JP2005217070A - Pattern collapse measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像プロセスによるパターン倒れの有無を調べるパターン倒れ測定方法に関するものである。 The present invention relates to a pattern collapse measuring method for examining the presence or absence of pattern collapse due to a development process.
レジストパターンを形成するには、まず、ウェハ上に形成されたレジストに、マスクを用いてパターンを露光する。次に、現像プロセスを行う。即ち、ウェハを現像液に浸し、現像終了後、リンス液で現像液を置換し、スピン乾燥によりリンス液を除去する。 In order to form a resist pattern, first, a pattern is exposed to a resist formed on a wafer using a mask. Next, a development process is performed. That is, the wafer is immersed in a developer, and after the development is completed, the developer is replaced with a rinse, and the rinse is removed by spin drying.
そのリンス液除去処理時に、パターン間に表面張力が発生する。この様子を図7に示す。図7において、ウェハ71上に形成されたパターン72の間にリンス液73が存在している。そして、パターンに作用する最大ストレスσは次の式で表される。
この式によると、左右のスペース幅が異なるレジストパターンの場合、左右の表面張力が等価でなくなるため、引っ張り力が発生し、レジストの密着力がそれに耐えられない場合、パターン倒れが発生する。また、レジストパターンは、微細化するほど、そのアスペクト比(厚み/幅)は大きくなるため、パターン倒れが発生し易くなる(例えば、非特許文献1参照)。 According to this equation, in the case of resist patterns having different left and right space widths, the left and right surface tensions are not equivalent, so that a pulling force is generated, and a pattern collapse occurs when the resist adhesion force cannot withstand it. Further, as the resist pattern becomes finer, the aspect ratio (thickness / width) becomes larger, so that pattern collapse is likely to occur (see, for example, Non-Patent Document 1).
パターン倒れが発生するとその後のデバイス形成が出来なくなるため、使用するプロセスにおけるパターン倒れの発生限界を把握することは重要である。このパターン倒れを測定するために、従来はSEM観察が用いられていた。 If a pattern collapse occurs, subsequent device formation cannot be performed. Therefore, it is important to grasp the limit of occurrence of pattern collapse in the process to be used. Conventionally, SEM observation has been used to measure this pattern collapse.
しかし、SEM観察によるパターン倒れの測定は、測定が容易ではなく、測定時間がかかる。これにより、多量のデータを取得できないため、パターン倒れのウェハ面内分布等の測定ができず、またデータ量不足により統計的なデータ処理もできなかった。 However, measurement of pattern collapse by SEM observation is not easy to measure and takes a long time. As a result, since a large amount of data cannot be acquired, the distribution of the pattern collapse on the wafer surface cannot be measured, and statistical data processing cannot be performed due to insufficient data.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、迅速かつ容易にパターン倒れの有無を調べることができるパターン倒れ測定方法を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a pattern collapse measuring method capable of quickly and easily examining the presence or absence of pattern collapse.
本発明に係るパターン倒れ測定方法は、ウェハ上に形成されたレジストに、評価パターンと固定パターンを含むパターン倒れ測定パターンを露光する工程と、レジストに対して現像プロセスを行う工程と、レジストに現像されたパターン倒れ測定パターンの重心位置の変動を測定して評価パターンのパターン倒れの有無を調べる工程とを有する。ただし、固定パターンは現像プロセスではパターン倒れが生じない。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。 The pattern collapse measuring method according to the present invention includes exposing a resist formed on a wafer to a pattern collapse measuring pattern including an evaluation pattern and a fixed pattern, performing a development process on the resist, and developing the resist. Measuring the variation of the center of gravity position of the pattern fall measurement pattern, and checking the presence or absence of the pattern fall of the evaluation pattern. However, the fixed pattern does not collapse during the development process. Other features of the present invention will become apparent below.
本発明により、迅速かつ容易にパターン倒れの有無を調べることができる。 According to the present invention, the presence or absence of pattern collapse can be examined quickly and easily.
実施の形態1.
実施の形態1に係るパターン倒れ測定方法について以下に説明する。まず、ウェハ上に形成されたレジストに、図1に示す基準パターン11及びパターン倒れ測定パターン12を露光する。ただし、光源としては、光源としてArFレーザ(193nm)、F2レーザ(157nm)又はEBの何れかを用いる。
Embodiment 1 FIG.
The pattern collapse measuring method according to the first embodiment will be described below. First, the
次に、露光したレジストに対して現像プロセスを行う。即ち、ウェハを現像液に浸し、現像終了後、リンス液で現像液を置換し、スピン乾燥によりリンス液を除去する。 Next, a development process is performed on the exposed resist. That is, the wafer is immersed in a developer, and after the development is completed, the developer is replaced with a rinse, and the rinse is removed by spin drying.
ここで、基準パターン11は、一辺が15μmの正方形である。また、パターン倒れ測定パターン12は、固定パターン13と評価パターン14を含む。そして、固定パターン13は、基準パターン11を囲む一辺が30μmの正方形の枠状に形成されている。この固定パターン13は、幅が1μmあり、100nmノード・レベルのプロセスでは太いパターンと言え、上記の現像プロセスではパターン倒れが発生しない。一方、評価パターン14は、固定パターン13と1μmの間隔を開けて並行に配置された幅100nm程度の1本のラインパターンである。
Here, the
次に、レジストに現像された基準パターン11及びパターン倒れ測定パターン12の重心位置をそれぞれ重ね合わせ測定器を用いて測定する。ここで、重ね合わせ測定器とは、通常は別マスクで形成した2つのパターンを観測して、その重ね合わせ状況を測定するのに用いられるものである。そして、この重ね合わせ測定器を用いて、数μm以下のサイズの要素で構成されるパターンを測定すると、パターン像の重心位置がパターンの位置として測定される。なお、ここでは、2つのマスク間の重ね合わせ状況を測定するのが目的でないため、1つのマスクで基準パターン11及びパターン倒れ測定パターン12を形成する。
Next, the barycentric positions of the
基準パターン11の重心位置は、評価パターン14のパターン倒れの有無によらず一定である。しかし、パターン倒れ測定パターン12の重心位置は評価パターン14のパターン倒れの有無によって変動する。そこで、基準パターン11の重心位置を基準にしてパターン倒れ測定パターン12の重心位置の変動を測定して、評価パターン14のパターン倒れの有無を調べる。これにより、迅速かつ容易にパターン倒れの有無を調べることができる。
The position of the center of gravity of the
ここで、評価パターン14は細いため、このパターンのみを重ね合わせ測定器で測定することは難しい。そこで、固定パターン13を形成して、両パターンを含むパターン倒れ測定パターン12の重心位置を測定するようにしている。
Here, since the
また、固定パターン13と評価パターン14の間隔は1μmであるため、上記の光源を用いた場合には、パターン同士の間隔が露光波長の3倍以上であるため、評価パターン14は光学的には孤立パターンと見なせる。
Further, since the interval between the
実施の形態2.
実施の形態2に係るパターン倒れ測定方法について以下に説明する。まず、実施の形態1と同様の方法により、ウェハ上に形成されたレジストに図2に示すパターンを露光し、現像プロセスを行う。
Embodiment 2. FIG.
A pattern collapse measuring method according to the second embodiment will be described below. First, the pattern shown in FIG. 2 is exposed to the resist formed on the wafer by the same method as in the first embodiment, and a development process is performed.
ここで、露光するパターンは、図2(a)に示すように、同様なパターンが象限別に配置されたパターンである。この各象限におけるパターンは、基準パターン21及びパターン倒れ測定パターン22からなる縦長のパターンを複数本、互いに1000nm間隔を開けて、並べたものである。
Here, the pattern to be exposed is a pattern in which similar patterns are arranged in quadrants as shown in FIG. The patterns in each quadrant are a plurality of vertically long patterns composed of the
そして、図2(a)において点線で囲った部分の拡大図を図2(b)に示す。基準パターン21は、長さ8μm、幅1500nmのラインパターンである。また、パターン倒れ測定パターン22は、固定パターン23と評価パターン24を含む。そして、固定パターン23は、長さ8μm、幅500nmのラインパターンである。この固定パターン23は、幅が500nmあるため、上記の現像プロセスではパターン倒れが発生しない。一方、評価パターン24は、固定パターン23と800nmの間隔を開けて並行に配置された幅100nm程度の1本のラインパターンである。
And the enlarged view of the part enclosed with the dotted line in Fig.2 (a) is shown in FIG.2 (b). The
次に、レジストに現像された基準パターン21及びパターン倒れ測定パターン22の重心位置をそれぞれ重ね合わせ測定器を用いて測定する。そして、実施の形態1と同様に、基準パターン21の重心位置を基準にしてパターン倒れ測定パターン22の重心位置の変動を測定して、評価パターン24のパターン倒れの有無を調べる。これにより、迅速かつ容易にパターン倒れの有無を調べることができる。
Next, the position of the center of gravity of the
ここで、評価パターン24は細いため、このパターンのみを重ね合わせ測定器で測定することは難しい。そこで、固定パターン23を形成して、両パターンを含むパターン倒れ測定パターン22の重心位置を測定するようにしている。
Here, since the
また、基準パターン幅を1500nmとっているため、固定パターン23と評価パターン24の間隔は少なくとも800nmであるため、上記の光源を用いた場合には、パターン同士の間隔が露光波長の3倍以上であるため、評価パターン24は光学的には孤立パターンと見なせる。
Further, since the reference pattern width is 1500 nm, the interval between the
なお、複数の評価パターン24のそれぞれの幅を連続的に変えれば、パターン倒れが発生する幅の境界を判明できる。また、パターンサイズを固定して、ウェハ面内、ウェハ面間でのパターン倒れの分布を測定することも可能である。
If the width of each of the plurality of
また、固定パターン23は幅を500nm以上にするのが好ましく、評価パターン24は幅を200nm以下にするのが好ましい。
The fixed
実施の形態3.
実施の形態3に係るパターン倒れ測定方法について以下に説明する。まず、実施の形態1と同様の方法により、ウェハ上に形成されたレジストに、図3に示す基準パターン31及びパターン倒れ測定パターン32を露光し、現像プロセスを行う。
Embodiment 3 FIG.
A pattern collapse measuring method according to Embodiment 3 will be described below. First, the
ここで、基準パターン31は、一辺が15μmの正方形である。また、パターン倒れ測定パターン32は、基準パターン31を囲む一辺が30μmの正方形の枠状に形成され、固定パターン33と評価パターン34を含む。
Here, the
固定パターン33は、幅が500nmの太いラインパターンであり、上記の現像プロセスではパターン倒れが発生しない。一方、評価パターン34は、パターン倒れを測定する幅、ピッチで並んだ複数のラインパターンである。即ち、複数のパターンが密集したパターンである。ここでは、各ラインパターンの幅は100nm程度である。
The fixed
次に、レジストに現像された基準パターン31及びパターン倒れ測定パターン32の重心位置をそれぞれ重ね合わせ測定器を用いて測定する。そして、実施の形態1と同様に、基準パターン31の重心位置を基準にしてパターン倒れ測定パターン32の重心位置の変動を測定して、評価パターン34のパターン倒れの有無を調べる。これにより、迅速かつ容易にパターン倒れの有無を調べることができる。
Next, the center of gravity positions of the
ここで、パターン倒れ測定パターン32の左辺及び右辺では、右端に固定パターン33が形成され、この固定パターン33の左側に隣接するように評価パターン34が形成されている。このため、評価パターン34を構成するラインパターンのうち、スペースが最も広い左端のパターンに最も大きな表面張力が働く。その結果、左端のパターンが右側に倒れ、パターン倒れ測定パターン32の重心位置は右側に変動する。このように、パターン倒れ測定パターン32の左辺及び右辺のパターンを、パターン倒れが発生すると重心位置が同じ方向に変動するように構成することで認識制度を向上することができる。また、パターン倒れ測定パターン32の上辺及び下辺に関しても同様である。
Here, on the left side and the right side of the pattern
実施の形態4.
実施の形態4に係るパターン倒れ測定方法について以下に説明する。まず、実施の形態1と同様の方法により、ウェハ上に形成されたレジストに図4に示すパターンを露光し、現像プロセスを行う。
Embodiment 4 FIG.
A pattern collapse measuring method according to Embodiment 4 will be described below. First, the pattern shown in FIG. 4 is exposed to the resist formed on the wafer by the same method as in the first embodiment, and a development process is performed.
ここで、露光するパターンは、図4(a)に示すように、同様なパターンが象限別に配置されたパターンである。この各象限におけるパターンは、基準パターン41及びパターン倒れ測定パターン42からなる縦長のパターンを複数本、互いに1000nm間隔を開けて、並べたものである。
Here, the pattern to be exposed is a pattern in which similar patterns are arranged in quadrants as shown in FIG. The patterns in each quadrant are a plurality of vertically long patterns composed of the
そして、図4(a)において点線で囲った部分の拡大図を図4(b)に示す。基準パターン41は、長さ8μm、幅1500nmのラインパターンである。また、パターン倒れ測定パターン42は、固定パターン43と評価パターン44を含む。そして、固定パターン43は、長さ8μm、幅500nmのラインパターンであり、上記の現像プロセスではパターン倒れが発生しない。一方、評価パターン44は、パターン倒れを測定する幅、ピッチで並んだ複数のラインパターンである。即ち、複数のパターンが密集したパターンである。ここでは、各ラインパターンの幅は100nm程度である。
And the enlarged view of the part enclosed with the dotted line in Fig.4 (a) is shown in FIG.4 (b). The
次に、レジストに現像された基準パターン41及びパターン倒れ測定パターン42の重心位置をそれぞれ重ね合わせ測定器を用いて測定する。そして、実施の形態1と同様に、基準パターン41の重心位置を基準にしてパターン倒れ測定パターン42の重心位置の変動を測定して、評価パターン44のパターン倒れの有無を調べる。これにより、迅速かつ容易にパターン倒れの有無を調べることができる。
Next, the position of the center of gravity of the
ここで、パターン倒れ測定パターン42では、右端に固定パターン43が形成され、この固定パターン43の左側に隣接するように評価パターン44が形成されている。このため、評価パターン44を構成するラインパターンのうち、スペースが最も広い左端のパターンに最も大きな表面張力が働く。その結果、左端のパターンが右側に倒れ、パターン倒れ測定パターン42の重心位置は右側に変動する。このように、パターン倒れが発生すると重心位置が同じ方向に変動するようにパターンを構成することで認識制度を向上することができる。
Here, in the pattern
実施の形態5.
実施の形態5に係るパターン倒れ測定方法は、パターン倒れだけでなく、フォーカスずれも測定することを目的とする。ここで、露光機による各ショットにおいて、フォーカスは一様にならず、有限のフォーカスばらつきが発生してしまう。このフォーカスずれにより、孤立ラインパターンの場合は寸法が細くなり、密集パターンの場合はレジストの断面形状が逆テーパーになって、パターン倒れが発生しやすくなる。従って、パターン倒れが発生した場合に、それがフォーカスずれによるものか、パターン形状によるものかを分離する必要がある。そこで、パターン倒れ測定パターンの近傍に、重ね合わせ測定器でフォーカスずれを測定できるフォーカスずれ測定パターンを形成する。
Embodiment 5 FIG.
The purpose of the pattern collapse measuring method according to the fifth embodiment is to measure not only the pattern collapse but also the focus shift. Here, in each shot by the exposure machine, the focus is not uniform, and a finite focus variation occurs. Due to this focus shift, the size of the isolated line pattern is reduced, and in the case of a dense pattern, the cross-sectional shape of the resist is inversely tapered, and pattern collapse is likely to occur. Therefore, when a pattern collapse occurs, it is necessary to separate whether it is due to a focus shift or a pattern shape. In view of this, a focus deviation measurement pattern capable of measuring the focus deviation with the overlay measuring instrument is formed in the vicinity of the pattern collapse measurement pattern.
実施の形態5に係るパターン倒れ測定方法について以下に説明する。まず、実施の形態1と同様の方法により、ウェハ上に形成されたレジストに図5に示すパターンを露光し、現像プロセスを行う。 A pattern collapse measuring method according to the fifth embodiment will be described below. First, the pattern shown in FIG. 5 is exposed to the resist formed on the wafer by the same method as in the first embodiment, and a development process is performed.
ここで、露光するパターンは、図5(a)に示すように、同様なパターンが象限別に配置されたパターンである。この各象限におけるパターンは、基準パターン51及びフォーカスずれ測定パターン53からなる縦長のパターンを、互いに1000nm間隔を開けて並べたものである。
Here, the pattern to be exposed is a pattern in which similar patterns are arranged in quadrants as shown in FIG. The pattern in each quadrant is a vertically long pattern composed of a
そして、図5(a)において点線で囲った部分の拡大図を図5(b)に示す。基準パターン51は、長さ8μm、幅1600nmのラインパターンである。また、フォーカスずれ測定パターン53は、左側に配置された第1のパターン54と右側に配置された第2のパターン55を含む。そして、第1のパターン54は、長さ8μm、幅500nmのラインパターンである。一方、第2のパターン55は、第1のパターン54と直交し、第1のパターン54よりも細いラインパターンを500nm置きに複数本並べたものである。ここでは、第2のパターン55の各ラインパターンの幅は、例えば100、120、150、180nmの何れかにする。
And the enlarged view of the part enclosed with the dotted line in Fig.5 (a) is shown in FIG.5 (b). The
次に、レジストに現像された基準パターン51及びフォーカスずれ測定パターン53の重心位置をそれぞれ重ね合わせ測定器を用いて測定する。そして、基準パターン51の重心位置を基準にしてフォーカスずれ測定パターン53の重心位置の変動を測定して、フォーカスずれを測定する。
Next, the positions of the center of gravity of the
ここで、フォーカスがずれると、右側にある第2のパターン55の各ラインパターンは細いため、ライン端が後退するが、左側にある第1のパターン54は太いためほとんど寸法が変動しない。これにより、フォーカスずれ測定パターン53の左端は移動せず、右端のみ移動することになり、フォーカスずれ測定パターン53の重心は左に移動する。これにより、フォーカスずれを測定することができる。
Here, when the focus is deviated, each line pattern of the
また、図5(c)に示すように、基準パターン51の代わりに、向きが逆のフォーカスずれ測定パターン53を配置しても良い。この場合、2つのフォーカスずれ測定パターン53が逆方向に移動するため、測定感度が2倍になる。
In addition, as shown in FIG. 5C, instead of the
実施の形態6.
実施の形態6に係るパターン倒れ測定方法も、実施の形態5と同様に、パターン倒れだけでなく、フォーカスずれも測定することを目的とする。実施の形態6に係るパターン倒れ測定方法について以下に説明する。まず、実施の形態1と同様の方法により、ウェハ上に形成されたレジストに、図6に示す基準パターン61及びフォーカスずれ測定パターン62を露光し、現像プロセスを行う。
Embodiment 6 FIG.
Similar to the fifth embodiment, the pattern collapse measuring method according to the sixth embodiment aims to measure not only the pattern collapse but also the focus shift. A pattern collapse measuring method according to the sixth embodiment will be described below. First, the
ここで、フォーカスずれ測定パターン62は、第1のパターン63と第2のパターン64を含む。そして、基準パターン61及び第1のパターン63は、それぞれ実施の形態3の基準パターン31及び固定パターン33と同様である。また、第2のパターン64は、図6に示すように、第1のパターン63と直交し、第1のパターン63よりも細いラインパターンを500nm置きに複数本並べたものである。ここでは、第2のパターン64の各ラインパターンの幅は、例えば100、120、150、180nmの何れかにする。
Here, the focus
次に、レジストに現像された基準パターン61及びフォーカスずれ測定パターン62の重心位置をそれぞれ重ね合わせ測定器を用いて測定する。そして、基準パターン61の重心位置を基準にしてフォーカスずれ測定パターン62の重心位置の変動を測定して、フォーカスずれを測定する。
Next, the barycentric positions of the
ここで、フォーカスがずれると、左側にある第2のパターン64の各ラインパターンは細いため短くなるが、右側にある第1のパターン63は太いためほとんど寸法が変動しない。これにより、フォーカスずれ測定パターン62の重心は右に移動する。これにより、フォーカスずれを測定することができる。
Here, when the focus is deviated, each line pattern of the
11,21,31,41,51,61 基準パターン
12,22,32,42,52 パターン倒れ測定パターン
13,23,33,43 固定パターン
14,24,34,44 評価パターン
53,62 フォーカスずれ測定パターン
54,63 第1のパターン
55,64 第2のパターン
11, 21, 31, 41, 51, 61
Claims (4)
前記レジストに対して現像プロセスを行う工程と、
前記レジストに現像された前記パターン倒れ測定パターンの重心位置の変動を測定して前記評価パターンのパターン倒れの有無を調べる工程とを有し、
前記固定パターンは前記現像プロセスではパターン倒れが生じないことを特徴とするパターン倒れ測定方法。 Exposing a pattern collapse measurement pattern including an evaluation pattern and a fixed pattern to a resist formed on a wafer;
Performing a development process on the resist;
Measuring the variation of the center of gravity position of the pattern collapse measurement pattern developed on the resist and examining the presence or absence of pattern collapse of the evaluation pattern,
A pattern collapse measuring method, wherein the fixed pattern does not cause pattern collapse in the development process.
前記固定パターンと前記評価パターンの間隔は露光波長の3倍以上であることを特徴とする請求項1記載のパターン倒れ測定方法。 The evaluation pattern is a line pattern,
2. The pattern collapse measuring method according to claim 1, wherein an interval between the fixed pattern and the evaluation pattern is at least three times an exposure wavelength.
前記固定パターンと前記評価パターンは隣接していることを特徴とする請求項1記載のパターン倒れ測定方法。 The evaluation pattern is a pattern in which a plurality of patterns are densely packed,
The pattern collapse measuring method according to claim 1, wherein the fixed pattern and the evaluation pattern are adjacent to each other.
前記レジストに現像された前記フォーカスずれ測定パターンの重心位置の変動を測定してフォーカスのずれを測定する工程を更に有し、
前記第2のパターンは、前記第1のパターンと直交し、前記第1のパターンよりも細いことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載のパターン倒れ測定方法。 Exposing a focus shift measurement pattern including a first pattern and a second pattern in the vicinity of the pattern collapse measurement pattern of the resist;
Measuring the deviation of focus by measuring the variation of the center of gravity position of the defocus measurement pattern developed on the resist;
The pattern collapse measurement method according to claim 1, wherein the second pattern is orthogonal to the first pattern and is thinner than the first pattern.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004020433A JP2005217070A (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | Pattern collapse measuring method |
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JP2004020433A JP2005217070A (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | Pattern collapse measuring method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8484584B2 (en) | 2011-02-10 | 2013-07-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Systems, methods and computer program products for forming photomasks with reduced likelihood of feature collapse, and photomasks so formed |
-
2004
- 2004-01-28 JP JP2004020433A patent/JP2005217070A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8484584B2 (en) | 2011-02-10 | 2013-07-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Systems, methods and computer program products for forming photomasks with reduced likelihood of feature collapse, and photomasks so formed |
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