
【0022】この焦点位置計測方法は、各ロットごと、
あるいはウエハごとに適用することができるため、ロッ
ト先頭のウエハごとに焦点位置計測方法を用いれば、そ
の層におけるベストフォーカスからのズレ量をオフセッ
ト量として、以降のウエハの露光時にフィードバックで
き、結果としてオフセット量の変化によるロット間寸法
や形状のばらつきを大幅に低減することができる。
あるいはウエハごとに適用することができるため、ロッ
ト先頭のウエハごとに焦点位置計測方法を用いれば、そ
の層におけるベストフォーカスからのズレ量をオフセッ
ト量として、以降のウエハの露光時にフィードバックで
き、結果としてオフセット量の変化によるロット間寸法
や形状のばらつきを大幅に低減することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る焦
点位置計測方法について説明する。なお、ここでは、基
準ベストフォーカスの計測方法について説明するが、後
述のように、本発明を適用すれば、各層ベストフォーカ
ス設定も各ロットごと、あるいはウエハごとに同様に行
うことができる。
点位置計測方法について説明する。なお、ここでは、基
準ベストフォーカスの計測方法について説明するが、後
述のように、本発明を適用すれば、各層ベストフォーカ
ス設定も各ロットごと、あるいはウエハごとに同様に行
うことができる。
【0024】(実施形態1)まず、基準ベストフォーカス
決定の基準となる潜像パターンのデータを収集するため
に、半導体基板上にレジスト膜を形成した試料を準備
し、次に、ある露光装置Aを用いて、この試料について
焦点位置を順次ずらしながら選択的にレジスト膜を露光
した後、熱処理(以下、PEBと称する)を行う。
決定の基準となる潜像パターンのデータを収集するため
に、半導体基板上にレジスト膜を形成した試料を準備
し、次に、ある露光装置Aを用いて、この試料について
焦点位置を順次ずらしながら選択的にレジスト膜を露光
した後、熱処理(以下、PEBと称する)を行う。
【0025】次いで、レジスト表面に形成された潜像を
原子間力顕微鏡(以下、AFMと称する)で計測し、図1
(a)に示すように、各焦点位置f1,f2,…ごとの潜像パ
ターンP1,P2,…のデータを収集する。このAFMで
は、潜像の表面形状を3次元的にnmオーダーで計測でき
るため、その凹凸の深さや傾斜角度等の情報を高精度に
得ることができる。
原子間力顕微鏡(以下、AFMと称する)で計測し、図1
(a)に示すように、各焦点位置f1,f2,…ごとの潜像パ
ターンP1,P2,…のデータを収集する。このAFMで
は、潜像の表面形状を3次元的にnmオーダーで計測でき
るため、その凹凸の深さや傾斜角度等の情報を高精度に
得ることができる。
【0026】引き続いて、各露光後の試料を現像してパ
ターン形状や寸法を測定し、その測定値と所望値との差
が最小となる焦点位置をもって基準ベストフォーカスと
する。そして、この基準ベストフォーカスが得られる場
合の潜像パターン(形状信号波形)のデータをデータベー
スとして登録しておく。たとえば、図1(a)において、
基準ベストフォーカスがf3であれば、これに対応する潜
像パターンはP3となるので、この潜像パターンP3のデ
ータが最適露光条件を与えるため、データベースとして
コンピュータに登録する。
ターン形状や寸法を測定し、その測定値と所望値との差
が最小となる焦点位置をもって基準ベストフォーカスと
する。そして、この基準ベストフォーカスが得られる場
合の潜像パターン(形状信号波形)のデータをデータベー
スとして登録しておく。たとえば、図1(a)において、
基準ベストフォーカスがf3であれば、これに対応する潜
像パターンはP3となるので、この潜像パターンP3のデ
ータが最適露光条件を与えるため、データベースとして
コンピュータに登録する。
【0027】次に、前記とは異なった露光装置Bにおけ
る基準ベストフォーカスを設定するには、別の半導体基
板上にレジスト膜を形成した試料について、焦点位置を
順次ずらしながら選択的にレジスト膜を露光してPEB
を行った後、AFMを用いて潜像を計測し、図1(b)に
示すように、各焦点位置f1',f2',…ごとの潜像パター
ンP1',P2',…のデータを収集する。
る基準ベストフォーカスを設定するには、別の半導体基
板上にレジスト膜を形成した試料について、焦点位置を
順次ずらしながら選択的にレジスト膜を露光してPEB
を行った後、AFMを用いて潜像を計測し、図1(b)に
示すように、各焦点位置f1',f2',…ごとの潜像パター
ンP1',P2',…のデータを収集する。
【0028】次に、この計測データP1',P2',…をコ
ンピュータに予めデータベースとして登録しておいた潜
像パターン(ここでは、図1(a)のP3のデータ)と照合す
る。
ンピュータに予めデータベースとして登録しておいた潜
像パターン(ここでは、図1(a)のP3のデータ)と照合す
る。
【0029】そして、たとえば、図1(b)におけるP2'
の潜像パターンが、データベースの潜像パターンP3と
一致すれば、その一致した潜像パターンP2'に対応する
焦点位置f2'を、今回使用した露光装置Bにおける基準
ベストフォーカスf2'として決定する。
の潜像パターンが、データベースの潜像パターンP3と
一致すれば、その一致した潜像パターンP2'に対応する
焦点位置f2'を、今回使用した露光装置Bにおける基準
ベストフォーカスf2'として決定する。
【0030】このようにすれば、露光装置A,B,…が
温度ドリフト等の影響により、その基準ベストフォーカ
スが経時的に変化した場合でも、予め登録されているデ
ータベースを基準としてパターン照合を行うことで、短
時間の内に基準ベストフォーカスを最適なものに調整す
ることができる。
温度ドリフト等の影響により、その基準ベストフォーカ
スが経時的に変化した場合でも、予め登録されているデ
ータベースを基準としてパターン照合を行うことで、短
時間の内に基準ベストフォーカスを最適なものに調整す
ることができる。
【0031】なお、上記の実施形態1では、基準ベスト
フォーカスの設定について説明したが、各層ベストフォ
ーカスの設定についても、同様に行うことができる。
フォーカスの設定について説明したが、各層ベストフォ
ーカスの設定についても、同様に行うことができる。
【0032】すなわち、予め各層において、ベストフォ
ーカスを含んだ各焦点位置で得られる各層ごとの潜像パ
ターンをデータベースとして登録しておき、たとえば、
各ロットごとに、ロット先頭のウエハについて各層で得
られる潜像パターンをデータベースと照合するようにす
れば、各層ごとに基準ベストフォーカスからのズレ量を
オフセット量として求めることができ、以降のウエハの
露光時にそのデータをフィードバックすることが可能と
なる。
ーカスを含んだ各焦点位置で得られる各層ごとの潜像パ
ターンをデータベースとして登録しておき、たとえば、
各ロットごとに、ロット先頭のウエハについて各層で得
られる潜像パターンをデータベースと照合するようにす
れば、各層ごとに基準ベストフォーカスからのズレ量を
オフセット量として求めることができ、以降のウエハの
露光時にそのデータをフィードバックすることが可能と
なる。
【0033】このため、各ウエハごと、あるいはロット
ごとにオフセット量の確認や見直しを行えるため、結果
として、製造途中でのオフセット量の変化によるロット
間のパターンのばらつき等を大幅に低減することができ
る。
ごとにオフセット量の確認や見直しを行えるため、結果
として、製造途中でのオフセット量の変化によるロット
間のパターンのばらつき等を大幅に低減することができ
る。
【0034】(実施形態2)まず、基準ベストフォーカス
決定の基準となる露光パターンのデータを収集するため
に、半導体基板上にレジスト膜を形成した試料を準備
し、次に、ある露光装置Aを用いて、この試料について
焦点位置を順次ずらしながら選択的にレジスト膜を露光
した後、PEBを行い、さらに、引き続いて、現像を行
う。
決定の基準となる露光パターンのデータを収集するため
に、半導体基板上にレジスト膜を形成した試料を準備
し、次に、ある露光装置Aを用いて、この試料について
焦点位置を順次ずらしながら選択的にレジスト膜を露光
した後、PEBを行い、さらに、引き続いて、現像を行
う。
【0035】次いで、現像後の試料のパターン形状を測
長SEMを用いて計測し、図1(a)に示すように、各焦
点位置f1,f2,…ごとの潜像パターンP1,P2,…のデ
ータを収集する。
長SEMを用いて計測し、図1(a)に示すように、各焦
点位置f1,f2,…ごとの潜像パターンP1,P2,…のデ
ータを収集する。
【0036】引き続いて、現像後の試料についてパター
ン形状や寸法を測定し、その測定値と所望値との差が最
小となる焦点位置をもって基準ベストフォーカスとして
決定する。たとえば、図1(a)において、現在の露光装
置Aにおける基準ベストフォーカスがf1であれば、これ
に対応する現像パターンはP1となるので、この現像パ
ターンP1のデータが最適露光条件を与えるため、デー
タベースとしてコンピュータに登録する。
ン形状や寸法を測定し、その測定値と所望値との差が最
小となる焦点位置をもって基準ベストフォーカスとして
決定する。たとえば、図1(a)において、現在の露光装
置Aにおける基準ベストフォーカスがf1であれば、これ
に対応する現像パターンはP1となるので、この現像パ
ターンP1のデータが最適露光条件を与えるため、デー
タベースとしてコンピュータに登録する。
【0037】次に、前記とは異なった露光装置Bにおけ
る基準ベストフォーカスを設定するには、別の半導体基
板上にレジスト膜を形成した試料について、焦点位置を
順次ずらしながら選択的にレジスト膜を露光した後、P
EBを行った後、さらに試料を現像する。
る基準ベストフォーカスを設定するには、別の半導体基
板上にレジスト膜を形成した試料について、焦点位置を
順次ずらしながら選択的にレジスト膜を露光した後、P
EBを行った後、さらに試料を現像する。
【0038】そして、この現像後の試料について、測長
SEMを用いて図1(b)に示すように、各焦点位置f1',
f2',…ごとの現像パターンP1',P2',…のデータを
収集する。
SEMを用いて図1(b)に示すように、各焦点位置f1',
f2',…ごとの現像パターンP1',P2',…のデータを
収集する。
【0039】次に、この計測データP1',P2',…をコ
ンピュータに予めデータベースとして登録しておいた現
像パターン(ここでは、図1(a)のP1のデータ)と照合す
る。
ンピュータに予めデータベースとして登録しておいた現
像パターン(ここでは、図1(a)のP1のデータ)と照合す
る。
【0040】そして、たとえば、図1(b)におけるP4'
の現像パターンが、データベースの現像パターンP1と
一致すれば、その一致した現像パターンP4'に対応する
焦点位置f4'を、今回使用した露光装置Bにおける基準
ベストフォーカスf4'として決定する。
の現像パターンが、データベースの現像パターンP1と
一致すれば、その一致した現像パターンP4'に対応する
焦点位置f4'を、今回使用した露光装置Bにおける基準
ベストフォーカスf4'として決定する。
【0041】このようにすれば、露光装置A,B,…が
温度ドリフト等の影響により、その基準ベストフォーカ
スが経時的に変化した場合でも、予め登録されているデ
ータベースを基準としてパターン照合を行うことで、短
時間の内に基準ベストフォーカスを最適なものに調整す
ることができる。
温度ドリフト等の影響により、その基準ベストフォーカ
スが経時的に変化した場合でも、予め登録されているデ
ータベースを基準としてパターン照合を行うことで、短
時間の内に基準ベストフォーカスを最適なものに調整す
ることができる。
【0042】なお、上記の実施形態2では、基準ベスト
フォーカスの設定について説明したが、実施形態1の場
合と同様に、各層ベストフォーカスの設定についても、
同様に行うことができる。
フォーカスの設定について説明したが、実施形態1の場
合と同様に、各層ベストフォーカスの設定についても、
同様に行うことができる。
【0043】このため、各ウエハごと、あるいはロット
ごとにオフセット量の確認や見直しを行えるため、結果
として、製造途中でのオフセット量の変化によるロット
間のパターンのばらつき等を大幅に低減することができ
る。
ごとにオフセット量の確認や見直しを行えるため、結果
として、製造途中でのオフセット量の変化によるロット
間のパターンのばらつき等を大幅に低減することができ
る。
【0044】
【実施例】次に、上記の実施形態1,2に対応する実施
例について説明する。
例について説明する。
【0045】(実施例1)実施形態1に対応する焦点位置
計測方法の具体例について、以下、図2を用いて説明す
る。
計測方法の具体例について、以下、図2を用いて説明す
る。
【0046】まず、潜像パターン情報と現像後から求め
られる焦点位置との相関関係を求めておくため、以下の
実験を行った。
られる焦点位置との相関関係を求めておくため、以下の
実験を行った。
【0047】最初に、焦点位置と潜像パターンとの相関
関係を求めるため、シリコン基板上にKrFエキシマレ
ーザ用レジストを0.73μm厚で形成し、KrFエキシ
マレーザステッパーを用いて20mJ/cm2の露光エネル
ギ、−1.0〜+1.0μm、ステップ0.1μmの焦点位
置で露光を行った。
関係を求めるため、シリコン基板上にKrFエキシマレ
ーザ用レジストを0.73μm厚で形成し、KrFエキシ
マレーザステッパーを用いて20mJ/cm2の露光エネル
ギ、−1.0〜+1.0μm、ステップ0.1μmの焦点位
置で露光を行った。
【0048】その後、105度で90秒間の熱処理を
し、レジスト表面に形成された0.25μmL/Sパター
ンの潜像パターンをAFMを用いて計測した。
し、レジスト表面に形成された0.25μmL/Sパター
ンの潜像パターンをAFMを用いて計測した。
【0049】図2(a)〜(c)は、それぞれ焦点位置−0.
5、−0.1、+0.3μmにおけるAFMによる断面形
状の概要図を示すものである。
5、−0.1、+0.3μmにおけるAFMによる断面形
状の概要図を示すものである。
【0050】次に、この基板を現像液NMDー3で60
秒間だけ現像する。こうして形成された0.25μmL/
Sレジストパターンの寸法測長と形状観察を測長SEM
で行った。
秒間だけ現像する。こうして形成された0.25μmL/
Sレジストパターンの寸法測長と形状観察を測長SEM
で行った。
【0051】その結果、このときの基準ベストフォーカ
スは−0.1μmであった。これの各焦点位置における潜
像パターンのデータをコンピュータにインプットし、パ
ターン認識(マッチング)できるようプログラムを組ん
だ。
スは−0.1μmであった。これの各焦点位置における潜
像パターンのデータをコンピュータにインプットし、パ
ターン認識(マッチング)できるようプログラムを組ん
だ。
【0052】次に、別な露光装置を用いて同様の露光条
件で別のシリコン基板を露光した。
件で別のシリコン基板を露光した。
【0053】PEB後、潜像を測定してパターンマッチ
ングを行った結果、ベストフォーカスは+0.2μmであ
った。
ングを行った結果、ベストフォーカスは+0.2μmであ
った。
【0054】そのウエハを同様の現像条件で現像し、寸
法測長と形状観察を行った結果、ベストフォーカスは+
0.2μmであった。
法測長と形状観察を行った結果、ベストフォーカスは+
0.2μmであった。
【0055】以上のように、この実施例1によれば、潜
像の表面パターンのみをAFMで高精度に計測してパタ
ーン照合を行うことにより、基準ベストフォーカスを求
めることができる。その結果として、現像液や装置のダ
ウンタイムを低減することができる。
像の表面パターンのみをAFMで高精度に計測してパタ
ーン照合を行うことにより、基準ベストフォーカスを求
めることができる。その結果として、現像液や装置のダ
ウンタイムを低減することができる。
【0056】次に、この実施例1の焦点位置計測方法を
ウエハ毎に適用し、その結果を次のウエハにフィードバ
ックする実験を行った。
ウエハ毎に適用し、その結果を次のウエハにフィードバ
ックする実験を行った。
【0057】まず、使用したレジストは、先程と同じ
で、0.73μmの膜厚、露光条件は20mJ/cm2の露光
エネルギーで行った。露光装置は、故意にレンズコント
ローラを切った状態で行った。
で、0.73μmの膜厚、露光条件は20mJ/cm2の露光
エネルギーで行った。露光装置は、故意にレンズコント
ローラを切った状態で行った。
【0058】1枚目は、そのときの基準ベストフォーカ
スが0.0μmで露光を行った。PEB後、潜像測定を行
い、パターン照合を行った結果、−0.1μmの潜像パタ
ーンと一致した。基準ベストフォーカスとして0.0μm
で露光したにもかかわらず、潜像パターンは−0.1μm
と同等の形状を示したことから、このときの基準ベスト
フォーカスは+0.1μm、つまり、基準ベストフォーカ
ス位置が+側に0.1μmずれたことになる。この結果を
2枚目にフィードバックし、焦点位置を+0.1μmで露
光を行った。潜像から得られた焦点位置は−0.1μmの
ものと同等であった。
スが0.0μmで露光を行った。PEB後、潜像測定を行
い、パターン照合を行った結果、−0.1μmの潜像パタ
ーンと一致した。基準ベストフォーカスとして0.0μm
で露光したにもかかわらず、潜像パターンは−0.1μm
と同等の形状を示したことから、このときの基準ベスト
フォーカスは+0.1μm、つまり、基準ベストフォーカ
ス位置が+側に0.1μmずれたことになる。この結果を
2枚目にフィードバックし、焦点位置を+0.1μmで露
光を行った。潜像から得られた焦点位置は−0.1μmの
ものと同等であった。
【0059】つまり、さらに基準ベストフォーカス位置
が+側に0.1μmずれたことになる。これを順次繰り返
して25枚露光を行った。その結果、どのウエハにおい
ても良好な寸法・形状が得られていた。
が+側に0.1μmずれたことになる。これを順次繰り返
して25枚露光を行った。その結果、どのウエハにおい
ても良好な寸法・形状が得られていた。
【0060】以上のように、この実施例1によれば、潜
像の表面形状のみをAFMで高精度に計測してパターン
照合を行うことにより、露光工程へのフィードバックが
高精度に行え、結果としてウエハ間寸法・形状ばらつき
を極端に低減することができる。
像の表面形状のみをAFMで高精度に計測してパターン
照合を行うことにより、露光工程へのフィードバックが
高精度に行え、結果としてウエハ間寸法・形状ばらつき
を極端に低減することができる。
【0061】(実施例2)実施形態2に対応する焦点位置
計測方法の具体例について、以下、図3を用いて説明す
る。
計測方法の具体例について、以下、図3を用いて説明す
る。
【0062】まず、パターン形状と焦点位置との相関関
係を求めておくため、以下の実験を行った。最初に焦点
位置とパターン形状との相関関係をもとめるため、シリ
コン基板上にKrFエキシマレーザ用レジストを0.73
μm厚で形成し、KrFエキシマレーザステッパーを用
い20mJ/cm2の露光エネルギー、−1.0〜+1.0μ
m、ステップ0.1μmの焦点位置で露光を行った。
係を求めておくため、以下の実験を行った。最初に焦点
位置とパターン形状との相関関係をもとめるため、シリ
コン基板上にKrFエキシマレーザ用レジストを0.73
μm厚で形成し、KrFエキシマレーザステッパーを用
い20mJ/cm2の露光エネルギー、−1.0〜+1.0μ
m、ステップ0.1μmの焦点位置で露光を行った。
【0063】その後、105度、90秒で熱処理し、現
像液としてNMDー3で60秒間現像し、形成されたレ
ジストパターンの寸法測長と形状観察を測長SEMで行
った。
像液としてNMDー3で60秒間現像し、形成されたレ
ジストパターンの寸法測長と形状観察を測長SEMで行
った。
【0064】図3(a)〜(d)は、形成されたレジストパタ
ーンおよび、そのパターンをそれぞれ焦点位置−0.
5、−0.1、+0.3μmにおいて測長SEMで観察し
た断面形状の概要図を示すものである。
ーンおよび、そのパターンをそれぞれ焦点位置−0.
5、−0.1、+0.3μmにおいて測長SEMで観察し
た断面形状の概要図を示すものである。
【0065】その結果、このときの基準ベストフォーカ
スは−0.1μmであった。これの各焦点位置におけるパ
ターン形状を測長SEMの画像認識システムに登録し、
ファイル名から対応するパターン形状が分かるようにし
た。
スは−0.1μmであった。これの各焦点位置におけるパ
ターン形状を測長SEMの画像認識システムに登録し、
ファイル名から対応するパターン形状が分かるようにし
た。
【0066】次に、別な露光装置を用い同様の露光条件
で別のシリコン基板を露光した。現像後、各焦点におけ
るパターンをパターンマッチングした結果、基準ベスト
フォーカスは+0.2μmであった。そのウエハを寸法測
長した結果、基準ベストフォーカスは+0.2μmであっ
た。
で別のシリコン基板を露光した。現像後、各焦点におけ
るパターンをパターンマッチングした結果、基準ベスト
フォーカスは+0.2μmであった。そのウエハを寸法測
長した結果、基準ベストフォーカスは+0.2μmであっ
た。
【0067】以上のように、本実施例によれば、現像後
の高精度なパターン形状観察と測長SEMの画像認識シ
ステムによるパターンマッチングを行うことにより、基
準ベストフォーカスをもとめることができる。結果とし
て、測長結果をプロットしグラフ化するための時間を浪
費することがなくなる。
の高精度なパターン形状観察と測長SEMの画像認識シ
ステムによるパターンマッチングを行うことにより、基
準ベストフォーカスをもとめることができる。結果とし
て、測長結果をプロットしグラフ化するための時間を浪
費することがなくなる。
【0068】次に、焦点位置計測方法をロット先頭ウエ
ハに行い、その結果を以降のウエハにフィードバックす
る実験を行った。
ハに行い、その結果を以降のウエハにフィードバックす
る実験を行った。
【0069】まず、使用したレジストは先程と同じで、
0.73μmの膜厚、露光条件は20mJ/cm2の露光エネ
ルギーで行った。露光装置は、画像認識データを収集し
たものとは別のものを使用した。
0.73μmの膜厚、露光条件は20mJ/cm2の露光エネ
ルギーで行った。露光装置は、画像認識データを収集し
たものとは別のものを使用した。
【0070】1枚目は画像認識データを収集した露光装
置の基準ベストフォーカスは0.0μmで露光を行った。
現像後、パターンマッチングを行った結果、−0.1μm
のパターン形状と一致した。つまり、露光を行った露光
装置と画像認識データを収集した露光装置の基準ベスト
フォーカス位置が+側に0.1μm異なっていたことにな
る。
置の基準ベストフォーカスは0.0μmで露光を行った。
現像後、パターンマッチングを行った結果、−0.1μm
のパターン形状と一致した。つまり、露光を行った露光
装置と画像認識データを収集した露光装置の基準ベスト
フォーカス位置が+側に0.1μm異なっていたことにな
る。
【0071】この結果を2枚目以降にフィードバック
し、焦点位置を+0.1μmで露光を行った。その結果、
どのウエハにおいても良好な寸法・形状が得られてい
た。
し、焦点位置を+0.1μmで露光を行った。その結果、
どのウエハにおいても良好な寸法・形状が得られてい
た。
【0072】以上のように、この実施例2によれば、現
像後の高精度なパターン形状観察と、測長SEMの画像
認識システムによるパターンマッチングとを行うことに
より、露光工程へのフィードバックが高精度に行え、結
果として、ウエハ間の寸法、形状のばらつきを極端に低
減することができる。
像後の高精度なパターン形状観察と、測長SEMの画像
認識システムによるパターンマッチングとを行うことに
より、露光工程へのフィードバックが高精度に行え、結
果として、ウエハ間の寸法、形状のばらつきを極端に低
減することができる。
【0073】なお、上記の実施例1,2において、化学
増幅型レジストとしてKrFエキシマレーザ用レジスト
を用いたが、g線・i線・他のKrFエキシマレーザや、
ArFエキシマレーザ、X線、荷電粒子ビームに対応し
たレジストを用いてもよい。また、露光光もそれらのレ
ジストに相応したもので構わない。
増幅型レジストとしてKrFエキシマレーザ用レジスト
を用いたが、g線・i線・他のKrFエキシマレーザや、
ArFエキシマレーザ、X線、荷電粒子ビームに対応し
たレジストを用いてもよい。また、露光光もそれらのレ
ジストに相応したもので構わない。
【0074】また、この実施例1,2では、現像液とし
てNMDー3を用いたが、他の現像液でよく、また、ウ
エット現像にもこだわらずドライ現像でも構わない。さ
らに、測長機としては、パターン認識ができるものであ
れば測長機の種類に関わらずなんでも構わない。
てNMDー3を用いたが、他の現像液でよく、また、ウ
エット現像にもこだわらずドライ現像でも構わない。さ
らに、測長機としては、パターン認識ができるものであ
れば測長機の種類に関わらずなんでも構わない。
【0075】
【発明の効果】以上のように、本発明は、次の効果を奏
する。
する。
【0076】(1) 請求項1記載の発明では、潜像の表
面形状のみをAFMで高精度に計測しパターンマッチン
グを行うことにより、現像することなくベストフォーカ
スをもとめたり、また、焦点位置を推定することがで
き、結果として現像液や装置のダウンタイムを低減する
ことができる。
面形状のみをAFMで高精度に計測しパターンマッチン
グを行うことにより、現像することなくベストフォーカ
スをもとめたり、また、焦点位置を推定することがで
き、結果として現像液や装置のダウンタイムを低減する
ことができる。
【0077】さらに、露光工程へのフィードバックが高
精度に行え、結果としてウエハ間寸法・形状ばらつきを
極端に低減することができる。
精度に行え、結果としてウエハ間寸法・形状ばらつきを
極端に低減することができる。
【0078】(2) また、請求項2記載の発明では、現
像後の高精度なパターン形状観察と測長SEMの画像認
識システムによるパターンマッチングを行うことによ
り、ベストフォーカスを求めたり、焦点位置を推定する
ことができる。
像後の高精度なパターン形状観察と測長SEMの画像認
識システムによるパターンマッチングを行うことによ
り、ベストフォーカスを求めたり、焦点位置を推定する
ことができる。
【0079】結果として、測長結果をプロットしグラフ
化するための時間を浪費することがなくなる。
化するための時間を浪費することがなくなる。
【0080】(3) さらに、請求項1,2の発明では、
露光工程へのフィードバックが高精度に行え、結果とし
てウエハ間寸法・形状ばらつきを極端に低減することが
でき、各層ごとに多品種・多露光装置展開時や露光装置
・基板状態の異常などによって生じるオフセット量の変
化を検出することができ、歩留まりを向上させることが
できる。
露光工程へのフィードバックが高精度に行え、結果とし
てウエハ間寸法・形状ばらつきを極端に低減することが
でき、各層ごとに多品種・多露光装置展開時や露光装置
・基板状態の異常などによって生じるオフセット量の変
化を検出することができ、歩留まりを向上させることが
できる。
【図1】本発明における焦点位置計測方法の説明に供す
る図
る図
【図2】本発明の実施例1において、それぞれ焦点位置
が−0.5、−0.1、+0.3μmにおけるAFMによる
直上形状の概要を示す図
が−0.5、−0.1、+0.3μmにおけるAFMによる
直上形状の概要を示す図
【図3】本発明の実施例2にいて、形成されたレジスト
パターンおよびそれぞれ焦点位置が−0.5、−0.1、
+0.3μmにおける測長SEMで観察した形状の概要を
示す図
パターンおよびそれぞれ焦点位置が−0.5、−0.1、
+0.3μmにおける測長SEMで観察した形状の概要を
示す図
1 露光部 2 未露光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/027 H01L 21/30 502G
Claims (4)
- 【請求項1】 各装置またはウエハの焦点位置を変えて
露光して得られる潜像のパターンをデータベースとして
予め確保しておき、別途、露光して得られた潜像のパタ
ーンを前記データベースとパターン照合し、両パターン
が一致した場合に、前記データベースの焦点位置を前記
別途露光して得られたパターンの焦点位置として設定す
ることを特徴とする焦点位置計測方法。 - 【請求項2】 前記潜像パターンは、原子間力顕微鏡
(AFM)を用いて得ることを特徴とする請求項1記載の
焦点位置計測方法。 - 【請求項3】 各装置またはウエハの焦点位置を変えて
露光して得られる現像後のパターンをデータベースとし
て予め確保しておき、別途、露光・現像して得られた現
像パターンを前記データベースとパターン照合し、両パ
ターンが一致した場合に、前記データベースの焦点位置
を前記別途露光・現像して得られたパターンの焦点位置
として設定することを特徴とする焦点位置計測方法。 - 【請求項4】 前記現像パターンは、走査型電子顕微鏡
(SEM)を用いて得ることを特徴とする請求項3記載の
焦点位置計測方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10128528A JPH11325870A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 焦点位置計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10128528A JPH11325870A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 焦点位置計測方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11325870A true JPH11325870A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=14986988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10128528A Pending JPH11325870A (ja) | 1998-05-12 | 1998-05-12 | 焦点位置計測方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11325870A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002029870A1 (fr) * | 2000-10-05 | 2002-04-11 | Nikon Corporation | Procede de determination des conditions d'exposition, procede d'exposition, dispositif de realisation dudit procede et support d'enregistrement |
JP2003257834A (ja) * | 2002-03-04 | 2003-09-12 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 |
JP2006523039A (ja) * | 2003-04-10 | 2006-10-05 | アクセント オプティカル テクノロジーズ,インク. | パラメータ変動性分析による焦点の中心の決定 |
-
1998
- 1998-05-12 JP JP10128528A patent/JPH11325870A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002029870A1 (fr) * | 2000-10-05 | 2002-04-11 | Nikon Corporation | Procede de determination des conditions d'exposition, procede d'exposition, dispositif de realisation dudit procede et support d'enregistrement |
US6706456B2 (en) | 2000-10-05 | 2004-03-16 | Nikon Corporation | Method of determining exposure conditions, exposure method, device manufacturing method, and storage medium |
JP2003257834A (ja) * | 2002-03-04 | 2003-09-12 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 |
CN100382242C (zh) * | 2002-03-04 | 2008-04-16 | 株式会社东芝 | 半导体器件的制造装置 |
JP2006523039A (ja) * | 2003-04-10 | 2006-10-05 | アクセント オプティカル テクノロジーズ,インク. | パラメータ変動性分析による焦点の中心の決定 |
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