CN102473600A - 曝光条件设定方法及表面检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种正确设定聚焦裕度等的曝光条件的方法。本发明的曝光条件设定方法，是使用表面检查装置(1)检测来自照明光照射的晶圆的绕射光以检查晶圆(W)的表面，设定对进行既定曝光的晶圆(W)的曝光条件，所述方法具有：照明步骤(步骤S101)，对已知曝光特性的FEM晶圆(50)的表面照射照明光；检测步骤(步骤S102)，检测来自照明光照射的FEM晶圆(50)的表面的绕射光；以及设定步骤(步骤S103)，根据检测的绕射光的亮度的偏差设定曝光条件。

Description

曝光条件设定方法及表面检查装置
技术领域
本发明是关于一种在使用于半导体制造的曝光系统设定聚焦偏置等的曝光条件的技术。
背景技术
在一般使用于存储器或逻辑等的半导体制造的扫描器或步进器等的曝光系统(例如，参照专利文献1)，曝光时的最佳聚焦位置及有效聚焦范围非常重要。此处所谓有效聚焦范围(以下，称为聚焦裕度)，是定义为产生曝光结果的电路图案的线宽(VIA孔的情形为孔径)作为电路成为满足动作规格的设计容许值内的聚焦偏置的范围。
作为检查产生的图案是否在设计容许值内的代表性方法，可举出扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope：以下称为SEM)的检查。然而，由于SEM原理上不易到达高产率，因此在实际运用上，如图11所示，通过在曝光后的照射区域内的五点程度的取样实施检查。另一方面，作为以高产率测量广区域的信息的系统，可举出散射测量法(Optical CD：以下称为OCD)。然而，为了进行此测量，必须在某个程度的区域(50μm×50μm程度)设置专用图案，必须要模拟结果的程式馆等，原理上不易进行在实际的电路图案内的特定图案的检查。
又，在LSI(大型集成电路)制造，是否能均匀且依照设计解析充分发挥曝光机器具有的曝光性能的细微密集图案非常重要。例如，使纵方向的线宽与线距图案曝光时，以变形照明使曝光系统本身最佳化据以使该等细微图案高精度曝光。其结果，聚焦裕度在曝光系统最佳化的细微图案亦较广。另一方面，着眼于所谓孤立图案般的线宽与线距的占空比与上述细微图案不同的图案时，相较于曝光系统最佳化的细微图案的聚焦裕度，孤立图案等的聚焦裕度具有变窄的倾向。由于该等为实际的电路图案，因此无法适用上述OCD，且在面内观察到较多点，因此若使用SEM则需要非常多时间。又，亦会有图案的形状并非单纯的直线状，在视野内不测量复数个点则无法评估图案形状的情形，进一步使SEM的产率降低。
作为评估最佳聚焦的方法之一，有使用FEM(聚焦曝光阵列：FocusExposure Matrix)晶圆100(参照图10)的方法，该方法一边以微小的步进使曝光机器的聚焦偏置变化，一边在晶圆上依序使照射区域101曝光。作为管理方法，使用SEM或OCD等的测量装置监测形成于FEM晶圆100的光阻上的图案的线宽(VIA孔的情形为孔径)，以算出聚焦裕度及成为最佳聚焦的聚焦偏置值。然而，上述线宽与线距的占空比与细微图案不同的图案的情形，由于为实际的电路图案，因此无法以OCD管理，且即使使用SEM亦耗费庞大的时间及费用，因此现实上不易实施正常检查。又，假设即使实施SEM的管理，亦可说是进行测量结果的反馈前耗时的方法。
相对于此，有检测形成于晶圆表面的图案中的构造性复折射导致的偏光变化以监测最佳聚焦的方法。根据此种方法，求出各照射区域的亮度平均的峰值，可快速求出最佳聚焦。关于FEM晶圆100中细微图案的最佳聚焦，亦可在短时间测量，因此可迅速进行测量结果的反馈。
然而，关于以存储器垫(memory mat)大小的间隔反复存在的孤立图案(例如防护图案等)，由于间距大于细微图案，因此原理上不易取得偏光的变化。因此，虽利用绕射光，但来自线宽与线距图案或防护图案的绕射光，相对于图12(a)所示的正常图案，如图12(b)所示的产生变形的图案般产生图案变化时，产生绕射效率的变化。其结果，可将图案的变化取得为绕射光的亮度变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-41549号公报
发明内容
发明欲解决的技术课题
然而，检测绕射光的情形与检测偏光的情形不同，会有亮度的明暗变化(绕射效率的变化的比例)与图案的形状变化的关系并非为线性关系的情形，会有无法仅从亮度的明暗变化、例如照射区域内的亮度平均值正确求出有效聚焦范围或最佳聚焦等的情形。
本发明有鉴于上述问题而构成，其目的在于提供一种正确设定聚焦裕度等的曝光条件的技术。
为解决问题采取的技术手段
为了达成上述目的，本发明的曝光条件设定方法，是使用表面检查装置设定对进行既定曝光的被曝光基板的曝光条件，该表面检查装置具备对在表面具有半导体图案的基板照射照明光的照明部、及检测来自该照明光照射的该基板的复数个该半导体图案的绕射光的检测部，根据该检测部所检测的该绕射光的信息检查该基板的表面，所述方法具有：照明步骤，利用该照明部对已知曝光特性的基准基板的表面照射照明光；检测步骤，利用该检测部检测来自该照明光照射的该基准基板的复数个该半导体图案的绕射光；以及设定步骤，根据该检测的该绕射光的亮度的偏差设定该曝光条件。
此外，上述曝光条件设定方法中，较佳为，在该设定步骤，将该亮度的偏差成为极大或极大附近的该曝光的条件值设定为该曝光条件的限界值。
又，上述曝光条件设定方法中，较佳为，在该设定步骤，将根据该限界值设定的该曝光条件的范围的中央值设定为该曝光条件的代表值。
又，上述曝光条件设定方法中，较佳为，作为该半导体图案，形成反复排列的线状的线图案或孔状的孔图案、及围绕由该线图案或该孔图案构成的存储器垫的反复排列的防护图案；该基准基板的复数个该半导体图案分别以复数个曝光条件曝光形成。
又，本发明的表面检查装置，其具备：照明部，对通过既定曝光在表面形成半导体图案的基板照射照明光；检测部，检测来自该照明光照射的该基板的复数个该半导体图案的绕射光；以及运算部，根据该检测的来自复数个该半导体图案的绕射光的亮度的偏差进行求出该曝光条件的运算。
此外，上述表面检查装置中，较佳为，进一步具备与通过该既定曝光使该半导体图案曝光的曝光装置进行关于该曝光条件的电气通讯的通讯部。
发明效果
根据本发明，可求出适当的曝光条件。
附图说明
图1为显示曝光条件设定方法的概略的流程图。
图2为显示表面检查装置的图。
图3为显示亮度的偏差的算出例的示意图。
图4为显示指定在晶片内的检测区域之例的示意图。
图5为显示存储器单元的区块的图。
图6为显示来自FEM晶圆的绕射光的亮度的影像的图。
图7为显示绕射光的亮度的偏差的分布图。
图8为显示绕射光的亮度的偏差的图表。
图9为显示SEM进行的良好判定结果的图。
图10为显示FEM晶圆的一个例子的图。
图11为显示SEM进行的观察点之例的图。
图12为显示绕射效率的变化的示意图。
具体实施方式
以下，参照图式说明本发明较佳实施形态。图2显示本实施形态使用的表面检查装置，以此装置检查半导体基板的半导体晶圆W(以下，称为晶圆W)的表面。表面检查装置1具备用以支承大致圆盘形的晶圆W的载台10，通过未图示的搬送装置搬送的晶圆W装载于载台10之上且通过真空吸附固定保持。载台10，以晶圆W的旋转对称轴(载台10的中心轴)为旋转轴，将晶圆W支承成可旋转(在晶圆W表面内旋转)。又，载台10，以通过晶圆W表面的轴为中心，能使晶圆W倾斜(倾动)，可调整照明光的入射角。
表面检查装置1进一步具有对载台10所支承的晶圆W的表面照射照明光作为平行光的照明系统20、将接受照明光的照射时的来自晶圆W的绕射光加以聚光的受光系统30、接受受光系统30所聚光的光并拍摄晶圆W的表面像的摄影装置35、及影像处理部40。照明系统20具有射出照明光的照明单元21、及使从照明单元21射出的照明光反射向晶圆W表面的照明侧凹面镜25。照明单元21具有金属卤素灯或水银灯等的光源部22、将来自光源部22的光取出具有既定波长的光并调节强度的调光部23、及将来自调光部23的光作为照明光导至照明侧凹面镜25的光导光纤24。
此外，来自光源部22的光通过调光部23，具有既定波长(例如，248nm的波长)的照明光从光导光纤24射出至照明侧凹面镜25，从光导光纤24射出至照明侧凹面镜25的照明光，由于光导光纤24的射出部配置于照明侧凹面镜25的焦点面，因此通过照明侧凹面镜25成为平行光束照射至载台10所保持的晶圆W的表面。此外，照明光对晶圆W的入射角与出射角的关系，可通过使载台10倾斜(倾动)使晶圆W的装载角度变化来调整。
来自晶圆W表面的出射光(绕射光)通过受光系统30聚光。受光系统30以与载台10对向配置的受光侧凹面镜31为主体构成，由受光侧凹面镜31所聚光的出射光(绕射光)，通过摄影装置35内的摄影光学系统在摄影面上成像为晶圆W的像(绕射像)。摄影装置35将形成于摄影面上的晶圆W的表面像进行光电转换以产生影像信号，将影像信号输出至影像处理部40。
影像处理部40，根据从摄影装置35输入的晶圆W的影像信号，产生晶圆W的数字影像。在影像处理部40的内部存储器(未图示)预先储存良品晶圆的影像数据，影像处理部40，在产生晶圆W的影像(数字影像)时，比较晶圆W的影像数据与良品晶圆的影像数据，以检查在晶圆W表面有无缺陷(异常)。此外，以未图示的影像显示装置输出显示影像处理部40的检查结果及此时的晶圆W的影像。又，影像处理部40，能利用晶圆W的影像求出曝光时的聚焦裕度等(进行运算)(详细后述)。又，影像处理部40，与未图示的外部输出部连接，能经由此外部输出部与曝光机器(曝光装置)等将聚焦裕度等的运算结果进行电气通讯。
然而，晶圆W通过未图示的曝光机器在最上层光阻膜的曝光、显影后，通过未图示的搬送装置从未图示的晶圆匣(wafer cassette)或显影装置搬送至载台10上。此外，此时，晶圆W在以晶圆W的图案或外缘部(凹口或定向平面等)为基准进行对准的状态下，搬送至载台10上。此外，虽省略详细图示，在晶圆W表面，复数个照射区域纵横排列，在各照射区域之中形成线图案或孔图案等的反复图案(半导体图案)。
为了使用以上述方式构成的表面检查装置1进行晶圆W的表面检查，首先，通过未图示的搬送装置将晶圆W搬送至载台10上。此外，在搬送途中通过未图示的对准机构取得形成于晶圆W的表面的图案的位置信息，以既定方向将晶圆W装载于载台10上的既定位置。
接着，以在晶圆W表面上的照明方向与图案的反复方向一致的方式使载台10旋转，且设图案的间距为P、照射至晶圆W表面的照明光的波长为λ、照明光的入射角为θi、n次绕射光的出射角为θd时(参照图12)，进行设定以满足下式(1)(使载台10倾斜)。
P＝n×λ/{sin(θi)-sin(θd)}...(1)
接着，将照明光照射至晶圆W的表面。以上述条件将照明光照射至晶圆W表面时，来自照明单元21的光源部22的光通过调光部23，具有既定波长(例如，248nm的波长)的照明光从光导光纤24射出至照明侧凹面镜25，被照明侧凹面镜25反射的照明光成为平行光束照射至晶圆W的表面。从晶圆W表面射出的绕射光通过受光侧凹面镜31聚光，到达摄影装置35的摄影面上，成像为晶圆W的像(绕射像)。
因此，摄影装置35将形成于摄影面上的晶圆W表面的像进行光电转换以产生影像信号，将影像信号输出至影像处理部40。影像处理部40，根据从摄影装置35输入的晶圆W的影像信号，产生晶圆W的数字影像。又，影像处理部40，在产生晶圆W的影像(数字影像)时，比较晶圆W的影像数据与良品晶圆的影像数据，以检查在晶圆W表面有无缺陷(异常)。此外，以未图示的影像显示装置输出显示影像处理部40的检查结果及此时的晶圆W的影像。
本实施形态中，使用上述表面检查装置1检测绕射光的亮度变化，算出照射区域内的亮度的偏差，以求出曝光时的聚焦裕度。一般而言，在扫描器等的曝光机器(未图示)曝光后的晶圆W，虽以非常高的精度控制照射区域内的曝光后图案的均匀性(像面)，但由于各种原因并非形成完全一样的图案。
然而，以充分在聚焦裕度内的聚焦偏置设定实施曝光时，即使像面的微小面内偏差原因存在，对欲形成的图案的线宽等的影响亦非常小，将形成后图案视为绕射光栅的情形的绕射光亦测定为大致均匀的亮度。另一方面，以相当于聚焦裕度的边界部的聚焦偏置设定实施曝光时，由于上述微小面内偏差在形成后图案产生形状变化，其结果，照射区域内的绕射光的亮度产生偏差。
本实施形态中，在图6所示的FEM晶圆50，评估上述聚焦裕度的边界附近的照射区域51内的绕射光的亮度的偏差(设定亮度的偏差成为极大或极大附近的条件)，以求出稳定可曝光的聚焦裕度。此外，在图6所示的FEM晶圆50的表面，纵横配置形成一边使聚焦偏置在(图6中的)横方向逐一步进ΔF变化一边曝光的照射区域51，在该照射区域51内纵横各排列3个晶片区域(以下，仅称为晶片52)(参照图3)。
关于亮度的偏差的评估，作为算出偏差的计算单位，亦具有平均化效果，因此如图3所示，可考虑使用在最小的反复图案的晶片52单位的亮度平均。例如，就某个照射区域51内的各晶片52算出平均亮度，算出就某个照射区域51内的各晶片52求出的平均亮度的偏差(例如，使用标准偏差σ的3σ)。此时，为了提升亮度的偏差的检测感度，如图4所示，在晶片52内不产生绕射光(外周部内侧的)区域设置光罩52a，将来自该区域(光罩52a)的信号除去亦是有效的。藉此，在将光罩52a部分的亮度信息除去的状态下算出各晶片52的平均亮度，因此可降低亮度的偏差较小的晶片52外周部内侧的区域的亮度的影响，可提升亮度的偏差的检测感度。
如上述，由于所谓孤立图案的聚焦裕度较曝光系统最佳化的细微图案窄，因此本实施形态可适用于非一般以SEM等管理的细微图案、线宽与线距的占空比较大的孤立图案的图案变动的检测。
针对使用上述表面检查装置1的曝光条件设定方法(聚焦裕度的设定方法)进行说明。此外，较佳为，预先对一边使聚焦偏置在横方向逐一步进ΔF变化一边曝光的FEM晶圆50实施SEM影像的良好判定(例如，在图11所示的一个照射区域内的5点)。此时的良好判定，主要判断CD值(线图案的线宽或孔图案的孔径)是否在良品范围内以进行良好判定，但以目视判断图案形状的变形亦可。
以下，参照图1所示的流程图，以图5所示的围绕矩形的存储器单元的区块55的防护图案56为例说明上述孤立图案的一例。此外，在存储器单元的区块55内曝光形成曝光系统最佳化的细微图案(线图案或孔图案)。存储器单元的区块55，在晶片52内规则性(纵横)以一定间隔配置，在各存储器单元的区块55彼此的间隙部防护图案56配置形成为格子状。是以，如图5所示，将此配置间隔视为非常大的图案间距(数10～100μm以上)，可检测对应波长的绕射光。
因此，首先，通过未图示的搬送装置，将FEM晶圆50搬送至表面检查装置1的载台10上，使用照明系统20将照明光照射至FEM晶圆50的表面(步骤S101)。在此照明步骤，以FEM晶圆50的表面上的照明方向与存储器单元的区块55(防护图案56)的反复方向一致的方式使载台10旋转，且进行设定以存储器单元的区块55(防护图案56)的反复间距作为绕射条件获得高次的绕射光(满足上述(1)式)(使载台10倾斜)。
以上述条件将照明光照射至FEM晶圆50表面时，来自照明单元21的光源部22的光通过调光部23，具有既定波长(例如，248nm的波长)的照明光从光导光纤24射出至照明侧凹面镜25，被照明侧凹面镜25反射的照明光成为平行光束照射至FEM晶圆50的表面。从FEM晶圆50表面射出的绕射光通过受光侧凹面镜31聚光，到达摄影装置35的摄影面上，成像为FEM晶圆50的像(防护图案56的绕射像)。
因此，使用摄影装置35检测(拍摄)FEM晶圆50的像(防护图案56的绕射像)(步骤S102)。在此检测步骤，摄影装置35将形成于摄影面上的FEM晶圆50表面的像(防护图案56的绕射像)进行光电转换以产生影像信号，将影像信号输出至影像处理部40。
接着，影像处理部40根据从摄影装置35输入的FEM晶圆50的影像信号(相当于图6的亮度信息)，检测对实际的晶圆W曝光时的有效聚焦裕度(步骤S102)，通过检测后的聚焦裕度设定最佳聚焦(步骤S103)。在此设定步骤，首先，如图3所示，算出各照射区域51内的各晶片52的平均亮度，如图7所示，算出在各照射区域51的各晶片52的平均亮度的偏差。此时，作为评估对象，选择FEM晶圆50的中心附近可获得数据的稳定性。又，即使与聚焦同时使曝光量(剂量)步进变化的情形，较佳为使用接近最佳剂量的FEM晶圆50的中心附近的数据。以图7中行编号R3～R6的照射区域51为评估对象，在各聚焦偏置值(列编号C1～C11分别)取得亮度的偏差成为最大的数值(照射区域51)，并图表化者为图8。
接着，求出在取得的照射区域51内的平均亮度的偏差(各晶片52)的变动与预先实施的SEM影像的良好判定结果(参照图9)的相关，设定成为不良的亮度的偏差值。藉此，由于在FEM晶圆使曝光机器的聚焦偏置以微小步进连续变化，因此能将较成为不良的亮度的偏差值小的偏差值的聚焦偏置的范围算出为聚焦裕度。例如图8的情形，聚焦偏置值为-0.09(μm)及+0.15(μm)时，亮度的偏差值成为较成为上述不良的亮度的偏差值(图8中粗横线)大，成为极大值附近之值，在较-0.09(μm)～+0.15(μm)内侧的范围亮度的偏差(较成为不良的亮度的偏差值)小的-0.06(μm)～+0.12(μm)算出为聚焦裕度。此时，使用复数片FEM晶圆(样本)求出与SEM影像的良好判定结果的相关，可提升成为不良的亮度的偏差值的设定精度。
此外，对象间距非常大的情形(数10μm)，虽以获得高次绕射光的绕射条件(间距/次数)实施较有效，但作为绕射条件的选择，较佳为，求出在取得的照射区域51内的平均亮度的偏差(各晶片52)的变动与SEM影像的良好判定结果的相关，且选择影像亮度变化在聚焦变动方向大的条件。又，确认聚焦裕度的对象图案为2种以上的情形(间距不同，或图案方向不同的情形)，分别设定对应的绕射条件(间距/绕射光方位)，将设定的各复数个绕射条件的有效聚焦区域的重叠范围算出为聚焦裕度。
如上述，根据本实施形态，在以对细微线宽与线距等的半导体电路图案最佳化的曝光条件(变形照明等)进行曝光的半导体图案，利用防护图案56般的相较于线宽与线距图案具有较大周期的图案的聚焦裕度较小，检测防护图案56的绕射光以检测有效聚焦裕度，可正确设定成为最佳聚焦的聚焦偏置(适当的曝光条件)。又，在40nm以下的半导体电路图案虽不会产生绕射光，但以防护图案56为对象可利用绕射光。
此外，将亮度的偏差成为极大或极大附近的条件值(聚焦偏置值)设定为限界值，可正确求出聚焦裕度的边界部(成为适当的曝光条件的限界外)。
此外，上述实施形态中，作为曝光条件虽设定聚焦裕度，但并不限于此，将聚焦裕度的中央值设定为使用于曝光的聚焦偏置的代表值亦有效。例如图8的情形，如上述聚焦裕度成为-0.06(μm)～+0.12(μm)，将该聚焦裕度的中央值0.03(μm)设定为聚焦偏置的代表值。
附图标号：
W     晶圆(基板及被曝光基板)
1     表面检查装置
10    载台
20    照明系统(照明部)
30    受光系统
35    摄影装置(检测部)
40    影像处理部
50    FEM晶圆(基准基板)

Claims (6)

1.一种曝光条件设定方法，是使用表面检查装置设定对进行既定曝光的被曝光基板的曝光条件，该表面检查装置具备对在表面具有半导体图案的基板照射照明光的照明部、及检测来自该照明光照射的该基板的复数个该半导体图案的绕射光的检测部，根据该检测部所检测的该绕射光的信息检查该基板的表面，其特征在于，具有：
照明步骤，利用该照明部对已知曝光特性的基准基板的表面照射照明光；
检测步骤，利用该检测部检测来自该照明光照射的该基准基板的复数个该半导体图案的绕射光；以及
设定步骤，根据该检测的该绕射光的亮度的偏差设定该曝光条件。
2.如权利要求1所述的曝光条件设定方法，其中，在该设定步骤，将该亮度的偏差成为极大或极大附近的该曝光的条件值设定为该曝光条件的限界值。
3.如权利要求2所述的曝光条件设定方法，其中，在该设定步骤，将根据该限界值设定的该曝光条件的范围的中央值设定为该曝光条件的代表值。
4.如权利要求1至3任一项所述的曝光条件设定方法，其中，作为该半导体图案，形成反复排列的线状的线图案或孔状的孔图案、及围绕由该线图案或该孔图案构成的存储器垫的反复排列的防护图案；
该基准基板的复数个该半导体图案分别以复数个曝光条件曝光形成。
5.一种表面检查装置，其具备：
照明部，对通过既定曝光在表面形成半导体图案的基板照射照明光；
检测部，检测来自该照明光照射的该基板的复数个该半导体图案的绕射光；以及
运算部，根据该检测的来自复数个该半导体图案的绕射光的亮度的偏差进行求出该曝光条件的运算。
6.如权利要求5所述的表面检查装置，其进一步具备与通过该既定曝光使该半导体图案曝光的曝光装置进行关于该曝光条件的电气通讯的通讯部。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105700290A (zh) * 2014-11-27 2016-06-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 光罩的制作方法
CN112461853A (zh) * 2020-10-30 2021-03-09 珠海市奥德维科技有限公司 自动对焦方法及系统

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101885392B1 (ko) * 2010-10-26 2018-08-03 가부시키가이샤 니콘 검사 장치, 검사 방법, 노광 방법, 및 반도체 디바이스의 제조 방법
US20140315330A1 (en) * 2011-11-29 2014-10-23 Nikon Corporation Measurement device, measurement method, and method for manufacturing semiconductor device
JP2015088496A (ja) * 2012-02-23 2015-05-07 株式会社ニコン 評価装置、評価方法、およびデバイス製造方法
SG11201407341TA (en) * 2012-05-09 2014-12-30 Seagate Technology Llc Surface features mapping
US9212900B2 (en) * 2012-08-11 2015-12-15 Seagate Technology Llc Surface features characterization
US9377394B2 (en) * 2012-10-16 2016-06-28 Seagate Technology Llc Distinguishing foreign surface features from native surface features
TWI614586B (zh) 2012-12-20 2018-02-11 Nikon Corp 評估方法及裝置、加工方法、以及曝光系統
KR102599657B1 (ko) 2016-08-17 2023-11-08 삼성전자주식회사 반도체 웨이퍼 검사 방법 및 시스템, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
TW202142863A (zh) * 2020-04-10 2021-11-16 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 處理用於晶圓檢測之參考資料

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142397A (ja) * 2001-11-08 2003-05-16 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法および製造システム
JP2008112889A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd フォーカス測定方法、半導体装置の製造方法、および露光システム

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2910875C2 (de) * 1979-03-20 1985-11-14 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung
US5830611A (en) * 1992-03-05 1998-11-03 Bishop; Kenneth P. Use of diffracted light from latent images in photoresist for optimizing image contrast
KR970011652B1 (ko) * 1994-02-03 1997-07-12 현대전자산업 주식회사 반도체소자의 리소그래피 공정마진 검사방법
JPH10326735A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Sony Corp 露光方法の最適化方法
KR20010007152A (ko) * 1999-06-01 2001-01-26 오노 시게오 결함검사장치 및 결함검사방법
US6245584B1 (en) * 1999-07-01 2001-06-12 Advanced Micro Devices Method for detecting adjustment error in photolithographic stepping printer
JP2001141657A (ja) * 1999-10-29 2001-05-25 Internatl Business Mach Corp <Ibm> マクロ検査用照明装置、マクロ検査装置及び該方法
JP2001359126A (ja) * 2000-06-16 2001-12-26 Sony Corp 光軸傾斜角度検出装置とそれを備えた画像測定装置
JP2002139451A (ja) * 2000-08-04 2002-05-17 Nikon Corp 表面検査装置
JP4591802B2 (ja) * 2000-09-13 2010-12-01 株式会社ニコン 表面検査装置および方法
KR100856357B1 (ko) * 2000-09-13 2008-09-04 가부시키가이샤 니콘 표면검사장치 및 표면검사방법
IL139368A (en) * 2000-10-30 2006-12-10 Nova Measuring Instr Ltd Process control for microlithography
US20040260782A1 (en) * 2003-01-31 2004-12-23 Affleck Rhett L. Data communication in a laboratory environment
JP4529366B2 (ja) * 2003-03-26 2010-08-25 株式会社ニコン 欠陥検査装置、欠陥検査方法及びホールパターンの検査方法
US7643137B2 (en) * 2003-03-26 2010-01-05 Nikon Corporation Defect inspection apparatus, defect inspection method and method of inspecting hole pattern
US7333650B2 (en) * 2003-05-29 2008-02-19 Nidek Co., Ltd. Defect inspection apparatus
US7057715B2 (en) * 2003-06-27 2006-06-06 International Business Machines Corporation Lithography tool test patterns and method
TW200519373A (en) * 2003-10-27 2005-06-16 Nikon Corp Surface inspection device and method
JP2005158780A (ja) * 2003-11-20 2005-06-16 Hitachi Ltd パターン欠陥検査方法及びその装置
KR101248674B1 (ko) * 2004-06-16 2013-03-28 가부시키가이샤 니콘 표면 검사 장치 및 표면 검사 방법
JP4112579B2 (ja) 2005-09-09 2008-07-02 株式会社東芝 半導体デバイスの製造方法
WO2007043535A1 (ja) * 2005-10-07 2007-04-19 Nikon Corporation 光学特性計測方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに検査装置及び計測方法
JP4647510B2 (ja) * 2006-02-08 2011-03-09 東京エレクトロン株式会社 基板の欠陥検査方法及びプログラム
JP4548385B2 (ja) * 2006-05-10 2010-09-22 株式会社ニコン 表面検査装置
US7545520B2 (en) * 2006-11-15 2009-06-09 Asml Netherlands B.V. System and method for CD determination using an alignment sensor of a lithographic apparatus
JP5270109B2 (ja) 2007-05-23 2013-08-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路装置の製造方法
CN102203589B (zh) * 2008-11-10 2013-06-19 株式会社尼康 评估装置及评估方法
US20110242520A1 (en) * 2009-11-17 2011-10-06 Nikon Corporation Optical properties measurement method, exposure method and device manufacturing method
KR101885392B1 (ko) * 2010-10-26 2018-08-03 가부시키가이샤 니콘 검사 장치, 검사 방법, 노광 방법, 및 반도체 디바이스의 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142397A (ja) * 2001-11-08 2003-05-16 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法および製造システム
JP2008112889A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd フォーカス測定方法、半導体装置の製造方法、および露光システム

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105700290A (zh) * 2014-11-27 2016-06-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 光罩的制作方法
CN105700290B (zh) * 2014-11-27 2020-02-07 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 光罩的制作方法
CN112461853A (zh) * 2020-10-30 2021-03-09 珠海市奥德维科技有限公司 自动对焦方法及系统
CN112461853B (zh) * 2020-10-30 2021-07-27 珠海市奥德维科技有限公司 自动对焦方法及系统

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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