JP2003142397A - 半導体装置の製造方法および製造システム - Google Patents

半導体装置の製造方法および製造システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の製造工程におけるフォトリソグ
ラフィでの露光量およびフォーカス等の露光条件の最適
化を個別にかつ簡便に行う。 【解決手段】 テストパターンと製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値のずれ量をパターン寸
法、照明条件、露光レンズの波面収差から予測し（ステ
ップ９０１）、テストパターンのscatterometry の信号
波形と露光量およびフォーカスの最適値からの偏差とを
対応つけてライブラリを構築し（ステップ９０２）、実
工程の露光／現像後のテストパターンをscatterometry
にて測定した信号波形と前記ライブラリとの照合にてテ
ストパターンにおける露光量およびフォーカスの最適値
からの偏差を求め（ステップ９０３、ステップ９０
４）、前記ずれ量にてテストパターンの偏差から製品回
路パターンの最適値の偏差を取得して（ステップ９０
５）、以降の露光作業にフィードバックする（ステップ
９０６）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術に関し、特に露光工程における露光量およびフォー
カス制御を高精度に行う方法およびそのシステムに適用
して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造は、ウェハ上に導電膜
または絶縁膜を成膜する成膜工程と、この膜上に感光剤
であるレジストを塗布、レチクル上の回路パターンをレ
ジストに露光、現像した後、残存するレジストをマスク
として膜をエッチングすることによってウェハ上に回路
パターンを形成するリソグラフィ工程を各層で繰り返す
ことによって行われている。
【０００３】ここで、本発明の参考技術として、リソグ
ラフィ工程の中で感光剤にパターンを焼き付ける露光工
程を図１９により説明する。レチクル５の製品回路パタ
ーン領域５０には回路パターン５１が描かれており、こ
れらは露光光４００１により、露光レンズ４を介してウ
ェハ１の感光剤上に転写される。転写された回路パター
ンが寸法規格どおりできているかをチェックするため、
通常SEM(Scanning Electron Microscope) で寸法検査が
行われている。検査は、転写回路パターン１５１を直接
計測する場合と、チップ領域１５０の外側に存在する転
写テストパターン１５２を計測する場合がある。測定し
た寸法の大小により、一般的には露光装置の露光量で補
正を行っている。この露光量補正の自動化に関しては、
例えば、"Implementation of a Closed-loop CD and Ov
erlay Controller for sub 0.25μｍPatterning, SPIE
Vol.3332, 1998, pp461-470" に記載されている。
【０００４】一方で、寸法の変動の原因としては露光装
置の露光量変動以外にフォーカスずれがあげられる。露
光量だけでなく、フォーカスの補正も行う方法が例え
ば、特開2001-143982 号公報に開示されている。これは
予めSEM の波形変化を露光量、フォーカスずれと関連づ
けることにより、SEM の波形から直接、露光量およびフ
ォーカスの補正量を求める方法である。
【０００５】また、最近、転写回路パターンの断面プロ
ファイルを光学的に測定するscatterometry という方法
が例えば、"Specular Spectroscopic Scatterometry in
DUVLithography, SPIE Vol.3677, 1999, pp159-168"
に開示されている。
【０００６】ここで、scatterometry 計測装置の構成を
図２０により説明する。図２０（ａ）は分光型のscatte
rometry 計測装置である。白色光源２０１から出射した
白色光２００１を基板１１上の繰り返しパターン１２に
照射し、正反射光を回折格子２０２で分光し、センサ２
０３で検出する。一方、波長に対する光強度信号を得る
分光型とは異なり、入射角に対する光強度信号を得る入
射角変化型がある。図２０（ｂ）の計測装置では入射光
２００２の角度θを変化させて対象物に照射し、正反射
光２００３を検出する。
【０００７】次に上記の計測装置で得られた光強度信号
の処理方法を図２１により説明する。光強度信号２１
は、signature と呼ばれ、図２０（ａ）の計測装置で得
られた信号の場合、波長に対する光強度変化の信号とな
る。signature は繰り返しパターン１２の断面プロファ
イルによって変化する。そこで、前もって様々な断面プ
ロファイルに対するsignature を波動光学シミュレーシ
ョンによって求めておき、これらをライブラリとして蓄
えておく。例えば繰り返しパターン１２のボトム線幅
Ｌ、膜厚Ｄ、テーパ角αに応じて断面プロファイルを矩
形でモデル化し、signature のシミュレーションを行
う。光強度信号２１とsignature のライブラリの比較を
行い、一致したsignature を与える断面プロファイル、
すなわち線幅Ｌ１、膜厚Ｄ１、テーパ角α１が計測値と
なる。
【０００８】感光剤の反応により電子線照射中に線幅が
変化する懸念のあるSEM と比べて、scatterometry は光
による計測であるので、有利である。また、大気中で計
測可能であり、SEM のように真空引きに時間を取られる
こともないので、高速測定が可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】scatterometry は、上
述のように回路パターン断面プロファイルを測定する上
でSEM と比べてメリットがあるが、大量の波形を予め算
出する必要があるため、高速な光学シミュレーションが
必要となる。このため、例えば、"Diffraction Analysi
s of Dielectric Surface-relief Gratings, J. Opt. S
oc. Am., Vol.72,No.10, 1982" に開示されているRigor
ous Coupled Wave Analysisと呼ばれる計算手法が採用
されている。これは、パターン断面を複数の矩形層で近
似し、それぞれの矩形層を無限に続く同一ピッチおよび
デューティの回折格子とみなし、境界を合わせることに
より波動方程式の級数解の係数を決定する方法である。
波動方程式の別の解法である有限要素法等と比較する
と、極めて高速に波形算出が行える。
【００１０】しかし、scatterometry で計測対象となる
パターンは、照明領域である数十μｍの範囲において同
一ピッチおよび同一デューティのライン＆スペースであ
る必要がある。製品において、この条件を満たす回路パ
ターンは極めて少なく、回路パターンの範囲外となる領
域にテストパターン（scatterometry 計測用パターン）
を配置する必要がある。結果として、実際の製品回路パ
ターンを用いた露光量・フォーカスがモニタできない。
このことによる技術的課題を図２２により説明する。
【００１１】図２２の実線部および点線部で囲まれた領
域は、規格線幅が例えば±１０％に収まる露光量、フォ
ーカスの範囲を示す。これらの領域に内接する四角１０
１０をプロセスウインドウと呼び、露光量およびフォー
カスはプロセスウインドウの中心１０２１に設定され
る。ここで、テストパターンと製品回路パターンのプロ
セスウインドウの中心が異なる場合があり、テストパタ
ーンのプロセスウインドウ中心１０２１を制御目標とす
ると製品回路パターンの最適条件であるプロセスウイン
ドウ中心１０２２とは異なるポイントに制御され、寸法
規格からはずれてしまう可能性がある。
【００１２】本発明の目的は、テストパターンをモニタ
しながら製品回路パターンの露光量およびフォーカスの
各々を最適ポイントへ制御する半導体製造方法を与える
ことである。
【００１３】本発明の他の目的は、時間のかかる真空引
きが不要で、対象パターンの断面プロファイルを変化さ
せる懸念のない光照射のscatterometry を用いたテスト
パターン等の露光結果の評価に基づいて製品回路パター
ンの露光量およびフォーカスの最適値からの変動を検出
して以後の露光工程にフィードバックすることで、高い
スループットおよび歩留りを達成することが可能な半導
体装置の製造技術を提供することにある。
【００１４】本発明の新規な特徴は、本明細書の記述お
よび添付図面から明らかになるであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、以下の
とおりである。
【００１６】すなわち、本発明は、露光原版上の製品回
路パターンを被露光基板上に露光する露光工程を含む半
導体製造方法であって、露光原版内の製品回路パターン
とテストパターンとの露光量およびフォーカスの最適値
の差を予め取得しておく第１ステップと、テストパター
ンの断面形状もしくは該断面形状と関連のある信号波形
を、露光量およびフォーカスの最適値に対する偏差と関
連づけて関連情報として記憶する第２ステップと、露光
工程を経て被露光基板上に形成されたテストパターンの
断面形状もしくは該断面形状と関連のある信号波形を測
定する第３ステップと、第３ステップで測定されたテス
トパターンの断面形状もしくは該断面形状と関連のある
信号波形と、第２ステップの関連情報とから、露光工程
におけるテストパターンの露光量およびフォーカスの最
適値に対する偏差を算出する第４ステップと、第４ステ
ップで得られたテストパターンに関する露光量およびフ
ォーカスの最適値に対する偏差と、第１ステップで得ら
れた製品回路パターンとテストパターンとの露光量およ
びフォーカスの最適値の差とに基づいて、製品回路パタ
ーンの露光量およびフォーカスの最適値に対する偏差を
算出する第５ステップと、第５ステップで得られた製品
回路パターンの露光量およびフォーカスの最適値に対す
る偏差を、露光工程へフィードバックする第６ステップ
と、を含むことを特徴とする。
【００１７】これにより、テストパターンの計測データ
から、製品回路パターンの露光量およびフォーカスの最
適値からのずれを求めることが可能になるので、狭マー
ジンの微細デバイスの露光量およびフォーカスを同時に
制御することができ、歩留まりを向上させることができ
る。
【００１８】また、前記製品回路パターンとして、前記
露光原版内で寸法規格に対する露光量裕度およびフォー
カス裕度が最も厳しいパターンを選択することができ
る。これにより、最も歩留まりに効くパターンに対する
最適値を求めることになるので、他の領域の製品回路パ
ターンを用いる場合と比べて歩留まりを向上させること
ができる。
【００１９】さらに、前記信号波形は、照明光の波長ま
たは入射角に対するテストパターンの反射強度変化を用
いることができる。これにより、SEM 等の信号波形を用
いる場合と比べて真空引きが不要で信号波形取得のスル
ープットが向上する。また、SEM の場合は電子線照射に
より計測するパターンの断面プロファイルを変化させる
可能性があるが、光照射の場合は、このような計測によ
るダメージの恐れが殆どない。
【００２０】また、前記露光原版内の製品回路パターン
とテストパターンとの露光量およびフォーカスの最適値
の差を予め取得しておく第１ステップでは、該製品回路
パターンおよび該テストパターンの寸法と露光時の照明
条件と該露光原版内の該製品回路パターンおよび該テス
トパターンの位置に対応した露光装置の波面収差を用い
て前記最適値の差を算出することができる。これによ
り、製品回路パターンとテストパターンの最適値の差を
実験ではなく、シミュレーションによって算出できるの
で迅速に必要なデータが得られる。
【００２１】さらに、前記テストパターンの断面形状も
しくは該断面形状と関連のある信号波形を、露光量およ
びフォーカスの最適値に対する偏差と関連づけて関連情
報として記憶する第２ステップでは、前記テストパター
ンの寸法と前記露光時の照明条件と前記露光原版内の前
記テストパターンの位置に対応した露光装置の波面収差
を用いて前記テストパターンの断面プロファイルおよび
その信号波形を算出することによって、関連情報の生成
を行うことができる。これにより、複数の露光装置が存
在する場合、それぞれの信号波形ライブラリ（関連情
報）が露光装置の波面収差によって算出することができ
るので、各露光装置毎に露光実験を行う必要がなくな
る。
【００２２】また、前記テストパターンの断面形状もし
くは該断面形状と関連のある信号波形を、露光量および
フォーカスの最適値に対する偏差と関連づけて関連情報
として記憶する第２ステップは、露光量とフォーカスを
段階的に変化させながら露光処理（ショット）を行うこ
とで複数の前記テストパターンが形成された焦点−露光
量行列（FEM ）ウェハを作成するステップと、前記FEM
ウェハに形成された複数の前記テストパターン（ショッ
ト）の各々の断面プロファイルを計測するステップと、
前記断面プロファイルから断面プロファイルモデルを生
成するステップと、前記断面プロファイルモデルを用い
て、前記FEM ウェハに形成された複数の前記テストパタ
ーン間よりも小さな露光量およびフォーカスのピッチで
信号波形を算出するステップと、を含むことができる。
【００２３】これにより、FEM ウェハの露光量、フォー
カスのピッチより小さな信号波形ライブラリが得られる
ので、実測した信号波形に対応する露光量およびフォー
カスの最適値からの偏差を、より高精度に求めることが
できる。
【００２４】さらに、本発明は、リソグラフィにて製品
回路パターンを被露光基板上に形成する半導体装置の製
造システムであって、露光原版の製品回路パターンを被
露光基板上に露光する露光装置と、対象物に光を照射す
る光源と、前記対象物を経由した前記光を信号波形とし
て検出するセンサ部とを含み、前記対象物の表面形状に
応じた前記信号波形を測定するscatterometry 装置と、
前記被露光基板の製造に用いた前記露光装置と照明条件
および前記露光原版の来歴を記憶する来歴記憶手段と、
前記露光原版の製品回路パターン寸法およびテストパタ
ーン寸法と前記製品回路パターンの座標および前記テス
トパターンの座標を記憶する露光原版データ記憶手段
と、前記露光装置および工程毎の照明条件を記憶する照
明条件記憶手段と、前記露光装置毎およびパターン座標
毎の波面収差データを記憶する波面収差データ記憶手段
と、前記照明条件と前記製品回路パターンおよびテスト
パターンの前記寸法および前記座標毎の波面収差から前
記テストパターンと前記製品回路パターンの露光量およ
びフォーカスの最適値偏差を算出するテストパターン・
製品回路パターン最適値偏差算出手段と、前記最適値偏
差を記憶するテストパターン・製品回路パターン最適値
偏差記憶手段と、露光量およびフォーカスの最適値から
の偏差と、前記テストパターンの断面形状と関連のある
信号波形を対応づけて記憶するFEM 対応付けライブラリ
信号波形記憶手段と、前記scatterometry 装置で実測し
た前記被露光基板の前記テストパターンの信号波形に対
して前記FEM 対応付けライブラリ信号波形記憶手段に記
憶された前記信号波形の中から最も一致するものを抽出
することにより、前記テストパターンの露光量およびフ
ォーカスの最適値からの偏差を算出する実測対ライブラ
リ波形マッチング手段と、前記実測対ライブラリ波形マ
ッチング手段で算出した前記テストパターンの露光量お
よびフォーカスの最適値からの前記偏差と、前記テスト
パターン・製品回路パターン最適値偏差記憶手段に記憶
された前記テストパターンと前記製品回路パターンの前
記最適値偏差から、前記製品回路パターンに対する露光
装置の補正量を算出する露光装置補正量算出手段と、前
記の各手段と前記scatterometry 装置および前記露光装
置間のデータ入出力を制御する制御手段と、を含む構成
としたものである。
【００２５】本システムにより、半導体装置の製造にお
いて、テストパターンと製品回路パターンの露光最適値
の偏差をロット来歴データを参照して瞬時に検索できる
ので、露光装置への露光量およびフォーカス補正のフィ
ードバックを迅速に行うことができる。
【００２６】また、本発明は、露光原版上の製品回路パ
ターンを被露光基板上に露光する露光工程を含む半導体
装置の製造方法であって、製品回路パターンの断面形状
もしくは該断面形状と関連のある信号波形を、露光量お
よびフォーカスの最適値に対する偏差と関連づけて関連
情報として記憶するステップと、前記製品回路パターン
の断面形状もしくは該断面形状と関連のある信号波形を
前記被露光基板から測定するステップと、前記被露光基
板から測定された前記製品回路パターンの断面形状もし
くは該断面形状と関連のある信号波形と、前記関連情報
とから、前記露光量およびフォーカスの最適値に対する
偏差を算出するステップと、前記製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値に対する前記偏差を次回
露光時に露光工程へフィードバックするステップと、を
含むものである。
【００２７】これは製品回路パターンの信号波形が露光
量、フォーカスに対して敏感に変化する場合に適用する
ことが可能であり、テストパターンのモニタおよび信号
波形ライブラリの作成を省略することができ、処理を大
幅にスピーディに進めることが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】図１は本発明の一実施の形態である半導体
装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００３０】まず、ステップ９０１でレチクル５内の回
路パターン５１とテストパターン５２との露光量および
フォーカスの最適値の差を予め取得しておく。例えば中
心寸法±１０％を規格とした場合の露光量およびフォー
カスの最適値の差は、前述のようにプロセスウインドウ
の中心オフセットとして与えられる。これを求める方法
の一つは、露光量、フォーカスを変えながら露光を行
い、回路パターン５１およびテストパターン５２の転写
パターンの寸法を計測することによりそれぞれのプロセ
スウインドウをプロットし、それらの中心オフセットを
算出するといった実験による方法である。しかし、この
方法は実験に非常に時間が掛かるため、多品種少量生産
の場合にはコスト的に見合わない恐れがある。
【００３１】もう一つの方法は、転写像シミュレーショ
ンにより、回路パターンの転写線幅を算出し、プロセス
ウインドウの中心オフセットを予測する方法である。
【００３２】ここで、図２により転写像の計算方法につ
いて説明する。まず、対象となる回路パターンのウェハ
１への転写像の計算を行うためには、照明条件２１０
０、レチクル５上の回路パターン５００および露光レン
ズ４の波面収差４００のデータが必要となる。これらの
データを用いた像計算の方法については、例えば、上述
の’Y.Yoshitake et al, SPIE Vol.1463，pp678-679 ，
1991’に開示されている。
【００３３】ここで、図３により、照明条件２１００の
具体例について説明する。図３（ａ）は一般的な照明で
あり、パラメータとしては照明光源像２１１０の直径D1
および露光レンズ４の絞り４１の像４１’の直径Dep で
表すことができる。図３（ｂ）は、回路パターン５００
として白黒情報以外に位相情報をもつ場合、いわゆる位
相シフトレチクルを用いる場合に使われる照明条件（小
σ照明）であり、Depに対する照明光源像２１２０の直
径D2の比が図３（ａ）に比べて小さい。図３（ｃ）は輪
帯照明と呼ばれるもので、照明光源像２１３０の外径D4
および内径D3とDep で表すことができる。
【００３４】次に図２の回路パターン５００の具体例を
図４により説明する。図４はホールパターンの例であ
り、遮光部５０４と開口部５０３で構成される。ｘ方向
の開口幅Sx、ピッチPx、ｙ方向の開口幅Sy、ピッチPyで
表すことができる。
【００３５】ここで、パターンの座標で波面収差が異な
る理由を図５を用いて説明する。図５（ａ）のレチクル
５の点５９１から出た光２００６は露光レンズ４を介し
てウェハ１に結像される。点５９１はレンズ中心４３か
らh1の座標位置にある。図５（ｂ）のレチクル５の点５
９２から出た光２００７は露光レンズ４を介してウェハ
１に結像される。点５９２はレンズ中心４３からh2の座
標位置にある。光線２００６と光線２００７では露光レ
ンズ４内のエレメントレンズ４４への入射角が異なるた
め、発生する波面収差４０１，４０２は異なったものに
なる。
【００３６】次に図６に図２の波面収差４００の例を示
す。波面収差４１０はｘ方向に非対称なコマ収差の例で
あり、３次元的なデータである。波面収差４１０は、例
えば’N.R.Farrar et al, SPIE Vol.4000 ，pp19-22 ，
2000’に記載の方法で露光レンズ中心からの座標毎に計
測することができる。
【００３７】ここで、図１のステップ９０１でレチクル
５内の回路パターン５１とテストパターン５２との露光
量およびフォーカスの最適値の差を求める具体的な方法
を図７により説明する。
【００３８】まず、ステップ８０１で照明条件を読み込
み、ステップ８０２で製品回路パターンおよびテストパ
ターン寸法を読み込み、ステップ８０３で、製品回路パ
ターンおよびテストパターンの座標に相当する波面収差
を読み込む。次にステップ８０４でフォーカス値を設定
し、ステップ８０５で、前述した方法により製品回路パ
ターンおよびテストパターンの転写像の算出を行う。次
に、ステップ８０６により露光量を設定し、ステップ８
０７により製品回路パターンおよびテストパターンの寸
法であるＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏ
ｎ）の算出を行う。
【００３９】ここで、ＣＤの算出方法を図８を用いて説
明する。ステップ８０５で算出した転写像の光強度分布
１００に対し、露光量しきい値Eth を与えることによ
り、現像後の寸法、ＣＤを求める。
【００４０】次にステップ８０８により、所定の露光量
変化、フォーカス変化の条件が終了したかをチェック
し、露光量変化が終了していない場合は、ステップ８０
６へ、フォーカス変化が終了していない場合は、ステッ
プ８０４へ戻る。全ての条件が終了した場合は、ステッ
プ８０９により、ＣＤ、フォーカス、露光量の関係をマ
ッピングする。マッピングの例を図９に示す。ここに、
横軸はフォーカスＦ、縦軸は寸法ＣＤであり、ＦとＣＤ
の関係を各露光量Ｅに関してプロットしている。ここ
に、ＣＬはＣＤの規格中心、ＣＬ＋１０％はＣＬに対し
て＋１０％のＣＤ、ＣＬ−１０％はＣＬに対して−１０
％のＣＤを示す。ＣＬ＋１０％、およびＣＬ−１０％を
よぎる線から、それぞれのＣＤを与える露光量Ｅおよび
フォーカスＦの関係がプロットできる。この様子を図１
０に示す。図１０において、ＣＬ＋１０％およびＣＬ−
１０％の線に囲まれた領域が、いわゆるプロセスウイン
ドウである。
【００４１】ステップ８１０では図１０に示したプロセ
スウインドウを求め、ステップ８１１でプロセスウイン
ドウに内接する四角１０１を算出し、ステップ８１２で
四角１０１の中心１０２を求める。ステップ８１３で
は、四角１０１の中心１０２を製品回路パターンおよび
テストパターンについて別々に求め、それぞれの差、Δ
Ｅ、ΔＦを露光量およびフォーカスの最適値オフセット
として算出する。
【００４２】以上で図１のステップ９０１の具体的な計
算方法の説明を行った。ここで、再び図１に戻り、本発
明の実施の形態の説明を続ける。
【００４３】ステップ９０２では、テストパターンの断
面形状、もしくは断面形状と関連のある信号波形を、露
光量およびフォーカスの最適値に対する偏差と関連づけ
る。ここで、この操作の具体的中身を図１１のフローチ
ャートにより説明する。
【００４４】まず、ステップ９０２１によりFEM(Focus
Exposure Matrix)ウェハを作成する。FEM ウェハ１１０
は図１２に示すように、列方向にフォーカスＤをΔＤ、
行方向に露光量ＥをΔＥ変化させて露光したウェハであ
る。次にステップ９０２２でそれぞれのショットのパタ
ーンを、例えば原子間力顕微鏡（AFM ：Atomic ForceMi
croscope)で断面プロファイルの計測を行う。図１３に
各ショットでの断面プロファイル１２０を示す。さら
に、ステップ９０２３により、図１３の実測断面プロフ
ァイルからシミュレーション用のパターンプロファイル
をモデル化する。シミュレーションのプロファイルモデ
ル１３０は、図１４に示すように、矩形パターンを積層
することで定義する。次にステップ９０２４により、FE
M ウェハ１１０の各ショットに対応したプロファイルモ
デルにより、光強度信号波形シミュレーションを行う。
図１５にFEM に対応した光強度信号波形のマトリックス
１４０を示す。次にステップ９０２５で、scatterometr
y 装置によりFEM ウェハ各ショットの計測を行い、実測
の光強度信号波形のマトリックスを得る。さらにステッ
プ９０２６により、各ショットにおける実測とシミュレ
ーションの光強度信号波形の差分を計算し、これが予め
設定した許容値より小さい場合は、ステップ９０２３で
のプロファイルモデル化の精度が足りたと見なしてステ
ップ９０２７に進む。許容値より大きい場合は、ステッ
プ９０２３に戻り、プロファイルモデル化を再度行う。
ここで、実測とシミュレーションの光強度信号波形の差
分ΔＳとしては、例えば次式により求める。
【００４５】
【数１】 ここに、Ｎは信号波形データのポイント数、i は信号波
形ポイント位置、f(i)は実測信号波形データ、g(i)はシ
ミュレーション信号波形データである。
【００４６】また、ステップ９０２７では、プロファイ
ルモデル１３０により、FEM ウェハより細かい露光量，
フォーカスのピッチ、ΔＥ／Ｎ，ΔＤ／Ｎでシミュレー
ションを行い、ステップ９０２８で、それぞれの露光
量、フォーカスに対応した光強度信号波形のライブラリ
を作成する。ここに、Ｎは例えば２以上の整数であり、
FEM ウェハショット間の補間数を示す。図１６には光強
度信号波形ライブラリの一例を示す。
【００４７】以上で図１のステップ９０２の具体的処理
の説明を行った。
【００４８】次に図１のステップ９０３では、scattero
metry 技術にてテストパターンの断面形状もしくは断面
形状と関連のある信号波形を測定する。
【００４９】さらにステップ９０４でこの信号波形から
露光量およびフォーカスの最適値に対する露光量および
フォーカスの偏差を求める。これは図１６のライブラリ
の信号波形とステップ９０３で実測した信号波形におい
て、各波長または入射角における差分の２乗和が最小に
なるライブラリ信号波形を選択し、これに対応したFEM
の露光量、フォーカスの最適値からの偏差から得られ
る。図１６を用いて説明すると、露光量、フォーカス最
適時のライブラリ信号波形１４１に対して実測した信号
波形との差分がライブラリ信号波形１４２で最小になっ
たとすると、２つのライブラリ信号波形のマトリックス
座標の差分Ｅ１およびＤ１がそれぞれ露光量、フォーカ
スの最適値からの偏差となる。
【００５０】ステップ９０５では、ステップ９０１で求
めた製品回路パターンとテストパターンの最適値の差
と、ステップ９０４で求めたテストパターンの信号波形
から得たテストパターン最適値に対する偏差とから、製
品回路パターンにおける最適値からの偏差を算出する。
最後にステップ９０６でステップ９０５で算出した偏差
を露光量およびフォーカスの補正値として次回露光時に
露光装置へフィードバックする。
【００５１】以上で図１による実施の形態の説明ではsc
atterometry 装置で計測した信号波形により露光量およ
びフォーカスの偏差を算出したが、AFM 等で計測した断
面形状波形から偏差を算出しても良い。
【００５２】上述の実施の形態では、テストパターンに
おける信号波形ライブラリを作成した。もし、製品回路
パターンにおいて、FEM ウェハ各ショットの信号波形が
互いに十分区別できる程変化する場合は、製品回路パタ
ーンのFEM ウェハ各ショットの実測信号波形をライブラ
リとして使用しても良い。この場合、図１の処理フロー
は簡略化され、図１７のような処理フローとなる。
【００５３】すなわち、図１７において、まず、ステッ
プ９１２で製品回路パターンの断面形状もしくは断面形
状と関連のある信号波形を露光量およびフォーカスの最
適値に対する偏差と関連づける。これは上述のように、
製品回路パターンでFEM ウェハに対応した信号波形ライ
ブラリを作成することに相当する。次にステップ９１３
で製品回路パターンの断面形状もしくは断面形状と関連
のある信号波形を測定する。さらにステップ９１４で製
品回路パターンの断面形状もしくは断面形状と関連のあ
る信号波形と上述の信号波形ライブラリのマッチング処
理を行うことにより、該当する信号波形ライブラリか
ら、露光量およびフォーカスの最適値に対する偏差を求
める。最後にステップ９１５により、この偏差をそのま
ま次回露光時の露光装置の補正値としてフィードバック
する。製品回路パターンの信号波形はscatterometry 装
置で計測した信号波形でも良いし、製品回路パターンの
代表パターンをAFM で計測した断面プロファイル信号波
形でも良い。
【００５４】次に本発明の実施の形態である半導体装置
の製造システムに関して、図１８を参照して説明する。
【００５５】半導体装置の製造工程では、成膜装置６１
によってウェハ１が成膜され、CMP(Chemical Mechanica
l Polishing)装置６２によって膜が平坦化された後、塗
布・露光・現像装置６３１により感光剤であるレジスト
の塗布、回路パターンの露光、および感光剤の現像が行
われる。塗布・現像装置と露光装置は物理的には別個の
装置であるが、通常一貫的に接続されていて一つの装置
とみなせるため、図１８では塗布・露光・現像装置とし
て表記した。塗布・露光・現像装置は、複数台あるた
め、１号機６３１、２号機６３２を表示してある。ウェ
ハ１は一般的には複数枚でロットを形成し、各装置での
処理来歴がネットワーク６００を介してホストコンピュ
ータ３に送られ、ロット来歴データ記憶部３１のデータ
ベースに格納される。ロット来歴には処理装置の号機、
半導体装置の品種、工程および照明条件等のレシピデー
タ、レチクル名が含まれる。
【００５６】現像後は、scatterometry 装置２でテスト
パターンの信号波形が実測され、実測信号波形が信号波
形処理システム７に送られる。信号波形処理システム７
は、次回同一の品種、工程、号機での露光時の露光量お
よびフォーカス補正量を塗布・露光・現像装置６３１、
６３２へフィードバックする。
【００５７】scatterometry 装置２での計測後、ウェハ
１はエッチング装置６４でエッチングされ、レジスト除
去装置６５で感光剤であるレジストが剥離された後、再
び次の工程の膜が成膜装置６１によって生成される。こ
のようなプロセスを繰り返すことによって半導体装置は
製造される。
【００５８】ここで、上述の信号波形処理システム７に
ついて説明する。
【００５９】まず、露光量・フォーカスの制御対象とな
る製品回路パターンおよびテストパターンの幅やピッチ
といった寸法や座標のデータはレチクル名とともにレチ
クルデータ記憶手段７１１に登録される。手動か、また
は図示しない別なコンピュータからデータを入力するこ
とができる。登録する製品回路パターンを同一レチクル
内で最も露光量およびフォーカス裕度の厳しい部分を選
択することにより、制御精度を向上させることができ
る。また、露光時の照明条件はホストコンピュータ３の
ロット来歴データ記憶部３１から情報を取得、照明条件
記憶手段７１２に記憶する。また、波面収差データは上
述した方法で測定し、波面収差データ記憶手段７１３に
露光装置毎、レチクル上の座標毎に登録しておく。
【００６０】これらのデータが新規に登録されたタイミ
ングで制御手段７００は、テストパターンと製品回路パ
ターンの露光量およびフォーカスの最適値の偏差の算出
指示をテストパターン・製品回路パターン最適値偏差算
出手段７０１に対して行う。テストパターン・製品回路
パターン最適値偏差算出手段７０１は、レチクルデータ
記憶手段７１１から製品回路パターンとテストパターン
の寸法、座標データを、照明条件記憶手段７１２から照
明条件を、波面収差データ記憶手段７１３から対象とな
る製品回路パターン、テストパターンの座標に相当する
波面収差データを入手し、前述した方法により、テスト
パターンと製品回路パターンの露光量およびフォーカス
の最適値の偏差を算出する。算出された偏差は制御手段
７００により、半導体装置の品種、工程、露光装置号機
の情報とともにテストパターン・製品回路パターン最適
値偏差記憶手段７１４に格納される。
【００６１】また、FEM(Focus Exposure Matrix ）に対
応したライブラリ信号波形は、前述したように、ある露
光装置でFEM ウェハ１１０の露光実験を行い、それぞれ
のパターンのプロファイルをモデル化することによりシ
ミュレーションにより求められる。この結果は、図示し
ない入力装置により、FEM 対応付けライブラリ信号波形
記憶手段７１５に記憶される。従来のscatterometry 装
置の信号波形ライブラリではFEM との対応付けはなく、
パターン断面プロファイルを定義するパラメータであ
る、例えば、線幅、テーパ角、膜厚等とのみ対応づけら
れていた。
【００６２】FEM に対応づけられたライブラリ信号波形
は、露光実験を行わなくても得ることができる。例え
ば、"Inside PROLITH ，クリス.A. マック著，松澤敏晴
訳，リソテックジャパン，1997，第105 頁〜114 頁" に
記載されている現像シミュレーションを転写像シミュレ
ーションの後行えば、現像後のパターンプロファイルが
得られ、これに基づいてライブラリ信号波形を算出する
ことが可能である。この場合、露光装置号機による信号
波形の違いは波面収差に依存する。転写像シミュレーシ
ョン時、波面収差データ記憶手段７１３に記憶された該
当露光装置の波面収差を用いることにより、露光装置毎
の信号波形ライブラリを実験なしで得ることができる。
【００６３】次にscatterometry 装置２が実測したテス
トパターンの信号波形の処理方法について説明する。実
測した信号波形は制御手段７００を介して実測対ライブ
ラリ波形マッチング手段７０２に送られる。実測対ライ
ブラリ波形マッチング手段７０２は、実測信号波形に対
応する品種、工程、露光装置をキーワードとして、FEM
対応付けライブラリ信号波形記憶手段７１５からFEM ラ
イブラリ信号波形を検索し、FEM のそれぞれの信号波形
に対して「数式１」で求めた差分ΔＳを計算し、差分Δ
Ｓが最小となる信号波形をFEM ライブラリ信号波形から
選択し、これに対応する露光量およびフォーカスの最適
値からの偏差を求める。露光装置補正量算出手段７０３
は、テストパターン・製品回路パターン最適値偏差記憶
手段７１４から、実測信号波形に対応する品種、工程、
露光装置をキーワードとして、該当する最適値偏差を検
索し、これにより上述のテストパターンの最適値からの
偏差を補正し、製品回路パターンに対する露光量・フォ
ーカス補正量を算出し、制御手段７００およびネットワ
ーク６００を介して、該当する露光装置へ補正量をフィ
ードバックする。
【００６４】上述の半導体装置の製造システムを利用し
た半導体装置の製造工程の全体の処理の流れを図２３の
フローチャートに例示する。
【００６５】すなわち、半導体単結晶のインゴットのス
ライス、研磨等の工程にてウェハ１を準備するとともに
（ステップ３０１）、予め、製品回路パターンとテスト
パターンの露光量およびフォーカスの最適値の差ΔＥ、
ΔＦの測定（ステップ３２０）、およびテストパターン
の断面形状もしくは断面形状と関連のある信号波形を、
露光量およびフォーカスの最適値に対する偏差と関連付
けてライブラリに記憶する処理（ステップ３３０）、を
行っておく。
【００６６】このウェハ１に薄膜等を形成した後（ステ
ップ３０２）、平坦化処理を行い（ステップ３０３）、
その後、レジスト塗布（ステップ３０４）、露光装置に
よる露光処理（ステップ３０５）、現像処理（ステップ
３０６）を行う。
【００６７】ここで、本実施の形態では、現像されたウ
ェハ１上のテストパターンの信号波形を、scatterometr
y 装置２にて測定し（ステップ３０７）、測定結果とス
テップ３３０で構築されているライブラリの信号波形と
を照合して、テストパターンに関する露光量およびフォ
ーカスの最適値からの偏差ΔＥｔ、ΔＦｔを得る（ステ
ップ３０８）。
【００６８】さらに、ステップ３０８で得られたテスト
パターンのΔＥｔ、ΔＦｔを、ステップ３２０で既知の
ΔＥ、ΔＦを用いて補正して、製品パターンに関する露
光量およびフォーカスの最適値からの偏差ΔＥｐ、ΔＦ
ｐ（露光工程補正情報）を得て、ステップ３０５の露光
工程にフィードバックして以降の露光工程に反映させる
（ステップ３０９）。
【００６９】その後、レジストをマスクとするエッチン
グによる製品パターン形成およびレジスト除去を行い
（ステップ３１０）、ウェハプロセス完か否かを判定し
（ステップ３１１）、未完の場合にはステップ３０２以
降を反復する。
【００７０】ウェハプロセス完了の場合には、ウェハプ
ローブ等のウェハレベルでの各半導体装置の機能試験に
よる良品選別を行い（ステップ３１２）、その後、ウェ
ハ１のダイシングにて半導体装置を個別に分離し（ステ
ップ３１３）、良品の半導体装置のみに対して封止等の
パッケージングを行い（ステップ３１４）、さらにバー
ンインテスト等の出荷前検査を行い（ステップ３１
５）、良品のみを出荷する（ステップ３１６）。
【００７１】上述のように、本実施の形態の場合には、
ステップ３０２〜ステップ３１０のリソグラフィにおけ
るステップ３０５の露光工程での露光条件の最適値から
の変動を、scatterometry によるテストパターンの実測
さらには製品パターンへの補正にて、露光量およびフォ
ーカス毎に個別に検出して、以降の露光処理にフィード
バックされるので、露光量およびフォーカス等の露光条
件が、常に、最適値に近い範囲で維持されることにな
り、半導体装置の歩留り向上を実現できる。
【００７２】以上本発明者によってなされた発明を実施
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００７３】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００７４】（１）テストパターンの計測データから、
製品回路パターンの露光量およびフォーカスの最適値か
らのずれを求めることが可能になるので、狭マージンの
微細デバイスの露光量およびフォーカスを同時にかつ独
立に制御することができ、歩留まりを向上させることが
できる。
【００７５】（２）製品回路パターンとして最も狭マー
ジンなものを選択するので、最も歩留まりに効くパター
ンに対する最適値を求めることになり、他の領域の製品
回路パターンを用いる場合と比べて歩留まりを向上させ
ることができる。
【００７６】（３）光照射のscatterometry では、SEM
等の信号波形を用いる場合と比べて時間のかかる真空引
きが不要であるため信号波形取得のスループットが向上
する。また、SEM の場合は電子線照射により計測するパ
ターンの断面プロファイルを変化させる可能性がある
が、光照射の場合は、このような計測によるダメージの
恐れが殆どない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法において、テストパターンと製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値の差を求めるために用い
るパラメータの一例を説明する概念図である。
【図３】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法において、テストパターンと製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値の差を求めるために用い
るパラメータの一例である照明条件を説明する概念図で
ある。
【図４】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法において、テストパターンと製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値の差を求めるために用い
るパラメータの一例である製品回路パターンを説明する
概念図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施の形態
である半導体装置の製造方法において、テストパターン
と製品回路パターンの露光量およびフォーカスの最適値
の差を求める場合のレチクル上の座標による波面収差発
生の違いを説明する概念図である。
【図６】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法において、テストパターンと製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値の差を求めるために用い
るパラメータの一例である波面収差の分布例を説明する
概念図である。
【図７】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法において、テストパターンと製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値の差を求める処理の一例
を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法において、テストパターンと製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値の差を求める処理におい
て、転写像光強度分布から線幅（ＣＤ）を求める方法を
説明する線図である。
【図９】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法において、テストパターンと製品回路パターンの露
光量およびフォーカスの最適値の差を求める処理におい
て、フォーカスと線幅の平面に露光量の等高線をプロッ
トした線図である。
【図１０】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法において、テストパターンと製品回路パターンの
露光量およびフォーカスの最適値の差を求める処理にお
けるプロセスウインドウを説明する線図である。
【図１１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法において、テストパターンに関する信号波形ライ
ブラリ作成処理の一例を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法において、テストパターンに関する信号波形ライ
ブラリ作成処理に用いられるFEM ウェハを説明する平面
図である。
【図１３】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法において、テストパターンに関する信号波形ライ
ブラリ作成処理に用いられるFEM ウェハの各ショットの
パターン断面プロファイルを説明する線図である。
【図１４】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法において、テストパターンに関する信号波形ライ
ブラリ作成処理に用いられるパターン断面プロファイル
のモデル化を説明する概念図である。
【図１５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法において、テストパターンに関する信号波形ライ
ブラリ作成処理に用いられるFEM ウェハの各ショットに
対応した信号波形を説明する線図である。
【図１６】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法において、テストパターンに関するライブラリ信
号波形を説明する線図である。
【図１７】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法において、製品回路パターン自体を用いて露光装
置の露光量とフォーカスを補正する処理の一例を示すフ
ローチャートである。
【図１８】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造システムの構成の一例を示す概念図である。
【図１９】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造システムを構成する露光装置の一例を説明する斜視図
である。
【図２０】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施の形
態である半導体装置の製造システムを構成するscattero
metry 装置の一例を説明する概念図である。
【図２１】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造システムを構成するscatterometry の動作原理の一例
を説明する概念図である。
【図２２】本発明にて解決される技術的課題の一つであ
る、テストパターンと製品回路パターンの露光量・フォ
ーカスの最適値の違いを説明する概念図である。
【図２３】本発明の一実施の形態である半導体装置の製
造方法の作用の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…ウェハ、１１…基板、１２…繰り返しパターン、１
００…転写像光強度分布、１０１…プロセスウインドウ
内接四角、１０２…プロセスウインドウ内接四角の中
心、１１０…FEM ウェハ、１２０…パターン断面プロフ
ァイル、１３０…パターン断面プロファイルのモデル、
１４０…信号波形のマトリックス、１４１…最適露光量
・フォーカスの信号波形、１４２…最適露光量・フォー
カスからはずれた信号波形、１５０…製品回路パターン
転写領域（チップ領域）、１５１…製品回路パターン、
１５２…転写テストパターン、２…scatterometry 装
置、２１…scatterometry 装置で実測された信号波形
（光強度信号）、２０１…光源、２０２…回折格子、２
０３…センサ、２１００…照明条件、２１１０…通常照
明条件での瞳上の照明光源像、２１２０…小σ照明での
瞳上の照明光源像、２１３０…輪帯照明での瞳上の照明
光源像、３…ホストコンピュータ、３１…ロット来歴デ
ータ記憶部、４…露光レンズ、４１…絞り（瞳）、４４
…エレメントレンズ、４１０…波面収差、５…レチク
ル、５０…レチクルの製品回路パターン領域、５１…レ
チクルの製品回路パターン、５２…レチクルのテストパ
ターン、６１…成膜装置、６２…CMP 装置、６３１…塗
布・露光・現像装置１号機、６３２…塗布・露光・現像
装置２号機、６４…エッチング装置、６５…レジスト除
去装置、６００…ネットワーク、７…信号波形処理シス
テム、７００…制御手段、７０１…テストパターン・製
品回路パターン最適値偏差算出手段、７０２…実測対ラ
イブラリ波形マッチング手段、７０３…露光装置補正量
算出手段、７１１…レチクルデータ記憶手段、７１２…
照明条件記憶手段、７１３…波面収差データ記憶手段、
７１４…テストパターン・製品回路パターン最適値偏差
記憶手段、７１５…FEM 対応付けライブラリ信号波形記
憶手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｎ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ａ ５１６Ｄ (72)発明者 渡辺 正浩 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H044 DA01 DC02 2H051 AA00 BB31 5F046 AA25 CB17 DA02 DA14 DB01 DB05 DB11

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 露光原版上の製品回路パターンを被露光
    基板上に露光する露光工程を含む半導体装置の製造方法
    であって、 前記露光原版内の製品回路パターンとテストパターンと
    の露光量およびフォーカスの最適値の差を予め取得して
    おく第１ステップと、 テストパターンの断面形状もしくは該断面形状と関連の
    ある信号波形を、露光量およびフォーカスの最適値に対
    する偏差と関連づけて関連情報として記憶する第２ステ
    ップと、 前記露光工程を経て前記被露光基板上に形成された前記
    テストパターンの断面形状もしくは該断面形状と関連の
    ある信号波形を測定する第３ステップと、 前記第３ステップで測定された前記テストパターンの前
    記断面形状もしくは該断面形状と関連のある前記信号波
    形と、前記第２ステップの前記関連情報とから、前記露
    光工程における前記テストパターンの露光量およびフォ
    ーカスの最適値に対する偏差を算出する第４ステップ
    と、 前記第４ステップで得られた前記テストパターンに関す
    る露光量およびフォーカスの最適値に対する前記偏差
    と、前記第１ステップで得られた前記製品回路パターン
    と前記テストパターンとの露光量およびフォーカスの最
    適値の前記差とに基づいて、前記製品回路パターンの露
    光量およびフォーカスの最適値に対する偏差を算出する
    第５ステップと、 前記第５ステップで得られた前記製品回路パターンの露
    光量およびフォーカスの最適値に対する前記偏差を、前
    記露光工程へフィードバックする第６ステップと、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、前記製品回路パターンは、前記露光原版内で寸
    法規格に対する露光量裕度およびフォーカス裕度が最も
    厳しいパターンであることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、前記信号波形は、照明光の波長または入射角に
    対するテストパターンの反射強度変化であることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、前記第１ステップでは、前記製品回路パターン
    および前記テストパターンの寸法と、露光時の照明条件
    と、前記露光原版内の前記製品回路パターンおよび前記
    テストパターンの位置に対応した露光装置の波面収差を
    用いて、前記露光原版内の前記製品回路パターンと前記
    テストパターンとの露光量およびフォーカスの最適値の
    前記差を算出することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、前記第２ステップでは、前記テストパターンの
    寸法と前記露光時の照明条件と前記露光原版内の前記テ
    ストパターンの位置に対応した露光装置の波面収差を用
    いて前記テストパターンの断面プロファイルおよびその
    信号波形を算出することによって、前記テストパターン
    の前記断面形状もしくは該断面形状と関連のある前記信
    号波形を、露光量およびフォーカスの最適値に対する前
    記偏差と関連づけて前記関連情報として記憶することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、前記第２ステップでは、 露光量とフォーカスを段階的に変化させながら露光処理
    （ショット）を行うことで複数の前記テストパターンが
    形成された焦点−露光量行列（FEM ）ウェハを作成する
    ステップと、 前記FEM ウェハに形成された複数の前記テストパターン
    （ショット）の各々の断面プロファイルを計測するステ
    ップと、 前記断面プロファイルから断面プロファイルモデルを生
    成するステップと、 前記断面プロファイルモデルを用いて、前記FEM ウェハ
    に形成された複数の前記テストパターン間よりも小さな
    露光量およびフォーカスのピッチで信号波形を算出する
    ステップと、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 リソグラフィにて製品回路パターンを被
    露光基板上に形成する半導体装置の製造システムであっ
    て、 露光原版の製品回路パターンを被露光基板上に露光する
    露光装置と、 対象物に光を照射する光源と、前記対象物を経由した前
    記光を信号波形として検出するセンサ部とを含み、前記
    対象物の表面形状に応じた前記信号波形を測定するscat
    terometry 装置と、 前記被露光基板の製造に用いた前記露光装置と照明条件
    および前記露光原版の来歴を記憶する来歴記憶手段と、 前記露光原版の製品回路パターン寸法およびテストパタ
    ーン寸法と前記製品回路パターンの座標および前記テス
    トパターンの座標を記憶する露光原版データ記憶手段
    と、 前記露光装置および工程毎の照明条件を記憶する照明条
    件記憶手段と、 前記露光装置毎およびパターン座標毎の波面収差データ
    を記憶する波面収差データ記憶手段と、 前記照明条件と前記製品回路パターンおよびテストパタ
    ーンの前記寸法および前記座標毎の波面収差から前記テ
    ストパターンと前記製品回路パターンの露光量およびフ
    ォーカスの最適値偏差を算出するテストパターン・製品
    回路パターン最適値偏差算出手段と、 前記最適値偏差を記憶するテストパターン・製品回路パ
    ターン最適値偏差記憶手段と、 露光量およびフォーカスの最適値からの偏差と、前記テ
    ストパターンの断面形状と関連のある信号波形を対応づ
    けて記憶するFEM 対応付けライブラリ信号波形記憶手段
    と、 前記scatterometry 装置で実測した前記被露光基板の前
    記テストパターンの信号波形に対して前記FEM 対応付け
    ライブラリ信号波形記憶手段に記憶された前記信号波形
    の中から最も一致するものを抽出することにより、前記
    テストパターンの露光量およびフォーカスの最適値から
    の偏差を算出する実測対ライブラリ波形マッチング手段
    と、 前記実測対ライブラリ波形マッチング手段で算出した前
    記テストパターンの露光量およびフォーカスの最適値か
    らの前記偏差と、前記テストパターン・製品回路パター
    ン最適値偏差記憶手段に記憶された前記テストパターン
    と前記製品回路パターンの前記最適値偏差から、前記製
    品回路パターンに対する露光装置の補正量を算出する露
    光装置補正量算出手段と、 前記各手段と前記scatterometry 装置および前記露光装
    置間のデータ入出力を制御する制御手段と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造システム。
  8. 【請求項８】 露光原版上の製品回路パターンを被露光
    基板上に露光する露光工程を含む半導体装置の製造方法
    であって、 製品回路パターンの断面形状もしくは該断面形状と関連
    のある信号波形を、露光量およびフォーカスの最適値に
    対する偏差と関連づけて関連情報として記憶するステッ
    プと、 前記製品回路パターンの断面形状もしくは該断面形状と
    関連のある信号波形を前記被露光基板から測定するステ
    ップと、 前記被露光基板から測定された前記製品回路パターンの
    断面形状もしくは該断面形状と関連のある信号波形と、
    前記関連情報とから、前記露光量およびフォーカスの最
    適値に対する偏差を算出するステップと、 前記製品回路パターンの露光量およびフォーカスの最適
    値に対する前記偏差を次回露光時に露光工程へフィード
    バックするステップと、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の半導体装置の製造方法に
    おいて、前記信号波形は、照明光の波長または入射角に
    対する製品回路パターンの反射強度変化であることを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】 半導体ウェハを準備する工程と、 前記半導体ウェハにリソグラフィにて半導体装置の回路
    パターンを形成する工程と、 前記半導体ウェハを個々の半導体装置に分離する工程
    と、 個々の前記半導体装置を封止する工程と、 を含む半導体装置の製造方法であって、 前記リソグラフィには、請求項１，２，３，４，５また
    は６記載の半導体装置の製造方法を適用する方法、 前記リソグラフィには、請求項７記載の半導体装置の製
    造システムを用いる方法、 前記リソグラフィには、請求項８または９記載の半導体
    装置の製造方法を用いる方法、 のいずれかの方法を用いることを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003105202A1 (ja) * 2002-06-06 2003-12-18 株式会社日立製作所 波面収差測定装置、露光装置並びに半導体装置の製造システムおよびその製造方法
WO2005001912A1 (ja) * 2003-05-29 2005-01-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. パターン露光におけるフォーカスずれ量の測定方法およびパターン露光方法
JP2005257690A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Commiss Energ Atom 構造のジオメトリの特定方法及びこの方法を実施する装置
WO2006049037A1 (ja) * 2004-11-01 2006-05-11 Tokyo Electron Limited 露光条件補正方法、基板処理装置、およびコンピュータプログラム
JP2007184378A (ja) * 2006-01-05 2007-07-19 Canon Inc 露光装置における露光量および／または焦点合わせのための基板の位置を求める方法および装置
JP2007208245A (ja) * 2006-01-05 2007-08-16 Canon Inc 露光量のおよびフォーカス位置のオフセット量を求める方法、プログラムおよびデバイス製造方法
JP2008294094A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置の製造方法
JP2010501120A (ja) * 2006-08-17 2010-01-14 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション プロセス・モデルにおける光学効果とレジスト効果を分離する方法
WO2011001678A1 (ja) * 2009-07-01 2011-01-06 株式会社ニコン 露光条件設定方法および表面検査装置
JP2012238912A (ja) * 2006-02-17 2012-12-06 Nikon Corp 調整方法、基板処理方法、基板処理装置、露光装置、測定検査装置、測定検査システム、処理装置、コンピュータ・システム、プログラム及び情報記録媒体
US8537334B2 (en) 2006-12-06 2013-09-17 Canon Kabushiki Kaisha Measuring apparatus and projection exposure apparatus having the same
JP5790644B2 (ja) * 2010-04-30 2015-10-07 株式会社ニコン 検査装置および検査方法

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3854539B2 (ja) * 2002-05-29 2006-12-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体ウェハの微細パターンの寸法及び３次元形状測定方法とその測定装置
US6946668B1 (en) * 2000-03-21 2005-09-20 Hitachi, Ltd. Electron beam lithography device and drawing method using electron beams
US7069104B2 (en) * 2002-04-30 2006-06-27 Canon Kabushiki Kaisha Management system, management apparatus, management method, and device manufacturing method
JP4353498B2 (ja) * 2002-04-30 2009-10-28 キヤノン株式会社 管理装置及び方法、デバイス製造方法、並びにコンピュータプログラム
JP4018438B2 (ja) 2002-04-30 2007-12-05 キヤノン株式会社 半導体露光装置を管理する管理システム
JP2003324055A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Canon Inc 管理システム及び装置及び方法並びに露光装置及びその制御方法
US20060100730A1 (en) * 2002-07-12 2006-05-11 Parkes Alan S Method for detection and relocation of wafer defects
JP4302965B2 (ja) * 2002-11-01 2009-07-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体デバイスの製造方法及びその製造システム
US7221463B2 (en) * 2003-03-14 2007-05-22 Canon Kabushiki Kaisha Positioning apparatus, exposure apparatus, and method for producing device
US7198873B2 (en) * 2003-11-18 2007-04-03 Asml Netherlands B.V. Lithographic processing optimization based on hypersampled correlations
US7042551B2 (en) * 2004-02-03 2006-05-09 International Business Machines Corporation Method of patterning process metrology based on the intrinsic focus offset
US8295969B2 (en) * 2007-07-27 2012-10-23 Intermolecular, Inc. Combinatorial processing management system
JP4956510B2 (ja) * 2008-08-25 2012-06-20 株式会社東芝 パターン計測装置、パターン計測方法およびプログラム
US9768082B2 (en) 2009-02-13 2017-09-19 Hermes Microvision Inc. Method and machine for examining wafers
US20100211202A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Hermes Microvision, Inc. Method and machine for examining wafers
US8641044B2 (en) * 2009-05-04 2014-02-04 Global Gaming Group, Inc. Multi-direction slot machine pay lines
US8233142B2 (en) * 2009-09-29 2012-07-31 United Microelectronics Corp. Monitoring method of exposure apparatus
CN103076722B (zh) * 2013-01-11 2016-03-09 无锡华润上华科技有限公司 一种用于减少晶片边缘区域曝光散焦的曝光方法及光刻工艺

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6483580B1 (en) * 1998-03-06 2002-11-19 Kla-Tencor Technologies Corporation Spectroscopic scatterometer system
US6689519B2 (en) * 2000-05-04 2004-02-10 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for lithography process control
US6643557B1 (en) * 2000-06-09 2003-11-04 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for using scatterometry to perform feedback and feed-forward control
US20020177245A1 (en) * 2001-03-29 2002-11-28 Sonderman Thomas J. Method and apparatus for controlling feature critical dimensions based on scatterometry derived profile
US6617087B1 (en) * 2001-06-27 2003-09-09 Advanced Micro Devices, Inc. Use of scatterometry to measure pattern accuracy

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003105202A1 (ja) * 2002-06-06 2003-12-18 株式会社日立製作所 波面収差測定装置、露光装置並びに半導体装置の製造システムおよびその製造方法
WO2005001912A1 (ja) * 2003-05-29 2005-01-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. パターン露光におけるフォーカスずれ量の測定方法およびパターン露光方法
CN100426461C (zh) * 2003-05-29 2008-10-15 松下电器产业株式会社 图案曝光中焦距偏移量的测量方法及图案曝光方法
JP4732771B2 (ja) * 2004-03-12 2011-07-27 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ 構造のジオメトリの特定方法及びこの方法を実施する装置
JP2005257690A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Commiss Energ Atom 構造のジオメトリの特定方法及びこの方法を実施する装置
WO2006049037A1 (ja) * 2004-11-01 2006-05-11 Tokyo Electron Limited 露光条件補正方法、基板処理装置、およびコンピュータプログラム
JP2007184378A (ja) * 2006-01-05 2007-07-19 Canon Inc 露光装置における露光量および／または焦点合わせのための基板の位置を求める方法および装置
JP2007208245A (ja) * 2006-01-05 2007-08-16 Canon Inc 露光量のおよびフォーカス位置のオフセット量を求める方法、プログラムおよびデバイス製造方法
US7771905B2 (en) 2006-01-05 2010-08-10 Canon Kabushiki Kaisha Method and program for calculating exposure dose and focus position in exposure apparatus, and device manufacturing method
JP2012238912A (ja) * 2006-02-17 2012-12-06 Nikon Corp 調整方法、基板処理方法、基板処理装置、露光装置、測定検査装置、測定検査システム、処理装置、コンピュータ・システム、プログラム及び情報記録媒体
JP2010501120A (ja) * 2006-08-17 2010-01-14 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション プロセス・モデルにおける光学効果とレジスト効果を分離する方法
US8537334B2 (en) 2006-12-06 2013-09-17 Canon Kabushiki Kaisha Measuring apparatus and projection exposure apparatus having the same
JP2008294094A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Renesas Technology Corp 半導体集積回路装置の製造方法
WO2011001678A1 (ja) * 2009-07-01 2011-01-06 株式会社ニコン 露光条件設定方法および表面検査装置
CN102473600A (zh) * 2009-07-01 2012-05-23 株式会社尼康 曝光条件设定方法及表面检查装置
JPWO2011001678A1 (ja) * 2009-07-01 2012-12-10 株式会社ニコン 露光条件設定方法および表面検査装置
US8665430B2 (en) 2009-07-01 2014-03-04 Nikon Corporation Exposure condition determining method and surface inspection apparatus
JP5790644B2 (ja) * 2010-04-30 2015-10-07 株式会社ニコン 検査装置および検査方法
US10359367B2 (en) 2010-04-30 2019-07-23 Nikon Corporation Inspection apparatus and inspection method

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