JP2015099898A - Evaluation device, evaluation method, exposure system and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に形成されたパターンの加工条件を評価する評価技術、この評価技術を用いる露光技術、及びその評価技術を用いるデバイス製造技術に関する。 The present invention relates to an evaluation technique for evaluating a processing condition of a pattern formed on a substrate, an exposure technique using the evaluation technique, and a device manufacturing technique using the evaluation technique.
デバイス(半導体デバイス等)を製造するためのリソグラフィ工程で使用されるスキャニングステッパー又はステッパー等の露光装置は、所定のパターンが形成されたマスクを照明し、マスクのパターンの像を、投影光学系を介して感光性樹脂(いわゆる、レジスト)が塗布された基板(例えば、半導体ウェハ(以下、単にウェハと称する))に投影することで、基板を露光する。 An exposure apparatus such as a scanning stepper or a stepper used in a lithography process for manufacturing a device (semiconductor device or the like) illuminates a mask on which a predetermined pattern is formed, and projects an image of the mask pattern on a projection optical system. Then, the substrate is exposed by projecting onto a substrate (for example, a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer)) coated with a photosensitive resin (so-called resist).
また、露光装置によって露光される基板の表面(感光性樹脂の裏面)には、予め熱酸化法又はCVD(Chemical Vapor Deposition)法などで酸化膜が形成されていることもある。さらに、その基板の表面には、真空蒸着法、スパッタリング法、又はCVD法などで導電膜が形成されていることもある。この場合、感光性樹脂の現像後のエッチング等の工程によって、酸化膜又は導電膜等によるパターンが形成される。 Further, an oxide film may be formed in advance on the surface of the substrate exposed by the exposure apparatus (the back surface of the photosensitive resin) by a thermal oxidation method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Further, a conductive film may be formed on the surface of the substrate by a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, or the like. In this case, a pattern of an oxide film or a conductive film is formed by a process such as etching after development of the photosensitive resin.
露光装置においては、露光量(いわゆるドーズ)、フォーカス位置(投影光学系の像面に対する露光対象の基板のデフォーカス量)、及び露光波長等の複数の露光条件を高精度に管理する必要がある。そのためには、露光装置で基板を露光して、露光された基板に形成されるパターン等を用いて、その露光装置の実際の露光条件を高精度に評価する必要がある。 In an exposure apparatus, it is necessary to manage a plurality of exposure conditions such as an exposure amount (so-called dose), a focus position (a defocus amount of a substrate to be exposed with respect to an image plane of a projection optical system), and an exposure wavelength with high accuracy. . For this purpose, it is necessary to expose the substrate with an exposure apparatus and evaluate the actual exposure conditions of the exposure apparatus with high accuracy using a pattern or the like formed on the exposed substrate.
例えば露光装置のフォーカス位置の従来の評価方法として、主光線が傾斜した照明光でマスクの評価用のパターンを照明し、ステージで基板の高さを変化させながらそのパターンの像をその基板の複数のショットに順次露光し、露光後の現像によって得られたレジストパターンの横ずれ量を計測し、この計測結果から各ショットの露光時のフォーカス位置を評価する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 For example, as a conventional method for evaluating the focus position of an exposure apparatus, a mask evaluation pattern is illuminated with illumination light whose chief ray is inclined, and the pattern image is displayed on a plurality of substrates while changing the height of the substrate on the stage. A method is known in which each shot is sequentially exposed, a lateral shift amount of a resist pattern obtained by development after exposure is measured, and a focus position at the time of exposure of each shot is evaluated from this measurement result (for example, Patent Documents) 1).
露光装置で露光された基板を用いて製造されるデバイスの歩留まりをより高めるためには、基板に形成された感光性樹脂、酸化膜、又は導電膜等の膜厚が所望の範囲内であることが好ましく、このためには、膜厚条件を高精度に評価する必要がある。 In order to further increase the yield of devices manufactured using the substrate exposed by the exposure apparatus, the film thickness of the photosensitive resin, oxide film, or conductive film formed on the substrate is within a desired range. For this purpose, it is necessary to evaluate the film thickness condition with high accuracy.
また、そのデバイスの歩留まりをより高めるためには、露光装置における露光条件が所望の範囲内であることが好ましく、このためには、露光条件を高精度に評価する必要がある。
さらに、デバイスを高いスループット(生産性)で製造するためには、その膜厚条件又は露光条件の評価は効率的に行うことが好ましい。
In order to further increase the yield of the device, it is preferable that the exposure conditions in the exposure apparatus are within a desired range. For this purpose, it is necessary to evaluate the exposure conditions with high accuracy.
Furthermore, in order to manufacture the device with high throughput (productivity), it is preferable to efficiently evaluate the film thickness condition or the exposure condition.
本発明の態様は、このような課題に鑑みてなされたものであり、パターンが形成された基板を用いて、そのパターンを形成したときの膜厚条件及び露光条件の少なくとも一方を効率的に、かつ高精度に評価することを目的とする。 The aspect of the present invention has been made in view of such problems, and efficiently using at least one of the film thickness condition and the exposure condition when the pattern is formed using the substrate on which the pattern is formed, The purpose is to evaluate with high accuracy.
本発明の第1の態様によれば、表面に被検パターンが形成された被検基板の該表面に偏光光を照明する照明部と、その照明部の照明によりその表面から反射した光を受光し、該光の偏光状態を規定する条件を検出する検出部と、所定パターンを形成する際の膜厚条件及び露光条件と、偏光状態を規定する条件との関係を示すデータと、その表面から反射した光の偏光状態を規定する条件に基づいて、その被検パターンを形成した際の膜厚条件とその被検パターンを形成した際の露光条件との少なくとも一方の条件を評価する演算部と、を備える評価装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, an illumination unit that illuminates polarized light on the surface of a test substrate having a test pattern formed on the surface, and light reflected from the surface by illumination of the illumination unit is received. And data indicating the relationship between the detector for detecting the conditions for defining the polarization state of the light, the film thickness conditions and the exposure conditions for forming the predetermined pattern, and the conditions for defining the polarization state, and the surface thereof. An arithmetic unit that evaluates at least one of a film thickness condition when the test pattern is formed and an exposure condition when the test pattern is formed based on a condition that defines a polarization state of the reflected light; Are provided.
第2の態様によれば、基板の表面に感光膜を塗布する塗布装置と、基板の表面にパターンを露光する露光装置と、本発明の態様の評価装置と、を備え、その評価装置の評価結果に応じてその塗布装置及びその露光装置の少なくとも一方を調整する露光システムが提供される。
第3の態様によれば、表面に被検パターンが形成された被検基板の該表面に偏光光を照明することと、その偏光光の照明によりその表面から反射した光を受光し、該光の偏光状態を規定する条件を検出することと、所定パターンを形成する際の膜厚条件及び露光条件と、偏光状態を規定する条件との関係を示すデータと、その表面から反射した光の偏光状態を規定する条件に基づいて、その被検パターンを形成した際の膜厚条件とその被検パターンを形成した際の露光条件との少なくとも一方の条件を評価することと、を含む評価方法が提供される。
According to a second aspect, there is provided a coating apparatus that applies a photosensitive film to the surface of a substrate, an exposure apparatus that exposes a pattern on the surface of the substrate, and an evaluation apparatus according to an aspect of the present invention. An exposure system that adjusts at least one of the coating apparatus and the exposure apparatus according to the result is provided.
According to the third aspect, the polarized light is illuminated on the surface of the test substrate having the test pattern formed on the surface, and the light reflected from the surface by the illumination of the polarized light is received, and the light Detecting the conditions that define the polarization state of the film, data indicating the relationship between the film thickness condition and the exposure condition when forming the predetermined pattern, and the conditions that define the polarization state, and the polarization of the light reflected from the surface An evaluation method comprising: evaluating at least one of a film thickness condition when the test pattern is formed and an exposure condition when the test pattern is formed based on a condition defining a state Provided.
第4の態様によれば、基板の表面に感光膜を塗布することと、基板の表面にパターンを露光することと、本発明の態様の評価方法を用いてそのパターンを形成した際の膜厚条件及び露光条件の少なくとも一方の条件を評価することと、その評価方法の評価結果に応じてその基板に対するその感光膜の膜厚条件及びそのパターンの露光条件の少なくとも一方を補正する半導体デバイス製造方法が提供される。 According to the fourth aspect, the photosensitive film is applied on the surface of the substrate, the pattern is exposed on the surface of the substrate, and the film thickness when the pattern is formed using the evaluation method of the aspect of the present invention. A semiconductor device manufacturing method that evaluates at least one of conditions and exposure conditions, and corrects at least one of the film thickness condition of the photosensitive film and the exposure condition of the pattern according to the evaluation result of the evaluation method Is provided.
本発明の態様によれば、パターンが形成された基板を用いて、そのパターンを形成したときの膜厚条件及び露光条件の少なくとも一方を効率的に、かつ高精度に評価できる。 According to the aspect of the present invention, using a substrate on which a pattern is formed, at least one of a film thickness condition and an exposure condition when the pattern is formed can be evaluated efficiently and with high accuracy.
以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図1(a)〜図9(c)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を示す。図1(a)において、評価装置1は、略円板形のウェハ(半導体ウェハ)10を支持するステージ5を備え、不図示の搬送系によって搬送されてくるウェハ10は、ステージ5の上面(載置面)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。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(チルト軸)を回転軸とする傾斜角であるチルト角φ2(ウェハ10の表面のチルト角)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。
Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 9 (c). FIG. 1A shows an
評価装置1はさらに、ステージ5に支持された、表面に所定の繰り返しパターンが形成されたウェハ10の表面(以下、ウェハ面と称する)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の照射を受けて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撮像する撮像装置35と、撮像装置35から出力される画像信号を処理して、その像を形成する光の偏光の状態を規定する条件を求める画像処理部40と、その条件の情報を用いて後述のようにコータ・デベロッパでウェハ面に感光性樹脂の層としてのレジストを塗布したときの膜厚条件、及びそのレジストを露光装置によってマスクを介して露光したときの露光条件の少なくとも一方の条件の評価等を行う演算部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光学系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は一例としてウェハ10の全面の像を一括して撮像して画像信号を出力する。なお、膜厚条件は、レジストを塗布したときの厚さだけでなく、酸化膜や導電膜等の厚さ、露光及び現像工程を経て形成されたパターンの高さ、及びエッチング工程により形成されたパターンの高さ等を含むものとする。なお、露光及び現像工程を経て形成されたパターンの高さ、及びエッチング工程により形成されたパターンの高さは、パターンの高さ条件と言い換えることができる。なお、被検パターンがウェハ10の全面の一部の領域にのみ形成されている場合には、撮像素子35bはその一部の領域の像のみを撮像してもよい。
The
また、ウェハ面には、露光装置の露光によって、マスクのパターンを単位とする露光領域が所定の間隔で形成される。以下、この露光領域をショットと称する。ショットには、マスクのパターンが1つだけ露光されたものがある一方、マスクのパターンが、複数、繋ぎ合わされて露光されたものもある。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を、以下では、チップと称する。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。 On the wafer surface, exposure areas having a mask pattern as a unit are formed at predetermined intervals by exposure of an exposure apparatus. Hereinafter, this exposure area is referred to as a shot. Some shots have only one mask pattern exposed, while others have a plurality of mask patterns connected and exposed. In the shot, an area that finally becomes a single device through the exposure process is hereinafter referred to as a chip. There may be a plurality of chips in a shot, or one shot may become one chip.
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)の情報を生成し、この情報に基づいて得られる偏光の状態を規定する条件としての後述のストークスパラメータを演算部50に出力する。なお、画像処理部40は、単にデジタル画像の情報(画素毎の信号強度分布の情報等)を演算部50に出力することもできるように構成されている。また、演算部50は、そのストークスパラメータ等の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、得られる膜厚や露光条件の評価結果(後述)をそれぞれコータ・デベロッパ95の制御部(不図示)及び露光装置100の制御部(不図示)に出力する信号出力部90とを備えている。なお、画像処理部40及び演算部50を全体としてコンピュータより構成し、画像処理部40、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。
Based on the image signal of the
また、本実施形態において、評価装置1、ウェハ10の表面にパターン形成用の薄膜(熱酸化法若しくはCVD法などで形成される酸化膜、又は真空蒸着法、スパッタリング法若しくはCVD法などで形成される導電膜など)を形成する熱酸化装置、プラズマCVD装置、真空蒸着装置、又はスパッタリング装置などの薄膜形成装置(不図示)、ウェハ10の表面にレジストを塗布し、露光後のレジストを現像するコータ・デベロッパ95、そのレジストが塗布されたウェハ10の表面を、パターンが形成されたマスク及び投影光学系を介して露光する露光装置100、その現像後のレジストをマスクとしてウェハ10のエッチングを行うエッチング装置(不図示)、及びこれらの装置の動作を統括的に制御するホストコンピュータ(不図示)を含んで、半導体デバイス製造用の露光システム又はデバイス製造システムが構成されている。
In this embodiment, the
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、導光ファイバ24の射出面から射出される照明光を直線偏光にする偏光子26(照明側偏光フィルタ)と、を有する。偏光子26は、例えば、透過軸を有する偏光板である。偏光子26は、導光ファイバ24の射出面から射出された照明光が入射する面26aの中心を通り、面26aと直交する軸を回転軸として回転可能である。すなわち、偏光子26の透過軸の方位を任意の方位に設定可能であり、偏光子26で変換する直線偏光の振動方向を任意の方向にすることができる。偏光子26の回転角(偏光子26の透過軸の方位)は、制御部80の指令に基づき、不図示の駆動部により制御される。また一例として、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(この照明光の主光線とウェハ面の法線とのなす角度)は、制御部80の指令により、不図示の駆動機構を介して導光ファイバ24の射出部の位置並びに照明側凹面鏡25の位置及び角度を制御することで調整可能である。なお、本実施形態では、ウェハ面の法線は、ステージ5の法線CAに平行である。
In the
本実施形態において照明側凹面鏡25の位置及び角度は、照明側凹面鏡25がステージ5のチルト軸TAを中心に傾動されることにより制御され、これによりウェハ10(ウェハ面)へ入射する照明光の入射角θ1が調整される。本実施形態では、通常の検査時に入射角θ1を変化させる際には、導光ファイバ24の射出部の位置並びに照明側凹面鏡25の位置及び角度を制御するとともに、ウェハ10からの正反射光ILR、すなわちウェハ面からの射出角θ2(ウェハ面から反射した光の主光線とウェハ面の法線とのなす角度)が、入射角θ1と同様の光が受光系30に入射するようにステージ5のチルト角φ2が制御される。
In the present embodiment, the position and angle of the illumination-side
このように偏光子26を光路上に挿入した状態では、偏光(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、便宜的に偏光検査ともいう)が行われる。
受光系30は、ステージ5(ウェハ10)に対向して配置された受光側凹面鏡31と、受光側凹面鏡31で反射された光の光路上に配置される1/4波長板33と、1/4波長板33を通過した光の光路に配置される検光子32(受光側偏光フィルタ)とを有し、撮像装置35の結像光学系35aの前側焦点は受光側凹面鏡31の焦点に配置されている。このため、ウェハ面から射出する平行光は、受光側凹面鏡31、及び撮像装置35の結像光学系35aにより集光され、撮像素子35bの撮像面にウェハ面の像が結像される。検光子32も、例えば、偏光子26と同様に透過軸を有する偏光板である。検光子32は、受光側凹面鏡31で反射された光が入射する面32aの中心を通り、この面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、検光子32の透過軸の方位を任意の方位に設定可能であり、検光子32で変換する直線偏光の振動方向を任意の方向にすることができる。検光子32の回転角(偏光板の透過軸の方位)は、制御部80の指令に基づき、不図示の駆動部により制御される。一例として、検光子32の透過軸は偏光子26の透過軸に対して直交する方向(クロスニコル)に設定することができる。また、1/4波長板33は、受光側凹面鏡31で反射された光が入射する面33aの中心を通り、この面33aと直交する軸を回転軸として回転可能である。1/4波長板33の回転角は、制御部80の指令に基づき不図示の駆動部により制御可能である。例えば、1/4波長板33を回転しながら得られるウェハ面の複数の画像を処理することにより、後述のようにウェハ10からの反射光の偏光の状態を規定する条件であるストークスパラメータを画素毎に求めることができる。
Thus, in a state where the
The
また、ウェハ10の表面には、プロセスに応じて熱酸化装置若しくはプラズマCVD装置等で酸化膜が形成されるか、又は真空蒸着装置、スパッタリング装置若しくはCVD装置などで導電膜が形成され、この上にコータ・デベロッパ95によりレジストが塗布される。そして、露光装置100により最上層のレジストに対してマスクを介し、所定のパターンが投影露光され、コータ・デベロッパ95によるレジストの現像後、ウェハ10は評価装置1のステージ5上に搬送される。ここで、ステージ5上に搬送されたウェハ10の上面には露光装置100、及びコータ・デベロッパ95による露光・現像工程を経て繰り返しパターン12(図1(b)参照)が形成されている。
Further, an oxide film is formed on the surface of the
そして、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10のショット内のパターン、ウェハ面のマーク(例えばサーチアライメントマーク)、又は外縁部(ノッチ、オリエンテーションフラット、又は裏面の凹凸マーク等)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。本実施形態において、ウェハ面には、図1(b)に示すように、複数のショット11が直交する2つの方向(X方向及びY方向)にそれぞれ所定間隔で配列され、各ショット11中には、半導体デバイスの回路パターンの一例として、長手方向をY方向としたラインパターンが形成されている。このラインパターンは、ラインのX方向に凹凸が繰り返された繰り返しパターン12である。なお、図1(b)、(c)では、ウェハ10,10a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、X軸及びY軸を含む面に垂直な軸をZ軸としている。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質とするパターンでもよく、金属を材質とするパターンでもよい。なお、繰り返しパターンは、ラインパターンに限られることなく、例えば、ホールパターンなどであってもよい。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1(b)では簡単のために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。
Then, the
本実施形態では、一例として、検査部60は、後述のようにウェハ面の画像を処理して、コータ・デベロッパ95によってウェハ10に塗布されたレジストの膜厚条件と、露光装置100の露光条件を評価(検査)する場合について述べる。
ここで、膜厚の条件は、ウェハ10に塗布されたレジストの膜厚の平均値やウェハ面内の分布、ばらつき等である。また、露光条件は、ウェハ10を露光した露光装置100の露光量(露光エネルギー等のいわゆるドーズ)、フォーカス位置(露光装置における投影光学系の光軸方向におけるマスクパターンの像面の位置や、露光対象のウェハに対する投影光学系の光軸方向におけるマスクパターンの像面のデフォーカス量等)、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である。その膜厚条件及び露光条件の評価結果は、一例としてそれぞれコータ・デベロッパ95内の制御部(不図示)及び露光装置100内の制御部(不図示)に出力され、その評価結果に応じて、コータ・デベロッパ95は、その膜厚条件を補正(例えばオフセットやばらつき等の補正)するために、例えば、レジストの塗布量、熱処理の温度や時間等、ウェハ面にレジスト膜を形成するための諸条件の調整を行うことができる。同様に、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(例えばオフセットやばらつき等の補正)を行うことができる。
In the present embodiment, as an example, the
Here, the film thickness condition includes an average value of the film thickness of the resist applied to the
以上のように構成される評価装置1を用いて、ウェハ面からの反射光の偏光状態の変化に基づく評価又は検査を行う方法の一例につき説明する。この場合、図1(b)のウェハ面の繰り返しパターン12は、図2(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。
An example of a method for performing evaluation or inspection based on a change in the polarization state of reflected light from the wafer surface using the
ここで、一例として、ライン部2Aの線幅daとライン部2Aの高さTとの比の設計値(つまり、理想値)を1:1とする。設計値通りに繰り返しパターン12が形成された場合、ライン部2AのX−Z断面の形状は正方形となる。これに対して、繰り返しパターン12を形成する際のレジストの膜厚や、露光装置100におけるフォーカス位置、露光量が適正値から外れると、ライン部2Aの線幅daとライン部2Aの高さTとの比が1:1から外れ、ライン部2AのX−Z断面形状が正方形ではなくなる(言い換えるとライン部2Aの体積が設計値から外れる)。
Here, as an example, the design value (that is, the ideal value) of the ratio between the line width da of the
本実施形態の評価は、上記のような繰り返しパターン12におけるライン部2AのX−Z断面形状(体積)の変化に伴うウェハ面からの反射光の偏光状態の変化(いわゆる、ウェハ面上の繰り返しパターン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、レジストの膜厚条件及び露光条件の評価を行うものである。なお、繰り返しパターン12のライン部2AのX−Z断面形状(体積)の変化は、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。
The evaluation of this embodiment is based on the change in the polarization state of the reflected light from the wafer surface (so-called repetition on the wafer surface) accompanying the change in the XZ sectional shape (volume) of the
本実施形態の評価装置1を用いて、ウェハ面からの反射光の状態の変化からレジストの膜厚条件及び露光条件の評価を行うには、制御部80が記憶部85に記憶されたレシピ情報(装置条件又は評価条件や手順等)を読み込み、以下の処理を行う。本実施形態では、偏光の状態を規定する条件としてウェハ面で正反射される光の次式で定義されるストークス(Stokes)パラメータS0,S1,S2,S3を計測する。なお、その光の光軸に垂直な面内の互いに直交する軸をx軸及びy軸として、x方向の直線偏光成分(横偏光)の強度をIx、y方向の直線偏光成分(縦偏光)の強度をIy、x軸に対して45°傾斜した方向の直線偏光成分(45°偏光)の強度をIpx、x軸に対して135°(−45°)傾斜した方向の直線偏光成分(135°偏光)の強度をImx、右回りの円偏光成分の強度をIr、左回りの円偏光成分の強度をIlとしている。
In order to evaluate the resist film thickness condition and the exposure condition from the change in the state of the reflected light from the wafer surface using the
S0=光束の全強度 …(1A)
S1(横偏光と縦偏光との強度差)=Ix−Iy …(1B)
S2(45°偏光と135°偏光との強度差)=Ipx−Imx …(1C)
S3(右回り及び左回りの円偏光成分の強度差)=Ir−Il …(1D)
また、ストークスパラメータS0は、他の3つのストークスパラメータS1〜S3の自乗和の平方根であり、以下ではストークスパラメータS0が1になるように規格化している。この場合、他のストークスパラメータS1〜S3の値は−1〜+1の範囲内になる。ストークスパラメータ(S1,S2,S3)は、例えば完全な135°偏光では(0,−1,0)となり、完全な右回りの円偏光では(0,0,1)となる。
S0 = total intensity of luminous flux (1A)
S1 (intensity difference between horizontally polarized light and vertically polarized light) = Ix−Iy (1B)
S2 (intensity difference between 45 ° polarized light and 135 ° polarized light) = Ipx−Imx (1C)
S3 (intensity difference between clockwise and counterclockwise circularly polarized light components) = Ir−Il (1D)
The Stokes parameter S0 is the square root of the square sum of the other three Stokes parameters S1 to S3, and is normalized so that the Stokes parameter S0 is 1 below. In this case, the values of the other Stokes parameters S1 to S3 are in the range of −1 to +1. The Stokes parameters (S1, S2, S3) are, for example, (0, -1, 0) for perfect 135 ° polarization and (0, 0, 1) for perfect clockwise circular polarization.
まず、コータ・デベロッパ95におけるレジストの塗布、露光装置100におけるレジストの露光、及びコータ・デベロッパ95におけるレジストの現像の工程を経て、検査対象の繰り返しパターン12が形成されたウェハ10がステージ5上の所定の位置に所定の方向で載置される。ステージ5のチルト角φ2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θ1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(受光角又は射出角)が等しくなるように設定される。さらに、一例として、偏光子26の角度は、ウェハ面に入射する照明光ILIが入射面に対して平行な方向に直線偏光したP偏光となるように設定される。また、ステージ5の回転角は、一例としてウェハ面における繰り返しパターン12の周期方向が、図2(b)に示すように、ウェハ面における照明光(図2(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°で傾斜するように設定される。これは繰り返しパターン12からの反射光の信号強度を最も高くするためである。また、周期方向とその振動方向との角度を22.5°や67.5°とすることによって検出感度(膜厚又は露光条件の変化に対する検出信号又はパラメータの変化)が高くなる場合には、その角度を変更してもよい。なお、その角度はこれらに限らず、任意角度に設定可能である。
First, the
このとき、ウェハ面に入射する照明光がP偏光であるため、図2(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°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°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°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 incident on the wafer surface is P-polarized light, as shown in FIG. 2B, the periodic direction of the repeated
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1/4波長板33及び検光子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の偏光状態が入射光の直線偏光に対して例えば楕円偏光に変化する。検光子32の透過軸の方位は、一例として偏光子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、検光子32により、ウェハ10(繰り返しパターン12)からの偏光状態が変化した正反射光のうち、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、検光子32で抽出された偏光成分によるウェハ面の像が形成される。なお、検光子32の角度をそのクロスニコルの状態から所定角度ずらしてウェハ面の像を撮像することも可能である。
The specularly reflected light ILR of the parallel light reflected by the wafer surface is collected by the light receiving side
また、本実施形態では、一例として回転移相子法によりウェハ面からの反射光の偏光状態を示すストークスパラメータS0〜S3を求めるものとする。この場合、1/4波長板33の回転角θを段階的に複数の角度(例えば少なくとも4個の異なる角度)θi(i=1,2,…)に設定し、各回転角でそれぞれウェハ面の像を撮像素子35bで撮像し、得られた画像信号を画像処理部40に供給する。画像処理部40には1/4波長板33の回転角に関する情報も供給されている。このとき、ストークスパラメータS0(各画素の全強度)を1/4波長板33の回転角θに関してフーリエ変換したときの0次の係数をa0/2、sin2θの係数をb2、cos4θの係数をa4、sin4θの係数をb4とすると、ストークスパラメータS1、S2、S3はそれぞれ係数a4、b4、b2に対応していることから、画像処理部40ではストークスパラメータS0〜S3を求めることができる。
In the present embodiment, as an example, the Stokes parameters S0 to S3 indicating the polarization state of the reflected light from the wafer surface are obtained by the rotational phase shifter method. In this case, the rotation angle θ of the quarter-
なお、回転移相子法は、例えば文献「鶴田匡夫著:応用光学II(応用物理学選書),p.233(培風館,1990)」に「回転λ/4板による方法」として記載されている。また、ストークスパラメータの詳細な計算方法は、本出願人による特開2010−249627号公報にも記載されているため、その計算方法は省略する。
画像処理部40では、求めた撮像装置35の画素毎のストークスパラメータの情報を検査部60に出力する。検査部60はそ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コータ・デベロッパ95における膜厚条件及び露光装置100における露光条件等を評価する。そのようにウェハ面の画像の画素毎のストークスパラメータを求めたときの、評価装置1におけるウェハ面に対する照明光ILIの入射角θ1(もしくは、ウェハ面からの射出光の射出角)、照明光ILIの波長λ(λ1〜λ3等)、検光子32の回転角度(透過軸の方位)、偏光子26の回転角度(透過軸の方位)、及びステージ5の回転角度(ウェハ10の方位)等の組み合わせを一つの装置条件と呼ぶ。装置条件は評価条件と呼ぶこともできる。そのように偏光状態の変化に基づいた評価を行う場合、その装置条件は偏光条件と呼ぶこともできる。そして、複数の装置条件が上記の記憶部85に記憶された評価装置1のレシピ情報に含まれている。本実施形態では、その複数の装置条件からウェハに形成されたパターンの膜厚条件及び露光条件を評価するのに適した装置条件を選択する。なお、装置条件としては、波長λ、入射角θ1、及び検光子32の角度の少なくとも一つを使用してもよく、評価装置1において調整され得る他の任意の条件を使用してもよい。なお、照明光ILIの波長λ、ウェハ面に対する照明光ILIの入射角θ1、及び偏光子26の回転角度(透過軸の方位)が照明条件の一例であり、ウェハ面からの射出光の射出角(受光系30による受光角)及び検光子32の回転角度(透過軸の方位)が検出部の検出条件の一例であり、ステージ5の回転角度(ウェハ10の方位)及びステージ5のチルト角φ2(ウェハ面のチルト角)がステージの姿勢条件の一例である。
The rotational phase shifter method is described as, for example, “Method with Rotating λ / 4 Plate” in the document “Tatsuo Tsuruta: Applied Optics II (Applied Physics), p.233 (Baifukan, 1990)”. Yes. A detailed method for calculating the Stokes parameter is also described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-249627 filed by the present applicant.
The
以下の説明では、一例として、露光装置100の評価対象の露光条件を第1露光条件及び第2露光条件として、その第1露光条件を露光量、その第2露光条件をフォーカス位置とする。このとき、露光量が変化するとパターンの線幅が変化(断面形状が変化)するため、ウェハ面に直線偏光の光束が入射したときに、図3(a)に示すように、そのパターンの露光時の露光量がD1(最適値に対して低い状態)からD5(最適値、いわゆるベストドーズ量Dbe)を経てD8(最適値に対して高い状態)に変化すると、定性的には、そのウェハ面からの反射光の偏光状態は楕円偏光の長軸の方向(傾き)及び楕円率の両方が変化する。また、楕円偏光の長軸の方向はストークスパラメータS2に対応し、楕円率はストークスパラメータS1及びS3に対応するため、露光量が変化すると反射光のストークスパラメータS1、S2、及びS3が変化する。
In the following description, as an example, the exposure conditions to be evaluated by the
一方、フォーカス位置が変化するとパターンの断面形状が変化するため、ウェハ面に直線偏光の光束が入射したときに、図3(b)に示すように、そのパターンの露光時のフォーカス位置がF1(最適値に対して低い状態)からF4(最適値、いわゆるベストフォーカス位置Zbe)を経てF8(最適値に対して高い状態)に変化すると、定性的には、そのウェハ面からの反射光の偏光状態は楕円偏光の長軸の方向(傾き)はほぼ同じで、ほぼ楕円率のみが変化するという傾向がある。このため、フォーカス位置が変化したときには、反射光のストークスパラメータS1及びS3が比較的大きく変化し、ストークスパラメータS2の変化率が比較的小さいという傾向がある。このように露光条件によって変化するストークスパラメータが異なることを利用して、ストークスパラメータの計測値から個別の露光条件の検査が可能となる。 On the other hand, since the cross-sectional shape of the pattern changes when the focus position changes, as shown in FIG. 3B, when the linearly polarized light beam enters the wafer surface, the focus position during exposure of the pattern is F1 ( When the state changes from F4 (optimum value, so-called best focus position Zbe) to F8 (highest state relative to the optimum value) through F4 (low state with respect to the optimum value), qualitatively, the polarization of the reflected light from the wafer surface The state is that the major axis direction (tilt) of elliptically polarized light is substantially the same, and only the ellipticity tends to change. For this reason, when the focus position changes, the Stokes parameters S1 and S3 of the reflected light change relatively large, and the rate of change of the Stokes parameter S2 tends to be relatively small. By utilizing the fact that the Stokes parameters that change depending on the exposure conditions differ in this way, it becomes possible to inspect individual exposure conditions from the measured values of the Stokes parameters.
また、ウェハ10に形成されたレジストの膜厚が変化すると繰り返しパターン12の高さTが変化してウェハ面からの反射光の偏光状態が変化するため、ストークスパラメータの計測値からレジストの膜厚を計測することができる。なお、一例として、ウェハ面に対する照明光の入射角が大きいときには、パターンの高さTの変化(レジストの膜厚変化)に対する反射光の偏光状態の変化が極めて小さく、レジストの膜厚に対するストークスパラメータの感度が小さい傾向がある。これは、ウェハ面に対する照明光の入射角が大きいときには、隣接する凸パターンの間(凹部)からの反射光の割合が少なくなり、凸パターンの表面からの反射光の割合が大きくなることからも予測できる傾向である。
また、ストークスパラメータの計測値は、膜厚及び露光条件の関数であるため、ストークスパラメータの計測値から膜厚及び露光条件を個別に求めるために、以下で説明するように所定の演算等を行う。
Further, when the thickness of the resist formed on the
Further, since the measured value of the Stokes parameter is a function of the film thickness and the exposure condition, in order to obtain the film thickness and the exposure condition individually from the measured value of the Stokes parameter, a predetermined calculation or the like is performed as described below. .
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繰り返し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コータ・デベロッパ95の膜厚条件及び露光装置100の露光条件(ここでは露光量及びフォーカス位置)を評価(検査)する方法の一例につき図5のフローチャートを参照して説明する。その評価に際して予め装置条件(評価条件)を求める必要があるため、まず、その装置条件を求める方法(以下、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。これらの動作は制御部80によって制御される。
Next, in the present embodiment, the
なお、以下で評価するのは未露光のレジストの膜厚条件であるが、その膜厚条件は、露光装置100による露光及びコータ・デベロッパ95における現像を経て形成された繰り返しパターン12からの反射光のストークスパラメータに基づいて評価されている。そのため、以下の説明では、露光装置100による露光及びコータ・デベロッパ95による現像によるレジストの膜厚の変化は無視できる程度に小さく、コータ・デベロッパ95で形成された未露光のレジストの厚さ(膜厚T)と、露光装置100でそのレジストを露光し、さらにコータ・デベロッパ95で現像して形成された繰り返しパターンの高さとが同様であると仮定している。
The film thickness condition of the unexposed resist is evaluated below. The film thickness condition is reflected light from the
まず、条件出しのために、図4のステップ102において、それぞれコータ・デベロッパ95において異なる厚さでレジストが塗布された7枚のウェハ10a,10b,10c,10d,10e,10f,10gを用意する。なお、これらのウェハ10a〜10gのうちのウェハ10aを図6(a)に示す。図6(a)に示すように、ウェハ10a(他のウェハ10b〜10gも同様)の表面には、一例としてスクライブライン領域SLを挟んでN個(Nは例えば数10〜100程度の整数)のショット11が配列される。以下、ウェハ10aの表面のn番目のショット11をショットSAn(n=1〜N)と称する。そして、レジストを塗布したウェハ10aを図1(a)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6(a)において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6(a)において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マスク(不図示)のパターンを露光する。
First, in order to determine the conditions, in
同様に他のウェハ10b〜10gにも順次、露光装置100において、ウェハ10aに露光したパターンと同じパターンを同じショット配列で、同じように露光量及びフォーカス位置を変化させて露光する。その後、露光済みのウェハ10a〜10gを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が形成された7枚のウェハ(以下、条件振りウェハと称する。)10a〜10gが作成される。
Similarly, the other wafers 10b to 10g are sequentially exposed in the
以下では、フォーカス位置として、ベストフォーカス位置Zbe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20nm刻みで−60nm〜0nm〜+60nmの7段階に設定される。後述の図7(a)等の横軸のフォーカス値Fの番号1〜7は、その7段階のフォーカス値(−60〜+60nm)に対応している。なお、フォーカス値を任意の刻み量かつ、任意の段階で設定することが可能であり、例えば10nmや30nm刻みで複数段階に設定することもできる、また、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できる。
In the following, it is assumed that a defocus amount with respect to the best focus position Zbe (herein referred to as a focus value) is used as the focus position. With respect to the focus position, as an example, the focus value is set in seven steps from −60 nm to 0 nm to +60 nm in increments of 20 nm.
そして、露光量は、一例として、ベストドーズ量Dbeを中心として1.5mJ刻みで7段階(11.5mJ,13.0mJ,14.5mJ,16.0mJ,17.5mJ,19.0mJ,20.5mJ)に設定される。後述の図7(a)等の横軸の露光量Dの番号1〜7は、その7段階の露光量に対応している。なお、露光量も任意の刻み量で、かつ、任意の段階(例えば9段階等)で設定することが可能である。
As an example, the exposure amount is 7 steps (11.5 mJ, 13.0 mJ, 14.5 mJ, 16.0 mJ, 17.5 mJ, 19.0 mJ, 20. 5 mJ).
また、条件振りウェハ10a〜10gのレジストの膜厚Tは、一例として、最適な膜厚Tbeを中心として5nm刻みで7段階(35nm,40nm,45nm,50nm,55nm,60nm,65nm)に設定される。例えば条件振りウェハ10dの膜厚が最適な膜厚Tbeに設定されている。後述の図7(a)等の横軸の膜厚Tの番号1〜7は、その7段階の膜厚に対応している。また、一例として良品のフォーカス値、露光量、及び膜厚の範囲をそれぞれ許容範囲EG1(例えば、製造後のデバイスが動作不良を起こさないフォーカス位置、露光量、及び膜厚)として表している。許容範囲EG1は、実際にはフォーカス値、露光量、及び膜厚で互いに異なっている。
Further, as an example, the resist film thickness T of the conditionally adjusted
本実施形態の条件振りウェハ10a〜10gは、互いに膜厚が異なるとともに、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た複数のいわゆるFEMウェハ(Focus Exposure Matrixウェハ)である。なお、フォーカス値の段階数と露光量の段階数の積で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、1枚の条件振りウェハ10aの全面のショット数よりも多い場合には、同じ膜厚の条件振りウェハをそれぞれ複数枚作成してもよい。
The conditionally controlled
逆に、例えばショットSAnの非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、フォーカス値及び露光量が同じショットを複数個形成し、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微妙な塗布むらの影響、及び走査露光時のウェハの走査方向(図2(b)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 arrangements of shots SAn in the non-scanning direction is larger than the number of stages of change in focus value and / or when the number of arrangements in the scanning direction is larger than the number of stages of change in exposure amount, A plurality of shots having the same value and exposure amount may be formed, and the measurement values obtained for the shots having the same focus value and exposure amount may be averaged. In addition, for example, the influence of subtle application unevenness of the resist between the central portion and the peripheral portion of the wafer, the influence of the difference in the scanning direction of the wafer (+ Y direction or −Y direction in FIG. 2B) at the time of scanning exposure, etc. In order to reduce, a plurality of shots having different focus values and exposure amounts may be arranged at random.
条件振りウェハ10a〜10gを作成すると、条件振りウェハ10a〜10gを順次、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装置条件を読み出す。複数の装置条件としては、一例として照明光ILIの波長λが上記のλ1、λ2、λ3のいずれかとなり、照明光ILIの入射角θ1(反射光の射出角θ2)が10°、15°、30°、45°、60°、85°のいずれかとなり、偏光子26の回転角(透過軸の方位)である偏光子角度又は偏光角が0°〜165°まで15°刻みでいずれかの角度に設定される条件を想定する。ここでは、波長λがλn(n=1〜3)、入射角θ1がαm(m=1〜6)、偏光子26の回転角がβj(j=1〜J,Jは2以上の整数)になる装置条件を条件ε(n−m−j)で表すこともできる。
When the conditionally controlled
また、入射角θ1は、設定可能な任意の角度でよく、例えば10°〜85°のいずれかとなるように5°程度の間隔で設定してもよい。また、偏光子角度は、ウェハ面に対する照明光の入射面に平行な方向を基準として、この基準となる角度を中心として複数の角度に設定してもよい。
そして、評価装置1において、1枚目の条件振りウェハ10aをステージ5に載置した状態で、照明光ILIの波長をλ1に設定し(ステップ104)、入射角θ1をα1に設定(併せて、ステージ5のチルト角を設定し、受光系30の受光角を設定)し(ステップ106)、偏光子26の回転角(偏光子角度)をβ1に設定し(ステップ108)、1/4波長板33(位相板)の回転角を初期値に設定する(ステップ110)。そして、この装置条件のもとで、照明光ILIを1枚目の条件振りウェハ10aの表面に照射し、条件振りウェハ10aからの正反射光に基づいて、撮像装置35が条件振りウェハ10a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112)。次に1/4波長板33を全部の角度に設定したかどうかを判定し(ステップ114)、全部の角度には設定していない場合には、1/4波長板33を例えば約1.41°(1/4波長板33の回転可能な角度範囲360°を256分割した角度)だけ回転し(ステップ116)、ステップ112に戻って条件振りウェハ10aの像を撮像する。ステップ114で1/4波長板33の角度が360°回転されるまでステップ112を繰り返すことによって、1/4波長板33の異なる回転角に対応して256枚のウェハの像が撮像される。なお、ストークスパラメータに関する未知数は4個(S0〜S3)であるため、1/4波長板33の角度を例えば4個の異なる角度に設定し、ウェハの4枚の像を撮像するのみでもよいし、その他の任意の枚数であってもよい。
Further, the incident angle θ1 may be an arbitrary settable angle, and may be set at an interval of about 5 ° so as to be any one of 10 ° to 85 °, for example. In addition, the polarizer angle may be set to a plurality of angles with the reference angle as a center with respect to the direction parallel to the illumination light incident surface with respect to the wafer surface.
Then, in the
その後、動作はステップ114からステップ118に移行し、画像処理部40は得られた256枚のウェハのデジタル画像から上述の回転移相子法によって、撮像素子35bの画素毎にストークスパラメータS0〜S3を求める。なお、本実施形態では、ストークスパラメータS0が1になるように規格化されているため、以下では実際に求められるストークスパラメータをS1〜S3とする。これらのストークスパラメータS1〜S3は検査部60の第1演算部60aに出力され、第1演算部60aでは一例として各ストークスパラメータのショット毎の平均値(以下、ショット平均値と称する)を求めて、装置条件ε(n−m−j)、膜厚、及び露光条件に対応させて第2演算部60b及び記憶部85に出力する。
Thereafter, the operation proceeds from
その後、偏光子26の回転角を全部の角度に設定したかどうかを判定し(ステップ120)、全部の角度に設定していない場合には、偏光子26を例えば15°回転して角度β2に設定し(ステップ122)、ステップ110に戻る。そして、回転移相子法でウェハ面の画像の画素毎のストークスパラメータの算出及びショット平均値の算出等(ステップ110〜118)を実行する。その後、偏光子26の回転角を全部の角度βj(j=1〜J)に設定した場合には、ステップ120からステップ124に移行して、照明光ILIの入射角θ1を全部の角度に設定したかどうかを判定し、全部の角度に設定していない場合には、照明系20及びステージ5を駆動して、入射角θ1をα2に設定し(ステップ126)、ステップ108に戻る。そして、回転移相子法でウェハ面の画像の画素毎のストークスパラメータの算出及びショット平均値の算出等(ステップ108〜122)を実行する。
Thereafter, it is determined whether or not the rotation angle of the
その後、入射角θ1を全部の角度αm(m=1〜6)に設定した場合には、ステップ124からステップ128に移行して、照明光ILIの波長λを全部の波長に設定したかどうかを判定し、全部の波長に設定していない場合には、照明ユニット21で波長λをλ2に変更し(ステップ130)、ステップ106に戻る。そして、回転移相子法でウェハ面の画像の画素毎のストークスパラメータの算出及びショット平均値の算出等(ステップ106〜126)を実行する。その後、波長λを全部の波長λn(n=1〜3)に設定した場合には、次の2枚目の膜厚が異なる条件振りウェハ10b(不図示)に対してステップ104〜130のストークスパラメータの計測の動作を繰り返す。同様に、3枚目〜7枚目の互いに膜厚が異なる条件振りウェハ10c〜10g(不図示)に対して、ステップ104〜130のストークスパラメータの計測の動作を繰り返す。その後、動作はステップ128からステップ132に移行する。
Thereafter, when the incident angles θ1 are set to all the angles αm (m = 1 to 6), the process proceeds from
ステップ132において、第2演算部60bでは、上記の全部の装置条件で全部の条件振りウェハ10a〜10gの各ショットに関して計測したストークスパラメータの情報を用いて、その全部の装置条件で計測したストークスパラメータS1〜S3に関して、膜厚Tの変化に対する計測値の変化の割合(傾き)である感度(以下、膜厚感度とも称する)、露光量の変化に対する計測値の変化の割合である感度(以下、ドーズ感度とも称する)、及びフォーカス値の変化に対する計測値の変化の割合である感度(以下、フォーカス感度とも称する)を求める。
In
そして、第2演算部60bでは、上記の全部の装置条件ε(n−m−j)の中で、ストークスパラメータS1〜S3のいずれかに関して、膜厚感度が特に低く、ドーズ感度が高く、フォーカス感度がドーズ感度よりも低い条件を、第1の装置条件(又は第1の評価条件)Aとして決定する。その第1の装置条件Aは、一例として、照明光の波長がλ1、照明光のウェハ面に対する入射角θ1が85°、偏光子26の回転角(偏光子角度)が45°である。
In the second calculation unit 60b, the film thickness sensitivity is particularly low, the dose sensitivity is high, and the focus sensitivity is any of the Stokes parameters S1 to S3 among all the apparatus conditions ε (n−m−j). A condition where the sensitivity is lower than the dose sensitivity is determined as a first apparatus condition (or a first evaluation condition) A. As an example of the first apparatus condition A, the wavelength of the illumination light is λ1, the incident angle θ1 of the illumination light with respect to the wafer surface is 85 °, and the rotation angle (polarizer angle) of the
一例として、この第1の装置条件Aでは、ストークスパラメータS1及びS2が、条件振りウェハ10a〜10gの露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tに関して、それぞれ図7(a)及び(b)に示すように変化する。図7(a)及び(b)の横軸の数値1〜7は、露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tを上述の7段階に変化させたときの各段階を表しており、第4段階が最適値である。これは、以下の図8(a)及び(b)、並びに図9(a)及び(b)でも同様である。
As an example, in the first apparatus condition A, the Stokes parameters S1 and S2 are respectively shown in FIGS. 7A and 7B with respect to the exposure amount D, the focus value F, and the film thickness T of the conditionally adjusted
図7(a)及び(b)において、点線の曲線(又は折れ線。以下同様。)BD1,BD2、破線の曲線BF1,BF2、及び実線の曲線BT1,BT2が、それぞれ露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tの変化に対するストークスパラメータS1及びS2の変化を表す。図7(a)、(b)より、曲線BT1,BT2がほぼ平坦であるため、膜厚Tの変化に対するストークスパラメータS1,S2の変化の割合(膜厚感度)が特に低いことが分かる。また、曲線BD1,BD2の傾きが大きいことから、ストークスパラメータS1,S2のドーズ感度が高いことが分かる。なお、実用上は、予め傾きの絶対値の第1の閾値を定めておき、曲線BT1,BT2の平均的な傾きの絶対値がその第1の閾値より小さくなるときに、膜厚感度が特に低いとみなし、このように膜厚感度が特に低い装置条件の中から、その第1の装置条件Aを選択してもよい。この例では、曲線BF1,BF2の傾きの絶対値がそれぞれ曲線BD1,BD2の傾きの絶対値より小さいことから、ストークスパラメータS1,S2のフォーカス感度がドーズ感度より低いことが分かる。さらに、曲線BF1,BF2の傾きの符号が逆であることから、フォーカス値Fの変化に対するストークスパラメータS1,S2の変化の符号が逆であることが分かる。 7A and 7B, dotted curves (or broken lines; the same applies hereinafter) BD1 and BD2, dashed curves BF1 and BF2, and solid curves BT1 and BT2 are the exposure amount D and the focus value F, respectively. , And changes in the Stokes parameters S1 and S2 with respect to changes in the film thickness T. 7A and 7B, the curves BT1 and BT2 are almost flat, so that the ratio of change in the Stokes parameters S1 and S2 with respect to the change in the film thickness T (film thickness sensitivity) is particularly low. Further, since the slopes of the curves BD1 and BD2 are large, it can be seen that the dose sensitivity of the Stokes parameters S1 and S2 is high. For practical use, the first threshold value of the absolute value of the inclination is determined in advance, and the film thickness sensitivity is particularly great when the absolute value of the average inclination of the curves BT1 and BT2 is smaller than the first threshold value. The first apparatus condition A may be selected from the apparatus conditions that are regarded as low and the film thickness sensitivity is particularly low. In this example, since the absolute values of the slopes of the curves BF1 and BF2 are smaller than the absolute values of the slopes of the curves BD1 and BD2, respectively, it can be seen that the focus sensitivity of the Stokes parameters S1 and S2 is lower than the dose sensitivity. Furthermore, since the signs of the slopes of the curves BF1 and BF2 are opposite, it can be seen that the signs of the changes in the Stokes parameters S1 and S2 with respect to the changes in the focus value F are opposite.
曲線BD1,BF1の平均的な傾きをa1,c1(<a1)、曲線BD2,BF2の平均的な傾きをa2,c2(−c2<a2)として、オフセットをd1,d2とすると、図7(a)及び(b)のストークスパラメータS1,S2は、露光量D及びフォーカス値Fの関数として近似的に次のように表すことができる。なお、この第1の装置条件Aのもとでは、ストークスパラメータS1,S2は膜厚Tには依存していないものとみなしている。 When the average slopes of the curves BD1 and BF1 are a1 and c1 (<a1), the average slopes of the curves BD2 and BF2 are a2 and c2 (−c2 <a2), and the offsets are d1 and d2, FIG. The Stokes parameters S1 and S2 of a) and (b) can be approximately expressed as a function of the exposure amount D and the focus value F as follows. Note that, under the first apparatus condition A, the Stokes parameters S1 and S2 are considered not to depend on the film thickness T.
S1=a1・D+c1・F+d1 …(2A)
S2=a2・D+c2・F+d2 …(2B)
そして、第2演算部60bでは、式(2A)から式(2B)にc1/c2を乗じた式を減算して、次のように露光量Dのみの関数を求める。
S1−(c1/c2)S2
={a1−(c1/c2)a2}D+d1−(c1/c2)d2 …(2C)
この式の露光量Dの係数及びオフセットをそれぞれa7及びd7とすると、図7(c)の直線BS1に対応する次の演算式を得る。図7(c)の横軸は露光量Dであり、横軸上のEG2Aが露光量Dの良品範囲である。係数a7及びオフセットd7は、ストークスパラメータS1,S2に関する計測値から求められる値である。
S1 = a1 · D + c1 · F + d1 (2A)
S2 = a2 · D + c2 · F + d2 (2B)
Then, the second calculation unit 60b subtracts an expression obtained by multiplying the expression (2B) by the expression (2B) from the expression (2A) to obtain a function of only the exposure amount D as follows.
S1- (c1 / c2) S2
= {A1- (c1 / c2) a2} D + d1- (c1 / c2) d2 (2C)
Assuming that the coefficient and offset of the exposure dose D in this equation are a7 and d7, respectively, the following arithmetic expression corresponding to the straight line BS1 in FIG. The horizontal axis of FIG. 7C is the exposure amount D, and EG2A on the horizontal axis is a non-defective range of the exposure amount D. The coefficient a7 and the offset d7 are values obtained from the measured values related to the Stokes parameters S1 and S2.
S1−(c1/c2)S2=a7・D+d7 …(2D)
この演算式(2D)が第1テンプレート(第1テンプレート情報)となる。第2演算部60bは、その決定された第1の装置条件A及び第1テンプレートを記憶部85に記憶させる。
次のステップ134において、第2演算部60bでは、上記の全部の装置条件ε(n−m−j)の中で、ストークスパラメータS1〜S3のいずれかに関して、膜厚感度及びドーズ感度が高く、フォーカス感度が膜厚感度及びドーズ感度よりも低い条件を、第2の装置条件(又は第2の評価条件)Bとして決定する。その第2の装置条件Bは、一例として、照明光の波長がλ1、照明光のウェハ面に対する入射角θ1がほぼ中間の60°、偏光子角度が45°である。
S1− (c1 / c2) S2 = a7 · D + d7 (2D)
This arithmetic expression (2D) becomes the first template (first template information). The second calculation unit 60b stores the determined first device condition A and the first template in the
In the
一例として、この第2の装置条件Bでは、ストークスパラメータS1及びS2が、条件振りウェハ10a〜10gの露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tに関して、それぞれ図8(a)及び(b)に示すように変化する。図8(a)及び(b)において、点線の曲線BD3,BD4、破線の曲線BF3,BF4、及び実線の曲線BT3,BT4がそれぞれ露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tの変化に対するストークスパラメータS1及びS2の変化を表す。図8(a)、(b)より、曲線BT3,BT4の傾きの絶対値が大きく(ただし、符号は逆である)、曲線BD3,BD4の傾きの絶対値も大きいため(ただし、符号は逆である)、ストークスパラメータS1,S2の膜厚感度及びドーズ感度が高いことが分かる。なお、実用上は、予め傾きの絶対値の第2の閾値を定めておき、曲線BT3,BT4の平均的な傾きの絶対値、及び曲線BD3,BD4の平均的な傾きの絶対値がそれぞれその第2の閾値より大きくなるときに、膜厚感度及びドーズ感度が高いとみなし、このように膜厚感度及びドーズ感度が高い装置条件の中から、その第2の装置条件Bを選択してもよい。また、曲線BF3,BF4の傾きが他の曲線BT3,BD3等の傾きの絶対値よりも小さいことから、ストークスパラメータS1,S2のフォーカス感度が膜厚感度及びドーズ感度より低いことが分かる。
As an example, in the second apparatus condition B, the Stokes parameters S1 and S2 are respectively shown in FIGS. 8A and 8B with respect to the exposure amount D, the focus value F, and the film thickness T of the conditionally adjusted
曲線BD3,BT3,BF3の平均的な傾きをa3,b3,c3、曲線BD4,BT4,BF4の平均的な傾きをa4,b4,c4として、オフセットをd3,d4とすると、図8(a)及び(b)のストークスパラメータS1,S2は、露光量D、膜厚T、及びフォーカス値Fの関数として近似的に次のように表すことができる。
S1=a3・D+b3・T+c3・F+d3 …(3A)
S2=a4・D+b4・T+c4・F+d4 …(3B)
そして、第2演算部60bでは、式(3A)から式(3B)にc3/c4を乗じた式を減算して、次のように露光量D及び膜厚Tのみの関数を求める。
When the average slopes of the curves BD3, BT3, and BF3 are a3, b3, and c3, the average slopes of the curves BD4, BT4, and BF4 are a4, b4, and c4, and the offsets are d3 and d4, FIG. The Stokes parameters S1 and S2 in (b) can be approximately expressed as a function of the exposure amount D, the film thickness T, and the focus value F as follows.
S1 = a3 · D + b3 · T + c3 · F + d3 (3A)
S2 = a4 · D + b4 · T + c4 · F + d4 (3B)
Then, the second arithmetic unit 60b subtracts an expression obtained by multiplying the expression (3A) by the expression c3 / c4 from the expression (3A) to obtain a function of only the exposure amount D and the film thickness T as follows.
S1−(c3/c4)S2={a3−(c3/c4)a4}D+
{b3−(c3/c4)b4}T+d3−(c3/c4)d4 …(3C)
この式の露光量D及び膜厚Tの係数、並びにオフセットをそれぞれa8、b8、及びd8とすると、次の演算式を得る。係数a8,b8及びオフセットd8は、ストークスパラメータS1,S2に関する計測値から求められる値である。
S1- (c3 / c4) S2 = {a3- (c3 / c4) a4} D +
{B3- (c3 / c4) b4} T + d3- (c3 / c4) d4 (3C)
When the exposure amount D and the coefficient of the film thickness T and the offset of this equation are a8, b8, and d8, respectively, the following arithmetic expression is obtained. The coefficients a8 and b8 and the offset d8 are values obtained from the measured values related to the Stokes parameters S1 and S2.
S1−(c3/c4)S2=a8・D+b8・T+d8 …(3D)
この演算式において、露光量Dをある値に設定した式が図8(c)の直線BS2に対応する。図8(c)の横軸は膜厚Tであり、横軸上のEG2Bが膜厚Tの良品範囲である。
この演算式(3D)が第2テンプレート(第2テンプレート情報)となる。第2演算部60bは、その決定された第2の装置条件B及び第2テンプレートを記憶部85に記憶させる。
S1- (c3 / c4) S2 = a8.D + b8.T + d8 (3D)
In this arithmetic expression, an expression in which the exposure amount D is set to a certain value corresponds to the straight line BS2 in FIG. The horizontal axis of FIG. 8C is the film thickness T, and EG2B on the horizontal axis is a non-defective range of the film thickness T.
This arithmetic expression (3D) becomes the second template (second template information). The second calculation unit 60b stores the determined second device condition B and the second template in the
次のステップ136において、第2演算部60bでは、上記の全部の装置条件ε(n−m−j)の中で、ストークスパラメータS1〜S3のいずれかに関して、膜厚感度及びフォーカス感度が高く、ドーズ感度が膜厚感度及びフォーカス感度よりも低い条件を、第3の装置条件(又は第3の評価条件)Cとして決定する。その第3の装置条件Cは、一例として、照明光の波長がλ1、照明光のウェハ面に対する入射角θ1が最小値に近い10°、偏光子角度が10°である。
In the
一例として、この第3の装置条件Cでは、ストークスパラメータS1及びS2が、条件振りウェハ10a〜10gの露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tに関して、それぞれ図9(a)及び(b)に示すように変化する。図9(a)及び(b)において、点線の曲線BD5,BD6、破線の曲線BF5,BF6、及び実線の曲線BT5,BT6がそれぞれ露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tの変化に対するストークスパラメータS1及びS2の変化を表す。図9(a)、(b)より、曲線BT5,BT6の傾きの絶対値が大きく(ただし、符号は逆である)、曲線BF5,BF6の傾きの絶対値も大きいため(ただし、符号は逆である)、ストークスパラメータS1,S2の膜厚感度及びフォーカス感度が高いことが分かる。なお、実用上は、予め傾きの絶対値の第3の閾値を定めておき、曲線BT5,BT6の平均的な傾きの絶対値、及び曲線BF5,BF6の平均的な傾きの絶対値がそれぞれその第3の閾値より大きくなるときに、膜厚感度及びフォーカス感度が高いとみなし、このように膜厚感度及びフォーカス感度が高い装置条件の中から、その第3の装置条件Cを選択してもよい。また、曲線BD5,BD6の傾きが他の曲線BT5,BF5等の傾きの絶対値よりも小さいことから、ストークスパラメータS1,S2のドーズ感度が膜厚感度及びフォーカス感度より低いことが分かる。
As an example, in the third apparatus condition C, the Stokes parameters S1 and S2 are respectively shown in FIGS. 9A and 9B with respect to the exposure amount D, the focus value F, and the film thickness T of the conditionally adjusted
曲線BD5,BT5,BF5の平均的な傾きをa5,b5,c5、曲線BD6,BT6,BF6の平均的な傾きをa6,b6,c6として、オフセットをd5,d6とすると、図9(a)及び(b)のストークスパラメータS1,S2は、露光量D、膜厚T、及びフォーカス値Fの関数として近似的に次のように表すことができる。
S1=a5・D+b5・T+c5・F+d5 …(4A)
S2=a6・D+b6・T+c6・F+d6 …(4B)
そして、第2演算部60bでは、式(4A)から式(4B)にa5/a6を乗じた式を減算して、次のように膜厚T及びフォーカス値Fのみの関数を求める。
Assuming that the average slopes of the curves BD5, BT5, and BF5 are a5, b5, and c5, the average slopes of the curves BD6, BT6, and BF6 are a6, b6, and c6, and the offsets are d5 and d6, FIG. The Stokes parameters S1 and S2 in (b) can be approximately expressed as a function of the exposure amount D, the film thickness T, and the focus value F as follows.
S1 = a5 · D + b5 · T + c5 · F + d5 (4A)
S2 = a6 * D + b6 * T + c6 * F + d6 (4B)
Then, the second calculation unit 60b subtracts an expression obtained by multiplying Expression (4B) by Expression (4B) from Expression (4A) to obtain a function of only the film thickness T and the focus value F as follows.
S1−(a5/a6)S2={b5−(a5/a6)b6}T+
{c5−(a5/a6)c6}F+d5−(a5/a6)d6 …(4C)
この式の膜厚T及びフォーカス値Fの係数、並びにオフセットをそれぞれb9、c9、及びd9とすると、次の演算式を得る。係数b9,c9及びオフセットd9は、ストークスパラメータS1,S2に関する計測値から求められる値である。
S1- (a5 / a6) S2 = {b5- (a5 / a6) b6} T +
{C5- (a5 / a6) c6} F + d5- (a5 / a6) d6 (4C)
When the coefficient of film thickness T and the focus value F, and the offset of this equation are b9, c9, and d9, respectively, the following arithmetic expression is obtained. The coefficients b9 and c9 and the offset d9 are values obtained from the measured values related to the Stokes parameters S1 and S2.
S1−(a5/a6)S2=b9・T+c9・F+d9 …(4D)
この演算式において、膜厚Tをある値に設定した式が図9(c)の直線BS3に対応する。図9(c)の横軸はフォーカス値Fであり、横軸上のEG2Cがフォーカス値Fの良品範囲である。その演算式(4D)が第3テンプレート(第3テンプレート情報)となる。第2演算部60bは、その決定された第3の装置条件C及び第3テンプレートを記憶部85に記憶させる。
S1− (a5 / a6) S2 = b9 · T + c9 · F + d9 (4D)
In this arithmetic expression, an expression in which the film thickness T is set to a certain value corresponds to the straight line BS3 in FIG. The horizontal axis of FIG. 9C is the focus value F, and EG2C on the horizontal axis is the non-defective range of the focus value F. The arithmetic expression (4D) becomes the third template (third template information). The second calculation unit 60b stores the determined third device condition C and the third template in the
以上の動作によって、ウェハの露光条件を検査する場合に使用する装置条件(ここでは3つの装置条件)を求める条件出しが終了したことになる。本実施形態では、これらの装置条件のもとで計測されたストークスパラメータのうちで、テンプレート情報として使用されるのはストークスパラメータS1,S2のみである。このため、ストークスパラメータS1及びS2をそれぞれウェハ面から反射した光の偏光状態を規定する第1規定条件及び第2規定条件と称することができる。 With the above operation, the condition determination for obtaining the apparatus conditions (here, three apparatus conditions) used when inspecting the wafer exposure conditions is completed. In the present embodiment, among the Stokes parameters measured under these apparatus conditions, only the Stokes parameters S1 and S2 are used as template information. For this reason, the Stokes parameters S1 and S2 can be referred to as a first specified condition and a second specified condition that define the polarization state of the light reflected from the wafer surface, respectively.
次に、実際のデバイス製造工程においてコータ・デベロッパ95によるレジストの塗布、露光装置100による露光、及びコータ・デベロッパ95による現像によって繰り返しパターンが形成されたウェハに対して、評価装置1によって上記の条件出しで求められた3つの装置条件を用いてウェハ面からの反射光のストークスパラメータを計測することによって、コータ・デベロッパ95の膜厚条件、並びに露光装置100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6(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(デバイス)となるウェハ10を図1(a)のコータ・デベロッパ95に搬送してレジストを塗布し、そのウェハ10を露光装置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(デバイス)用のマスク(不図示)のパターンを露光し、露光後のウェハ10をコータ・デベロッパ95に搬送してウェハ10を現像する。この際の膜厚条件及び露光条件は、全部のショットにおいて、膜厚は使用されるレジストに応じた最適値であり、露光量に関してはそのマスクに応じて定められているベストドーズ量であり、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。
Next, in the actual device manufacturing process, the above conditions are applied by the
しかしながら、実際にはコータ・デベロッパ95におけるウェハ10に対する塗布むら等により意図しない膜厚の平均値のシフト又はばらつきの増大が生じる恐れがある。さらに、露光装置100における例えば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(外乱による振動を含む)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のばらつき等が生じることがあり、意図しない露光量の変化(ベストドーズ量からの変化)や意図しないフォーカス位置の変化(ベストフォーカス値からの変化)が起こる可能性があるため、その膜厚、露光量及びフォーカス位置の評価を個別に行う。
However, in actuality, there is a risk that an unintended shift in the average value of film thickness or an increase in dispersion may occur due to uneven coating on the
そして、図5のステップ150において、レジストの塗布、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。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、第2、第3の装置条件を読み出す。そして、装置条件をまず、ストークスパラメータS1,S2の膜厚感度が極めて低い第1の装置条件Aに設定し(ステップ152)、1/4波長板33(位相板)の回転角を初期値に設定する(ステップ110A)。そして、照明光ILIをウェハ面に照射し、撮像装置35がウェハ面の画像信号を画像処理部40に出力する(ステップ112A)。次に1/4波長板33を全部の角度に設定したかどうかを判定し(ステップ114A)、全部の角度には設定していない場合には1/4波長板33を例えば約1.41°(回転角度範囲360°を256分割した角度)だけ回転し(ステップ116A)、ステップ112Aに移行してウェハ10の像を撮像する。ステップ114Aで1/4波長板33の角度が360°回転されるまでステップ112Aを繰り返すことによって、1/4波長板33の異なる回転角に対応して256枚のウェハ面の像が撮像される。なお、1/4波長板33の角度を例えば4個の異なる角度に設定し、ウェハの4枚の像を撮像するのみでもよいし、その他の任意の枚数であってもよい。
In
その後、動作はステップ118Aに移行し、画像処理部40は得られた256枚のウェハのデジタル画像から上述の回転移相子法によって、撮像装置35の画素毎にストークスパラメータS1,S2を求める。本実施形態では、上記の3つの装置条件で得られるテンプレート情報(式(2D)〜(4D))にはストークスパラメータS1,S2のみが使用されているため、ここではストークスパラメータS1,S2のみを求めている。これらのストークスパラメータは検査部60の第1演算部60aに出力され、第1演算部60aでは一例としてストークスパラメータS1,S2のそれぞれのショット毎の平均値(ショット平均値)を求めて第3演算部60c及び記憶部85に出力する。そして、全部の装置条件で検査したかどうかを判定し(ステップ154)、全部の検査用の装置条件に設定していない場合には、ステップ156で第2の装置条件Bに設定してからステップ110Aに移行する。そして、第2の装置条件Bでのストークスパラメータの取得が終了した後、ステップ156で第3の装置条件Cに設定してからステップ110Aに移行し、第3の装置条件Cでストークスパラメータを取得する。そして、ステップ154で第1、第2、及び第3の装置条件でのストークスパラメータの取得(検査)が終了したときに動作はステップ158に移行する。
Thereafter, the operation proceeds to step 118A, and the
そして、ステップ158において、検査部60の第3演算部60cは、第1の装置条件Aで求めたウェハ10のショット毎のストークスパラメータS1,S2の値(S1a,S2aとする)を、上述の図4のステップ132で記憶した第1のテンプレート(演算式(2D))の左辺に当てはめて、当該ショットの露光量Dに関して次式を得る。
y1=S1a−(c1/c2)S2a=a7・D+d7 …(2E)
In
y1 = S1a− (c1 / c2) S2a = a7 · D + d7 (2E)
さらに、第3演算部60cは、式(2E)から露光量Dの値Dx1を求める(図7(c)参照)。これによって、ウェハ10のショット毎の露光量Dが求められたことになる。そして、第3演算部60cは、ウェハ10のショット毎の露光量Dのベストドーズ量Dbeからの差分(誤差)の分布(誤差分布)を求め、これを制御部80に出力する。この誤差分布には、各ショットの露光量Dが良品範囲内か否かの情報も含まれている。制御部80は、そのショット毎の露光量Dの誤差分布を記憶部85に記憶させるとともに表示装置(不図示)に表示する。なお、第3演算部60cは、露光量Dの誤差分布に限らず、例えば、算出した露光量Dを制御部80に出力してもよい。また、制御部80は、露光量Dの誤差分布や露光量Dを表示装置に表示させなくてもよい。
Further, the third calculation unit 60c obtains the value Dx1 of the exposure amount D from the equation (2E) (see FIG. 7C). As a result, the exposure amount D for each shot of the
次のステップ160において、第3演算部60cは、第2の装置条件Bで求めたウェハ10のショット毎のストークスパラメータS1,S2の値(S1b,S2bとする)、及びステップ158で求めたショット毎の露光量Dの値Dx1を上述のステップ134で記憶した第2のテンプレート(演算式(3D))に当てはめて、当該ショットに関して次式を得る。
In the
y2=S1b−(c3/c4)S2b=a8・Dx1+b8・T+d8 …(3E)
この式が図8(c)の直線BS2に相当する。そして、第3演算部60cは、式(3E)から膜厚Tの値Tx1を求める。これによって、ウェハ10のショット毎の膜厚Tが求められたことになる。また、第3演算部60cは、ウェハ10のショット毎の膜厚の最適値Tbeからの差分(誤差)の分布(誤差分布)を求め、これを制御部80に出力する。この誤差分布には、各ショットの膜厚Tが良品範囲内か否かの情報も含まれている。制御部80は、そのショット毎の膜厚Tの誤差分布を記憶部85に記憶させるとともに表示装置(不図示)に表示する。なお、第3演算部60cは、膜厚Tの誤差分布に限らず、例えば、算出した露光量Tを制御部80に出力してもよい。また、制御部80は、膜厚Tの誤差分布や膜厚Tを表示装置に表示させなくてもよい。
y2 = S1b- (c3 / c4) S2b = a8.Dx1 + b8.T + d8 (3E)
This equation corresponds to the straight line BS2 in FIG. And the 3rd calculating part 60c calculates | requires the value Tx1 of the film thickness T from Formula (3E). As a result, the film thickness T for each shot of the
次のステップ162において、第3演算部60cは、第3の装置条件Bで求めたウェハ10のショット毎のストークスパラメータS1,S2の値(S1c,S2cとする)、ステップ158で求めたショット毎の露光量Dの値Dx1、及びステップ160で求めたショット毎の膜厚Tの値Tx1を上述のステップ136で記憶した第3のテンプレート(演算式(4D))に当てはめて、当該ショットに関して次式を得る。
In the
y3=S1c−(a5/a6)S2c=b9・Tx1+c9・F+d9 …(4E)
この式が図9(c)の直線BS3に相当する。そして、第3演算部60cは、式(4E)からフォーカス値Fの値Fx1を求める。これによって、ウェハ10のショット毎のフォーカス値Fが求められたことになる。さらに、第3演算部60cは、ウェハ10のショット毎のフォーカス値Fのベストフォーカス位置からの差分(誤差)の分布(誤差分布)を求め、これを制御部80に供給する。この誤差分布には、各ショットのフォーカス値Fが良品範囲内か否かの情報も含まれている。制御部80は、そのショット毎のフォーカス値Fの誤差分布を記憶部85に記憶させるとともに表示装置(不図示)に表示する。なお、第3演算部60cは、フォーカスFの誤差分布に限らず、例えば、算出したフォーカスFを制御部80に出力してもよい。また、制御部80は、フォーカスFの誤差分布やフォーカスFを表示装置に表示させなくてもよい。
y3 = S1c− (a5 / a6) S2c = b9 · Tx1 + c9 · F + d9 (4E)
This equation corresponds to the straight line BS3 in FIG. And the 3rd calculating part 60c calculates | requires the value Fx1 of the focus value F from Formula (4E). As a result, the focus value F for each shot of the
その後、評価装置1の制御部80の制御のもとで、信号出力部90からコータ・デベロッパ95の制御部(不図示)に、ウェハ10の全面のショット毎のレジストの膜厚の誤差分布(いわゆる塗布むら)の情報が提供される(ステップ164)。その塗布むらが目標範囲から外れているか、又は目標範囲内でも偏っているような場合には、コータ・デベロッパ95では、ウェハ面にレジストを形成するための諸条件(例えば、レジストの塗布量、熱処理の温度や時間等)の調整等を行うことで膜厚条件を補正する。
Thereafter, under the control of the
また、評価装置1の信号出力部90から露光装置100の制御部(不図示)に、ウェハ10のショット毎の露光量の誤差分布(露光量むら)及びフォーカス位置の誤差分布(デフォーカス量の分布)の情報が提供される(ステップ164)。これに応じて露光装置100の制御部(不図示)では、例えばその露光量むら及び/又はデフォーカス量の分布がそれぞれ所定の許容範囲を超えている場合に、露光量及び/又はフォーカス位置を補正するために、例えば走査露光時の照明領域の走査方向の幅の分布の調整、及び又はウェハ面の高さのオフセットの調整等の補正を行う。これによって、その後の露光時に、レジストの膜厚の誤差、露光量の誤差、及びデフォーカス量が低減される。その後、ステップ168でコータ・デベロッパ95において、補正された条件のもとで次のウェハにレジストを塗布し、ステップ170で露光装置100において、補正された露光条件のもとでウェハを露光する。
Further, from the
この実施形態によれば、実際に製品となるデバイス用のパターンが形成されたウェハ10を用いて3つの装置条件のもとでストークスパラメータを検出し、3つの装置条件毎に予め図4の条件出し工程で求めてある第1〜第3のテンプレート情報に、その検出されたストークスパラメータの値を順次当てはめることによって、そのパターンの形成時に使用されたコータ・デベロッパ95の膜厚条件、並びに露光装置100の露光条件中の露光量及びフォーカス位置を求めることができる。言い換えれば、各装置条件において、膜厚条件、露光量、及びフォーカス位置の変化に対するストークスパラメータの変化の割合(感度)が互いに異なるともに、その3つの装置条件間でも、膜厚条件、露光量、及びフォーカス位置の変化量に対するストークスパラメータの変化量の割合(感度)が互いに異なることを利用して、その膜厚条件、露光量、及びフォーカス位置を個別に高精度に評価又は検査できる。従って、この評価結果に基づいて、コータ・デベロッパ95における膜厚条件及び/又は露光装置100における露光条件を補正することによって、その後のウェハに対する膜厚及び露光条件をより適正範囲に近づけることができ、デバイスを高精度に、高い歩留まりで製造できる。
According to this embodiment, the Stokes parameters are detected under three apparatus conditions using the
上述のように、本実施形態の評価装置1及び評価方法は、レジストの塗布、パターンの露光、及びレジストの現像を含むリソグラフィ工程によりウェハ10に設けられた凹凸の繰り返しパターン12(被検パターン)の膜厚条件(膜厚のオフセット等)及び露光条件(例えば露光量及びフォーカス位置)を評価する装置及び方法である。そして、評価装置1は、表面に繰り返しパターン12が形成されたウェハ10(被検基板)の該表面に直線偏光の照明光ILI(偏光光)を照明する照明系20と、照明系20の照明によりその表面から反射した光を受光し、該光のストークスパラメータ(偏光状態を規定する条件)を検出する撮像装置35及び画像処理部40(検出部)と、条件振りウェハ10a〜10gに繰り返しパターン12(所定パターン)を形成する際の膜厚条件及び露光条件と、ストークスパラメータS1,S2との関係を示す演算式(2D),(3D),(4D)(データ)と、その表面から反射した光のストークスパラメータS1,S2に基づいて、繰り返しパターン12を形成した際の膜厚条件と露光条件とを評価する演算部50と、を備えている。
As described above, the
また、本実施形態の評価方法は、表面に繰り返しパターン12が形成されたウェハ10の該表面に偏光光を照明するステップ112Aと、その偏光光の照明によりその表面から反射した光を受光し、該光のストークスパラメータを検出するステップ118Aと、条件振りウェハ10a〜10gに繰り返しパターン12を形成する際の膜厚条件及び露光条件(例えば露光量及びフォーカス位置)と、ストークスパラメータS1,S2との関係を示す演算式(2D),(3D),(4D)と、その表面から反射した光のストークスパラメータS1,S2とに基づいて、繰り返しパターン12を形成した際の膜厚条件と露光条件とを評価するステップ158〜162とを有する。
Further, in the evaluation method of the present embodiment, the
この実施形態によれば、所定の膜厚条件のもとでのレジストの塗布、及び所定の露光条件のもとでの露光により設けられた実際に製品となるデバイス用の繰り返しパターン12を有するウェハ10を用いてストークスパラメータS1,S2を検出し、予め求めてあるその3つの演算式(2D),(3D),(4D)(第1〜第3のテンプレート情報)に、その検出されたストークスパラメータS1,S2の値を当てはめることによって、繰り返しパターン12の形成時に使用されたコータ・デベロッパ95の膜厚条件、並びに露光装置100の露光条件中の露光量及びフォーカス位置を求めることができる。言い換えれば、膜厚、露光量、及びフォーカス位置の関数としてストークスパラメータを表しているその3つの演算式(2D),(3D),(4D)に、検出されるストークスパラメータS1,S2の値を当てはめて得られる3つの式を、膜厚条件、露光量、及びフォーカス位置に関して解くことによって、その膜厚条件、露光量、及びフォーカス位置を個別に高精度に求めることができ、繰り返しパターン12を形成したときの膜厚条件及び露光条件を、個別に高精度に評価できる。さらに、別途評価用のパターンを使用する必要がなく、実際に製品となるデバイス用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膜厚条件及び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膜厚条件及び露光条件を効率的に評価できる。また、評価装置1で膜厚条件及び露光条件を求めることができるため、別々の装置を使うことなく、膜厚条件及び露光条件を効率的に求めることができる。
According to this embodiment, a wafer having a
また、従来の露光条件としてのフォーカス位置の評価方法のうち、レジストパターンの横ずれ量を計測する方法では、計測効率を高めにくいとともに、主光線が傾斜した照明光でマスクの評価用のパターンを照明する必要があり、実際のデバイス用のパターンを用いて露光を行う際のフォーカス位置を高精度に計測することが困難であった。これに対して、本実施形態によれば、実際のデバイス用のパターンを用いることができ、形成されたレジストパターンの形状を計測する必要がないため、実際のデバイス用のパターンを形成する工程において、露光条件を効率的に、かつ高精度に求めることができる。
また、本実施形態によれば、ウェハに形成されたレジストの膜厚分布等の膜厚条件を効率的に求めることができるため、求められた膜厚条件をコータ・デベロッパにフィードバックすることにより、ウェハに形成されるレジストの膜厚を目標とする範囲内に収めることができ、最終的に製造されるデバイスの歩留まりを高めることができる。
Of the conventional methods for evaluating the focus position as the exposure condition, the method of measuring the lateral shift amount of the resist pattern is difficult to increase the measurement efficiency and illuminates the mask evaluation pattern with illumination light whose chief ray is inclined. Therefore, it has been difficult to accurately measure the focus position when performing exposure using an actual device pattern. On the other hand, according to the present embodiment, an actual device pattern can be used, and it is not necessary to measure the shape of the formed resist pattern. Therefore, in the process of forming the actual device pattern The exposure conditions can be obtained efficiently and with high accuracy.
Further, according to the present embodiment, the film thickness conditions such as the film thickness distribution of the resist formed on the wafer can be obtained efficiently, so by feeding back the obtained film thickness conditions to the coater / developer, The film thickness of the resist formed on the wafer can be kept within the target range, and the yield of devices finally manufactured can be increased.
また、本実施形態において、演算部50は、ウェハ10の表面に繰り返しパターン12を形成した際の膜厚条件及び露光条件を評価するための評価装置1の第1〜第3の装置条件又は評価方法の第1〜第3の評価条件を、膜厚条件及び露光条件の両方が既知の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〜10gの表面から反射した光のストークスパラメータS1,S2に基づいて求めている(ステップ104〜136)。これによって、ウェハ10の評価時には、その求められた装置条件又は評価条件を用いてストークスパラメータを求めるだけでよいため、ウェハ10の評価を効率的に行うことができる。
Moreover, in this embodiment, the calculating
また、本実施形態の露光システムは、ウェハの表面にレジストを塗布するコータ・デベロッパ95(塗布装置)と、ウェハの表面にパターンを露光する投影光学系を有する露光装置100と、評価装置1と、を備え、評価装置1の演算部50の評価結果に応じてコータ・デベロッパ95の膜厚条件及び露光装置100における露光条件を補正する。この露光システムによれば、実際にデバイス製造のために使用されるウェハを用いて、ウェハの表面に目標とする形状のパターンが形成されるように、効率的に、かつ高精度にコータ・デベロッパ95における膜厚条件及び露光装置100における露光条件を調整できる。
Further, the exposure system of the present embodiment includes a coater / developer 95 (coating apparatus) for applying a resist to the surface of the wafer, an
なお、上述の実施形態では、以下のような変形が可能である。
まず、上記の実施形態では、演算式(2D)、(3D)、及び(4D)(テンプレート情報)を評価装置1の演算部50で求めているが、そのテンプレート情報を評価装置1とは別の演算装置としての例えばホストコンピュータ(不図示)で求めてもよい。この場合、ホストコンピュータからそのテンプレート情報を評価装置1の評価装置50の制御部80に供給し、制御部80ではそのテンプレート情報を記憶部85に記憶しておく。そして、図5に示すように膜厚条件及び露光条件を求める際には、その記憶部85に記憶したテンプレート情報を使用すればよい。
In the above-described embodiment, the following modifications are possible.
First, in the above embodiment, the calculation formulas (2D), (3D), and (4D) (template information) are obtained by the
また、上記の実施形態では、照明光の入射角θ1は、不図示の駆動機構を介して導光ファイバ24の射出部の位置並びに照明側凹面鏡25の位置及び角度を制御することで調整しているが、照明光の入射角θ1は、第2の駆動部を介してウェハ10のチルト角φ2を制御することで調整することもできる。この場合、受光側凹面鏡31をチルト軸TAを中心に傾動させつつ、撮像装置35の位置及び角度を制御する必要がある。
また、露光装置で露光される基板において、レジストの下地として、酸化膜又は導電膜等が形成されている場合、レジストの現像後のエッチング等の工程によって酸化膜又は導電膜等のパターンが形成される。このパターンを高精度に形成するためには、その酸化膜又は導電膜等の膜厚条件も評価することが好ましい。この場合、その酸化膜又は導電膜等のパターンが形成されたウェハを図1(a)のステージ5に載置し、そのウェハからの反射光のストークスパラメータを求めることによって、上述の実施形態と同様にその酸化膜又は導電膜等の膜厚条件も評価することができる。
In the above embodiment, the incident angle θ1 of the illumination light is adjusted by controlling the position of the exit portion of the
In addition, when an oxide film or a conductive film is formed as a resist base in the substrate exposed by the exposure apparatus, a pattern such as an oxide film or a conductive film is formed by a process such as etching after developing the resist. The In order to form this pattern with high accuracy, it is preferable to evaluate the film thickness conditions of the oxide film or the conductive film. In this case, the wafer on which the pattern of the oxide film or the conductive film is formed is placed on the
また、上記の実施形態では、第1の装置条件Aのもとでは、ストークスパラメータS1,S2は膜厚Tには依存していないものとみなしている。しかしながら、例えばドーズ及びフォーカス値の変化に対するストークスパラメータの変化が大きく、膜厚の変化に対するストークスパラメータの変化が小さいときの装置条件を第1の装置条件Aとしてもよい。この場合には、3つの装置条件の計測結果から求められる露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tに関する連立方程式(第1〜第3のテンプレート)から露光量D、フォーカス値F、及び膜厚Tを個別に求めることができる。 In the above embodiment, the Stokes parameters S1 and S2 are considered not to depend on the film thickness T under the first apparatus condition A. However, for example, the first apparatus condition A may be an apparatus condition in which the Stokes parameter changes greatly with respect to the dose and focus value changes and the Stokes parameter changes with respect to the film thickness change is small. In this case, the exposure amount D, the focus value F, and the film from the simultaneous equations (first to third templates) relating to the exposure amount D, the focus value F, and the film thickness T obtained from the measurement results of the three apparatus conditions. The thickness T can be determined individually.
また、上記の実施形態では、演算式(2D)をテンプレートとしているが、テンプレートとしては、その演算式に限られず、上記の第1の装置条件Aで得られた各露光量に対するストークスパラメータの値をテーブル化したデータ等を使用してもよい。
また、上記の実施形態では、演算式(3D)をテンプレートとしているが、テンプレートとしては、その演算式に限られず、上記の第2の装置条件Bで得られた各露光量及び各膜厚に対するストークスパラメータの値をテーブル化したデータ等を使用してもよい。
また、上記の実施形態では、演算式(4D)をテンプレートとしているが、テンプレートとしては、その演算式に限られず、上記の第3の装置条件Cで得られた各フォーカス値及び各膜厚に対するストークスパラメータの値をテーブル化したデータ等を使用してもよい。
In the above embodiment, the calculation formula (2D) is used as a template. However, the template is not limited to the calculation formula, and the value of the Stokes parameter for each exposure amount obtained under the first apparatus condition A described above. It is also possible to use data in a table form.
Further, in the above embodiment, the calculation formula (3D) is used as a template. However, the template is not limited to the calculation formula, and for each exposure amount and each film thickness obtained in the second apparatus condition B described above. Data in which Stokes parameter values are tabulated may be used.
In the above-described embodiment, the calculation formula (4D) is used as a template. However, the template is not limited to the calculation formula, and for each focus value and each film thickness obtained in the third apparatus condition C described above. Data in which Stokes parameter values are tabulated may be used.
また、上記の実施形態では、露光及び現像によるレジストの膜厚の変化は無視できる程度であると仮定していた。
しかしながら、使用するレジストの種類や、コータ・デベロッパにおける装置条件(例えば、レジストの塗布量や熱処理の温度及び時間等)、露光装置の装置条件(例えば、露光量やフォーカス位置等)などによって、露光前のレジストの膜厚に対して、露光後に形成された繰り返しパターン12の高さが低くなる場合がある(以下、膜減りと称する)。この場合、例えば、予め膜減りする割合を求めておき、図5のステップ160で求められた繰り返しパターン12の高さと膜減りする割合を乗算すればよい。膜減りする割合は、周知の方法で算出できる。例えば、露光前のレジストの膜厚を周知の膜厚計(例えば、エリプソメータ等)で求めるとともに、露光後のパターンの高さを周知の方法(例えば、スキャトロメータやCD−SEM(走査型電子顕微鏡)、エリプソメータ等)で求め、それらの割合を膜減りする割合とすればよい。なお、上述の実施形態では、露光前のレジストの膜厚を図5の評価におけるステップ160で求めることとしたが、露光後に形成されたパターンの高さを求めてもよい。この場合、膜厚条件はパターンの高さとなる(パターンの高さ条件と言い換えることもできる)。また、この場合であっても上述の図4(条件出し)及び図5(評価)のステップを経て繰り返しパターンの高さを求めることができる。パターンの高さを求めることによって、上述と同様に露光装置の露光条件やコータ・デベロッパで形成する膜厚条件を補正することができる。
In the above embodiment, it is assumed that the change in the resist film thickness due to exposure and development is negligible.
However, exposure depends on the type of resist used, apparatus conditions in the coater / developer (for example, resist coating amount, heat treatment temperature and time, etc.), exposure apparatus apparatus conditions (for example, exposure amount, focus position, etc.), etc. The height of the repeated
また、上述の実施形態では、ストークスパラメータS1,S2を用いて膜厚及び露光条件を評価している。しかしながら、ストークスパラメータS0〜S3のうちの少なくとも一つのストークスパラメータを用いて膜厚条件及び露光条件を評価してもよい。また、膜厚条件又は露光条件を評価する際に互いに異なるストークスパラメータを使用してもよい。 In the above-described embodiment, the film thickness and the exposure conditions are evaluated using the Stokes parameters S1 and S2. However, the film thickness condition and the exposure condition may be evaluated using at least one of the Stokes parameters S0 to S3. Further, different Stokes parameters may be used when evaluating the film thickness condition or the exposure condition.
また、上述の実施形態では、膜厚条件及び露光条件(例えば露光量及びフォーカス位置)の両方を評価しているが、膜厚条件及び露光条件の少なくとも一方を評価するだけでもよい。この際に、露光条件が露光量及びフォーカス位置を含む場合、露光量及びフォーカス位置の少なくとも一方を評価するだけでもよい。
一例として、膜厚条件及び露光条件のうちの露光量の条件を評価する場合には、図5のステップ152〜156において、第1の装置条件及び第2の装置条件のみでそれぞれストークスパラメータを求めるのみでよい。そして、ステップ158及び160を実行することによって、露光量の誤差分布及び膜厚の誤差分布を求めることができる。
In the above-described embodiment, both the film thickness condition and the exposure condition (for example, the exposure amount and the focus position) are evaluated. However, at least one of the film thickness condition and the exposure condition may be evaluated. At this time, when the exposure condition includes the exposure amount and the focus position, it is only necessary to evaluate at least one of the exposure amount and the focus position.
As an example, when evaluating the exposure amount condition among the film thickness condition and the exposure condition, the Stokes parameters are obtained only in the first apparatus condition and the second apparatus condition in
これに関して、図3を参照して説明したように、フォーカス位置が変化したときには、反射光のストークスパラメータS1及びS3が比較的大きく変化し、ストークスパラメータS2の変化率が比較的小さいという傾向がある。そこで、膜厚条件及び露光量の条件を評価する場合には、反射光のストークスパラメータS2を使用してもよい。
また、膜厚条件及び露光条件のうちのフォーカス位置の条件を評価してもよい。このためには、上記の第1の装置条件としてストークスパラメータ(S1〜S3のいずれか)のフォーカス感度がドーズ感度より高くなり、膜厚感度が低い条件を選択し、上記の第2の装置条件として、ストークスパラメータ(S1〜S3のいずれか)に関して、膜厚感度及びフォーカス感度が高く、ドーズ感度が膜厚感度及びフォーカス感度よりも低い条件を選択し、図5のステップ152〜156において、第1の装置条件及び第2の装置条件のみでそれぞれストークスパラメータを求め、ステップ158及び160を実行すればよい。
In this regard, as described with reference to FIG. 3, when the focus position changes, the Stokes parameters S1 and S3 of the reflected light tend to change relatively greatly, and the rate of change of the Stokes parameter S2 tends to be relatively small. . Therefore, when evaluating the film thickness condition and the exposure amount condition, the Stokes parameter S2 of the reflected light may be used.
Further, the focus position condition among the film thickness condition and the exposure condition may be evaluated. For this purpose, a condition in which the focus sensitivity of the Stokes parameter (any of S1 to S3) is higher than the dose sensitivity and the film thickness sensitivity is low is selected as the first apparatus condition described above, and the second apparatus condition described above is selected. As for the Stokes parameter (any one of S1 to S3), a condition in which the film thickness sensitivity and the focus sensitivity are high and the dose sensitivity is lower than the film thickness sensitivity and the focus sensitivity is selected, and in
また、膜厚条件のみを評価する場合には、上記の第1の装置条件として、一例として、ウェハ面に対する照明光の入射角が小さい条件の中で、ストークスパラメータ(S1〜S3のいずれか)に関して、膜厚感度がドーズ感度及びフォーカス感度よりも大きい条件を選択すればよい。なお、照明光の入射角が小さい場合には、凸パターンの表面からの反射光、及び隣り合う凸パターンの間(凹部)からの反射光の両方が大きくなるため、膜厚感度が大きくなる傾向がある。そこで、その入射角が小さい条件の中で、第1の装置条件を選択し、その第1の装置条件のみでストークスパラメータを求めることで、膜厚感度を大きくして膜厚条件を高精度に評価できる。
また、上述の実施形態では、3つの装置条件(評価条件)のもとでウェハの評価を行っているが、少なくとも一つの装置条件(評価条件)のもとでウェハの評価を行ってもよい。
When only the film thickness condition is evaluated, as an example of the first apparatus condition, the Stokes parameter (any one of S1 to S3) is used in the condition where the incident angle of the illumination light with respect to the wafer surface is small. With regard to, a condition in which the film thickness sensitivity is larger than the dose sensitivity and the focus sensitivity may be selected. In addition, when the incident angle of illumination light is small, both the reflected light from the surface of the convex pattern and the reflected light from between adjacent convex patterns (concave portions) tend to increase, and thus the film thickness sensitivity tends to increase. There is. Therefore, the first apparatus condition is selected in the condition where the incident angle is small, and the Stokes parameter is obtained only by the first apparatus condition, thereby increasing the film thickness sensitivity and making the film thickness condition highly accurate. Can be evaluated.
In the above-described embodiment, the wafer is evaluated under three apparatus conditions (evaluation conditions). However, the wafer may be evaluated under at least one apparatus condition (evaluation conditions). .
また、上記の第1〜第3の装置条件に含まれる波長λ、入射角θ1、偏光子26の回転角はあくまでも一例であり、装置条件には評価装置1で変化させることができる他の任意の条件を含めることができる。例えば、検光子32の回転角がクロスニコル状態を中心として例えば任意の角度(例えば、5°程度)の間隔で複数の角度に設定される条件や、ステージ5の回転角(ウェハ10の方位)等を装置条件に含めることができる。
In addition, the wavelength λ, the incident angle θ1, and the rotation angle of the
また、上述の本実施形態では、最終的に、ストークスパラメータS1,S2を使用して膜厚及び露光条件を評価するため、図4に示す条件出し中のステップ118では、ストークスパラメータS1,S2を求めるだけでもよい。
また、ステップ118において、条件振りウェハ10aのスクライブライン領域SL(デバイスの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)を除いた全部のショットSAn(図6(b)参照)内に対応する画素のストークスパラメータを算出し、算出結果を平均化してショット平均値を求めてもよい。このようにショット平均値を算出するのは、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。なお、その収差の影響等をさらに抑制するために、例えば図6(b)のショットSAnの中央部の部分領域CAn内に対応する画素のストークスパラメータを平均化した値を算出してもよい。
Further, in the above-described embodiment, since the film thickness and the exposure conditions are finally evaluated using the Stokes parameters S1 and S2, the Stokes parameters S1 and S2 are set in
In
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、ショット平均値の代わりに、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6(c)参照)毎に平均値を算出し、例えばショットSAn内で同じ位置にある設定領域16の平均値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 value, the average value is calculated for each setting region 16 (see FIG. 6C) such as a rectangle of I (I is an integer of several tens) within the shot SAn. For example, the subsequent processing may be performed using the average value of the setting
さらに、ウェハ10の評価を行う場合にも、ウェハの全部のショット内の全部の設定領域16に関してストークスパラメータの平均値を検出し、設定領域16単位で膜厚及び露光条件を評価してもよい。
また、図5のステップ164,166において、ウェハ10の全面の膜厚の分布(塗布むら)、露光量の誤差分布(ドーズむら)、及びフォーカス位置の誤差分布(デフォーカス量の分布)の情報は、信号出力部90からコータ・デベロッパ95及び露光装置100の制御部(不図示)ではなく、複数の露光装置やコータ・デベロッパ等の動作を統括的に制御するホストコンピュータ(不図示)に出力されてもよい。この場合、ホストコンピュータ(不図示)は出力された情報に基づいて、コータ・デベロッパ95及び露光装置100へ膜厚条件及び露光条件を補正するための指令を出してもよい。もしくは、信号出力部90から出力された情報に基づいて、ホストコンピュータでコータ・デベロッパ95や露光装置100における膜厚条件や露光条件を補正するための装置の条件を求め、ホストコンピュータからそれぞれの条件をコータ・デベロッパ95や露光装置100に出力して膜厚条件や露光条件を補正してもよい。
Further, when the
Further, in
また、上述の実施形態では、ステップ132〜136で記憶部85に記憶するテンプレート情報(演算式(2D),(3D),(4D))は、ストークスパラメータを含む式を露光量D、膜厚T、及びフォーカス位置Fの少なくとも一つをパラメータとする一次の演算式で表したものである。しかしながら、そのテンプレート情報としては、膜厚及び任意の露光条件に対する任意のストークスパラメータの変化を示す曲線を任意の二次以上の関数、又は指数関数等で数学的にフィッティングして得られた近似式を用いてもよい。
また、そのテンプレート情報としては、演算式以外にそのストークスパラメータの値をテーブル化したデータを用いることもできる。
In the above-described embodiment, the template information (arithmetic expressions (2D), (3D), (4D)) stored in the
Further, as the template information, data obtained by tabulating the Stokes parameter values in addition to the arithmetic expression can be used.
また、上述の実施形態では、ストークスパラメータから求めた露光量D、膜厚T、及びフォーカス位置Fから、これらの量が良品範囲か否かを評価している。これに対して、例えばある装置条件でストークスパラメータS1,S2を得て、これらの値から露光量Dを評価する場合に、図10に示すように、ストークスパラメータS1,S2の二次元的な分布の中で、良品範囲EG3、オーバードーズ範囲EB1、及びアンダードーズ範囲EB2を設定し、この二次元的な分布を露光量の良否判定のためのテンプレート情報としてもよい。この場合、パラメータS1,S2の値を(S1,S2)で表し、良品範囲EG3を近似的に次のような中心座標が(sa,sb)で半径がsrの円の内部としてもよい。計測されるパラメータの値(S1,S2)を式(5)の左辺の演算式に代入して得られる値が式(5)を満たすときに、その計測値は露光量Dが良品範囲内にあることをしていることになる。 In the above-described embodiment, whether or not these amounts are within the non-defective range is evaluated from the exposure amount D, the film thickness T, and the focus position F obtained from the Stokes parameters. On the other hand, for example, when the Stokes parameters S1 and S2 are obtained under a certain apparatus condition and the exposure dose D is evaluated from these values, the two-dimensional distribution of the Stokes parameters S1 and S2 as shown in FIG. Among these, a good product range EG3, an overdose range EB1, and an underdose range EB2 may be set, and this two-dimensional distribution may be used as template information for determining the quality of the exposure amount. In this case, the values of the parameters S1 and S2 may be represented by (S1, S2), and the non-defective product range EG3 may be approximately inside a circle having the following center coordinates (sa, sb) and radius sr. When the value obtained by substituting the measured parameter values (S1, S2) into the arithmetic expression on the left side of Equation (5) satisfies Equation (5), the measured value is such that the exposure amount D is within the non-defective range. You are doing something.
(S2−sa)2+(S3−sb)2≦sr2 …(5)
同様に、膜厚T及びフォーカス位置Fに関しても、ストークスパラメータS1,S2の二次元的な分布の中で、良品範囲等を設定してもよい。
また、上述の実施形態では、2つのストークスパラメータS1,S2を用いて膜厚条件及び/又は露光条件を評価している。別の方法として、3つのストークスパラメータS1,S2,S3を使用し、図11(a)、(b)、(c)に示すように、評価装置1においてある装置条件(評価条件)のもとで得られるストークスパラメータS1,S2,S3の値の組をポアンカレ球上で表現してもよい。
(S2-sa) 2 + (S3-sb) 2 ≦ sr 2 (5)
Similarly, regarding the film thickness T and the focus position F, a non-defective range or the like may be set in the two-dimensional distribution of the Stokes parameters S1 and S2.
In the above-described embodiment, the film thickness condition and / or the exposure condition are evaluated using the two Stokes parameters S1 and S2. As another method, three Stokes parameters S1, S2, and S3 are used, and as shown in FIGS. 11 (a), (b), and (c), the
上述の実施形態で使用された、レジストの膜厚T、露光量D、及びフォーカス位置Fを変えて繰り返しパターン12が形成された複数の条件振りウェハ10a〜10gを用いて、本発明者は、評価装置1で所定の装置条件で計測されたストークスパラメータS1〜S3の値の組をそれぞれ図11(a)のポアンカレ球上にプロットしてみた。この結果、膜厚T、露光量D、及びフォーカス位置Fがそれぞれ最適値のときのストークスパラメータS1〜S3は、ポアンカレ球上の一つの点MPCにあり、その状態からフォーカス位置Fが変化すると、計測されるストークスパラメータS1〜S3の組は曲線BCF1に沿って移動することが分かった。同様に、点MPCの状態から露光量Dが変化すると、計測されるストークスパラメータS1〜S3の組は曲線BCF1に対してほぼある小さい角度で交差する曲線BCD1に沿って移動し、点MPCの状態から膜厚Tが変化すると、計測されるストークスパラメータS1〜S3の組は曲線BCD1に対してさらにほぼある小さい角度で交差する曲線BCT1に沿って移動することが分かった。
Using the plurality of conditionally adjusted
このように、膜厚T、露光量D、及びフォーカス位置Fを変えて形成されたパターンから得られるストークスパラメータS1〜S3は、ポアンカレ球上ではほぼ連続した曲線に沿って変化している。このため、例えば曲線BCT1をプロットすることによって求められる係数kT1を用いて、曲線BCT1において、最適値を示す点MPCから距離dtにある位置における膜厚Tの最適値からの誤差δTは、ほぼ次のように近似できる。なお、Tbeは膜厚の最適値であり、距離dtは曲線BCT1に沿って誤差δTが大きくなる方向の符号を正とする。 As described above, the Stokes parameters S1 to S3 obtained from the pattern formed by changing the film thickness T, the exposure amount D, and the focus position F change along a substantially continuous curve on the Poincare sphere. For this reason, for example, using the coefficient kT1 obtained by plotting the curve BCT1, the error δT from the optimum value of the film thickness T at the position dt from the point MPC indicating the optimum value in the curve BCT1 is substantially the following. It can be approximated as follows. Tbe is the optimum value of the film thickness, and the distance dt is positive in the direction in which the error δT increases along the curve BCT1.
δT=Tbe+kT1・dt …(6)
また、点MPCにおけるストークスパラメータS1〜S3の値を(S11,S21,S31)、その距離dtの位置におけるストークスパラメータS1〜S3の値を(S12,S22,S32)とすると、その距離dtは次のように計算できる。
dt2=(S12−S11)2+(S22−S21)2+(S32−S31)2 …(6)
δT = Tbe + kT1 · dt (6)
If the Stokes parameters S1 to S3 at the point MPC are (S11, S21, S31) and the Stokes parameters S1 to S3 at the distance dt are (S12, S22, S32), the distance dt is It can be calculated as follows.
dt 2 = (S12−S11) 2 + (S22−S21) 2 + (S32−S31) 2 (6)
そこで、上述の実施形態の図4の条件出しの代わりに、複数の条件振りウェハ10a〜10gを用いて、多数の装置条件のもとでストークスパラメータS1〜S3の計測を行い、この計測結果をポアンカレ球上にプロットしてもよい。この場合、一例として、ストークスパラメータS1〜S3の値の組が、図11(a)の曲線BCF1にほぼ平行な曲線BCF2に沿って変化するときの装置条件を第1の装置条件、ストークスパラメータS1〜S3の値の組が、図11(a)の曲線BCD1にほぼ平行な曲線BCD2に沿って変化するときの装置条件を第2の装置条件、ストークスパラメータS1〜S3の値の組が、図11(a)の曲線BCT1にほぼ平行な曲線BCT2に沿って変化するときの装置条件を第3の装置条件としてもよい。
Therefore, instead of setting the conditions in FIG. 4 of the above-described embodiment, the Stokes parameters S1 to S3 are measured under a number of apparatus conditions using a plurality of conditionally adjusted
これらの装置条件で実際の繰り返しパターン12が形成されたウェハ10の膜厚及び露光条件を評価する際には、例えば第3の装置条件で得られたストークスパラメータS1〜S3の組の点MPTと最適値の点MPCとの符号付きの距離dtmを求めることで、式(5)からその点MPTにおける膜厚Tの誤差を容易に算出できる。同様に、第1及び第2の装置条件でそれぞれ得られたストークスパラメータS1〜S3の組の点と最適値の点MPCとの符号付きの距離を求めることで、式(5)に対応する式からフォーカス位置F及び露光量Dの誤差を容易に算出できる。
When evaluating the film thickness and exposure conditions of the
また、図11(c)に示すように、ポアンカレ球上に良品範囲EGCを設定することも可能となる。一例として、ウェハ10のあるショットで計測されるストークスパラメータS1〜S3のそれぞれの平均値の組が良品範囲EGC内にあるときには、当該ショットに関しては膜厚T、露光量D、及びフォーカス位置Fが全部良品範囲にあるとみなすことができる。また、各装置条件に対してそれぞれ膜厚T、露光量D、又はフォーカス位置Fが良品範囲にあるときのストークスパラメータS1〜S3の範囲を個別に求めてもよい。
Further, as shown in FIG. 11C, it is possible to set a non-defective range EGC on the Poincare sphere. As an example, when the set of average values of the Stokes parameters S1 to S3 measured in a certain shot of the
また、上述の実施形態では、図4における条件出しにおいて、コータ・デベロッパ95におけるレジストの塗布及び露光装置100の露光により繰り返しパターンが形成された条件振りウェハ10a〜10gを用いてテンプレート情報(演算式(2D),(3D),(4D))を求め、このテンプレート情報を使用して、図5の評価時に、条件出しで利用したコータ・デベロッパ95の膜厚条件及び露光装置100の露光条件(露光量及びフォーカス位置)を求めた。しかしながら、図5の評価時に、そのテンプレート情報(演算式(2D),(3D),(4D))を用いて、コータ・デベロッパ95とは異なるコータ・デベロッパ(不図示)の膜厚条件、及び/又は露光装置100とは異なる露光装置(不図示)の露光条件を求めてもよい。この場合、コータ・デベロッパ95とは異なるコータ・デベロッパ、及び/又は露光装置100とは異なる露光装置でパターンが形成されたウェハを上述の図5におけるステップ158〜162のように評価して、ステップ164、166のようにコータ・デベロッパや露光装置を補正してもよい。また、コータ・デベロッパ95及び露光装置100でパターンが形成されたウェハを上述の図5におけるステップ158〜162のように評価して、その評価結果からステップ164、166で、コータ・デベロッパ95とは異なるコータ・デベロッパ、及び/又は露光装置100とは異なる露光装置を補正してもよい。
Further, in the above-described embodiment, in the condition determination in FIG. 4, the template information (calculation formula) is used by using the conditionally adjusted
また、検査部60は、膜厚条件や露光条件を求めるだけでなく、求めた膜厚条件や露光条件の良否判定を行ってもよい。この場合、信号出力部90は、良否判定結果に基づいて膜厚条件や露光条件が適切ではない旨の警告を露光装置100やホストコンピュータに提供してもよい。この良否判定は、例えば、求めた膜厚条件や露光条件と所定の閾値とを比較することによって行ってもよい。
Further, the
さらに、上述の実施形態では、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評価を使用してもよい。
また、上述の実施形態の膜厚条件及び露光条件の評価方法は、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に関して、レジストの膜厚条件及び露光条件の評価を行う場合にも適用できる。
Furthermore, 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), and the projection optical system in the
Further, the evaluation method of the film thickness condition and the exposure condition of the above-described embodiment is a resist film for 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). The present invention can also be applied when evaluating the thickness condition and the exposure condition.
さらに、上述の実施形態では、図1(a)の評価装置1の照明系20は、ウェハ10の表面の全面を前記偏光光で一括して照明し、撮像装置35(検出部)は、ウェハ10の表面の全面の像を撮像する撮像素子35bを有する。このため、ウェハ10の全面の各ショットに形成された繰り返しパターン12の膜厚及び露光条件を効率的に評価できる。
これに対して、ウェハ10(被検基板)の表面の一部を偏光光で照明する照明系と、ウェハ10の表面の一部の像を撮像する撮像素子と、ウェハ10の表面に平行なX方向及びY方向に移動可能なステージと、を備える評価装置(不図示)を使用してもよい。この変形例の評価装置では、そのステージによって、その照明系からの偏光光がウェハ10の表面の全面に順次照射されるように、ウェハ10が移動される。この変形例では、ウェハ10の表面を複数の部分に分割し、各部分に形成された繰り返しパターン12の膜厚及び露光条件が順次評価されることになる。この変形例の評価装置は小型にできるため、例えば露光装置100内にオン・ボディで組み込みことも可能となる。この場合には、評価装置のステージを露光装置100のウェハステージ(不図示)で兼用することも可能であるため、評価装置の構成をさらに簡素化できる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
On the other hand, an illumination system that illuminates a part of the surface of the wafer 10 (test substrate) with polarized light, an imaging device that captures an image of a part of the surface of the
なお、上記の実施形態では、ウェハからの光の偏光の状態を規定する条件をストークスパラメータで表している。しかしながら、その偏光の状態を規定する条件を、いわゆるジョーンズ標記で光学系の偏光特性を表すための2行の複素列ベクトルよりなるジョーンズベクトル(Jones Vector)で表してもよい。ジョーンズ標記は、例えば、参考文献「M.Totzeck, P.Graeupner, T.Heil, A.Goehnermeier, O.Dittmann, D.S.Kraehmer, V.Kamenov and D.G.Flagello: Proc. SPIE 5754, 23(2005)」に記載されているように、光学系の偏光特性を表すための、2行×2列の複素行列(偏光行列)よりなるジョーンズ行列(Jones Matrix)と、当該光学系によって変換される偏光状態を表すためのジョーンズベクトルとで記述される。 In the above embodiment, the conditions that define the polarization state of light from the wafer are represented by Stokes parameters. However, the condition that defines the polarization state may be expressed by a Jones vector (Jones Vector) composed of two rows of complex column vectors for expressing the polarization characteristics of the optical system in the so-called Jones notation. The Jones notation is described in, for example, the reference `` M. Totzeck, P. Graeupner, T. Heil, A. Goehnermeier, O. Dittmann, DSKraehmer, V. Kamenov and DGFlagello: Proc. SPIE 5754, 23 (2005) ''. As described, a Jones matrix (Jones Matrix) composed of a 2 × 2 complex matrix (polarization matrix) for representing the polarization characteristics of the optical system, and a polarization state converted by the optical system For the Jones vector.
また、偏光の状態を規定する条件をストークスパラメータ及びジョーンズベクトルの両方を用いて表してもよい。さらに、偏光の状態を規定する条件をいわゆるミューラ行列で表すこともできる。
また、上述の実施形態において、露光装置100は液浸露光法を用いるスキャニングステッパーでもよく、ドライ型のスキャニングステッパー又はステッパー等でもよい。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。
Further, a condition that defines the state of polarization may be expressed using both the Stokes parameter and the Jones vector. Furthermore, the conditions that define the state of polarization can be expressed by a so-called Mueller matrix.
In the above-described embodiment, the
なお、本実施形態において、光源部22からの光を偏光子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1(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、偏光子26に加えて1/2波長板を設けることにより、光源部22からの光を偏光子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、偏光子26を省略することができる。
In this embodiment, the linearly polarized light obtained by converting the light from the
また、本実施形態において、1/4波長板33は、受光系30の受光側凹面鏡31で反射された光の光路上に配置されているが、この配置に限定されない。例えば、1/4波長板33は照明系20に配置させてもよい。具体的には、照明系20において、導光ファイバ24からの光が偏光子26を通過した光の光路上に配置されてもよい。この場合、偏光子26と照明側凹面鏡25との間の光路上に配置される。
In the present embodiment, the
また、図12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、コータ・デベロッパ95によってウェハにレジストを塗布する工程、露光装置100によりマスクのパターンをウェハに露光する露光工程、及びコータ・デベロッパ95によって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によりウェハからの光を用いて膜厚及び露光条件等を評価する検査工程が実行される。
Further, as shown in FIG. 12, a semiconductor device (not shown) includes a design process (step 221) for designing the function and performance of the device, and a mask manufacturing process (mask) for manufacturing a mask (reticle) based on the design process (step 221). 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 process of applying a resist to the wafer by the coater /
このようなデバイス製造方法において、前述の評価装置1を用いて膜厚及び露光条件を評価し、この評価結果に基づいて例えばその膜厚の条件及び/又は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 device manufacturing method, the film thickness and the exposure condition are evaluated using the
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.
1…評価装置、5…ステージ、10…ウェハ、10a…条件振りウェハ、20…照明系、30…受光系、35…撮像部、40…画像処理部、50…演算部、60…検査部、85…記憶部、95…コータ・デベロッパ、100…露光装置
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記照明部の照明により前記表面から反射した光を受光し、該光の偏光状態を規定する条件を検出する検出部と、
所定パターンを形成する際の膜厚条件及び露光条件と、偏光状態を規定する条件との関係を示すデータと、前記表面から反射した光の偏光状態を規定する条件に基づいて、前記被検パターンを形成した際の膜厚条件と前記被検パターンを形成した際の露光条件との少なくとも一方の条件を評価する演算部と、
を備える評価装置。 An illumination unit that illuminates polarized light on the surface of the test substrate on which the test pattern is formed;
A detector that receives light reflected from the surface by illumination of the illuminator and detects a condition that defines a polarization state of the light;
Based on the data indicating the relationship between the film thickness condition and the exposure condition when forming the predetermined pattern and the condition defining the polarization state, and the condition defining the polarization state of the light reflected from the surface, the test pattern An arithmetic unit that evaluates at least one of a film thickness condition when forming the test pattern and an exposure condition when forming the test pattern;
An evaluation apparatus comprising:
前記データは、前記膜厚条件及び前記露光条件と、前記膜厚条件及び前記露光条件の変化において一方の変化に対して他方の変化がより大きくなる規定条件との関係を示す請求項1に記載の評価装置。 The condition that defines the state of polarization includes a plurality of defining conditions,
2. The data according to claim 1, wherein the data indicates a relationship between the film thickness condition and the exposure condition, and a prescribed condition in which a change in the other is larger with respect to one change in the change in the film thickness condition and the exposure condition. Evaluation device.
前記表面に前記被検パターンを形成した際の膜厚条件及び露光条件の少なくとも一方の条件を評価するための前記データを、既知の前記膜厚条件及び既知の前記露光条件でパターンが形成された基板の表面から射出した光の偏光の状態を規定する条件に基づいて求める請求項1又は2に記載の評価装置。 The computing unit is
The data for evaluating at least one of the film thickness condition and the exposure condition when the test pattern is formed on the surface, the pattern was formed under the known film thickness condition and the known exposure condition. The evaluation apparatus according to claim 1, wherein the evaluation apparatus is obtained based on a condition that defines a polarization state of light emitted from the surface of the substrate.
前記演算部は、
前記所定パターンを形成する際の前記膜厚条件及び前記露光条件の変化に対する前記第1規定条件及び前記第2規定条件の変化に基づいて前記データを求める請求項3に記載の評価装置。 The conditions defining the state of polarization include a first defining condition and a second defining condition,
The computing unit is
The evaluation apparatus according to claim 3, wherein the data is obtained based on changes in the first prescribed condition and the second prescribed condition with respect to changes in the film thickness condition and the exposure condition when forming the predetermined pattern.
前記膜厚条件は、前記薄膜形成装置によって形成された前記薄膜の厚さを含み、前記露光条件は、前記露光装置における露光の露光量及びフォーカス状態を含み、
前記データは、前記膜厚条件、前記露光量、及び前記フォーカス状態と、前記偏光状態を規定する条件との関係を示し、
前記演算部は、前記表面から反射した光の偏光状態を規定する条件に基づいて、前記被検パターンを形成した際の前記膜厚条件、前記露光量、及び前記フォーカス状態の少なくとも一つの条件を評価する請求項1〜5のいずれか一項に記載の評価装置。 The test pattern formed on the surface is formed through a lithography process including thin film formation by a thin film forming apparatus and exposure by an exposure apparatus,
The film thickness condition includes a thickness of the thin film formed by the thin film forming apparatus, and the exposure condition includes an exposure amount and a focus state of exposure in the exposure apparatus,
The data indicates a relationship between the film thickness condition, the exposure amount, the focus state, and a condition that defines the polarization state.
The arithmetic unit determines at least one of the film thickness condition, the exposure amount, and the focus state when the test pattern is formed based on a condition that defines a polarization state of light reflected from the surface. The evaluation device according to any one of claims 1 to 5 to be evaluated.
前記膜厚条件は、前記感光膜の厚さを含む請求項6に記載の評価装置。 The thin film forming apparatus includes a photosensitive film forming apparatus that forms a photosensitive film on the substrate,
The evaluation apparatus according to claim 6, wherein the film thickness condition includes a thickness of the photosensitive film.
前記検出部は、前記被検基板の表面の全面の像を撮像する撮像素子を有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の評価装置。 The illumination unit illuminates the entire surface of the substrate to be tested with the polarized light in a lump.
The evaluation device according to claim 1, wherein the detection unit includes an image sensor that captures an image of the entire surface of the substrate to be tested.
前記検出部は、前記被検基板の表面の一部の像を撮像する撮像素子を有し、
前記照明部からの前記偏光光が前記被検基板の表面の全面に順次照射されるように、前記被検基板を移動可能なステージを備える請求項1〜7のいずれか一項に記載の評価装置。 The illumination unit illuminates a part of the surface of the test substrate with the polarized light,
The detection unit includes an image sensor that captures an image of a part of the surface of the test substrate;
The evaluation according to any one of claims 1 to 7, further comprising a stage capable of moving the test substrate so that the polarized light from the illumination unit is sequentially irradiated onto the entire surface of the test substrate. apparatus.
基板の表面にパターンを露光する露光装置と、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の評価装置と、を備え、
前記評価装置の評価結果に応じて前記塗布装置及び前記露光装置の少なくとも一方を調整する露光システム。 A coating apparatus for coating a photosensitive film on the surface of the substrate;
An exposure apparatus that exposes a pattern on the surface of the substrate;
An evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 9,
An exposure system that adjusts at least one of the coating apparatus and the exposure apparatus according to an evaluation result of the evaluation apparatus.
前記偏光光の照明により前記表面から反射した光を受光し、該光の偏光状態を規定する条件を検出することと、
所定パターンを形成する際の膜厚条件及び露光条件と、偏光状態を規定する条件との関係を示すデータと、前記表面から反射した光の偏光状態を規定する条件に基づいて、前記被検パターンを形成した際の膜厚条件と前記被検パターンを形成した際の露光条件との少なくとも一方の条件を評価することと、
を含む評価方法。 Illuminating polarized light on the surface of the test substrate having a test pattern formed on the surface;
Receiving light reflected from the surface by illumination of the polarized light and detecting a condition that defines a polarization state of the light;
Based on the data indicating the relationship between the film thickness condition and the exposure condition when forming the predetermined pattern and the condition defining the polarization state, and the condition defining the polarization state of the light reflected from the surface, the test pattern Evaluating at least one of the film thickness condition when forming the exposure condition and the exposure condition when forming the test pattern;
Evaluation method including
前記データは、前記膜厚条件及び前記露光条件と、前記膜厚条件及び前記露光条件の変化において一方の変化に対して他方の変化がより大きくなる規定条件との関係を示す請求項11に記載の評価方法。 The condition that defines the state of polarization includes a plurality of defining conditions,
The said data shows the relationship between the said film thickness condition and the said exposure condition, and the prescription | regulation conditions from which the other change becomes larger with respect to one change in the change of the said film thickness condition and the said exposure condition. Evaluation method.
前記表面に前記被検パターンを形成した際の膜厚条件及び露光条件の少なくとも一方の条件を評価するための前記データを、既知の前記膜厚条件及び既知の前記露光条件でパターンが形成された基板の表面から射出した光の偏光の状態を規定する条件に基づいて求めることを含む請求項11又は12に記載の評価方法。 Evaluating at least one of the film thickness condition when the test pattern is formed and the exposure condition when the test pattern is formed is
The data for evaluating at least one of the film thickness condition and the exposure condition when the test pattern is formed on the surface, the pattern was formed under the known film thickness condition and the known exposure condition. 13. The evaluation method according to claim 11, further comprising: obtaining based on a condition that defines a polarization state of light emitted from the surface of the substrate.
前記被検パターンを形成した際の膜厚条件と前記被検パターンを形成した際の露光条件との少なくとも一方の条件を評価することは、
前記所定パターンを形成する際の前記膜厚条件及び前記露光条件の変化に対する前記第1規定条件及び前記第2規定条件の変化に基づいて前記データを求めることを含む請求項13に記載の評価方法。 The conditions defining the state of polarization include a first defining condition and a second defining condition,
Evaluating at least one of the film thickness condition when the test pattern is formed and the exposure condition when the test pattern is formed is
The evaluation method according to claim 13, further comprising obtaining the data based on changes in the first prescribed condition and the second prescribed condition with respect to changes in the film thickness condition and the exposure condition when forming the predetermined pattern. .
前記膜厚条件は、前記薄膜形成装置によって形成された前記薄膜の厚さを含み、前記露光条件は、前記露光装置における露光の露光量及びフォーカス状態を含み、
前記データは、前記膜厚条件、前記露光量、及び前記フォーカス状態と、前記偏光状態を規定する条件との関係を示し、
前記被検パターンを形成した際の膜厚条件と前記被検パターンを形成した際の露光条件との少なくとも一方の条件を評価することは、
前記表面から反射した光の偏光状態を規定する条件に基づいて、前記被検パターンを形成した際の前記膜厚条件、前記露光量、及び前記フォーカス状態の少なくとも一つの条件を評価することを含む請求項11〜15のいずれか一項に記載の評価方法。 The test pattern formed on the surface is formed through a lithography process including thin film formation by a thin film forming apparatus and exposure by an exposure apparatus,
The film thickness condition includes a thickness of the thin film formed by the thin film forming apparatus, and the exposure condition includes an exposure amount and a focus state of exposure in the exposure apparatus,
The data indicates a relationship between the film thickness condition, the exposure amount, the focus state, and a condition that defines the polarization state.
Evaluating at least one of the film thickness condition when the test pattern is formed and the exposure condition when the test pattern is formed is
Evaluating at least one of the film thickness condition, the exposure amount, and the focus state when the test pattern is formed based on a condition that defines a polarization state of light reflected from the surface. The evaluation method as described in any one of Claims 11-15.
前記膜厚条件は、前記感光膜の厚さを含む請求項16に記載の評価方法。 The thin film forming apparatus includes a photosensitive film forming apparatus that forms a photosensitive film on the substrate,
The evaluation method according to claim 16, wherein the film thickness condition includes a thickness of the photosensitive film.
前記被検基板の表面から反射した光を受光するときに、該表面の全面の像を撮像する請求項11〜17のいずれか一項に記載の評価方法。 When illuminating the surface of the test substrate with the polarized light, illuminate the entire surface.
The evaluation method according to any one of claims 11 to 17, wherein when receiving light reflected from the surface of the test substrate, an image of the entire surface is picked up.
基板の表面にパターンを露光することと、
請求項11〜18のいずれか一項に記載の評価方法を用いて前記パターンを形成した際の膜厚条件及び露光条件の少なくとも一方の条件を評価することと、
前記評価方法の評価結果に応じて前記基板に対する前記感光膜の膜厚条件及び前記パターンの露光条件の少なくとも一方を補正する半導体デバイス製造方法。 Applying a photosensitive film to the surface of the substrate;
Exposing the pattern to the surface of the substrate;
Evaluating at least one of a film thickness condition and an exposure condition when the pattern is formed using the evaluation method according to any one of claims 11 to 18,
A semiconductor device manufacturing method for correcting at least one of a film thickness condition of the photosensitive film on the substrate and an exposure condition of the pattern according to an evaluation result of the evaluation method.
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2013
- 2013-11-20 JP JP2013240399A patent/JP2015099898A/en active Pending
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