JP2005064023A - 露光プロセスモニタ方法 - Google Patents
露光プロセスモニタ方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005064023A JP2005064023A JP2003207252A JP2003207252A JP2005064023A JP 2005064023 A JP2005064023 A JP 2005064023A JP 2003207252 A JP2003207252 A JP 2003207252A JP 2003207252 A JP2003207252 A JP 2003207252A JP 2005064023 A JP2005064023 A JP 2005064023A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exposure
- resist pattern
- pattern
- exposure process
- observation data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
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
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70641—Focus
-
- 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
- G03F7/70491—Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
- G03F7/705—Modelling or simulating from physical phenomena up to complete wafer processes or whole workflow in wafer productions
-
- 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
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70625—Dimensions, e.g. line width, critical dimension [CD], profile, sidewall angle or edge roughness
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
- Y10S430/143—Electron beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
【解決手段】露光量、焦点位置の変動による断面形状の変化が大きい孤立性の高いパターン(孤立ラインパターンなど)を観測対象とし、特に、順テーパから逆テーパへと変化するレジスト断面形状の変化を捉えるため、(1)傾斜撮像電子顕微鏡を用いてレジストパターンのチルト像を撮像、(2)電子線信号波形上に非対称性を生じさせる撮像条件にてレジストパターンの電子線像を撮像、(3)光学式測定システムによりレジストパターンの散乱特性データを取得、のいずれかの観測方法により観測データを取得し、これらを予め露光条件を振って作成したモデルデータにあてはめることによって、露光量、焦点位置の変動を推定する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの製造工程においてウェハ上に塗布したレジスト膜を露光し現像してレジストパターンを形成する露光工程に関するもので、特に、露光工程を制御するのに適した露光プロセスモニタ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は従来のリソグラフィ工程の流れを示したものである。
【0003】
レジストパターンは半導体ウェーハ等の基板上に感光材であるレジストを所定の厚さで塗布し、露光器を用いてマスクパターンを縮小露光した後に(2050)、現像する(2051)ことによって形成する。形成されたレジストパターンは、寸法測定機能付きの走査型電子顕微鏡(測長SEMまたはCD−SEM)で寸法チェックが行われる(2052)。
【0004】
従来の測長SEMでの処理内容は、例えば、寸法精度を厳しく管理する部位を含む領域の電子線像を取得した後(2053)、寸法が計測され(2054)、寸法が基準を満たすか否かの判定を行い(2055)、満たさない場合には露光器の露光量を変更する(2056、露光量の補正量はΔE)、というものであった。例えばポジ型のレジストの場合、レジスト寸法が大きすぎれば露光量を増やし、レジスト幅が小さすぎれば露光量を減らすことが行われる。露光量を増減量は、作業者の経験と勘に基づいて決定される場合も多い。
【0005】
図3はレジストパターンとエッチング後の膜パターンの関係を示したものである(日本学術振興会荷電粒子ビームの工業への応用第132委員会第98回研究資料「電子ビームテスティングハンドブック」P.255より)。レジストパターンの形状とエッチング後の膜パターンの形状との間にはエッチング条件が同じであれば一定の関係があり、所定の形状の膜パターンを得るためにはレジストパターンもまた所定の形状を有すことが必要である。
【0006】
新たな品種の半導体基板の着工時などには、製品ウェーハの投入に先立ち、ショット(1回の露光単位)ごとに焦点位置、露光量を変えてパターンを焼き付けたウェーハを作り(通常こうしたウェーハはFEMウェーハ:Focus & Exposure Matrixウェーハと呼ばれる)、各ショットのレジストパターンの寸法計測を行う他、ウェーハを切断して断面形状を調べるなどして所定のレジストパターン形状が得られる焦点位置と露光量をみつける「条件出し作業」が行われる。この作業によって、最適露光量と最適焦点位置が決定され、その条件に基づいて製品ウェーハの露光が行われる。
【0007】
しかし時間がたつにつれ種々のプロセス変動(露光器の各種センサーのドリフト、レジストの感光感度の変化、PEB(Post Exposure Bake)温度ばらつきなど)によって、条件出し作業で決定した条件では適正な形状のレジストパターンが得られなくなる場合がある。これを検知するのが前述した寸法計測(工程2052)の役割であり、従来技術においては、寸法をプロセス変動のバロメータとし、露光量の補正によってプロセス変動を補償することが試みられていた。
【0008】
この従来技術に関連する文献として、下記の特許文献1がある。
【特許文献1】
特開平11−288879号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、プロセス変動を検知し対策するため、測長SEMを用いてライン幅等の寸法値を調ベ、寸法値が基準を満たさない場合には露光量を補正する方法がとられている。
【0010】
しかし、近年の半導体パターンの微細化に伴い露光量と焦点位置の変動許容量はきわめて小さくなっており、露光量の補正だけでは、もはやプロセスを適正範囲内に維持するのは難しい状況となっている。例えば65nmノードでの露光量変動は8〜10%以下、焦点位置の変動は200〜300nm以下に制御することが求められている。これを実現するには、プロセス変動を定量的に示す情報、すなわち、露光量のずれが何ミリジュールであり、焦点位置のずれが何nmといった変動量の正確な定量化が必要とである。
【0011】
前記従来技術では、焦点位置の変動が見逃される場合があるし(∵焦点位置の変動は必ずしも寸法変動を伴わない)、露光量ずれの検出も不正確といわざるを得ない(∵焦点位置のずれによっても寸法変動が起こりうる)。さらに、本来焦点位置を補正すべき場合でも、露光量の補正が行われるため、適正な形状のレジストパターンが得られない場合があることは明らかである。従って、上記従来技術では、適正な露光プロセスの維持は望めない。
【0012】
本発明の目的は、適正な露光プロセスの維持を可能とする露光プロセスモニタ方法を提供することにあり、特に、露光量の変動のみならず焦点位置の正確な変動量を計測する事が可能な露光プロセスモニタ方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下のステップで構成される。
[ステップ1]:あらかじめ、種々の露光条件下におけるレジストパターンの観測データを取得する。
[ステップ2]:取得した観測データを用いて、露光条件と観測データとを関連づけるモデルデータを作成する。
[ステップ3]:被モニタ対象の露光プロセスを経て形成されたレジストパターンの観測データを取得する。
[ステップ4]:前記観測データを前記モデルデータに照合することによって、被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定する。
【0014】
本発明は、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、上記ステップ1およびステップ3における観測手段として傾斜撮像が可能な電子顕微鏡を用い、傾斜撮像したレジストパターンの電子線像または/および、レジストパターンの電子線像のエッジ幅または/およびパターン幅を含む寸法特徴量を観測データとして用いるようにしたものである。
【0015】
また、本発明は、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記ステップ1およびステップ3におけるレジストパターンの観測手段として電子顕微鏡を用い、レジストパターンの断面形状に応じて信号波形上に非対称性を生じさせる撮像条件にて撮像したレジストパターンの電子線像または/および、レジストパターンの電子線像のエッジ幅または/およびパターン幅を含む寸法特徴量を観測データとして用いるようにしたものである。
【0016】
また、本発明は、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記ステップ1およびステップ3におけるレジストパターンの観測手段としてレジストパターンからの散乱光を検出する光学式測定システムを用い、散乱特性データを観測データとして用いるようにしたものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(1)全体の流れ
図1は、本発明第1の実施の形態に係る、露光プロセスモニタを有するリソグラフィ工程の概念図である。図において、破線で囲んだ部分(1000)は製品ウェーハの流れを示し(左から右へと進む)、実線で囲んだ部分(2000)露光プロセスモニタのための処理の流れを示している(上から下へと進む)。
【0018】
露光プロセスのモニタは、従来の寸法チェックのタイミングで実施する。後述する所定のパターン形状を有するレジストパターンの観測データを取得し(工程2001)、観測データの特徴量fkを算出する(工程2002)。添え字kは特徴量の通し番号である(k=1・・・・n;nは特徴量の総数)。次に、特徴量fkを、露光条件(E、F)と観測データとを関連づけるモデルデータMk(E、F)にあてはめ(工程2003)、全特徴量のあてはめ結果から露光条件(E、F)を算出する(工程2004)。ここで、モデルデータMk(E、F)は、予め、前述のFEMウェーハを用いるなどして、種々の露光条件(E、F)下での観測データを収集することにより作成しておく。
【0019】
(E、F)の算出結果は、プロセス制御を行っているAPCコントローラ2005などの半導体製造制御システムに送られ、露光量変動、焦点位置値変動の時間的推移などに基づいて、露光器へのフィードバック量ΔEとΔFが決定され、以降の露光器のレシピがΔE、ΔFに基づいて変更される。この結果、以降のウェーハ(ロット)はより良いプロセス条件で露光が行われるようになる。本発明においては、焦点位置、露光量のいずれがずれた場合であっても、その変動が定量的に計測されて露光条件へとフィードバックされるため、正常な露光プロセスの維持が可能となる。以下、本発明の詳細を説明する。
【0020】
(2)観測対象パターン
観測対象としては、孤立ラインパターン、孤立アイランドパターンなど近傍に別のパターンが存在しない孤立性の高いパターンを用いる。またはその反転パターンである、孤立スペースパターン、孤立ホールパターンなどでも良い。パターンサイズは露光波長と同程度かそれ以下が望ましい(例えば、露光波長が193nmの場合、パターンサイズ100〜200nm)。
【0021】
図4は、孤立ラインパターンおよび孤立スペースパターンと、比較対照としてライン&スペースパターンの断面形状が、露光器の露光量および焦点位置の変動によってどのように変化するかを模式的に示したものである。簡単化するため、断面形状は台形で表現し、パターン幅、側壁傾斜角の露光量および焦点位置による変化をグラフに表した。
【0022】
露光量が変動した場合には、いずれのパターンもパターン幅d変化するので、パターン幅を露光量変動のバロメータにすることができる。しかし、焦点位置が変動した場合、孤立ラインパターン、孤立スペースパターンは形状が大きく変化するのに対し(パターン幅も側壁傾斜角も変化する)、ライン&スペースパターンは断面形状の変化が乏しい。特に、焦点位置ずれ0付近においては、パターン幅、側壁傾斜角とも殆ど変化しない。
【0023】
焦点位置ずれが0から遠ざかるにつれ側壁傾斜角が変化するが、プラス側、マイナス側とで似通った形状変化であるため、これをバロメータとしたのでは焦点ずれの符号を見誤るおそれがある。以上のように、孤立ラインパターン、孤立スペースパターンなど、孤立性の高いパターンの方が焦点位置変動のモニタリングに適したパターンということができる。
【0024】
孤立ラインパターンと、孤立スペースパターンを比較した場合、露光量変動に対して前者が単調減少なのに対し、後者が単調増加であるが、これはレジスト幅を計測しているか、レジスト間隔を計測しているかによるものであり、本質的な違いはない。特徴的なのは、両者の焦点位置変動に対する側壁傾斜角の変化である。孤立ラインパターンの場合、焦点位置がマイナス側にずれると順テーパ形状(θ<90°)、プラス側にずれると逆テーパ形状(θ>90°)となるのに対し、孤立スペースパターンの場合には、焦点位置がマイナス側にずれると逆テーパ形状に、プラス側にずれると順テーパ形状となる。
【0025】
このような挙動の違いは、パターンサイズ、パターン配置によって実効的な光強度が異なるために生じるものであり(実効的な光強度は孤立ラインパターン>ライン&スペースパターン>孤立スペースパターン)、広い意味での光近接効果の現れである。次に、孤立ラインパターン、または、孤立スペースパターンなどの孤立性の高いパターンを観測対象として、以下に露光量変動量、焦点位置変動量を求めるかを説明する。
【0026】
(3)観測方法その1
第1の観測方法においては、傾斜観察が可能な電子顕微鏡によるレジストパターンの電子線像から算出した特徴量を、観測データとする。図5は、傾斜観察をしない場合、すなわち、レジストパターンに対して垂直上方から電子線を照射し、発生する二次電子を検出することによって得られた電子線像(以下、Top−Down像と呼ぶ)と、Top−Down像から算出した特徴量の、露光量変動、焦点位置変動に対する値の変化を示したものである。
【0027】
図5(a)は、孤立ラインパターンの断面形状と二次電子信号強度との関係を示したものである。同図のように、この例では孤立ラインパターンを観測対象としている。一般に、二次電子信号強度は、傾斜角に応じて大きくなるため、側壁部での信号強度は平坦部での信号強度よりも大きい。
【0028】
電子線像上では明るい帯とて現れるため、ホワイトバンドあるいはブライトバンドと呼ばれることもある。図5(b)〜(e)では、特徴量f1:パターン幅、および、特徴量f2:ホワイトバンド幅が焦点位置変動あるいは露光量変動によってどのように変化するかを示している。f1は、図4のパターン幅d1の変化を、f2は、側壁傾斜角θ1の変化を概略反映するが、θ1が90°以上ではf2は変化しなくなる。これは、逆テーパになると、Top−Down像上には変化が現れなくなってしまうためである。
【0029】
本発明の第1の観測方法においては、この問題を解決するため、傾斜観察が可能な電子顕微鏡を用い、チルト像から特徴量を算出するようにする。傾斜撮像は、図6(a)のように走査する電子線を傾斜させても、図6(b)のようにステージを傾斜させても良い。チルト像上では、逆テーパ形状の変化も現れるため、図6(c)のように、焦点位置がマイナス側からプラス側へ変化するのに伴い、ホワイトバンド幅f2が連続的に変化するようになる。従って、ホワイトバンド幅f2を焦点位置変動のバロメータとして用いることが可能となる。
【0030】
なお、特徴量としては、これまで述べたパターン幅f1、ホワイトバンド幅f2だけでなく、画像上に含まれる断面形状情報を余さず利用するため、図7(a)に示したような、種々の特徴量を用いるようにしても良い。あるいは、信号波形から特徴量を算出する代わりに、図7(b)のように信号波形g(x)を特徴量としても良いし、図7(c)のように電子線像h(x、y)を特徴量としてもよい。
【0031】
また、画像を取得する際は、レジストパターンのラインエッジラフネスによる特徴量のばらつきの影響を軽減するため、通常の縦横等倍の画像を用いる代わりに、図7(d)のようにラインの長手方向に電子線の走査間隔を広げた、縦横変倍画像を用いるようにしても良い。また、1ショット内のトポグラフィの影響を軽減するためには、1ショット内の複数箇所でレジストパターンの電子線像を取得することが望ましい。パターンはスクライブエリア等に設けた専用パターンでも良いし、実際のパターンを用いても良い。
【0032】
以上、孤立ラインパターンを用いる場合について述べたが、孤立スペースパターンあるいは、他の孤立性の高いパターンを用いる場合も同様である。
【0033】
(4)露光量、焦点位置算出方法の詳細
図8にモデル作成の手順を示す。同図のようにFEMウェーハを用いて、各露光量、フォーカス値(E、F)における画像を取得し、図7(a)に示したような特徴量を算出する(図には簡単のため2個分の特徴量のみしか示した)。これをmk(E、F)(k=1・・・・n;nは特徴量の総数)とする。これを平滑化、内挿したMk(E、F)をモデルデータとする。内挿するのは露光量、焦点位置をFEMの露光量、焦点位置の間隔より細かい分解能で算出するためである。図9はに露光量・焦点位置算の手順を示す。
【0034】
露光量・焦点位置を推定しようとするウェーハのレジストパターンのSEM像から特徴量fk(k=1・・・・n)を算出し、特徴量fkのばらつきが標準偏差σkの正規分布に従うという仮定して、(数1)に示す尤度関数pk(E、F)(k=1・・・・n)を求める。
【0035】
【数1】
【0036】
σkは特徴量fkのプロセスばらつきの実情に合わせた値を与える。続いて、特徴量ごとに求めた尤度関数を掛け合わせてP(E、 F)を求め(数2)、これが最大値となる(E、F)を露光量、フォーカス値推定の解とする(数3)。
【0037】
【数2】
【0038】
【数3】
【0039】
なお、図7(b)、図7(c)のように信号波形g(x)、電子線像h(x、y)を特徴量とする場合も同様である。すなわち、位置座標x、あるいは、(x、y)を上記のkと同様に扱い、同様の算出手順を適用する。
【0040】
(5)観測方法その2
第2の観測方法においては、レジストパターンの断面形状に応じて信号波形上に非対称性が生じるような撮像条件にて撮像したレジストパターンの電子線から算出した特徴量を観測データとして用いる。
【0041】
図10は露光器の焦点位置が異なるレジストパターンを、加速電圧800V、ビーム電流8pAにて、画像上左から右への1方向スキャン(図11(a)参照)により取得した画像から得た信号波形である。パターンは孤立ラインパターンであり、前述のように露光器の焦点位置がマイナス側にずれた場合には順テーパ形状を、プラス側にずれた場合には逆テーパ形状を有している。信号波形上に付した矢印マークの部位に着目すると、逆テーパの度合いが増すにつれ、右側ホワイトバンドの外側裾部分の信号量が増加していることが分かる。
【0042】
通常のTop−dowm像では、レジストが逆テーパ形状になると、断面形状の変化が電子線像上に現れなくなるが(図5(d)参照)、上記のような画像取得方法をとれば、逆テーパの形状変化モ検出可能となる。
【0043】
特徴量としては、例えば、図11(b)に示したような特徴量を用いる。画像取得条件は、上記の条件(加速電圧800V、ビーム電流8pA、1方向スキャン)に限定するものではなく、順テーパ→逆テーパという対象物の断面形状の変化が電子線像上に現れるような任意の撮像条件を適用すれば良い。
【0044】
(6)観測方法その3
第3の観測方法を、図12に示す。ここでは観測手段としてレジストパターンからの散乱光を検出する光学式測定システム(スキャタロメトリ)を観測装置とし、散乱特性データを観測データとして用いる。一定精度の散乱特性データを取得するためには、視野内に一定ピッチで形成されたライン&スペースパターンを必要とする。
【0045】
しかし、図4に示したように、通常のライン&スペースパターンは焦点位置変動に対する断面形状変化が乏しいため、ここでは、図13(a)に示したような、ライン幅<<スペース幅のライン&スペースパターン、あるいは、図13(b)に示したようなライン幅>>スペース幅のライン&スペースパターンを観測対象とする。全者は孤立ラインパターン的な挙動を、後者は孤立スペース的な挙動を示す。
【0046】
図12のように、FEMウェーハから実測した散乱特性データ群をモデルデータとし、同じ光学式測定システムによるプロセスウェーハの実測散乱特性データをモデルデータ照合することにより、露光量と焦点位置のずれ量を算出する。照合は、散乱特性データ間の正規化相関を求め、相関係数が最も大きいモデルデータの露光量、焦点位置(E0、F0)を解とする。あるいは、(E0、F0)の周囲8近傍の相関係数を求め、放物面を当てはめるなどして、相関係数のピーク位置をFEMの露光量、焦点位置の間隔より細かい分解能で算出するようにしても良い。
【0047】
図では、散乱特性データを波長VS分光強度としているが、位相情報など、他の散乱特性データを用いても良い。また、図13(a)、図13(b)のいずれかのパターンを観測対象としても良いが、これら両方を観測対象としても良い。
スループットは1/2になるが、その方が高い精度が期待できる。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、露光量の変動のみならず焦点位置変動の検知が可能で、かつ、検知にとどまらず、露光量と焦点位置の正確な変動量を求めることが可能となる。その結果、従来の寸法計測では見逃されていた焦点位置のずれによる立体形状の異常が検出可能となり、再生がきかないエッチング後の膜パターンとなる不良の作り込みが防げるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】露光プロセスモニタ方法の全体構成を示すブロック図である。
【図2】従来のリソグラフィ工程を示すブロック図である。
【図3】レジストパターン形状と膜パターン形状の関係を示す、レジストパターン及び膜パターンの断面図である。
【図4】パターン種類別の断面形状、パターン幅、傾斜角のそれぞれ状態を示す一覧図である。
【図5】(a)孤立ラインパターンの断面形状と二次電子信号波形の関係を示す図、(b)パターン幅とフォーカスずれ量との関係を示すグラフ、(c)パターン幅と露光量の変動量との関係を示すグラフ、(d)ホワイトバンド幅とフォーカスずれ量との関係を示すグラフ、(e)ホワイトバンド幅と露光量の変動量との関係を示すグラフである。
【図6】(a)(b)共に、傾斜撮像時のパターン及び基板断面とでんし、ビームの入射方向を示す図。(c)ホワイトバンド幅とフォーカスずれ量との関係を示すグラフである。
【図7】(a)孤立ラインパターンの二次電子信号波形と特徴量を示す図、(b)二次電子信号波形の正規化の状態を示す図である。(c)孤立ラインパターンの平面図、(d)孤立ラインパターンの平面図で画像取得範囲を示す図である。
【図8】モデルデータの作成方法を示す図で、(a)はFEMウェハの平面図、(b)はオリジナルデータを示す3次元のグラフ、(c)はモデルデータの3次元のグラフである。
【図9】モデルデータへの当てはめ方法を示す図であって、(a)は特徴量fkのあてはめを示す。(b)は尤度関数Pk(E、F)を示すグラフ、(c)は尤度関数の積P(E、F)を示すグラフである。
【図10】第2の観測方法下における焦点位置の変動に伴う信号波形の変化を示す図である。
【図11】(a)第2の観測方法の説明図、(b)第2の観測方法における特徴量の算出方法を示す図である。
【図12】第3の観測方法の全体の流れを示すフロー図である。
【図13】(a)(b)共に、第3の観測方法に用いる観測対象パターンの平面図である。
【符号の説明】
1000…リソグラフィプロセス、2000…露光条件モニタシステム、2001〜2004…露光条件モニタの各工程
Claims (7)
- 露光量と焦点位置を変えた種々の露光条件下におけるレジストパターンの観測データを取得する第1のステップと、該第1のステップで取得した観測データを用いて前記露光条件と観測データとを関連づけるモデルデータを作成する第2のステップと、被モニタ対象の露光プロセスを経て形成されたレジストパターンの観測データを取得する第3のステップと、該レジストパターンの観測データを前記モデルデータに照合することによって被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定する第4のステップとを有する露光プロセスの変動をモニタする方法であって、前記露光条件の変動によって寸法が変化すると共に断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記第1のステップおよび前記第3のステップにおける観測手段として傾斜撮像が可能な電子顕微鏡を用い、該電子顕微鏡を用いて傾斜撮像して得たレジストパターンの電子線像または/および、レジストパターンの電子線像のエッジ幅または/およびパターン幅を含む寸法特徴量を前記第2のステップ及び前記第4のステップにおける観測データとして用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
- 露光量と焦点位置を変えた種々の露光条件下におけるレジストパターンの観測データを取得する第1のステップと、該第1のステップで取得した観測データを用いて前記露光条件と観測データとを関連づけるモデルデータを作成する第2のステップと、被モニタ対象の露光プロセスを経て形成されたレジストパターンの観測データを取得する第3のステップと、該レジストパターンの観測データを前記モデルデータに照合することによって被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定する第4のステップとを有する露光プロセスの変動をモニタする方法であって、前記露光条件の変動によって寸法が変化すると共に断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記第1のステップおよび前記第3のステップにおける観測手段として傾斜撮像が可能な電子顕微鏡を用い、レジストパターンの断面形状に応じて信号波形上に非対称性を生じさせる撮像条件にて撮像したレジストパターンの電子線像または/および、レジストパターンの電子線像のエッジ幅または/およびパターン幅を含む寸法特徴量を前記第2のステップ及び前記第4のステップにおける観測データとして用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
- 露光量と焦点位置を変えた種々の露光条件下におけるレジストパターンの観測データを取得する第1のステップと、該第1のステップで取得した観測データを用いて前記露光条件と観測データとを関連づけるモデルデータを作成する第2のステップと、被モニタ対象の露光プロセスを経て形成されたレジストパターンの観測データを取得する第3のステップと、該レジストパターンの観測データを前記モデルデータに照合することによって被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定する第4のステップとを有する露光プロセスの変動をモニタする方法であって、前記露光条件の変動によって寸法が変化すると共に断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンを観測対象とし、前記第1のステップおよび前記第3のステップにおける観測手段としてレジストパターンからの散乱光を検出する光学式測定システムを用い、散乱特性データを観測データとして用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
- 請求項1または2に記載の露光プロセスモニタ方法であって、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンとして、レジストを凸状に残して形成した孤立性の高い残しパターン、または、レジストを凹状に抜いて形成した孤立性の高い抜きパターンを用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
- 請求項3に記載の露光プロセスモニタ方法であって、露光条件の変動によって寸法が変化すると共に、断面形状が順テーパから逆テーパへと変化するレジストパターンとして、(1)ライン幅よりスペース幅が十分に大きいライン&スペースパターン、または/および、(2)ライン幅よりスペース幅が十分小さいライン&スペースパターンを用いることを特徴とする露光プロセスモニタ方法。
- レジストパターンの断面形状に応じて信号波形上に非対称性を生じさせる露光プロセスモニタ用の撮像条件と、非対称性を生じさせない撮像条件の両方が設定可能な電子顕微鏡。
- 請求項1乃至3の何れかに記載の露光プロセスモニタ方法によって被モニタ対象の露光プロセスの適正条件からのずれ量を推定した結果に基づき、露光条件を補正することを特徴とする露光プロセス制御方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003207252A JP4065817B2 (ja) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | 露光プロセスモニタ方法 |
US10/894,044 US6929892B2 (en) | 2003-08-12 | 2004-07-20 | Method of monitoring an exposure process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003207252A JP4065817B2 (ja) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | 露光プロセスモニタ方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005064023A true JP2005064023A (ja) | 2005-03-10 |
JP4065817B2 JP4065817B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=34131420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003207252A Expired - Fee Related JP4065817B2 (ja) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | 露光プロセスモニタ方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6929892B2 (ja) |
JP (1) | JP4065817B2 (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005286095A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 露光プロセスモニタ方法及びその装置 |
JP2007129059A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Hitachi High-Technologies Corp | 半導体デバイス製造プロセスモニタ装置および方法並びにパターンの断面形状推定方法及びその装置 |
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 |
JP2007227618A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Hitachi High-Technologies Corp | 半導体プロセスモニタ方法およびそのシステム |
WO2007102192A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Topcon Corporation | 半導体デバイス製造方法 |
JP2008197479A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Bonmaaku:Kk | メタルマスク及びマスクの製造方法 |
JPWO2007058240A1 (ja) * | 2005-11-16 | 2009-05-07 | 株式会社ニコン | 基板処理方法、フォトマスクの製造方法及びフォトマスク、並びにデバイス製造方法 |
JP2009212404A (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Tokyo Electron Ltd | 基板の処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体及び基板処理システム |
JP2010087075A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Toppan Printing Co Ltd | マスク検査方法 |
WO2011078083A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造システム |
US9830705B2 (en) | 2012-02-14 | 2017-11-28 | Hitachi High-Technologies Corporation | Image evaluation apparatus and pattern shape evaluation apparatus |
KR20180115742A (ko) * | 2016-02-26 | 2018-10-23 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 구조체를 측정하는 방법, 검사 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법 |
JP2019192943A (ja) * | 2014-05-12 | 2019-10-31 | ケーエルエー コーポレイション | ターゲットのパラメータを決定する方法及び装置 |
JP2021009920A (ja) * | 2019-07-01 | 2021-01-28 | 凸版印刷株式会社 | パターン膜、パターン膜の形成方法、インプリントモールドの製造方法、およびパターン構造体の製造方法 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4588368B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2010-12-01 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 露光計測方法及び装置、並びに半導体装置の製造方法 |
US7310155B1 (en) * | 2004-10-04 | 2007-12-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Extraction of tool independent line-edge-roughness (LER) measurements using in-line programmed LER and reliability structures |
US7583362B2 (en) * | 2004-11-23 | 2009-09-01 | Infineon Technologies Ag | Stray light feedback for dose control in semiconductor lithography systems |
JP4801427B2 (ja) * | 2005-01-04 | 2011-10-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | パターン形状評価方法 |
US7695876B2 (en) | 2005-08-31 | 2010-04-13 | Brion Technologies, Inc. | Method for identifying and using process window signature patterns for lithography process control |
JP2008203109A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Hitachi High-Technologies Corp | パターン寸法計測方法及びその装置 |
JP5583436B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2014-09-03 | 住友重機械工業株式会社 | ラインスキャニング装置 |
CN102955378B (zh) * | 2012-11-12 | 2016-08-24 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 光刻胶形貌表征方法 |
US8912489B2 (en) * | 2013-03-04 | 2014-12-16 | Globalfoundries Inc. | Defect removal process |
JP2018056143A (ja) | 2014-12-26 | 2018-04-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 露光条件評価装置 |
US10866090B2 (en) * | 2017-07-06 | 2020-12-15 | Kla-Tencor Corporation | Estimating amplitude and phase asymmetry in imaging technology for achieving high accuracy in overlay metrology |
CN110752148A (zh) * | 2019-09-03 | 2020-02-04 | 福建晶安光电有限公司 | 一种使用感光性聚硅氧烷制作图形化蓝宝石衬底的方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6197510A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-16 | Hitachi Ltd | 走査型電子顕微鏡による立体形状測定装置 |
JPS63225110A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-20 | Hitachi Ltd | 検査装置 |
JPH03266444A (ja) * | 1990-03-16 | 1991-11-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電子ビームを用いた測定装置におけるパタン検出方法および寸法測定方法 |
JPH11288879A (ja) * | 1998-02-04 | 1999-10-19 | Hitachi Ltd | 露光条件決定方法とその装置ならびに半導体装置の製造方法 |
JP2000162783A (ja) * | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Murata Mfg Co Ltd | 逆テーパ形レジストパターンの形成方法 |
JP2003173948A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-06-20 | Hitachi Ltd | 半導体デバイスの製造工程監視方法及びそのシステム |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3997066B2 (ja) | 2001-08-20 | 2007-10-24 | 株式会社日立製作所 | 電子線を用いたプロセス変動監視システムおよび方法 |
JP3971937B2 (ja) | 2002-02-18 | 2007-09-05 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 露光条件監視方法およびその装置並びに半導体デバイスの製造方法 |
-
2003
- 2003-08-12 JP JP2003207252A patent/JP4065817B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-07-20 US US10/894,044 patent/US6929892B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6197510A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-16 | Hitachi Ltd | 走査型電子顕微鏡による立体形状測定装置 |
JPS63225110A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-20 | Hitachi Ltd | 検査装置 |
JPH03266444A (ja) * | 1990-03-16 | 1991-11-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電子ビームを用いた測定装置におけるパタン検出方法および寸法測定方法 |
JPH11288879A (ja) * | 1998-02-04 | 1999-10-19 | Hitachi Ltd | 露光条件決定方法とその装置ならびに半導体装置の製造方法 |
JP2000162783A (ja) * | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Murata Mfg Co Ltd | 逆テーパ形レジストパターンの形成方法 |
JP2003173948A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-06-20 | Hitachi Ltd | 半導体デバイスの製造工程監視方法及びそのシステム |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4512395B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2010-07-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 露光プロセスモニタ方法及びその装置 |
JP2005286095A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Hitachi High-Technologies Corp | 露光プロセスモニタ方法及びその装置 |
JP2007129059A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Hitachi High-Technologies Corp | 半導体デバイス製造プロセスモニタ装置および方法並びにパターンの断面形状推定方法及びその装置 |
JPWO2007058240A1 (ja) * | 2005-11-16 | 2009-05-07 | 株式会社ニコン | 基板処理方法、フォトマスクの製造方法及びフォトマスク、並びにデバイス製造方法 |
JP4968589B2 (ja) * | 2005-11-16 | 2012-07-04 | 株式会社ニコン | 基板処理方法、フォトマスクの製造方法及びフォトマスク、並びにデバイス製造方法 |
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 |
JP2007227618A (ja) * | 2006-02-23 | 2007-09-06 | Hitachi High-Technologies Corp | 半導体プロセスモニタ方法およびそのシステム |
WO2007102192A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Topcon Corporation | 半導体デバイス製造方法 |
JP4754623B2 (ja) * | 2006-03-06 | 2011-08-24 | 株式会社トプコン | 半導体デバイス製造方法 |
JP2008197479A (ja) * | 2007-02-14 | 2008-08-28 | Bonmaaku:Kk | メタルマスク及びマスクの製造方法 |
JP2009212404A (ja) * | 2008-03-06 | 2009-09-17 | Tokyo Electron Ltd | 基板の処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体及び基板処理システム |
KR101207046B1 (ko) | 2008-03-06 | 2012-11-30 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 기판 처리 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체 및 기판 처리 시스템 |
JP2010087075A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Toppan Printing Co Ltd | マスク検査方法 |
WO2011078083A1 (ja) * | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造システム |
JP2011133797A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造システム |
CN102959678A (zh) * | 2009-12-25 | 2013-03-06 | 东京毅力科创株式会社 | 半导体装置的制造方法及半导体装置的制造系统 |
US9830705B2 (en) | 2012-02-14 | 2017-11-28 | Hitachi High-Technologies Corporation | Image evaluation apparatus and pattern shape evaluation apparatus |
JP2019192943A (ja) * | 2014-05-12 | 2019-10-31 | ケーエルエー コーポレイション | ターゲットのパラメータを決定する方法及び装置 |
KR20180115742A (ko) * | 2016-02-26 | 2018-10-23 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 구조체를 측정하는 방법, 검사 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법 |
KR102188711B1 (ko) | 2016-02-26 | 2020-12-09 | 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. | 구조체를 측정하는 방법, 검사 장치, 리소그래피 시스템 및 디바이스 제조 방법 |
JP2021009920A (ja) * | 2019-07-01 | 2021-01-28 | 凸版印刷株式会社 | パターン膜、パターン膜の形成方法、インプリントモールドの製造方法、およびパターン構造体の製造方法 |
JP7338269B2 (ja) | 2019-07-01 | 2023-09-05 | 凸版印刷株式会社 | パターン膜、パターン膜の形成方法、インプリントモールドの製造方法、およびパターン構造体の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4065817B2 (ja) | 2008-03-26 |
US6929892B2 (en) | 2005-08-16 |
US20050037271A1 (en) | 2005-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4065817B2 (ja) | 露光プロセスモニタ方法 | |
JP3997066B2 (ja) | 電子線を用いたプロセス変動監視システムおよび方法 | |
JP4512395B2 (ja) | 露光プロセスモニタ方法及びその装置 | |
JP3971937B2 (ja) | 露光条件監視方法およびその装置並びに半導体デバイスの製造方法 | |
US8881067B2 (en) | Method and apparatus for monitoring cross-sectional shape of a pattern formed on a semiconductor device | |
JP5276854B2 (ja) | パターン生成装置およびパターン形状評価装置 | |
US8481936B2 (en) | Scanning electron microscope system and method for measuring dimensions of patterns formed on semiconductor device by using the system | |
JP3841024B2 (ja) | 立体形状測定装置及びエッチングの条件出し方法 | |
KR20170098709A (ko) | 샘플링 플랜을 이용한 반도체 소자 제조 방법 | |
JP5150303B2 (ja) | 電子顕微鏡システム及びそれを用いたレジストパターンの膜厚減少量評価方法 | |
JP4240066B2 (ja) | エッチングプロセス監視方法及びエッチングプロセス制御方法 | |
US6516528B1 (en) | System and method to determine line edge roughness and/or linewidth | |
US7369697B2 (en) | Process variable of interest monitoring and control | |
JP3480730B2 (ja) | フォーカス深度決定方法 | |
JP3164758B2 (ja) | 露光装置のフォーカス管理方法および露光装置用フォーカス管理装置 | |
JP4361661B2 (ja) | 線幅測定方法 | |
JP2007335610A (ja) | 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 | |
JP6264007B2 (ja) | 走査型電子顕微鏡装置の評価方法、及び走査型電子顕微鏡装置の評価装置 | |
JP5422725B2 (ja) | 電子顕微鏡システム及びそれを用いたレジストパターンの膜厚減少量評価方法 | |
JP2005251754A (ja) | 半導体装置の検査方法及び検査装置 | |
JP2005251753A (ja) | 半導体装置の検査方法及び検査装置 | |
JP2004212572A (ja) | 露光用マスク、半導体装置の製造方法及び欠陥修正要否判定装置 | |
Fuller et al. | Advantages of isofocal printing in maskmaking with the ALTA 3500 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050317 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050711 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050711 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060511 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060511 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070206 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070330 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070522 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070723 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080107 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110111 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110111 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120111 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130111 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |