JP2006300832A - Film thickness measuring method, film thickness measuring program, and manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

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JP2006300832A JP2005125453A JP2005125453A JP2006300832A JP 2006300832 A JP2006300832 A JP 2006300832A JP 2005125453 A JP2005125453 A JP 2005125453A JP 2005125453 A JP2005125453 A JP 2005125453A JP 2006300832 A JP2006300832 A JP 2006300832A
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Koji Hashimoto
耕治 橋本
Akira Hamaguchi
晶 濱口
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Toshiba Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film thickness measuring method measuring precisely and nondestructively a film thickness of a semiconductor integrated circuit pattern transferred and formed on a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: This film thickness measuring method has steps of: acquiring a product secondary electronic signal waveform of a product pattern; extracting a plurality of product feature amounts from the product secondary electronic signal waveform; and measuring the film thickness of the product pattern, using a plurality of model functions calculated preliminarily, setting:, as unknowns, the plurality of product feature amounts in a test pattern having a dimension specification same that of the product pattern; and a plurality of exposure conditions therefor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は膜厚計測方法、膜厚計測プログラム、及び半導体装置の製造方法に係り、特に、レジストパターンの膜厚測定技術に係る。   The present invention relates to a film thickness measurement method, a film thickness measurement program, and a semiconductor device manufacturing method, and more particularly to a resist pattern film thickness measurement technique.

半導体装置の微細化が進むにつれ、リソグラフィ工程におけるレジストパターンの寸法測定技術が重要となってきている。従来、レジストパターンの寸法測定には走査型電子顕微鏡(SEM)等の2次元形状計測装置が用いられていた(例えば、非特許文献1参照。)。しかし、2次元形状計測装置はレジストパターンの線幅測定には有効であるものの、膜厚測定には不向きである。そのため、SEMで膜厚測定するためにレジストパターンを切断し、断面をSEMで観察する方法(断面SEM)がある。しかし断面SEMは破壊検査であり、製品検査に用いることはできない。レジストパターンの3次元形状を測定可能な装置としては、光波散乱計測装置、集束イオンビーム加工観察装置(FIB)、透過型電子顕微鏡(TEM)、及び原子間力顕微鏡(AFM)等がある。光波散乱計測装置は測定対象のレジストパターンがラインアンドスペースパターン等の密集パターンであり、かつ50um2程度の面積を有する必要があり、製品検査に用いるには制約が多い。FIB及びTEMは高精度な膜厚測定が可能であるが破壊検査であるため製品検査には使用できない。これに対し、AFMは非破壊検査で高精度な膜厚測定が可能である。しかしAFMはプローブでレジスト表面を走査することから、AFMで観察されたレジストパターンを後工程へ流品できるかの検証が必要となり、製品検査に使用するにはなお問題がある。
橋本耕治著、「2次元パターン抽出によるモデルベースPPC検査方法 (Model-based PPC Verification Methodology with Two-dimensional Pattern Feature Extraction)」、(米国)、エスピィーアイイー・オプチカル・マイクロリソグラフィ16 (SPIE Optical Microlithography XVI)、2003年
As miniaturization of semiconductor devices progresses, a resist pattern dimension measurement technique in a lithography process has become important. Conventionally, a two-dimensional shape measuring apparatus such as a scanning electron microscope (SEM) has been used for dimension measurement of a resist pattern (see, for example, Non-Patent Document 1). However, although the two-dimensional shape measuring apparatus is effective for measuring the line width of a resist pattern, it is not suitable for measuring a film thickness. Therefore, there is a method (cross section SEM) in which a resist pattern is cut and a cross section is observed with an SEM in order to measure the film thickness with the SEM. However, cross-sectional SEM is a destructive inspection and cannot be used for product inspection. Devices that can measure the three-dimensional shape of a resist pattern include a light wave scattering measurement device, a focused ion beam processing observation device (FIB), a transmission electron microscope (TEM), an atomic force microscope (AFM), and the like. In the light wave scattering measuring apparatus, the resist pattern to be measured is a dense pattern such as a line and space pattern and has an area of about 50 μm 2 , and there are many restrictions for use in product inspection. FIB and TEM can measure film thickness with high precision, but cannot be used for product inspection because of destructive inspection. On the other hand, AFM can measure film thickness with high accuracy by nondestructive inspection. However, since the AFM scans the resist surface with a probe, it is necessary to verify whether the resist pattern observed by the AFM can be used for subsequent processing, and there is still a problem in using it for product inspection.
Koji Hashimoto, “Model-based PPC Verification Methodology with Two-dimensional Pattern Feature Extraction” (USA), SPIE Optical Microlithography 16 XVI), 2003

本発明は半導体基板上に転写・形成された半導体集積回路パターンの高精度膜厚測定を非破壊検査で可能とする膜厚計測方法、膜厚計測プログラム、及び半導体装置の製造方法を提供する。   The present invention provides a film thickness measurement method, a film thickness measurement program, and a method for manufacturing a semiconductor device that enable high-precision film thickness measurement of a semiconductor integrated circuit pattern transferred and formed on a semiconductor substrate by nondestructive inspection.

上記目的を達成するために本発明の第1の特徴は、(イ)製品パターンの製品2次電子信号波形を取得するステップと、(ロ)製品2次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出するステップと、(ハ)製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、製品パターンの膜厚を計測するステップとを有する膜厚計測方法であることを要旨とする。   In order to achieve the above object, the first feature of the present invention includes (a) a step of obtaining a product secondary electronic signal waveform of a product pattern, and (b) a plurality of product feature quantities from the product secondary electronic signal waveform. (C) a product pattern film using a plurality of pre-calculated model functions in which each of a plurality of model feature quantities and a plurality of exposure conditions of a test pattern having the same product pattern and dimension standard is an unknown The gist of the present invention is a film thickness measuring method including a step of measuring a thickness.

本発明の第2の特徴は、膜厚計測システムの中央演算処理装置に、(イ)製品パターンの製品2次電子信号波形を取得する手順と、(ロ)製品2次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出する手順と、(ハ)製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、製品パターンの膜厚を計測する手順とを実行させるための膜厚計測プログラムであることを要旨とする。   The second feature of the present invention is that the central processing unit of the film thickness measurement system has (b) a procedure for acquiring a product secondary electronic signal waveform of a product pattern, and (C) Using a plurality of pre-calculated model functions, each of which is an unknown number of a plurality of model feature quantities and a plurality of exposure conditions of a test pattern having the same dimensional standard as the product pattern, The gist of the present invention is a film thickness measurement program for executing a procedure for measuring a film thickness of a product pattern.

本発明によれば、半導体基板上に転写・形成された半導体集積回路パターンの高精度膜厚測定を非破壊検査で可能とする膜厚計測方法、膜厚計測プログラム、及び半導体装置の製造方法を提供可能である。
According to the present invention, there is provided a film thickness measuring method, a film thickness measuring program, and a semiconductor device manufacturing method capable of performing highly accurate film thickness measurement of a semiconductor integrated circuit pattern transferred and formed on a semiconductor substrate by nondestructive inspection. Can be provided.

次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお以下の示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. The embodiments shown below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention specifies the arrangement of components and the like as follows. Not what you want. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る図1に示す膜厚計測システムは、製品マスクパターンを製品レジスト上に転写し、製品パターンである製品レジストパターンを形成する露光装置3、製品レジストパターンから製品2次電子信号波形を取得する電子顕微鏡装置332、及び中央演算処理装置(CPU)300を有する。露光装置3はさらにテストマスクパターンに対し、複数の露光条件により製品レジストパターンと同じ寸法規格の複数のテストレジストパターン(テストパターン)を形成する。CPU300は、製品特徴量抽出部345、露光関数算出部347、及び膜厚算出部346を有する。製品特徴量抽出部345は、製品2次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出する。露光関数算出部347は、複数のテストレジストパターンのそれぞれのモデル2次電子信号波形から抽出された複数のモデル特徴量のそれぞれと、複数の露光条件のそれぞれを未知数とする複数のモデル関数を取得する。また露光関数算出部347は、複数のテストレジストパターンのモデル膜厚、及び複数の露光条件のそれぞれを未知数とする膜厚関数を取得する。なお「製品特徴量」、「モデル特徴量」、及び「モデル膜厚」については、後に図4乃至図8を参照して説明する。さらに図1に示す露光関数算出部347は、複数のモデル関数のそれぞれに複数の製品特徴量を代入し、一群の露光関数からなる連立方程式を導出する。膜厚算出部346は、連立方程式を解き算出露光条件を算出する。さらに膜厚算出部346は、算出露光条件を膜厚関数に代入し、製品レジストパターンの膜厚を算出する。
(First embodiment)
The film thickness measurement system shown in FIG. 1 according to the first embodiment of the present invention transfers a product mask pattern onto a product resist, and forms an exposure apparatus 3 that forms a product resist pattern, which is a product pattern. An electron microscope apparatus 332 that acquires a product secondary electron signal waveform and a central processing unit (CPU) 300 are included. The exposure apparatus 3 further forms a plurality of test resist patterns (test patterns) having the same dimensional standard as the product resist pattern on the test mask pattern under a plurality of exposure conditions. The CPU 300 includes a product feature amount extraction unit 345, an exposure function calculation unit 347, and a film thickness calculation unit 346. The product feature quantity extraction unit 345 extracts a plurality of product feature quantities from the product secondary electron signal waveform. The exposure function calculation unit 347 acquires a plurality of model features extracted from each model secondary electron signal waveform of each of the plurality of test resist patterns and a plurality of model functions with each of the plurality of exposure conditions as unknowns. To do. Further, the exposure function calculation unit 347 obtains a film thickness function in which the model film thickness of the plurality of test resist patterns and the plurality of exposure conditions are unknowns. The “product feature value”, “model feature value”, and “model film thickness” will be described later with reference to FIGS. Further, the exposure function calculation unit 347 shown in FIG. 1 substitutes a plurality of product feature amounts for each of the plurality of model functions, and derives simultaneous equations composed of a group of exposure functions. The film thickness calculator 346 solves the simultaneous equations and calculates the calculated exposure conditions. Further, the film thickness calculation unit 346 substitutes the calculated exposure condition into the film thickness function to calculate the film thickness of the product resist pattern.

露光装置3は、図2に示すように、照明光源41、照明光源41の下部に配置される開口絞りホルダ58、照明光源41より照射された光を偏光にする偏光子59、照明光を集光する集光光学系43、集光光学系43の下部に配置されるスリットホルダ54、スリットホルダ54の下部に配置されるレチクルステージ15、レチクルステージ15の下部に配置される投影光学系42、投影光学系42の下部に配置されるウェハステージ32を備える。   As shown in FIG. 2, the exposure apparatus 3 includes an illumination light source 41, an aperture stop holder 58 disposed below the illumination light source 41, a polarizer 59 that polarizes light emitted from the illumination light source 41, and a collection of illumination light. Light collecting optical system 43, slit holder 54 disposed below the condensing optical system 43, reticle stage 15 disposed below the slit holder 54, projection optical system 42 disposed below the reticle stage 15, A wafer stage 32 is provided below the projection optical system.

レチクルステージ15上には、回路パターン等の製品マスクパターンが設けられた製品マスク、及び複数の矩形パターン等のテストマスクパターンが設けられたテストマスクが配置される。レチクルステージ15は、レチクル用XYステージ81、レチクル用XYステージ81上部に配置されたレチクル用可動軸83a, 83b、レチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれでレチクル用XYステージ81に接続されるレチクル用Z傾斜ステージ82を備える。レチクルステージ15にはレチクルステージ駆動部97が接続される。レチクルステージ駆動部97はレチクル用XYステージ81を水平方向に走査する。またレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれを垂直方向に駆動する。よって、レチクル用Z傾斜ステージ82はレチクル用XYステージ81によって水平方向に位置決めされ、かつレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれにより水平面に対して傾斜をつけて配置することができる。レチクル用Z傾斜ステージ82端部にはレチクル用移動鏡98が配置される。レチクル用Z傾斜ステージ82の配置位置はレチクル用移動鏡98に対向して配置されたレチクル用レーザ干渉計99で計測される。   On the reticle stage 15, a product mask provided with a product mask pattern such as a circuit pattern and a test mask provided with a test mask pattern such as a plurality of rectangular patterns are arranged. Reticle stage 15 is for reticle XY stage 81, reticle movable shafts 83a and 83b arranged on the top of reticle XY stage 81, and reticle movable shafts 83a and 83b, respectively. A Z-tilt stage 82 is provided. A reticle stage drive unit 97 is connected to the reticle stage 15. The reticle stage drive unit 97 scans the reticle XY stage 81 in the horizontal direction. Each of the reticle movable shafts 83a and 83b is driven in the vertical direction. Therefore, the reticle Z tilt stage 82 is positioned in the horizontal direction by the reticle XY stage 81, and can be disposed so as to be inclined with respect to the horizontal plane by the reticle movable shafts 83a and 83b. A reticle moving mirror 98 is arranged at the end of the reticle Z tilt stage 82. The arrangement position of the reticle Z tilt stage 82 is measured by a reticle laser interferometer 99 arranged to face the reticle moving mirror 98.

ウェハステージ32上には、製品マスクパターンの像が転写される製品レジストが塗布された製品ウェハ、及びテストマスクパターンの像が転写されるテストレジストが塗布されたテストウェハが配置される。ウェハステージ32は、ウェハ用XYステージ91、ウェハ用XYステージ91上部に配置されたウェハ用可動軸93a, 93b、ウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれでウェハ用XYステージ91に接続されるウェハ用Z傾斜ステージ92を備える。ウェハステージ32にはウェハステージ駆動部94が接続される。ウェハステージ駆動部94はウェハ用XYステージ91を水平方向に走査する。またウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれを垂直方向に駆動する。よって、ウェハ用Z傾斜ステージ92はウェハ用XYステージ91によって水平方向に位置決めされ、かつウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれにより水平面に対して傾斜をつけて配置することができる。ウェハ用Z傾斜ステージ92端部にはウェハ用移動鏡96が配置される。ウェハ用Z傾斜ステージ92の配置位置はウェハ用移動鏡96に対向して配置されたウェハ用レーザ干渉計95で計測される。   On the wafer stage 32, a product wafer coated with a product resist to which a product mask pattern image is transferred and a test wafer coated with a test resist to which a test mask pattern image is transferred are arranged. The wafer stage 32 is for wafers connected to the wafer XY stage 91 by the wafer XY stage 91, the wafer movable shafts 93a and 93b disposed on the wafer XY stage 91, and the wafer movable shafts 93a and 93b, respectively. A Z-tilt stage 92 is provided. A wafer stage drive unit 94 is connected to the wafer stage 32. The wafer stage drive unit 94 scans the wafer XY stage 91 in the horizontal direction. Each of the wafer movable shafts 93a and 93b is driven in the vertical direction. Therefore, the wafer Z tilting stage 92 can be positioned in the horizontal direction by the wafer XY stage 91 and can be disposed with an inclination with respect to the horizontal plane by the wafer movable shafts 93a and 93b. A wafer moving mirror 96 is disposed at the end of the wafer Z tilt stage 92. The arrangement position of the wafer Z tilt stage 92 is measured by a wafer laser interferometer 95 arranged to face the wafer moving mirror 96.

図1に示す電子顕微鏡装置332としてはSEM等が使用可能である。電子顕微鏡装置332は、露光装置3で製品マスクパターンを投影された後、現像処理された製品レジストに形成される製品レジストパターンに電子線を照射する。さらに電子顕微鏡装置332は電子線を照射された製品レジストパターンから発生する2次電子を検出し、「製品2次電子信号波形」を取得する。また電子顕微鏡装置332は、露光装置3でテストマスクパターンを投影された後、現像処理されたテストレジストに形成されるテストレジストパターンに電子線を照射する。さらに電子顕微鏡装置332は電子線を照射されたテストレジストパターンから発生する2次電子を検出し、「モデル2次電子信号波形」を取得する。また電子顕微鏡装置332は、テストレジストパターン及び製品レジストパターンの線幅CDを取得する。図3は電子顕微鏡装置332で上面から観察されたテストレジストパターン5のSEM画像の模式図であり、図4は図3のA-A方向から見たテストレジストパターン5の断面図である。テストウェハ50上に配置されたテストレジストパターン5の断面形状は台形であり、下底の線幅CD及び上底と下底との垂直距離に相当する「モデル膜厚h」を有する。電子顕微鏡装置332がテストレジストパターン5から検出する2次電子の信号強度は、エッジの方が平坦部よりも強くなるため、図3に示すSEM画像の模式図ではホワイトバンド7a, 7bとして現れる。そのため、電子顕微鏡装置332が取得する図5に示す「モデル2次電子信号波形」にも、ホワイトバンド7a, 7bに対応する信号強度のピークが現れる。CPU300にはさらに膜厚測定装置333が接続される。膜厚測定装置333としてはSEM、FIB、TEM、及びAFM等が使用可能である。膜厚測定装置333は図4に示すテストレジストパターン5の「モデル膜厚h」を測定する。SEMを用いる場合、精度向上のためテストレジストパターン5の断面を図1に示す膜厚測定装置333は観察する。   An SEM or the like can be used as the electron microscope apparatus 332 shown in FIG. The electron microscope apparatus 332 irradiates the product resist pattern formed on the developed product resist with an electron beam after the exposure apparatus 3 projects the product mask pattern. Furthermore, the electron microscope apparatus 332 detects secondary electrons generated from the product resist pattern irradiated with the electron beam, and acquires a “product secondary electron signal waveform”. The electron microscope apparatus 332 irradiates the test resist pattern formed on the developed test resist with an electron beam after the test mask pattern is projected by the exposure apparatus 3. Further, the electron microscope apparatus 332 detects secondary electrons generated from the test resist pattern irradiated with the electron beam, and acquires a “model secondary electron signal waveform”. The electron microscope apparatus 332 acquires the line width CD of the test resist pattern and the product resist pattern. FIG. 3 is a schematic diagram of an SEM image of the test resist pattern 5 observed from the upper surface by the electron microscope apparatus 332, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the test resist pattern 5 viewed from the AA direction in FIG. The cross-sectional shape of the test resist pattern 5 arranged on the test wafer 50 is a trapezoid, and has a line width CD of the lower base and a “model film thickness h” corresponding to a vertical distance between the upper base and the lower base. The signal intensity of secondary electrons detected from the test resist pattern 5 by the electron microscope apparatus 332 appears as white bands 7a and 7b in the schematic diagram of the SEM image shown in FIG. 3 because the edge is stronger than the flat part. Therefore, the signal intensity peaks corresponding to the white bands 7a and 7b also appear in the “model secondary electron signal waveform” shown in FIG. 5 acquired by the electron microscope apparatus 332. A film thickness measuring device 333 is further connected to the CPU 300. As the film thickness measuring device 333, SEM, FIB, TEM, AFM, or the like can be used. The film thickness measuring device 333 measures the “model film thickness h” of the test resist pattern 5 shown in FIG. When SEM is used, the film thickness measuring device 333 shown in FIG. 1 observes the cross section of the test resist pattern 5 in order to improve accuracy.

CPU300は、さらに露光装置制御部326、寸法規格検証部360、モデル特徴量抽出部341、モデル関数算出部342、膜厚関数算出部343、及び露光関数算出部347を有する。露光装置制御部326は、露光装置3に露光条件に合った露光環境を設定する。例えば図2に示したレチクルステージ駆動部97、ウェハステージ駆動部94を駆動してレチクルステージ15及びウェハステージ32を移動させ、それぞれの配置位置、走査方向、走査速度等をレチクル用レーザ干渉計99及びウェハ用レーザ干渉計95で監視することにより、露光環境を設定する。   The CPU 300 further includes an exposure apparatus control unit 326, a dimensional standard verification unit 360, a model feature amount extraction unit 341, a model function calculation unit 342, a film thickness function calculation unit 343, and an exposure function calculation unit 347. The exposure apparatus control unit 326 sets an exposure environment that matches the exposure conditions in the exposure apparatus 3. For example, the reticle stage driving unit 97 and the wafer stage driving unit 94 shown in FIG. 2 are driven to move the reticle stage 15 and the wafer stage 32, and the arrangement position, the scanning direction, the scanning speed, and the like of the reticle laser interferometer 99 are set. The exposure environment is set by monitoring with the wafer laser interferometer 95.

図1に示す寸法規格検証部360は、図4に示すテストレジストパターン5の下底の線幅CDが寸法規格を満たすか否かを検証し、寸法規格を満たさない場合にはモデル特徴量抽出部341の処理対象からテストレジストパターン5を除外する。ここで「寸法規格」とは、テストレジストパターン5の線幅CDで許容される長さの範囲等で与えられる。   The dimensional standard verification unit 360 shown in FIG. 1 verifies whether or not the line width CD of the lower base of the test resist pattern 5 shown in FIG. 4 satisfies the dimensional standard, and if it does not satisfy the dimensional standard, extracts the model feature amount The test resist pattern 5 is excluded from the processing target of the part 341. Here, the “dimension standard” is given by the range of length allowed by the line width CD of the test resist pattern 5 or the like.

図1に示すモデル特徴量抽出部341は、図5に示すモデル2次電子信号波形から「モデル特徴量」を抽出する。「モデル特徴量」とは、モデル2次電子信号波形に現れる特徴を定量化したものである。図6に示す例では、モデル特徴量抽出部341は図3に示すテストレジストパターン5の下底の線幅CDに相当する下底線幅f1、上底の線幅に相当する上底線幅f2、及びホワイトバンド7a, 7bのピーク間隔であるピーク間隔f3のそれぞれをモデル特徴量f1〜f3としてモデル2次電子信号波形から抽出する。さらに図1に示すモデル特徴量抽出部341は、図6に示すホワイトバンド7aの幅である第1ホワイトバンド幅f4、ホワイトバンド7aのピークから上底の縁に相当する座標まで2次電子信号波形を積分した面積である第1丸み量f5、ホワイトバンド7aのピークからピークにおける強度と上底における強度の中間の強度が得られる座標まで2次電子信号波形を積分した面積である第1上部面積f6、及びホワイトバンド7aのピークから下底の縁に相当する座標まで2次電子信号波形を積分した面積から第1上部面積f6を引いた面積である第1下部面積f7のそれぞれのモデル特徴量f4〜f7をモデル2次電子信号波形から抽出する。また図1に示すモデル特徴量抽出部341は図6に示すホワイトバンド7bの幅である第2ホワイトバンド幅f8、ホワイトバンド7bのピークから上底の縁に相当する座標まで2次電子信号波形を積分した面積である第2丸み量f9、ホワイトバンド7bのピークからピークにおける強度と上底における強度の中間の強度が得られる座標まで2次電子信号波形を積分した面積である第2上部面積f10、及びホワイトバンド7bのピークから下底の縁に相当する座標まで2次電子信号波形を積分した面積から第2上部面積f10を引いた面積である第2下部面積f11のそれぞれのモデル特徴量f8〜f11をモデル2次電子信号波形から抽出する。図1に示すモデル特徴量抽出部341は、モデル特徴量、テストレジストパターンの作製時に使用された露光条件、及びテストレジストパターンの寸法規格を含むデータセットを作成する。   The model feature quantity extraction unit 341 shown in FIG. 1 extracts “model feature quantity” from the model secondary electron signal waveform shown in FIG. The “model feature amount” is a quantification of features appearing in the model secondary electron signal waveform. In the example shown in FIG. 6, the model feature amount extraction unit 341 has a lower base line width f1 corresponding to the lower base line width CD of the test resist pattern 5 shown in FIG. 3, an upper base line width f2 corresponding to the upper base line width, Each of the peak intervals f3 which are the peak intervals of the white bands 7a and 7b is extracted from the model secondary electron signal waveform as model feature amounts f1 to f3. Further, the model feature amount extraction unit 341 shown in FIG. 1 includes a first white band width f4 that is the width of the white band 7a shown in FIG. 6 and secondary electron signals from the peak of the white band 7a to the coordinates corresponding to the edge of the upper base. 1st roundness f5 which is the integrated area of the waveform, 1st upper part which is the area where the secondary electron signal waveform is integrated from the peak of the white band 7a to the coordinates where the intensity between the peak intensity and the intensity at the upper base is obtained Model features of area f6 and first lower area f7, which is the area obtained by subtracting the first upper area f6 from the area obtained by integrating the secondary electron signal waveform from the peak of the white band 7a to the coordinates corresponding to the edge of the lower base The quantities f4 to f7 are extracted from the model secondary electron signal waveform. Also, the model feature quantity extraction unit 341 shown in FIG. 1 has a second white band width f8 which is the width of the white band 7b shown in FIG. 6, and the secondary electron signal waveform from the peak of the white band 7b to the coordinates corresponding to the edge of the upper base. The second rounding amount f9, which is the integrated area, and the second upper area, which is the integrated area of the secondary electron signal waveform from the peak of the white band 7b to the coordinates at which the intensity at the peak and the intensity at the upper base are intermediate Each model feature amount of f10 and the second lower area f11, which is the area obtained by subtracting the second upper area f10 from the area obtained by integrating the secondary electron signal waveform from the peak of the white band 7b to the coordinates corresponding to the edge of the lower base f8 to f11 are extracted from the model secondary electron signal waveform. The model feature quantity extraction unit 341 shown in FIG. 1 creates a data set including the model feature quantity, the exposure conditions used when creating the test resist pattern, and the dimensional standard of the test resist pattern.

図1に示すモデル関数算出部342は、同一のテストマスクパターンを複数の焦点条件及び露光量の下で投影して作製された複数のテストレジストパターンのそれぞれの図6に示す下底線幅f1を含むデータセットを収集する。さらに図1に示すモデル関数算出部342は、収集した複数の下底線幅f1と、対応する焦点条件及び露光量の相関関係を近似し、図7に示すように、下底線幅f1、焦点条件、及び露光量を未知数とするモデル関数を算出する。同様に、図1に示すモデル関数算出部342は、図6に示す上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれについても焦点条件及び露光量との相関関係を近似するモデル関数を算出する。複数のモデル関数の例を下記(1)乃至(3)式に示す。(1)乃至(3)式において、Fcは焦点条件、Dは露光量、A1乃至A12は定数を示す。 The model function calculation unit 342 shown in FIG. 1 calculates the bottom base line width f1 shown in FIG. 6 for each of a plurality of test resist patterns produced by projecting the same test mask pattern under a plurality of focus conditions and exposure amounts. Collect the dataset that contains it. Further, the model function calculation unit 342 shown in FIG. 1 approximates the correlation between the collected plurality of bottom base line widths f1 and the corresponding focus conditions and exposure amounts, and as shown in FIG. 7, the bottom base line width f1 and the focus conditions And a model function with the exposure amount as an unknown. Similarly, the model function calculation unit 342 shown in FIG. 1 includes an upper base line width f2, a peak interval f3, a first white band width f4, a first rounding amount f5, a first upper area f6, and a first lower area shown in FIG. For each of f7, second white band width f8, second roundness f9, second upper area f10, and second lower area f11, a model function that approximates the correlation with the focus condition and the exposure amount is calculated. Examples of a plurality of model functions are shown in the following equations (1) to (3). In the equations (1) to (3), Fc is a focus condition, D is an exposure amount, and A 1 to A 12 are constants.

f1 = A1×Fc ×D + A2 …(1)
f2 = A3×Fc2 + A4×Fc + A5×D2 + A6×D + A7 …(2)
f3 = A8×Fc2 + A9×Fc - A10×D2 + A11×D + A12 …(3)
図1に示す膜厚関数算出部343は、同一のテストマスクパターンを複数の焦点条件及び露光量の下で投影して作製された複数のテストレジストパターンのそれぞれの図4に示すモデル膜厚hを収集する。さらに膜厚関数算出部343は、収集した複数のモデル膜厚hと、対応する焦点条件及び露光量の相関関係を近似し、図8に示すように、膜厚、焦点条件、及び露光量を未知数とする膜厚関数を算出する。膜厚関数の例を下記(4)式に示す。(4)式においてB1乃至B7は定数を示す。
f1 = A 1 × Fc × D + A 2 … (1)
f2 = A 3 × Fc 2 + A 4 × Fc + A 5 × D 2 + A 6 × D + A 7 … (2)
f3 = A 8 × Fc 2 + A 9 × Fc -A 10 × D 2 + A 11 × D + A 12 … (3)
The film thickness function calculation unit 343 shown in FIG. 1 is a model film thickness h shown in FIG. 4 for each of a plurality of test resist patterns produced by projecting the same test mask pattern under a plurality of focus conditions and exposure amounts. To collect. Further, the film thickness function calculation unit 343 approximates the correlation between the collected model film thicknesses h and the corresponding focus condition and exposure amount, and as shown in FIG. 8, the film thickness, focus condition, and exposure amount are calculated. Calculate the film thickness function as an unknown number. An example of the film thickness function is shown in the following formula (4). In the formula (4), B 1 to B 7 are constants.

h = B1×Fc3 + B2×Fc2 + B3×Fc + B4×D3 + B5×D2 + B6×D + B7…(4)
図1に示す製品特徴量抽出部345は、製品2次電子信号波形から、下底線幅f1、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれの製品特徴量を抽出する。製品特徴量のそれぞれの定義は図6に示すモデル特徴量と同様であるので説明は省略する。
h = B 1 × Fc 3 + B 2 × Fc 2 + B 3 × Fc + B 4 × D 3 + B 5 × D 2 + B 6 × D + B 7 … (4)
The product feature quantity extraction unit 345 shown in FIG. 1 calculates the bottom base line width f1, the top base line width f2, the peak interval f3, the first white band width f4, the first roundness f5, and the first top from the product secondary electron signal waveform. The product feature quantities of the area f6, the first lower area f7, the second white band width f8, the second roundness f9, the second upper area f10, and the second lower area f11 are extracted. Each definition of the product feature value is the same as the model feature value shown in FIG.

露光関数算出部347は、製品2次電子信号波形から抽出された下底線幅f1の値を、下底線幅f1、焦点条件、及び露光量を未知数とするモデル関数に代入し、焦点条件及び露光量を未知数とする露光関数を算出する。同様に、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれについても対応するモデル関数に代入し、一群の露光関数からなる連立方程式を導出する。一群の露光関数の例を下記(5)乃至(7)式に示す。(5)乃至(7)式において、C1乃至C9は定数を示す。 The exposure function calculation unit 347 substitutes the value of the lower base line width f1 extracted from the product secondary electron signal waveform into the model function with the lower base line width f1, the focus condition, and the exposure amount as unknowns, and the focus condition and exposure An exposure function with the amount unknown is calculated. Similarly, the top bottom line width f2, the peak interval f3, the first white band width f4, the first rounding amount f5, the first upper area f6, the first lower area f7, the second white band width f8, the second rounding amount f9, Each of the second upper area f10 and the second lower area f11 is also substituted into the corresponding model function, and simultaneous equations composed of a group of exposure functions are derived. Examples of a group of exposure functions are shown in the following equations (5) to (7). In the equations (5) to (7), C 1 to C 9 are constants.

Fc = C1 ×D + C2 …(5)
D = C3 ×Fc2 + C4×Fc + C5 …(6)
D = - C7 ×Fc2 + C8×Fc + C9 …(7)
膜厚算出部346は、図9に示すように、算出された連立方程式の解である算出焦点条件及び算出露光量で定義される算出露光条件を算出する。さらに膜厚算出部346は、算出焦点条件及び算出露光量のそれぞれの値を、膜厚、焦点条件、及び露光量を未知数とする図8に示す膜厚関数に代入し、製品レジストパターンの膜厚を算出する。具体的には、上記(5)乃至(7)式の連立方程式の解である算出焦点条件Fc及び算出露光量Dを上記(4)式に代入し、製品レジストパターンの膜厚hを算出する。
Fc = C 1 × D + C 2 (5)
D = C 3 × Fc 2 + C 4 × Fc + C 5 … (6)
D =-C 7 × Fc 2 + C 8 × Fc + C 9 … (7)
As shown in FIG. 9, the film thickness calculation unit 346 calculates a calculated exposure condition defined by a calculated focus condition and a calculated exposure amount that are solutions of the calculated simultaneous equations. Further, the film thickness calculation unit 346 substitutes the values of the calculated focus condition and the calculated exposure dose into the film thickness function shown in FIG. 8 where the film thickness, the focus condition, and the exposure dose are unknowns, and the film of the product resist pattern Calculate the thickness. Specifically, the calculated focus condition Fc and the calculated exposure dose D, which are solutions of the simultaneous equations of the above formulas (5) to (7), are substituted into the formula (4), and the film thickness h of the product resist pattern is calculated. .

CPU300にはさらにデータ記憶装置200が接続されている。データ記憶装置200は、リソグラフィ条件記憶部201、寸法規格記憶部203、モデル関数記憶部305、及び膜厚関数記憶部306を有する。リソグラフィ条件記憶部201は、露光装置3の露光条件のデータベースを保存している。図10は露光条件のデータベースの一例であり、テストマスクパターンあるいは製品マスクパターンを図2に示した露光装置3でステップアンドスキャン投影する際のn通り(n : 自然数)の焦点条件F1, F2, F3, ・・・・・, Fi及びn通りの露光量D1, D2, D3, ・・・・・, Djのそれぞれの組み合わせである露光条件6AA, 6AB, 6AC, ・・・・・, 6AN, 6BA, 6BB, 6BC, ・・・・・, 6BN, 6CA, 6CB, 6CC, ・・・・・, 6BN, ・・・・・, 6NA, 6NB, 6NC, ・・・・・, 6NNを保存している。ここで焦点条件とは、図2に示した露光装置のウェハステージ32上に配置されるウェハに塗布されたレジスト表面に対する投影光学系42の焦点位置の焦点方向距離を指す。またリソグラフィ条件記憶部201は、露光装置3の投影光学系42の開口数(NA)、コヒーレンスファクタσ、照明光源41の輪帯遮蔽率等の露光条件等も保存する。図1に示す寸法規格記憶部203は、寸法規格検証部360がテストレジストパターン5の線幅CDを検証する際に使用する複数の寸法規格を保存する。モデル関数記憶部305は、モデル関数算出部342が算出するモデル関数を保存する。膜厚関数記憶部306は、膜厚関数算出部343が算出する膜厚関数を保存する。 A data storage device 200 is further connected to the CPU 300. The data storage device 200 includes a lithography condition storage unit 201, a dimension standard storage unit 203, a model function storage unit 305, and a film thickness function storage unit 306. The lithography condition storage unit 201 stores a database of exposure conditions of the exposure apparatus 3. FIG. 10 is an example of a database of exposure conditions, and n (n is a natural number) focus conditions F 1 and F when a test mask pattern or a product mask pattern is step-and-scan projected by the exposure apparatus 3 shown in FIG. 2, F 3, ·····, the exposure amount D 1 of the street F i and n, D 2, D 3, ·····, respectively which is a combination exposure conditions 6AA of D j, 6AB, 6AC, ..., 6AN, 6BA, 6BB, 6BC, ..., 6BN, 6CA, 6CB, 6CC, ..., 6BN, ..., 6NA, 6NB, 6NC, ... ..., 6NN is stored. Here, the focal condition refers to a focal direction distance of a focal position of the projection optical system 42 with respect to a resist surface applied to a wafer arranged on the wafer stage 32 of the exposure apparatus shown in FIG. The lithography condition storage unit 201 also stores exposure conditions such as the numerical aperture (NA) of the projection optical system 42 of the exposure apparatus 3, the coherence factor σ, and the annular shielding rate of the illumination light source 41. A dimension standard storage unit 203 shown in FIG. 1 stores a plurality of dimension standards used when the dimension standard verification unit 360 verifies the line width CD of the test resist pattern 5. The model function storage unit 305 stores the model function calculated by the model function calculation unit 342. The film thickness function storage unit 306 stores the film thickness function calculated by the film thickness function calculation unit 343.

CPU300には、入力装置312、出力装置313、プログラム記憶装置330、及び一時記憶装置331がさらに接続される。入力装置312としては、例えばキーボード、及びマウス等のポインティングデバイス等が使用可能である。出力装置313には液晶ディスプレイ、モニタ等の画像表示装置、及びプリンタ等が使用可能である。プログラム記憶装置330は、CPU300を制御するオペレーティングシステム等を保存する。一時記憶装置331は、CPU300による演算結果を逐次格納する。プログラム記憶装置330及び一時記憶装置331としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープなどのプログラムを記録する記録媒体等が使用可能である。   An input device 312, an output device 313, a program storage device 330, and a temporary storage device 331 are further connected to the CPU 300. As the input device 312, for example, a keyboard and a pointing device such as a mouse can be used. As the output device 313, an image display device such as a liquid crystal display and a monitor, a printer, and the like can be used. The program storage device 330 stores an operating system that controls the CPU 300 and the like. The temporary storage device 331 sequentially stores the calculation results by the CPU 300. As the program storage device 330 and the temporary storage device 331, for example, a recording medium for recording a program such as a semiconductor memory, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a magnetic tape can be used.

次に図11に示すフローチャートを用いて第1の実施の形態に係るモデル関数及び膜厚関数の算出方法について説明する。   Next, the calculation method of the model function and the film thickness function according to the first embodiment will be described using the flowchart shown in FIG.

(a) ステップS100で、図1に示す露光装置制御部326は、リソグラフィ条件記憶部201から図10に示す露光条件6AA〜6NNを読み出す。テストマスクパターンを有するマスクを図2に示すレチクルステージ15に配置し、テストレジストを塗布したウェハをウェハステージ32に配置する。図1に示す露光装置制御部326は露光装置3の露光環境を設定し、テストレジスト上にテストマスクパターンの像を露光条件6AA〜6NNのそれぞれで図10に示すようにマトリックス状に投影させる。その後、テストレジストを露光後ベーク(PEB)及び現像処理する。これにより、複数の露光条件6AA〜6NNに従ってマトリックス状にテストレジストパターンを配置したウェハを得る。   (a) In step S100, the exposure apparatus control unit 326 shown in FIG. 1 reads the exposure conditions 6AA to 6NN shown in FIG. A mask having a test mask pattern is placed on reticle stage 15 shown in FIG. 2, and a wafer coated with a test resist is placed on wafer stage 32. The exposure apparatus control unit 326 shown in FIG. 1 sets the exposure environment of the exposure apparatus 3, and projects a test mask pattern image on the test resist in a matrix form as shown in FIG. 10 under each of the exposure conditions 6AA to 6NN. Thereafter, the test resist is subjected to post-exposure baking (PEB) and development processing. As a result, a wafer having test resist patterns arranged in a matrix according to a plurality of exposure conditions 6AA to 6NN is obtained.

(b) ステップS101で、複数のテストレジストパターンのそれぞれの図4に示す線幅CDの寸法実測値を図1に示す電子顕微鏡装置332で測定する。寸法規格検証部360は、寸法規格記憶部203に保存されている寸法規格を読み出し、複数のテストレジストパターンのそれぞれの線幅CDの寸法実測値が寸法規格を満たすか否かを検証する。寸法規格を満たさないものについては、以下の工程から除外することを寸法規格検証部360は決定する。   (b) In step S101, the actual measurement value of the line width CD shown in FIG. 4 of each of the plurality of test resist patterns is measured by the electron microscope apparatus 332 shown in FIG. The dimension standard verification unit 360 reads the dimension standard stored in the dimension standard storage unit 203, and verifies whether or not the actually measured dimension value of the line width CD of each of the plurality of test resist patterns satisfies the dimension standard. The dimension standard verification unit 360 determines to exclude those that do not satisfy the dimension standard from the following steps.

(c) ステップS102で、寸法規格を満たす複数のテストレジストパターンのそれぞれを図1に示す電子顕微鏡装置332で観察し、複数のモデル2次電子信号波形を得る。ステップS103でモデル特徴量抽出部341は、モデル2次電子信号波形から図6に示す下底線幅f1、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれのモデル特徴量を抽出する。次に図1に示すモデル特徴量抽出部341は、リソグラフィ条件記憶部201から複数のテストレジストパターンのそれぞれの作製時に使用された図10に示す露光条件6AA〜6NNを読み出す。また図1に示すモデル特徴量抽出部341は、寸法規格記憶部203から複数のテストレジストパターンが満たすと検証された寸法規格を読み出す。モデル特徴量抽出部341は、複数のテストレジストパターンのそれぞれのモデル特徴量と、作製時に使用された露光条件6AA〜6NNと、寸法規格とを含むデータセットを作成し、データセットを図1に示すモデル関数算出部342に送る。   (c) In step S102, each of the plurality of test resist patterns satisfying the dimension standard is observed with the electron microscope apparatus 332 shown in FIG. 1, and a plurality of model secondary electron signal waveforms are obtained. In step S103, the model feature amount extraction unit 341 generates a lower base line width f1, an upper base line width f2, a peak interval f3, a first white band width f4, a first rounding amount f5, a first round amount f5, and the like shown in FIG. The model feature amounts of the first upper area f6, the first lower area f7, the second white band width f8, the second roundness f9, the second upper area f10, and the second lower area f11 are extracted. Next, the model feature quantity extraction unit 341 shown in FIG. 1 reads out the exposure conditions 6AA to 6NN shown in FIG. 10 used at the time of producing each of the plurality of test resist patterns from the lithography condition storage unit 201. Also, the model feature quantity extraction unit 341 shown in FIG. 1 reads out the dimensional standard verified when a plurality of test resist patterns are satisfied from the dimensional standard storage unit 203. The model feature quantity extraction unit 341 creates a data set including the model feature quantity of each of the plurality of test resist patterns, the exposure conditions 6AA to 6NN used at the time of fabrication, and the dimension standard, and the data set is shown in FIG. To the model function calculation unit 342 shown.

(d) ステップS104で、モデル関数算出部342は、テストレジストパターンの図6に示す下底線幅f1、及び図10に示す露光条件6AA〜6NNで設定された焦点条件及び露光量の相関関係を近似し、下底線幅f1、焦点条件及び露光量を未知数とする図7に示すモデル関数を算出する。同様にモデル関数算出部342は、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれについても焦点条件及び露光量との相関関係を近似するモデル関数を算出する。モデル関数算出部342は、算出した複数のモデル関数を寸法規格と共にモデル関数記憶部305に保存する。   (d) In step S104, the model function calculation unit 342 calculates the correlation between the bottom base line width f1 shown in FIG. 6 of the test resist pattern and the focus condition and the exposure amount set in the exposure conditions 6AA to 6NN shown in FIG. The model function shown in FIG. 7 is calculated by approximating the lower base line width f1, the focus condition, and the exposure amount as unknowns. Similarly, the model function calculation unit 342 includes an upper base line width f2, a peak interval f3, a first white band width f4, a first rounding amount f5, a first upper area f6, a first lower area f7, a second white band width f8, For each of the second roundness f9, the second upper area f10, and the second lower area f11, a model function that approximates the correlation with the focus condition and the exposure amount is calculated. The model function calculation unit 342 stores the calculated plurality of model functions in the model function storage unit 305 together with the dimension standard.

(e) ステップS105で、複数のテストレジストパターンのそれぞれの図4に示すモデル膜厚hを図1に示す膜厚測定装置333で測定する。次に膜厚測定装置333は、複数のテストレジストパターンのそれぞれのモデル膜厚hを膜厚関数算出部343に送る。ステップS106で、膜厚関数算出部343は、リソグラフィ条件記憶部201から複数のテストレジストパターンのそれぞれの作製時に使用された図10に示す露光条件6AA〜6NNを読み出す。また図1に示す膜厚関数算出部343は、寸法規格記憶部203から複数のテストレジストパターンが満たすと検証された寸法規格を読み出す。次に膜厚関数算出部343は、テストレジストパターンのモデル膜厚h、テストレジストパターンの作製時に使用された露光条件6AA〜6NNに設定されている焦点条件及び露光量の相関関係を近似し、モデル膜厚h、焦点条件及び露光量を未知数とする図8に示す膜厚関数を算出する。膜厚関数算出部343は、算出した膜厚関数を寸法規格と共に膜厚関数記憶部306に保存する。ここで算出された膜厚関数は寸法規格に対応するものである。   (e) In step S105, the model film thickness h shown in FIG. 4 for each of the plurality of test resist patterns is measured by the film thickness measuring device 333 shown in FIG. Next, the film thickness measuring device 333 sends the model film thickness h of each of the plurality of test resist patterns to the film thickness function calculating unit 343. In step S106, the film thickness function calculation unit 343 reads from the lithography condition storage unit 201 the exposure conditions 6AA to 6NN shown in FIG. 10 used when each of the plurality of test resist patterns is formed. Further, the film thickness function calculation unit 343 shown in FIG. 1 reads out the dimensional standard verified when a plurality of test resist patterns satisfy the dimensional standard storage unit 203. Next, the film thickness function calculation unit 343 approximates the correlation between the model film thickness h of the test resist pattern, the focus condition set in the exposure conditions 6AA to 6NN used when the test resist pattern was created, and the exposure amount, A film thickness function shown in FIG. 8 is calculated with the model film thickness h, the focus condition, and the exposure amount as unknowns. The film thickness function calculation unit 343 stores the calculated film thickness function in the film thickness function storage unit 306 together with the dimension standard. The film thickness function calculated here corresponds to the dimensional standard.

以上図11に示したモデル関数及び膜厚関数の算出方法によれば、ステップS101で寸法規格を満たすと検証されたテストレジストパターンに基づいて、モデル関数及び膜厚関数を算出可能である。また図11に示したモデル関数及び膜厚関数の算出方法を、ステップS101で用いられる寸法規格を変えて繰り返し実施することにより、複数の寸法規格のそれぞれに対応する複数のモデル関数及び膜厚関数を算出し、それぞれをモデル関数記憶部305及び膜厚関数記憶部306に保存することが可能となる。   As described above, according to the calculation method of the model function and the film thickness function shown in FIG. 11, the model function and the film thickness function can be calculated based on the test resist pattern verified as satisfying the size standard in step S101. In addition, by repeatedly performing the calculation method of the model function and the film thickness function shown in FIG. 11 while changing the dimension standard used in step S101, a plurality of model functions and film thickness functions corresponding to each of the plurality of dimension standards are performed. Can be calculated and stored in the model function storage unit 305 and the film thickness function storage unit 306, respectively.

次に図12に示すフローチャートを用いて第1の実施の形態に係る膜厚計測方法について説明する。   Next, a film thickness measuring method according to the first embodiment will be described using the flowchart shown in FIG.

(a) ステップS200で、製品マスクパターンを有するマスクを図2に示すレチクルステージ15に配置し、製品レジストを塗布したウェハをウェハステージ32に配置する。図1に示す露光装置制御部326は露光装置3の露光環境を設定し、製品レジスト上に製品マスクパターンを投影させる。露光後、製品レジストを露光後ベーク(PEB)及び現像処理し、製品レジストパターンを得る。   (a) In step S200, a mask having a product mask pattern is placed on reticle stage 15 shown in FIG. 2, and a wafer coated with product resist is placed on wafer stage 32. The exposure apparatus control unit 326 shown in FIG. 1 sets the exposure environment of the exposure apparatus 3 and projects a product mask pattern on the product resist. After exposure, the product resist is subjected to post-exposure baking (PEB) and development treatment to obtain a product resist pattern.

(b) ステップS201で、製品レジストパターンを電子顕微鏡装置332で観察し、製品レジストパターンの線幅CDの寸法実測値を計測する。次にステップS202で、製品レジストパターンの製品2次電子信号波形を電子顕微鏡装置332で取得する。ステップS203で、製品特徴量抽出部345は、製品2次電子信号波形から下底線幅f1、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれの製品特徴量を抽出する。次に製品特徴量抽出部345は、製品特徴量を露光関数算出部347に送る。   (b) In step S201, the product resist pattern is observed with the electron microscope apparatus 332, and the actual measurement value of the line width CD of the product resist pattern is measured. In step S202, the product secondary electron signal waveform of the product resist pattern is acquired by the electron microscope apparatus 332. In step S203, the product feature quantity extraction unit 345 calculates the lower base line width f1, the upper base line width f2, the peak interval f3, the first white band width f4, the first rounding amount f5, the first upper area from the product secondary electron signal waveform. Product feature values of f6, first lower area f7, second white band width f8, second roundness f9, second upper area f10, and second lower area f11 are extracted. Next, the product feature amount extraction unit 345 sends the product feature amount to the exposure function calculation unit 347.

(g) ステップS204で露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンの線幅CDの寸法実測値に対応する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出す。ステップS205で露光関数算出部347は、膜厚関数記憶部306から製品レジストパターンの線幅CDに対応する寸法規格で作成された膜厚関数を読み出す。ステップS206で露光関数算出部347は、製品2次電子信号波形から抽出された下底線幅f1の値を、下底線幅f1、焦点条件、及び露光量を未知数とするモデル関数に代入し、焦点条件及び露光量を未知数とする露光関数を算出する。同様に、上底線幅f2、ピーク間隔f3、第1ホワイトバンド幅f4、第1丸み量f5、第1上部面積f6、第1下部面積f7、第2ホワイトバンド幅f8、第2丸み量f9、第2上部面積f10、及び第2下部面積f11のそれぞれについても対応するモデル関数に代入し、一群の露光関数からなる連立方程式を導出する。   (g) In step S204, the exposure function calculation unit 347 reads from the model function storage unit 305 a plurality of model functions created in accordance with the dimensional standard corresponding to the actual measurement value of the line width CD of the product resist pattern. In step S205, the exposure function calculation unit 347 reads from the film thickness function storage unit 306 a film thickness function created according to the dimensional standard corresponding to the line width CD of the product resist pattern. In step S206, the exposure function calculation unit 347 substitutes the value of the lower base line width f1 extracted from the product secondary electron signal waveform into the model function with the lower base line width f1, the focus condition, and the exposure amount as unknowns, An exposure function with unknown conditions and exposure amount is calculated. Similarly, the top bottom line width f2, the peak interval f3, the first white band width f4, the first rounding amount f5, the first upper area f6, the first lower area f7, the second white band width f8, the second rounding amount f9, Each of the second upper area f10 and the second lower area f11 is also substituted into the corresponding model function, and simultaneous equations composed of a group of exposure functions are derived.

(h) ステップS207で膜厚算出部346は、図9に示すように、導出された連立方程式の解である算出露光ズレ及び算出露光量を算出する。ステップS208で、膜厚算出部346は、算出露光ズレ及び算出露光量のそれぞれの値を、膜厚、焦点条件、及び露光量を未知数とする図8に示す膜厚関数に代入し、露光及び現像処理等のリソグラフィ工程後の製品レジストパターンの膜厚を「製品パターン」の膜厚として算出する。   (h) In step S207, the film thickness calculation unit 346 calculates a calculated exposure deviation and a calculated exposure amount, which are solutions of the derived simultaneous equations, as shown in FIG. In step S208, the film thickness calculation unit 346 substitutes the values of the calculated exposure deviation and the calculated exposure amount into the film thickness function shown in FIG. 8 where the film thickness, the focus condition, and the exposure amount are unknown, The film thickness of the product resist pattern after the lithography process such as development processing is calculated as the film thickness of the “product pattern”.

以上、図1及び図12に示した第1の実施の形態に係る膜厚計測システム及び膜厚計測方法を用いれば、電子顕微鏡装置332の2次電子信号波形を基に製品レジストパターンの膜厚を非破壊検査で高精度に測定することが可能となる。従来、電子顕微鏡装置332は2次元形状観察には有用であるが、立体パターンの高さ測定等の3次元形状測定の精度は、立体パターンを上面から観察する場合には低いとされていた。これに対し図12に示した膜厚計測方法によれば、ステップS205で取得される膜厚関数が、図11のステップS105で膜厚測定装置333が破壊検査によって高精度に測定したモデル膜厚に基づいて算出されている。さらに図12のステップS205からS208で、製品レジストパターンの製品2次電子信号波形から抽出される製品特徴量を、製品レジストパターンの線幅CDに対応する寸法規格で作成されたモデル関数及び膜厚関数に代入して製品レジストパターンの膜厚を算出する。そのため、製品レジストパターンの膜厚は、破壊検査で高精度に測定されたテストレジストパターンのモデル膜厚を基に算出されるため、非常に信頼性が高い。なお電子顕微鏡装置332は、従来レジストパターンの線幅CD測定に用いていたCD-SEMが使用可能であるので、新たな設備投資は不要である。さらにAFMと比較して電子顕微鏡装置332は計測時間が短いため、半導体装置の製造時間の短縮も可能となる。   As described above, if the film thickness measurement system and the film thickness measurement method according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 12 are used, the film thickness of the product resist pattern based on the secondary electron signal waveform of the electron microscope apparatus 332 Can be measured with high accuracy by non-destructive inspection. Conventionally, the electron microscope apparatus 332 is useful for two-dimensional shape observation, but the accuracy of three-dimensional shape measurement such as height measurement of a three-dimensional pattern has been considered to be low when the three-dimensional pattern is observed from the upper surface. On the other hand, according to the film thickness measurement method shown in FIG. 12, the film thickness function acquired in step S205 is the model film thickness measured with high accuracy by the film thickness measuring device 333 in step S105 in FIG. It is calculated based on. Further, in step S205 to S208 in FIG. 12, the product function amount extracted from the product secondary electron signal waveform of the product resist pattern, the model function and the film thickness created by the dimensional standard corresponding to the line width CD of the product resist pattern Substitute into the function to calculate the film thickness of the product resist pattern. Therefore, since the film thickness of the product resist pattern is calculated based on the model film thickness of the test resist pattern measured with high accuracy by the destructive inspection, the reliability is very high. Since the electron microscope apparatus 332 can use a CD-SEM that has been used for line width CD measurement of a resist pattern in the past, no new capital investment is required. Furthermore, since the electron microscope apparatus 332 has a shorter measurement time than the AFM, the manufacturing time of the semiconductor device can be shortened.


(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係る膜厚計測システムは、図13に示すように、シミュレータ325、マスク製造装置30、及びエッチング装置31がさらにCPU300に接続されている。シミュレータ325は、露光装置3で製品マスクパターンをレジスト表面に投影した際の投影像の光強度を算出するフーリエ変換プログラム、現像後のレジストの表面形状を算出するストリングモデル等のリソグラフィーシミュレーションプログラム等を実行し、予測レジストパターンを算出する。マスク製造装置30は、露光装置3の図2に示すレチクルステージ15に配置される製品マスクパターンを有するマスクを製造する装置である。図13に示すマスク製造装置30には、マスクデータを読み取りマスク基板上に製品マスクパターンを描画する電子線(EB)描画装置あるいはレーザ描画装置等が使用可能である。エッチング装置31は、ウェハ上に堆積されたアルミ(Al)等の導電膜を異方性エッチングにより選択的に除去する。

(Second embodiment)
In the film thickness measurement system according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 13, a simulator 325, a mask manufacturing apparatus 30, and an etching apparatus 31 are further connected to the CPU 300. The simulator 325 includes a Fourier transform program that calculates the light intensity of the projected image when the product mask pattern is projected onto the resist surface by the exposure apparatus 3, and a lithography simulation program such as a string model that calculates the surface shape of the resist after development. Execute and calculate a predicted resist pattern. The mask manufacturing apparatus 30 is an apparatus that manufactures a mask having a product mask pattern arranged on the reticle stage 15 shown in FIG. As the mask manufacturing apparatus 30 shown in FIG. 13, an electron beam (EB) drawing apparatus or a laser drawing apparatus that reads mask data and draws a product mask pattern on a mask substrate can be used. The etching apparatus 31 selectively removes the conductive film such as aluminum (Al) deposited on the wafer by anisotropic etching.

また第2の実施の形態に係る膜厚計測システムのCPU300は、光近接効果補正部348、危険部分抽出部349、検査部350、及びエラー判定部351をさらに備える。光近接効果補正部348は、集積回路パターンの設計データにレイヤー処理及びブーリアン処理等を施し、さらに光近接効果補正(OPC)処理を施す。また、光近接効果補正部348は設計データのデータ形式をマスク製造装置30で読み取り可能な形式に変換し、マスクデータを生成する。危険部分抽出部349は、シミュレータ325が予測した予測レジストパターンの線幅CDを検査し、製造限界に近い線幅CDを有する部分を「危険部分」として抽出する。図14に示す例では、予測レジストパターンから、線幅CDが100nmから110nmの危険部分61a, 61b、線幅CDが110nmから120nmの危険部分62a, 62b, 62c, 62d, 62e、及び線幅CDが120nmから130nmの危険部分63a, 63b, 63c, 63d, 63e, 63fのそれぞれを抽出している。   The CPU 300 of the film thickness measurement system according to the second embodiment further includes an optical proximity effect correction unit 348, a dangerous part extraction unit 349, an inspection unit 350, and an error determination unit 351. The optical proximity effect correction unit 348 performs layer processing and boolean processing on the design data of the integrated circuit pattern, and further performs optical proximity effect correction (OPC) processing. The optical proximity effect correction unit 348 converts the data format of the design data into a format that can be read by the mask manufacturing apparatus 30, and generates mask data. The dangerous part extraction unit 349 inspects the line width CD of the predicted resist pattern predicted by the simulator 325, and extracts a part having a line width CD close to the manufacturing limit as a “dangerous part”. In the example shown in FIG. 14, from the predicted resist pattern, dangerous portions 61a and 61b with a line width CD of 100 nm to 110 nm, dangerous portions 62a, 62b, 62c, 62d, 62e with a line width CD of 110 nm to 120 nm, and a line width CD Extracts each of the dangerous parts 63a, 63b, 63c, 63d, 63e, 63f from 120 nm to 130 nm.

検査部350は、製品レジストパターンの危険部分と予測された部分の線幅CD及び膜厚が製造限界の閾値以上であるかを検査し、製品レジストパターンでマスクされた導電膜のエッチング工程に進めるか否かを判断する。さらに検査部350は、製品レジストパターンでマスクされた導電膜を選択的に除去して形成される集積回路パターンのSEM画像を解析し、集積回路パターンに断線不良が生じていないか検査する。エラー判定部351は、製品レジストパターンの線幅CD及び膜厚が閾値以下である部分が、OPC処理のやり直しで対処できるか判定する。例えば、アシストパターンの付加により製品レジストパターンの線幅CD及び膜厚を閾値以上に保てるか否かを判定する。OPC処理のやり直しでは対処できないと判定した場合は、エラー判定部351は設計データの再設計が必要と判定する。   The inspection unit 350 inspects whether the line width CD and the film thickness of the product resist pattern that are predicted to be dangerous are equal to or greater than the manufacturing limit threshold, and proceeds to the etching process of the conductive film masked with the product resist pattern. Determine whether or not. Further, the inspection unit 350 analyzes the SEM image of the integrated circuit pattern formed by selectively removing the conductive film masked with the product resist pattern, and inspects whether there is a disconnection defect in the integrated circuit pattern. The error determination unit 351 determines whether or not the part where the line width CD and the film thickness of the product resist pattern are equal to or less than the threshold can be dealt with by redoing the OPC process. For example, it is determined whether or not the line width CD and the film thickness of the product resist pattern can be maintained at a threshold value or more by adding the assist pattern. When it is determined that the re-execution of the OPC process cannot cope, the error determination unit 351 determines that the design data needs to be redesigned.

さらに第2の実施の形態に係る膜厚計測システムのデータ記憶装置200は、回路パターン記憶部202、マスクデータ記憶部204、予測パターン記憶部205、危険部分記憶部206、及び閾値記憶部207を有する。回路パターン記憶部202は、半導体装置の集積回路パターンの設計データをCADデータ等で保存する。マスクデータ記憶部204は光近接効果補正部348がOPC処理を施したマスクデータを保存する。予測パターン記憶部205は、シミュレータ325が予測した予測レジストパターンを保存する。危険部分記憶部206は、危険部分抽出部349が抽出した危険部分のウェハ上における座標を保存する。閾値記憶部207は、検査部350が参照する製造レジストパターンの線幅CD及び膜厚の製造限界の閾値を保存する。   Furthermore, the data storage device 200 of the film thickness measurement system according to the second embodiment includes a circuit pattern storage unit 202, a mask data storage unit 204, a predicted pattern storage unit 205, a dangerous part storage unit 206, and a threshold storage unit 207. Have. The circuit pattern storage unit 202 stores design data of the integrated circuit pattern of the semiconductor device as CAD data or the like. The mask data storage unit 204 stores the mask data subjected to the OPC process by the optical proximity effect correction unit 348. The predicted pattern storage unit 205 stores the predicted resist pattern predicted by the simulator 325. The dangerous part storage unit 206 stores the coordinates of the dangerous part extracted by the dangerous part extraction unit 349 on the wafer. The threshold value storage unit 207 stores a manufacturing resist pattern line width CD and a film thickness manufacturing limit threshold value that the inspection unit 350 refers to.

次に図15に示すフローチャートを用いて第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

(a) ステップS301で、図13に示す光近接効果補正部348は、回路パターン記憶部202に保存されている半導体装置の集積回路パターンの設計データを読み取る。ステップS302で、光近接効果補正部348は集積回路パターンにOPC処理を施し、マスクデータを生成する。光近接効果補正部348は生成したマスクデータをマスクデータ記憶部204に保存する。   (a) In step S301, the optical proximity effect correction unit 348 shown in FIG. 13 reads the design data of the integrated circuit pattern of the semiconductor device stored in the circuit pattern storage unit 202. In step S302, the optical proximity effect correction unit 348 performs OPC processing on the integrated circuit pattern to generate mask data. The optical proximity effect correction unit 348 stores the generated mask data in the mask data storage unit 204.

(b) ステップS303でシミュレータ325は、マスクデータ記憶部204に保存されたマスクデータを読み取る。次にシミュレータ325は、露光装置3でマスクデータに含まれる製品マスクパターンを製品ウェハ上に塗布された製品レジスト上に投影し、製品レジストを現像して形成される予測レジストパターンの形状を予測する。シミュレータ325は予測レジストパターンを予測パターン記憶部205に保存する。ステップS304で危険部分抽出部349は、予測パターン記憶部205に保存された予測レジストパターンを読み取る。次に危険部分抽出部349は、予測レジストパターンの線幅CDを計測し、製造限界に近い線幅CDを有する部分を危険部分として抽出する。危険部分抽出部349は抽出した危険部分の製品ウェハ上における座標を危険部分記憶部206に保存する。   (b) In step S303, the simulator 325 reads the mask data stored in the mask data storage unit 204. Next, the simulator 325 projects the product mask pattern included in the mask data with the exposure apparatus 3 onto the product resist applied on the product wafer, and predicts the shape of the predicted resist pattern formed by developing the product resist. . The simulator 325 stores the predicted resist pattern in the predicted pattern storage unit 205. In step S304, the dangerous part extraction unit 349 reads the predicted resist pattern stored in the predicted pattern storage unit 205. Next, the dangerous part extraction unit 349 measures the line width CD of the predicted resist pattern, and extracts a part having a line width CD close to the manufacturing limit as a dangerous part. The dangerous part extraction unit 349 stores the extracted coordinates of the dangerous part on the product wafer in the dangerous part storage unit 206.

(c) ステップS305で、マスク製造装置30はマスクデータ記憶部204に保存されたマスクデータを基に、製品マスクパターンを有する製品マスクを製造する。ステップS306で、製品ウェハを被処理基体とし、スパッタリング法、蒸着法等により被処理基体上にアルミニウム(Al)又はアルミニウム合金(Al-Si, Al-Cu-Si等)等の導電体を堆積し、導電層を形成して新たな被処理基体を構成する。即ち、「被処理基体」は製造工程の進行と共に、随時「新たな被処理基体」に変化するものであり、現在対象とする処理プロセスがなされる基体という意味に定義される。ステップS307で、スピンコータ等を用いて被処理基体上に製品レジストをスピン塗布する。ステップS308で、製品マスクパターンを有する製品マスクを図2に示すレチクルステージ15に配置し、被処理基体をウェハステージ32に配置する。図1に示す露光装置制御部326は露光装置3の露光環境を設定し、被処理基体上に製品マスクパターンを投影させる。露光後、被処理基体の製品レジストを露光後ベーク(PEB)及び現像処理し、集積回路パターンに各々含まれる配線パターンに対応する製品レジストパターンを得る。   (c) In step S305, the mask manufacturing apparatus 30 manufactures a product mask having a product mask pattern based on the mask data stored in the mask data storage unit 204. In step S306, a product wafer is used as a substrate to be processed, and a conductor such as aluminum (Al) or an aluminum alloy (Al-Si, Al-Cu-Si, etc.) is deposited on the substrate to be processed by sputtering or vapor deposition. Then, a conductive layer is formed to constitute a new substrate to be processed. That is, the “substrate to be processed” is changed to a “new substrate to be processed” as the manufacturing process proceeds, and is defined as a substrate on which a current processing process is performed. In step S307, a product resist is spin-coated on the substrate to be processed using a spin coater or the like. In step S308, the product mask having the product mask pattern is placed on the reticle stage 15 shown in FIG. 2, and the substrate to be processed is placed on the wafer stage 32. The exposure apparatus control unit 326 shown in FIG. 1 sets the exposure environment of the exposure apparatus 3 and projects a product mask pattern on the substrate to be processed. After the exposure, the product resist of the substrate to be processed is subjected to post-exposure baking (PEB) and development processing to obtain a product resist pattern corresponding to each wiring pattern included in the integrated circuit pattern.

(d) ステップS309で、危険部分と予測された座標に存在する製品レジストパターンを電子顕微鏡装置332で観察し、線幅CD及び製品2次電子信号波形を得る。ステップS310で、製品特徴量抽出部345は、図12のステップS205と同様に、複数の製品特徴量を抽出する。次に製品特徴量抽出部345は、危険部分と予測された座標に存在する複数の製品レジストパターンのそれぞれの線幅CD及び製品特徴量のデータセットを露光関数算出部347に送る。ステップS311で、露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンの線幅CDと一致する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出す。次に露光関数算出部347は、複数の製品特徴量の値を読み出した複数のモデル関数に代入し、複数の露光関数を算出する。   (d) In step S309, the product resist pattern existing at the coordinates predicted as the dangerous part is observed with the electron microscope apparatus 332, and the line width CD and the product secondary electron signal waveform are obtained. In step S310, the product feature amount extraction unit 345 extracts a plurality of product feature amounts in the same manner as in step S205 in FIG. Next, the product feature amount extraction unit 345 sends a data set of the line width CD and the product feature amount of each of the plurality of product resist patterns existing at the coordinates predicted as the dangerous portion to the exposure function calculation unit 347. In step S311, the exposure function calculation unit 347 reads from the model function storage unit 305 a plurality of model functions created with a dimensional standard that matches the line width CD of the product resist pattern. Next, the exposure function calculation unit 347 substitutes the values of the plurality of product feature amounts into the plurality of model functions that have been read, and calculates a plurality of exposure functions.

(e) ステップS312で、膜厚算出部346は、図9に示すように、算出された複数の露光関数の連立方程式の解である算出露光ズレ及び算出露光量を、危険部分ごとに算出する。ステップS313で、膜厚算出部346は、膜厚関数記憶部306から危険部分の線幅CDと一致する寸法規格で作成された図8に示す膜厚関数を読み出す。次に膜厚算出部346は、算出露光ズレ及び算出露光量のそれぞれの値を、読み出した膜厚関数に代入し、製品レジストパターンの膜厚を危険部分ごとに算出する。ステップS314で検査部350は、危険部分ごとに算出された製品レジストパターンの膜厚と、閾値記憶部207に保存されている閾値とを比較し、製品レジストパターンが閾値以上の膜厚を有しているか検査する。   (e) In step S312, as shown in FIG. 9, the film thickness calculation unit 346 calculates the calculated exposure deviation and the calculated exposure amount, which are solutions of the calculated simultaneous equations of the plurality of exposure functions, for each dangerous part. . In step S313, the film thickness calculation unit 346 reads from the film thickness function storage unit 306 a film thickness function shown in FIG. 8 created with a dimensional standard that matches the line width CD of the dangerous part. Next, the film thickness calculation unit 346 substitutes the values of the calculated exposure deviation and the calculated exposure dose into the read film thickness function, and calculates the film thickness of the product resist pattern for each dangerous part. In step S314, the inspection unit 350 compares the film thickness of the product resist pattern calculated for each dangerous part with the threshold value stored in the threshold value storage unit 207, and the product resist pattern has a film thickness equal to or greater than the threshold value. Check if it is.

(f) ステップS315で、検査部350は製品レジストパターンの膜厚と閾値との比較を基に、エッチング工程に進めるか否かを判断する。エッチング工程に進めると判断した場合は、ステップS316に進む。エッチング工程に進めないと判断した場合は、ステップS320に進む。ステップS320でエラー判定部351は、危険部分がOPC処理のやり直しで対処できるか、あるいは集積回路パターンの設計変更を要するか否かを判断する。OPC処理のやり直しで対処できる場合にはステップS302に戻り、光近接効果補正部348はOPC処理のパラメータを変更してOPC処理をやり直す。集積回路パターンの設計変更を要する場合にはステップS301に戻り、再設計された集積回路パターンの設計データを光近接効果補正部348は回路パターン記憶部202から読み出す。   (f) In step S315, the inspection unit 350 determines whether to proceed to the etching process based on the comparison between the film thickness of the product resist pattern and the threshold value. If it is determined to proceed to the etching process, the process proceeds to step S316. If it is determined not to proceed to the etching process, the process proceeds to step S320. In step S320, the error determination unit 351 determines whether the dangerous part can be dealt with by redoing the OPC process or whether the design change of the integrated circuit pattern is required. If it is possible to cope with the redoing of the OPC process, the process returns to step S302, and the optical proximity effect correcting unit 348 changes the parameter of the OPC process and redoes the OPC process. If it is necessary to change the design of the integrated circuit pattern, the process returns to step S301, and the optical proximity effect correction unit 348 reads out the design data of the redesigned integrated circuit pattern from the circuit pattern storage unit 202.

(g) ステップS316で、エッチング装置31は製品レジストパターンをマスクにして導電膜を選択的に除去し、被処理基体上に集積回路パターンを形成させる。ステップS317で電子顕微鏡装置332で形成された集積回路パターンを観察し、集積回路パターンのSEM画像を得る。検査部350は集積回路パターンのSEM画像を解析し、集積回路パターンに断線不良等が生じていないか検査する。ステップS318で、検査部350は検査結果を基に、次工程に進めるか否かを判断する。次工程に進めると判断した場合は、ステップS319に進む。次工程に進めないと判断した場合は、ステップS320に進む。ステップS319で絶縁膜及び回路パターンの形成を繰り返し、半導体装置を完成させる。   (g) In step S316, the etching apparatus 31 selectively removes the conductive film using the product resist pattern as a mask to form an integrated circuit pattern on the substrate to be processed. In step S317, the integrated circuit pattern formed by the electron microscope apparatus 332 is observed to obtain an SEM image of the integrated circuit pattern. The inspection unit 350 analyzes the SEM image of the integrated circuit pattern and inspects whether there is a disconnection defect or the like in the integrated circuit pattern. In step S318, the inspection unit 350 determines whether to proceed to the next process based on the inspection result. If it is determined to proceed to the next process, the process proceeds to step S319. If it is determined not to proceed to the next process, the process proceeds to step S320. In step S319, the formation of the insulating film and the circuit pattern is repeated to complete the semiconductor device.

以上、図13及び図15に示した第2の実施の形態に係る膜厚計測システム及び半導体装置の製造方法によれば、シミュレータ325で危険部分と予測された製品レジストパターンの部分の線幅CD測定のみならず、精度の高い膜厚測定も非破壊検査で可能となる。従来においては、シミュレーションで危険部分と予測された製品レジストパターンの部分は、SEM等の2次元形状計測装置を用いて線幅CD測定のみを行い、次工程に進めるか否かが判断されていた。図16に示す例では、太線で輪郭を示したレジストパターン51の危険部分151の線幅CDと細線で輪郭を示した設計データの線幅CDとを比較検証している。図20に示すように、危険部分151の設計線幅CDは112nmであるところ実測線幅CDは119.6nmであり、誤差は6.8%である。誤差の閾値が7%である場合、危険部分151は次工程に進むことが可能と判断される。図17に示す例では、レジストパターン52の太線で輪郭を示した危険部分152の線幅CDと細線で輪郭を示した設計データの線幅CDとを比較検証している。図20に示すように、危険部分152の設計線幅CDは112nmであるところ実測線幅CDは117.6nmであり、誤差は5.0%である。誤差の閾値が7%である場合、危険部分152は次工程に進むことが可能と判断される。図18に示す例では、太線で輪郭を示したレジストパターン53の危険部分153の線幅CDと細線で輪郭を示した設計データの線幅CDとを比較検証している。図20に示すように、危険部分153の設計線幅CDは186nmであるところ実測線幅CDは190.9nmであり、誤差は2.6%である。誤差の閾値が7%である場合、危険部分153は次工程に進むことが可能と判断される。図19に示す例では、太線で輪郭を示したレジストパターン55の危険部分155の線幅CDと細線で輪郭を示した設計データの線幅CDとを比較検証している。図20に示すように、危険部分155の設計線幅CDは184nmであるところ実測線幅CDは195.4nmであり、誤差は6.2%である。誤差の閾値が7%である場合、危険部分155は次工程に進むことが可能と判断される。しかし露光工程において、(8)式で表されるk1ファクタが年々低下するにつれ、線幅CDの検証のみで次工程に進むと、形成される配線パターンに断線不良が生じる事
態がでてきた。
As described above, according to the film thickness measurement system and the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment shown in FIGS. 13 and 15, the line width CD of the part of the product resist pattern predicted as a dangerous part by the simulator 325. Not only measurement but also highly accurate film thickness measurement is possible by nondestructive inspection. In the past, the product resist pattern part that was predicted to be a dangerous part in the simulation was determined only by measuring the line width CD using a two-dimensional shape measuring device such as SEM and proceeding to the next process. . In the example shown in FIG. 16, the line width CD of the dangerous portion 151 of the resist pattern 51 indicated by the thick line and the line width CD of the design data indicated by the thin line are compared and verified. As shown in FIG. 20, the design line width CD of the dangerous portion 151 is 112 nm, the actually measured line width CD is 119.6 nm, and the error is 6.8%. When the error threshold is 7%, it is determined that the dangerous portion 151 can proceed to the next process. In the example shown in FIG. 17, the line width CD of the dangerous portion 152 indicated by the thick line of the resist pattern 52 is compared with the line width CD of the design data indicated by the thin line. As shown in FIG. 20, the design line width CD of the critical portion 152 is 112 nm, the actually measured line width CD is 117.6 nm, and the error is 5.0%. When the error threshold is 7%, it is determined that the dangerous portion 152 can proceed to the next process. In the example shown in FIG. 18, the line width CD of the dangerous portion 153 of the resist pattern 53 indicated by the bold line is compared with the line width CD of the design data indicated by the thin line. As shown in FIG. 20, the design line width CD of the critical portion 153 is 186 nm, the actually measured line width CD is 190.9 nm, and the error is 2.6%. When the error threshold is 7%, it is determined that the dangerous portion 153 can proceed to the next process. In the example shown in FIG. 19, the line width CD of the dangerous portion 155 of the resist pattern 55 indicated by the bold line is compared with the line width CD of the design data indicated by the thin line. As shown in FIG. 20, the design line width CD of the critical portion 155 is 184 nm, the actually measured line width CD is 195.4 nm, and the error is 6.2%. When the error threshold is 7%, it is determined that the dangerous portion 155 can proceed to the next process. However, in the exposure step, the k 1 factor is represented by equation (8) as it decreases year by year, the only verification of the line width CD proceeding to the next step, a disconnection failure in a wiring pattern formed came out a situation arising .

k1 = HP × NA / λ …(8)
ここで、HPは半導体装置のハーフピッチ及びλは露光波長を示す。図21はメモリ系デバイスのハーフピッチと、露光波長、NA、及びk1ファクタとの関係を示し、図22はロジック系デバイスのハーフピッチと、露光波長、NA、及びk1ファクタとの関係を示す。次世代のリソグラフィ技術の量産技術が確立されていないため、メモリ系デバイスでは45nm世代まで、ロジック系デバイスでは32nm世代までArFレーザを用いたリソグラフィ技術が延命すると考えられている。そのため、(8)式で与えられるk1ファクタは年々低下し、リソグラフィの解像限界(k1=0.25程度)に近づこうとしている。したがって、ArFレーザを用いたリソグラフィ技術は今まで以上に低k1ファクタへの対策を講じることが重要になっている。
k 1 = HP × NA / λ (8)
Here, HP represents a half pitch of the semiconductor device, and λ represents an exposure wavelength. Figure 21 shows the relationship between the half pitch of the memory device and the exposure wavelength, NA, and k 1 factor, and Figure 22 shows the relationship between the half pitch of the logic device, the exposure wavelength, NA, and k 1 factor. Show. Since mass production technology for next-generation lithography technology has not been established, it is believed that the life of lithography technology using ArF lasers will extend to the 45 nm generation for memory devices and the 32 nm generation for logic devices. For this reason, the k 1 factor given by equation (8) decreases year by year, and is approaching the resolution limit of lithography (about k 1 = 0.25). Therefore, it is important for lithography technology using an ArF laser to take measures against a low k 1 factor more than ever.

k1ファクタの低下への対策としては、プロセスマージンを向上させるために、位相シフトマスク及び変形照明等を利用する超解像露光技術の導入、薄膜レジスト及び多層レジストプロセス等を利用する高解像レジストプロセス等の導入、及びマスク誤差、レンズ収差誤差、照明形状誤差、露光量誤差、及び焦点誤差等のリソグラフィ工程の誤差因子を高精度に制御する技術の導入等が検討されている。さらにk1ファクタの低下への対策として、露光工程における設計パターンの転写忠実度を上昇させるために、ルールベースOPCからモデルベースOPCへの移行が行われている。今後k1ファクタがリソグラフィの解像限界に近づくと、カスタム照明等のより強力な超解像露光技術や多重露光の導入が必要になる。また露光工程における設計パターンの転写忠実度をより上昇させるために、設計段階から半導体装置が完成するまで、シミュレーションで危険部分と判断された部分の線幅CD及び膜厚管理がより重要となってくる。 As countermeasures against the decrease of k 1 factor, in order to improve the process margin, introduction of super-resolution exposure technology using phase shift mask and modified illumination, etc., high resolution using thin film resist and multilayer resist process etc. The introduction of a resist process and the like, and the introduction of techniques for controlling error factors of the lithography process such as mask error, lens aberration error, illumination shape error, exposure amount error, and focus error with high accuracy are being studied. Further, as a countermeasure against a decrease in the k 1 factor, a transition from rule-based OPC to model-based OPC is performed in order to increase the transfer fidelity of the design pattern in the exposure process. Approaches the resolution limit of the future k 1 factor lithography, it is necessary to introduce a stronger super resolution exposure technology and multiple exposure such as custom illumination. In order to further increase the transfer fidelity of the design pattern in the exposure process, the line width CD and film thickness management of the part judged as a dangerous part in the simulation are more important from the design stage to the completion of the semiconductor device. come.

k1ファクタが0.40の場合に図23(a)に示すOPC処理されたマスクパターンを投影した場合に形成されるレジストパターンを図23(b)に示す。k1ファクタが0.35の場合に図24(a)に示すOPC処理されたマスクパターンを投影した場合に形成されるレジストパターンを図24(b)に示す。この場合、レジストパターンに2カ所の危険部分121a, 121bが確認される。k1ファクタが0.30の場合に図25(a)に示すOPC処理されたマスクパターンを投影した場合に形成されるレジストパターンを図25(b)に示す。この場合、レジストパターンに7カ所の危険部分122a, 122b, 122c, 122d, 122e, 122f, 122gのそれぞれが確認される。図23(b)、図24(b)、及び図25(b)に示すように、k1ファクタが低下すればするほど、転写忠実度も低下し危険部分の数が増える。 The resist pattern k 1 factor is formed when the projection of the mask pattern which has been OPC process shown in FIG. 23 (a) in the case of 0.40 shown in FIG. 23 (b). The resist pattern k 1 factor is formed when the projection of the mask pattern which has been OPC process shown in FIG. 24 (a) in the case of 0.35 shown in FIG. 24 (b). In this case, two dangerous parts 121a and 121b are confirmed in the resist pattern. The resist pattern k 1 factor is formed when the projection of the mask pattern which has been OPC process shown in FIG. 25 (a) in the case of 0.30 shown in FIG. 25 (b). In this case, each of the seven dangerous parts 122a, 122b, 122c, 122d, 122e, 122f, 122g is confirmed in the resist pattern. FIG. 23 (b), the FIG. 24 (b), the and as shown in FIG. 25 (b), as the k 1 factor is if reduced, transcription fidelity increases the number of dangerous parts decreases.

しかし、危険部分の線幅CDのみに着目してOPC処理のやり直し等をしても充分ではない。図26に示す例においては、線幅CD測定で問題ないと判定されたレジストパターンをマスクにして形成された130nm NANDフラッシュの配線パターンの複数のSEM画像の模式図を示している。複数のSEM画像のそれぞれは、横軸にレジストパターン形成時の焦点条件、縦軸にレジストパターン形成時の露光量をとってマトリックス状に配置されている。ここで、焦点条件0及び露光量190で形成されたレジストパターンをマスクにして形成された配線パターンには断線不良は確認されない。しかし、焦点条件+1及び露光量190で形成されたレジストパターンをマスクにして形成された配線パターンには、断線不良が生じている。このことは、プラス側にずれた焦点条件で形成されたレジストパターンは、たとえ線幅CDに問題がなくとも膜べりが生じ、導電層のエッチング工程に充分な膜厚が確保されなかったためと考えられる。したがって、レジストパターンの危険部分の線幅CD管理のみならず、膜厚管理も半導体装置の製造工程には重要となっている。これに対し、図13及び図15に示した第2の実施の形態に係る膜厚計測システム及び半導体装置の製造方法によれば、シミュレータ325で危険部分と予測された製品レジストパターンの部分の精度の高い膜厚測定が非破壊検査で可能となるため、半導体装置の製造工程において歩留まりの向上と製造時間の短縮をもたらす。なお、危険部分は製造時の条件出しにおいて着目すべきパターン、あるいは製造ラインにおける寸法モニタ部分として利用することも可能である。   However, it is not sufficient to redo the OPC process by focusing only on the line width CD of the dangerous part. In the example shown in FIG. 26, a schematic diagram of a plurality of SEM images of a wiring pattern of a 130 nm NAND flash formed using a resist pattern determined to have no problem in line width CD measurement as a mask is shown. Each of the plurality of SEM images is arranged in a matrix with the horizontal axis representing the focus condition when forming the resist pattern and the vertical axis representing the exposure amount when forming the resist pattern. Here, no disconnection failure is confirmed in the wiring pattern formed using the resist pattern formed under the focus condition 0 and the exposure amount 190 as a mask. However, in the wiring pattern formed using the resist pattern formed under the focus condition + 1 and the exposure amount 190 as a mask, a disconnection failure occurs. This is because the resist pattern formed under the focus condition shifted to the plus side caused film slip even if there was no problem with the line width CD, and a sufficient film thickness was not secured for the conductive layer etching process. It is done. Therefore, not only the line width CD management of the dangerous part of the resist pattern but also the film thickness management is important in the manufacturing process of the semiconductor device. On the other hand, according to the film thickness measurement system and the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment shown in FIGS. 13 and 15, the accuracy of the part of the product resist pattern predicted as a dangerous part by the simulator 325 High film thickness measurement is possible by non-destructive inspection, which leads to an improvement in yield and a reduction in manufacturing time in the semiconductor device manufacturing process. The dangerous part can also be used as a pattern to be noted in determining the conditions at the time of manufacturing, or as a dimension monitor part in the manufacturing line.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the embodiments of the present invention have been described as described above, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、第1の実施の形態の図11のステップS101では、寸法規格検証部360は、複数のテストレジストパターンのそれぞれの線幅CDの寸法実測値が「寸法規格」を満たすか否かを検証した。これに対し、寸法規格検証部360は複数のテストレジストパターンのそれぞれの線幅CDの寸法設計値が「寸法規格」を満たすか否かを検証してもよい。この場合、図12のステップS206で、露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンの線幅CDの寸法設計値に対応する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出せばよい。   For example, in step S101 of FIG. 11 of the first embodiment, the dimension standard verification unit 360 verifies whether or not the actual measured value of the line width CD of each of the plurality of test resist patterns satisfies the “dimensional standard”. did. On the other hand, the dimension standard verification unit 360 may verify whether or not the dimension design value of each line width CD of the plurality of test resist patterns satisfies the “dimension standard”. In this case, in step S206 of FIG. 12, the exposure function calculation unit 347 can read out a plurality of model functions created by the dimensional standard corresponding to the dimensional design value of the line width CD of the product resist pattern from the model function storage unit 305. That's fine.

あるいは図11のステップS101で、寸法規格検証部360は複数のテストレジストパターンのそれぞれが、隣接パターンとの距離に基づいて定められた「寸法規格」を満たすか否かを検証してもよい。この場合、図12のステップS206で、露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンの隣接パターンとの距離に対応する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出せばよい。   Alternatively, in step S101 in FIG. 11, the dimension standard verification unit 360 may verify whether or not each of the plurality of test resist patterns satisfies the “dimension standard” determined based on the distance from the adjacent pattern. In this case, in step S206 of FIG. 12, the exposure function calculation unit 347 only needs to read a plurality of model functions created by the dimensional standard corresponding to the distance from the adjacent pattern of the product resist pattern from the model function storage unit 305. .

さらには図11のステップS101で、寸法規格検証部360は複数のテストレジストパターンのそれぞれのパターン密度に基づいて定められた「寸法規格」を満たすか否かを検証してもよい。この場合、図12のステップS206で、露光関数算出部347は、モデル関数記憶部305から製品レジストパターンのパターン密度に対応する寸法規格で作成された複数のモデル関数を読み出せばよい。   Furthermore, in step S101 in FIG. 11, the dimension standard verification unit 360 may verify whether or not the “dimension standard” defined based on the pattern density of each of the plurality of test resist patterns is satisfied. In this case, in step S206 of FIG. 12, the exposure function calculation unit 347 may read a plurality of model functions created by the dimensional standard corresponding to the pattern density of the product resist pattern from the model function storage unit 305.

また、図15のステップS318で次工程に進めないと判断された場合、危険部分の断面形状を図13に示す膜厚測定装置333を用いて破壊検査方法により計測してもよい。その際に、危険部分の膜厚、側面の角度、上底と側面とが接する部分の曲率半径、及び側面と被処理基体とが接する部分の曲率半径を計測してもよい。   If it is determined in step S318 in FIG. 15 that the process does not proceed to the next process, the cross-sectional shape of the dangerous part may be measured by a destructive inspection method using the film thickness measuring device 333 shown in FIG. At that time, the film thickness of the dangerous portion, the angle of the side surface, the radius of curvature of the portion where the upper base and the side surface are in contact, and the radius of curvature of the portion where the side surface and the substrate to be processed are in contact may be measured.

さらに実施の形態では、リソグラフィ工程後の製品レジストパターンの膜厚の計測方法について説明したが、ステップS316で製品レジストパターンをマスクにして導電膜を選択的に除去するエッチング工程後に被処理基体上に形成される集積回路パターンの膜厚の計測にも実施の形態に係る膜厚計測方法は適用できる。具体的には、ステップS101の後、複数のテストレジストパターンのそれぞれを用いて導電体等からなるテスト回路パターンを形成する。その後、ステップS102からステップS105と同様にテスト回路パターンについて膜厚関数を算出する。さらに集積回路パターンの2次電子信号波形を電子顕微鏡装置332で取得し、ステップS203からステップS207と同様の方法により、被処理基体上に形成される集積回路パターンの膜厚を「製品パターン」の膜厚として算出することができる。   Further, in the embodiment, the method for measuring the film thickness of the product resist pattern after the lithography process has been described. However, in step S316, the conductive film is selectively removed using the product resist pattern as a mask, and then the conductive film is formed on the substrate to be processed. The film thickness measurement method according to the embodiment can be applied to the measurement of the film thickness of the integrated circuit pattern to be formed. Specifically, after step S101, a test circuit pattern made of a conductor or the like is formed using each of the plurality of test resist patterns. Thereafter, the film thickness function is calculated for the test circuit pattern in the same manner as in steps S102 to S105. Further, the secondary electron signal waveform of the integrated circuit pattern is acquired by the electron microscope apparatus 332, and the film thickness of the integrated circuit pattern formed on the substrate to be processed is set to “product pattern” by the same method as in steps S203 to S207. It can be calculated as the film thickness.

また上述した膜厚計測方法は、時系列的につながった一連の処理あるいは操作として表現可能である。したがって、膜厚計測方法をコンピュータシステムで実行するために、コンピュータシステム内のプロセッサなどが果たす複数の機能を特定するコンピュータプログラム製品で図12に示した膜厚計測方法を実現可能である。ここで、コンピュータプログラム製品は、コンピュータシステムに入出力可能な記録媒体あるいは記録装置等をいう。記録媒体としては、メモリ装置、磁気ディスク装置、光ディスク装置、その他のプログラムを記録することができるような装置が含まれる。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明からは妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   The film thickness measurement method described above can be expressed as a series of processes or operations connected in time series. Therefore, in order to execute the film thickness measurement method by the computer system, the film thickness measurement method shown in FIG. 12 can be realized by a computer program product that specifies a plurality of functions performed by a processor or the like in the computer system. Here, the computer program product refers to a recording medium, a recording device, or the like that can be input and output to a computer system. The recording medium includes a memory device, a magnetic disk device, an optical disk device, and other devices capable of recording other programs. As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

本発明の第1の実施の形態に係る膜厚計測システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the film thickness measurement system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る縮小投影露光装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a reduced projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るテストレジストパターンを上面から観察した顕微鏡画像である。It is the microscope image which observed the test resist pattern which concerns on the 1st Embodiment of this invention from the upper surface. 本発明の第1の実施の形態に係るテストレジストパターンの断面図である。It is sectional drawing of the test resist pattern which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るテストレジストパターンのモデル2次電子信号波形を示すグラフ(その1)である。It is a graph (the 1) which shows the model secondary electron signal waveform of the test resist pattern which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るテストレジストパターンのモデル2次電子信号波形を示すグラフ(その2)である。It is a graph (the 2) which shows the model secondary electron signal waveform of the test resist pattern which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモデル関数を示すグラフである。It is a graph which shows the model function which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る膜厚関数を示すグラフである。It is a graph which shows the film thickness function which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る露光関数を示すグラフである。It is a graph which shows the exposure function which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る露光装置の露光条件を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the exposure conditions of the exposure apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモデル関数及び膜厚関数の算出方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the calculation method of the model function and film thickness function which concern on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る膜厚計測方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the film thickness measuring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る膜厚計測システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the film thickness measurement system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る予測レジストパターンを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the prediction resist pattern which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るレジストパターンの第1の走査電子顕微鏡画像の模式図である。It is a schematic diagram of the 1st scanning electron microscope image of the resist pattern which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るレジストパターンの第2の走査電子顕微鏡画像の模式図である。It is a schematic diagram of the 2nd scanning electron microscope image of the resist pattern which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るレジストパターンの第3の走査電子顕微鏡画像の模式図である。It is a schematic diagram of the 3rd scanning electron microscope image of the resist pattern which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るレジストパターンの第4の走査電子顕微鏡画像の模式図である。It is a schematic diagram of the 4th scanning electron microscope image of the resist pattern which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る設計線幅と実測線幅の関係を示す表である。It is a table | surface which shows the relationship between the design line width which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and measured line width. 本発明の第2の実施の形態に係るメモリ系デバイスのハーフピッチと、露光波長、NA、及びktファクタとの関係を示す表である。And half pitch of the memory system devices according to a second embodiment of the present invention, the exposure wavelength, which is a table showing the relationship between the NA, and k t factor. 本発明の第2の実施の形態に係るロジック系デバイスのハーフピッチと、露光波長、NA、及びktファクタとの関係を示す表である。And half pitch of the logic system device according to a second embodiment of the present invention, the exposure wavelength, which is a table showing the relationship between the NA, and k t factor. 本発明の第2の実施の形態に係る光近接効果補正されたマスクパターンと、マスクパターンを投影して形成されるレジストパターンの第1の模式図である。It is a 1st schematic diagram of the resist pattern formed by projecting the mask pattern by which the optical proximity effect correction | amendment which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and a mask pattern is projected. 本発明の第2の実施の形態に係る光近接効果補正されたマスクパターンと、マスクパターンを投影して形成されるレジストパターンの第2の模式図である。It is the 2nd schematic diagram of the resist pattern formed by projecting the mask pattern by which the optical proximity effect correction | amendment which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and a mask pattern is projected. 本発明の第2の実施の形態に係る光近接効果補正されたマスクパターンと、マスクパターンを投影して形成されるレジストパターンの第3の模式図である。It is the 3rd schematic diagram of the resist pattern formed by projecting the mask pattern by which the optical proximity effect correction | amendment which concerns on the 2nd Embodiment of this invention was corrected, and a mask pattern. 本発明の第2の実施の形態に係る焦点条件と露光量のマトリックス状に配置された、配線パターンの走査電子顕微鏡画像の模式図である。It is a schematic diagram of the scanning electron microscope image of a wiring pattern arrange | positioned in the matrix form of the focus conditions and exposure amount which concern on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

5…テストレジストパターン
6AA, 6AB, 6AC, ・・・・・, 6AN, 6BA, 6BB, 6BC, ・・・・・, 6BN, 6CA, 6CB, 6CC, ・・・・・, 6BN, ・・・・・, 6NA, 6NB, 6NC, ・・・・・, 6NN…露光条件
203…寸法規格記憶部
325…シミュレータ
332…電子顕微鏡装置
333…膜厚測定装置
341…モデル特徴量抽出部
342…モデル関数算出部
343…膜厚関数算出部
345…製品特徴量抽出部
346…膜厚算出部
347…露光関数算出部
5 ... Test resist pattern
6AA, 6AB, 6AC, ..., 6AN, 6BA, 6BB, 6BC, ..., 6BN, 6CA, 6CB, 6CC, ..., 6BN, ..., 6NA, 6NB, 6NC, ..., 6NN ... exposure conditions
203 ... Dimensional standard storage
325 ... Simulator
332 ... Electron microscope device
333 ... Film thickness measuring device
341 ... Model feature extraction unit
342 ... Model function calculator
343 ... Film thickness function calculator
345… Product feature extraction unit
346 ... Thickness calculator
347 ... Exposure function calculator

Claims (5)

製品パターンの製品2次電子信号波形を取得するステップと、
前記製品2次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出するステップと、
前記製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、前記製品パターンの膜厚を計測するステップ
とを有することを特徴とする膜厚計測方法。
Obtaining a product secondary electron signal waveform of a product pattern;
Extracting a plurality of product feature quantities from the product secondary electron signal waveform;
Measuring the film thickness of the product pattern using a plurality of pre-calculated model functions, wherein each of the plurality of model feature quantities and the plurality of exposure conditions of the test pattern having the same dimensional standard as the product pattern is an unknown number; A film thickness measuring method characterized by comprising:
前記複数の露光条件のそれぞれは、焦点条件及び露光量の少なくとも一方であることを特徴とする請求項1に記載の膜厚計測方法。   2. The film thickness measuring method according to claim 1, wherein each of the plurality of exposure conditions is at least one of a focus condition and an exposure amount. 前記寸法規格は、前記製品パターンの寸法実測値、前記製品パターンの寸法設計値、前記製品パターンの隣接パターンとの距離、及び前記製品パターンのパターン密度のいずれかに基づくことを特徴とする請求項1又は2記載の膜厚計測方法。   The dimensional standard is based on one of an actual measurement value of the product pattern, a dimensional design value of the product pattern, a distance from an adjacent pattern of the product pattern, and a pattern density of the product pattern. 3. The method for measuring a film thickness according to 1 or 2. 前記製品パターンの膜厚とは、リソグラフィ工程後の製品レジストパターンの膜厚及びエッチング工程後の集積回路パターンの膜厚の何れかであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の膜厚計測方法。   4. The film thickness of the product pattern is any one of a film thickness of a product resist pattern after a lithography process and a film thickness of an integrated circuit pattern after an etching process. The film thickness measuring method described in 1. 膜厚計測システムの中央演算処理装置に、
製品パターンの製品2次電子信号波形を取得する手順と、
前記製品2次電子信号波形から複数の製品特徴量を抽出する手順と、
前記製品パターンと寸法規格が同じテストパターンの複数のモデル特徴量と複数の露光条件のそれぞれを未知数とする、予め算出された複数のモデル関数を用い、前記製品パターンの膜厚を計測する手順
とを実行させるための膜厚計測プログラム。
In the central processing unit of the film thickness measurement system,
A procedure for obtaining a product secondary electron signal waveform of a product pattern;
Extracting a plurality of product feature quantities from the product secondary electron signal waveform;
A procedure for measuring the film thickness of the product pattern using a plurality of pre-calculated model functions, wherein each of a plurality of model feature quantities and a plurality of exposure conditions of the test pattern having the same dimensional standard as the product pattern is an unknown. Film thickness measurement program to execute.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012053072A (en) * 2011-12-12 2012-03-15 Hitachi High-Technologies Corp Pattern measurement method and pattern measuring device
JP2014016361A (en) * 2013-09-25 2014-01-30 Hitachi High-Technologies Corp Pattern dimension calculation method and image analysis device

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