JP2005217070A - Pattern collapse measuring method - Google Patents

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JP2005217070A JP2004020433A JP2004020433A JP2005217070A JP 2005217070 A JP2005217070 A JP 2005217070A JP 2004020433 A JP2004020433 A JP 2004020433A JP 2004020433 A JP2004020433 A JP 2004020433A JP 2005217070 A JP2005217070 A JP 2005217070A
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Koichiro Tsujita
好一郎 辻田
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a pattern collapse measuring method by which the presence or absence of pattern collapse can be found quickly and easily. <P>SOLUTION: The method includes a step wherein a pattern collapse measuring pattern including an evaluation pattern and a fixation pattern is exposed on a resist formed on a wafer, a step to develop the resist, and a step to find the presence or absence of pattern collapse of the evaluation pattern by measuring the change of the position of center of gravity in a pattern collapse measuring pattern developed on the resist. However, the fixation pattern generates no pattern collapse in the developing process. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

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。

Figure 2005217070
ただし、γはリンスの表面張力、θは接触角度、Hはパターンの高さ、Dはパターンのピッチ、Wはパターンの幅、H/Wはアスペクト比である。 Surface tension is generated between the patterns during the rinsing liquid removal process. This is shown in FIG. In FIG. 7, a rinsing liquid 73 exists between patterns 72 formed on the wafer 71. The maximum stress σ acting on the pattern is expressed by the following formula.
Figure 2005217070
Where γ is the surface tension of the rinse, θ is the contact angle, H is the height of the pattern, D is the pitch of the pattern, W is the width of the pattern, and H / W is the aspect ratio.

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.

J. Simons, et al. "Image Collapse Issues in Photoresist", Proceeding of SPIE Vol. 4345, 2001J. Simons, et al. "Image Collapse Issues in Photoresist", Proceeding of SPIE Vol. 4345, 2001

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)、F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 reference pattern 11 and the pattern collapse measurement pattern 12 shown in FIG. 1 are exposed to the resist formed on the wafer. However, as the light source, ArF laser (193 nm), F 2 laser (157 nm), or EB is used as the light source.

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 reference pattern 11 is a square having a side of 15 μm. The pattern collapse measurement pattern 12 includes a fixed pattern 13 and an evaluation pattern 14. The fixed pattern 13 is formed in a square frame shape with one side surrounding the reference pattern 11 being 30 μm. The fixed pattern 13 has a width of 1 μm and can be said to be a thick pattern in the 100 nm node level process, and pattern collapse does not occur in the above development process. On the other hand, the evaluation pattern 14 is a single line pattern having a width of about 100 nm and arranged in parallel with the fixed pattern 13 at an interval of 1 μm.

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 reference pattern 11 and the pattern collapse measurement pattern 12 developed on the resist are measured using an overlay measuring instrument. Here, the overlay measuring device is usually used to observe two patterns formed with different masks and measure the overlay state. When the overlay measuring instrument is used to measure a pattern composed of elements having a size of several μm or less, the barycentric position of the pattern image is measured as the pattern position. Here, since the purpose is not to measure the overlay state between two masks, the reference pattern 11 and the pattern collapse measurement pattern 12 are formed with one mask.

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 reference pattern 11 is constant regardless of whether the evaluation pattern 14 has fallen. However, the position of the center of gravity of the pattern collapse measurement pattern 12 varies depending on the presence or absence of the pattern collapse of the evaluation pattern 14. Therefore, the fluctuation of the centroid position of the pattern collapse measurement pattern 12 is measured using the centroid position of the reference pattern 11 as a reference, and the presence or absence of the pattern collapse of the evaluation pattern 14 is examined. Thereby, the presence or absence of pattern collapse can be investigated quickly and easily.

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 evaluation pattern 14 is thin, it is difficult to measure only this pattern with the overlay measuring instrument. Therefore, the fixed pattern 13 is formed, and the center of gravity position of the pattern collapse measurement pattern 12 including both patterns is measured.

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 fixed pattern 13 and the evaluation pattern 14 is 1 μm, when the above light source is used, the interval between the patterns is three times or more of the exposure wavelength. It can be considered an isolated pattern.

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 reference pattern 21 and the pattern collapse measurement pattern 22 arranged at intervals of 1000 nm.

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 reference pattern 21 is a line pattern having a length of 8 μm and a width of 1500 nm. The pattern collapse measurement pattern 22 includes a fixed pattern 23 and an evaluation pattern 24. The fixed pattern 23 is a line pattern having a length of 8 μm and a width of 500 nm. Since the fixed pattern 23 has a width of 500 nm, pattern collapse does not occur in the above development process. On the other hand, the evaluation pattern 24 is a single line pattern having a width of about 100 nm and arranged in parallel with the fixed pattern 23 at an interval of 800 nm.

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 reference pattern 21 and the pattern collapse measurement pattern 22 developed on the resist is measured using an overlay measuring instrument. Then, as in the first embodiment, the variation in the center of gravity of the pattern collapse measurement pattern 22 is measured with reference to the center of gravity of the reference pattern 21 to check whether the evaluation pattern 24 has a pattern collapse. Thereby, the presence or absence of pattern collapse can be investigated quickly and easily.

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 evaluation pattern 24 is thin, it is difficult to measure only this pattern with the overlay measuring instrument. Therefore, the fixed pattern 23 is formed to measure the position of the center of gravity of the pattern collapse measurement pattern 22 including both patterns.

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 fixed pattern 23 and the evaluation pattern 24 is at least 800 nm. Therefore, when the above light source is used, the interval between the patterns is three times or more of the exposure wavelength. Therefore, the evaluation pattern 24 can be regarded as an isolated pattern optically.

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 evaluation patterns 24 is continuously changed, the boundary of the width at which the pattern collapse occurs can be determined. It is also possible to measure the distribution of pattern collapse within a wafer surface and between wafer surfaces with the pattern size fixed.

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 pattern 23 preferably has a width of 500 nm or more, and the evaluation pattern 24 preferably has a width of 200 nm or less.

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 reference pattern 31 and the pattern collapse measurement pattern 32 shown in FIG. 3 are 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、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 reference pattern 31 is a square having a side of 15 μm. The pattern collapse measurement pattern 32 is formed in a square frame shape with a side of 30 μm surrounding the reference pattern 31, and includes a fixed pattern 33 and an evaluation pattern 34.

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 pattern 33 is a thick line pattern having a width of 500 nm, and pattern collapse does not occur in the above development process. On the other hand, the evaluation pattern 34 is a plurality of line patterns arranged in a width and a pitch for measuring pattern collapse. That is, it is a pattern in which a plurality of patterns are densely packed. Here, the width of each line pattern is about 100 nm.

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 reference pattern 31 and the pattern collapse measurement pattern 32 developed on the resist are respectively measured using an overlay measuring instrument. Then, as in the first embodiment, the variation in the centroid position of the pattern collapse measurement pattern 32 is measured with reference to the centroid position of the reference pattern 31, and the presence or absence of the pattern collapse of the evaluation pattern 34 is examined. Thereby, the presence or absence of pattern collapse can be investigated quickly and easily.

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 collapse measurement pattern 32, a fixed pattern 33 is formed at the right end, and an evaluation pattern 34 is formed so as to be adjacent to the left side of the fixed pattern 33. For this reason, the largest surface tension acts on the leftmost pattern having the largest space among the line patterns constituting the evaluation pattern 34. As a result, the pattern at the left end falls to the right side, and the position of the center of gravity of the pattern fall measurement pattern 32 changes to the right side. Thus, the recognition system can be improved by configuring the patterns on the left side and the right side of the pattern collapse measurement pattern 32 so that the center of gravity position changes in the same direction when the pattern collapse occurs. The same applies to the upper side and the lower side of the pattern collapse measurement pattern 32.

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 reference pattern 41 and the pattern collapse measurement pattern 42, which are arranged at intervals of 1000 nm.

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 reference pattern 41 is a line pattern having a length of 8 μm and a width of 1500 nm. The pattern collapse measurement pattern 42 includes a fixed pattern 43 and an evaluation pattern 44. The fixed pattern 43 is a line pattern having a length of 8 μm and a width of 500 nm, and pattern collapse does not occur in the above development process. On the other hand, the evaluation pattern 44 is a plurality of line patterns arranged in a width and a pitch for measuring pattern collapse. That is, it is a pattern in which a plurality of patterns are densely packed. Here, the width of each line pattern is about 100 nm.

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 reference pattern 41 and the pattern collapse measurement pattern 42 developed on the resist is measured using an overlay measuring instrument. Then, as in the first embodiment, the variation in the center of gravity of the pattern collapse measurement pattern 42 is measured with reference to the center of gravity of the reference pattern 41, and the presence or absence of pattern collapse of the evaluation pattern 44 is examined. Thereby, the presence or absence of pattern collapse can be investigated quickly and easily.

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 collapse measurement pattern 42, a fixed pattern 43 is formed at the right end, and an evaluation pattern 44 is formed adjacent to the left side of the fixed pattern 43. For this reason, among the line patterns constituting the evaluation pattern 44, the largest surface tension is applied to the leftmost pattern having the widest space. As a result, the pattern at the left end falls to the right side, and the position of the center of gravity of the pattern fall measurement pattern 42 changes to the right side. In this way, the recognition system can be improved by configuring the pattern so that the position of the center of gravity changes in the same direction when the pattern collapse occurs.

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 reference pattern 51 and a focus deviation measurement pattern 53 arranged at an interval of 1000 nm.

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 reference pattern 51 is a line pattern having a length of 8 μm and a width of 1600 nm. The focus shift measurement pattern 53 includes a first pattern 54 disposed on the left side and a second pattern 55 disposed on the right side. The first pattern 54 is a line pattern having a length of 8 μm and a width of 500 nm. On the other hand, the second pattern 55 is formed by arranging a plurality of line patterns that are orthogonal to the first pattern 54 and thinner than the first pattern 54 at intervals of 500 nm. Here, the width of each line pattern of the second pattern 55 is set to any one of 100, 120, 150, and 180 nm, for example.

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 reference pattern 51 and the focus deviation measurement pattern 53 developed on the resist are measured using an overlay measuring instrument. Then, the deviation of the center of gravity of the focus deviation measurement pattern 53 is measured with reference to the position of the center of gravity of the reference pattern 51 to measure the focus deviation.

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 second pattern 55 on the right side is thin and the line end is retracted. However, the first pattern 54 on the left side is thick, so that the dimensions hardly change. As a result, the left end of the focus deviation measurement pattern 53 does not move, only the right end moves, and the center of gravity of the focus deviation measurement pattern 53 moves to the left. Thereby, the focus shift can be measured.

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 reference pattern 51, a defocus measurement pattern 53 with an opposite direction may be arranged. In this case, since the two focus deviation measurement patterns 53 move in the opposite directions, the measurement sensitivity is doubled.

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 reference pattern 61 and the focus shift measurement pattern 62 shown in FIG. 6 are 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、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 shift measurement pattern 62 includes a first pattern 63 and a second pattern 64. The reference pattern 61 and the first pattern 63 are the same as the reference pattern 31 and the fixed pattern 33 of the third embodiment, respectively. Further, as shown in FIG. 6, the second pattern 64 is formed by arranging a plurality of line patterns perpendicular to the first pattern 63 and thinner than the first pattern 63 at intervals of 500 nm. Here, the width of each line pattern of the second pattern 64 is, for example, 100, 120, 150, or 180 nm.

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 reference pattern 61 and the focus deviation measurement pattern 62 developed on the resist are respectively measured using an overlay measuring instrument. Then, the deviation of the center of gravity of the measurement pattern 62 is measured based on the position of the center of gravity of the reference pattern 61, and the focus deviation is measured.

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 second pattern 64 on the left side is thin and short, but the first pattern 63 on the right side is thick, so the dimensions hardly change. As a result, the center of gravity of the focus shift measurement pattern 62 moves to the right. Thereby, the focus shift can be measured.

本発明の実施の形態1においてレジストに露光するパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern exposed to a resist in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2においてレジストに露光するパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern exposed to a resist in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3においてレジストに露光するパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern exposed to a resist in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4においてレジストに露光するパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern exposed to a resist in Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5においてレジストに露光するパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern exposed to a resist in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6においてレジストに露光するパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern exposed to a resist in Embodiment 6 of this invention. 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様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that surface tension generate | occur | produces between patterns at the time of a rinse liquid removal process.

符号の説明Explanation of symbols

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 Reference pattern 12, 22, 32, 42, 52 Pattern fall measurement pattern 13, 23, 33, 43 Fixed pattern 14, 24, 34, 44 Evaluation pattern 53, 62 Focus shift measurement Patterns 54 and 63 First pattern 55 and 64 Second pattern

Claims (4)

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、
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.
前記評価パターンはラインパターンであり、
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.
前記評価パターンは複数のパターンが密集したパターンであり、
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.
前記レジストの前記パターン倒れ測定パターンの近傍に、第1のパターンと第2のパターンを含むフォーカスずれ測定パターンを露光する工程と、
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.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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