[第1の実施形態]
以下、本発明の好ましい第1の実施形態につき図1(a)〜図17を参照して説明する。図1(a)は本実施形態に係る評価装置1を示し、図1(b)は本実施形態に係るデバイス製造システムDMSを示す。図1(b)において、デバイス製造システムDMSは、半導体ウェハ(以下、ウェハと称する)の表面(以下、ウェハ面とも称する)に薄膜を形成する薄膜形成装置700、ウェハ面に対するレジスト(すなわち、感光性材料)の塗布及び現像を行うコータ・デベロッパ200、レジストが塗布されたウェハ面に半導体デバイス等の回路パターンを露光する露光装置100、並びに露光及び現像後にウェハ面に形成されるパターン(構造体)を用いてこのパターンの加工条件(例えば、露光装置100における露光条件)を評価する評価装置1を備えている。露光装置100としては、例えば米国特許出願公開第2007/242247号明細書等に開示されている液浸型のスキャニングステッパー(走査型の投影露光装置)が使用される。さらに、デバイス製造システムDMSは、現像後のウェハを加工するエッチング装置300、ウェハ面に形成されたパターンの線幅及び高さなどの形状に関する検査を行う走査型電子顕微鏡(SEM)400、これらの装置間でウェハを搬送する搬送系500、及びこれらの装置間での制御情報の仲介及び加工条件の良否判定等を行うホストコンピュータ600を備えている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a preferred first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A shows an evaluation apparatus 1 according to this embodiment, and FIG. 1B shows a device manufacturing system DMS according to this embodiment. 1B, a device manufacturing system DMS includes a thin film forming apparatus 700 that forms a thin film on a surface (hereinafter also referred to as a wafer surface) of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer), and a resist (that is, a photosensitive film). Coater / developer 200 for applying and developing a conductive material), an exposure apparatus 100 for exposing a circuit pattern such as a semiconductor device on the wafer surface coated with a resist, and a pattern (structure) formed on the wafer surface after exposure and development ) Is used to evaluate the processing conditions (for example, the exposure conditions in the exposure apparatus 100) of this pattern. As the exposure apparatus 100, for example, an immersion scanning stepper (scanning projection exposure apparatus) disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2007/242247 is used. Further, the device manufacturing system DMS includes an etching apparatus 300 for processing a developed wafer, a scanning electron microscope (SEM) 400 for inspecting a shape such as a line width and a height of a pattern formed on the wafer surface, A transfer system 500 for transferring wafers between apparatuses, and a host computer 600 for mediating control information between these apparatuses and determining the quality of processing conditions are provided.
図1(a)において、評価装置1は、略円板形のウェハ10を支持するステージ5を備え、図1(b)の搬送系500によって搬送されてくるウェハ10は、ステージ5の上面に載置され、例えば真空吸着によって固定保持される。以下、傾斜していない状態のステージ5の上面に平行な面(つまり、水平面)において、図1(a)の紙面に平行な方向にX軸を取り、図1(a)の紙面に垂直な方向にY軸を取り、X軸及びY軸を含む面に垂直な方向にZ軸を取って説明する。なお、後述の図2(b)、(c)では、ウェハ10等の表面に平行な面において、直交する2つの軸をX軸及びY軸として、これらのX軸及びY軸を含む面に垂直な軸をZ軸としている。図1(a)において、ステージ5は、ステージ5の上面の中心における法線CAを回転軸とする回転角度φ1を制御する第1駆動部(不図示)と、例えばステージ5の上面の中心を通り、図1(a)の紙面に垂直な(図1(a)のY軸と平行な)軸TA(以下、チルト軸TAと称する)を回転軸とするステージ5の傾斜角であるチルト角φ2を制御する第2駆動部(不図示)とを介してベース部材(不図示)に支持されている。なお、チルト角φ2はウェハ10のウェハ面のチルト角でもある。また、本実施形態では、そのウェハ面の法線はステージ5の法線CAと平行であるため、そのウェハ面の法線も法線CAと称する。
In FIG. 1A, the evaluation apparatus 1 includes a stage 5 that supports a substantially disk-shaped wafer 10, and the wafer 10 that is transported by the transport system 500 in FIG. It is placed and fixed, for example, by vacuum suction. Hereinafter, in a plane (that is, a horizontal plane) parallel to the upper surface of the stage 5 that is not inclined, the X axis is taken in a direction parallel to the plane of FIG. 1A and is perpendicular to the plane of FIG. A description will be given by taking the Y axis in the direction and the Z axis in the direction perpendicular to the plane including the X axis and the Y axis. 2B and 2C, which will be described later, in a plane parallel to the surface of the wafer 10 or the like, two orthogonal axes are taken as an X axis and a Y axis, and the plane includes these X axis and Y axis. The vertical axis is the Z axis. In FIG. 1A, the stage 5 has a first drive unit (not shown) that controls a rotation angle φ1 with a normal CA at the center of the upper surface of the stage 5 as a rotation axis, and the center of the upper surface of the stage 5, for example. As shown, the tilt angle that is the tilt angle of the stage 5 with the axis TA (hereinafter referred to as the tilt axis TA) perpendicular to the paper surface of FIG. 1A (parallel to the Y axis of FIG. 1A) as the rotation axis. It is supported by a base member (not shown) via a second drive unit (not shown) that controls φ2. The tilt angle φ2 is also the tilt angle of the wafer surface of the wafer 10. In the present embodiment, the normal of the wafer surface is parallel to the normal CA of the stage 5, and therefore the normal of the wafer surface is also referred to as the normal CA.
評価装置1はさらに、ステージ5に保持されたウェハ10の表面(つまり、ウェハ面)に照明光ILIを平行光として照射する照明系20と、照明光ILIの照射を受けたウェハ面から射出する光(正反射光や回折光等)を集光する受光系30と、受光系30により集光された光を受けてウェハ面の像を検出する撮像装置35と、撮像装置35から出力される画像信号の処理等を行う演算部50と、を備えている。撮像装置35は、ウェハ面の像を形成する結像レンズ35aと、例えばCCDやCMOS等の2次元の撮像素子35bとを有し、撮像素子35bはウェハ10の全面の像を一括して撮像して画像信号を出力する。演算部50は、撮像装置35から入力されたウェハ10の画像信号に基づいてウェハ10のデジタル画像(例えば、画素毎の信号強度、画素の信号がショット毎に平均化された信号強度、又は画素の信号がショットより小さい領域毎に平均化された信号強度等)の情報を生成する画像処理部40と、画像処理部40から出力される画像情報を処理する演算部60a,60b,60cを含む検査部60と、画像処理部40及び検査部60の動作等を制御する制御部80と、画像に関する情報等を記憶する記憶部85と、得られる加工条件の評価結果をホストコンピュータ600に出力する信号出力部90とを備えている。なお、評価装置1は、得られる加工条件(露光条件)の評価結果をホストコンピュータ600を介して、又はホストコンピュータ600を介することなく露光装置100又はエッチング装置300等の制御部(不図示)に出力してもよい。なお、演算部50を全体としてコンピュータより構成し、検査部60及び制御部80等をコンピュータのソフトウェア上の機能としてもよい。
The evaluation apparatus 1 further emits the illumination system 20 that irradiates the illumination light ILI as parallel light onto the surface of the wafer 10 held on the stage 5 (that is, the wafer surface), and the wafer surface that is irradiated with the illumination light ILI. A light receiving system 30 that collects light (regularly reflected light, diffracted light, etc.), an imaging device 35 that receives light collected by the light receiving system 30 and detects an image on the wafer surface, and an output from the imaging device 35. And an arithmetic unit 50 for processing an image signal and the like. The imaging device 35 includes an imaging lens 35a that forms an image on the wafer surface, and a two-dimensional imaging device 35b such as a CCD or a CMOS, and the imaging device 35b collectively captures an image of the entire surface of the wafer 10. To output an image signal. Based on the image signal of the wafer 10 input from the imaging device 35, the arithmetic unit 50 is a digital image of the wafer 10 (for example, signal intensity for each pixel, signal intensity obtained by averaging pixel signals for each shot, or pixel An image processing unit 40 that generates information on the signal intensity averaged for each region smaller than the shot), and arithmetic units 60a, 60b, and 60c that process the image information output from the image processing unit 40. The inspection unit 60, the control unit 80 that controls the operation of the image processing unit 40 and the inspection unit 60, the storage unit 85 that stores information about the image, and the like, and the evaluation result of the obtained processing conditions is output to the host computer 600. And a signal output unit 90. Note that the evaluation apparatus 1 sends the evaluation result of the processing conditions (exposure conditions) obtained to a control unit (not shown) such as the exposure apparatus 100 or the etching apparatus 300 via the host computer 600 or without the host computer 600. It may be output. The calculation unit 50 may be configured as a computer as a whole, and the inspection unit 60, the control unit 80, and the like may be functions on the software of the computer.
評価装置1において、照明系20は、照明光を射出する照明ユニット21と、照明ユニット21から射出された照明光をウェハ面に向けて平行光として反射する照明側凹面鏡25とを有する。照明ユニット21は、メタルハライドランプ又は水銀ランプ等の光源部22と、制御部80の指令により光源部22からの光のうち所定の波長(例えば相異なる波長λ1、λ2、λ3等)の光を選択しその強度を調節する調光部23と、調光部23で選択され強度が調節された光を所定の射出面から照明側凹面鏡25へ射出する導光ファイバ24とを有する。一例として、波長λ1は248nm、λ2は265nm、λ3は313nmである。この場合、導光ファイバ24の射出面が照明側凹面鏡25の焦点面に配置されているため、照明側凹面鏡25で反射される照明光ILIは平行光束となってウェハ面に照射される。ウェハ10に対する照明光の入射角θ1は、制御部80の指令によりステージ5のチルト角φ2を制御することにより調整可能である。ここで、ウェハ10への照明光の入射角θ1は、照明側凹面鏡25から反射した光の主光線とウェハ面の法線CAとの成す角とする。
In the evaluation apparatus 1, the illumination system 20 includes an illumination unit 21 that emits illumination light, and an illumination-side concave mirror 25 that reflects illumination light emitted from the illumination unit 21 toward the wafer surface as parallel light. The illumination unit 21 selects light of a predetermined wavelength (for example, different wavelengths λ1, λ2, λ3, etc.) from the light source unit 22 such as a metal halide lamp or a mercury lamp and light from the light source unit 22 according to a command from the control unit 80 The light control unit 23 adjusts the intensity, and the light guide fiber 24 that outputs the light selected by the light control unit 23 and adjusted in intensity from a predetermined emission surface to the illumination-side concave mirror 25. As an example, the wavelength λ1 is 248 nm, λ2 is 265 nm, and λ3 is 313 nm. In this case, since the exit surface of the light guide fiber 24 is disposed on the focal plane of the illumination-side concave mirror 25, the illumination light ILI reflected by the illumination-side concave mirror 25 is irradiated as a parallel light beam onto the wafer surface. The incident angle θ1 of the illumination light with respect to the wafer 10 can be adjusted by controlling the tilt angle φ2 of the stage 5 according to a command from the control unit 80. Here, the incident angle θ1 of the illumination light to the wafer 10 is an angle formed between the principal ray of the light reflected from the illumination-side concave mirror 25 and the normal line CA of the wafer surface.
また、導光ファイバ24と照明側凹面鏡25との間には、導光ファイバ24から射出した光の光路上へ挿脱可能に偏光フィルタ26(以下、照明側偏光フィルタ26と称する)が設けられている。一例として照明側偏光フィルタ26は、制御部80の指令に基づきモーター等の不図示の駆動部により光路上へ挿脱される。図1(a)に示すように、照明側偏光フィルタ26を導光ファイバ24から射出した光の光路上から抜去した状態では、ウェハ10からの回折光ILDを利用した検査(以下、回折検査と称する)が行われる。一方、図2(a)に示すように、照明側偏光フィルタ26を光路上に挿入した状態では、偏光(本実施形態では構造性複屈折による偏光状態の変化)を利用した検査(以下、偏光検査と称する)が行われる。なお、このような偏光検査は、偏光消光比(Polarization Extinction Ratio: PER)を利用した検査という意味でPER検査とも呼ばれている。照明側偏光フィルタ26は、例えば、透過軸を有する偏光板(直線偏光板)であり、図2(a)に示すように、導光ファイバ24の射出面から射出された光が入射する面(以下、入射面と称する)26aを有する。照明側偏光フィルタ26は、入射面26aの中心を通り、入射面26aと直交する軸を回転軸として回転可能である。一例として照明側偏光フィルタ26は、制御部80の指令に基づきモーター等の不図示の駆動部により回転される。
A polarizing filter 26 (hereinafter referred to as an illumination-side polarizing filter 26) is provided between the light guide fiber 24 and the illumination-side concave mirror 25 so that it can be inserted into and removed from the optical path of the light emitted from the light-guide fiber 24. ing. As an example, the illumination-side polarizing filter 26 is inserted into and removed from the optical path by a driving unit (not shown) such as a motor based on a command from the control unit 80. As shown in FIG. 1A, when the illumination side polarizing filter 26 is removed from the optical path of the light emitted from the light guide fiber 24, an inspection using the diffracted light ILD from the wafer 10 (hereinafter referred to as a diffraction inspection). Is performed). On the other hand, as shown in FIG. 2A, in the state where the illumination side polarizing filter 26 is inserted in the optical path, an inspection using polarized light (change in the polarization state due to structural birefringence in the present embodiment) (hereinafter referred to as polarization). Called inspection). Such a polarization inspection is also called a PER inspection in the sense of an inspection using a polarization extinction ratio (PER). The illumination-side polarizing filter 26 is, for example, a polarizing plate (linear polarizing plate) having a transmission axis. As shown in FIG. 2A, the surface on which light emitted from the exit surface of the light guide fiber 24 is incident ( (Hereinafter referred to as the incident surface) 26a. The illumination side polarizing filter 26 is rotatable about an axis passing through the center of the incident surface 26a and orthogonal to the incident surface 26a. As an example, the illumination-side polarizing filter 26 is rotated by a driving unit (not shown) such as a motor based on a command from the control unit 80.
受光系30は、ステージ5に対向して配置された受光側凹面鏡31を有し、ウェハ面から射出する平行光は受光側凹面鏡31により撮像装置35に集光され、撮像装置35の撮像素子35bの撮像面にウェハ10の像が結像される。また、受光側凹面鏡31と撮像装置35との間には、受光側凹面鏡31で反射した光の光路上へ挿脱可能に偏光フィルタ32(以下、受光側偏光フィルタ32と称する。)が設けられている。一例として受光側偏光フィルタ32は、制御部80の指令に基づきモーター等の不図示の駆動部により受光側偏光フィルタ32が光路へ挿脱される。図1(a)に示すように、受光側偏光フィルタ32を光路から取り出した状態で回折検査が行われる。一方、図2(a)に示すように、受光側偏光フィルタ32を光路に挿入した状態で偏光検査が行われる。受光側偏光フィルタ32も、照明側偏光フィルタ26と同様に、例えば、透過軸を有する偏光板(直線偏光板)であり、図2(a)に示すように、受光側凹面鏡31で反射された光が入射する面(以下、入射面と称する)32aを有する。受光側偏光フィルタ32も、入射面32aの中心を通り、入射面32aと直交する軸を回転軸として回転可能である。すなわち、受光側偏光フィルタ32の透過軸の方位を任意の方位に設定可能である。一例として受光側偏光フィルタ32は、制御部80の指令に基づきモーター等の不図示の駆動部により回転される。偏光検査において通常、受光側偏光フィルタ32の偏光方向(すなわち、受光側偏光フィルタ32の透過軸の方向)は、照明側偏光フィルタ26の偏光方向(すなわち、照明側偏光フィルタ26の透過軸の方向)に対して直交したクロスニコル状態に設定される。
The light receiving system 30 has a light receiving side concave mirror 31 disposed so as to face the stage 5, and parallel light emitted from the wafer surface is condensed on the image pickup device 35 by the light receiving side concave mirror 31, and the image pickup element 35 b of the image pickup device 35 is collected. An image of the wafer 10 is formed on the imaging surface. Further, a polarizing filter 32 (hereinafter referred to as a light receiving side polarizing filter 32) is provided between the light receiving side concave mirror 31 and the imaging device 35 so as to be able to be inserted into and removed from the optical path of the light reflected by the light receiving side concave mirror 31. ing. As an example, the light receiving side polarizing filter 32 is inserted into and removed from the optical path by a driving unit (not shown) such as a motor based on a command from the control unit 80. As shown in FIG. 1A, the diffraction inspection is performed with the light-receiving side polarizing filter 32 taken out from the optical path. On the other hand, as shown in FIG. 2A, the polarization inspection is performed with the light-receiving side polarizing filter 32 inserted in the optical path. Similarly to the illumination side polarizing filter 26, the light receiving side polarizing filter 32 is, for example, a polarizing plate (linear polarizing plate) having a transmission axis, and is reflected by the light receiving side concave mirror 31, as shown in FIG. It has a surface on which light is incident (hereinafter referred to as an incident surface) 32a. The light-receiving side polarizing filter 32 can also rotate about an axis passing through the center of the incident surface 32a and orthogonal to the incident surface 32a. That is, the direction of the transmission axis of the light receiving side polarizing filter 32 can be set to an arbitrary direction. As an example, the light-receiving side polarizing filter 32 is rotated by a driving unit (not shown) such as a motor based on a command from the control unit 80. In the polarization inspection, the polarization direction of the light-receiving side polarizing filter 32 (that is, the direction of the transmission axis of the light-receiving side polarizing filter 32) is usually the polarization direction of the illumination-side polarizing filter 26 (that is, the direction of the transmission axis of the illumination-side polarizing filter 26). ) Is set to a crossed Nicols state orthogonal to.
制御部80の指令により検査部60は、本実施形態では、検査部60は、後述のように画像処理部40から供給されるウェハ面のデジタル画像を処理して、ウェハ10を露光した露光装置100の露光量(いわゆる、ドーズ)、フォーカス位置、露光波長(中心波長及び/又は半値幅)、及び液浸法で露光する場合の投影光学系とウェハとの間の液体の温度等の複数の露光条件のうちの所定の露光条件を評価する。その露光条件の評価結果は必要に応じて露光装置100内の制御部(不図示)に供給され、その評価結果に応じて露光装置100はその露光条件の補正(例えばオフセット又はばらつき等の補正)を行うことができる。
In accordance with an instruction from the control unit 80, the inspection unit 60, in this embodiment, the exposure unit 60 exposes the wafer 10 by processing a digital image of the wafer surface supplied from the image processing unit 40 as will be described later. 100 exposure amounts (so-called dose), focus position, exposure wavelength (center wavelength and / or half-value width), and a plurality of temperatures such as the temperature of the liquid between the projection optical system and the wafer when the exposure is performed by the immersion method. A predetermined exposure condition among the exposure conditions is evaluated. The evaluation result of the exposure condition is supplied to a control unit (not shown) in the exposure apparatus 100 as necessary, and the exposure apparatus 100 corrects the exposure condition (for example, correction of offset or variation) according to the evaluation result. It can be performed.
また、ウェハ10は、露光装置100により最上層のレジストに対してレチクルを介して所定のパターンが投影露光され、コータ・デベロッパ200による現像後、搬送系500により、評価装置1のステージ5上に搬送される。このとき、ウェハ10は、搬送途中で不図示のアライメント機構によりウェハ面に形成されたパターン、ウェハ面に形成されたマーク(例えば、サーチアライメントマーク等)、又はウェハ10の外縁部(例えば、ノッチやオリエンテーションフラット等)を基準としてアライメントが行われた状態で、ステージ5上に搬送される。ウェハ面には、図2(b)に示すように、露光装置100による露光によりレチクルのパターンを単位とする露光対象の領域11が所定の間隔で形成される。以下、この露光対象の領域11をショット11と称する。例えば、複数のショット11が直交する2つの方向(例えば、X方向及びY方向)にそれぞれ所定間隔で配列される。ショットにはレチクルのパターンが1つだけ露光されたものがある一方、レチクルのパターンが複数、繋ぎ合わされて露光されたものもある。一例として各ショット11には、半導体デバイスの回路パターンとしてY軸方向を長手とするライン状のパターンがX軸方向に沿って繰り返し形成されている。ここで、X軸方向に沿って繰り返し形成されたライン状のパターンを繰り返しパターン12と称する。なお、繰り返しパターンは、ライン状のパターンに限らず、ホール状のパターン等であってもよい。また、図2繰り返しパターン12は例えばレジストパターン等の誘電体を材料とするパターンでもよく、金属を材料とするパターンでもよい。また、ショットの内で、露光工程を経て最終的に単独のデバイスとなる領域(いわゆる、チップ)は、ショットの内に複数存在することもあれば、1つのショットが1つのチップとなる場合もある。なお、一つのショット11中には複数のチップ領域が含まれていることが多いが、図2(b)では分かりやすく一つのショット中に一つのチップ領域があるものとしている。
A predetermined pattern is projected and exposed on the wafer 10 via the reticle by the exposure apparatus 100 through the reticle by the exposure apparatus 100. After development by the coater / developer 200, the wafer 10 is placed on the stage 5 of the evaluation apparatus 1 by the transport system 500. Be transported. At this time, the wafer 10 is subjected to a pattern formed on the wafer surface by an alignment mechanism (not shown), a mark (for example, a search alignment mark) formed on the wafer surface, or an outer edge portion (for example, a notch) of the wafer 10 during the transfer. Or an orientation flat) and the like are conveyed on the stage 5 in an aligned state. As shown in FIG. 2B, exposure target regions 11 having a reticle pattern as a unit are formed at predetermined intervals on the wafer surface by exposure by the exposure apparatus 100. Hereinafter, the region 11 to be exposed is referred to as a shot 11. For example, the plurality of shots 11 are arranged at predetermined intervals in two orthogonal directions (for example, the X direction and the Y direction). Some shots have only one reticle pattern exposed, while others have a plurality of reticle patterns connected and exposed. As an example, each shot 11 is repeatedly formed with a line pattern having a longitudinal direction in the Y-axis direction as a circuit pattern of the semiconductor device along the X-axis direction. Here, the line-shaped pattern repeatedly formed along the X-axis direction is referred to as a repeated pattern 12. The repeated pattern is not limited to a line pattern, and may be a hole pattern or the like. 2 may be a pattern made of a dielectric material such as a resist pattern or a pattern made of a metal. In addition, there may be a plurality of regions (so-called chips) that eventually become a single device after the exposure process in a shot, or a single shot may become a single chip. is there. Although one shot 11 often includes a plurality of chip areas, FIG. 2B shows that one chip area is included in one shot for easy understanding.
以上のように構成される評価装置1を用いて、ウェハ面の回折検査を行うには、制御部80が記憶部85に記憶されたレシピ情報(例えば、検査条件や手順等)を読み込み、以下の処理を行う。まず、図1(a)に示すように照明側偏光フィルタ26及び受光側偏光フィルタ32を光路から取り出し、搬送系500により、ウェハ10をステージ5上に搬送する。なお、搬送途中で不図示のアライメント機構により得られたウェハ10の位置情報に基づいて、ウェハ10はステージ5上の所定の位置に所定の方向で載置される。
In order to perform the diffraction inspection of the wafer surface using the evaluation apparatus 1 configured as described above, the control unit 80 reads recipe information (for example, inspection conditions and procedures) stored in the storage unit 85, and Perform the process. First, as shown in FIG. 1A, the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are taken out from the optical path, and the wafer 10 is transferred onto the stage 5 by the transfer system 500. Note that the wafer 10 is placed at a predetermined position on the stage 5 in a predetermined direction based on position information of the wafer 10 obtained by an alignment mechanism (not shown) during the conveyance.
次に、ウェハ面における照明光ILIの入射面(すなわち、図1(a)におけるX−Z平面)と、各ショット11内の繰り返しパターン12の繰り返し方向(図2(b)参照)とが一致するように(すなわち、ラインパターンの場合、ラインの長手方向に対して直交するように)ステージ5の回転角度φ1を調整する。また、繰り返しパターン12のピッチをP、ウェハ10に入射する照明光ILIの波長をλ、照明光ILIの入射角(照明光ILIの主光線がウェハ面の法線CAと成す角度)をθ1、ウェハ面から射出する検出対象のn次(nは0以外の整数)の回折光ILDの回折角(回折光ILDがウェハ面の法線CAと成す角度)をθ2としたとき、次の式(1)を満足するようにステージ5のチルト角φ2を調整する。
Next, the incident surface of the illumination light ILI on the wafer surface (that is, the XZ plane in FIG. 1A) coincides with the repeating direction of the repeated pattern 12 in each shot 11 (see FIG. 2B). In other words, the rotation angle φ1 of the stage 5 is adjusted so that the rotation angle φ1 of the stage 5 is perpendicular to the longitudinal direction of the line. Further, the pitch of the repeating pattern 12 is P, the wavelength of the illumination light ILI incident on the wafer 10 is λ, the incident angle of the illumination light ILI (the angle formed by the principal ray of the illumination light ILI and the normal CA of the wafer surface) is θ1, When the diffraction angle of the n-th order (n is an integer other than 0) diffracted light ILD emitted from the wafer surface (the angle formed by the diffracted light ILD and the normal CA of the wafer surface) is θ2, the following equation ( The tilt angle φ2 of the stage 5 is adjusted so as to satisfy 1).
P=n×λ/{sin(θ1)−sin(θ2)}…(1)
次に、照明ユニット21からの所定の選択された波長の照明光ILIの射出を開始する。これにより、導光ファイバ24から射出される照明光ILIが照明側凹面鏡25で反射され、平行光となってウェハ面に照射される。ウェハ面で回折した回折光ILDは、受光側凹面鏡31により撮像装置35に集光され、撮像装置35の撮像面にウェハ10の全面の像(回折像)が結像される。撮像装置35はその像の画像信号を画像処理部40に出力し、画像処理部40はウェハ面のデジタル画像を生成し、その画像の情報を検査部60に出力する。この場合、式(1)の条件を満たすことによって、その撮像面に回折光ILDによるウェハ面の像が形成される。
P = n × λ / {sin (θ1) −sin (θ2)} (1)
Next, emission of illumination light ILI having a predetermined selected wavelength from the illumination unit 21 is started. As a result, the illumination light ILI emitted from the light guide fiber 24 is reflected by the illumination-side concave mirror 25 and is irradiated onto the wafer surface as parallel light. The diffracted light ILD diffracted on the wafer surface is condensed on the image pickup device 35 by the light receiving side concave mirror 31, and an image (diffraction image) of the entire surface of the wafer 10 is formed on the image pickup surface of the image pickup device 35. The imaging device 35 outputs an image signal of the image to the image processing unit 40, and the image processing unit 40 generates a digital image of the wafer surface and outputs information on the image to the inspection unit 60. In this case, by satisfying the condition of Expression (1), an image of the wafer surface by the diffracted light ILD is formed on the imaging surface.
そして、そのウェハ面の像から得られるデジタル画像の個々の画像信号のレベルが平均的にある強度以上となるときの、照明光ILIの波長λ及びステージ5のチルト角φ2(入射角θ1又は回折角θ2)の組み合わせを一つの回折条件と呼ぶ。そして、複数の回折条件が上記のレシピ情報に含まれている。なお、実際には、得られるデジタル画像の対応する部分の画像に基づく信号強度が平均的に所定の信号強度以上となるように、ステージ5のチルト角φ2を調整してもよい。このようなチルト角φ2の調整方法は回折条件サーチとも呼ぶことができる。また、回折条件サーチは、評価装置1において調整可能な他の任意の条件を変化させて行っても良く、波長λやチルトφ2の他、ステージ5の回転角度φ1(つまり、ウェハの方位)を調整して行ってもよい。
Then, the wavelength λ of the illumination light ILI and the tilt angle φ2 of the stage 5 (incident angle θ1 or rotation angle) when the level of the individual image signals of the digital image obtained from the image on the wafer is equal to or higher than a certain intensity on average. A combination of the folding angles θ2) is called one diffraction condition. A plurality of diffraction conditions are included in the recipe information. In practice, the tilt angle φ2 of the stage 5 may be adjusted so that the signal intensity based on the image of the corresponding part of the obtained digital image is equal to or higher than the predetermined signal intensity on average. Such a method of adjusting the tilt angle φ2 can also be called a diffraction condition search. In addition, the diffraction condition search may be performed by changing other arbitrary conditions that can be adjusted in the evaluation apparatus 1. In addition to the wavelength λ and the tilt φ 2, the rotation angle φ 1 of the stage 5 (that is, the wafer orientation) is determined. You may adjust it.
次に、本実施形態において、評価装置1を用いてウェハ面のパターンからの光を検出して、そのパターンを形成する際に使用した露光装置100の露光条件を評価する方法の一例につき説明する。また、その評価に際して予め評価条件を求める必要があるため、その評価条件を求める方法(以下、評価条件出しとも呼ぶ。)の一例につき図4のフローチャートを参照して説明する。ここでは、一例として評価装置1を用いてウェハ面の回折検査を行うものとする。また、露光装置100の複数の露光条件のうち露光量及びフォーカス位置の評価を行うものとする。
Next, in the present embodiment, an example of a method for detecting light from the pattern on the wafer surface using the evaluation apparatus 1 and evaluating the exposure conditions of the exposure apparatus 100 used when forming the pattern will be described. . Further, since it is necessary to obtain evaluation conditions in advance for the evaluation, an example of a method for obtaining the evaluation conditions (hereinafter also referred to as evaluation condition determination) will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, as an example, a wafer surface diffraction inspection is performed using the evaluation apparatus 1. Assume that the exposure amount and the focus position are evaluated among a plurality of exposure conditions of the exposure apparatus 100.
まず、評価条件出しのために、図4のステップ102(条件振りウェハの作成)において、図5(a)に示すように、表面に一例としてスクライブライン領域SL(デバイス製造工程におけるダイシング工程でチップ同士を切り分ける際の境界となる領域)を挟んでN個(Nは例えば数10〜100程度の整数)のショットSAn(n=1〜N)が配列されたウェハ10aが用意される。そして、コータ・デベロッパ200においてレジストを塗布したウェハ10aを図1(b)の露光装置100に搬送し、露光装置100によって、ウェハ10aの例えば走査露光時の走査方向(図2(c)においてショットの長手方向であり、言い換えるとY軸に沿った方向)に配列されたショット間では露光量が次第に変化し、走査方向に直交する非走査方向(図2(c)においてショットの短辺方向であり、言い換えるとX軸に沿った方向)に配列されたショット間ではフォーカス位置が次第に変化するように、露光条件を変化させながら各ショットSAnに実際に製品となるデバイス用のレチクル(不図示)のパターンを順次露光していく。つまり、同じレチクルのパターンが露光されたショットSAnがウェハ10a上に形成される。その後、露光済みのウェハ10aをコータ・デベロッパ200で現像することによって、各ショットSAnに異なる露光条件のもとで繰り返しパターン12(ここではレジストパターン)が形成されたウェハ(以下、条件振りウェハと称する)10aが作成される。
First, in order to determine the evaluation conditions, in step 102 (preparation of a conditionally adjusted wafer) in FIG. 4, as shown in FIG. 5A, as an example, a scribe line region SL (chip in the dicing process in the device manufacturing process) A wafer 10a in which N shots SAn (n = 1 to N) (N is an integer of, for example, several tens to hundreds) is arranged across a region that is a boundary when separating them from each other is prepared. Then, the coater / developer 200 transports the resist-coated wafer 10a to the exposure apparatus 100 shown in FIG. 1B, and the exposure apparatus 100 shots the wafer 10a in the scanning direction at the time of, for example, scanning exposure (FIG. 2C). The exposure amount gradually changes between shots arranged in the longitudinal direction, in other words, the direction along the Y axis), and in the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction (in the short side direction of the shot in FIG. 2C). Yes, in other words, a reticle for a device (not shown) that actually becomes a product in each shot SAn while changing the exposure conditions so that the focus position gradually changes between shots arranged in the direction along the X-axis). The pattern is sequentially exposed. That is, a shot SAn on which the same reticle pattern is exposed is formed on the wafer 10a. Thereafter, the exposed wafer 10a is developed by the coater / developer 200, and a wafer (hereinafter referred to as a conditioned wafer) in which a repeated pattern 12 (here, a resist pattern) is formed on each shot SAn under different exposure conditions. 10a) is created.
図2(c)に示すように、条件振りウェハ10aは、露光量とフォーカス位置とをマトリックス状に振って露光し現像して各ショット11に繰り返しパターン12を形成したいわゆるFEMウェハ(Focus Exposure Matrix ウェハ)である。
以下では、フォーカス位置として、最適なフォーカス位置に対するデフォーカス量(ここではフォーカス値と称する)を用いるものとする。フォーカス位置に関しては、一例としてフォーカス値が30nm刻みで−60nm,−30nm,0nm,+30nm,+60nmの5段階に設定される。後述の図7(a)の横軸のフォーカス値の番号1〜5は、その5段階のフォーカス値(−60〜+60nm)に対応している。なお、フォーカス値を例えば50nm刻みで複数段階に設定することも可能であり、フォーカス値を例えば25nm刻みで−200nm〜+200nmの17段階等に設定することも可能である。
As shown in FIG. 2 (c), the conditioned wafer 10a is a so-called FEM wafer (Focus Exposure Matrix) in which an exposure amount and a focus position are shaken in a matrix to be exposed and developed to form a repeated pattern 12 on each shot 11. Wafer).
In the following, it is assumed that a defocus amount with respect to the optimum focus position (herein referred to as a focus value) is used as the focus position. With respect to the focus position, for example, the focus value is set in five steps of −60 nm, −30 nm, 0 nm, +30 nm, and +60 nm in increments of 30 nm. The focus value numbers 1 to 5 on the horizontal axis in FIG. 7A described later correspond to the five focus values (-60 to +60 nm). Note that the focus value can be set in a plurality of stages in increments of 50 nm, for example, and the focus value can be set in 17 stages of −200 nm to +200 nm in increments of 25 nm, for example.
そして、露光量は、一例として、1.5mJ刻みで9段階(10.0mJ,11.5mJ,13.0mJ,14.5mJ,16.0mJ,17.5mJ,19.0mJ,20.5mJ,22.0mJ)に設定される。後述の図7(b)の横軸の露光量の番号1〜9は、その9段階の露光量(10.0〜22.0mJ)に対応している。なお、実際の半導体デバイス用のパターンの露光に要する最適な露光量は、パターンによって5mJ〜40mJ程度であり、露光量はそのパターンの最適な露光量を中心として0.5mJ〜2.0mJ程度の間隔で変化させることが望ましい。
As an example, the exposure amount is 9 steps in increments of 1.5 mJ (10.0 mJ, 11.5 mJ, 13.0 mJ, 14.5 mJ, 16.0 mJ, 17.5 mJ, 19.0 mJ, 20.5 mJ, 22 .0mJ). Numbers 1 to 9 on the horizontal axis in FIG. 7B described later correspond to the nine levels of exposure (10.0 to 22.0 mJ). The optimum exposure amount required for the exposure of the pattern for an actual semiconductor device is about 5 mJ to 40 mJ depending on the pattern, and the exposure amount is about 0.5 mJ to 2.0 mJ with the optimum exposure amount of the pattern as a center. It is desirable to change at intervals.
条件振りウェハ10aを作成すると、条件振りウェハ10aを図1(a)の評価装置1のステージ5上に搬送する。そして、制御部80は記憶部85のレシピ情報から複数の回折条件を読み出す。複数の回折条件としては、一例として照明光ILIの波長λが上記のλ1、λ2、λ3(例えば、λ1は248nm、λ2は265nm、λ3は313nm)のいずれかとなり、ステージ5のチルト角φ2が式(1)を満たす5つの角度D1〜D5のいずれかになる15(=3×5)個の条件を想定する。ここでは、波長λがλn(n=1〜3)で、チルト角φ2がDm(m=1〜5)になる回折条件を図7(a)及び(b)の(n−Dm)で表す。
When the conditioned wafer 10a is created, the conditioned wafer 10a is transferred onto the stage 5 of the evaluation apparatus 1 in FIG. Then, the control unit 80 reads out a plurality of diffraction conditions from the recipe information in the storage unit 85. As a plurality of diffraction conditions, for example, the wavelength λ of the illumination light ILI is any one of the above λ1, λ2, and λ3 (for example, λ1 is 248 nm, λ2 is 265 nm, and λ3 is 313 nm), and the tilt angle φ2 of the stage 5 is Assume 15 (= 3 × 5) conditions that are any one of the five angles D1 to D5 that satisfy Expression (1). Here, a diffraction condition in which the wavelength λ is λn (n = 1 to 3) and the tilt angle φ2 is Dm (m = 1 to 5) is represented by (n−Dm) in FIGS. 7A and 7B. .
そして、回折条件をその15個の条件のうちのn=1でm=1〜5、n=2でm=1〜5、n=3でm=1〜5の条件に順次設定し、各回折条件のもとで、照明光ILIを条件振りウェハ10aの表面に照射し、撮像装置35が条件振りウェハ10aの回折光の像を撮像して画像信号を画像処理部40に出力する(ステップ104)。なお、このとき、回折条件サーチを利用して回折条件を求めてもよい。図6は、その15個の回折条件ε(n−Dm)で撮像された条件振りウェハ10aの画像A1〜A15の信号強度分布の一例を示す。
The diffraction conditions are sequentially set to the conditions of n = 1 of the 15 conditions, m = 1 to 5, n = 2, m = 1 to 5, n = 3, and m = 1 to 5. Under the diffraction conditions, the illumination light ILI is irradiated onto the surface of the conditionally adjusted wafer 10a, and the imaging device 35 picks up an image of the diffracted light of the conditionally adjusted wafer 10a and outputs an image signal to the image processing unit 40 (step). 104). At this time, the diffraction condition may be obtained using a diffraction condition search. FIG. 6 shows an example of the signal intensity distribution of images A1 to A15 of the conditioned wafer 10a imaged under the 15 diffraction conditions ε (n−Dm).
次に、画像処理部40は、撮像装置35から入力された条件振りウェハ10aの画像信号に基づいて、複数(ここでは15個)の回折条件のそれぞれに関して条件振りウェハ10aの全面のデジタル画像を生成する。そして、その複数の回折条件に関して、それぞれ対応するデジタル画像を用いて、条件振りウェハ10aのスクライブライン領域SLを除いた全部のショットSAn(図5(b)参照)の領域内に対応する撮像素子35bの画素の信号強度を平均化した信号強度(以下、ショット平均強度)を算出し、算出結果を検査部60に出力する(ステップ106)。このようにショット平均強度を算出するのは、露光装置100の投影光学系の収差の影響等を抑制するためである。
Next, based on the image signal of the conditioned wafer 10a input from the imaging device 35, the image processing unit 40 outputs a digital image of the entire surface of the conditioned wafer 10a with respect to each of a plurality of (here, 15) diffraction conditions. Generate. Then, with respect to the plurality of diffraction conditions, image sensors corresponding to the entire shot SAn (see FIG. 5B) excluding the scribe line area SL of the conditionally adjusted wafer 10a using the corresponding digital images. A signal intensity (hereinafter, shot average intensity) obtained by averaging the signal intensities of the pixels 35b is calculated, and the calculation result is output to the inspection unit 60 (step 106). The reason why the shot average intensity is calculated in this way is to suppress the influence of the aberration of the projection optical system of the exposure apparatus 100 and the like.
そして、検査部60の第1演算部60aは、その複数の回折条件ε(n−Dm)のそれぞれに関して得られる条件振りウェハ10aに形成された各ショットのショット平均強度から、露光条件中の露光量が同じでフォーカス値が5段階に変化するときの平均強度の変化特性をフォーカス変化曲線として抽出し、記憶部85に記憶する(ステップ108)。図7(a)は、そのうちで露光量が最適な量であるときに回折条件ε(n−Dm)で得られる複数(ここでは15個)のフォーカス変化曲線を示す。図7(a)、(b)の縦軸はショット平均強度の相対値、図7(a)の横軸は第1段階〜第5段階のフォーカス値(−100〜+100nm)である。
And the 1st calculating part 60a of the test | inspection part 60 is exposure in exposure conditions from the shot average intensity | strength of each shot formed in the condition shaking wafer 10a obtained regarding each of the several diffraction conditions (epsilon) (n-Dm). The change characteristic of the average intensity when the amount is the same and the focus value changes in five steps is extracted as a focus change curve and stored in the storage unit 85 (step 108). FIG. 7A shows a plurality of (here, 15) focus change curves obtained under the diffraction condition ε (n−Dm) when the exposure amount is the optimum amount. 7A and 7B, the vertical axis represents the relative value of the shot average intensity, and the horizontal axis of FIG. 7A represents the first to fifth focus values (-100 to +100 nm).
また、その第1演算部60aは、その複数の回折条件ε(n−Dm)のそれぞれに関して得られる全部のショット平均強度から、露光条件中のフォーカス値が同じで露光量が9段階に変化するときの平均信号強度の変化特性をドーズ変化曲線として抽出し、記憶部85に記憶する(ステップ110)。図7(b)は、そのうちでフォーカス値が0(つまり、最適なフォーカス位置)であるときに回折条件ε(n−Dm)で得られる複数のドーズ変化曲線を示す。図7(b)の横軸は第1段階〜第9段階の露光量(10.0〜22.0mJ)である。
Further, the first calculation unit 60a changes the exposure amount in nine steps with the same focus value in the exposure condition from all shot average intensities obtained for each of the plurality of diffraction conditions ε (n−Dm). The change characteristic of the average signal strength at the time is extracted as a dose change curve and stored in the storage unit 85 (step 110). FIG. 7B shows a plurality of dose change curves obtained under the diffraction condition ε (n−Dm) when the focus value is 0 (that is, the optimum focus position). The horizontal axis of FIG.7 (b) is the exposure amount (10.0-22.0mJ) of a 1st step-a 9th step.
その後、その第1演算部60aは、上記の複数の回折条件から、フォーカス変化曲線が同じ傾向(例えば、フォーカス値が増加するときに双方の回折条件に対応するショット平均強度がほぼ同じように変化する特性)を持ち、ドーズ変化曲線が逆の傾向(例えば、露光量が増加するときに一方の回折条件に対応するショット平均強度が増加して他方の回折条件に対応するショット平均強度が減少する特性)を持つ第1組目の第1及び第2の回折条件を選択し、選択された2つの回折条件を記憶部85に記憶する(ステップ112)。本実施形態では、そのような第1及び第2の回折条件として(n=1,m=2)の(1−D2)及び(n=3,m=3)の(3−D3)を選択する。図8(a)は、図7(a)の15個のフォーカス変化曲線のうち、回折条件ε(1−D2)及び(3−D3)のもとで得られた2つのフォーカス変化曲線B2及びB13を示し、図8(b)は、図7(b)の15個の変化曲線のうち、回折条件ε(1−D2)及び(3−D3)のもとで得られた2つのドーズ変化曲線C2及びC13を示す。フォーカス変化曲線B2及びB13は同じ傾向で変化しており、ドーズ変化曲線C2及びC13は逆の傾向で変化していることが分かる。
After that, the first calculation unit 60a has the same tendency of the focus change curve from the plurality of diffraction conditions (for example, when the focus value increases, the shot average intensity corresponding to both diffraction conditions changes almost the same). The dose variation curve has a tendency to be reversed (for example, when the exposure amount increases, the shot average intensity corresponding to one diffraction condition increases and the shot average intensity corresponding to the other diffraction condition decreases). A first set of first and second diffraction conditions having a characteristic) is selected, and the two selected diffraction conditions are stored in the storage unit 85 (step 112). In the present embodiment, (1-D2) of (n = 1, m = 2) and (3-D3) of (n = 3, m = 3) are selected as such first and second diffraction conditions. To do. FIG. 8A shows two focus change curves B2 obtained under diffraction conditions ε (1-D2) and (3-D3) among the 15 focus change curves shown in FIG. FIG. 8B shows two dose changes obtained under the diffraction conditions ε (1-D2) and (3-D3) among the 15 change curves in FIG. 7B. Curves C2 and C13 are shown. It can be seen that the focus change curves B2 and B13 change with the same tendency, and the dose change curves C2 and C13 change with the opposite tendency.
そして、第1演算部60aは、第1の回折条件ε(1−D2)で得られたフォーカス変化曲線B2をゲインa(すなわち、各フォーカス値に対応するショット平均強度に乗算する値)及びオフセットb(すなわち、各フォーカス値に対応するショット平均強度に和算する値)で補正した曲線B2A(図9(a)参照)と、第2の回折条件ε(3−D3)で得られたフォーカス変化曲線B13とが一致するように、すなわち補正後の曲線B2Aとフォーカス変化曲線B13との差分ΔB(以下、フォーカス残差ΔBと称する)が最小になるようにゲインa及びオフセットbを決定し、これらのゲインa及びオフセットbを記憶部85に記憶する(ステップ114)。なお、図9(a)の右側の縦軸がフォーカス残差ΔBの値である。この場合、一例として、フォーカス変化曲線B2,B13のフォーカス値がFi(i=1〜5)のときの値をLB2(Fi),LB13(Fi)として、式(2)に示すように次の差分の自乗和である誤差が最小になるようにゲインa及びオフセットbを決定してもよい。図8(a)の場合、曲線B2の値は曲線B13よりも大きいため、ゲインaは1より小さい値になる。式(2)中の積算はフォーカス値Fi(i=1〜5)に関して実行される。
Then, the first calculation unit 60a gains the focus change curve B2 obtained under the first diffraction condition ε (1-D2) with a gain a (that is, a value by which the shot average intensity corresponding to each focus value is multiplied) and an offset. Focus obtained with curve B2A (see FIG. 9A) corrected with b (that is, a value added to the shot average intensity corresponding to each focus value) and the second diffraction condition ε (3-D3) The gain a and the offset b are determined so that the change curve B13 coincides, that is, the difference ΔB between the corrected curve B2A and the focus change curve B13 (hereinafter referred to as focus residual ΔB) is minimized. These gain a and offset b are stored in the storage unit 85 (step 114). Note that the vertical axis on the right side of FIG. 9A is the value of the focus residual ΔB. In this case, as an example, the values when the focus values of the focus change curves B2 and B13 are Fi (i = 1 to 5) are LB2 (Fi) and LB13 (Fi), and The gain a and the offset b may be determined so that the error that is the sum of squares of the differences is minimized. In the case of FIG. 8A, since the value of the curve B2 is larger than that of the curve B13, the gain a is smaller than 1. Integration in equation (2) is performed for focus values Fi (i = 1-5).
誤差=Σ{LB13(Fi)−(a・LB2(Fi)+b)}2 …(2)
なお、ゲインa及びオフセットbは、露光対象のレチクルのパターン毎にそれらの値を決定して記憶してもよい。
次に、第1演算部60aは、図9(b)の第1の回折条件ε(1−D2)で得られたドーズ変化曲線C2をステップ114で算出されたゲインa及びオフセットbで補正した曲線C2A(図19(b)参照)と、第2の回折条件ε(3−D3)で得られたドーズ変化曲線C13との差分値(以下、ドーズ差分値と称する)を露光量の関数で表した曲線(以下、基準ドーズ曲線と称する)SD1を算出し、算出された図9(b)の基準ドーズ曲線SD1を記憶部85に記憶する(ステップ116)。なお、図9(b)の右側の縦軸がドーズ差分値である。
Error = Σ {LB13 (Fi) − (a · LB2 (Fi) + b)} 2 (2)
The gain a and the offset b may be determined and stored for each reticle pattern to be exposed.
Next, the first calculation unit 60a corrects the dose change curve C2 obtained under the first diffraction condition ε (1-D2) in FIG. 9B with the gain a and the offset b calculated in step 114. A difference value (hereinafter referred to as a dose difference value) between the curve C2A (see FIG. 19B) and the dose change curve C13 obtained under the second diffraction condition ε (3-D3) is a function of the exposure amount. The represented curve (hereinafter referred to as a reference dose curve) SD1 is calculated, and the calculated reference dose curve SD1 of FIG. 9B is stored in the storage unit 85 (step 116). In addition, the vertical axis | shaft of the right side of FIG.9 (b) is a dose difference value.
次に、検査部60の第2演算部60bが、上記の複数の回折条件から、ドーズ変化曲線が同じ傾向(例えば、露光量が増加するときに双方の回折条件に対応するショット平均強度がほぼ同じように変化する特性)を持ち、フォーカス変化曲線が逆の傾向(例えば、フォーカス値が増加するときに、一方の回折条件に対応するショット平均強度と、他方の回折条件に対応するショット平均強度が相反して変化する特性)を持つ第2組目の第1及び第2の回折条件を選択し、選択された2つの回折条件を記憶部85に記憶する(ステップ118)。そのような第1及び第2の回折条件として、(n=1,m=3)の(1−D3)及び(n=1,m=4)の(1−D4)を選択する。この選択された2つの回折条件のもとで得られるウェハ10aの画像は図6の像A3及びA4のようになる。
Next, the second calculation unit 60b of the inspection unit 60 has a tendency that the dose change curve has the same tendency (for example, when the exposure amount increases, the shot average intensities corresponding to both diffraction conditions are almost equal to each other from the plurality of diffraction conditions. (Same changing characteristics) and the tendency of the focus change curve to be reversed (for example, when the focus value increases, the shot average intensity corresponding to one diffraction condition and the shot average intensity corresponding to the other diffraction condition) The second set of first and second diffraction conditions having the characteristic that changes in a reciprocal manner is selected, and the two selected diffraction conditions are stored in the storage unit 85 (step 118). As such first and second diffraction conditions, (1-D3) of (n = 1, m = 3) and (1-D4) of (n = 1, m = 4) are selected. Images of the wafer 10a obtained under the two selected diffraction conditions are images A3 and A4 in FIG.
図10(a)は、図7(b)の15個のドーズ変化曲線のうち、回折条件ε(1−D3)及び(1−D4)のもとで得られた2つのドーズ変化曲線C2及びC4を示し、図10(b)は、図7(a)の15個の変化曲線のうち、回折条件ε(1−D3)及び(1−D4)のもとで得られた2つのフォーカス変化曲線B3及びB4を示す。ドーズ変化曲線C2及びC4は同じ傾向で変化しており、フォーカス変化曲線B3及びB4は逆の傾向で変化していることが分かる。なお、フォーカス値が小さい範囲ではフォーカス変化曲線B3の負の傾きの絶対値がフォーカス変化曲線B4の負の傾きの絶対値よりも大きいため、フォーカス値の全部の範囲内で、曲線B3の傾きは曲線B4の傾きよりも小さくなり、曲線B3,B4は逆の傾向で変化しているとみなすことができる。
FIG. 10A shows two dose change curves C2 obtained under the diffraction conditions ε (1-D3) and (1-D4) among the 15 dose change curves shown in FIG. 7B. FIG. 10 (b) shows two focus changes obtained under the diffraction conditions ε (1-D3) and (1-D4) among the 15 change curves in FIG. 7 (a). Curves B3 and B4 are shown. It can be seen that the dose change curves C2 and C4 change with the same tendency, and the focus change curves B3 and B4 change with the opposite tendency. In the range where the focus value is small, the absolute value of the negative slope of the focus change curve B3 is larger than the absolute value of the negative slope of the focus change curve B4. It becomes smaller than the slope of the curve B4, and the curves B3 and B4 can be regarded as changing in the opposite tendency.
そして、第2演算部60bは、第1の回折条件ε(1−D3)で得られたドーズ変化曲線C3をゲインa(すなわち、各露光量に対応するショット平均強度に乗算する値)及びオフセットb(すなわち、各露光量に対応するショット平均強度に和算する値)で補正した曲線(不図示)と、第2の回折条件ε(1−D4)で得られたドーズ変化曲線C4とが一致するように、すなわち補正後の曲線とドーズ変化曲線C4との残差ΔC(以下、ドーズ残差ΔCと称する)の自乗和が最小になるようにゲインa及びオフセットbを決定し、これらのゲインa及びオフセットbを記憶部85に記憶する(ステップ120)。なお、図10(a)の右側の縦軸がドーズ残差ΔCの値である。
Then, the second calculation unit 60b gains the dose change curve C3 obtained under the first diffraction condition ε (1-D3) with a gain a (that is, a value by which the shot average intensity corresponding to each exposure amount is multiplied) and an offset. A curve (not shown) corrected with b (that is, a value added to the shot average intensity corresponding to each exposure amount) and a dose change curve C4 obtained under the second diffraction condition ε (1-D4) The gain a and the offset b are determined so as to match, that is, the sum of squares of the residual ΔC (hereinafter referred to as the dose residual ΔC) between the corrected curve and the dose change curve C4 is minimized. The gain a and the offset b are stored in the storage unit 85 (step 120). In addition, the vertical axis | shaft of the right side of Fig.10 (a) is the value of dose residual (DELTA) C.
次に、第2演算部60bは、図10(b)の第1の回折条件ε(1−D3)で得られたフォーカス変化曲線B3をステップ120で算出されたゲインa及びオフセットbで補正した曲線(不図示)と、第2の回折条件ε(1−D4)で得られたフォーカス変化曲線B4との差分値(以下、フォーカス差分値と称する)をフォーカス値の関数で表した曲線(以下、基準フォーカス曲線と称する)SF1を算出し、算出された基準フォーカス曲線SF1を記憶部85に記憶する(ステップ122)。なお、図10(b)の右側の縦軸がフォーカス差分値である。以上の動作によって、露光装置100の露光条件を評価する際に使用する評価条件である第1組の2つの回折条件及び第2組の2つの回折条件を求める評価条件出しが終了したことになる。
Next, the second calculation unit 60b corrects the focus change curve B3 obtained under the first diffraction condition ε (1-D3) in FIG. 10B with the gain a and the offset b calculated in Step 120. A curve (hereinafter referred to as a focus value function) representing a difference value (hereinafter referred to as a focus difference value) between a curve (not shown) and the focus change curve B4 obtained under the second diffraction condition ε (1-D4). (Referred to as a reference focus curve) SF1 is calculated, and the calculated reference focus curve SF1 is stored in the storage unit 85 (step 122). The vertical axis on the right side of FIG. 10B is the focus difference value. With the above operation, the determination of the evaluation conditions for obtaining the first set of two diffraction conditions and the second set of two diffraction conditions, which are the evaluation conditions used when evaluating the exposure conditions of the exposure apparatus 100, is completed. .
次に、実際のデバイス製造工程において露光装置100による露光によってパターンが形成されたウェハに対して、評価装置1によってその露光条件を評価する際には、合否判定の基準として、評価された露光量及びフォーカス位置がどのような範囲のときにそのパターン(ウェハ)が良品となるのかを示すマップ(以下、良品範囲マップと称する)が必要である。そこで、その良品範囲マップを作成する方法(以下、条件出しと称する)の一例につき図12のフローチャートを参照して説明する。通常、良品範囲マップは、デバイスを設計するメーカーや製造するメーカー(以下、総称してデバイスメーカーとする)で作成される。この条件出しの動作はホストコンピュータ600によって制御される。ここで、露光を経てウェハ面に形成されたパターン(若しくはウェハ)が良品とは、そのパターン(若しくはウェハ)を利用して製造された製品、例えば、パターンがレジストパターンの場合、パターンをマスクとしたウェハのエッチング工程を含むデバイス製造工程を経て製造された製品(例えば、半導体デバイス)が、動作不良を起こさず正常に動作することを示す。なお、パターンが良品とは、一度、不良なパターンがウェハ面に形成されたとしても、後のリワークやリペア等のパターンの再修正を行う工程を経れば、良品のパターンを形成することが可能であることを示すものであってもよい。
Next, when the exposure condition is evaluated by the evaluation apparatus 1 for a wafer on which a pattern is formed by exposure by the exposure apparatus 100 in an actual device manufacturing process, the evaluated exposure amount is used as a criterion for pass / fail judgment. In addition, a map (hereinafter referred to as a non-defective product range map) indicating what range the focus position is in the pattern (wafer) is required. Therefore, an example of a method for creating the non-defective range map (hereinafter referred to as “conditioning”) will be described with reference to the flowchart of FIG. Usually, the non-defective range map is created by a manufacturer that designs a device or a manufacturer that manufactures a device (hereinafter collectively referred to as a device manufacturer). This condition setting operation is controlled by the host computer 600. Here, the pattern (or wafer) formed on the wafer surface through exposure is a non-defective product, for example, a product manufactured using the pattern (or wafer). For example, when the pattern is a resist pattern, the pattern is used as a mask. It shows that a product (for example, a semiconductor device) manufactured through a device manufacturing process including a wafer etching process operates normally without causing malfunction. In addition, even if a defective pattern is once formed on the wafer surface, a good pattern can be formed if a pattern re-correction process such as rework or repair is performed later. It may indicate that it is possible.
まず、図12のステップ124において、図4のステップ102と同様に、露光装置100において露光量とフォーカス位置とをマトリックス状に振って露光を行い、コータ・デベロッパ200で現像を行うことにより、各ショット11に繰り返しパターン12を形成したいわゆるFEMウェハである条件振りウェハ10aを作成する。なお、この条件振りウェハ10aとしては、図4の評価条件出しで使用された条件振りウェハ10aそのものを使用してもよい。その後、条件振りウェハ10aをエッチング装置300に搬送し、エッチング装置300において、繰り返しパターン12をマスクとして条件振りウェハ10aのエッチングを行い、レジスト剥離を行う(ステップ126)。この結果、条件振りウェハ10aの各ショット11には、図3(c)に示すように、凸部2AEと凹部2BEとをX方向にピッチPで配列した凹凸の繰り返しパターン12Eが形成される。なお、本実施形態では、条件振りウェハ10aに形成されるパターンは、実際のデバイス用のパターンであるため、図5(a)に示す条件振りウェハ10aの各ショットSAnには、繰り返しパターン12Eの他に、より複雑な形状の種々の凹凸のパターン(例えば図13(b)等参照)も形成される。
First, in step 124 of FIG. 12, as in step 102 of FIG. 4, exposure is performed by oscillating the exposure amount and focus position in a matrix in the exposure apparatus 100, and development is performed by the coater / developer 200. A conditioned wafer 10a, which is a so-called FEM wafer in which a pattern 12 is repeatedly formed on the shot 11, is created. As the conditionally adjusted wafer 10a, the conditionally adjusted wafer 10a itself used for determining the evaluation conditions in FIG. 4 may be used. Thereafter, the conditioned wafer 10a is transferred to the etching apparatus 300, and the conditioned wafer 10a is etched by using the repetitive pattern 12 as a mask in the etching apparatus 300 to remove the resist (step 126). As a result, as shown in FIG. 3C, a concave / convex repeated pattern 12E in which convex portions 2AE and concave portions 2BE are arranged at a pitch P in the X direction is formed on each shot 11 of the conditioned wafer 10a. In the present embodiment, the pattern formed on the conditioned wafer 10a is an actual device pattern. Therefore, each shot SAn of the conditioned wafer 10a shown in FIG. In addition, various uneven patterns having a more complicated shape (see, for example, FIG. 13B) are also formed.
エッチング装置300でのエッチングによって繰り返しパターン12E等が形成された条件振りウェハ10aは、走査型電子顕微鏡(以下、SEMと称する)400に搬送される。そして、SEM400は、まず条件振りウェハ10aの各ショットSAn中の例えば繰り返しパターン12Eの線幅(例えば、凸部2AEのX方向における幅や凹部2BEのX方向における幅等)を計測し、各ショットSAnと、このショット内部の繰り返しパターン12Eの線幅の計測値とを対応させて記録したデータ(以下、寸法マップと称する)を作成し、作成した寸法マップの情報をホストコンピュータ600に出力する(ステップ128)。その線幅が計測される繰り返しパターン12Eは、図5(a)のショットSAn内の所定の評価領域MAE内に形成されているパターンである。なお、繰り返しパターン12Eの線幅の計測値としては、ショットSAn内の複数の評価領域にある繰り返しパターン12Eの線幅計測値の平均値を使用してもよいし、評価領域毎に繰り返しパターン12Eにおける複数の部分について測定した線幅を使用してもよい。本実施形態では、一例として、図16に示すように、各ショットSAnにこの中で計測された繰り返しパターン12Eの線幅(nm)を記録した寸法マップWM1が得られる。
Conditioned wafer 10a on which repetitive patterns 12E and the like are formed by etching in etching apparatus 300 is transferred to a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM) 400. The SEM 400 first measures, for example, the line width of the repetitive pattern 12E in each shot SAn of the conditioned wafer 10a (for example, the width in the X direction of the convex portion 2AE, the width in the X direction of the concave portion 2BE, etc.) Data (hereinafter referred to as a dimension map) recorded by associating the SAn with the measurement value of the line width of the repetitive pattern 12E inside the shot is created, and information on the created dimension map is output to the host computer 600 ( Step 128). The repeated pattern 12E whose line width is measured is a pattern formed in a predetermined evaluation area MAE in the shot SAn in FIG. In addition, as the measurement value of the line width of the repeated pattern 12E, an average value of the line width measurement values of the repeated pattern 12E in a plurality of evaluation regions in the shot SAn may be used, or the repeated pattern 12E for each evaluation region. You may use the line width measured about several parts in. In this embodiment, as an example, as shown in FIG. 16, a dimension map WM1 in which the line width (nm) of the repeated pattern 12E measured in each shot SAn is recorded is obtained.
さらに、SEM400は、図5(a)の各ショットSAn内の例えばある大きさの第1の評価領域(以下、評価点と称する。)MA1内に形成されている第1の評価対象パターン(不図示)の検査を行う(ステップ130)。一例として、SEM400では、ショットSAn(n=1〜N)毎に、それぞれ観察で得られる第1の評価対象パターンの形状と、ホストコンピュータ600に予め記憶されている基準パターンの形状とを比較して、第1の評価対象パターンの形状の良否判定を行う。そして、各ショットSAn内の第1の評価対象パターンの形状が良好か不良かを示すデータとして第1の評価点マップEM1(図13参照)を作成する。第1の評価点マップEM1において、二重斜線を施された良品領域GSA1内のショットSAn内の第1の評価対象パターンが良好であり、良品領域GSA1の第1の評価対象パターンが形成された際の露光量及びフォーカス値が良好なパターンを形成するための露光量及びフォーカス値である。第1の評価点マップEM1はホストコンピュータ600に出力される。このとき、第1の評価対象パターンの形状が良好であれば、後の製造工程を経て製造された製品(例えば、半導体デバイスなど)は正常に動作する。ここで、第1の評価対象パターンの形状は露光量及びフォーカス値に依存するため、最終的に製造される製品(例えば、半導体デバイスなど)が正常に動作するような露光量及びフォーカス値の範囲が良品領域GSA1として求められる。
Furthermore, the SEM 400 displays, for example, a first evaluation target pattern (not shown) formed in a first evaluation area (hereinafter referred to as an evaluation point) MA1 having a certain size in each shot SAn in FIG. (Step 130). As an example, the SEM 400 compares the shape of the first evaluation target pattern obtained by observation with the shape of the reference pattern stored in advance in the host computer 600 for each shot SAn (n = 1 to N). Thus, the quality of the shape of the first evaluation target pattern is determined. Then, a first evaluation point map EM1 (see FIG. 13) is created as data indicating whether the shape of the first evaluation target pattern in each shot SAn is good or defective. In the first evaluation point map EM1, the first evaluation target pattern in the shot SAn in the non-defective product region GSA1 to which the double diagonal lines are given is good, and the first evaluation target pattern of the good product region GSA1 is formed. The exposure amount and the focus value for forming a pattern having a good exposure amount and focus value. The first evaluation point map EM1 is output to the host computer 600. At this time, if the shape of the first evaluation target pattern is good, a product (for example, a semiconductor device) manufactured through a subsequent manufacturing process operates normally. Here, since the shape of the first evaluation target pattern depends on the exposure amount and the focus value, the range of the exposure amount and the focus value in which a finally manufactured product (for example, a semiconductor device) operates normally. Is determined as the non-defective region GSA1.
なお、図13(a)及び以下で説明する図14、図15、図16(a)の評価点マップ(つまり、複数のショットSAnのうち良品領域を示す図)は、縦方向に次第に露光量が変化し、横方向にフォーカス位置が次第に変化している。また、図14(a)、図15(a)の評価点マップEM2,EM3においても、二重斜線を施された良品領域GSA2,GSA3内のショットSAn内の評価対象パターンが良好である。
Note that the evaluation point maps in FIG. 13A and FIG. 14, FIG. 15, and FIG. 16A described below (that is, a diagram showing a non-defective area among a plurality of shots SAn) are gradually exposed in the vertical direction. Changes, and the focus position gradually changes in the horizontal direction. In addition, in the evaluation point maps EM2 and EM3 shown in FIGS. 14A and 15A, the evaluation target pattern in the shot SAn in the non-defective product regions GSA2 and GSA3 that are double-hatched is good.
その後、次の評価点のパターンを検査するかどうかを判定し(ステップ132)、次の評価点のパターンを検査する場合には、ステップ133で評価点の順序を示すパラメータk(今の値は1)に1を加算して、ステップ130に戻る。そして、SEM400は、各ショットSAn内の第2の評価点MA2内に形成されている第2の評価対象パターン(不図示)の検査を行う。そして、各ショットSAn内の第2の評価対象パターンの形状が良好か不良かを示すデータとして第2の評価点マップEM2(図14参照)が作成され、作成されたマップはホストコンピュータ600に出力される。そして、一例として、さらにステップ132からステップ133を経てステップ130に戻り、SEM400は、各ショットSAn内の第3の評価点MA3内に形成されている第3の評価対象パターン(不図示)の検査を行う。そして、各ショットSAn内の第3の評価対象パターンMA3Pの形状が良好か不良かを示すデータとして第3の評価点マップEM3(図15参照)が作成され、作成されたマップはホストコンピュータ600に出力される。
Thereafter, it is determined whether or not the next evaluation point pattern is to be inspected (step 132). When the next evaluation point pattern is to be inspected, in step 133 the parameter k indicating the order of evaluation points (the current value is Add 1 to 1) and return to step 130. Then, the SEM 400 inspects a second evaluation target pattern (not shown) formed in the second evaluation point MA2 in each shot SAn. Then, a second evaluation point map EM2 (see FIG. 14) is created as data indicating whether the shape of the second evaluation target pattern in each shot SAn is good or bad, and the created map is output to the host computer 600. Is done. As an example, the process returns from step 132 to step 130 via step 133, and the SEM 400 inspects a third evaluation target pattern (not shown) formed in the third evaluation point MA3 in each shot SAn. I do. Then, a third evaluation point map EM3 (see FIG. 15) is created as data indicating whether the shape of the third evaluation target pattern MA3P in each shot SAn is good or bad, and the created map is sent to the host computer 600. Is output.
ステップ132において、検査対象の全部の評価点のパターンの検査が終わっているときには動作はステップ134に移行する。
ステップ134において、ホストコンピュータ600は、上記の3つの評価点マップEM1,EM2,EM3において、良品領域GSA1,GSA2,GSA3の論理積を演算する。つまり、図16(a)に示すように、上記の3つの評価点マップEM1,EM2,EM3のパターンの全部が良好と判定されたショットSAnが配置される二重斜線を施された良品領域GSAを示すデータとして良品範囲マップPW1を作成する。さらに、ホストコンピュータ600では、その良品領域GSA内で寸法マップWM1に記録された線幅が適正値(例えば、製造工程を経て最終的に製造されたデバイスが正常に動作するための線幅)から外れたショットを除外することによって、最終的にパターンの線幅及び3つの評価点MA1〜MA3のパターンが良好であるショットの範囲、つまり、露光量及びフォーカス値が適正であるショットの範囲(便宜上、同様に良品範囲GSAと称する)を示すマップ(便宜上、同様に良品範囲マップPW1と称する)を求める。
In step 132, when the inspection of all the evaluation point patterns to be inspected is completed, the operation proceeds to step 134.
In step 134, the host computer 600 calculates a logical product of the non-defective product areas GSA1, GSA2, and GSA3 in the three evaluation point maps EM1, EM2, and EM3. That is, as shown in FIG. 16 (a), the non-defective product region GSA with double diagonal lines in which the shots SAn in which all the patterns of the three evaluation point maps EM1, EM2, and EM3 are determined to be good are arranged. A non-defective product range map PW1 is created as data indicating. Further, in the host computer 600, the line width recorded in the dimension map WM1 within the non-defective region GSA is determined from an appropriate value (for example, a line width for a device finally manufactured through a manufacturing process to operate normally). By excluding the off-shots, the range of shots in which the line width of the pattern and the pattern of the three evaluation points MA1 to MA3 are finally good, that is, the range of shots in which the exposure amount and the focus value are appropriate (for convenience) Similarly, a map (also referred to as a non-defective product range map PW1 for convenience) is obtained.
良品範囲マップPW1は、露光装置100において露光量及びフォーカス位置が変化した場合に、最終的にエッチング装置300によって形成された凹凸の繰り返しパターンが良好となる露光量及びフォーカス位置の範囲を表している。従って、良品範囲マップPW1は、最終的にエッチング後に形成される凹凸のパターンを良好にするための露光装置100における露光量及びフォーカス位置の2次元的な範囲(良品範囲GSA)を示す所謂、プロセスウィンドウである。言い換えれば、良品範囲マップPW1は、エッチング装置300によって形成された凹凸の繰り返しパターンを利用して所定の製造工程を経て最終的に製造された製品(例えば、半導体デバイスなど)が正常に動作する露光量及びフォーカス位置の許容範囲を示すデータである。良品範囲マップPW1は、露光装置100の識別データ(すなわち、IDデータ)の一つとして、ホストコンピュータ600内のデータベースに登録される(ステップ136)。これで条件出しが終了する。
次に、実際のデバイス製造工程において露光装置100による露光によってパターンが形成されたウェハに対して、評価装置1によって上記の評価条件出しで求められた第1組の2つの回折条件ε(1−D2)及び(3−D3)、並びに第2組の2つの回折条件ε(1−D3)及び(1−D4)を用いる回折検査を行い、この検査結果と上記の条件出しで求められた良品範囲マップPW1(すなわち、プロセスウィンドウ)とを比較して、ウェハ面に形成されたパターンの良否判定を行う動作の一例につき図17のフローチャートを参照して説明する。
The non-defective product range map PW1 represents the range of the exposure amount and the focus position where the repeated pattern of unevenness finally formed by the etching device 300 becomes favorable when the exposure amount and the focus position change in the exposure apparatus 100. . Therefore, the non-defective product range map PW1 is a so-called process indicating a two-dimensional range (good product range GSA) of the exposure amount and the focus position in the exposure apparatus 100 for improving the uneven pattern finally formed after etching. It is a window. In other words, the non-defective product range map PW1 is an exposure in which a product (for example, a semiconductor device or the like) finally manufactured through a predetermined manufacturing process using a repetitive pattern of unevenness formed by the etching apparatus 300 operates normally. This is data indicating the allowable range of the amount and the focus position. The non-defective product range map PW1 is registered in the database in the host computer 600 as one piece of identification data (that is, ID data) of the exposure apparatus 100 (step 136). This completes the condition setting.
Next, a first set of two diffraction conditions ε (1−1) obtained by the evaluation apparatus 1 by the above-described evaluation condition determination for a wafer on which a pattern is formed by exposure by the exposure apparatus 100 in an actual device manufacturing process. D2) and (3-D3), and a second set of two diffraction conditions ε (1-D3) and (1-D4) are used for diffraction inspection, and the non-defective product obtained from the inspection results and the above conditions An example of an operation for comparing the range map PW1 (that is, the process window) and determining the quality of the pattern formed on the wafer surface will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、図17のステップ140において、図5(a)と同じショット配列を持ち、レジストを塗布した実際の製品(例えば、半導体デバイス)となるウェハ10を図1(b)の露光装置100に搬送し、露光装置100によって、ウェハ10の各ショットSAn(n=1〜N)に実際の製品用のレチクル(不図示)のパターンを露光し、露光後のウェハ10を現像する。この際の露光条件は、全部のショットにおいて、露光量はそのレチクルに応じて定められている最適な露光量(いわゆる、ベストドーズ)であり、フォーカス位置は最適なフォーカス位置(いわゆる、ベストフォーカス位置)である。
First, in step 140 of FIG. 17, a wafer 10 having the same shot arrangement as that of FIG. 5A and serving as an actual product (for example, a semiconductor device) coated with a resist is transferred to the exposure apparatus 100 of FIG. The exposure apparatus 100 exposes a pattern of an actual product reticle (not shown) to each shot SAn (n = 1 to N) of the wafer 10 and develops the exposed wafer 10. The exposure conditions at this time are the optimum exposure amount (so-called best dose) determined according to the reticle for all shots, and the focus position is the optimum focus position (so-called best focus position). ).
しかしながら、実際には例えば、露光装置100における走査露光時のスリット状の照明領域内の非走査方向における僅かな照度むらやステージの振動等の影響によって、ウェハ10のショットSAn毎(ショットSAn毎の繰り返しパターン毎)に露光量及びフォーカス位置にばらつきが生じる可能性があるため、その露光量及びフォーカス位置の評価を行う。露光及び現像後のウェハ10は、不図示のアライメント機構を介して図1(a)の評価装置1のステージ5上にロードされる(ステップ142)。そして、制御部80は記憶部85のレシピ情報から上記の条件出しで決定された第1組の第1及び第2の回折条件ε(1−D2)及び(3−D3)を読み出す。そして、回折条件を順次その第1及び第2の回折条件に設定し、各回折条件のもとで、それぞれ照明光ILIをウェハ10の表面に照射し、撮像装置35がウェハ10からの回折光に基づくウェハ面の像を撮像して画像信号を画像処理部40に出力する。さらに、制御部80は記憶部85のレシピ情報から上記の条件出しで決定された第2組の第1及び第2の回折条件ε(1−D3)及び(1−D4)を読み出す。そして、回折条件を順次その第1及び第2の回折条件に設定し、各回折条件のもとで、それぞれ照明光ILIをウェハ10の表面に照射し、撮像装置35がウェハ10からの回折光に基づくウェハ面の像を撮像して画像信号を画像処理部40に出力する(ステップ144)。
However, in practice, for example, for each shot SAn of the wafer 10 (for each shot SAn) due to the influence of slight illuminance unevenness in the non-scanning direction in the non-scanning direction, stage vibration, and the like in the slit-shaped illumination area during scanning exposure in the exposure apparatus 100. Since there is a possibility that the exposure amount and the focus position vary for each repeated pattern), the exposure amount and the focus position are evaluated. The wafer 10 after exposure and development is loaded onto the stage 5 of the evaluation apparatus 1 in FIG. 1A via an alignment mechanism (not shown) (step 142). Then, the control unit 80 reads out the first set of first and second diffraction conditions ε (1-D2) and (3-D3) determined by the above-described condition determination from the recipe information in the storage unit 85. The diffraction conditions are sequentially set to the first and second diffraction conditions, and the illumination light ILI is irradiated onto the surface of the wafer 10 under each diffraction condition. An image of the wafer surface based on the above is taken and an image signal is output to the image processing unit 40. Further, the control unit 80 reads out the second set of first and second diffraction conditions ε (1-D3) and (1-D4) determined by the above-described condition determination from the recipe information in the storage unit 85. The diffraction conditions are sequentially set to the first and second diffraction conditions, and the illumination light ILI is irradiated onto the surface of the wafer 10 under each diffraction condition. An image of the wafer surface based on the above is taken and an image signal is output to the image processing unit 40 (step 144).
次に、画像処理部40は、撮像装置35から入力されたウェハ10の画像信号に基づいて、第1組の第1及び第2の回折条件のそれぞれに関してウェハ10の全面のデジタル画像を生成する。そして、その第1及び第2の回折条件に関して、それぞれ対応するデジタル画像を用いて、ウェハ10の全部のショットSAn内の平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60に出力する。ここで、第1及び第2の回折条件のもとでn番目のショットSAnに関して得られる平均信号強度をそれぞれL1n及びL2nとする(n=1〜N)。これらの平均信号強度にはそれぞれフォーカス変化曲線及びドーズ変化曲線の2つの値が含まれている。
Next, the image processing unit 40 generates a digital image of the entire surface of the wafer 10 for each of the first set of first and second diffraction conditions based on the image signal of the wafer 10 input from the imaging device 35. . Then, with respect to the first and second diffraction conditions, the average signal intensity (average luminance) in all shots SAn of the wafer 10 is calculated using the corresponding digital images, and the calculation result is output to the inspection unit 60. To do. Here, let L1n and L2n be the average signal intensities obtained for the nth shot SAn under the first and second diffraction conditions (n = 1 to N), respectively. These average signal intensities include two values, a focus change curve and a dose change curve, respectively.
そして、検査部60内の第3演算部60cは、ウェハ10の全部のショットSAn毎に、第1の回折条件ε(1−D2)で得られた平均信号強度L1nを上記のステップ114で算出された係数(ゲインa及びオフセットb)で補正した信号強度L1n’から、第2の回折条件ε(3−D3)で得られた平均信号強度L2nを減算して信号強度の差分Δnを算出し、算出結果を記憶部85に記憶する(ステップ146)。この差分Δnからは、図9(a)の補正後のフォーカス変化曲線B2A,B13に対応する成分がほぼ除去されており、図9(b)の補正後のドーズ変化曲線C2A,C13の差分に対応する成分のみがほぼ残されている。
Then, the third calculation unit 60c in the inspection unit 60 calculates the average signal intensity L1n obtained under the first diffraction condition ε (1-D2) for each shot SAn of the wafer 10 in the above step 114. The signal intensity difference Δn is calculated by subtracting the average signal intensity L2n obtained under the second diffraction condition ε (3-D3) from the signal intensity L1n ′ corrected with the obtained coefficient (gain a and offset b). The calculation result is stored in the storage unit 85 (step 146). From this difference Δn, components corresponding to the corrected focus change curves B2A and B13 in FIG. 9A are substantially removed, and the difference between the corrected dose change curves C2A and C13 in FIG. 9B is obtained. Only the corresponding component is almost left.
そこで、第3演算部60cは、ウェハ10の全部のショットSAn毎に、上記のステップ116で記憶した図9(b)の基準ドーズ曲線SD1に対して上記の信号強度の差分Δnを当てはめて、露光量Dnを算出し、算出結果を記憶部85に記憶する(ステップ148)。このように算出又は推定される露光量Dnからはフォーカス位置に起因する成分が除去されている。
Therefore, the third calculation unit 60c applies the signal intensity difference Δn to the reference dose curve SD1 of FIG. 9B stored in step 116 for every shot SAn of the wafer 10, The exposure amount Dn is calculated, and the calculation result is stored in the storage unit 85 (step 148). The component resulting from the focus position is removed from the exposure amount Dn calculated or estimated in this way.
さらに、検査部60内の第3演算部60cは、ウェハ10の全部のショットSAn毎に、第2組の2つの回折条件ε(1−D3)及び(1−D4)のもとで撮像されたウェハ10の画像から得られる信号強度の差分(ステップ120で記憶された係数(ゲインa’及びオフセットb’)を用いて補正された値の差分)Δn’を算出する(ステップ150)。そして、検査部60の第3演算部60cは、ウェハ10の全部のショットSAn毎に、上記のステップ122で記憶した図10(b)の基準フォーカス曲線SF1に対して信号強度の差分Δn’を当てはめて、フォーカス値Fnを算出し、算出結果を記憶部85に記憶する(ステップ152)。このように算出又は推定されるフォーカス値Fnからは露光量に起因する成分が除去されている。
Further, the third calculation unit 60c in the inspection unit 60 is imaged under the second set of two diffraction conditions ε (1-D3) and (1-D4) for every shot SAn of the wafer 10. A difference in signal intensity obtained from the image of the wafer 10 (a difference between values corrected using the coefficients (gain a ′ and offset b ′) stored in step 120) Δn ′ is calculated (step 150). Then, the third calculation unit 60c of the inspection unit 60 calculates the difference Δn ′ of the signal intensity with respect to the reference focus curve SF1 of FIG. 10B stored in the above step 122 for every shot SAn of the wafer 10. By applying, the focus value Fn is calculated, and the calculation result is stored in the storage unit 85 (step 152). From the focus value Fn calculated or estimated in this way, a component due to the exposure amount is removed.
次のステップ154において、一例として、評価装置1の制御部80は、信号出力部90を介してホストコンピュータ600に、ウェハ10のショットSAn毎に得られた露光量Dn及びフォーカス値Fnのデータ(すなわち、評価データ)を出力する。これに応じて、ホストコンピュータ600では、評価装置1から送られてきた評価データと、ステップ136で露光装置100のIDデータとして登録された図16の良品範囲マップPW1(すなわち、プロセスウィンドウ)とを比較して、ウェハ10の各ショットSAnの露光量及びフォーカス値が良品領域GSAに入るかどうかを判定する。
In the next step 154, as an example, the control unit 80 of the evaluation apparatus 1 sends the exposure amount Dn and focus value Fn data (for each shot SAn of the wafer 10) to the host computer 600 via the signal output unit 90 ( That is, the evaluation data is output. In response to this, the host computer 600 uses the evaluation data sent from the evaluation apparatus 1 and the non-defective product range map PW1 (ie, process window) of FIG. 16 registered as the ID data of the exposure apparatus 100 in step 136. In comparison, it is determined whether or not the exposure amount and the focus value of each shot SAn of the wafer 10 enter the non-defective region GSA.
そして、例えばウェハ10に露光量及びフォーカス値が良品領域GSAに入らないショットSAnがある場合には、ホストコンピュータ600は評価されたウェハ10が良品範囲外であると判定する。そして、ウェハ10が良品範囲内と判定されたときには(ステップ156)、動作はステップ164に移行して、ウェハ10は次工程(例えば、エッチング装置300におけるエッチング等)に進む。
For example, when the wafer 10 includes a shot SAn in which the exposure amount and the focus value do not enter the non-defective region GSA, the host computer 600 determines that the evaluated wafer 10 is out of the non-defective range. When it is determined that the wafer 10 is within the non-defective range (step 156), the operation proceeds to step 164, and the wafer 10 proceeds to the next process (for example, etching in the etching apparatus 300).
一方、ステップ156でウェハ10が良品範囲外であると判定されたときには、ホストコンピュータ600は、一例としてステップ158に移行して、ウェハ10をSEM400で検査するかどうかを判定する。一例として、ウェハ10内の露光量及びフォーカス値が良品領域GSAに入らないショットSAnの割合が少ないときや良品外とされたショットSAnの露光量及びフォーカス値の良品領域GSAからの偏差が小さいときには、当該ウェハ10をSEM400に送って線幅及び評価対象パターンが許容範囲内かどうかを検査する(ステップ160)。そして、検査の結果、ウェハ10が良品であった場合には(ステップ162)、ステップ164(次工程)に移行する。
On the other hand, when it is determined in step 156 that the wafer 10 is out of the non-defective range, the host computer 600 proceeds to step 158 as an example, and determines whether or not to inspect the wafer 10 with the SEM 400. As an example, when the ratio of the shot SAn in which the exposure amount and the focus value in the wafer 10 do not enter the non-defective region GSA is small, or when the deviation of the exposure amount and the focus value of the shot SAn made out of the non-defective product from the non-defective region GSA is small. Then, the wafer 10 is sent to the SEM 400 to inspect whether the line width and the evaluation target pattern are within the allowable range (step 160). If the wafer 10 is a good product as a result of the inspection (step 162), the process proceeds to step 164 (next process).
また、ステップ158でSEM400による検査を行わないと判定した場合、及びステップ160のSEM400による再検査でウェハ10が良品範囲外と判定された場合には(ステップ162)、動作はステップ166に移行して、一例としてウェハ10はレジスト剥離後に再使用(すなわち、リワーク)される。なお、ステップ166では、リワークする代わりに、又はリワークとともに、ホストコンピュータ600から露光装置100の制御部(不図示)に対して良品範囲外のウェハが生じたことのアラームを発してもよい。これに応じて、露光装置100では、例えば走査露光時の照明領域の走査方向の幅の分布の補正等を行う。これによって、その後の露光時に露光量及びフォーカス位置の誤差(すなわち、最適な露光量及び最適なフォーカス位置からの誤差)が低減される。
If it is determined in step 158 that inspection by the SEM 400 is not performed, and if the wafer 10 is determined to be out of the non-defective range by the re-inspection by the SEM 400 in step 160 (step 162), the operation proceeds to step 166. As an example, the wafer 10 is reused (ie, reworked) after the resist is removed. In step 166, instead of reworking or in conjunction with reworking, an alarm may be issued from the host computer 600 to the control unit (not shown) of the exposure apparatus 100 that a wafer outside the non-defective range has occurred. In response to this, the exposure apparatus 100 corrects the width distribution in the scanning direction of the illumination area during scanning exposure, for example. This reduces errors in the exposure amount and the focus position (that is, errors from the optimal exposure amount and the optimal focus position) during subsequent exposure.
また、図17の評価装置1によるパターンの露光条件の評価は、一例として、露光装置100による露光が終わり、コータ・デベロッパ200における現像が終わった全部のウェハについて実行される。この場合にも、評価装置1における評価は極めて短時間に終了するため、デバイス製造工程のスループット(生産性)は低下しない。また、全部のウェハについて露光条件の評価結果及び良品範囲マップPW1との比較によってウェハが良品範囲内かどうかを判定することによって、ウェハが良品範囲外である場合に、その良品範囲外のウェハが次工程に進むことを防止できるため、次工程での不良品の発生を低減でき、結果としてスループットを向上できる。
Further, as an example, the evaluation of the pattern exposure conditions by the evaluation apparatus 1 in FIG. 17 is executed for all wafers that have been exposed by the exposure apparatus 100 and have been developed by the coater / developer 200. Also in this case, since the evaluation in the evaluation apparatus 1 is completed in a very short time, the throughput (productivity) of the device manufacturing process does not decrease. Further, by determining whether or not the wafer is within the non-defective range by comparing the exposure condition evaluation results and the non-defective range map PW1 for all the wafers, if the wafer is out of the non-defective range, Since it is possible to prevent the process from proceeding to the next process, the generation of defective products in the next process can be reduced, and as a result, the throughput can be improved.
これに対して、SEM400では計測時間が長いため、SEM400を用いてウェハのパターンを検査(評価)する場合には、例えば露光及び現像が終わったウェハから所定の割合でサンプリングされたウェハのパターンが検査対象となる。このため、検査されなかったウェハの中に良品範囲外となるウェハがあった場合には、次工程で不良品が発生することになる。従って、本実施形態の評価装置1を用いる評価方法によれば、製造工程のスループットを低下させることなく、実質的に全数検査を行うことができ、次工程での不良品の発生を低減できるとともに、露光条件が許容範囲から外れている場合には露光装置100に対してフィードバックを行うことによって、露光条件を迅速に改善できる。
On the other hand, since the measurement time is long in the SEM 400, when the wafer pattern is inspected (evaluated) using the SEM 400, for example, the wafer pattern sampled at a predetermined ratio from the wafer that has been exposed and developed is used. It becomes the inspection object. For this reason, when there is a wafer that is out of the non-defective range among the wafers that have not been inspected, defective products are generated in the next process. Therefore, according to the evaluation method using the evaluation apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to perform a complete inspection without reducing the throughput of the manufacturing process, and it is possible to reduce the occurrence of defective products in the next process. When the exposure condition is out of the allowable range, the exposure condition can be quickly improved by performing feedback to the exposure apparatus 100.
上述のように、本実施形態のデバイス製造方法は、露光装置100における露光及びコータ・デベロッパ200における現像を含むリソグラフィ工程よりなる加工工程を経て、ウェハ10の表面に繰り返しパターン12を形成し(ステップ140)、ウェハ10の表面を照明し、ウェハ10の表面から射出した回折光を受光し(ステップ144)、受光した光に基づいて、繰り返しパターン12の露光条件(露光量及びフォーカス位置)を算出し(ステップ148,152)、算出した繰り返しパターン12の露光条件と、露光工程におけるパターンの露光条件の良否を規定するデータとしての良品範囲マップPW1(プロセスウィンドウ)とを比較し、繰り返しパターン12の露光条件の良否を判定している(ステップ154)。
As described above, the device manufacturing method of the present embodiment forms the repeated pattern 12 on the surface of the wafer 10 through a processing process including a lithography process including exposure in the exposure apparatus 100 and development in the coater / developer 200 (step) 140) Illuminate the surface of the wafer 10, receive the diffracted light emitted from the surface of the wafer 10 (step 144), and calculate the exposure conditions (exposure amount and focus position) of the repetitive pattern 12 based on the received light. (Steps 148 and 152), the calculated exposure condition of the repetitive pattern 12 is compared with a non-defective range map PW1 (process window) as data defining the quality of the exposure condition of the pattern in the exposure process. The quality of the exposure condition is determined (step 154).
また、本実施形態の評価装置1を用いる評価方法は、露光装置100による露光工程及びコータ・デベロッパ200による現像工程を経て、表面に検査対象の繰り返しパターン12が形成されたウェハ10の表面を照明し、ウェハ10の表面から射出した光を受光し(ステップ144)、受光した光に基づいて、繰り返しパターン12の露光条件を算出し(ステップ148,152)、算出した繰り返しパターン12の露光条件と、繰り返しパターン12を形成するための露光工程における露光条件の良否を規定する良品範囲マップとを比較し、繰り返しパターン12の露光条件の良否を判定している(ステップ154)。
The evaluation method using the evaluation apparatus 1 of the present embodiment illuminates the surface of the wafer 10 on which the repeated pattern 12 to be inspected is formed on the surface through the exposure process by the exposure apparatus 100 and the development process by the coater / developer 200. Then, the light emitted from the surface of the wafer 10 is received (step 144), and the exposure condition of the repeated pattern 12 is calculated based on the received light (steps 148 and 152). Then, the quality of the exposure condition of the repetitive pattern 12 is determined by comparing with a good product range map that defines the quality of the exposure condition in the exposure process for forming the repetitive pattern 12 (step 154).
この実施形態によれば、複数の加工条件としての複数の露光条件のもとでの露光により設けられた凹凸の繰り返しパターン12を有するウェハ10を用いて、その複数の露光条件のうちの露光量及びフォーカス位置を互いに他の影響を抑制した状態で高精度に評価できる。また、別途計測用のパターンを使用する必要がなく、実デバイスのパターンが形成されたウェハからの光を検出することによって露光条件が評価できるため、実際に露光するパターンに関する露光条件を効率的に、かつ高精度に評価できる。
According to this embodiment, by using the wafer 10 having the concave and convex repetitive pattern 12 provided by exposure under a plurality of exposure conditions as a plurality of processing conditions, the exposure amount among the plurality of exposure conditions In addition, the focus position can be evaluated with high accuracy while other influences are suppressed. In addition, there is no need to use a separate measurement pattern, and the exposure conditions can be evaluated by detecting light from the wafer on which the actual device pattern is formed. And can be evaluated with high accuracy.
なお、上記の実施形態では、ステップ154のウェハ10に関する評価装置1による露光量及びフォーカス位置の評価結果と、良品範囲マップPW1との比較はホストコンピュータ600(演算部)で行われている。これに対して、ウェハ10に関する露光量及びフォーカス位置の評価結果と良品範囲マップPW1との比較を評価装置1の演算部50の検査部60で行うようにしてもよい。この場合には、ホストコンピュータ600から評価装置1の制御部80を介して検査部60に良品範囲マップPW1のデータが供給される。
In the above-described embodiment, the host computer 600 (calculation unit) compares the evaluation result of the exposure amount and the focus position by the evaluation apparatus 1 on the wafer 10 in step 154 with the non-defective range map PW1. On the other hand, the inspection unit 60 of the calculation unit 50 of the evaluation apparatus 1 may perform comparison between the evaluation result of the exposure amount and the focus position regarding the wafer 10 and the non-defective product range map PW1. In this case, the non-defective product range map PW1 is supplied from the host computer 600 to the inspection unit 60 via the control unit 80 of the evaluation apparatus 1.
このように評価装置1側でウェハ10が良品範囲かどうかを判定する場合、評価装置1は、露光装置100による露光及びコータ・デベロッパ200による現像を含む加工工程を経て、表面に繰り返しパターン12が形成されたウェハ10の表面を照明する照明系20と、そのウェハ10の表面から射出した光を検出してその表面の像を撮像する受光系30及び撮像部35(検出部)と、撮像部35で撮像された像(検出された光)に基づいて繰り返しパターン12の露光条件(露光量及びフォーカス位置)を算出し、算出した露光条件と、露光工程における露光条件の良否を規定する良品範囲マップPW1とを比較し、繰り返しパターン12の露光条件の良否を判定する演算部50と、を備えている。なお、露光条件の判定結果は、評価装置1から露光装置100に供給され、露光装置100において露光条件が補正される。
As described above, when the evaluation apparatus 1 determines whether or not the wafer 10 is in the non-defective range, the evaluation apparatus 1 is subjected to processing steps including exposure by the exposure apparatus 100 and development by the coater / developer 200, so that the repeated pattern 12 is formed on the surface. An illumination system 20 that illuminates the surface of the formed wafer 10, a light receiving system 30 that detects light emitted from the surface of the wafer 10 and captures an image of the surface, an imaging unit 35 (detection unit), and an imaging unit The exposure condition (exposure amount and focus position) of the repetitive pattern 12 is calculated based on the image (detected light) imaged in 35, and the non-defective range that defines the calculated exposure condition and the quality of the exposure condition in the exposure process And a calculation unit 50 that compares the map PW1 and determines whether the exposure condition of the repeated pattern 12 is good or bad. The exposure condition determination result is supplied from the evaluation apparatus 1 to the exposure apparatus 100, and the exposure apparatus 100 corrects the exposure condition.
この評価装置1によれば、実際に露光するパターンに関する露光条件を効率的に、かつ高精度に評価できる。
また、本実施形態のように、ウェハに関する露光量及びフォーカス位置の評価結果を2次元の良品範囲マップPW1(プロセスウィンドウ)と比較してウェハの良否を判定する場合には、露光量及びフォーカス位置について個別に良否を判定する場合に比べて、良品であるにもかかわらず不良品と判定する割合が低下するため、デバイス製造のスループットをさらに高めることができる。
なお、従来は、各評価装置で独自に作成した良品範囲マップと、評価装置で算出した露光条件とを比較することも想定されていた。しかしながら、本実施形態によれば、デバイスメーカーが作成する良品範囲マップ(プロセスウィンドウ、すなわち良品範囲の基準)と、評価装置で算出した露光条件とを比較することができる。これにより、従来、取りこぼしていた不良や、プロセスウィンドウを使っていれば不良と評価しなかった問題点を解決することができる。
According to this evaluation apparatus 1, it is possible to efficiently and highly accurately evaluate exposure conditions relating to a pattern to be actually exposed.
Further, as in the present embodiment, when determining the quality of the wafer by comparing the evaluation result of the exposure amount and the focus position regarding the wafer with the two-dimensional good product range map PW1 (process window), the exposure amount and the focus position are determined. Compared with the case of determining pass / fail individually, the ratio of determining a defective product although it is a non-defective product is reduced, so that the throughput of device manufacturing can be further increased.
Conventionally, it has been assumed that a non-defective range map uniquely created by each evaluation apparatus is compared with the exposure conditions calculated by the evaluation apparatus. However, according to the present embodiment, it is possible to compare the non-defective range map (process window, that is, the reference for the non-defective range) created by the device manufacturer with the exposure condition calculated by the evaluation apparatus. As a result, it is possible to solve problems that have been missed conventionally and problems that have not been evaluated as defective if a process window is used.
なお、本実施形態におけるホストコンピュータ600は、ウェハの露光条件(露光量及びフォーカス位置)の評価結果を良品範囲マップPW1と比較して、その露光条件が良品範囲外であるときに、その情報を一例として露光装置100に供給しているが、この方法に限られることなく、例えば、評価した露光量及びフォーカス値が良品領域GSAに入らないショットSAnの割合が所定の割合を超えたときに、良品領域GSAに入らないショットSAnを評価結果として露光装置100に通知してもよい。また、ホストコンピュータ600は、良品範囲外であると判定されたウェハに関して、例えば露光量の平均値の最適値からの偏差及びフォーカス位置の平均値の最適値からの偏差の情報を露光装置100に供給してもよい。この場合、露光装置100では、それらの偏差に応じて露光量及び/又はフォーカス位置を個別に補正できる。
Note that the host computer 600 in this embodiment compares the evaluation result of the wafer exposure conditions (exposure amount and focus position) with the non-defective range map PW1, and when the exposure conditions are outside the non-defective range, the information is displayed. The exposure apparatus 100 is supplied as an example. However, the present invention is not limited to this method. For example, when the ratio of shot SAn in which the evaluated exposure amount and focus value do not enter the non-defective region GSA exceeds a predetermined ratio, A shot SAn that does not enter the non-defective area GSA may be notified to the exposure apparatus 100 as an evaluation result. Further, the host computer 600 informs the exposure apparatus 100 of deviation information from the optimum value of the average value of the exposure amount and deviation from the optimum value of the average value of the focus position with respect to the wafer determined to be out of the non-defective range, for example. You may supply. In this case, the exposure apparatus 100 can individually correct the exposure amount and / or the focus position according to the deviation.
なお、上記の実施形態では、2つの回折条件のもとで得られたウェハの画像から得られる平均輝度に一方の露光条件の影響を抑制するための演算を施している。この外に、例えば3個以上の回折条件のもとで得られたウェハの画像から得られる3個以上の輝度に、一方の露光条件の影響を抑制するための演算を施し、この演算結果から他方の露光条件を求めるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, a calculation is performed to suppress the influence of one exposure condition on the average luminance obtained from the wafer image obtained under two diffraction conditions. In addition to this, for example, a calculation for suppressing the influence of one exposure condition is performed on three or more brightnesses obtained from an image of a wafer obtained under three or more diffraction conditions. The other exposure condition may be obtained.
また、上記の実施形態では、複数の回折条件から、例えばフォーカス変化曲線が同じ傾向を持ち、ドーズ変化曲線が逆の傾向を持つ第1及び第2の回折条件を選択しているため、第1及び第2の回折条件の選択が容易である。これ以外に、複数の回折条件から、これらの条件のもとでの検出結果の例えばフォーカス値の変化に対する差分(又は差分の自乗和)よりも露光量の変化に対する差分(又は差分の自乗和)が大きくなるように、第1及び第2回折条件を選択するようにしてもよい。
In the above embodiment, the first and second diffraction conditions are selected from the plurality of diffraction conditions. For example, the first and second diffraction conditions in which the focus change curve has the same tendency and the dose change curve has the opposite tendency are selected. And the selection of the second diffraction condition is easy. In addition to this, from a plurality of diffraction conditions, a difference (or a sum of squares of differences) with respect to a change in exposure amount rather than a difference (or a sum of squares of differences) of detection results under these conditions, for example. The first and second diffraction conditions may be selected so that becomes larger.
さらに、上記の実施形態では、露光条件として露光量及びフォーカス位置を評価しているが、露光条件として、露光装置100における露光光の波長、照明条件(例えばコヒーレンスファクタ(σ値)、投影光学系PLの開口数、又は液浸露光時の液体の温度等を評価するために上記の実施形態の回折検査を使用してもよい。
なお、本実施形態では、評価装置1により加工条件としての2つの露光条件(露光量及びフォーカス位置)を互いに独立に評価するために、2つの露光条件に対してそれぞれ例えば第1及び第2の回折条件を求め、これらの回折条件で得られた計測値を演算している。しかしながら、評価装置1により2つの露光条件(又は3つ以上の露光条件でもよい)を評価する方法は任意である。例えば第1の回折条件としては、第1の露光条件の変化に対して計測値がほぼ単調に変化し、第2の露光条件の変化に対しては計測値がほぼ一定のままである回折条件を選択し、第2の回折条件としては、第2の露光条件の変化に対して計測値がほぼ単調に変化し、第1の露光条件の変化に対しては計測値がほぼ一定のままである回折条件を選択してもよい。この場合には、2つの回折条件でウェハ面の像を撮像するだけで、第1及び第2の露光条件を互いに独立に評価できるため、検査をより効率的に行うことができる。
Further, in the above-described embodiment, the exposure amount and the focus position are evaluated as the exposure conditions. As the exposure conditions, the exposure light wavelength, the illumination conditions (for example, the coherence factor (σ value), the projection optical system, and the like in the exposure apparatus 100 are evaluated. The diffraction inspection of the above embodiment may be used to evaluate the numerical aperture of PL or the temperature of the liquid during immersion exposure.
In the present embodiment, in order to evaluate the two exposure conditions (exposure amount and focus position) as processing conditions independently from each other by the evaluation apparatus 1, for example, the first and second exposure conditions are respectively compared with the two exposure conditions. The diffraction conditions are obtained, and the measurement values obtained under these diffraction conditions are calculated. However, a method for evaluating two exposure conditions (or three or more exposure conditions) by the evaluation apparatus 1 is arbitrary. For example, as the first diffraction condition, the diffraction value in which the measured value changes substantially monotonously with respect to the change in the first exposure condition, and the measured value remains substantially constant with respect to the change in the second exposure condition. As the second diffraction condition, the measured value changes substantially monotonously with respect to the change in the second exposure condition, and the measured value remains substantially constant with respect to the change in the first exposure condition. A certain diffraction condition may be selected. In this case, since the first and second exposure conditions can be evaluated independently of each other only by taking an image of the wafer surface under two diffraction conditions, the inspection can be performed more efficiently.
なお、本実施形態の評価装置1は、第1の露光装置100(加工装置)で露光(加工)された繰り返しパターン12(第1パターン)の露光条件(加工条件)を判定する検査装置ともみなすことができる。この検査装置は、繰り返しパターン12が表面に形成されたウェハ10を保持可能なステージ5と、ステージ5に保持されたウェハ10の表面を照明光ILI(検出光)で照明する照明系20と、ウェハ10の表面から射出した光を受光し、この光の状態を規定する条件(回折光の光量)を検出する撮像装置35及び画像処理部40(検出部)と、既知の露光条件で繰り返しパターン12が形成された条件振りウェハ10aに関してその検出部で検出される光の状態を規定する条件に基づいて、検査対象のウェハ10に関してその検出部で検出される光の状態を規定する条件から露光装置100の露光条件を求める演算部50と、を備えている。
The evaluation apparatus 1 of the present embodiment is also regarded as an inspection apparatus that determines the exposure condition (processing condition) of the repeated pattern 12 (first pattern) exposed (processed) by the first exposure apparatus 100 (processing apparatus). be able to. This inspection apparatus includes a stage 5 that can hold a wafer 10 on which a repeated pattern 12 is formed, an illumination system 20 that illuminates the surface of the wafer 10 held on the stage 5 with illumination light ILI (detection light), An imaging device 35 and an image processing unit 40 (detection unit) that receive light emitted from the surface of the wafer 10 and detect a condition (amount of diffracted light) that defines the state of the light, and a repetitive pattern under known exposure conditions Based on the condition that defines the state of light detected by the detection unit with respect to the conditioned wafer 10a on which the wafer 12 is formed, exposure is performed from the condition that defines the state of light detected by the detection unit with respect to the wafer 10 to be inspected. And an arithmetic unit 50 for obtaining the exposure conditions of the apparatus 100.
そして、露光装置100(第1の加工装置)で既知の露光条件で繰り返しパターン12が形成された条件振りウェハ10aをエッチング装置300(第2の加工装置)でさらに加工して得られる繰り返しパターン12E(第2パターン)の検査結果に基づいて、その検査対象のウェハ10に関して演算部50で求められる露光装置100の露光条件を判定している。この検査装置としての評価装置1によれば、後工程で形成される繰り返しパターン12Eの良否判定結果に基づいて、露光装置100における露光条件の良否を判定できるため、露光装置100で露光されたウェハ10の良否判定を後工程に合わせて行うことができ、後工程での不良品の発生を抑制できる。
Then, a repetitive pattern 12E obtained by further processing the conditioned wafer 10a on which the repetitive pattern 12 is formed under known exposure conditions by the exposure apparatus 100 (first processing apparatus) by the etching apparatus 300 (second processing apparatus). Based on the inspection result of (second pattern), the exposure condition of the exposure apparatus 100 determined by the calculation unit 50 for the wafer 10 to be inspected is determined. According to the evaluation apparatus 1 as the inspection apparatus, since the quality of the exposure conditions in the exposure apparatus 100 can be determined based on the quality determination result of the repeated pattern 12E formed in the subsequent process, the wafer exposed by the exposure apparatus 100 Ten pass / fail judgments can be made in accordance with the post-process, and generation of defective products in the post-process can be suppressed.
なお、本実施形態では、以下のような変形が可能である。
まず、評価装置1の回折検査時においても、照明光ILIがウェハ面に対してS偏光(入射面に対して垂直な方向の直線偏光)となるように照明側偏光フィルタ26を光路上に配置することも可能である。S偏光を用いた回折検査ではウェハ10の下地層(すなわち、ウェハ10に形成された複数種類の層の中で最上層よりも下の層)の影響を受けにくく最上層の状態を検出できる。
In the present embodiment, the following modifications are possible.
First, the illumination side polarization filter 26 is arranged on the optical path so that the illumination light ILI becomes S-polarized light (linearly polarized light in a direction perpendicular to the incident surface) with respect to the wafer surface even during the diffraction inspection of the evaluation apparatus 1. It is also possible to do. In diffraction inspection using S-polarized light, the state of the uppermost layer can be detected without being affected by the underlayer of the wafer 10 (that is, the layer below the uppermost layer among a plurality of types of layers formed on the wafer 10).
また、通常、実デバイス用のレチクルには複数のピッチで周期方向が同一又は直交する複数のパターンが形成されており、ウェハ10の各ショットSAnにもピッチPの繰り返しパターン12の外に異なるピッチのパターンも形成される。さらに、例えばピッチPの繰り返しパターンをそれよりも大きいピッチP1(>P)で配列したパターンブロックがある場合、このパターンブロックからはピッチP1のパターンから発生する回折光と同じ回折光が発生するため、実質的にピッチP1のパターンがあるとみなして回折検査を行うことも可能である。
Usually, a reticle for an actual device is formed with a plurality of patterns having the same or orthogonal periodic directions at a plurality of pitches, and each shot SAn of the wafer 10 has a different pitch in addition to the repeating pattern 12 of the pitch P. This pattern is also formed. Furthermore, for example, when there is a pattern block in which a repetitive pattern of pitch P is arranged at a larger pitch P1 (> P), the same diffracted light as that generated from the pattern of pitch P1 is generated from this pattern block. It is also possible to perform a diffraction inspection on the assumption that there is a pattern with a pitch P1 substantially.
また、上記の実施形態では条件振りウェハ10aは1枚である。しかしながら、フォーカス値の段階数に露光量の段階数を掛けて得られる露光条件の組み合わせの異なるショットの個数が、条件振りウェハ10aの全面のショット数よりも多い場合には、条件振りウェハ10aを複数枚作成してもよい。
In the above embodiment, the number of condition wafers 10a is one. However, when the number of shots with different combinations of exposure conditions obtained by multiplying the number of steps of the focus value by the number of steps of the exposure amount is larger than the number of shots on the entire surface of the conditionally adjusted wafer 10a, the conditionally adjusted wafer 10a is Multiple sheets may be created.
逆に、例えばショットSAnの走査方向の配列数がフォーカス値の変化の段階数よりも大きい場合、及び/又は非走査方向の配列数が露光量の変化の段階数よりも大きい場合には、走査方向及び/又は非走査方向に配列されたショットの一部のショットのみを露光してもよい。ただし、この場合、フォーカス値及び露光量を変化させて露光した複数のショットを、走査方向又は非走査方向に複数組設け、フォーカス値及び露光量が同じショットに関して得られる計測値を平均化してもよい。また、例えばウェハの中心部と周辺部とのレジストの塗布むらの影響、及び走査露光時のウェハの走査方向(図2(c)の+Y方向又は−Y方向)の相違の影響等を軽減するために、フォーカス値及び露光量が異なる複数のショットをランダムに配列してもよい。
Conversely, for example, when the number of shots SAn arranged in the scanning direction is larger than the number of steps of change in the focus value and / or when the number of arrangements in the non-scanning direction is larger than the number of steps of the exposure amount change, scanning is performed. Only a part of the shots arranged in the direction and / or the non-scanning direction may be exposed. However, in this case, even if a plurality of shots exposed by changing the focus value and the exposure amount are provided in the scanning direction or the non-scanning direction, the measurement values obtained for the shots having the same focus value and exposure amount may be averaged. Good. Further, for example, the influence of unevenness in resist coating between the center and the periphery of the wafer and the influence of the difference in the scanning direction of the wafer (+ Y direction or −Y direction in FIG. 2C) during scanning exposure are reduced. Therefore, a plurality of shots having different focus values and exposure amounts may be arranged at random.
また、ステップ106において、露光装置100の投影光学系の収差の影響等をさらに抑制するために、例えば図5(b)のショットSAnの中央部の部分領域CAn内に対応する撮像素子35bの画素の信号強度を平均化した平均信号強度を算出してもよい。
Further, in step 106, in order to further suppress the influence of the aberration of the projection optical system of the exposure apparatus 100, for example, the pixel of the image sensor 35b corresponding to the partial area CAn in the center of the shot SAn in FIG. An average signal intensity obtained by averaging the signal intensities of the signal may be calculated.
ただし、予め投影光学系の収差の影響(デジタル画像に与える誤差分布)を求めておき、デジタル画像の段階でその収差の影響を補正することも可能である。この場合には、ショット平均強度の代わりに、ショットSAn内のI個(Iは例えば数10の整数)の長方形等の設定領域16(図5(c)参照)毎に平均信号強度を算出し、例えばショットSAn内で同じ位置にある設定領域16内に対応する撮像素子35bの画素の信号強度を用いてこれ以降の処理を行うようにしてもよい。設定領域16の配列は、例えば走査方向に6行で非走査方向に5列であるが、その大きさ及び配列は任意である。
However, the influence of the aberration of the projection optical system (error distribution given to the digital image) can be obtained in advance, and the influence of the aberration can be corrected at the stage of the digital image. In this case, instead of the shot average intensity, the average signal intensity is calculated for each setting area 16 (see FIG. 5C) such as a rectangle (I is an integer of several tens) in the shot SAn. For example, the subsequent processing may be performed using the signal intensity of the pixel of the image sensor 35b corresponding to the setting area 16 at the same position in the shot SAn. The arrangement of the setting areas 16 is, for example, 6 rows in the scanning direction and 5 columns in the non-scanning direction, but the size and arrangement are arbitrary.
また、上記の実施形態では、ドーズ変化曲線及びフォーカス変化曲線として記憶部95に記憶した曲線の情報を利用して露光条件の評価を行っている。このように曲線の情報を用いる代わりに、例えばドーズ変化曲線及びフォーカス変化曲線に対応するテーブルなどの情報を用いて露光条件の評価を行ってもよい。
また、上記の実施形態のステップ120において、第2の回折条件ε(3−D3)で得られたフォーカス変化曲線B12をゲインa’及びオフセットb’で補正した曲線と、第1の回折条件ε(1−D2)で得られたフォーカス変化曲線B2とが一致するようにゲインa’及びオフセットb’を決定してもよい。さらに、曲線B2A及びフォーカス変化曲線B13をフォーカス値Fiに関する高次多項式(例えば4次の多項式)で近似し、これらの差分の自乗和が最小になるようにa,bの値を決定してもよい。また、ゲインa又はオフセットbのみを使用して、一方のフォーカス変化曲線を補正し、この補正後の曲線が他方のフォーカス変化曲線とできるだけ一致するようにa又はbの値を決定してもよい。さらに、例えばフォーカス値Fiごとに、補正後の差分が0になるように一方のフォーカス変化曲線に掛ける係数cfiを独立に決定してもよい。
また、基準ドーズ曲線SD1も露光量に関する1次式又は高次多項式で近似してもよい。同様に、基準フォーカス曲線SF1もフォーカス値に関する1次式又は高次多項式で近似してもよい。
In the above-described embodiment, the exposure conditions are evaluated using the curve information stored in the storage unit 95 as the dose change curve and the focus change curve. Instead of using the curve information as described above, the exposure condition may be evaluated using information such as a table corresponding to the dose change curve and the focus change curve.
In step 120 of the above embodiment, the curve obtained by correcting the focus change curve B12 obtained under the second diffraction condition ε (3-D3) with the gain a ′ and the offset b ′, and the first diffraction condition ε The gain a ′ and the offset b ′ may be determined so that the focus change curve B2 obtained in (1-D2) matches. Further, even if the curve B2A and the focus change curve B13 are approximated by a high-order polynomial (for example, a fourth-order polynomial) regarding the focus value Fi, the values of a and b are determined so that the square sum of these differences is minimized. Good. Alternatively, only the gain a or the offset b may be used to correct one focus change curve, and the value of a or b may be determined so that the corrected curve matches the other focus change curve as much as possible. . Further, for example, for each focus value Fi, the coefficient cfi to be multiplied by one focus change curve may be determined independently so that the corrected difference becomes zero.
Further, the reference dose curve SD1 may be approximated by a linear expression or a high-order polynomial relating to the exposure amount. Similarly, the reference focus curve SF1 may be approximated by a linear expression or a high-order polynomial regarding the focus value.
また、上記の実施形態のステップ128においては、エッチング後のパターンではなく、レジストパターンに関する評価結果を用いて図16(a)の寸法マップWM1を作成してもよい。
また、ステップ128、130におけるSEM400による各ショットSAn内の評価領域MAE及び評価点MA1〜MA3内のパターンの検査は、ショット毎にまとめて順次行うようにしてもよい。また、検査対象の評価点MA1〜MA3の個数は任意であり、評価点は一つでもよい。
In step 128 of the above-described embodiment, the dimension map WM1 of FIG. 16A may be created using the evaluation result regarding the resist pattern instead of the pattern after etching.
In addition, the inspection of the evaluation area MAE in each shot SAn and the patterns in the evaluation points MA1 to MA3 by the SEM 400 in steps 128 and 130 may be sequentially performed for each shot. Further, the number of evaluation points MA1 to MA3 to be inspected is arbitrary, and there may be one evaluation point.
また、上記の実施形態では、ステップ134において、ショットSAn内のパターンの線幅を示す寸法マップWM1、及び評価点MA1〜MA3のパターンが良好であるショットの範囲を示す3つのマップより、良品範囲マップPW1を作成している。この外に、評価点MA1〜MA3のパターンが良好であるショットの範囲を示す3つのマップを使わずに、寸法マップWM1のみから良品範囲マップPW1を作成してもよい。この場合、ステップ128でSEM400によってウェハ10の各ショットSAn内の評価領域内のパターンの線幅を計測し、この計測結果の線幅の平均値を各ショットSAnに割り当てたマップである寸法マップWM1を作成し、ステップ134において、線幅と適正値(線幅の適正値)とを比較した差が任意の閾値よりも小さい場合に良品として良品範囲マップPW1を作成する。寸法マップWM1から良品範囲マップPW1を作成することで、評価点MA1〜MA3のパターンの形状評価(ステップ130〜133)を省略することができるため、簡便な条件出しを行うことができる。なお、寸法マップWM1の作成において、線幅の計測を行う評価領域は各ショットSAn内の異なる複数の領域とする方が良品範囲マップPW1の信頼性が向上する点で望ましい。
また、寸法マップWM1を利用せずに、評価点MA1〜MA3のパターンの形状評価の結果に基づいて、良品範囲マップPW1を作成してもよい。この場合、ショットSAn内の評価領域MAEにおけるパターンの線幅測定、及び寸法マップWM1の作成(ステップ128)を省略することができるため、簡便な条件出しを行うことができる。
Further, in the above embodiment, in step 134, the non-defective product range is obtained from the dimension map WM1 indicating the line width of the pattern in the shot SAn and the three maps indicating the shot range in which the pattern of the evaluation points MA1 to MA3 is good. A map PW1 is created. In addition to this, the non-defective product range map PW1 may be created from only the dimension map WM1 without using three maps indicating shot ranges in which the patterns of the evaluation points MA1 to MA3 are good. In this case, in step 128, the SEM 400 measures the line width of the pattern in the evaluation region in each shot SAn of the wafer 10, and the dimension map WM1 is a map in which the average value of the line widths of the measurement results is assigned to each shot SAn. In step 134, a non-defective product range map PW1 is created as a non-defective product when the difference between the line width and the appropriate value (appropriate value of the line width) is smaller than an arbitrary threshold value. By creating the non-defective product range map PW1 from the dimension map WM1, the pattern shape evaluation (steps 130 to 133) of the evaluation points MA1 to MA3 can be omitted, so that simple conditions can be determined. In the creation of the dimension map WM1, it is preferable that the evaluation area for measuring the line width is a plurality of different areas in each shot SAn in terms of improving the reliability of the non-defective range map PW1.
Further, the non-defective range map PW1 may be created based on the result of the pattern shape evaluation of the evaluation points MA1 to MA3 without using the dimension map WM1. In this case, since the measurement of the line width of the pattern in the evaluation area MAE in the shot SAn and the creation of the dimension map WM1 (step 128) can be omitted, simple conditions can be determined.
また、上記の良品範囲マップPW1はSEM400の制御部(不図示)で作成することも可能である。さらに、良品範囲マップPW1の情報は、ホストコンピュータ600から露光装置100の制御部(不図示)に送信し、この制御部内の記憶装置に記録してもよい。
また、上記の実施形態では、ウェハ10の全ショットのショット内平均信号強度を算出し、ショット毎に良品範囲内かどうかを判定している。しかしながら、別の方法として、ステップ146、150において、ウェハ10の全部のショットSAn内のI個の設定領域16(図5(c)参照)毎に平均信号強度を求め、ステップ154において、ショットSAn内の設定領域16毎に良品範囲内かどうかを評価してもよい。
The good product range map PW1 can also be created by a control unit (not shown) of the SEM 400. Further, the information on the non-defective range map PW1 may be transmitted from the host computer 600 to a control unit (not shown) of the exposure apparatus 100 and recorded in a storage device in the control unit.
In the above-described embodiment, the average signal intensity within the shot of all shots of the wafer 10 is calculated, and it is determined whether the shot is within the non-defective range. However, as another method, in steps 146 and 150, the average signal intensity is obtained for each of the I setting areas 16 (see FIG. 5C) in all shots SAn of the wafer 10, and in step 154, the shots SAn are obtained. You may evaluate whether it is in a non-defective range for every setting area 16 in it.
この場合に、ステップ148で、ウェハ10の全部の設定領域16に関して算出される露光量Dni(i番目の設定領域16の露光量)を輝度に換算した結果の一例を図11(a)に示す。さらに、ステップ152で、ウェハ10の全部の設定領域16に関して算出されるフォーカス値Fni(i番目の設定領域16のフォーカス値)を輝度に換算した結果の一例を図11(b)に示す。
In this case, FIG. 11A shows an example of the result obtained by converting the exposure amount Dni (the exposure amount of the i-th setting region 16) calculated for all the setting regions 16 of the wafer 10 into luminance in step 148. . Further, FIG. 11B shows an example of the result obtained by converting the focus value Fni calculated for all the setting areas 16 of the wafer 10 (the focus value of the i-th setting area 16) into luminance in step 152.
また、上記の実施形態のステップ128やステップ130において、繰り返しパターンの線幅や評価対象パターンの形状をSEM400により評価しているが、SEMに限られることなく、スキャトロメーターや原子間力顕微鏡等の既存の測定装置を利用してもよい。
In step 128 and step 130 of the above embodiment, the line width of the repetitive pattern and the shape of the pattern to be evaluated are evaluated by the SEM 400, but not limited to the SEM, a scatterometer, an atomic force microscope, etc. Existing measuring devices may be used.
また、上記の実施形態では、回折検査を行っているが、上記の実施形態において、偏光(繰り返しパターンにおける構造性複屈折による偏光状態の変化)を利用した偏光検査を行うことも可能である。
なお、上記の実施形態において、評価装置1が回折検査のみを行う場合には、照明側偏光フィルタ26及び受光側偏光フィルタ32、並びにこれらを照明光又は回折光の光路に挿脱する機構(駆動部等)を省略することができる。
In the above embodiment, the diffraction inspection is performed. In the above embodiment, it is also possible to perform the polarization inspection using polarized light (change in the polarization state due to structural birefringence in the repetitive pattern).
In the above embodiment, when the evaluation apparatus 1 performs only the diffraction inspection, the illumination-side polarizing filter 26 and the light-receiving-side polarizing filter 32 and a mechanism (drive) that inserts and removes them into the optical path of the illumination light or diffracted light. Part etc.) can be omitted.
[第2の実施形態]
第2の実施形態につき図18(a)〜図20を参照して説明する。本実施形態においても、図1(b)のデバイス製造システムDMSを使用し、加工条件を評価するために図1(a)の評価装置1を使用する。また、本実施形態では、いわゆるスペーサ・ダブルパターニング法(又はサイドウォール・ダブルパターニング法)で微細なピッチの繰り返しパターンが形成されたウェハの加工条件を評価する。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. Also in this embodiment, the device manufacturing system DMS in FIG. 1B is used, and the evaluation apparatus 1 in FIG. 1A is used to evaluate the processing conditions. In the present embodiment, the processing conditions of a wafer on which a repetitive pattern with a fine pitch is formed by a so-called spacer double patterning method (or sidewall double patterning method) are evaluated.
さらに、本実施形態では、後述のように、一例として偏光検査(PER検査)が行われる。ここで、図2(b)のウェハ面の繰り返しパターン12の偏光検査を行う場合につき簡単に説明する。この場合、図2(b)のウェハ面の繰り返しパターン12は、図3(a)に示すように、複数のライン部2Aがその短手方向である配列方向(ここではX方向)に沿って、スペース部2Bを挟んで一定のピッチ(周期)Pで配列されたレジストパターン(ラインパターン)であるものとする。ライン部2Aの配列方向(X方向)を、繰り返しパターン12の周期方向(又は繰り返し方向)とも呼ぶ。
Furthermore, in this embodiment, as will be described later, a polarization inspection (PER inspection) is performed as an example. Here, the case where the polarization inspection of the repetitive pattern 12 on the wafer surface in FIG. In this case, the repetitive pattern 12 on the wafer surface of FIG. 2B is along the arrangement direction (here, the X direction) in which the plurality of line portions 2A are short directions, as shown in FIG. It is assumed that the resist patterns (line patterns) are arranged at a constant pitch (period) P with the space portion 2B interposed therebetween. The arrangement direction (X direction) of the line portions 2A is also referred to as a periodic direction (or a repeating direction) of the repeating pattern 12.
ここで、繰り返しパターン12におけるライン部2Aの線幅DAの設計値をピッチPの1/2とする。適正な露光条件(すなわち、露光量及びフォーカス位置)で繰り返しパターン12が形成された場合、ライン部2Aの線幅DAとスペース部2Bの線幅DBは等しくなると共に、ライン部2Aの側壁部2Aaはウェハ10の表面に対してほぼ直角に形成され、ライン部2Aとスペース部2Bとの体積比は略1:1になる。またそのときのライン部2AのX−Z断面の形状は正方形や長方形となる。これに対して、繰り返しパターン12を形成する際の露光装置100におけるフォーカス位置が適正なフォーカス位置から外れると、ピッチPは変わらないが、ライン部2Aの側壁部2Aaはウェハ10の表面に対して直角とならず、ライン部2AのX−Z断面の形状は台形となる。したがって、ライン部2Aの側壁部2Aaライン部2A及びスペース部2Bの線幅DA,DBが設計値と異なってしまい、ライン部2Aとスペース部2Bとの体積比が略1:1から外れる。一方、露光装置100における露光量が変化すると、ピッチPと線幅DAが変化するため、ライン部2Aとスペース部2Bとの体積比が略1:1から外れる。
Here, the design value of the line width D A of the line portion 2A in the repetitive pattern 12 is set to ½ of the pitch P. Appropriate exposure conditions (i.e., exposure dose and focus position) if the repetitive pattern 12 is formed by, together with the line width D B of the line width D A and the space portion 2B of the line portion 2A are equal, side walls of the line portion 2A The part 2Aa is formed substantially perpendicular to the surface of the wafer 10, and the volume ratio of the line part 2A and the space part 2B is about 1: 1. Further, the shape of the XZ cross section of the line portion 2A at that time is a square or a rectangle. On the other hand, if the focus position in the exposure apparatus 100 when forming the repeated pattern 12 deviates from the proper focus position, the pitch P does not change, but the side wall portion 2Aa of the line portion 2A is in relation to the surface of the wafer 10. The shape of the XZ cross section of the line portion 2A is not a right angle but a trapezoid. Therefore, the volume ratio of the side wall portion linewidth D A of 2Aa line portion 2A and the space portion 2B, D B is becomes different from a design value, the line portion 2A and the space portion 2B of the line portion 2A approximately 1: deviates from 1 . On the other hand, when the exposure amount in the exposure apparatus 100 is changed, the pitch P and the line width D A changes, the volume ratio of the line portion 2A and the space portion 2B is substantially 1: deviates from 1.
偏光検査は、上記のような繰り返しパターン12におけるライン部2Aとスペース部2Bとの体積比の変化に伴う反射光の偏光状態の変化(すなわち、繰り返しパターン12における構造性複屈折による反射光の偏光状態の変化)を利用して、繰り返しパターン12の状態(良否等)の検査を行うものである。なお、説明を簡単にするため、理想的な体積比(設計値)を1:1とする。体積比の変化は、フォーカス位置の適正値からのずれ等に起因し、ウェハ10のショット11ごとに、さらにはショット11内の複数の領域ごとに現れる。なお、体積比を断面形状の面積比と言い換えることもできる。
In the polarization inspection, the change in the polarization state of the reflected light accompanying the change in the volume ratio between the line portion 2A and the space portion 2B in the repetitive pattern 12 (that is, the polarization of the reflected light due to the structural birefringence in the repetitive pattern 12). The change (state change) is used to inspect the state (good or bad) of the repeated pattern 12. In order to simplify the description, the ideal volume ratio (design value) is 1: 1. The change in the volume ratio is caused by a shift of the focus position from the appropriate value, and appears for each shot 11 of the wafer 10 and for each of a plurality of regions in the shot 11. The volume ratio can also be referred to as the area ratio of the cross-sectional shape.
本実施形態の評価装置1を用いて、ウェハ面の偏光検査を行うには、制御部80が記憶部85に記憶されたレシピ情報(検査条件や手順等)を読み込み、以下の処理を行う。まず、図2(a)に示すように、照明側偏光フィルタ26及び受光側偏光フィルタ32が光路上に挿入される。そして、図1(b)の搬送系500により、ウェハ10をステージ5上に搬送する。なお、搬送途中で不図示のアライメント機構により得られたウェハ10の位置情報に基づいて、ウェハ10はステージ5上の所定の位置に所定の方向で載置される。また、偏光検査を行うとき、ステージ5のチルト角は、受光系30でウェハ10からの正反射光ILRを受光できるように、すなわち入射する照明光ILIの入射角(図2(a)では角度θ3)に対して受光系30で受光する光のウェハ面に対する反射角(受光角)が等しくなるように設定される。なお、反射角は、反射光の主光線がウェハ面の法線CAと成す角度である。さらに、ステージ5の回転角φ1は、ウェハ面における繰り返しパターン12の周期方向が、図3(b)に示すように、ウェハ面における照明光(図3(b)ではP偏光の直線偏光の光Lとしている)の振動方向に対して、45度で傾斜するように設定される。繰り返しパターン12からの反射光の信号強度を最も高くするためである。
In order to perform the polarization inspection of the wafer surface using the evaluation apparatus 1 of the present embodiment, the control unit 80 reads recipe information (inspection conditions, procedures, etc.) stored in the storage unit 85 and performs the following processing. First, as shown in FIG. 2A, the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are inserted on the optical path. Then, the wafer 10 is transferred onto the stage 5 by the transfer system 500 of FIG. Note that the wafer 10 is placed at a predetermined position on the stage 5 in a predetermined direction based on position information of the wafer 10 obtained by an alignment mechanism (not shown) during the conveyance. When performing the polarization inspection, the tilt angle of the stage 5 is set so that the regular reflection light ILR from the wafer 10 can be received by the light receiving system 30, that is, the incident angle of the incident illumination light ILI (in FIG. 2A, the angle). The reflection angle (light receiving angle) of the light received by the light receiving system 30 with respect to the wafer surface is set to be equal to θ3). The reflection angle is an angle formed by the principal ray of the reflected light and the normal line CA of the wafer surface. Further, the rotation angle φ1 of the stage 5 is such that the periodic direction of the repetitive pattern 12 on the wafer surface is illumination light on the wafer surface as shown in FIG. 3B (in FIG. 3B, P-polarized linearly polarized light). It is set to incline at 45 degrees with respect to the vibration direction (L). This is because the signal intensity of the reflected light from the repeated pattern 12 is maximized.
照明側偏光フィルタ26は、導光ファイバ24と照明側凹面鏡25との間に配設されるとともに、その透過軸が所定の方位(方向)に設定され、透過軸に応じて照明ユニット21からの光から偏光成分(直線偏光)を抽出する(透過させる)。本実施形態では、一例として、導光ファイバ24から射出された光は、照明側偏光フィルタ26及び照明側凹面鏡25を介しP偏光の直線偏光L(図3(b)参照)となってウェハ面に照射される。
The illumination side polarizing filter 26 is disposed between the light guide fiber 24 and the illumination side concave mirror 25, and its transmission axis is set in a predetermined direction (direction). A polarized component (linearly polarized light) is extracted (transmitted) from the light. In the present embodiment, as an example, light emitted from the light guide fiber 24 becomes P-polarized linearly polarized light L (see FIG. 3B) via the illumination-side polarizing filter 26 and the illumination-side concave mirror 25, and the wafer surface. Is irradiated.
このとき、ウェハ面に入射する照明光ILI(ここでは直線偏光の光L)がP偏光であるため、図3(b)に示すように、繰り返しパターン12の周期方向が光Lの入射面(ウェハ面における光Lの進行方向)に対して45度の角度に設定された場合、ウェハ面における光Lの振動方向と繰り返しパターン12の周期方向とのなす角度も、45度に設定される。言い換えると、直線偏光の光Lは、ウェハ面における光Lの振動方向が繰り返しパターン12の周期方向に対して45度傾いた状態で、繰り返しパターン12を斜めに横切るようにして入射する。
At this time, since the illumination light ILI incident on the wafer surface (here, linearly polarized light L) is P-polarized light, as shown in FIG. When the angle is set to 45 degrees with respect to the traveling direction of the light L on the wafer surface, the angle formed by the vibration direction of the light L on the wafer surface and the periodic direction of the repeated pattern 12 is also set to 45 degrees. In other words, the linearly polarized light L is incident so as to obliquely cross the repetitive pattern 12 in a state where the vibration direction of the light L on the wafer surface is inclined 45 degrees with respect to the periodic direction of the repetitive pattern 12.
ウェハ面で反射した平行光の正反射光ILRは、受光系30の受光側凹面鏡31により集光されて受光側偏光フィルタ32を介して撮像装置35の撮像面に達する。このとき、繰り返しパターン12での構造性複屈折により正反射光ILR(ここでは直線偏光の光L)の偏光状態が例えば楕円偏光に変化する。受光側偏光フィルタ32の透過軸の方位は、上述した照明側偏光フィルタ26の透過軸に対して直交するように(クロスニコルの状態に)設定されている。従って、受光側偏光フィルタ32により、ウェハ10(繰り返しパターン12)からの正反射光のうち光Lと振動方向が略直角な偏光成分が抽出されて、撮像装置35に導かれる。その結果、撮像装置35の撮像面には、ウェハ10からの正反射光のうち光Lに対して振動方向が略直角な偏光成分(光LがP偏光であればS偏光成分)によるウェハ面の像が形成される。なお、楕円偏光の短軸方向が光Lの偏光方向と直交していない場合は、受光側偏光フィルタ32の透過軸をその楕円偏光の短軸方向に合わせるようにしてもよい。これによって、検出感度(露光条件の変化に対する検出信号の変化の比率)が向上する場合がある。
The parallel specular light ILR reflected by the wafer surface is collected by the light receiving concave mirror 31 of the light receiving system 30 and reaches the image pickup surface of the image pickup device 35 via the light receiving side polarizing filter 32. At this time, the polarization state of the specularly reflected light ILR (here, linearly polarized light L) is changed to, for example, elliptically polarized light due to structural birefringence in the repeated pattern 12. The direction of the transmission axis of the light receiving side polarizing filter 32 is set so as to be orthogonal to the transmission axis of the illumination side polarizing filter 26 described above (in a crossed Nicols state). Therefore, the light receiving side polarization filter 32 extracts a polarized component having a vibration direction substantially perpendicular to the light L from the regular reflected light from the wafer 10 (repeated pattern 12) and guides it to the imaging device 35. As a result, on the image pickup surface of the image pickup device 35, the wafer surface is formed of a polarization component (the S polarization component if the light L is P-polarized light) whose oscillation direction is substantially perpendicular to the light L in the regular reflection light from the wafer 10. Is formed. If the minor axis direction of the elliptically polarized light is not orthogonal to the polarization direction of the light L, the transmission axis of the light receiving side polarizing filter 32 may be aligned with the minor axis direction of the elliptically polarized light. This may improve the detection sensitivity (the ratio of the change in the detection signal to the change in the exposure condition).
そして、撮像装置35はそのウェハ面の像の画像信号を画像処理部40に出力し、画像処理部40はウェハ面のデジタル画像を生成し、その画像の情報を検査部60に出力する。検査部60はその画像の情報を用いてウェハ10の繰り返しパターン12を形成する際に使用された露光装置における露光条件等を評価する。なお、照明側偏光フィルタ26を回転してウェハ面に入射する照明光ILIの偏光方向をP偏光からずらすことも可能である。ただし、この場合でも、受光側偏光フィルタ32の偏光方向は照明側偏光フィルタ26に対してクロスニコル状態に設定される。そのようにデジタル画像を生成したときに、照明光ILIの波長λ及び照明側偏光フィルタ26の角度の組み合わせを一つの偏光条件と呼ぶ。なお、例えば照明光ILIの入射角θ3(すなわち反射角θ3)を変更する機構を設けることも可能であり、このように入射角を変更する場合には、入射角も一つの偏光条件に含まれる。そして、複数の偏光条件が上記のレシピ情報に含まれている。
Then, the imaging device 35 outputs an image signal of the image on the wafer surface to the image processing unit 40, and the image processing unit 40 generates a digital image of the wafer surface and outputs information on the image to the inspection unit 60. The inspection unit 60 evaluates the exposure conditions and the like in the exposure apparatus used when forming the repetitive pattern 12 of the wafer 10 using the image information. It is also possible to shift the polarization direction of the illumination light ILI incident on the wafer surface by rotating the illumination-side polarization filter 26 from the P-polarized light. However, even in this case, the polarization direction of the light receiving side polarizing filter 32 is set in a crossed Nicols state with respect to the illumination side polarizing filter 26. When such a digital image is generated, a combination of the wavelength λ of the illumination light ILI and the angle of the illumination side polarization filter 26 is referred to as one polarization condition. For example, it is possible to provide a mechanism for changing the incident angle θ3 (that is, the reflection angle θ3) of the illumination light ILI. When the incident angle is changed in this way, the incident angle is also included in one polarization condition. . A plurality of polarization conditions are included in the recipe information.
次に、スペーサ・ダブルパターニング法について説明する。スペーサ・ダブルパターニング法では、まず、図18(a)に示すように、ウェハ(ウェハ10dとする)の例えばハードマスク層17の表面に、コータ・デベロッパ200によるレジストの塗布、露光装置100によるパターンの露光、及びコータ・デベロッパ200による現像によって、複数のレジストパターンのライン部2AをピッチPで配列した繰り返しパターン12が形成される。一例として、ピッチPは露光装置100の解像限界に近いとする。この後、図18(b)に示すように、エッチング装置300によるエッチング(所謂、スリミング)を利用してライン部2Aの線幅を半分(ライン部2Aの幅の1/2となったライン部をライン部12Aと称する)にして、薄膜形成装置700でライン部12Aを覆うようにスペーサ層18を堆積する。その後、エッチング装置300でウェハ10dのスペーサ層18を所定の厚さだけエッチングした後、エッチング装置300でライン部12Aのみを除去することで、図18(c)に示すように、ハードマスク層17上に線幅がほぼP/4の複数のスペーサ部18AをピッチP/2で配列した繰り返しパターンが形成される。その後、複数のスペーサ部18Aをマスクとしてハードマスク層17をエッチングすることによって、図18(d)に示すように、線幅がほぼP/4のハードマスク部17AをピッチP/2で配列した繰り返しパターン17Bが形成される。この後、一例として、繰り返しパターン17Bをマスクとして、ウェハ10dのデバイス層10daのエッチングを行うことで、露光装置100の解像限界のほぼ1/2のピッチの繰り返しパターンが形成できる。さらに、上記の工程を繰り返すことによって、ピッチがP/4の繰り返しパターンを形成することも可能である。
Next, the spacer double patterning method will be described. In the spacer double patterning method, first, as shown in FIG. 18A, a resist is applied by a coater / developer 200 on the surface of, for example, the hard mask layer 17 of a wafer (wafer 10d), and a pattern is formed by an exposure apparatus 100. By the above exposure and development by the coater / developer 200, a repeated pattern 12 in which the line portions 2A of a plurality of resist patterns are arranged at a pitch P is formed. As an example, it is assumed that the pitch P is close to the resolution limit of the exposure apparatus 100. Thereafter, as shown in FIG. 18B, the line width of the line portion 2A is halved (half the width of the line portion 2A) by using etching (so-called slimming) by the etching apparatus 300. The thin film forming apparatus 700 deposits the spacer layer 18 so as to cover the line portion 12A. Thereafter, the spacer layer 18 of the wafer 10d is etched by a predetermined thickness by the etching apparatus 300, and then only the line portion 12A is removed by the etching apparatus 300, thereby making the hard mask layer 17 as shown in FIG. A repetitive pattern in which a plurality of spacer portions 18A having a line width of approximately P / 4 are arranged at a pitch P / 2 is formed thereon. Thereafter, by etching the hard mask layer 17 using the plurality of spacer portions 18A as a mask, as shown in FIG. 18D, the hard mask portions 17A having a line width of approximately P / 4 are arranged at a pitch P / 2. A repeated pattern 17B is formed. Thereafter, as an example, the repetitive pattern 17B is used as a mask to etch the device layer 10da of the wafer 10d, thereby forming a repetitive pattern having a pitch that is approximately ½ of the resolution limit of the exposure apparatus 100. Furthermore, it is also possible to form a repeated pattern with a pitch of P / 4 by repeating the above steps.
また、評価装置1を用いて例えば回折検査を行う場合、回折が起こるためには繰り返しパターンのピッチが評価装置1の照明光ILIの波長λの1/2以上でなければならない。そのため、照明光として波長が248nmの光を用いた場合、ピッチPが124nm以下の繰り返しパターン12では回折光ILDが発生しなくなる。このため、図18(a)の場合のように、ピッチPが露光装置100の解像限界に近いと、回折検査は次第に困難になる。さらに、図18(d)の場合のように、ピッチがP/2(さらにはP/4)の繰り返しパターン17Bに関しては、正反射光ILRのみが発生するため、回折検査は困難である。ただし、繰り返しパターン17Bがより大きいピッチで配列されたパターンブロックが存在する場合には、このパターンブロックからの回折光を検出することにより、回折検査も可能である。
For example, when performing a diffraction inspection using the evaluation apparatus 1, the pitch of the repeated pattern must be 1/2 or more of the wavelength λ of the illumination light ILI of the evaluation apparatus 1 in order for diffraction to occur. Therefore, when light having a wavelength of 248 nm is used as illumination light, the diffracted light ILD is not generated in the repetitive pattern 12 having a pitch P of 124 nm or less. For this reason, when the pitch P is close to the resolution limit of the exposure apparatus 100 as in the case of FIG. 18A, diffraction inspection becomes increasingly difficult. Further, as in the case of FIG. 18D, regarding the repetitive pattern 17B having a pitch of P / 2 (and further P / 4), only the regular reflection light ILR is generated, so that the diffraction inspection is difficult. However, when there is a pattern block in which the repeated patterns 17B are arranged at a larger pitch, diffraction inspection can be performed by detecting diffracted light from the pattern block.
本実施形態では、図18(d)のように、回折光が発生しない繰り返しパターン17Bが各ショットに形成されたウェハ10dからの光を検出して、繰り返しパターン17Bの加工条件を評価するために、評価装置1によるウェハ面の偏光検査を行う。以下、図19のフローチャートを参照して、偏光検査を行うときに使用する複数の偏光条件を選択する評価条件出しにつき説明し、図20のフローチャートを参照して、その選択された偏光条件を用いて偏光検査を行って、デバイス製造システムDMSの加工条件を評価する方法につき説明する。なお、図19及び図20において、図4及び図17に対応するステップには同一又は類似の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 18D, in order to evaluate the processing conditions of the repeated pattern 17B by detecting the light from the wafer 10d in which the repeated pattern 17B that does not generate diffracted light is formed in each shot. Then, the polarization inspection of the wafer surface is performed by the evaluation apparatus 1. Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 19, description will be given regarding the determination of an evaluation condition for selecting a plurality of polarization conditions to be used when performing the polarization inspection, and with reference to the flowchart of FIG. 20, the selected polarization condition is used. A method for evaluating the processing conditions of the device manufacturing system DMS by performing polarization inspection will be described. 19 and 20, the steps corresponding to those in FIGS. 4 and 17 are denoted by the same or similar reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
ここでは、評価装置1を用いてウェハ10dのピッチP/2の繰り返しパターン17Bが形成された表面の偏光検査を行うため、図2(a)に示すように、評価装置1の光路に照明側偏光フィルタ26及び受光側偏光フィルタ32が挿入され、ウェハ10dが載置されるステージ5のチルト角φ2は、照明系20からの照明光ILIが照射されたウェハ10dからの正反射光ILRを受光系30で受光できるように設定される。また、ステージ5の回転角φ1は、繰り返しパターン17Bの周期方向と、照明光ILIの入射方向とが例えば45度で交差するように設定される。そして、複数の偏光条件としては、一例として、照明光ILIの波長λa(上記のλ1〜λ3のいずれか)と、照明側偏光フィルタ26の角度θb(例えば回転角36度×b(b=0〜4))との組み合わせである15の偏光条件η(λa,θb)(a=1〜3,b=0〜4)を想定する。ただし、照明側偏光フィルタ26の角度が切り換えられたときには、受光側偏光フィルタ32の角度も、照明側偏光フィルタ26に対してクロスニコル状態を維持するように切り換えられる。さらに、本実施形態では、デバイス製造システムDMSによる繰り返しパターン17Bの加工条件として、図18(b)のスペーサ層18の堆積時間ts(薄膜形成装置700における薄膜堆積量)及びスペーサ層18のエッチング時間te(エッチング装置300におけるエッチング量)を想定し、このうちのエッチング時間te(以下、エッチング量teと称する)を堆積時間ts(以下、スペーサ堆積量tsと称する)の影響を抑制しながら評価するものとする。
Here, since the polarization inspection is performed on the surface of the wafer 10d on which the repeated pattern 17B having the pitch P / 2 is formed using the evaluation apparatus 1, as shown in FIG. The tilt angle φ2 of the stage 5 on which the polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are inserted and the wafer 10d is placed receives the specularly reflected light ILR from the wafer 10d irradiated with the illumination light ILI from the illumination system 20. It is set so that light can be received by the system 30. Further, the rotation angle φ1 of the stage 5 is set so that the periodic direction of the repeated pattern 17B and the incident direction of the illumination light ILI intersect, for example, at 45 degrees. As a plurality of polarization conditions, for example, the wavelength λa of the illumination light ILI (any one of the above-described λ1 to λ3) and the angle θb (for example, rotation angle 36 degrees × b (b = 0) of the illumination-side polarization filter 26 are used. 15 polarization conditions η (λa, θb) (a = 1 to 3, b = 0 to 4) that are combinations with (4) to 4)) are assumed. However, when the angle of the illumination side polarizing filter 26 is switched, the angle of the light receiving side polarizing filter 32 is also switched so as to maintain a crossed Nicols state with respect to the illumination side polarizing filter 26. Furthermore, in the present embodiment, as processing conditions for the repeated pattern 17B by the device manufacturing system DMS, the spacer layer 18 deposition time ts (thin film deposition amount in the thin film forming apparatus 700) and the spacer layer 18 etching time in FIG. te (etching amount in the etching apparatus 300) is assumed, and the etching time te (hereinafter referred to as etching amount te) is evaluated while suppressing the influence of the deposition time ts (hereinafter referred to as spacer deposition amount ts). Shall.
評価条件出しのために、まず、図19のステップ102Aにおいて、図18(a)〜(d)のスペーサ・ダブルパターニング・プロセスを、5種類のスペーサ堆積量ts(ts3〜ts7)及び5種類のエッチング量te(te3〜te7)を組み合わせた25(=5×5)回のプロセスで実行して、25枚の条件振りウェハ(不図示)の各ショットにそれぞれ繰り返しパターン17Bを形成する。なお、堆積量ts5がベスト堆積時間(適正堆積量)であり、エッチング量te5がベストエッチング時間(適正エッチング量)であるとする。この場合、エッチング量te3,te4はエッチング不足であり、エッチング量te6,te7はエッチング過剰である。
In order to determine the evaluation conditions, first, in step 102A of FIG. 19, the spacer double patterning process of FIGS. 18A to 18D is performed using five types of spacer deposition amounts ts (ts3 to ts7) and five types. The process is executed by 25 (= 5 × 5) processes in which the etching amounts te (te3 to te7) are combined, and the repeated pattern 17B is formed on each shot of 25 conditionally adjusted wafers (not shown). It is assumed that the deposition amount ts5 is the best deposition time (appropriate deposition amount) and the etching amount te5 is the best etching time (appropriate etching amount). In this case, the etching amounts te3 and te4 are insufficiently etched, and the etching amounts te6 and te7 are excessively etched.
作成された複数(ここでは25枚)の条件振りウェハは順次、図2(a)の評価装置1のステージ5上に搬送される。そして、複数の条件振りウェハのそれぞれにおいて、上記の複数(ここでは15個)の偏光条件η(λa,θb)のもとで照明光ILIを条件振りウェハの表面に照射し、撮像装置35が条件振りウェハからの正反射光ILRによる像を撮像して画像信号を画像処理部40に出力する(ステップ104A)。ここでは25枚の条件振りウェハに関してそれぞれ15個の像が撮像されるため、画像処理部40において、全部で375(=25×15)個のデジタル画像が得られる。
A plurality of (25 in this case) created conditionally adjusted wafers are sequentially transferred onto the stage 5 of the evaluation apparatus 1 in FIG. Then, in each of the plurality of conditionally adjusted wafers, the surface of the conditionally adjusted wafer is irradiated with the illumination light ILI under the plurality of (here, 15) polarization conditions η (λa, θb). An image of regular reflection light ILR from the condition-controlled wafer is picked up and an image signal is output to the image processing unit 40 (step 104A). Here, since 15 images are captured for each of the 25 conditionally adjusted wafers, a total of 375 (= 25 × 15) digital images are obtained in the image processing unit 40.
さらに、画像処理部40は、その複数の偏光条件に関して、それぞれ対応するデジタル画像を用いて、条件振りウェハの全部のショット内の全部の画素の信号強度を平均化した平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60に出力する(ステップ106A)。
そして、検査部60内の第1演算部60aは、その複数の偏光条件η(λa,θb)のそれぞれに関して得られる全部の条件振りウェハの平均信号強度から、加工条件中のエッチング量teが同じでスペーサ堆積量tsが5段階に変化するときの平均信号強度の変化特性をスペーサ変化曲線(不図示)として抽出し、記憶部85に記憶する(ステップ108A)。また、その第1演算部60aは、その複数の偏光条件η(λa,θb)のそれぞれに関して得られる全部の平均信号強度から、加工条件中のスペーサ堆積量が同じでエッチング量が5段階に変化するときの平均信号強度の変化特性をエッチング変化曲線(不図示)として抽出し、記憶部85に記憶する(ステップ110A)。
Further, the image processing unit 40 averages the signal intensity (average luminance) obtained by averaging the signal intensities of all the pixels in all the shots of the condition-controlled wafer using the corresponding digital images with respect to the plurality of polarization conditions. And the calculation result is output to the inspection unit 60 (step 106A).
Then, the first calculation unit 60a in the inspection unit 60 has the same etching amount te in the processing conditions from the average signal intensity of all the conditionally adjusted wafers obtained for each of the plurality of polarization conditions η (λa, θb). Then, the change characteristic of the average signal intensity when the spacer deposition amount ts changes in five stages is extracted as a spacer change curve (not shown) and stored in the storage unit 85 (step 108A). In addition, the first calculation unit 60a changes the etching amount in five steps from the average signal intensity obtained for each of the plurality of polarization conditions η (λa, θb) with the same spacer deposition amount in the processing conditions. The change characteristic of the average signal intensity at this time is extracted as an etching change curve (not shown) and stored in the storage unit 85 (step 110A).
その後、その第1演算部60aは、上記の複数の偏光条件η(λa,θb)から、スペーサ変化曲線が同じ傾向(例えばスペーサ堆積量tsが増加するときに両方の平均信号強度がほぼ同じように増減する特性)を持ち、エッチング変化曲線が逆の傾向(例えばエッチング量teが増加するときに一方の平均信号強度がほぼ増加して他方の平均信号強度がほぼ減少する特性)を持つ第1組の第1及び第2の偏光条件を選択し、選択された2つの偏光条件を記憶部85に記憶する(ステップ112A)。図18(e)は、15個のスペーサ変化曲線のうち、第1及び第2の偏光条件のもとで得られた2つの変化曲線Bk1及びBk2を示し、図18(f)は、15個のエッチング変化曲線のうち、第1及び第2の偏光条件のもとで得られた2つの変化曲線Ck1及びCk2を示す。変化曲線Bk1及びBk2は同じ傾向で変化しており、変化曲線Ck1及びCk2は逆の傾向で変化している。
After that, the first calculation unit 60a has the same tendency that the spacer change curves tend to be the same (for example, when the spacer deposition amount ts increases, from the plurality of polarization conditions η (λa, θb)). And the etching change curve has a tendency to be reversed (for example, the characteristic that one average signal intensity substantially increases and the other average signal intensity decreases substantially when the etching amount te increases). The first and second polarization conditions of the set are selected, and the two selected polarization conditions are stored in the storage unit 85 (step 112A). FIG. 18 (e) shows two change curves Bk1 and Bk2 obtained under the first and second polarization conditions among the 15 spacer change curves. FIG. 18 (f) shows 15 change curves. Among the etching change curves, two change curves Ck1 and Ck2 obtained under the first and second polarization conditions are shown. The change curves Bk1 and Bk2 change with the same tendency, and the change curves Ck1 and Ck2 change with the opposite tendency.
そして、第1演算部60aは、第1の偏光条件で得られたスペーサ変化曲線Bk1をゲインa(比例係数又は倍率)及びオフセットbで補正した変化曲線(不図示)と、第2の偏光条件で得られたスペーサ変化曲線Bk2とが一致するように、すなわち補正後の曲線と曲線Bk2との差分ΔBkが最小自乗法で最小になるようにゲインa及びオフセットbを決定し、これらのゲインa及びオフセットbを記憶部85に記憶する(ステップ114A)。なお、図18(e)の右側の縦軸が差分ΔBkの値である。
Then, the first calculation unit 60a includes a change curve (not shown) obtained by correcting the spacer change curve Bk1 obtained under the first polarization condition with the gain a (proportional coefficient or magnification) and the offset b, and the second polarization condition. The gain a and the offset b are determined such that the difference ΔBk between the corrected curve and the curve Bk2 is minimized by the method of least squares so that the spacer change curve Bk2 obtained in step S1 matches with the spacer change curve Bk2. And the offset b are stored in the storage unit 85 (step 114A). In addition, the vertical axis | shaft of the right side of FIG.18 (e) is the value of difference (DELTA) Bk.
次に、第1演算部60aは、図18(f)の第1の偏光条件で得られたエッチング変化曲線Ck1をステップ114Bで算出されたゲインa及びオフセットbで補正した曲線(不図示)と、第2の偏光条件で得られたエッチング変化曲線Ck2との差分をエッチング量teの関数で表した曲線(以下、基準エッチング曲線という。)SE1を算出し、算出された基準エッチング曲線SE1を記憶部85に記憶する(ステップ116A)。なお、図18(f)の右側の縦軸が基準エッチング曲線SE1の値である。
Next, the first calculation unit 60a includes a curve (not shown) obtained by correcting the etching change curve Ck1 obtained under the first polarization condition in FIG. 18F with the gain a and the offset b calculated in Step 114B. A curve (hereinafter referred to as a reference etching curve) SE1 in which a difference from the etching change curve Ck2 obtained under the second polarization condition is expressed as a function of the etching amount te is calculated, and the calculated reference etching curve SE1 is stored. This is stored in the unit 85 (step 116A). In addition, the vertical axis | shaft of the right side of FIG.18 (f) is the value of the reference | standard etching curve SE1.
さらに、その第1演算部60aは、上記の複数の偏光条件η(λa,θb)から、エッチング変化曲線が同じ傾向(例えばスペーサ堆積量tsが増加するときに両方の平均信号強度がほぼ同じように増減する特性)を持ち、スペーサ変化曲線が逆の傾向(例えばエッチング量teが増加するときに一方の平均信号強度がほぼ増加して他方の平均信号強度がほぼ減少する特性)を持つ第2組の第1及び第2の偏光条件を選択し、選択された2つの偏光条件を記憶部85に記憶する(ステップ118A)。
Further, the first calculation unit 60a has the same tendency of the etching change curve from the plurality of polarization conditions η (λa, θb) (for example, when the spacer deposition amount ts increases, both average signal intensities appear to be substantially the same. And a spacer change curve having a reverse tendency (for example, a characteristic in which one average signal intensity substantially increases and the other average signal intensity substantially decreases when the etching amount te increases). The first and second polarization conditions of the set are selected, and the two selected polarization conditions are stored in the storage unit 85 (step 118A).
そして、第1演算部60aは、第2組の第1の偏光条件で得られたエッチング変化曲線(不図示)をゲインa’及びオフセットb’で補正した変化曲線と、第2の偏光条件で得られたエッチング変化曲線(不図示)とが一致するようにゲインa’及びオフセットb’を決定し、これらのゲインa’及びオフセットb’を記憶部85に記憶する(ステップ120A)。次に、第1演算部60aは、第2組の第1の偏光条件で得られたスペーサ変化曲線(不図示)をステップ120Aで算出されたゲインa’及びオフセットb’で補正した曲線と、第2の偏光条件で得られたスペーサ変化曲線(不図示)との差分をスペーサ堆積量tsの関数で表した曲線(以下、基準スペーサ曲線という。)SS1を算出し(図18(e)参照)、算出された基準スペーサ曲線SS1を記憶部85に記憶する(ステップ122A)。なお、図18(e)の右側の縦軸が基準スペーサ曲線SS1の値でもある。以上の動作によって、加工条件を評価する際に使用する評価条件である第1組及び第2組の偏光条件を求める条件出しが終了したことになる。
Then, the first calculation unit 60a uses the change curve obtained by correcting the etching change curve (not shown) obtained under the second set of first polarization conditions with the gain a ′ and the offset b ′, and the second polarization condition. The gain a ′ and the offset b ′ are determined so that the obtained etching change curve (not shown) matches, and the gain a ′ and the offset b ′ are stored in the storage unit 85 (step 120A). Next, the first calculator 60a corrects the spacer change curve (not shown) obtained under the second set of first polarization conditions with the gain a ′ and the offset b ′ calculated in step 120A, and A curve (hereinafter referred to as a reference spacer curve) SS1 in which the difference from the spacer change curve (not shown) obtained under the second polarization condition is expressed as a function of the spacer deposition amount ts is calculated (see FIG. 18E). ), The calculated reference spacer curve SS1 is stored in the storage unit 85 (step 122A). In addition, the vertical axis | shaft of the right side of FIG.18 (e) is also the value of reference | standard spacer curve SS1. With the above operation, the determination of the conditions for obtaining the first and second sets of polarization conditions, which are the evaluation conditions used when evaluating the processing conditions, is completed.
次に、本実施形態における図12の条件出しに対応する動作では、図12のステップ124に対応するステップで、ステップ102Aと同様に、上記のスペーサ・ダブルパターニング・プロセスを、5種類のスペーサ堆積量ts(ts3〜ts7)及び5種類のエッチング量te(te3〜te7)を組み合わせた25(=5×5)回のプロセスで実行して、25枚の条件振りウェハ(不図示)の各ショットにそれぞれ繰り返しパターン17Bを形成する。
Next, in the operation corresponding to the condition determination of FIG. 12 in the present embodiment, the above-described spacer double patterning process is performed in the step corresponding to step 124 of FIG. Each shot of 25 conditionally adjusted wafers (not shown) is executed by 25 (= 5 × 5) processes in which the amount ts (ts3 to ts7) and the five etching amounts te (te3 to te7) are combined. The repeating pattern 17B is formed respectively.
そして、ステップ128に対応するステップで、SEM400によって各ウェハの各ショット内の評価領域内の繰り返しパターン17Bの線幅を計測し、一例として各ショットの計測値の平均値を当該ウェハの線幅の計測値として、図16(a)の寸法マップWM1と同様の寸法マップ(不図示)を作成する。この場合の寸法マップでは、図16(b)に示すように、一例として横方向がウェハ毎のエッチング量te、縦方向がウェハ毎のスペーサ堆積量tsであり、n枚目のウェハWnの位置に当該ウェハに関する線幅の計測値が記録される。さらに、ステップ130に対応するステップで、SEM400によって各ウェハの各ショット内のk番目(k=1,2,…)の評価点の評価対象パターン(不図示)の良否を判定し、第k評価点マップを作成する。第k評価点マップは、図13(a)の評価点マップEM1に対して、横方向をウェハ毎のエッチング量te、縦方向をウェハ毎のスペーサ堆積量tsとして、その評価対象パターンが良好(合格)となったウェハの範囲を表している。これらの寸法マップ及び第k評価点マップの情報は一例としてホストコンピュータ600に出力される。
In a step corresponding to step 128, the line width of the repetitive pattern 17B in the evaluation region in each shot of each wafer is measured by the SEM 400. As an example, the average value of the measured values of each shot is calculated as the line width of the wafer. As a measurement value, a dimension map (not shown) similar to the dimension map WM1 in FIG. In the dimension map in this case, as shown in FIG. 16B, for example, the horizontal direction is the etching amount te for each wafer, the vertical direction is the spacer deposition amount ts for each wafer, and the position of the nth wafer Wn. The measured value of the line width relating to the wafer is recorded in Further, in a step corresponding to step 130, the SEM 400 determines pass / fail of an evaluation target pattern (not shown) of the kth (k = 1, 2,...) Evaluation point in each shot of each wafer, and the kth evaluation. Create a point map. With respect to the evaluation point map EM1 in FIG. 13A, the k-th evaluation point map has a good evaluation target pattern in which the horizontal direction is the etching amount te for each wafer and the vertical direction is the spacer deposition amount ts for each wafer ( This shows the range of wafers that passed. Information of these dimension maps and k-th evaluation point map is output to the host computer 600 as an example.
その後、ステップ134に対応するステップで、ホストコンピュータ600は、その複数の第k評価点マップの良品領域の論理積を取り、この良品領域をその寸法マップに基づいてさらに制限することによって、図16(b)に示す良品範囲マップPW2を作成する。良品範囲マップPW2は、形成されたパターンが良好(合格)となったウェハを加工したときのエッチング量te及びスペーサ堆積量tsの2次元的な範囲(良品範囲)を表している。従って、その良品範囲マップPW2もエッチング量及びスペーサ堆積量に関するプロセスウィンドウとみなすことができる。
Thereafter, in a step corresponding to step 134, the host computer 600 takes the logical product of the non-defective areas of the plurality of kth evaluation point maps and further restricts the non-defective areas based on the dimension map. A non-defective range map PW2 shown in (b) is created. The non-defective product range map PW2 represents a two-dimensional range (non-defective product range) of the etching amount te and the spacer deposition amount ts when a wafer in which the formed pattern is good (passed) is processed. Therefore, the non-defective range map PW2 can also be regarded as a process window relating to the etching amount and the spacer deposition amount.
その後、ステップ136に対応するステップで、作成された良品範囲マップPW2はエッチング装置300及び薄膜形成装置700を識別するIDデータとしてホストコンピュータ600内のデータベースに登録されて、条件出しが終了する。
次に、実際のデバイス製造工程においてデバイス製造システムDMSによって繰り返しパターン17Bが形成されたウェハ10dに対して、評価装置1によって偏光検査を行うことによって、加工条件中のスペーサ堆積量及びエッチング量を以下のように評価する。まず、図20のステップ140Aにおいて、デバイス製造システムDMSにおいて、図18(a)〜(d)を参照して説明したスペーサ・ダブルパターニング・プロセスを実行することによって、各ショットに繰り返しパターン17Bが形成されたウェハ10dを製造する。この際の加工条件は、全部のショットにおいて、スペーサの堆積量(堆積時間ts)に関してはベスト堆積時間(適正量)であり、エッチング量(エッチング時間te)に関してはベストエッチング量(適正量)である。しかしながら、実際には薄膜形成装置700における膜厚むらによりスペーサ堆積量のばらつきが生じる恐れがあり、エッチング装置300におけるエッチングむらによってエッチング量のばらつきが生じる恐れがある。
Thereafter, in the step corresponding to step 136, the created non-defective range map PW2 is registered in the database in the host computer 600 as ID data for identifying the etching apparatus 300 and the thin film forming apparatus 700, and the condition setting ends.
Next, by performing polarization inspection on the wafer 10d on which the repeated pattern 17B is formed by the device manufacturing system DMS in the actual device manufacturing process, the evaluation apparatus 1 performs polarization inspection, so that the spacer deposition amount and etching amount in the processing conditions are as follows. Evaluate like this. First, in step 140A of FIG. 20, the device manufacturing system DMS performs the spacer double patterning process described with reference to FIGS. 18A to 18D, thereby forming the repeated pattern 17B for each shot. The finished wafer 10d is manufactured. The processing conditions at this time are the best deposition time (appropriate amount) for the spacer deposition amount (deposition time ts) and the best etching amount (appropriate amount) for the etching amount (etching time te) in all shots. is there. However, in reality, the spacer deposition amount may vary due to uneven film thickness in the thin film forming apparatus 700, and the etching amount may vary due to etching unevenness in the etching apparatus 300.
製造されたウェハ10dは、不図示のアライメント機構を介して図2(a)の評価装置1のステージ5上にロードされる(ステップ142A)。そして、評価装置1において、上記の評価条件出しで決定された第1組及び第2組の偏光条件のもとで、ウェハ10dの像を撮像して画像信号を画像処理部40に出力する(ステップ144A)。
次に、画像処理部40は、第1組及び第2組の偏光条件のそれぞれに関してウェハ10dの全面のデジタル画像を生成する。そして、画像処理部40は、第1組の第1及び第2の偏光条件に関して、それぞれ対応するデジタル画像を用いて、ウェハ10dの全部のショット毎に平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60に出力する。そして、検査部60内の第3演算部60cは、ウェハ10dの全部のショットSAn(n=1〜N)毎に、第1の偏光条件で得られた平均信号強度を上記のステップ114Aで算出された係数(ゲインa及びオフセットb)で補正した信号強度から、第2の偏光条件で得られた平均信号強度を減算して平均信号強度の差分Δnを算出し、算出結果を記憶部85に記憶する(ステップ146A)。その後、第3演算部60cは、ウェハ10dの全部のショットSAn毎に、上記のステップ116Aで記憶した図18(f)の基準エッチング曲線SE1に上記の平均信号強度の差分Δnを当てはめて対応するエッチング量Enを算出し、算出結果を記憶部85に記憶する(ステップ148A)。
The manufactured wafer 10d is loaded on the stage 5 of the evaluation apparatus 1 shown in FIG. 2A via an alignment mechanism (not shown) (step 142A). Then, the evaluation apparatus 1 captures an image of the wafer 10d and outputs an image signal to the image processing unit 40 under the first set and the second set of polarization conditions determined by the above evaluation condition determination ( Step 144A).
Next, the image processing unit 40 generates a digital image of the entire surface of the wafer 10d for each of the first set and the second set of polarization conditions. Then, the image processing unit 40 calculates the average signal intensity (average luminance) for every shot of the wafer 10d using the corresponding digital images with respect to the first set of first and second polarization conditions, The calculation result is output to the inspection unit 60. And the 3rd calculating part 60c in the test | inspection part 60 calculates the average signal intensity | strength obtained on the 1st polarization condition for every shot SAn (n = 1-N) of the wafer 10d by said step 114A. The average signal intensity obtained under the second polarization condition is subtracted from the signal intensity corrected with the obtained coefficients (gain a and offset b) to calculate an average signal intensity difference Δn, and the calculation result is stored in the storage unit 85. Store (step 146A). Thereafter, the third calculation unit 60c applies the difference Δn in the average signal intensity to the reference etching curve SE1 in FIG. 18 (f) stored in step 116A for every shot SAn of the wafer 10d. The etching amount En is calculated, and the calculation result is stored in the storage unit 85 (step 148A).
さらに、画像処理部40は、第2組の第1及び第2の偏光条件に関して、それぞれ対応するデジタル画像を用いて、ウェハ10dの全部のショット毎に平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60に出力する。そして、検査部60内の第3演算部60cは、ウェハ10dの全部のショットSAn毎に、第1の偏光条件で得られた平均輝度を上記のステップ120Aで算出された係数(ゲインa’及びオフセットb’)で補正した信号強度から、第2の偏光条件で得られた平均信号強度を減算して平均信号強度の差分Δn’を算出し、算出結果を記憶部85に記憶する(ステップ150A)。その後、第3演算部60cは、ウェハ10dの全部のショットSAn毎に、上記のステップ122Aで記憶した図18(e)の基準スペーサ曲線SS1に上記の平均信号強度の差分Δn’を当てはめて対応するスペーサ堆積量Snを算出し、算出結果を記憶部85に記憶する(ステップ152A)。
Further, the image processing unit 40 calculates an average signal intensity (average luminance) for every shot of the wafer 10d using the corresponding digital images with respect to the second set of first and second polarization conditions, The calculation result is output to the inspection unit 60. Then, the third calculation unit 60c in the inspection unit 60 calculates the average luminance obtained under the first polarization condition for each shot SAn of the wafer 10d (the gain a ′ and the gain a ′). A difference Δn ′ of the average signal intensity is calculated by subtracting the average signal intensity obtained under the second polarization condition from the signal intensity corrected by the offset b ′), and the calculation result is stored in the storage unit 85 (step 150A). ). Thereafter, the third calculation unit 60c applies the difference Δn ′ in the average signal intensity to the reference spacer curve SS1 in FIG. 18E stored in step 122A for each shot SAn of the wafer 10d. The spacer deposition amount Sn to be calculated is calculated, and the calculation result is stored in the storage unit 85 (step 152A).
次のステップ154Aにおいて、一例として、評価装置1の制御部80は、信号出力部90を介してホストコンピュータ600に、ウェハ10dのショット毎に得られたエッチング量En及びスペーサ堆積量Snのデータ(評価データ)を出力する。これに応じて、ホストコンピュータ600では、評価装置1から送られてきた評価データと、上記のように登録された良品範囲マップPW2(プロセスウィンドウ)(図16(b)参照)とを比較して、ウェハ10の各ショットのエッチング量En及びスペーサ堆積量Snが良品領域に入るかどうかを判定する。
In the next step 154A, as an example, the control unit 80 of the evaluation apparatus 1 sends data of the etching amount En and the spacer deposition amount Sn obtained for each shot of the wafer 10d to the host computer 600 via the signal output unit 90 ( (Evaluation data) is output. In response to this, the host computer 600 compares the evaluation data sent from the evaluation device 1 with the non-defective product range map PW2 (process window) (see FIG. 16B) registered as described above. Then, it is determined whether the etching amount En and the spacer deposition amount Sn of each shot of the wafer 10 enter the non-defective region.
そして、例えばウェハ10dにエッチング量En及びスペーサ堆積量Snが良品領域に入らないショットがある場合、又はエッチング量En及びスペーサ堆積量Snが良品領域に入らないショットの割合が所定の割合を超えた場合には、ホストコンピュータ600は評価されたウェハ10dが良品範囲外であると判定する。そして、ウェハ10dが良品範囲内と判定されたときには(ステップ156A)、動作はステップ164Aに移行して、ウェハ10dは次工程(例えば上のレイヤの回路パターン形成工程)に進む。
For example, when there is a shot in which the etching amount En and the spacer deposition amount Sn do not enter the non-defective region on the wafer 10d, or the ratio of the shot in which the etching amount En and the spacer deposition amount Sn does not enter the non-defective region exceeds a predetermined ratio. In this case, the host computer 600 determines that the evaluated wafer 10d is out of the non-defective range. When it is determined that the wafer 10d is within the non-defective range (step 156A), the operation proceeds to step 164A, and the wafer 10d proceeds to the next process (for example, the upper layer circuit pattern forming process).
一方、ウェハ10dが良品範囲外であると判定されたときには、ホストコンピュータ600は、一例としてステップ158Aに移行して、ウェハ10dをSEM400で再検査するかどうかを判定する。再検査するときには、当該ウェハ10dをSEM400に送って線幅及び評価対象パターンが許容範囲内かどうかを再検査する(ステップ160A)。そして、再検査の結果、ウェハ10dが良品であった場合には(ステップ162A)、ステップ164A(次工程)に移行する。
On the other hand, when it is determined that the wafer 10d is out of the non-defective range, the host computer 600 proceeds to step 158A as an example, and determines whether the wafer 10d is re-inspected by the SEM 400. When reinspecting, the wafer 10d is sent to the SEM 400 to reinspect whether the line width and the evaluation target pattern are within the allowable range (step 160A). If the wafer 10d is a non-defective product as a result of the re-inspection (step 162A), the process proceeds to step 164A (next process).
また、ステップ158AでSEM400による再検査を行わないと判定した場合、及びステップ160AのSEM400による再検査でウェハ10dが良品範囲外と判定された場合には(ステップ162A)、動作はステップ166Aに移行して、一例としてホストコンピュータ600から薄膜形成装置700の制御部(不図示)及びエッチング装置300の制御部(不図示)に対して良品範囲外のウェハが生じたことのアラームを発する。これに応じて、一例として薄膜形成装置700ではスペーサ堆積量(堆積時間)の補正を行い、エッチング装置300ではエッチング量(エッチング時間)の補正を行う。これによって、その後のステップ140A(スペーサ・ダブルパターニング・プロセス)の実行時にエッチングむら等及びスペーサ堆積量のむら等が減少し、繰り返しパターン17Bを高精度に製造できる。
If it is determined in step 158A that re-inspection by the SEM 400 is not performed, and if re-inspection by the SEM 400 in step 160A determines that the wafer 10d is out of the non-defective range (step 162A), the operation proceeds to step 166A. As an example, the host computer 600 issues an alarm to the controller (not shown) of the thin film forming apparatus 700 and the controller (not shown) of the etching apparatus 300 that a wafer outside the non-defective range has occurred. Accordingly, as an example, the thin film forming apparatus 700 corrects the spacer deposition amount (deposition time), and the etching apparatus 300 corrects the etching amount (etching time). As a result, during the subsequent execution of step 140A (spacer double patterning process), etching unevenness, spacer deposition unevenness, etc. are reduced, and the repeated pattern 17B can be manufactured with high accuracy.
この実施形態によれば、実デバイス用の繰り返しパターン17Bが形成されたウェハ10dを用いて2組の偏光条件のもとで偏光検査を行うことによって、そのパターンの形成時に使用されたエッチング装置300におけるエッチング量及び薄膜形成装置700におけるスペーサ堆積量を互いの影響を除去して高精度に評価できる。そして、この評価結果と良品範囲マップPW2とを比較してウェハ10dの加工条件(エッチング量及びスペーサ堆積量)が良好かどうかを判定しているため、ウェハ10dの加工条件が良好(合格)かどうかを効率的にかつ高精度に判定できる。そして、この判定結果をエッチング装置300及び薄膜形成装置700にフィードバックすることによって、その後の工程での不良品の発生を抑制できる。
According to this embodiment, by performing polarization inspection under two sets of polarization conditions using the wafer 10d on which the repetitive pattern 17B for an actual device is formed, the etching apparatus 300 used when forming the pattern is used. It is possible to evaluate the etching amount and the spacer deposition amount in the thin film forming apparatus 700 with high accuracy by removing the influence of each other. Then, since this evaluation result is compared with the non-defective product range map PW2 to determine whether or not the processing conditions (etching amount and spacer deposition amount) of the wafer 10d are good, are the processing conditions of the wafer 10d good (passed)? Whether or not can be determined efficiently and with high accuracy. Then, by feeding back the determination result to the etching apparatus 300 and the thin film forming apparatus 700, generation of defective products in the subsequent processes can be suppressed.
上述のように、本実施形態のデバイス製造方法は、薄膜形成装置700における薄膜形成(スペーサ層の堆積)及びエッチング装置300におけるエッチングを含む加工工程を経て、ウェハ10dの表面に繰り返しパターン17Bを形成し(ステップ140A)、ウェハ10dの表面を照明し、ウェハ10dの表面から射出した回折光を受光し(ステップ144A)、受光した光に基づいて、繰り返しパターン17Bの加工条件(エッチング量及びスペーサ堆積量)を算出し(ステップ148A,152A)、算出した繰り返しパターン17Bの加工条件と、加工工程におけるパターンの加工条件の良否を規定するデータとしての良品範囲マップPW2(プロセスウィンドウ)とを比較し、繰り返しパターン17Bの加工条件の良否を判定している(ステップ154A)。
As described above, the device manufacturing method of the present embodiment forms the repeated pattern 17B on the surface of the wafer 10d through processing steps including thin film formation (spacer layer deposition) in the thin film forming apparatus 700 and etching in the etching apparatus 300. (Step 140A), illuminates the surface of the wafer 10d, receives the diffracted light emitted from the surface of the wafer 10d (Step 144A), and based on the received light, processing conditions (etching amount and spacer deposition) of the repeated pattern 17B Amount) (steps 148A and 152A), and the calculated processing condition of the repeated pattern 17B is compared with a non-defective product range map PW2 (process window) as data defining the quality of the pattern processing condition in the processing step. It is determined whether the processing conditions of the repeated pattern 17B are good or bad It is (step 154A).
この実施形態によれば、複数の加工条件のもとでの加工により設けられた凹凸の繰り返しパターン17Bを有するウェハ10dを用いて、その複数の加工条件のうちのエッチング量及びスペーサ堆積量を互いに他の影響を抑制した状態で高精度に評価できる。また、別途計測用のパターンを使用する必要がなく、実デバイスのパターンが形成されたウェハからの光を検出することによって加工条件が評価できるため、実際に露光するパターンに関する加工条件を効率的に、かつ高精度に評価できる。
According to this embodiment, by using the wafer 10d having the concave and convex repeated pattern 17B provided by processing under a plurality of processing conditions, the etching amount and the spacer deposition amount among the plurality of processing conditions are set to each other. It can be evaluated with high accuracy while other influences are suppressed. In addition, there is no need to use a separate measurement pattern, and the processing conditions can be evaluated by detecting light from the wafer on which the actual device pattern is formed. And can be evaluated with high accuracy.
なお、上記の第2の実施形態においては、以下のような変形が可能である。
まず、ダブルパターニング・プロセスでの加工条件としては、スペーサ層の堆積量及びエッチング量等の外に、ハードマスク層17の厚さ(堆積量)、及びライン部12Aを形成するときのエッチング量(スリミング量)等を検査してもよい。さらに、ダブルパターニング・プロセスでの加工条件として、例えば露光装置100における露光時の露光量及びフォーカス位置等を考慮することもできる。
In the second embodiment, the following modifications are possible.
First, as processing conditions in the double patterning process, in addition to the deposition amount and etching amount of the spacer layer, the thickness (deposition amount) of the hard mask layer 17 and the etching amount when forming the line portion 12A ( The amount of slimming) may be inspected. Further, as processing conditions in the double patterning process, for example, an exposure amount and a focus position at the time of exposure in the exposure apparatus 100 can be considered.
また、上記の第2の実施形態においても、評価装置1により2つの加工条件(又は3つ以上の加工条件でもよい)を評価する方法は任意である。例えば第1の偏光条件は、第1の加工条件の変化に対して計測値がほぼ単調に変化し、第2の加工条件の変化に対しては計測値がほぼ一定のままである条件を選択し、第2の偏光条件としては、第2の加工条件の変化に対して計測値がほぼ単調に変化し、第1の加工条件の変化に対しては計測値がほぼ一定のままである条件を選択し、これら2つの偏光条件でウェハの像を撮像してもよい。
Also in the second embodiment described above, a method for evaluating two processing conditions (or three or more processing conditions) by the evaluation apparatus 1 is arbitrary. For example, for the first polarization condition, a condition is selected in which the measured value changes substantially monotonously with respect to the change in the first processing condition, and the measured value remains substantially constant with respect to the change in the second processing condition. As the second polarization condition, the measurement value changes substantially monotonously with respect to the change in the second processing condition, and the measurement value remains substantially constant with respect to the change in the first processing condition. And the image of the wafer may be taken under these two polarization conditions.
また、上記の第2の実施形態では、偏光検査の評価条件出し(図19参照)において、照明光ILIの波長λと、照明側偏光フィルタ26の角度θとを偏光条件η(λa,θb)として、変化させて第1の偏光条件と第2の偏光条件とを選定したが、波長λと照明側偏光フィルタ26の角度θとを変化させなくてもよい。例えば、図2(a)において、受光側偏光フィルタ32の角度を変化させてもよい。また、照明側偏光フィルタ26の透過軸と受光側偏光フィルタ32の透過軸とを直交させているが、双方の透過軸は直交させなくてもよい。
Further, in the second embodiment, in the evaluation condition for the polarization inspection (see FIG. 19), the wavelength λ of the illumination light ILI and the angle θ of the illumination side polarization filter 26 are set to the polarization condition η (λa, θb). As described above, the first polarization condition and the second polarization condition are selected by changing them, but it is not necessary to change the wavelength λ and the angle θ of the illumination side polarization filter 26. For example, in FIG. 2A, the angle of the light-receiving side polarizing filter 32 may be changed. Further, although the transmission axis of the illumination side polarizing filter 26 and the transmission axis of the light receiving side polarizing filter 32 are orthogonal to each other, both the transmission axes may not be orthogonal.
また、上記の第2の実施形態では、偏光検査に際して、ウェハ面における繰り返しパターンの周期方向が、ウェハ面における直線偏光の照明光の振動方向に対して成す角度を、45度としている。しかしながら、ウェハ面における繰り返しパターンの周期方向が、ウェハ面における直線偏光の照明光の振動方向に対して成す角度を、22.5度や67.5度などの他の角度とすることによって検出感度(露光条件の変化に対する検出信号の変化の比率)が高くなる場合には、その角度を変更してもよい。なお、その繰り返しパターンの周期方向と照明光の振動方向とが成す角度はこれらに限らず、任意角度に設定可能である。
In the second embodiment, in the polarization inspection, the angle formed by the periodic direction of the repeated pattern on the wafer surface with respect to the vibration direction of the linearly polarized illumination light on the wafer surface is set to 45 degrees. However, the detection sensitivity is obtained by setting the angle formed by the periodic direction of the repetitive pattern on the wafer surface to the vibration direction of the linearly polarized illumination light on the wafer surface to another angle such as 22.5 degrees or 67.5 degrees. When the (ratio of change in detection signal to change in exposure condition) increases, the angle may be changed. Note that the angle formed by the periodic direction of the repetitive pattern and the vibration direction of the illumination light is not limited to these and can be set to an arbitrary angle.
また、ステップ106Aにおいて、露光時の投影光学系の収差の影響を軽減するために、ウェハの全部のショット内の中央部分の画素の信号強度を平均化した平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60に出力してもよい。
また、ステップ122Aにおいて、基準エッチング曲線SE1及び基準スペーサ曲線SS1をそれぞれエッチング量te及びスペーサ堆積量tsに関する1次式又は高次多項式で近似してもよい。
Further, in step 106A, in order to reduce the influence of the aberration of the projection optical system at the time of exposure, an average signal intensity (average luminance) obtained by averaging the signal intensities of the pixels in the central portion in all shots of the wafer is calculated. The calculation result may be output to the inspection unit 60.
In step 122A, the reference etching curve SE1 and the reference spacer curve SS1 may be approximated by a linear expression or a high-order polynomial for the etching amount te and the spacer deposition amount ts, respectively.
また、上記の第2の実施形態では、繰り返しパターン17Bの形状をSEM400で計測し、この計測結果に基づいて良品範囲マップPW2を作成している。これに対して、例えば繰り返しパターン17Bに対してさらに図18(b)〜(d)と同様の工程を繰り返して繰り返しパターン17BのピッチP/2の1/2のピッチP/4の繰り返しパターンを形成する場合、このピッチP/4の繰り返しパターンの形状をSEM400で計測し、この計測結果に基づいて良品範囲マップPW2を作成してもよい。
In the second embodiment, the shape of the repeated pattern 17B is measured by the SEM 400, and the non-defective range map PW2 is created based on the measurement result. On the other hand, for example, the same process as in FIGS. 18B to 18D is further repeated for the repeated pattern 17B to form a repeated pattern having a pitch P / 4 that is 1/2 of the pitch P / 2 of the repeated pattern 17B. When forming, the shape of the repetitive pattern with the pitch P / 4 may be measured by the SEM 400, and the non-defective range map PW2 may be created based on the measurement result.
また、ステップ166Aにおいて、ウェハ10dが良品範囲外であっても、例えばスペーサ堆積量の平均値が最適値に近く、エッチング量だけが最適値からずれているような場合には、ホストコンピュータ600からは、エッチング装置300に対してのみアラームを発し、エッチング装置300でエッチング量の補正を行ってもよい。逆に、エッチング量の平均値が最適値に近く、スペーサ堆積量だけが最適値からずれているような場合には、ホストコンピュータ600からは、薄膜形成装置700に対してのみアラームを発し、薄膜形成装置700でスペーサ堆積量の補正を行ってもよい。
In step 166A, even if the wafer 10d is out of the non-defective range, for example, when the average value of the spacer deposition amount is close to the optimum value and only the etching amount is deviated from the optimum value, the host computer 600 May issue an alarm only to the etching apparatus 300, and the etching apparatus 300 may correct the etching amount. On the contrary, when the average value of the etching amount is close to the optimum value and only the spacer deposition amount is deviated from the optimum value, the host computer 600 issues an alarm only to the thin film forming apparatus 700, and the thin film The forming apparatus 700 may correct the spacer deposition amount.
また、上記の第2の実施形態では、エッチング変化曲線及びスペーサ変化曲線として記憶部95に記憶した曲線の情報を利用して加工条件の評価を行っている。このように曲線の情報を用いる代わりに、例えばエッチング変化曲線及びスペーサ変化曲線に対応するテーブルなどの情報を用いて加工条件の評価を行ってもよい。
また、SEM400による各ショットSAn内の評価領域及び評価点内のパターンの検査は、ショット毎にまとめて順次行うようにしてもよい。また、検査対象の評価点の個数は任意であり、評価点は一つでもよい。さらに、評価点のパターンを検査することなく、線幅の検査を行うだけでもよい。
In the second embodiment, the processing conditions are evaluated using the information on the curves stored in the storage unit 95 as the etching change curve and the spacer change curve. Instead of using the curve information as described above, the processing conditions may be evaluated using information such as a table corresponding to the etching change curve and the spacer change curve, for example.
Further, the inspection of the evaluation area in each shot SAn and the pattern in the evaluation point by the SEM 400 may be sequentially performed for each shot. Further, the number of evaluation points to be inspected is arbitrary, and there may be one evaluation point. Further, the line width may be inspected without inspecting the evaluation point pattern.
また、上記の第2の実施形態では、ウェハWn内のパターンの線幅を示す寸法マップ(不図示)、及び評価点のパターンが良好であるショットの範囲を示す複数のマップ(不図示)より、良品範囲マップPW2を作成している。この外に、SEM400によってウェハ10dの各ショットSAn内の評価領域内のパターンの線幅を計測し、この計測結果の線幅の平均値を各ウェハWnに割り当てたマップである寸法マップ(不図示)を作成し、その寸法マップのみから良品範囲マップPW2を作成してもよい。この場合、線幅の計測を行う評価領域は各ショットSAn内の異なる複数の領域とする方が良品範囲マップPW2の信頼性が向上する点で望ましい。また、寸法マップを利用せずに、評価点のパターンの形状評価の結果に基づいて、良品範囲マップPW2を作成してもよい。
In the second embodiment, a dimension map (not shown) showing the line width of the pattern in the wafer Wn and a plurality of maps (not shown) showing shot ranges where the evaluation point pattern is good are shown. The non-defective range map PW2 is created. In addition to this, the SEM 400 measures the line width of the pattern in the evaluation region in each shot SAn of the wafer 10d, and a dimension map (not shown) is a map in which the average value of the line width of the measurement result is assigned to each wafer Wn. ) And the non-defective range map PW2 may be created from only the dimension map. In this case, it is desirable that the evaluation area for measuring the line width is a plurality of different areas in each shot SAn in terms of improving the reliability of the non-defective product range map PW2. Further, the non-defective range map PW2 may be created based on the result of the shape evaluation of the evaluation point pattern without using the dimension map.
また、上記の良品範囲マップPW2はSEM400の制御部(不図示)で作成することも可能である。さらに、良品範囲マップPW2の情報は、ホストコンピュータ600から露光装置100の制御部(不図示)に送信し、この制御部内の記憶装置に記録してもよい。
また、上記の実施形態では、ウェハ10dの全ショットのショット内平均信号強度を算出し、ショット毎に良品範囲内かどうかを判定している。しかしながら、別の方法として、ステップ146A、150Aにおいて、ウェハ10dの全部のショットSAn内のI個の設定領域16(図5(c)参照)毎に平均信号強度を求め、ステップ154Aにおいて、ショットSAn内の設定領域16毎に良品範囲内かどうかを評価してもよい。
また、上記の第2の実施形態では偏光検査を行っているが、この第2の実施形態においても回折検査を行うことが可能である。
なお、上記の第2の実施形態において、評価装置1が偏光検査のみを行う場合には、照明側偏光フィルタ26及び受光側偏光フィルタ32を照明光又は反射光の光路に設置したままにしておいてもよい。この場合には、照明側偏光フィルタ26及び受光側偏光フィルタ32を光路に挿脱する機構(駆動部等)を省略することができる。
The good product range map PW2 can also be created by a control unit (not shown) of the SEM 400. Further, the information of the non-defective range map PW2 may be transmitted from the host computer 600 to a control unit (not shown) of the exposure apparatus 100 and recorded in a storage device in the control unit.
In the above-described embodiment, the average signal intensity within the shot of all shots of the wafer 10d is calculated, and it is determined whether the shot is within the non-defective range. However, as another method, in steps 146A and 150A, the average signal strength is obtained for each of the I setting regions 16 (see FIG. 5C) in all shots SAn of the wafer 10d, and in step 154A, the shots SAn are obtained. You may evaluate whether it is in a non-defective range for every setting area 16 in it.
Moreover, although the polarization inspection is performed in the second embodiment, the diffraction inspection can also be performed in the second embodiment.
In the second embodiment, when the evaluation apparatus 1 performs only the polarization inspection, the illumination side polarization filter 26 and the light reception side polarization filter 32 are left installed in the optical path of illumination light or reflected light. May be. In this case, a mechanism (such as a drive unit) for inserting and removing the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 in the optical path can be omitted.
なお、上記の第2の実施形態において、光源部22からの光を照明側偏光フィルタ26で直線偏光に変換した直線偏光光をウェハへ照明しているがウェハを照明する光は直線偏光光でなくてもよい(図2(a)参照)。例えば、ウェハを円偏光で照明してもよい。この場合、例えば、照明側偏光フィルタ26に加えて1/2波長板を設けることにより、光源部22からの光を照明側偏光フィルタ26と1/2波長板で円偏光光に変換してウェハへ照明する。また、ウェハを円偏光以外の楕円偏光で照明してもよい。光源部22からの光を直線偏光や楕円偏光(円偏光を含む楕円偏光)に変換する構成は、上記以外にも公知の構成を適用することができる。また、光源部22として、メタルハライドランプや水銀ランプ等の非偏光光を射出する光源以外にも、直線偏光光や楕円偏光光を射出する光源を利用することもできる。この場合、照明側偏光フィルタ26を省略することができる。
In the second embodiment, linearly polarized light obtained by converting light from the light source unit 22 into linearly polarized light by the illumination-side polarization filter 26 is illuminated to the wafer, but the light that illuminates the wafer is linearly polarized light. There is no need (see FIG. 2A). For example, the wafer may be illuminated with circularly polarized light. In this case, for example, by providing a half-wave plate in addition to the illumination-side polarizing filter 26, the light from the light source unit 22 is converted into circularly-polarized light by the illumination-side polarizing filter 26 and the half-wave plate, and the wafer. Illuminate to. Further, the wafer may be illuminated with elliptically polarized light other than circularly polarized light. A known configuration other than the above can be applied to the configuration for converting the light from the light source unit 22 into linearly polarized light or elliptically polarized light (elliptical polarized light including circularly polarized light). In addition to the light source that emits non-polarized light, such as a metal halide lamp or a mercury lamp, a light source that emits linearly polarized light or elliptically polarized light can also be used as the light source unit 22. In this case, the illumination side polarizing filter 26 can be omitted.
[第3の実施形態]
第3の実施形態につき図21(a)〜図23を参照して説明する。図21(a)、(b)において、図1(a)に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図21(b)は本実施形態に係る露光装置100Aを示す。図21(b)において、露光装置100Aは、例えば米国特許出願公開第2007/242247号明細書に開示されているように、レチクルRを露光光で照明する照明系ILSと、レチクルRを保持して移動するレチクルステージRSTと、レチクルRのパターンをウェハ10の表面に露光する投影光学系PLと、ウェハ10を保持して移動するウェハステージWSTと、ステージRST,WSTの駆動機構(不図示)と、液浸露光のために投影光学系PLとウェハ10との間に液体を供給する局所液浸機構(不図示)と、装置全体の動作を制御する主制御装置CONTとを備えている。さらに、本実施形態の露光装置100Aは、ウェハ10のパターンからの正反射光又は回折光を検出して、回折検査又は偏光検査によってそのパターンの加工条件(露光条件)を評価するオンボディの評価装置1Aを備えている。露光装置100Aは、一例として図1(b)の露光装置100及び評価装置1の代わりに、デバイス製造システムDMSに組み込まれている。
[Third Embodiment]
A third embodiment will be described with reference to FIGS. In FIGS. 21A and 21B, parts corresponding to those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 21B shows an exposure apparatus 100A according to this embodiment. In FIG. 21B, an exposure apparatus 100A holds an illumination system ILS that illuminates the reticle R with exposure light and the reticle R as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2007/242247. A reticle stage RST that moves, a projection optical system PL that exposes the pattern of the reticle R onto the surface of the wafer 10, a wafer stage WST that holds and moves the wafer 10, and a drive mechanism (not shown) for the stages RST and WST And a local liquid immersion mechanism (not shown) for supplying a liquid between the projection optical system PL and the wafer 10 for liquid immersion exposure, and a main controller CONT for controlling the operation of the entire apparatus. Further, the exposure apparatus 100A of the present embodiment detects on-body evaluation of the pattern processing conditions (exposure conditions) by detecting regular reflection light or diffracted light from the pattern of the wafer 10 and performing diffraction inspection or polarization inspection. A device 1A is provided. As an example, the exposure apparatus 100A is incorporated in a device manufacturing system DMS instead of the exposure apparatus 100 and the evaluation apparatus 1 shown in FIG.
図21(a)は本実施形態に係る評価装置1Aを示す。図21(a)において、評価装置1Aは、ウェハ10を保持して少なくとも2次元方向(互いに直交するX軸及びY軸に沿った方向とする)に移動するステージ5Aと、ステージ5Aの駆動部48と、ステージ5Aに支持されたウェハ10の表面(ウェハ面)の一部の領域(被検領域)を照明光ILIで照明する照明系20Aと、照明光ILIの照射を受けたウェハ面からの反射光ILR(又は回折光)を受光してその被検領域の像を形成する受光系30Aと、その像を検出するCCD又はCMOS型の2次元の撮像素子47と、撮像素子47から出力される画像信号を処理する処理等を行う演算部50Aと、を備えている。演算部50Aは、撮像素子47から入力されたウェハ10の画像信号に基づいてウェハ10のデジタル画像(画素毎の信号強度、ショット毎に平均化された信号強度、又はショットより小さい領域毎に平均化された信号強度等)の情報を生成する画像処理部40Aと、画像処理部40Aから出力される画像情報を処理する複数の演算部を含む検査部60Aと、画像処理部40A及び検査部60Aの動作等を制御する制御部80Aと、画像に関する情報等を記憶する記憶部85Aと、得られる加工条件(すなわち、露光条件)の評価結果を露光装置100Aの主制御装置CONTに出力する信号出力部90Aとを備えている。なお、評価装置1Aは、得られる加工条件の評価結果を図1(b)のホストコンピュータ600に出力してもよい。ステージ5Aは、本実施形態ではウェハステージWSTが兼用している。なお、図21(a)において、X軸及びY軸を含む面に垂直にZ軸を取っている。
FIG. 21A shows an evaluation apparatus 1A according to this embodiment. In FIG. 21A, the evaluation apparatus 1A holds a wafer 10 and moves it in at least a two-dimensional direction (a direction along the X axis and the Y axis orthogonal to each other), and a drive unit for the stage 5A 48, an illumination system 20A that illuminates a partial area (test area) of the surface (wafer surface) of the wafer 10 supported by the stage 5A with the illumination light ILI, and a wafer surface that has been irradiated with the illumination light ILI. A light receiving system 30A that receives the reflected light ILR (or diffracted light) and forms an image of the region under test, a CCD or CMOS type two-dimensional image sensor 47 that detects the image, and an output from the image sensor 47 And an arithmetic unit 50A that performs processing for processing the image signal to be processed. Based on the image signal of the wafer 10 input from the image sensor 47, the arithmetic unit 50A calculates the digital image of the wafer 10 (the signal intensity for each pixel, the signal intensity averaged for each shot, or the average for each area smaller than the shot. Image processing unit 40A for generating information on the signal strength and the like, an inspection unit 60A including a plurality of arithmetic units for processing image information output from the image processing unit 40A, and the image processing unit 40A and the inspection unit 60A. A control unit 80A for controlling the operation of the image forming apparatus, a storage unit 85A for storing information relating to the image, etc., and a signal output for outputting the evaluation result of the obtained processing conditions (ie, exposure conditions) to the main control unit CONT of the exposure apparatus 100A 90A. Note that the evaluation apparatus 1A may output the obtained processing condition evaluation results to the host computer 600 in FIG. In this embodiment, stage 5A is also used as wafer stage WST. In FIG. 21A, the Z axis is taken perpendicular to the plane including the X axis and the Y axis.
照明系20Aは、照明光を射出する照明ユニット21と、照明ユニット21から射出された照明光を導く導光ファイバ24と、導光ファイバ24から射出される照明光を平行光束にする照明用レンズ42Aと、その照明光を直線偏光にする照明側偏光フィルタ26Aと、受光系30Aの瞳面(対物レンズ42Bの射出瞳と共役な面)とほぼ共役な面PA1上に配置されて開口43Aaが設けられた照明側開口絞り43Aと、開口絞り43Aを照明系20Aの光軸AXIに垂直な面内(図21(a)のYZ平面内)で2次元的に移動させる駆動部44Aと、その開口43Aaを通過した照明光の一部をウェハ10側に向けるビームスプリッター45と、ビームスプリッター45で反射された照明光を被検領域に集光する対物レンズ42Bと、を有する。なお、照明側偏光フィルタ26Aを省略してビームスプリッター45を偏光ビームスプリッター45Aにすることも可能である。また、評価装置1Aで回折検査を行う場合には、照明側偏光フィルタ26Aは照明光路外に抜去される。このため、照明側偏光フィルタ26Aを移動するための駆動部(不図示)が備えられている。
The illumination system 20A includes an illumination unit 21 that emits illumination light, a light guide fiber 24 that guides illumination light emitted from the illumination unit 21, and an illumination lens that converts the illumination light emitted from the light guide fiber 24 into a parallel light flux. 42A, an illumination-side polarizing filter 26A for converting the illumination light into linearly polarized light, and a plane PA1 substantially conjugate with the pupil plane of the light receiving system 30A (a plane conjugate with the exit pupil of the objective lens 42B), and an opening 43Aa. The provided illumination-side aperture stop 43A, a drive unit 44A for moving the aperture stop 43A two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis AXI of the illumination system 20A (in the YZ plane of FIG. 21A), and A beam splitter 45 that directs a part of the illumination light that has passed through the opening 43Aa toward the wafer 10, and an objective lens 42B that condenses the illumination light reflected by the beam splitter 45 in a region to be examined. To. It is also possible to omit the illumination side polarizing filter 26A and to change the beam splitter 45 to the polarizing beam splitter 45A. Further, when the diffraction inspection is performed by the evaluation apparatus 1A, the illumination side polarizing filter 26A is removed from the illumination optical path. For this reason, the drive part (not shown) for moving the illumination side polarizing filter 26A is provided.
受光系30Aは、ウェハ10の被検領域からの反射光を受光する対物レンズ42Bと、ビームスプリッター45と、受光系30Aの瞳面(対物レンズ42Bの射出瞳)とほぼ共役な面PA2上に配置されて開口43Baが設けられた受光側開口絞り43Bと、受光側開口絞り43Bを受光系30Aの光軸AXDに垂直な面内(図21(a)のXY平面内)で2次元的に移動させる駆動部44Bと、その開口43Baを通過した光の光路に配置される受光側偏光フィルタ32Aと、受光側偏光フィルタ32Aを回転する駆動部46と、受光側偏光フィルタ32Aを通過した反射光ILR(又は回折光)を集光して撮像素子47の受光面にウェハ10の被検領域の像を形成する結像レンズ42Cと、を有する。一例として、照明側偏光フィルタ26Aの透過軸は、ウェハ10に入射する照明光ILIの入射面に対して照明光ILIがP偏光となるように設定される。
The light receiving system 30A is on a plane PA2 that is substantially conjugate with the objective lens 42B that receives the reflected light from the region to be examined of the wafer 10, the beam splitter 45, and the pupil plane of the light receiving system 30A (the exit pupil of the objective lens 42B). The light receiving side aperture stop 43B which is disposed and provided with the opening 43Ba, and the light receiving side aperture stop 43B are two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis AXD of the light receiving system 30A (in the XY plane of FIG. 21A). The driving unit 44B to be moved, the light receiving side polarizing filter 32A disposed in the optical path of the light that has passed through the opening 43Ba, the driving unit 46 that rotates the light receiving side polarizing filter 32A, and the reflected light that has passed through the light receiving side polarizing filter 32A And an imaging lens 42 </ b> C that collects ILR (or diffracted light) and forms an image of the test region of the wafer 10 on the light receiving surface of the image sensor 47. As an example, the transmission axis of the illumination-side polarizing filter 26A is set so that the illumination light ILI is P-polarized with respect to the incident surface of the illumination light ILI incident on the wafer 10.
偏光検査を行う場合には、ウェハ10からの正反射光ILRが受光系30Aで受光されるように、受光側開口絞り43Bの開口43Baは、照明側開口絞り43Aの開口43Aaと光軸に関して対称な位置(照明側開口絞り43Aの開口43Aaを通過した照明ユニット21からの照明光により、ウェハ10の被検領域から反射した光が透過する位置)に設置される。そして、受光側偏光フィルタ32Aは照明光路上に設置される。一方、回折検査を行う場合には、受光側開口絞り43Bの開口43Baは、ウェハ10の表面(ウェハ面)から所定の射出角度(回折角)で射出される検出対象の回折光を受光できる位置に設定される。さらに、受光側偏光フィルタ32Aは照明光路外に抜去される。このため、駆動部46は、受光側偏光フィルタ32Aを移動する機構をも有する。
When performing polarization inspection, the opening 43Ba of the light receiving side aperture stop 43B is symmetric with respect to the optical axis along the opening 43Aa of the illumination side aperture stop 43A so that the specularly reflected light ILR from the wafer 10 is received by the light receiving system 30A. (The position where the light reflected from the test region of the wafer 10 is transmitted by the illumination light from the illumination unit 21 that has passed through the opening 43Aa of the illumination-side aperture stop 43A). The light-receiving side polarizing filter 32A is installed on the illumination optical path. On the other hand, when performing a diffraction inspection, the opening 43Ba of the light-receiving side aperture stop 43B can receive the diffracted light of the detection target emitted from the surface (wafer surface) of the wafer 10 at a predetermined emission angle (diffraction angle). Set to Furthermore, the light-receiving side polarizing filter 32A is removed from the illumination optical path. For this reason, the drive unit 46 also has a mechanism for moving the light-receiving side polarizing filter 32A.
なお、受光側偏光フィルタ32Aは光線が入射する面(以下、入射面と称する)32Aaを有する。駆動部46は、偏光検査時に、入射面32Aaの中心を通りZ軸に平行な軸(光軸AXD)を回転軸として、受光側偏光フィルタ32Aを回転する。さらに、照明側偏光フィルタ26Aは光線が入射する面(以下、入射面と称する)26Aaを有する。評価装置1Aは、偏光検査時に、入射面26Aaの中心を通りX軸に平行な軸(光軸AXI)を回転軸として照明側偏光フィルタ26Aを回転する不図示の駆動部を有する。
The light receiving side polarizing filter 32A has a surface (hereinafter referred to as an incident surface) 32Aa on which a light ray enters. The driving unit 46 rotates the light-receiving side polarizing filter 32A around the axis (optical axis AXD) passing through the center of the incident surface 32Aa and parallel to the Z axis during the polarization inspection. Furthermore, the illumination-side polarizing filter 26A has a surface (hereinafter referred to as an incident surface) 26Aa on which light is incident. The evaluation apparatus 1A includes a drive unit (not shown) that rotates the illumination-side polarization filter 26A about an axis (optical axis AXI) that passes through the center of the incident surface 26Aa and is parallel to the X axis during the polarization inspection.
次に、評価装置1Aによってウェハ10の繰り返しパターン12の偏光検査を行う場合につき説明する。この場合、制御部80Aが記憶部85Aに記憶されたレシピ情報(検査条件や手順等)を読み込み、以下の処理を行う。まず、図21(a)に示すように、照明側偏光フィルタ26A及び受光側偏光フィルタ32Aが照明光路上に挿入される。そして、ウェハローダ系(不図示)により、アライメント機構を介してウェハ10をステージ5A上に搬送する。また、偏光検査を行うとき、上記のように、結像レンズ42Cでウェハ10からの正反射光ILRを受光できるように、受光系開口絞り43Bの開口43Baの位置が照明系開口絞り43Aの開口43Aaの位置と光軸AXDに関して対称になるように設定される。さらに、ステージ5Aの回転角(又はウェハローダ系で調整されるウェハ10の回転角)は、ウェハ面における繰り返しパターン12の周期方向が、図3(b)に示すように、ウェハ面における照明光(図3(b)ではP偏光の直線偏光の光Lとしている)の振動方向に対して、45度で傾斜するように設定される。繰り返しパターン12からの反射光の信号強度を最も高くするためである。
Next, a case where the polarization inspection of the repeated pattern 12 of the wafer 10 is performed by the evaluation apparatus 1A will be described. In this case, the control unit 80A reads recipe information (inspection conditions, procedures, etc.) stored in the storage unit 85A, and performs the following processing. First, as shown in FIG. 21A, the illumination side polarizing filter 26A and the light receiving side polarizing filter 32A are inserted on the illumination optical path. Then, the wafer 10 is transferred onto the stage 5A via the alignment mechanism by a wafer loader system (not shown). Further, when performing the polarization inspection, as described above, the position of the opening 43Ba of the light receiving system aperture stop 43B is set to the opening of the illumination system aperture stop 43A so that the regular reflection light ILR from the wafer 10 can be received by the imaging lens 42C. It is set to be symmetric with respect to the position of 43Aa and the optical axis AXD. Further, the rotation angle of the stage 5A (or the rotation angle of the wafer 10 adjusted by the wafer loader system) is such that the periodic direction of the repetitive pattern 12 on the wafer surface is the illumination light on the wafer surface (see FIG. 3B). It is set to be inclined at 45 degrees with respect to the vibration direction of P-polarized linearly polarized light L in FIG. This is because the signal intensity of the reflected light from the repeated pattern 12 is maximized.
照明側偏光フィルタ26Aは、導光ファイバ24と照明系開口絞り43Aとの間に配設されるとともに、その透過軸が所定の方位(方向)に設定され、透過軸に応じて照明ユニット21からの光から偏光成分(直線偏光)を抽出する(透過させる)。本実施形態では、一例として、導光ファイバ24から射出された光は、照明側偏光フィルタ26A、照明系開口絞り43A、ビームスプリッター45及び対物レンズ42Bを介しP偏光の直線偏光L(図3(b)参照)となってウェハ面に照射される。
The illumination side polarizing filter 26A is disposed between the light guide fiber 24 and the illumination system aperture stop 43A, and its transmission axis is set to a predetermined direction (direction), and from the illumination unit 21 according to the transmission axis. The polarization component (linearly polarized light) is extracted (transmitted) from the light. In the present embodiment, as an example, the light emitted from the light guide fiber 24 passes through the illumination-side polarizing filter 26A, the illumination system aperture stop 43A, the beam splitter 45, and the objective lens 42B. b)) and the wafer surface is irradiated.
ウェハ面で反射した平行光の正反射光ILRは、受光系30Aの対物レンズ42B、ビームスプリッター45、受光系開口絞り43B、及び結像レンズ42Cを介して撮像素子47に入射する。このとき、受光側偏光フィルタ32Aの透過軸の方位は、上述した照明側偏光フィルタ26Aの透過軸に対して直交するように(クロスニコルの状態に)設定されている。従って、受光側偏光フィルタ32Aにより、ウェハ10(繰り返しパターン12)からの正反射光のうち入射光と振動方向が略直角な偏光成分が抽出されて、撮像素子47に導かれる。その結果、撮像素子47の撮像面には、ウェハ10からの正反射光のうち入射光に対して振動方向が略直角な偏光成分(光LがP偏光であればS偏光成分)によるウェハ面の像が形成される。
The specularly reflected light ILR of the parallel light reflected by the wafer surface enters the image sensor 47 via the objective lens 42B, the beam splitter 45, the light receiving system aperture stop 43B, and the imaging lens 42C of the light receiving system 30A. At this time, the direction of the transmission axis of the light receiving side polarizing filter 32A is set to be orthogonal to the transmission axis of the illumination side polarizing filter 26A described above (in a crossed Nicols state). Therefore, the polarization component having a vibration direction substantially perpendicular to the incident light is extracted from the specularly reflected light from the wafer 10 (repeated pattern 12) by the light receiving side polarizing filter 32A and guided to the image sensor 47. As a result, the imaging surface of the imaging device 47 has a wafer surface with a polarized light component whose vibration direction is substantially perpendicular to the incident light of the regular reflected light from the wafer 10 (S-polarized component if the light L is P-polarized light). Is formed.
そして、撮像素子47はそのウェハ面の像の画像信号を画像処理部40Aに出力し、画像処理部40Aはウェハ面のデジタル画像を生成し、その画像の情報を検査部60Aに出力する。検査部60Aはその画像の情報を用いてウェハ10の繰り返しパターン12を形成する際に使用された露光装置における露光条件等を評価する。そのようにデジタル画像を生成したときに、照明光ILIの波長λ及び照明側偏光フィルタ26Aの角度の組み合わせを一つの偏光条件と呼ぶ。
The image sensor 47 outputs an image signal of the image on the wafer surface to the image processing unit 40A, and the image processing unit 40A generates a digital image of the wafer surface and outputs information on the image to the inspection unit 60A. The inspection unit 60A evaluates the exposure conditions and the like in the exposure apparatus used when forming the repetitive pattern 12 of the wafer 10 using the image information. When a digital image is generated in such a manner, a combination of the wavelength λ of the illumination light ILI and the angle of the illumination side polarization filter 26A is referred to as one polarization condition.
本実施形態では、一例として繰り返しパターン12のピッチが小さく回折光が発生しないような場合に、繰り返しパターン12が各ショットに形成されたウェハ10からの光を検出して、繰り返しパターン12の加工条件を評価するために、評価装置1Aによるウェハ面の偏光検査(PER検査)を行う。以下、図22のフローチャートを参照して、偏光検査を行うときに使用する複数の偏光条件を選択する評価条件出しにつき説明し、図23のフローチャートを参照して、その選択された偏光条件を用いて偏光検査を行って、露光装置100Aの露光条件を評価する方法につき説明する。なお、図22及び図23において、図19及び図20に対応するステップには同一又は類似の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。
In the present embodiment, as an example, when the pitch of the repetitive pattern 12 is small and no diffracted light is generated, the light from the wafer 10 on which the repetitive pattern 12 is formed in each shot is detected, and the processing conditions for the repetitive pattern 12 are detected. In order to evaluate the above, a polarization inspection (PER inspection) of the wafer surface is performed by the evaluation apparatus 1A. Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 22, description will be given on the evaluation condition selection for selecting a plurality of polarization conditions to be used when performing the polarization inspection, and with reference to the flowchart of FIG. 23, the selected polarization conditions are used. A method for evaluating the exposure conditions of the exposure apparatus 100A by performing polarization inspection will be described. 22 and 23, steps corresponding to those in FIGS. 19 and 20 are denoted by the same or similar reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
ここでは、評価装置1Aを用いてウェハ10の繰り返しパターン12が形成された表面の偏光検査を行うため、図21(a)に示すように、評価装置1Aの光路に照明側偏光フィルタ26A及び受光側偏光フィルタ32Aが挿入され、受光系開口絞り43Bの開口43Baの位置は、照明系20Aからの照明光ILIが照射されたウェハ10からの正反射光ILRを受光系30Aで受光できるように設定される。また、ステージ5Aの回転角は、繰り返しパターン12の周期方向と、照明光ILIの入射方向とが例えば45度で交差するように設定される。そして、複数の偏光条件としては、一例として、照明光ILIの波長λa(上記のλ1〜λ3のいずれか)と、照明側偏光フィルタ26Aの角度θb(例えば回転角36度×b(b=0〜4))との組み合わせである15の偏光条件η(λa,θb)(a=1〜3,b=0〜4)を想定する。ただし、照明側偏光フィルタ26Aの角度が切り換えられたときには、受光側偏光フィルタ32Aの角度も、照明側偏光フィルタ26Aに対してクロスニコル状態を維持するように切り換えられる。さらに、本実施形態では、露光装置100Aの複数の露光条件のうち露光量及びフォーカス位置の評価を行うものとする。
Here, since the polarization inspection of the surface of the wafer 10 on which the repeated pattern 12 is formed is performed using the evaluation apparatus 1A, as shown in FIG. 21A, the illumination-side polarization filter 26A and the light receiving light are disposed in the optical path of the evaluation apparatus 1A. The side polarizing filter 32A is inserted, and the position of the opening 43Ba of the light receiving system aperture stop 43B is set so that the regular reflected light ILR from the wafer 10 irradiated with the illumination light ILI from the illumination system 20A can be received by the light receiving system 30A. Is done. The rotation angle of the stage 5A is set so that the periodic direction of the repeated pattern 12 and the incident direction of the illumination light ILI intersect, for example, at 45 degrees. As a plurality of polarization conditions, for example, the wavelength λa of the illumination light ILI (any one of the above λ1 to λ3) and the angle θb of the illumination side polarization filter 26A (for example, a rotation angle of 36 degrees × b (b = 0) 15 polarization conditions η (λa, θb) (a = 1 to 3, b = 0 to 4) that are combinations with (4) to 4)) are assumed. However, when the angle of the illumination side polarizing filter 26A is switched, the angle of the light receiving side polarizing filter 32A is also switched so as to maintain a crossed Nicols state with respect to the illumination side polarizing filter 26A. Furthermore, in this embodiment, it is assumed that the exposure amount and the focus position are evaluated among a plurality of exposure conditions of the exposure apparatus 100A.
まず、評価条件出しのために、図22のステップ102Bにおいて、図2(c)に示すように、露光装置100Aにおいて露光量(露光量又は露光エネルギー)とフォーカス位置とをマトリックス状に振って露光し現像して、各ショット11(SAn)に繰り返しパターン12を形成した条件振りウェハ10aを作成する。そして、上記の複数(ここでは15個)の偏光条件η(λa,θb)のもとで照明光ILIを条件振りウェハ10aの表面に照射し、撮像素子47が条件振りウェハからの正反射光ILRによるウェハ面の一部の像を撮像して、画像信号を画像処理部40Aに出力する(ステップ104B)。そして、ウェハ10aの全面の像が得られていない場合には(ステップ170)、ステップ172でステージ5AをX方向及び/又はY方向に移動して、ウェハ面のまだ撮像されていない領域を照明光ILIの照明領域に移動してステップ104Bに戻り、ウェハ面の全面の像が得られるまで、ステップ172及び104Bを繰り返す。
First, in order to determine the evaluation conditions, in step 102B of FIG. 22, exposure is performed by shifting the exposure amount (exposure amount or exposure energy) and the focus position in a matrix in the exposure apparatus 100A as shown in FIG. 2C. Then, development is performed to create a conditioned wafer 10a in which a pattern 12 is repeatedly formed on each shot 11 (SAn). Then, the illumination light ILI is irradiated onto the surface of the conditionally adjusted wafer 10a under the above-described (here, 15) polarization conditions η (λa, θb), and the imaging device 47 causes the specularly reflected light from the conditionally adjusted wafer. An image of a part of the wafer surface is captured by the ILR, and an image signal is output to the image processing unit 40A (step 104B). If an image of the entire surface of the wafer 10a is not obtained (step 170), the stage 5A is moved in the X direction and / or Y direction in step 172 to illuminate an area on the wafer surface that has not yet been imaged. It moves to the illumination area of the light ILI, returns to step 104B, and repeats steps 172 and 104B until an image of the entire surface of the wafer is obtained.
ウェハ面の全面の像が得られた後、画像処理部40Aは、その複数の偏光条件に関して、それぞれ対応するデジタル画像を用いて、条件振りウェハの全部のショット内の全部の画素の信号強度を平均化した平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60Aに出力する(ステップ106B)。そして、検査部60A内の第1演算部は、その複数の偏光条件η(λa,θb)のそれぞれに関して得られる条件振りウェハ10の各ショットの平均信号強度から、露光量が同じでフォーカス値(フォーカス位置の最適値からのずれ量)が5段階に変化するときの平均信号強度の変化特性をフォーカス変化曲線(不図示)として抽出し、記憶部85Aに記憶する(ステップ108B)。また、その第1演算部は、その複数の偏光条件η(λa,θb)のそれぞれに関して得られる全部の平均信号強度から、フォーカス値が同じで露光量が例えば9段階に変化するときの平均信号強度の変化特性をドーズ変化曲線(不図示)として抽出し、記憶部85Aに記憶する(ステップ110B)。
After the image of the entire surface of the wafer is obtained, the image processing unit 40A uses the corresponding digital image for each of the plurality of polarization conditions to calculate the signal intensity of all the pixels in all the shots of the conditioned wafer. The averaged average signal intensity (average luminance) is calculated, and the calculation result is output to the inspection unit 60A (step 106B). Then, the first calculation unit in the inspection unit 60A has the same exposure amount and the focus value (from the average signal intensity of each shot of the conditionally adjusted wafer 10 obtained for each of the plurality of polarization conditions η (λa, θb). The change characteristic of the average signal intensity when the shift amount from the optimum value of the focus position changes in five steps is extracted as a focus change curve (not shown) and stored in the storage unit 85A (step 108B). In addition, the first calculation unit calculates an average signal when the focus value is the same and the exposure amount changes in, for example, nine levels, from all the average signal intensities obtained for each of the plurality of polarization conditions η (λa, θb). The intensity change characteristic is extracted as a dose change curve (not shown) and stored in the storage unit 85A (step 110B).
その後、その第1演算部は、上記の複数の偏光条件η(λa,θb)から、フォーカス変化曲線が同じ傾向を持ち、ドーズ変化曲線が逆の傾向を持つ第1組の第1及び第2の偏光条件を選択し、選択された2つの偏光条件を記憶部85Aに記憶する(ステップ112B)。そして、第1演算部は、第1の偏光条件で得られたフォーカス変化曲線をゲインa(比例係数又は倍率)及びオフセットbで補正した変化曲線(不図示)と、第2の偏光条件で得られたフォーカス変化曲線とが一致するように、ゲインa及びオフセットbを決定し、これらのゲインa及びオフセットbを記憶部85Aに記憶する(ステップ114B)。
Thereafter, the first calculation unit, from the plurality of polarization conditions η (λa, θb), has a first set of first and second sets in which the focus change curve has the same tendency and the dose change curve has the opposite tendency. The two polarization conditions are stored in the storage unit 85A (step 112B). The first calculation unit obtains the change curve (not shown) obtained by correcting the focus change curve obtained under the first polarization condition with the gain a (proportional coefficient or magnification) and the offset b, and the second polarization condition. The gain a and the offset b are determined so that the obtained focus change curve matches, and the gain a and the offset b are stored in the storage unit 85A (step 114B).
次に、第1演算部60aは、第1の偏光条件で得られたドーズ変化曲線をステップ114Bで算出されたゲインa及びオフセットbで補正した曲線と、第2の偏光条件で得られたドーズ変化曲線との差分を露光量の関数で表した曲線(以下、基準ドーズ曲線という。)(不図示)を算出し、算出された基準ドーズ曲線を記憶部85Aに記憶する(ステップ116B)。
Next, the first calculation unit 60a corrects the dose change curve obtained under the first polarization condition with the gain a and the offset b calculated in step 114B, and the dose obtained under the second polarization condition. A curve (hereinafter referred to as a reference dose curve) (not shown) representing the difference from the change curve as a function of the exposure dose is calculated, and the calculated reference dose curve is stored in the storage unit 85A (step 116B).
さらに、その検査部60Aの第1演算部は、上記の複数の偏光条件η(λa,θb)から、ドーズ変化曲線が同じ傾向を持ち、フォーカス変化曲線が逆の傾向を持つ第2組の第1及び第2の偏光条件を選択し、選択された2つの偏光条件を記憶部85Aに記憶する(ステップ118A)。
そして、第1演算部は、第2組の第1の偏光条件で得られたドーズ変化曲線(不図示)をゲインa’及びオフセットb’で補正した変化曲線と、第2の偏光条件で得られたドーズ変化曲線(不図示)とが一致するようにゲインa’及びオフセットb’を決定し、これらのゲインa’及びオフセットb’を記憶部85Aに記憶する(ステップ120B)。次に、第1演算部は、第2組の第1の偏光条件で得られたフォーカス変化曲線(不図示)をステップ120Bで算出されたゲインa’及びオフセットb’で補正した曲線と、第2の偏光条件で得られたフォーカス変化曲線(不図示)との差分をフォーカス値の関数で表した曲線(以下、基準フォーカス曲線という。)(不図示)を算出し、算出された基準フォーカス曲線を記憶部85Aに記憶する(ステップ122B)。以上の動作によって、露光条件を評価する際に使用する評価条件である第1組及び第2組の偏光条件を求める条件出しが終了したことになる。
Further, the first calculation unit of the inspection unit 60A has a second set of second sets in which the dose change curve has the same tendency and the focus change curve has the opposite tendency from the plurality of polarization conditions η (λa, θb). The first and second polarization conditions are selected, and the two selected polarization conditions are stored in the storage unit 85A (step 118A).
Then, the first calculation unit obtains the dose change curve (not shown) obtained under the second set of first polarization conditions with the gain a ′ and the offset b ′ and the second polarization condition. The gain a ′ and the offset b ′ are determined so that the dose change curve (not shown) matches, and the gain a ′ and the offset b ′ are stored in the storage unit 85A (step 120B). Next, the first arithmetic unit corrects the focus change curve (not shown) obtained under the second set of first polarization conditions with the gain a ′ and the offset b ′ calculated in step 120B, A curve representing the difference from the focus change curve (not shown) obtained under the polarization condition (2) as a function of the focus value (hereinafter referred to as a reference focus curve) (not shown) is calculated, and the calculated reference focus curve Is stored in the storage unit 85A (step 122B). With the above operation, the determination of the conditions for obtaining the first and second sets of polarization conditions, which are the evaluation conditions used when evaluating the exposure conditions, is completed.
次に、本実施形態における条件振りウェハ10aに形成された繰り返しパターン12は、第1の実施形態で評価対象とされたパターン(ただし、ピッチは小さい)である。このため、評価装置1Aによる評価結果との比較基準となる良品範囲マップとしては、第1の実施形態の図12の条件出しと同じ方法で作成した図16(a)の良品範囲マップPW1を使用できる。作成された良品範囲マップPW1は露光装置100Aを識別するIDデータとしてホストコンピュータ600内のデータベースに登録されて、条件出しが終了する。
Next, the repetitive pattern 12 formed on the conditioned wafer 10a in the present embodiment is a pattern (however, the pitch is small) that is the object of evaluation in the first embodiment. For this reason, the non-defective product range map PW1 of FIG. 16A created by the same method as the condition determination of FIG. 12 of the first embodiment is used as a non-defective range map as a reference for comparison with the evaluation result by the evaluation apparatus 1A. it can. The created non-defective range map PW1 is registered in the database in the host computer 600 as ID data for identifying the exposure apparatus 100A, and the condition setting ends.
次に、実際のデバイス製造工程において、デバイス製造システムDMS(露光装置100A及びコータ・デベロッパ200)によって繰り返しパターン12が形成されたウェハ10に対して、評価装置1Aによって偏光検査を行うことによって、露光装置100Aの露光条件中の露光量及びフォーカス位置を以下のように評価する。まず、図23のステップ140Bにおいて、図5(a)と同じショット配列を持ち、レジストを塗布した実露光用のウェハ10を図21(b)の露光装置100Aに搬送し、露光装置100Aによって、ウェハ10の各ショットSAn(n=1〜N)に実デバイス用のレチクルRのパターンを露光し、露光後のウェハ10を現像する。この際の露光条件は、全部のショットにおいて、露光量に関してはそのレチクルに応じて定められている最適な露光量(ベストドーズ)であり、フォーカス位置に関してはベストフォーカス位置である。しかしながら、実際には露光装置100Aにおける走査露光時のスリット状の照明領域内の例えば非走査方向における僅かな照度むら及びステージの振動等の影響によって、ウェハ10のショットSAn毎に露光量及びフォーカス位置にばらつき等が生じる可能性があるため、その露光量及びフォーカス位置の評価を行う。露光及び現像後のウェハ10は、不図示のアライメント機構を介して図21(a)の評価装置1Aのステージ5(ウェハステージWST)上にロードされる(ステップ142B)。
Next, in the actual device manufacturing process, the wafer 10 on which the repeated pattern 12 is formed by the device manufacturing system DMS (exposure apparatus 100A and coater / developer 200) is subjected to polarization inspection by the evaluation apparatus 1A, thereby exposing the wafer 10. The exposure amount and focus position in the exposure conditions of the apparatus 100A are evaluated as follows. First, in step 140B of FIG. 23, the wafer 10 for actual exposure having the same shot arrangement as that of FIG. 5A and coated with a resist is transferred to the exposure apparatus 100A of FIG. 21B. The pattern of the reticle R for an actual device is exposed to each shot SAn (n = 1 to N) of the wafer 10, and the exposed wafer 10 is developed. The exposure conditions at this time are the optimum exposure amount (best dose) determined in accordance with the reticle for the exposure amount in all shots, and the best focus position for the focus position. However, in actuality, the exposure amount and the focus position for each shot SAn of the wafer 10 due to, for example, slight illuminance unevenness in the non-scanning direction and vibration of the stage in the slit-like illumination area at the time of scanning exposure in the exposure apparatus 100A. Therefore, the exposure amount and the focus position are evaluated. The wafer 10 after exposure and development is loaded onto the stage 5 (wafer stage WST) of the evaluation apparatus 1A of FIG. 21A via an alignment mechanism (not shown) (step 142B).
そして、評価装置1Aにおいて、上記の評価条件出しで決定された第1組及び第2組の偏光条件のもとで、ウェハ10dの一部の像を撮像して画像信号を画像処理部40Aに出力する(ステップ144B)。そして、ウェハ10の全面の像が得られていない場合には(ステップ170A)、ステップ172Aでステージ5AをX方向及び/又はY方向に移動して、ウェハ面のまだ撮像されていない領域を照明光ILIの照明領域に移動してステップ144Bに戻り、ウェハ面の全面の像が得られるまで、ステップ172A及び144Bを繰り返す。なお、ステップ144B及び172Aの動作は、例えば各偏光条件で、ウェハ面の全面の像が得られるまで、ウェハ面の像の撮像とステージ5Aの移動(ステップ移動)とを繰り返すように行ってもよい。
Then, in the evaluation apparatus 1A, a part of the wafer 10d is captured under the first and second polarization conditions determined by the above-described evaluation condition determination, and an image signal is sent to the image processing unit 40A. Output (step 144B). If an image of the entire surface of the wafer 10 is not obtained (step 170A), the stage 5A is moved in the X direction and / or Y direction in step 172A to illuminate an area on the wafer surface that has not yet been imaged. Moving to the illumination area of the light ILI, the process returns to step 144B, and steps 172A and 144B are repeated until an image of the entire surface of the wafer is obtained. It should be noted that the operations of steps 144B and 172A may be performed so as to repeat the imaging of the wafer surface image and the movement of the stage 5A (step movement) until an image of the entire surface of the wafer is obtained, for example, under each polarization condition. Good.
ウェハ面の全面の像が得られた後、画像処理部40Aは、第1組及び第2組の偏光条件のそれぞれに関してウェハ10の全面のデジタル画像を生成する。そして、画像処理部40Aは、第1組の第1及び第2の偏光条件に関して、それぞれ対応するデジタル画像を用いて、ウェハ10の全部のショットSAn(図5(a)参照)毎に平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60Aに出力する。そして、検査部60A内の第3演算部は、ウェハ10の全部のショットSAn毎に、第1の偏光条件で得られた平均信号強度を上記のステップ114Bで算出された係数(ゲインa及びオフセットb)で補正した輝度から、第2の偏光条件で得られた平均信号強度を減算して平均信号強度の差分Δnを算出し、算出結果を記憶部85Aに記憶する(ステップ146B)。その後、第3演算部は、ウェハ10の全部のショットSAn毎に、上記のステップ116Bで記憶した基準ドーズ曲線に上記の平均信号強度の差分Δnを当てはめて対応する露光量Dnを算出し、算出結果を記憶部85Aに記憶する(ステップ148B)。
After the image of the entire surface of the wafer is obtained, the image processing unit 40A generates a digital image of the entire surface of the wafer 10 for each of the first set and the second set of polarization conditions. Then, the image processing unit 40A uses the corresponding digital images with respect to the first and second polarization conditions of the first set, and calculates an average signal for every shot SAn of the wafer 10 (see FIG. 5A). The intensity (average luminance) is calculated, and the calculation result is output to the inspection unit 60A. Then, the third calculation unit in the inspection unit 60A uses the coefficient (gain a and offset) calculated in step 114B above for the average signal intensity obtained under the first polarization condition for every shot SAn of the wafer 10. The average signal intensity obtained under the second polarization condition is subtracted from the brightness corrected in b) to calculate an average signal intensity difference Δn, and the calculation result is stored in the storage unit 85A (step 146B). Thereafter, the third calculation unit calculates the corresponding exposure amount Dn by applying the difference Δn in the average signal intensity to the reference dose curve stored in step 116B for every shot SAn of the wafer 10 and calculating the corresponding exposure amount Dn. The result is stored in the storage unit 85A (step 148B).
さらに、画像処理部40Aは、第2組の第1及び第2の偏光条件に関して、それぞれ対応するデジタル画像を用いて、ウェハ10の全部のショット毎に平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60Aに出力する。そして、検査部60A内の第3演算部は、ウェハ10の全部のショットSAn毎に、第1の偏光条件で得られた平均信号強度を上記のステップ120Bで算出された係数(ゲインa’及びオフセットb’)で補正した輝度から、第2の偏光条件で得られた平均信号強度を減算して平均輝度の差分Δn’を算出し、算出結果を記憶部85Aに記憶する(ステップ150B)。その後、第3演算部は、ウェハ10の全部のショットSAn毎に、上記のステップ122Bで記憶した基準フォーカス曲線に上記の平均信号強度の差分Δn’を当てはめて対応するフォーカス値Fnを算出し、算出結果を記憶部85Aに記憶する(ステップ152B)。
Furthermore, the image processing unit 40A calculates an average signal intensity (average luminance) for every shot of the wafer 10 using the corresponding digital images with respect to the second set of first and second polarization conditions, The calculation result is output to the inspection unit 60A. The third arithmetic unit in the inspection unit 60A then calculates the average signal intensity obtained under the first polarization condition for each shot SAn of the wafer 10 (the gain a ′ and the gain a ′ and the coefficient calculated in step 120B). An average signal difference Δn ′ is calculated by subtracting the average signal intensity obtained under the second polarization condition from the luminance corrected by the offset b ′), and the calculation result is stored in the storage unit 85A (step 150B). Thereafter, the third calculation unit calculates the corresponding focus value Fn by applying the difference Δn ′ in the average signal intensity to the reference focus curve stored in step 122B for every shot SAn of the wafer 10, and The calculation result is stored in the storage unit 85A (step 152B).
次のステップ154Bにおいて、一例として、評価装置1Aの制御部80Aは、ホストコンピュータ600に、ウェハ10のショット毎に得られた露光量Dn及びフォーカス値Fnのデータ(評価データ)を出力する。これに応じて、ホストコンピュータ600では、評価装置1Aから送られてきた評価データと、露光装置100AのIDデータとして登録された図16の良品範囲マップPW1(プロセスウィンドウ)とを比較して、ウェハ10の各ショットの露光量及びフォーカス値が良品領域GSAに入るかどうかを判定する。
In the next step 154B, as an example, the control unit 80A of the evaluation apparatus 1A outputs the exposure amount Dn and the focus value Fn data (evaluation data) obtained for each shot of the wafer 10 to the host computer 600. In response to this, the host computer 600 compares the evaluation data sent from the evaluation apparatus 1A with the non-defective product range map PW1 (process window) of FIG. 16 registered as the ID data of the exposure apparatus 100A, and the wafer is compared. It is determined whether the exposure amount and the focus value of each of the ten shots enter the non-defective region GSA.
そして、例えばウェハ10に露光量及びフォーカス値が良品領域GSAに入らないショットがある場合、又は露光量及びフォーカス値が良品領域GSAに入らないショットの割合が所定の割合を超えた場合には(ステップ156B)、ホストコンピュータ600は評価されたウェハ10が良品範囲外であると判定する。そして、ウェハ10が良品範囲内と判定されたときには、動作はステップ164Bに移行して、ウェハ10は次工程(エッチング装置300におけるエッチング等)に進む。
For example, when there is a shot in which the exposure amount and the focus value do not enter the non-defective area GSA on the wafer 10 or when the ratio of the shot in which the exposure amount and the focus value do not enter the non-defective area GSA exceeds a predetermined ratio ( Step 156B), the host computer 600 determines that the evaluated wafer 10 is out of the non-defective range. When it is determined that the wafer 10 is within the non-defective range, the operation proceeds to step 164B, and the wafer 10 proceeds to the next process (such as etching in the etching apparatus 300).
一方、ウェハ10が良品範囲外であると判定されたときには、ホストコンピュータ600は、一例としてステップ158Bに移行して、ウェハ10をSEM400で再検査するかどうかを判定する。再検査を行う場合には、当該ウェハ10をSEM400に送って線幅及び評価対象パターンが許容範囲内かどうかを再検査する(ステップ160B)。そして、再検査の結果、ウェハ10が良品であった場合には(ステップ162B)、ステップ164B(次工程)に移行する。
On the other hand, when it is determined that the wafer 10 is out of the non-defective range, the host computer 600 proceeds to step 158B as an example, and determines whether the wafer 10 is to be re-inspected by the SEM 400. When re-inspection is performed, the wafer 10 is sent to the SEM 400 to re-inspect whether the line width and the evaluation target pattern are within the allowable range (step 160B). If the wafer 10 is a non-defective product as a result of the re-inspection (step 162B), the process proceeds to step 164B (next process).
また、ステップ158BでSEM400による再検査を行わないと判定した場合、及びステップ160BのSEM400による再検査でウェハ10が良品範囲外と判定された場合には、動作はステップ166Bに移行して、一例としてウェハ10はレジスト剥離後に再使用(リワーク)される。なお、ステップ166Bでは、リワークする代わりに、又はリワークとともに、ホストコンピュータ600から露光装置100Aの制御部(不図示)に対して良品範囲外のウェハが生じたことのアラームを発してもよい。これに応じて、露光装置100Aでは、例えば走査露光時の照明領域の走査方向の幅の分布の補正等を行う。これによって、その後の露光時に露光量及びフォーカス位置の誤差が低減される。なお、ステップ154Bの判定を評価装置1A内の演算部50Aで行うようにしてもよい。
If it is determined in step 158B that re-inspection by the SEM 400 is not performed, and if re-inspection by the SEM 400 in step 160B determines that the wafer 10 is out of the non-defective range, the operation proceeds to step 166B, and an example The wafer 10 is reused (reworked) after resist stripping. In step 166B, instead of reworking or together with reworking, an alarm may be issued from the host computer 600 to the control unit (not shown) of the exposure apparatus 100A that a wafer outside the non-defective range has occurred. In response to this, the exposure apparatus 100A corrects the width distribution in the scanning direction of the illumination area during scanning exposure, for example. This reduces errors in the exposure amount and the focus position during subsequent exposure. Note that the determination in step 154B may be performed by the calculation unit 50A in the evaluation apparatus 1A.
上述のように、本実施形態のデバイス製造方法は、露光装置100Aにおける露光及びコータ・デベロッパ200における現像を含むリソグラフィ工程よりなる加工工程を経て、ウェハ10の表面に繰り返しパターン12を形成し(ステップ140B)、ウェハ10の表面を照明し、ウェハ10の表面から射出した回折光を受光し(ステップ144B)、受光した光に基づいて、繰り返しパターン12の露光条件(露光量及びフォーカス位置)を算出し(ステップ148B,152B)、算出した繰り返しパターン12の露光条件と、露光工程におけるパターンの露光条件の良否を規定するデータとしての良品範囲マップPW1(プロセスウィンドウ)とを比較し、繰り返しパターン12の露光条件の良否を判定している(ステップ154B)。
As described above, the device manufacturing method of the present embodiment forms the repeated pattern 12 on the surface of the wafer 10 through a processing step including a lithography step including exposure in the exposure apparatus 100A and development in the coater / developer 200 (step). 140B), the surface of the wafer 10 is illuminated, the diffracted light emitted from the surface of the wafer 10 is received (step 144B), and the exposure conditions (exposure amount and focus position) of the repetitive pattern 12 are calculated based on the received light. (Steps 148B and 152B), the calculated exposure condition of the repetitive pattern 12 is compared with the non-defective product range map PW1 (process window) as data defining the quality of the exposure condition of the pattern in the exposure process. Whether the exposure conditions are good or not is determined (step 154B). .
また、本実施形態の評価装置1Aを用いる評価方法は、露光装置100Aによる露光工程及びコータ・デベロッパ200による現像工程を経て、表面に検査対象の繰り返しパターン12が形成されたウェハ10の表面を照明し、ウェハ10の表面から射出した光を受光し(ステップ144B)、受光した光に基づいて、繰り返しパターン12の露光条件を算出し(ステップ148B,152B)、算出した繰り返しパターン12の露光条件と、繰り返しパターン12を形成するための露光工程における露光条件の良否を規定する良品範囲マップとを比較し、繰り返しパターン12の露光条件の良否を判定している(ステップ154B)。
The evaluation method using the evaluation apparatus 1A of the present embodiment illuminates the surface of the wafer 10 on which the repeated pattern 12 to be inspected is formed on the surface through the exposure process by the exposure apparatus 100A and the development process by the coater / developer 200. Then, the light emitted from the surface of the wafer 10 is received (step 144B), the exposure condition of the repeated pattern 12 is calculated based on the received light (steps 148B and 152B), and the calculated exposure condition of the repeated pattern 12 Then, the quality of the exposure condition of the repeated pattern 12 is judged by comparing with a good product range map that defines the quality of the exposure condition in the exposure process for forming the repeated pattern 12 (step 154B).
この実施形態によれば、複数の加工条件としての複数の露光条件のもとでの露光により設けられた凹凸の繰り返しパターン12を有するウェハ10を用いて、その複数の露光条件のうちの露光量及びフォーカス位置を互いに他の影響を抑制した状態で高精度に評価できる。また、別途計測用のパターンを使用する必要がなく、実デバイスのパターンが形成されたウェハからの光を検出することによって露光条件が評価できるため、実際に露光するパターンに関する露光条件を効率的に、かつ高精度に評価できる。
According to this embodiment, by using the wafer 10 having the concave and convex repetitive pattern 12 provided by exposure under a plurality of exposure conditions as a plurality of processing conditions, the exposure amount among the plurality of exposure conditions In addition, the focus position can be evaluated with high accuracy while other influences are suppressed. In addition, there is no need to use a separate measurement pattern, and the exposure conditions can be evaluated by detecting light from the wafer on which the actual device pattern is formed. And can be evaluated with high accuracy.
なお、従来は、各評価装置で独自に作成した良品範囲マップと、評価装置で算出した露光条件とを比較することも想定されていた。しかしながら、本実施形態によれば、デバイスメーカーが作成する良品範囲マップ(プロセスウィンドウ、すなわち良品範囲の基準)と、評価装置で算出した露光条件とを比較することができる。これにより、従来、取りこぼしていた不良や、プロセスウィンドウを使っていれば不良と評価しなかった問題点を解決することができる。
Conventionally, it has been assumed that a non-defective range map uniquely created by each evaluation apparatus is compared with the exposure conditions calculated by the evaluation apparatus. However, according to the present embodiment, it is possible to compare the non-defective range map (process window, that is, the reference for the non-defective range) created by the device manufacturer with the exposure condition calculated by the evaluation apparatus. As a result, it is possible to solve problems that have been missed conventionally and problems that have not been evaluated as defective if a process window is used.
なお、上記の第3の実施形態では、以下のような変形が可能である。
まず、上記の第3の実施形態においても、評価装置1Aにより2つの露光条件(又は3つ以上の露光条件でもよい)を評価する方法は任意である。
さらに、上記の第3の実施形態では、露光条件として露光量及びフォーカス位置を検査しているが、露光条件として、露光装置100Aにおける露光光の波長、照明条件(例えばコヒーレンスファクタ(σ値)、投影光学系PLの開口数、又は液浸露光時の液体の温度等を検査するために上記の実施形態の検査を使用してもよい。
In the third embodiment, the following modifications are possible.
First, also in the third embodiment, a method for evaluating two exposure conditions (or three or more exposure conditions) by the evaluation apparatus 1A is arbitrary.
Further, in the third embodiment, the exposure amount and the focus position are inspected as the exposure conditions. As the exposure conditions, the exposure light wavelength, the illumination conditions (for example, the coherence factor (σ value)) in the exposure apparatus 100A, The inspection of the above embodiment may be used to inspect the numerical aperture of the projection optical system PL or the temperature of the liquid during immersion exposure.
また、評価装置1Aにおいて、開口板43A,43Bの代わりに液晶表示素子よりなる可変のシャッター機構を使用することもできる。
また、ウェハ面における繰り返しパターン12の周期方向が、ウェハ面における直線偏光の照明光の振動方向と成す角は、22.5度や67.5度とすることによって検出感度(露光条件の変化に対する検出信号の変化の比率)が高くなる場合には、その角度を45度から変更してもよい。なお、その角度はこれらに限らず、任意角度に設定可能である。
In the evaluation apparatus 1A, a variable shutter mechanism including a liquid crystal display element can be used instead of the aperture plates 43A and 43B.
Further, the angle formed by the periodic direction of the repeated pattern 12 on the wafer surface and the vibration direction of the linearly polarized illumination light on the wafer surface is set to 22.5 degrees or 67.5 degrees, thereby detecting sensitivity (with respect to changes in exposure conditions). When the detection signal change ratio) increases, the angle may be changed from 45 degrees. The angle is not limited to these and can be set to an arbitrary angle.
また、ウェハ10からの正反射光が楕円偏光であり、その楕円偏光の短軸方向が入射光の偏光方向と直交していない場合は、受光側偏光フィルタ32Aの透過軸をその楕円偏光の短軸方向に合わせるようにしてもよい。これによって、検出感度(露光条件の変化に対する検出信号の変化の比率)が向上する場合がある。
また、照明側偏光フィルタ26Aを回転してウェハ面に入射する照明光ILIの偏光方向をP偏光からずらすことも可能である。ただし、この場合でも、受光側偏光フィルタ32Aの偏光方向は照明側偏光フィルタ26Aに対してクロスニコル状態に設定される。
When the specularly reflected light from the wafer 10 is elliptically polarized light and the minor axis direction of the elliptically polarized light is not orthogonal to the polarization direction of the incident light, the transmission axis of the light receiving side polarizing filter 32A is set to the short axis of the elliptically polarized light. You may make it match | combine with an axial direction. This may improve the detection sensitivity (the ratio of the change in the detection signal to the change in the exposure condition).
It is also possible to shift the polarization direction of the illumination light ILI incident on the wafer surface by rotating the illumination-side polarizing filter 26A from the P-polarized light. However, even in this case, the polarization direction of the light receiving side polarizing filter 32A is set in a crossed Nicols state with respect to the illumination side polarizing filter 26A.
また、照明系開口絞り43Aの開口43Aaの位置(及び受光系開口絞り43Bの開口43Baの位置)を制御することで、ウェハ面に対する照明光ILIの入射角を変更することも可能であり、このように入射角を変更する場合には、入射角も一つの偏光条件に含まれる。
また、ステップ104B及び172の動作は、例えば第1の偏光条件で、ウェハ面の全面の像が得られるまで、ウェハ面の像の撮像とステージ5Aの移動(ステップ移動)とを繰り返すように行い、以下、第2の偏光条件等でもウェハ面の像の撮像とステージ5Aの移動とを繰り返すように行ってもよい。
Further, by controlling the position of the opening 43Aa of the illumination system aperture stop 43A (and the position of the opening 43Ba of the light receiving system aperture stop 43B), it is possible to change the incident angle of the illumination light ILI with respect to the wafer surface. Thus, when changing the incident angle, the incident angle is also included in one polarization condition.
In addition, the operations in steps 104B and 172 are performed so as to repeat the imaging of the wafer surface image and the movement (step movement) of the stage 5A until an image of the entire surface of the wafer surface is obtained, for example, under the first polarization condition. Hereinafter, the imaging of the wafer surface and the movement of the stage 5A may be repeated under the second polarization condition or the like.
また、ステップ106Bにおいて、露光時の投影光学系の収差の影響を軽減するために、条件振りウェハの全部のショットの中央部の領域内の画素の信号強度を平均化した平均信号強度(平均輝度)を算出し、算出結果を検査部60Aに出力してもよい。ただし、予め投影光学系の収差の影響(デジタル画像に与える誤差分布)を求めておき、デジタル画像の段階でその収差の影響を補正することも可能である。
In step 106B, in order to reduce the influence of the aberration of the projection optical system at the time of exposure, the average signal intensity (average luminance) obtained by averaging the signal intensities of the pixels in the central region of all shots of the conditioned wafer. ) And the calculation result may be output to the inspection unit 60A. However, the influence of the aberration of the projection optical system (error distribution given to the digital image) can be obtained in advance, and the influence of the aberration can be corrected at the stage of the digital image.
また、良品範囲マップPW1は、ホストコンピュータではなく、評価装置1Aの記憶部85Aに記憶させてもよい。
また、基準ドーズ曲線SD1は露光量に関する1次式又は高次多項式で近似してもよい。同様に、基準フォーカス曲線SF1もフォーカス値に関する1次式又は高次多項式で近似してもよい。
Further, the non-defective product range map PW1 may be stored in the storage unit 85A of the evaluation apparatus 1A instead of the host computer.
Further, the reference dose curve SD1 may be approximated by a linear expression or a high-order polynomial regarding the exposure amount. Similarly, the reference focus curve SF1 may be approximated by a linear expression or a high-order polynomial regarding the focus value.
また、上記の第3の実施形態の条件出しにおいては、エッチング後のパターンではなく、レジストパターンに関する評価結果を用いて図16(a)の寸法マップWM1を作成してもよい。
また、SEM400による各ショットSAn内の評価領域MAE及び評価点MA1〜MA3内のパターンの検査は、ショット毎にまとめて順次行うようにしてもよい。また、検査対象の評価点MA1〜MA3の個数は任意であり、評価点は一つでもよい。さらに、評価点のパターンを検査することなく、線幅の検査を行うだけでもよい。
In the determination of the conditions of the third embodiment, the dimension map WM1 of FIG. 16A may be created using the evaluation result regarding the resist pattern instead of the pattern after etching.
Further, the inspection of the evaluation area MAE in each shot SAn and the patterns in the evaluation points MA1 to MA3 by the SEM 400 may be sequentially performed for each shot. Further, the number of evaluation points MA1 to MA3 to be inspected is arbitrary, and there may be one evaluation point. Further, the line width may be inspected without inspecting the evaluation point pattern.
また、上記の第3の実施形態では、条件出し工程において、ショットSAn内のパターンの線幅を示す寸法マップWM1、及び評価点MA1〜MA3のパターンが良好であるショットの範囲を示す3つのマップより、良品範囲マップPW1を作成している。この外に、SEM400によってウェハ10の各ショットSAn内の評価領域内のパターンの線幅を計測し、この計測結果の線幅の平均値を各ショットSAnに割り当てたマップである寸法マップWM1を作成し、その寸法マップWM1から良品範囲マップPW1を作成してもよい。この場合、線幅の計測を行う評価領域は各ショットSAn内の異なる複数の領域とする方が良品範囲マップPW1の信頼性が向上する点で望ましい。また、寸法マップWM1を利用せずに、評価点MA1〜MA3のパターンの形状評価の結果に基づいて、良品範囲マップPW1を作成してもよい。
In the third embodiment, in the condition determining step, the size map WM1 indicating the line width of the pattern in the shot SAn and the three maps indicating the range of shots in which the patterns of the evaluation points MA1 to MA3 are good. Thus, a non-defective range map PW1 is created. In addition to this, the line width of the pattern in the evaluation region in each shot SAn of the wafer 10 is measured by the SEM 400, and a dimension map WM1 which is a map in which the average value of the line width of the measurement result is assigned to each shot SAn is created. Then, the non-defective product range map PW1 may be created from the dimension map WM1. In this case, it is desirable that the evaluation area for measuring the line width is a plurality of different areas in each shot SAn in terms of improving the reliability of the non-defective range map PW1. Further, the non-defective range map PW1 may be created based on the result of the pattern shape evaluation of the evaluation points MA1 to MA3 without using the dimension map WM1.
また、上記の良品範囲マップPW1はSEM400の制御部(不図示)で作成することも可能である。さらに、良品範囲マップPW1の情報は、ホストコンピュータ600から露光装置100の制御部(不図示)に送信し、この制御部内の記憶装置に記録してもよい。
また、上記の第3の実施形態では、ウェハ10の全ショットのショット内平均信号強度を算出し、ショット毎に良品範囲内かどうかを判定している。しかしながら、別の方法として、ステップ146B、150Bにおいて、ウェハ10の全部のショットSAn内のI個の設定領域16(図5(c)参照)毎に平均信号強度を求め、ステップ154Bにおいて、ショットSAn内の設定領域16毎に良品範囲内かどうかを評価してもよい。
The good product range map PW1 can also be created by a control unit (not shown) of the SEM 400. Further, the information on the non-defective range map PW1 may be transmitted from the host computer 600 to a control unit (not shown) of the exposure apparatus 100 and recorded in a storage device in the control unit.
In the third embodiment, the in-shot average signal intensity of all shots of the wafer 10 is calculated, and it is determined whether each shot is within the non-defective range. However, as another method, in steps 146B and 150B, an average signal intensity is obtained for each of the I setting areas 16 (see FIG. 5C) in all shots SAn of the wafer 10, and in step 154B, the shots SAn. You may evaluate whether it is in a non-defective range for every setting area 16 in it.
また、上記の第3の実施形態では、評価装置1Aを用いて偏光検査を行っているが、評価装置1Aを用いてウェハ面の回折検査(ウェハ10からの回折光ILDを検出して行う検査)を行うようにしてもよい。
評価装置1Aを用いて、ウェハ面の回折検査を行うには、制御部80Aが記憶部85Aに記憶されたレシピ情報(検査条件や手順等)を読み込み、以下の処理を行う。まず、図21(a)の照明側偏光フィルタ26及び受光側偏光フィルタ32を光路から取り出し、ウェハローダ系(不図示)により、アライメント機構を介してウェハ10をステージ5A上に搬送する。
In the third embodiment, the polarization inspection is performed using the evaluation apparatus 1A. However, the wafer surface diffraction inspection (the inspection performed by detecting the diffracted light ILD from the wafer 10) is performed using the evaluation apparatus 1A. ) May be performed.
In order to perform diffraction inspection of the wafer surface using the evaluation apparatus 1A, the control unit 80A reads recipe information (inspection conditions, procedures, etc.) stored in the storage unit 85A and performs the following processing. First, the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 in FIG. 21A are taken out from the optical path, and the wafer 10 is transferred onto the stage 5A via the alignment mechanism by a wafer loader system (not shown).
次に、ウェハ面における照明光ILIの入射面の方向(照明方向)と、各ショットSAn(図5(a)参照)内の繰り返しパターン12の周期方向(又は繰り返し方向)とが一致するようにステージ5A(ウェハ10)の回転角度(Z軸に平行な軸の回りの回転角)を調整する。また、繰り返しパターン12のピッチをP、ウェハ10に入射する照明光ILIの波長をλ、照明光ILIの入射角をθ1、ウェハ面から射出する検出対象のn次(nは0以外の整数)の回折光ILDの回折角をθ2としたとき、上記の式(1)を満足するように受光系開口絞り43Bの開口43Baの位置を調整する。
Next, the direction of the incident surface of the illumination light ILI on the wafer surface (illumination direction) and the periodic direction (or repetition direction) of the repeated pattern 12 in each shot SAn (see FIG. 5A) match. The rotation angle of the stage 5A (wafer 10) (rotation angle around an axis parallel to the Z axis) is adjusted. Further, the pitch of the repetitive pattern 12 is P, the wavelength of the illumination light ILI incident on the wafer 10 is λ, the incident angle of the illumination light ILI is θ1, and the nth order of the detection target emitted from the wafer surface (n is an integer other than 0) When the diffraction angle of the diffracted light ILD is θ2, the position of the opening 43Ba of the light receiving system aperture stop 43B is adjusted so as to satisfy the above formula (1).
次に、照明ユニット21からの所定の選択された波長の照明光ILIの射出を開始する。これにより、導光ファイバ24から射出される照明光ILIが、照明用レンズ42A、照明系開口絞り43Aの開口43Aa、ビームスプリッター45、及び対物レンズ42Bを介してウェハ面に照射される。ウェハ面で回折した回折光は、受光系30Aの対物レンズ42B、ビームスプリッター45、受光系開口絞り43Bの開口43Ba、及び結像レンズ42Cを介して撮像素子47に入射し、撮像素子47の撮像面にウェハ10の一部の像(回折像)が結像される。撮像素子47はその像の画像信号を画像処理部40Aに出力し、画像処理部40Aはウェハ面の一部のデジタル画像を生成し、その画像の情報を検査部60Aに出力する。
Next, emission of illumination light ILI having a predetermined selected wavelength from the illumination unit 21 is started. Thereby, the illumination light ILI emitted from the light guide fiber 24 is irradiated onto the wafer surface via the illumination lens 42A, the aperture 43Aa of the illumination system aperture stop 43A, the beam splitter 45, and the objective lens 42B. The diffracted light diffracted on the wafer surface is incident on the image sensor 47 via the objective lens 42B of the light receiving system 30A, the beam splitter 45, the opening 43Ba of the light receiving system aperture stop 43B, and the imaging lens 42C. A partial image (diffraction image) of the wafer 10 is formed on the surface. The image sensor 47 outputs an image signal of the image to the image processing unit 40A, and the image processing unit 40A generates a digital image of a part of the wafer surface and outputs information on the image to the inspection unit 60A.
そして、そのウェハ面の像から得られるデジタル画像の個々の画像信号のレベル(対応する部分の画像の輝度)が平均的にある強度(輝度)以上となるときの、照明光ILIの波長λ及び受光系開口絞り43Bの開口43Baの位置(回折角)の組み合わせを一つの回折条件と呼ぶ。そして、複数の回折条件が上記のレシピ情報に含まれている。これらの複数の回折条件から最適な回折条件を選択することで、上記の偏光検査と同様にウェハ10の露光条件の評価を行うことができる。
なお、上記の第3の実施形態において、評価装置1Aが回折検査のみを行う場合には、照明側偏光フィルタ26A及び受光側偏光フィルタ32A、並びにこれらを照明光及び回折光の光路に挿脱する機構(駆動部46等)を省略することができる。
さらに、評価装置1Aが偏光検査のみを行う場合には、照明側偏光フィルタ26A及び受光側偏光フィルタ32Aをそれぞれ照明光及び反射光の光路に設置したままにしてもよい。この場合には、照明側偏光フィルタ26A及び受光側偏光フィルタ32Aを照明光及び回折光の光路に挿脱する機構を省略することができる。
Then, the wavelength λ of the illumination light ILI when the level of each image signal of the digital image obtained from the image on the wafer surface (the luminance of the image of the corresponding portion) is equal to or greater than an intensity (luminance) on average. A combination of the positions (diffraction angles) of the openings 43Ba of the light receiving system aperture stop 43B is referred to as one diffraction condition. A plurality of diffraction conditions are included in the recipe information. By selecting the optimum diffraction condition from the plurality of diffraction conditions, the exposure condition of the wafer 10 can be evaluated in the same manner as in the polarization inspection.
In the third embodiment, when the evaluation apparatus 1A performs only the diffraction inspection, the illumination side polarization filter 26A and the light reception side polarization filter 32A, and these are inserted into and removed from the optical paths of the illumination light and the diffraction light. The mechanism (such as the drive unit 46) can be omitted.
Furthermore, when the evaluation apparatus 1A performs only the polarization inspection, the illumination side polarization filter 26A and the light reception side polarization filter 32A may be left installed in the optical paths of the illumination light and the reflected light, respectively. In this case, a mechanism for inserting and removing the illumination side polarization filter 26A and the light reception side polarization filter 32A in the optical paths of the illumination light and the diffracted light can be omitted.
なお、前述の第1実施形態と同様に、本実施形態において、ウェハを円偏光で照明してもよし、円偏光以外の楕円偏光で照明してもよい。また、直線偏光光や楕円偏光光を射出する光源を利用することもできる。
As in the first embodiment described above, in this embodiment, the wafer may be illuminated with circularly polarized light or may be illuminated with elliptically polarized light other than circularly polarized light. A light source that emits linearly polarized light or elliptically polarized light can also be used.
なお、上述の各実施形態において、露光装置100,100Aは液浸露光法を用いるスキャニングステッパーとしたが、露光装置としてドライ型のスキャニングステッパー又はステッパー等の露光装置を使用する場合にも上述の実施形態を適用して同様の効果が得られる。さらに、露光装置として、露光光として波長が100nm以下のEUV光(Extreme Ultraviolet Light)を使用するEUV露光装置、又は露光ビームとして電子ビームを用いる電子ビーム露光装置を使用する場合にも上述の実施形態が適用できる。
In each of the above-described embodiments, the exposure apparatuses 100 and 100A are scanning steppers using the immersion exposure method. However, the above-described implementation is also performed when an exposure apparatus such as a dry scanning stepper or a stepper is used as the exposure apparatus. The same effect can be obtained by applying the form. Furthermore, the above-described embodiment is also used when the exposure apparatus uses an EUV exposure apparatus that uses EUV light (Extreme Ultraviolet Light) having a wavelength of 100 nm or less as exposure light, or an electron beam exposure apparatus that uses an electron beam as an exposure beam. Is applicable.
また、図24に示すように、半導体デバイス(図示せず)は、デバイスの機能・性能設計を行う設計工程(ステップ221)、この設計工程に基づいたマスク(レチクル)を製作するマスク製作工程(ステップ222)、シリコン材料等からウェハ用の基板を製造する基板製造工程(ステップ223)、デバイス製造システムDMS又はこれを用いたパターン形成方法によりウェハにパターンを形成する基板処理工程(ステップ224)、デバイスの組み立てを行うダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージ工程等を含む組立工程(ステップ225)、並びにデバイスの検査を行う検査工程(ステップ226)等を経て製造される。その基板処理工程(ステップ224)では、デバイス製造システムDMSによりウェハにレジストを塗布する工程、デバイス製造システムDMS内の露光装置100,100Aによりレチクルのパターンをウェハに露光する露光工程、及びウェハを現像する現像工程を含むリソグラフィ工程、並びに評価装置1,1Aによりウェハからの光を用いて露光条件等を評価する評価工程が実行される。
Further, as shown in FIG. 24, a semiconductor device (not shown) includes a design process (step 221) for performing function / performance design of the device, and a mask manufacturing process (for manufacturing a mask (reticle) based on this design process). Step 222), a substrate manufacturing process (Step 223) for manufacturing a wafer substrate from a silicon material or the like, a substrate processing process (Step 224) for forming a pattern on the wafer by the device manufacturing system DMS or a pattern forming method using the same. It is manufactured through an assembly process (step 225) including a dicing process for assembling a device, a bonding process, a packaging process, and the like, and an inspection process (step 226) for inspecting the device. In the substrate processing step (step 224), a resist is applied to the wafer by the device manufacturing system DMS, an exposure step in which the reticle pattern is exposed to the wafer by the exposure apparatuses 100 and 100A in the device manufacturing system DMS, and the wafer is developed. A lithography process including a developing process and an evaluation process for evaluating exposure conditions and the like using light from the wafer are performed by the evaluation apparatuses 1 and 1A.
このような半導体デバイス製造方法において、前述の評価装置1,1Aを用いて露光条件等を評価し、例えばこの評価結果に基づいてその露光条件等を補正することによって、最終的に製造される半導体の歩留まりを向上できる。
なお、本実施形態のデバイス製造方法では、特に半導体デバイスの製造方法について説明したが、本実施形態のデバイス製造方法は、半導体材料を使用したデバイスの他、例えば液晶パネルや磁気ディスクなどの半導体材料以外の材料を使用したデバイスの製造にも適用することができる。
In such a semiconductor device manufacturing method, the exposure conditions and the like are evaluated using the evaluation apparatus 1 and 1A described above, and the semiconductor finally manufactured by correcting the exposure conditions and the like based on the evaluation results, for example. Yield can be improved.
In the device manufacturing method of the present embodiment, the method of manufacturing a semiconductor device has been particularly described. However, the device manufacturing method of the present embodiment can be applied to a semiconductor material such as a liquid crystal panel or a magnetic disk in addition to a device using a semiconductor material. The present invention can also be applied to the manufacture of devices using other materials.
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した検査装置や検査方法などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
Note that the requirements of the above-described embodiments can be combined as appropriate. Some components may not be used. In addition, as long as it is permitted by law, the disclosure of all published publications and US patents related to the inspection devices and inspection methods cited in the above embodiments and modifications are incorporated herein by reference.