JP4112579B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP4112579B2
JP4112579B2 JP2005262994A JP2005262994A JP4112579B2 JP 4112579 B2 JP4112579 B2 JP 4112579B2 JP 2005262994 A JP2005262994 A JP 2005262994A JP 2005262994 A JP2005262994 A JP 2005262994A JP 4112579 B2 JP4112579 B2 JP 4112579B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exposure
monitor
pattern
base film
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005262994A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006041549A (en
Inventor
昌史 浅野
信洋 小峰
壮一 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2005262994A priority Critical patent/JP4112579B2/en
Publication of JP2006041549A publication Critical patent/JP2006041549A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4112579B2 publication Critical patent/JP4112579B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

本発明は、微細加工パターンの幅を高精度にモニタする方法に関する。さらには、そのモニタ方法を用いた露光方法、エッチング方法、半導体デバイスの製造方法及び露光処理装置に関する。   The present invention relates to a method for monitoring the width of a microfabricated pattern with high accuracy. Furthermore, the present invention relates to an exposure method, an etching method, a semiconductor device manufacturing method, and an exposure processing apparatus using the monitoring method.

半導体デバイスの性能は、微細パターンの寸法精度に大きく支配されている。微細加工においては、フォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクとして、絶縁膜あるいは導電膜等の下地膜をドライエッチング加工する。半導体デバイス製造において、半導体基板面内における加工寸法精度の向上は大きな課題の一つであり、フォトリソグラフィやドライエッチングの加工寸法精度を向上させるための諸パラメータを、より高精度に制御することが求められている。   The performance of semiconductor devices is largely governed by the dimensional accuracy of fine patterns. In microfabrication, a base film such as an insulating film or a conductive film is dry-etched using a resist pattern formed by photolithography as a mask. In semiconductor device manufacturing, improvement of processing dimensional accuracy in the semiconductor substrate surface is one of the major issues, and it is necessary to control parameters for improving processing dimensional accuracy of photolithography and dry etching with higher accuracy. It has been demanded.

フォトリソグラフィ工程は、露光装置、例えば縮小投影露光装置(ステッパ)を用いて、感光剤であるレジスト膜を塗布した半導体基板上に半導体デバイスパターンの転写を行う工程である。具体的には、光源から出た光が転写すべき半導体デバイスパターンが描画されたレチクルを透過し、光学系で縮小された後、半導体基板へ投影されレジストパターンが形成される。縮小投影露光装置を用いたパターン形成において、露光装置の解像力は光学理論から以下の式によって与えられる。   The photolithography process is a process of transferring a semiconductor device pattern onto a semiconductor substrate coated with a resist film as a photosensitive agent using an exposure apparatus, for example, a reduction projection exposure apparatus (stepper). Specifically, light emitted from a light source passes through a reticle on which a semiconductor device pattern to be transferred is drawn, is reduced by an optical system, and then projected onto a semiconductor substrate to form a resist pattern. In pattern formation using a reduction projection exposure apparatus, the resolving power of the exposure apparatus is given by the following equation from optical theory.


R=kλ/NA (1)

DOF=kλ/NA (2)

ここで、Rは解像力、DOFは焦点深度を表わす。また、各々のパラメータは、k、kがプロセス係数、λは露光光波長、NAは開口数を表わす。したがって、半導体デバイスの微細化の要求に対して、これまでは露光波長の短波長化、投影レンズの高NA化とそれに伴ったプロセス改善が行われてきた。しかしながら、近年の半導体デバイスのさらなる微細化要求に対しては、露光量裕度および焦点深度の確保が極めて困難となってきている。このため、少ない露光マージンを有効に活用し、歩留まりの低下を招くことなく、加工寸法精度の向上を図るために、より高精度な露光量およびフォーカス管理が求められている。

R = k 1 λ / NA (1)

DOF = k 2 λ / NA 2 (2)

Here, R represents the resolving power and DOF represents the depth of focus. In each parameter, k 1 and k 2 are process coefficients, λ is an exposure light wavelength, and NA is a numerical aperture. Therefore, in response to the demand for miniaturization of semiconductor devices, the exposure wavelength has been shortened, the projection lens has a higher NA, and the process has been improved accordingly. However, it has become extremely difficult to secure the exposure latitude and the depth of focus in response to recent demands for further miniaturization of semiconductor devices. For this reason, more accurate exposure amount and focus management are required in order to effectively utilize a small exposure margin and improve the processing dimension accuracy without causing a decrease in yield.

例えば、半導体基板上に多数の半導体デバイスパターンを同じ設定露光量で露光した場合でも、半導体基板表面の平坦性、レジスト膜の半導体基板面内膜厚分布あるいは、露光後ベーク(PEB)や現像の半導体基板面内不均一性等が原因となって半導体基板面内で適正露光量がばらつき、そのために歩留まりの低下をきたしていた。   For example, even when a large number of semiconductor device patterns are exposed on the semiconductor substrate with the same set exposure amount, the flatness of the semiconductor substrate surface, the thickness distribution of the resist film in the semiconductor substrate surface, or post-exposure baking (PEB) or development Due to non-uniformity within the surface of the semiconductor substrate, etc., the appropriate exposure amount varies within the surface of the semiconductor substrate, resulting in a decrease in yield.

露光量管理に注目すると、インテグレーティッド・サーキット・メトロロジ、インスペクション・アンド・プロセスコントロール4(SPIE Vol.1261 Integrated Circuit Metrology, Inspection, and Process Control 4 (1990) p.315)や特開2000−310850号公報には、露光量モニタ法の提案がなされている。これらの提案の特徴は、使用する縮小投影露光装置において半導体基板上で解像しないピッチで、透過部と遮光部の寸法比(デューティー比)を一方向に連続的に変えたパターンを配置したレチクルにより、露光量に傾斜分布を持たせて露光する点である。この方法によれば、レジストマスクパターン形成の実効的な適正露光量の変動分布を知ることができる。   Focusing on exposure dose management, Integrated Circuit Metrology, Inspection and Process Control 4 (SPIE Vol.1261 Integrated Circuit Metrology, Inspection, and Process Control 4 (1990) p.315) and JP 2000-310850 A The publication proposes an exposure amount monitoring method. The feature of these proposals is that the reticle in which the pattern in which the dimensional ratio (duty ratio) of the transmission part and the light-shielding part is continuously changed in one direction is arranged at a pitch not resolving on the semiconductor substrate in the reduction projection exposure apparatus to be used. Thus, the exposure is performed with an inclination distribution. According to this method, it is possible to know the fluctuation distribution of the effective appropriate exposure amount for forming the resist mask pattern.

また、フォトリソグラフィ工程後における半導体基板上のパターン寸法精度のばらつきを低減させるために、半導体基板を幾つかのエリアに区分し、エリアごとに露光量を設定するという露光方法が特開平10−270320号公報に提案されている。しかしながら、この方法では、設定露光量の近似精度があまり高くないことから、効果的な補正法とはなりえていないように思われる。   Further, in order to reduce variation in pattern dimensional accuracy on the semiconductor substrate after the photolithography process, an exposure method in which the semiconductor substrate is divided into several areas and an exposure amount is set for each area is disclosed in JP-A-10-270320. Proposed in the Gazette. However, this method does not seem to be an effective correction method because the approximation accuracy of the set exposure dose is not so high.

ドライエッチング工程は、フォトリソグラフィ工程に引き続き行われる。ドライエッチング工程では、フォトリソグラフィ工程によって形成されたレジストパターンをマスクにして、ガスプラズマを形成して生成したイオンを衝突させることで、半導体基板上の下地膜をエッチング加工する。ドライエッチングの加工寸法精度は、基板温度、ガス流量、プラズマ密度、セルフバイアス電圧などのエッチング条件ばかりでなく、レジストマスクの形状も影響する。従って、ドライエッチングとフォトリソグラフィそれぞれの影響を分離して測定することは困難で、直接にモニタすることが不可能となっている。   The dry etching process is performed subsequent to the photolithography process. In the dry etching process, the base film on the semiconductor substrate is etched by colliding ions generated by forming gas plasma using the resist pattern formed in the photolithography process as a mask. The processing dimensional accuracy of dry etching affects not only the etching conditions such as the substrate temperature, gas flow rate, plasma density, and self-bias voltage, but also the shape of the resist mask. Therefore, it is difficult to measure separately the effects of dry etching and photolithography, and it is impossible to monitor directly.

また、高精度な微細加工制御の達成には、同時に微細パターンの幅モニタ技術も重要となる。従来から、この幅モニタには、走査型電子顕微鏡(SEM)が用いられてきた。しかしながら、SEM測定には、(イ)パターン微細化により、SEMの測定限界に近くなり、十分な測定精度が得られないこと、(ロ)電子ビーム照射により、レジスト膜、下地膜あるいは半導体基板にダメージを与えやすいことなどの問題点があった。 In addition, in order to achieve high-precision microfabrication control, a fine pattern width monitoring technique is also important. Conventionally, a scanning electron microscope (SEM) has been used for this width monitor. However, in SEM measurement, (a) it is close to the measurement limit of SEM due to pattern miniaturization, and sufficient measurement accuracy cannot be obtained, and (b) the resist film, underlying film or semiconductor substrate is irradiated by electron beam irradiation. There were problems such as being easy to damage.

上述したように、微細加工においては、半導体デバイスのパターン寸法の加工精度や均一性を求めるために、フォトリソグラフィの露光条件やドライエッチングのエッチング条件等を高精度に制御することが重要となる。しかし、微細パターンを、半導体基板にダメージを与えることなく簡便で、かつ高精度に測定する方法に問題があった。しかも、フォトリソグラフィとドライエッチング各工程の微細加工に与える影響を分離して高精度に測定することが困難であるため、半導体デバイスの加工制御が効果的にできないという問題があった。   As described above, in microfabrication, in order to obtain the processing accuracy and uniformity of the pattern dimensions of a semiconductor device, it is important to control the exposure conditions of photolithography, the etching conditions of dry etching, and the like with high precision. However, there is a problem in a method for measuring a fine pattern easily and accurately without damaging the semiconductor substrate. In addition, since it is difficult to measure with high accuracy by separating the influences on the microfabrication of each step of photolithography and dry etching, there is a problem that the processing control of the semiconductor device cannot be effectively performed.

本発明は、このような課題を解決し、微細加工の精度及び均一性を向上させることが可能な半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can solve such problems and improve the precision and uniformity of microfabrication.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様は、(イ)複数に区分された半導体基板の露光領域に、露光領域毎の露光量を半導体基板の位置座標の関数で近似して設定する工程と、(ロ)半導体基板上に、下地膜を形成する工程と、(ハ)下地膜上に、光透過特性が一方向に単調に変化する回折格子からなる露光モニタパターンを転写してモニタレジストパターンを形成する工程と、(ニ)モニタレジストパターンをマスクとして下地膜を設定されたエッチング条件で選択的にエッチングしてモニタ下地膜パターンを形成する工程と、(ホ)一方向のモニタ下地膜パターンの幅とモニタレジストパターンの幅との差のずれ幅分布を露光領域毎に測定する工程と、(ヘ)ずれ幅分布のばらつきを、基準値と比較し、ばらつきが基準値より小さい場合は、露光領域の露光量の設定を保持したまま次の処理を行い、もし、ばらつきが基準値を越えている場合は、ずれ幅分布を再度、半導体基板の位置座標の関数で近似して露光領域毎の新たな露光量を算出し設定する工程とを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法であることを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the first aspect of the present invention is as follows. (A) In an exposure area of a semiconductor substrate divided into a plurality, the exposure amount for each exposure area is approximated by a function of the position coordinates of the semiconductor substrate. (B) forming a base film on the semiconductor substrate; and (c) transferring an exposure monitor pattern comprising a diffraction grating whose light transmission characteristics change monotonously in one direction on the base film. Forming a monitor resist pattern; (d) forming a monitor base film pattern by selectively etching the base film under a set etching condition using the monitor resist pattern as a mask; and (e) monitoring in one direction. The step of measuring the deviation width distribution of the difference between the width of the base film pattern and the width of the monitor resist pattern for each exposure area, and (f) comparing the deviation of the deviation width distribution with the reference value. In this case, the following processing is performed while maintaining the exposure amount setting of the exposure area. If the variation exceeds the reference value, the deviation width distribution is approximated again by a function of the position coordinates of the semiconductor substrate. The present invention is summarized as a semiconductor device manufacturing method including a step of calculating and setting a new exposure amount for each exposure region.

本発明の第2の態様は、(イ)複数に区分された半導体基板の露光領域毎に、露光量を設定する工程と、(ロ)半導体基板上に、下地膜を形成する工程と、(ハ)下地膜上にレジスト膜を塗付する工程と、(ニ)下地膜上に、光透過特性が一方向に単調に変化する回折格子からなる露光モニタパターンを転写してモニタレジストパターンを形成する工程と、(ホ)一方向のモニタレジストパターンのずれ幅を露光領域毎に測定する工程と、(ヘ)モニタレジストパターンをマスクとして下地膜を設定されたエッチング条件で選択的にエッチングしてモニタ下地膜パターンを形成する工程と、(ト)一方向のモニタ下地膜パターンのずれ幅を露光領域ごとに測定する工程と、(チ)モニタ下地膜パターンのずれ幅とモニタレジストパターンのずれ幅との差を取り、ずれ幅差分布を取得し、ずれ幅のばらつきを基準値と比較し、ばらつきが基準値より小さい場合は、エッチング条件の設定を保持したまま次の処理を行い、もし、ばらつきが前記基準値を越えている場合は、エッチング条件の設定を変更し新たなエッチング条件を設定する工程とを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法であることを要旨とする。   The second aspect of the present invention includes: (a) a step of setting an exposure amount for each exposure region of a semiconductor substrate divided into a plurality; and (b) a step of forming a base film on the semiconductor substrate; C) A step of applying a resist film on the base film, and (d) a monitor resist pattern formed by transferring an exposure monitor pattern made of a diffraction grating whose light transmission characteristics change monotonously in one direction on the base film. (E) a step of measuring the deviation width of the monitor resist pattern in one direction for each exposure region; and (f) selectively etching the base film under the etching conditions set by using the monitor resist pattern as a mask. A step of forming a monitor base film pattern, (g) a step of measuring the shift width of the monitor base film pattern in one direction for each exposure region, and (h) the shift width of the monitor base film pattern and the monitor resist pattern Take the difference from the width, obtain the deviation width difference distribution, compare the deviation of the deviation width with the reference value, and if the fluctuation is smaller than the reference value, perform the following process while maintaining the etching condition settings. When the variation exceeds the reference value, the gist of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, including a step of changing a setting of etching conditions and setting a new etching condition.

本発明によれば、微細加工の精度及び均一性を向上させることが可能な半導体デバイスの製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor device which can improve the precision and uniformity of microfabrication can be provided.

以下図面を参照して、本発明の第1及び第2の実施の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Hereinafter, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係わるモニタ方法においては、図1(a)に示すように、半導体基板1上に堆積した、例えばシリコン酸化膜(SiO)よりなる下地膜2表面に、表面とのなす角が緩やかな角度θの傾斜側壁20と90度に近い急角度側壁21とを有するモニタレジストパターン13を形成する。モニタレジストパターン13をマスクとして下地膜2をドライエッチングした後、モニタレジストパターン13を除去し、図1(b)に示すモニタ下地膜パターン12のずれ幅Δsを測定する。
(First embodiment)
In the monitoring method according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1 (a), deposited on the semiconductor substrate 1, the base film 2 surface made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2), A monitor resist pattern 13 having an inclined side wall 20 having a gentle angle θ with the surface and a steep side wall 21 close to 90 degrees is formed. After the base film 2 is dry-etched using the monitor resist pattern 13 as a mask, the monitor resist pattern 13 is removed, and the deviation width Δs of the monitor base film pattern 12 shown in FIG. 1B is measured.

モニタレジストパターン13の側壁形状は、例えば反応性イオンエッチング(RIE)のような異方性ドライエッチングの場合、パターンの仕上がり幅に影響する。即ち、半導体基板面に対し垂直方向に加工が進むRIE工程では、モニタレジストパターン13の急角度側壁21にはほとんどイオンは照射されないが、傾斜側壁20はイオンで叩かれることになり、エッチングされてしまう。傾斜側壁20においては、RIE中に、モニタレジストパターン13のエッジ位置が、縮小後退することになる。一般的に、この後退幅Δsは、パターン側壁の傾斜角θの大きさに依存し、小さな傾斜角程大きくなる。一方、垂直に近い急角度側壁21においては、エッジ位置はほとんど後退しない。エッジ位置の後退したずれ幅Δsは、従って,RIEの加工パターン寸法に対する影響を増幅して反映したものであり、RIEの加工精度の評価に利用することができる。また、ずれ幅Δsの面内分布よりRIE加工の均一性が調べられる。   The side wall shape of the monitor resist pattern 13 affects the finished width of the pattern in the case of anisotropic dry etching such as reactive ion etching (RIE). That is, in the RIE process in which processing is performed in a direction perpendicular to the semiconductor substrate surface, the steep angle side wall 21 of the monitor resist pattern 13 is hardly irradiated with ions, but the inclined side wall 20 is hit by ions and etched. End up. In the inclined side wall 20, the edge position of the monitor resist pattern 13 is reduced and retracted during RIE. In general, the receding width Δs depends on the inclination angle θ of the pattern side wall, and becomes larger as the inclination angle becomes smaller. On the other hand, in the steep angle side wall 21 close to the vertical, the edge position hardly recedes. Accordingly, the backward shift width Δs of the edge position reflects and amplifies the influence on the processing pattern size of RIE, and can be used for evaluation of processing accuracy of RIE. Further, the uniformity of RIE processing can be examined from the in-plane distribution of the deviation width Δs.

本発明の第1の実施の形態のフォトリソグラフィ工程の説明に用いる露光装置50は、図2に示すような縮小投影露光装置(ステッパ)で、縮小比は1:5としている。光源41、シャッタ42及び照明レンズ系44により照明光学系40が構成されている。光源41として波長λ:248nmのクリプトンフロライド(KrF)エキシマレーザを用い、照明レンズ系44には、フライアンレンズ及びコンデンサレンズが含まれる。照明光学系のコヒーレンスファクタσは、0.75である。投影光学系46は、投影レンズと瞳絞り等により構成され、レンズ開口数NAは、0.6である。露光光7は、ステージ48上の半導体基板1に、照明光学系45と投影光学系46との間に設置されたレチクル4のパターンを縮小投影する。ショット当りの露光範囲は、20mm角である。なお、説明の便宜上、露光装置50の縮小比を1:5としているが、任意の縮小比でもよいことは勿論である。以下の説明において、レチクル4上のパターンの寸法としては、断りのない限り半導体基板1上に縮小投影された寸法に換算して記述する。   The exposure apparatus 50 used in the description of the photolithography process of the first embodiment of the present invention is a reduction projection exposure apparatus (stepper) as shown in FIG. 2, and the reduction ratio is 1: 5. An illumination optical system 40 is configured by the light source 41, the shutter 42, and the illumination lens system 44. A krypton fluoride (KrF) excimer laser with a wavelength λ: 248 nm is used as the light source 41, and the illumination lens system 44 includes a flyan lens and a condenser lens. The coherence factor σ of the illumination optical system is 0.75. The projection optical system 46 includes a projection lens, a pupil stop, and the like, and the lens numerical aperture NA is 0.6. The exposure light 7 reduces and projects the pattern of the reticle 4 placed between the illumination optical system 45 and the projection optical system 46 onto the semiconductor substrate 1 on the stage 48. The exposure range per shot is 20 mm square. For convenience of explanation, the reduction ratio of the exposure apparatus 50 is 1: 5, but it is needless to say that any reduction ratio may be used. In the following description, the dimensions of the pattern on the reticle 4 are described in terms of the dimensions projected on the semiconductor substrate 1 unless otherwise noted.

本発明の第1の実施の形態の説明に用いるレジストの感度曲線は、図3に示されるように、ある露光量EXc以上で感度を持つ。EXc以上の露光量で露光されたレジスト膜は現像工程で溶解することで膜厚は減少し、EX0以上の露光量で完全に溶解する。通常は余裕を見てEX0以上の露光量EXが与えられる。EXcとEX0間は中間領域でレジスト膜は膜減りするものの除去されずに基板表面に残る。なお、露光量をEX0よりはるかに大きくして、所謂オーバ露光するとレジスト残膜はないものの、残すべきレジストパターン幅も減少してしまう。露光量の設定は、従って、EXとしては数10%オーバの露光量が用いられる。   As shown in FIG. 3, the resist sensitivity curve used in the description of the first embodiment of the present invention has sensitivity at a certain exposure amount EXc or more. The resist film exposed at an exposure amount of EXc or higher is dissolved in the development step to reduce the film thickness, and is completely dissolved at an exposure amount of EX0 or higher. Normally, an exposure amount EX of EX0 or more is given with a margin. Between EXc and EX0, although the resist film is reduced in the intermediate region, it remains on the substrate surface without being removed. If the exposure amount is set to be much larger than EX0 and so-called overexposure, although there is no residual resist film, the width of the resist pattern to be left is also reduced. Therefore, the exposure amount is set such that an exposure amount several tens of percent over is used as EX.

図4(a)に示すレチクル4aは、石英基板等の透明基板5の一部に露光光を遮断する遮光膜6が設けてある。一般的に、遮光膜6としてはクロム等の金属膜が用いられるが、露光光に対して十分な遮光性を有すれば他の材料、例えば合金、金属酸化物あるいは有機物等であってもよい。このレチクルを用いて、レジスト膜を塗布した半導体基板1を露光量EXで露光すると、図4(b)に示すように、レチクル4aの遮光膜6のエッジに相当する露光位置で、露光量が0からEXに急激に変化する光学像を得る。ここでは、レチクル4aの遮光膜6の露光光透過率は0%、遮光膜6のない透明基板5だけの透過部では100%としている。この光学像はレジストの感度曲線に従ってレジスト膜に転写され、図4(c)に示すように、レジストパターン11が形成されることになる。半導体基板1上に形成されたレジストパターン11のエッジは、図4(b)に示す露光強度に従い,ほぼ垂直の急角度側壁21となる。   The reticle 4a shown in FIG. 4A is provided with a light shielding film 6 that blocks exposure light on a part of a transparent substrate 5 such as a quartz substrate. In general, a metal film such as chromium is used as the light-shielding film 6, but other materials such as alloys, metal oxides, or organic substances may be used as long as they have a sufficient light-shielding property against exposure light. . When this reticle is used to expose the semiconductor substrate 1 coated with a resist film with an exposure amount EX, as shown in FIG. 4B, the exposure amount is at an exposure position corresponding to the edge of the light shielding film 6 of the reticle 4a. An optical image that changes rapidly from 0 to EX is obtained. Here, the exposure light transmittance of the light shielding film 6 of the reticle 4a is 0%, and the transmission part of the transparent substrate 5 without the light shielding film 6 is 100%. This optical image is transferred to the resist film according to the sensitivity curve of the resist, and a resist pattern 11 is formed as shown in FIG. The edge of the resist pattern 11 formed on the semiconductor substrate 1 becomes a substantially vertical steep side wall 21 according to the exposure intensity shown in FIG.

次に、図5に示すように、透明基板5上に、ピッチPが次の条件を満たす細い遮光膜6の回折格子を配置した露光テストパターン15のレチクル4bについて考える。   Next, as shown in FIG. 5, consider a reticle 4b of an exposure test pattern 15 in which a diffraction grating of a thin light-shielding film 6 whose pitch P satisfies the following conditions is arranged on a transparent substrate 5.


P<λ/NA(1+σ) --- (3)

ただし、Pは縮小投影されたパターンのピッチであり、先に述べたように、レチクル4b上では5倍の寸法となる。ピッチPが(3)式の条件を満たすとき、レチクル4bで投影されるパターンは、基板上では解像されない。本発明の第1の実施の形態の露光装置50(λ:248nm、NA:0.6、σ:0.75)の場合(3)式の条件を満たすピッチPは、略234nm以下となる。図6に示すように、露光強度EXの露光光7がレチクル4bの露光テストパターン15により回折されるが、1次回折光9は露光装置の投影光学系46の瞳絞り10で遮られ、半導体基板面上に到達しない。即ち、半導体基板面上では、一様な0次回折光8の分布が生じるだけで、回折格子パターンは結像されない。

P <λ / NA (1 + σ) --- (3)

However, P is the pitch of the reduced projected pattern, and, as described above, has a size five times on the reticle 4b. When the pitch P satisfies the condition of the expression (3), the pattern projected by the reticle 4b is not resolved on the substrate. In the case of the exposure apparatus 50 (λ: 248 nm, NA: 0.6, σ: 0.75) of the first embodiment of the present invention, the pitch P that satisfies the condition of the expression (3) is about 234 nm or less. As shown in FIG. 6, the exposure light 7 having the exposure intensity EX is diffracted by the exposure test pattern 15 of the reticle 4b, but the first-order diffracted light 9 is blocked by the pupil stop 10 of the projection optical system 46 of the exposure apparatus, and the semiconductor substrate. Does not reach the surface. That is, only a uniform distribution of the 0th-order diffracted light 8 occurs on the semiconductor substrate surface, and the diffraction grating pattern is not imaged.

図7は、(3)式の条件を満たす一定のピッチPで、露光テストパターン15の回折格子の開口率の異なるレチクル4bを用いて、半導体基板1に透過してくる露光光の0次回折光8の強度を測定した結果である。ここで、透過光強度は、入射露光強度EXに対する比で表される。回折格子開口率を0から100%まで増加させると、それに応じて図7に示すように、透過光強度は0から1へと増加する。このことより、回折格子の開口率を所望の割合で変化させたパターンを配列すれば、実効的に露光光の透過率の分布を持たせた露光パターンが形成できる。   FIG. 7 shows the 0th-order diffracted light of the exposure light transmitted through the semiconductor substrate 1 using the reticle 4b having a different aperture ratio of the diffraction grating of the exposure test pattern 15 at a constant pitch P that satisfies the condition of the expression (3). 8 is a result of measuring the intensity of 8; Here, the transmitted light intensity is expressed as a ratio to the incident exposure intensity EX. When the diffraction grating aperture ratio is increased from 0 to 100%, the transmitted light intensity increases correspondingly from 0 to 1, as shown in FIG. Accordingly, if a pattern in which the aperture ratio of the diffraction grating is changed at a desired ratio is arranged, an exposure pattern having an effective exposure light transmittance distribution can be formed.

図8(a)及び(b)に示すように、本発明の第1の実施の形態の説明に用いるレチクル4cの露光モニタパターン16は、透明基板5上に複数の遮光膜6a〜6mの幅を、(3)式の条件を満たす固定のピッチPで、一定の割合で増加させることにより開口率を連続的に変化させた回折格子である。遮光膜6aの紙面に向かって右側は開口率:100%であり、遮光膜6mは開口率:0%となる。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the exposure monitor pattern 16 of the reticle 4c used for explaining the first embodiment of the present invention has a width of a plurality of light shielding films 6a to 6m on the transparent substrate 5. Is a diffraction grating in which the aperture ratio is continuously changed by increasing at a fixed rate with a fixed pitch P satisfying the condition of the expression (3). The right side of the light shielding film 6a toward the paper surface has an aperture ratio of 100%, and the light shielding film 6m has an aperture ratio of 0%.

図9(a)に示すように、露光量EXで、露光モニタパターン16を有するレチクル4cに照射し、レジスト膜を塗布した半導体基板1を露光する。例えば、露光モニタパターン16の遮光膜6mの左側のエッジを基点とすると、図9(b)に示すように、得られる光学像は、紙面右に向かって、なだらかに露光強度が増加し、露光モニタパターン16の遮光膜6aの右側のエッジで露光強度:1に達する分布を持つ。露光量EXは、EX0よりも十分大きいので、図3に示すレジストの感度曲線に従い、半導体基板1上のレジスト膜に転写され、図9(c)に示すようなモニタレジストパターン13が得られる。即ち、露光強度がEXc/EXより小さい範囲に対応する露光位置では、レジスト膜はそのまま残り、EXc/EX〜EX0/EX間でモニタレジストパターン13の傾斜側壁20が形成される。なお、EX0/EX〜1間に対応する露光位置ではレジスト膜は除去されるため、図に示されるように、モニタレジストパターン13は、露光モニタパターン16の遮光膜6a側のエッジより縮小後退する。傾斜側壁20の角度θは、開口率の変化の割合を変えることにより調整できる。例えば、レチクルのピッチPを190nm一定として、開口率を一定の5nm幅で変化させた場合、露光モニタパターン16の全幅は、約7.2μmである。形成されるモニタレジストパターン13は、入射露光量によって縮小される幅は異なるが、傾斜側壁20の角度θは約60度となる。開口率の変化幅を2.5nmと小さくした露光モニタパターンの場合は、モニタレジストパターンの傾斜側壁の角度θは約25度と、さらに小さくなる。なお、この場合の露光モニタパターンの全長は14.4μmである。   As shown in FIG. 9A, the reticle 4c having the exposure monitor pattern 16 is irradiated with the exposure amount EX to expose the semiconductor substrate 1 coated with the resist film. For example, if the left edge of the light-shielding film 6m of the exposure monitor pattern 16 is used as a base point, as shown in FIG. 9B, the obtained optical image has an exposure intensity that gradually increases toward the right side of the paper, and exposure is performed. The monitor pattern 16 has a distribution reaching an exposure intensity of 1 at the right edge of the light shielding film 6a. Since the exposure amount EX is sufficiently larger than EX0, it is transferred to the resist film on the semiconductor substrate 1 according to the resist sensitivity curve shown in FIG. 3, and a monitor resist pattern 13 as shown in FIG. 9C is obtained. That is, at the exposure position corresponding to a range where the exposure intensity is smaller than EXc / EX, the resist film remains as it is, and the inclined sidewall 20 of the monitor resist pattern 13 is formed between EXc / EX and EX0 / EX. Since the resist film is removed at the exposure position corresponding to between EX0 / EX to 1, the monitor resist pattern 13 is reduced and retracted from the edge of the exposure monitor pattern 16 on the light shielding film 6a side as shown in the figure. . The angle θ of the inclined side wall 20 can be adjusted by changing the rate of change of the aperture ratio. For example, when the reticle pitch P is constant at 190 nm and the aperture ratio is changed at a constant 5 nm width, the total width of the exposure monitor pattern 16 is about 7.2 μm. Although the width of the monitor resist pattern 13 to be formed is reduced depending on the amount of incident exposure, the angle θ of the inclined side wall 20 is about 60 degrees. In the case of an exposure monitor pattern in which the change width of the aperture ratio is as small as 2.5 nm, the angle θ of the inclined sidewall of the monitor resist pattern is further reduced to about 25 degrees. In this case, the total length of the exposure monitor pattern is 14.4 μm.

このように、露光モニタパターン16の開口率の変化の割合により、半導体基板1上に形成されるモニタレジストパターン13の側壁形状をコントロールすることが可能となる。   As described above, the shape of the sidewall of the monitor resist pattern 13 formed on the semiconductor substrate 1 can be controlled by the rate of change in the aperture ratio of the exposure monitor pattern 16.

図1(a)に示す、本発明の第1の実施の形態に係わるモニタレジストパターン13は、図8に示す露光モニタパターン16から投影転写される。モニタレジストパターン13をマスクとして、RIEにより形成されたモニタ下地膜パターン12は、モニタレジストパターン13の傾斜側壁20側のレジストがRIE中にエッチングされることにより、モニタレジストパターン13と比べずれ幅Δsだけ縮小する。モニタレジストパターン13の急角度側壁21に対応するモニタ下地膜パターン12のエッジはモニタレジストパターン13のエッジとほぼ同じ位置に形成される。また、モニタレジストパターン13は、図9(c)で説明したように、フォトリソグラフィ工程で露光モニタパターン16の幅より縮小されている。従って、露光現像後のモニタレジストパターン13のパターン幅を予め求めておいて、エッチング後のモニタ下地膜パターン12のパターン幅を差し引くことにより、ずれ幅Δsが求められる。   The monitor resist pattern 13 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1A is projected and transferred from the exposure monitor pattern 16 shown in FIG. The monitor base film pattern 12 formed by RIE using the monitor resist pattern 13 as a mask has a shift width Δs compared to the monitor resist pattern 13 by etching the resist on the inclined side wall 20 side of the monitor resist pattern 13 during RIE. Just shrink. The edge of the monitor base film pattern 12 corresponding to the steep angle side wall 21 of the monitor resist pattern 13 is formed at substantially the same position as the edge of the monitor resist pattern 13. In addition, as described with reference to FIG. 9C, the monitor resist pattern 13 is reduced in size by the width of the exposure monitor pattern 16 in the photolithography process. Therefore, the pattern width of the monitor resist pattern 13 after exposure and development is obtained in advance, and the shift width Δs is obtained by subtracting the pattern width of the monitor base film pattern 12 after etching.

図10はモニタレジストパターン13の傾斜側壁20の角度θに対する、モニタ下地膜パターン12のずれ幅Δsを、RIEのエッチング時間について示したものである。θが小さくなる、即ちレジストパターンの断面形状が寝てくるにつれ、ずれ幅Δsが増加し、また、エッチング時間に依存してずれ幅Δsの変化が大きくなっている。例えば、角度θが60度のモニタレジストパターン13を用いた場合、モニタ下地膜パターン12のずれ幅Δsは、RIE時間60秒で約90nmとなる。また、フォトリソグラフィ工程におけるモニタレジストパターン13の縮小を考慮しても、数μm幅でモニタ下地膜パターン12を形成することは可能であり、荷電ビームを使用するSEM等の計測手法によらず、光学的な計測法が適用できる。図10に示すモニタ下地膜パターン12の全幅は、略6μmである。図10のずれ幅の測定は、光学式の合せずれ検査装置を使用している。合せずれ検査装置の測定精度は±1nmであり、SEMの測定精度(±5nm)に比べて、高精度にずれ幅Δsを測定できる。   FIG. 10 shows the shift width Δs of the monitor base film pattern 12 with respect to the angle θ of the inclined side wall 20 of the monitor resist pattern 13 with respect to the RIE etching time. As θ decreases, that is, as the cross-sectional shape of the resist pattern falls, the shift width Δs increases, and the shift width Δs changes more depending on the etching time. For example, when the monitor resist pattern 13 having an angle θ of 60 degrees is used, the shift width Δs of the monitor base film pattern 12 is about 90 nm when the RIE time is 60 seconds. In addition, even if the reduction of the monitor resist pattern 13 in the photolithography process is taken into consideration, it is possible to form the monitor base film pattern 12 with a width of several μm, regardless of the measurement technique such as SEM using a charged beam, Optical measurement methods can be applied. The total width of the monitor base film pattern 12 shown in FIG. 10 is approximately 6 μm. The measurement of the deviation width in FIG. 10 uses an optical misalignment inspection apparatus. The measurement accuracy of the misalignment inspection apparatus is ± 1 nm, and the deviation width Δs can be measured with higher accuracy than the measurement accuracy of SEM (± 5 nm).

図11により、本発明の第1の実施の形態に係わるモニタ方法を実施する工程の説明を行う。使用する半導体基板1は、図14に示すように、直径200mmのSi半導体基板である。半導体基板1面内の位置は、半導体基板1の中心を原点(0,0)にして位置座標(x,y)で表す。ここで、座標x、yはmm単位で表す。また、露光装置50の半導体基板1上のショット位置を、S(x,y)とする。ここで、S(x,y)は、露光ショット領域20mm角の中心座標(x,y)で表されている。ショット位置S(0,0)は、位置座標(−10,−10)、(−10,10)、(10,10)、(10,−10)で指定される正方形領域となる。また、x軸に沿ってショット位置は、S(−80,0)、S(−60,0)、S(−40,0)、・・・、S(80,0)、y軸に沿ってはS(0,−80)、S(0,−60)、S(0,−40)、・・・、S(0,80)となる。直径200mmの半導体基板1全体では、図14中に格子状に描かれているような合計61点のショット位置となる。以上の条件で、
(イ)まず、図11(a)に示すように、半導体基板1上に厚さ200nmの下地膜2を形成する。さらに、下地膜2上に、図11(b)に示すように、回転塗布により厚さ600nmのレジスト膜3を形成する。
With reference to FIG. 11, the steps for carrying out the monitoring method according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 14, the semiconductor substrate 1 to be used is a Si semiconductor substrate having a diameter of 200 mm. The position in the surface of the semiconductor substrate 1 is represented by position coordinates (x, y) with the center of the semiconductor substrate 1 as the origin (0, 0). Here, the coordinates x and y are expressed in mm. The shot position on the semiconductor substrate 1 of the exposure apparatus 50 is S (x, y). Here, S (x, y) is represented by the center coordinates (x, y) of the exposure shot area 20 mm square. The shot position S (0, 0) is a square area specified by position coordinates (−10, −10), (−10, 10), (10, 10), and (10, −10). Further, the shot positions along the x-axis are along S (−80,0), S (−60,0), S (−40,0),..., S (80,0), and y-axis. Are S (0, -80), S (0, -60), S (0, -40), ..., S (0, 80). The entire semiconductor substrate 1 having a diameter of 200 mm has a total of 61 shot positions as depicted in a grid pattern in FIG. Under the above conditions,
(A) First, as shown in FIG. 11A, a base film 2 having a thickness of 200 nm is formed on a semiconductor substrate 1. Further, as shown in FIG. 11B, a resist film 3 having a thickness of 600 nm is formed on the base film 2 by spin coating.

(ロ)露光装置50(図2参照)を用いて、半導体基板1表面のレジスト膜3に、図12に示すレチクル4dのパターンを露光する。ここで、レチクル4dには、透明基板5上に所望のパターンであるライン/スペース(L/S)パターン18と、本発明の第1の実施の形態に係わる露光モニタパターン16が配置されている。図12に示すように、L/Sパターン18及び露光モニタパターン16は、紙面に向かって垂直方向に延在する複数の遮光膜6及び遮光膜6a〜6lを一定のピッチPで配列したパターンである。L/Sパターン18は、遮光膜6の幅及びピッチPを、それぞれ150nm及び300nm一定値とし、露光モニタパターン16は、ピッチPを190nm一定として遮光膜6a〜6lの幅を一定の割合で増加させたパターンである。第1の実施の形態においては、露光モニタパターン16は、遮光膜の増加幅を5nmとし、図12においては簡単のため遮光膜6a〜6lで代表して示しているが、実際には38個の遮光膜パターンで全長が7.2μmとなる。先に述べたように、(3)式のピッチPの条件により、L/Sパターン18は半導体基板1上で解像し、露光モニタパターン16は解像しない。   (B) Using the exposure apparatus 50 (see FIG. 2), the resist film 3 on the surface of the semiconductor substrate 1 is exposed to the pattern of the reticle 4d shown in FIG. Here, a line / space (L / S) pattern 18 which is a desired pattern and an exposure monitor pattern 16 according to the first embodiment of the present invention are arranged on the reticle 4d. . As shown in FIG. 12, the L / S pattern 18 and the exposure monitor pattern 16 are a pattern in which a plurality of light shielding films 6 and light shielding films 6a to 6l extending in the vertical direction toward the paper surface are arranged at a constant pitch P. is there. The L / S pattern 18 sets the width and pitch P of the light-shielding film 6 to constant values of 150 nm and 300 nm, respectively, and the exposure monitor pattern 16 increases the width of the light-shielding films 6a to 6l at a constant rate while keeping the pitch P constant to 190 nm. Pattern. In the first embodiment, the exposure monitor pattern 16 has an increased width of the light shielding film of 5 nm. In FIG. 12, for simplicity, the light shielding films 6a to 6l are representatively shown. The total length of the light shielding film pattern is 7.2 μm. As described above, the L / S pattern 18 is resolved on the semiconductor substrate 1 and the exposure monitor pattern 16 is not resolved under the condition of the pitch P in the expression (3).

(ハ)レジスト膜3の露光後に所定の現像処理を行い、図10(c)に示すように、ライン/スペースレジストパターン23及びモニタレジストパターン13を得る。得られたライン/スペースレジストパターン23及びモニタレジストパターン13の仕上がり幅を、SEM及びCCDカメラを搭載した光学式の合せずれ検査装置により、それぞれ測定する。合せずれ検査装置は、画像解析によりパターン長を測定するものである。   (C) A predetermined development process is performed after the exposure of the resist film 3 to obtain a line / space resist pattern 23 and a monitor resist pattern 13 as shown in FIG. The finished widths of the obtained line / space resist pattern 23 and monitor resist pattern 13 are respectively measured by an optical misalignment inspection apparatus equipped with an SEM and a CCD camera. The misalignment inspection apparatus measures the pattern length by image analysis.

(ニ)次に、図10(d)に示すように、ライン/スペースレジストパターン23及びモニタレジストパターン13をマスクとして下地膜2を異方性のRIEによりエッチングし、ライン/スペース下地膜パターン22及びモニタ下地膜パターン12を形成する。   (D) Next, as shown in FIG. 10 (d), the underlying film 2 is etched by anisotropic RIE using the line / space resist pattern 23 and the monitor resist pattern 13 as a mask, so that the line / space underlying film pattern 22 is obtained. Then, a monitor base film pattern 12 is formed.

(ホ)最後に、ウエットエッチングにより、レジストを剥離し、図10(e)に示すように、半導体基板1上にエッチング加工されたライン/スペース下地膜パターン22及びモニタ下地膜パターン12を得る。ライン/スペース下地膜パターン22及びモニタ下地膜パターン12のパターンの仕上がり幅を測定する。測定方法は、ライン/スペースレジストパターン23及びモニタレジストパターン13と同様の装置である。   (E) Finally, the resist is removed by wet etching to obtain a line / space underlayer film pattern 22 and a monitor underlayer film pattern 12 etched on the semiconductor substrate 1 as shown in FIG. The finished widths of the line / space base film pattern 22 and the monitor base film pattern 12 are measured. The measuring method is the same apparatus as the line / space resist pattern 23 and the monitor resist pattern 13.

露光モニタパターン16のモニタレジストパターン13の形状とRIEエッチング後のモニタ下地膜パターン12の形状を夫々図13(a)、及び(b)に示す。モニタレジストパターン13断面の紙面向かって左側の急角度側壁ではモニタレジストパターン13とモニタ下地膜パターン12のエッジ位置は一致しているが、傾斜側壁側では、モニタ下地膜パターン12のエッジが後退していることが判る。合せずれ検査装置では、モニタレジストパターン13及びモニタ下地膜パターン12の画像解析を行い、全長を測定し、その差よりずれ幅Δsを求めている。   FIGS. 13A and 13B show the shape of the monitor resist pattern 13 of the exposure monitor pattern 16 and the shape of the monitor base film pattern 12 after RIE etching, respectively. The edge positions of the monitor resist pattern 13 and the monitor base film pattern 12 coincide with each other on the steep side wall on the left side of the cross section of the monitor resist pattern 13, but the edge of the monitor base film pattern 12 recedes on the inclined side wall. You can see that In the misalignment inspection apparatus, image analysis of the monitor resist pattern 13 and the monitor base film pattern 12 is performed, the total length is measured, and the shift width Δs is obtained from the difference.

図15(a)は、SEMにより測定したライン/スペースレジストパターン23とライン/スペース下地膜パターン22の幅の差であるシフト幅の分布で、(b)は、合せずれ検査装置により測定したモニタレジストパターン13とモニタ下地膜パターン12のずれ幅Δsの分布である。各々の幅測定は、連続して3回行ってある。なお、SEM測定においては、それぞれの測定終了のたびに放電処理を行っている。横軸は、半導体基板1のx軸に沿った直径方向(y=0)の基板位置、xである。   FIG. 15A shows a distribution of shift widths, which is a difference between the widths of the line / space resist pattern 23 and the line / space base film pattern 22 measured by SEM, and FIG. 15B shows a monitor measured by a misalignment inspection apparatus. This is the distribution of the shift width Δs between the resist pattern 13 and the monitor base film pattern 12. Each width measurement is performed three times in succession. In the SEM measurement, discharge treatment is performed at the end of each measurement. The horizontal axis is the substrate position x in the diameter direction (y = 0) along the x-axis of the semiconductor substrate 1.

SEMによる測定では、酸化膜は電子ビームによりチャージアップが起こるために、測定値が飛び易く、図15(a)に見られるように、3回の測定結果のばらつきが大きくなっている。SEM測定の場合、十分な測定精度を確保するには測定回数を増やして平均を取らねばならない。さらに、チャージアップを解消するには測定ごとに、試料を真空から取り出す等の放電処理を行う必要があり測定に時間がかかる。一方、図15(b)の後退幅測定結果は、3回の計測値がほぼ同じ値を示しており、充分な測定精度であると考えられる。合せずれ装置は光学式であるため、チャージアップもなく、簡便に再現性良く測定できる。測定結果はともに同様の傾向を示し、半導体基板1中央部でシフト幅が小さく、またずれ幅は大きくなっている。即ち、半導体基板中央部では周辺部と比較してエッチングの進行が速いと予測される。   In the measurement by SEM, since the oxide film is charged up by the electron beam, the measurement value easily flies, and the variation in the measurement results of three times is large as seen in FIG. In the case of SEM measurement, in order to ensure sufficient measurement accuracy, the number of measurements must be increased and an average taken. Furthermore, in order to eliminate the charge-up, it is necessary to perform a discharge process such as taking out the sample from the vacuum for each measurement, which takes time. On the other hand, the receding width measurement result in FIG. 15B shows that the three measurement values are almost the same value, and it is considered that the measurement accuracy is sufficient. Since the misalignment device is optical, it can be easily measured with good reproducibility without charge-up. Both measurement results show the same tendency, and the shift width is small and the shift width is large at the central portion of the semiconductor substrate 1. That is, it is predicted that the etching progresses faster in the central part of the semiconductor substrate than in the peripheral part.

なお、第1の実施の形態においては、モニタ下地膜パターン12のずれ幅Δsを用いてドライエッチングの影響を調べているが、ずれ幅Δsの変わりにモニタ下地膜パターン12のパターン中心のずれを検出することによっても同様の測定が可能であるのはいうまでもない。   In the first embodiment, the influence of the dry etching is investigated using the shift width Δs of the monitor base film pattern 12, but the shift of the pattern center of the monitor base film pattern 12 is changed instead of the shift width Δs. It goes without saying that the same measurement can be performed by detection.

この様に本発明の第1の実施の形態に係わるモニタ方法によれば、下地膜パターン形成に与えるドライエッチングの影響を簡便にかつ高精度で再現性良く測定できる。   As described above, according to the monitoring method according to the first embodiment of the present invention, it is possible to easily and accurately measure the influence of dry etching on the formation of the base film pattern with high reproducibility.

(変形例)
次に、本発明の第1の実施の形態の変形例に係わるモニタ方法を説明する。第1の実施の形態の変形例では、露光モニタパターンに特徴があり、他は第1の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省略する。
(Modification)
Next, a monitoring method according to a modification of the first embodiment of the present invention will be described. The modification of the first embodiment is characterized by the exposure monitor pattern, and the others are the same as those of the first embodiment, and thus redundant description is omitted.

ドライエッチングで用いる様々なエッチング条件に対しても、効率良く線幅モニタを実施するために、第1の実施の形態の変形例では、対向する側壁がともに傾斜側壁となるレジストパターンを用いる。さらに、傾斜の角度θが異なる複数のレジストパターンを設ける。   In order to efficiently monitor the line width even under various etching conditions used in dry etching, in the modified example of the first embodiment, a resist pattern in which opposing side walls are both inclined side walls is used. Further, a plurality of resist patterns having different inclination angles θ are provided.

第1の実施の形態の変形例で用いるレチクルには、図16に示すように、透明基板5上に、一定のピッチで中心から両端に向かって開口率を一定の割合で0から100%まで変化させた左右対称形の回折格子状の露光モニタパターン17を設けてある。さらに、露光モニタパターン17と同様の対称形で、開口率の変化の割合が異なる複数の露光モニタパターンを用意し、図17及び図18に示すような側壁形状の異なる露光モニタレジストパターンを複数形成する。図17(a)の露光モニタレジストパターン33a、33b、及び33cのそれぞれの断面A−A’、B‐B’、及びC‐C’は、図18(a)に示すように、それぞれ左右対称であるが、互いに傾斜側壁の角度が異なる。露光モニタレジストパターン33a、33b、及び33cをマスクとして、RIEを行い、図17(b)に示すような露光モニタ下地膜パターン32a、32b、及び32cを得る。図18(b)には、露光モニタ下地膜パターン32a、32b、及び32cそれぞれの断面D−D’、E−E’、及びF−F’を示す。   As shown in FIG. 16, the reticle used in the modified example of the first embodiment has an aperture ratio of 0 to 100% at a constant rate on the transparent substrate 5 from the center to both ends at a constant pitch. The left-right symmetrical diffraction grating-shaped exposure monitor pattern 17 is provided. Further, a plurality of exposure monitor patterns having the same symmetrical shape as the exposure monitor pattern 17 and different opening ratio changes are prepared, and a plurality of exposure monitor resist patterns having different side wall shapes as shown in FIGS. 17 and 18 are formed. To do. The cross sections AA ′, BB ′, and CC ′ of the exposure monitor resist patterns 33a, 33b, and 33c in FIG. 17A are bilaterally symmetric as shown in FIG. However, the angles of the inclined side walls are different from each other. RIE is performed using the exposure monitor resist patterns 33a, 33b, and 33c as a mask to obtain exposure monitor base film patterns 32a, 32b, and 32c as shown in FIG. FIG. 18B shows cross sections D-D ′, E-E ′, and F-F ′ of the exposure monitor base film patterns 32 a, 32 b, and 32 c, respectively.

変形例においては、露光モニタレジストパターンは対向する側壁が互いに対称となる傾斜側壁であるため、下地シリコン酸化膜パターンのずれ幅は、2倍となり、さらに高精度に測定が可能となる。また、傾斜角度の異なる複数の露光モニタレジストパターンを設けてあるため、RIE条件により、その内でエッチングによるずれ幅の測定に最も感度の高いものを選んで使用することができ、効果的と考えられる。   In the modification, the exposure monitor resist pattern is an inclined side wall whose opposing side walls are symmetrical with each other, so that the shift width of the underlying silicon oxide film pattern is doubled and measurement can be performed with higher accuracy. In addition, since a plurality of exposure monitor resist patterns having different inclination angles are provided, it is possible to select and use the one having the highest sensitivity for measurement of the deviation width by etching according to the RIE conditions. It is done.

このように、本発明の第1の実施の形態の変形例によれば、下地膜パターン形成に与えるドライエッチングの影響を簡便にかつ高精度で再現性良く測定できるモニタ方法を提供できる。   As described above, according to the modification of the first embodiment of the present invention, it is possible to provide a monitoring method that can easily and accurately measure the influence of dry etching on formation of a base film pattern with high reproducibility.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態に係るモニタ方法では、図19に示すように、透明基板5上に均一な遮光膜よりなる四角の枠形状の遮光膜よりなる基準位置パターン19a〜19dと、基準位置パターン19a〜19dを囲んで外側に配置された露光モニタパターン16a〜16dからなる位置ずれモニタパターン26を設けたレチクルを用いる。図19に示すように、露光モニタパターン16a、16bは、紙面に向かって右側に、露光モニタパターン16c、16dは紙面に向かって上側にそれぞれ開口率を大きくすることにより、露光されたレジストに傾斜側壁が形成されるようにしてある。位置ずれモニタパターン26を有するレチクルを用いて形成した、傾斜側壁を有するレジストパターンをマスクとしてドライエッチングして、内側の下地膜パターン位置を基準に外側の下地膜パターンの位置ずれを求めれば、ドライエッチングの進行の状態を調べることができる。
(Second Embodiment)
In the monitoring method according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 19, reference position patterns 19a to 19d made of a square frame-shaped light shielding film made of a uniform light shielding film on the transparent substrate 5, and A reticle provided with a misalignment monitor pattern 26 composed of exposure monitor patterns 16a to 16d arranged on the outside surrounding the reference position patterns 19a to 19d is used. As shown in FIG. 19, the exposure monitor patterns 16a and 16b are inclined to the exposed resist by increasing the aperture ratio on the right side toward the paper surface and the exposure monitor patterns 16c and 16d on the upper side toward the paper surface. Side walls are formed. Dry etching is performed using a resist pattern having an inclined side wall formed using a reticle having the positional deviation monitor pattern 26 as a mask, and the positional deviation of the outer base film pattern is obtained based on the inner base film pattern position. The state of progress of etching can be examined.

第2の実施の形態に係わるモニタ方法は、ドライエッチング工程によるパターンずれが異なる2種類のパターン間のずれを測定する点に特徴があり、他は第1の実施の形態と同様であるので、重複した記載を省略する。   The monitoring method according to the second embodiment is characterized in that a shift between two types of patterns having different pattern shifts due to the dry etching process is measured, and the other is the same as the first embodiment. Duplicate descriptions are omitted.

図20により、本発明の第2の実施の形態に係わるモニタ方法を実施する工程の説明を行う。   With reference to FIG. 20, the process of performing the monitoring method according to the second embodiment of the present invention will be described.

(イ)まず、図20(a)に示すように、半導体基板1上に厚さ200nmの下地膜2を形成する。そして、下地膜2上に、図20(b)に示すように、回転塗布により厚さ600nmのレジスト膜3を形成する。   (A) First, as shown in FIG. 20A, a base film 2 having a thickness of 200 nm is formed on a semiconductor substrate 1. Then, as shown in FIG. 20B, a resist film 3 having a thickness of 600 nm is formed on the base film 2 by spin coating.

(ロ)露光装置40(図2参照)を用いて、半導体基板1表面のレジスト膜3に、図21に示すレチクル4eのパターンを露光する。ここで、レチクル4eには、所望のパターンであるライン/スペースパターン18と、基準位置パターン19a、19b及び露光モニタパターン16a、16bが配置されている。図21に示すように、ライン/スペースパターン18及び露光モニタパターン16a、16bは、紙面に対して垂直方向に延在する複数の遮光膜6及び遮光膜6a〜6lを一定のピッチPで配列したパターンである。ここでは、一例として以下のような構成としている。ライン/スペースパターン18は、ピッチP:300nmで、遮光膜6の幅を150nm一定とし、露光モニタパターン16a、16bは、ピッチP:190nmで、遮光膜6a〜6lの幅を一定の割合、5nmで増加させてあり、パターン幅は7.2μmである。露光モニタパターン16a、16b各々の中心間距離は、25μmである。基準位置パターン19a、19bは、露光モニタパターン16a、16bの間に配置され、幅1μm、中心間距離10μmとしている。ここで、ライン/スペースパターン18及び基準位置パターン19a、19bは半導体基板1上で解像し、露光モニタパターン16a、16bは解像しない。   (B) The pattern of the reticle 4e shown in FIG. 21 is exposed to the resist film 3 on the surface of the semiconductor substrate 1 by using an exposure apparatus 40 (see FIG. 2). Here, on the reticle 4e, a line / space pattern 18, which is a desired pattern, reference position patterns 19a and 19b, and exposure monitor patterns 16a and 16b are arranged. As shown in FIG. 21, in the line / space pattern 18 and the exposure monitor patterns 16a and 16b, a plurality of light shielding films 6 and light shielding films 6a to 6l extending in a direction perpendicular to the paper surface are arranged at a constant pitch P. It is a pattern. Here, as an example, the following configuration is adopted. The line / space pattern 18 has a pitch P of 300 nm and the width of the light shielding film 6 is fixed to 150 nm, and the exposure monitor patterns 16a and 16b have a pitch P of 190 nm and the width of the light shielding films 6a to 6l at a constant ratio of 5 nm. The pattern width is 7.2 μm. The distance between the centers of the exposure monitor patterns 16a and 16b is 25 μm. The reference position patterns 19a and 19b are arranged between the exposure monitor patterns 16a and 16b, and have a width of 1 μm and a center-to-center distance of 10 μm. Here, the line / space pattern 18 and the reference position patterns 19a and 19b are resolved on the semiconductor substrate 1, and the exposure monitor patterns 16a and 16b are not resolved.

(ハ)露光後に所定の現像処理を行い、図20(c)に示すように、ライン/スペースレジストパターン23、モニタレジストパターン13a、13b及び基準位置レジストパターン14a、14bを得る。合せずれ検査装置により、モニタレジストパターン13a,13bよりなるパターン及び基準位置レジストパターン14a、14bよりなるパターンそれぞれの中心位置を測定する。   (C) A predetermined development process is performed after exposure to obtain a line / space resist pattern 23, monitor resist patterns 13a and 13b, and reference position resist patterns 14a and 14b, as shown in FIG. The center position of each of the pattern made up of the monitor resist patterns 13a and 13b and the pattern made up of the reference position resist patterns 14a and 14b is measured by the misalignment inspection apparatus.

(ニ)次に、図20(d)に示すように、ライン/スペースレジストパターン23、モニタレジストパターン13a、13b及び基準位置レジストパターン14a、14bをマスクとして下地膜2を異方性のRIEによりエッチングし、ライン/スペース下地膜パターン22、モニタ下地膜パターン12a、12b及び基準位置下地膜パターン24a、24bを形成する。   (D) Next, as shown in FIG. 20D, the underlying film 2 is subjected to anisotropic RIE using the line / space resist pattern 23, the monitor resist patterns 13a and 13b and the reference position resist patterns 14a and 14b as a mask. Etching is performed to form the line / space base film pattern 22, the monitor base film patterns 12a and 12b, and the reference position base film patterns 24a and 24b.

(ホ)最後に、ウエットエッチングにより、レジストパターンを剥離し、図20(e)に示すように、半導体基板1上にエッチング加工されたライン/スペース下地膜パターン22、モニタ下地膜パターン12a、12b及び基準位置下地膜パターン24a、24bを得る。合せずれ検査装置により、モニタ下地膜パターン12a、12bよりなるパターン及び基準位置下地膜パターン24a、24bよりなるパターンそれぞれの中心位置を測定する。   (E) Finally, the resist pattern is removed by wet etching, and as shown in FIG. 20E, the line / space underlayer film pattern 22 and the monitor underlayer film patterns 12a and 12b etched on the semiconductor substrate 1 are obtained. Then, the reference position base film patterns 24a and 24b are obtained. The center position of each of the pattern made of the monitor base film patterns 12a and 12b and the pattern made of the reference position base film patterns 24a and 24b is measured by the misalignment inspection apparatus.

基準位置パターン19a、19b及び露光モニタパターン16a、16bを露光して形成されるレジストパターン形状と、レジストパターンをマスクにRIEした下地シリコン酸化膜パターン形状をそれぞれ図22(a)、(b)及び図23(a)、(b)に示す。ここでは、図22(a)に示すように、説明を簡単にするため、基準位置レジストパターン14a、14bよりなるパターンの中心位置Caと、モニタレジストパターン13a、13bよりなるパターンの中心位置Cbは、一致しているとする。図22(b)に示すように、ドライエッチング後も基準位置下地膜パターン24a、24bよりなるパターンの中心位置Caは基準位置レジストパターン14a、14bよりなるパターンの中心位置Caと一致し、一方、外側のモニタ下地膜パターン12a、12bよりなるパターンの中心位置Cb’はモニタレジストパターン13a、13bよりなるパターンの中心位置Cbよりずれ幅Δcだけずれる。図23においては、位置ずれモニタレジストパターン27あるいは位置ずれモニタ下地膜パターン28の全体が示されている。図23(a)に示すモニタレジストパターン13a〜13dは紙面に向かって右及び上側に傾斜側壁を有し、基準位置レジストパターン14a〜14dは急角度側壁よりなる。ドライエッチング後のモニタ下地膜パターン12a〜12dよりなる四角パターンの中心位置は、基準位置下地膜パターン24a〜24dよりなる四角パターンに対して、紙面に向かって左下方向にずれることになる。このように、第2の実施の形態によれば、パターン中心のずれ幅Δcとして1次元だけでなく、2次元のずれ幅を用いることも可能となり、より高精度の測定ができる。   The resist pattern shape formed by exposing the reference position patterns 19a, 19b and the exposure monitor patterns 16a, 16b and the underlying silicon oxide film pattern shape formed by RIE using the resist pattern as a mask are shown in FIGS. It shows to Fig.23 (a), (b). Here, as shown in FIG. 22A, in order to simplify the description, the center position Ca of the pattern made up of the reference position resist patterns 14a and 14b and the center position Cb of the pattern made up of the monitor resist patterns 13a and 13b are Suppose that they match. As shown in FIG. 22B, even after dry etching, the center position Ca of the pattern made of the reference position base film patterns 24a and 24b coincides with the center position Ca of the pattern made of the reference position resist patterns 14a and 14b, The center position Cb ′ of the pattern made of the outer monitor base film patterns 12a and 12b is shifted by the shift width Δc from the center position Cb of the pattern made of the monitor resist patterns 13a and 13b. In FIG. 23, the entire misregistration monitor resist pattern 27 or misregistration monitor base film pattern 28 is shown. The monitor resist patterns 13a to 13d shown in FIG. 23A have inclined side walls on the right and upper sides toward the paper surface, and the reference position resist patterns 14a to 14d are steep side walls. The center position of the square pattern composed of the monitor base film patterns 12a to 12d after the dry etching is shifted in the lower left direction toward the paper surface with respect to the square pattern composed of the reference position base film patterns 24a to 24d. As described above, according to the second embodiment, it is possible to use not only a one-dimensional deviation width Δc but also a two-dimensional deviation width as a pattern center deviation width Δc, so that more accurate measurement can be performed.

このように、ドライエッチングの影響を簡便にかつ高精度で再現性良く測定できるモニタ方法を提供できる。   Thus, it is possible to provide a monitoring method that can easily and accurately measure the influence of dry etching with high reproducibility.

ここで、第2の実施の形態において、基準位置パターン19として四角の枠形状としているが、中心位置がドライエッチングによってずれないパターンであればいかなる形状であってもよい。図24には、一例を示し、透明基板5上に露光モニタパターン16a〜16dに対して、四角の基準位置パターン19aが配置されたレチクルを示している。基準位置パターン19aより形成される下地シリコン酸化膜パターンは、中心位置はレジストパターンに対して同じになるのは明らかで、露光モニタパターン16a〜16dのずれに対する基準位置として用いることができる。   Here, in the second embodiment, a square frame shape is used as the reference position pattern 19, but any shape may be used as long as the center position is not shifted by dry etching. FIG. 24 shows an example, and shows a reticle in which a square reference position pattern 19a is arranged on the transparent substrate 5 with respect to the exposure monitor patterns 16a to 16d. It is clear that the center silicon oxide film pattern formed from the reference position pattern 19a has the same center position with respect to the resist pattern, and can be used as a reference position for deviation of the exposure monitor patterns 16a to 16d.

また、上述した第2の実施の形態の例では、二組のパターンを形成し、一方を中心位置がドライエッチングによってもずれないようにして位置ずれ幅を測定しているが、ドライエッチングによりずれ幅が異なるような組み合わせのパターンを用いてもよい。この場合、測定精度を高くするという観点から、逆向きの位置ずれを起こすような組み合わせが望ましい。例えば、図25に示すように、透明基板5上に、露光モニタパターン16a〜16hを設けたレチクルを用いても良い。露光モニタパターン16a、16b、16e及び16fについては、紙面に向かって上下方向に延在する回折格子であるが、露光モニタパターン16a、16bに対して、露光モニタパターン16e、16fは開口率の変化させる方向を逆としている。露光モニタパターン16c、16d、16g及び16hについては、紙面に向かって左右方向に延在する回折格子であるが、露光モニタパターン16c、16bd対して、露光モニタパターン16g、16hは開口率の変化させる方向を逆としている。このパターンより形成されるレジストパターンを用いて、下地膜をドライエッチングすると、露光モニタパターン16a〜16dより形成されるモニタ下地膜パターンは、例えば左上方向にずれ、一方、露光モニタパターン16e〜16hより形成されるモニタ下地膜パターンは逆の右下方向にずれる。このように、パタ−ンのずれる方向がお互いに逆になるため、観測されるずれ幅Δcは大きくなり、さらに簡便で高精度の測定ができる。   In the above-described example of the second embodiment, two sets of patterns are formed, and the position shift width is measured so that one of the centers does not shift even by dry etching. Combination patterns having different widths may be used. In this case, from the viewpoint of increasing measurement accuracy, a combination that causes a reverse positional shift is desirable. For example, as shown in FIG. 25, a reticle in which exposure monitor patterns 16a to 16h are provided on a transparent substrate 5 may be used. The exposure monitor patterns 16a, 16b, 16e and 16f are diffraction gratings extending in the vertical direction toward the paper surface. However, the exposure monitor patterns 16e and 16f have a change in aperture ratio with respect to the exposure monitor patterns 16a and 16b. The direction to be reversed is reversed. The exposure monitor patterns 16c, 16d, 16g, and 16h are diffraction gratings that extend in the left-right direction toward the paper surface. However, the exposure monitor patterns 16g and 16h change the aperture ratio with respect to the exposure monitor patterns 16c and 16bd. The direction is reversed. When the base film is dry-etched using the resist pattern formed from this pattern, the monitor base film pattern formed from the exposure monitor patterns 16a to 16d shifts, for example, in the upper left direction, while from the exposure monitor patterns 16e to 16h. The formed monitor base film pattern is shifted in the opposite lower right direction. In this way, the directions in which the patterns deviate from each other are opposite to each other, so that the observed deviation width Δc is increased, and a simpler and more accurate measurement can be performed.

また、図22において、基準位置レジストパターン14a、14bの中心位置Caと、モニタレジストパターン13a、13bの中心位置Cbは、一致しているとして説明したが、もちろんそれぞれの中心位置CaとCbは一致していなくても構わない。フォトリソグラフィあるいはドライエッチング工程により中心位置ずれを生じない、例えばCaを基準として、モニタレジストパターン13a、13bの中心位置Cbとモニタ下地膜パターン12a、12bの中心位置Cb’を測定し、その差よりずれ幅Δcを求めればよい。   In FIG. 22, the center position Ca of the reference position resist patterns 14a and 14b and the center position Cb of the monitor resist patterns 13a and 13b are described as being coincident. However, of course, each of the center positions Ca and Cb is one. You don't have to. The center position Cb of the monitor resist patterns 13a and 13b and the center position Cb ′ of the monitor base film patterns 12a and 12b are measured with reference to Ca, for example, without causing a center position shift by photolithography or dry etching process. The shift width Δc may be obtained.

また、図19において、基準位置パターン19a、19bは露光モニタパターン16a、16bに囲まれてほぼ中央部に形成されたパターンを例示したが、基準位置パターン19a、19bの形成位置は、露光モニタパターン16a、16bに囲まれた部分のどの位置にあってもよく、また、露光モニタパターン16a、16bの外側にパターンの一部を形成しても、或いは全パターンを外側に形成してもよいことは勿論である。   Further, in FIG. 19, the reference position patterns 19a and 19b are patterns formed in the substantially central portion surrounded by the exposure monitor patterns 16a and 16b. However, the formation positions of the reference position patterns 19a and 19b are the exposure monitor patterns. It may be at any position of the portion surrounded by 16a and 16b, and a part of the pattern may be formed outside the exposure monitor patterns 16a and 16b, or the entire pattern may be formed outside. Of course.

本発明の第2の実施の形態に係わるモニタ方法によれば、下地膜パターン形成に与えるドライエッチングの影響を簡便にかつ高精度で再現性良く測定できる。   According to the monitoring method according to the second embodiment of the present invention, the influence of dry etching on the formation of the underlying film pattern can be easily measured with high accuracy and good reproducibility.

(露光装置制御システム)
本発明に係わる露光装置50を制御するシステムは、図26に示すように、露光装置制御ユニット51及び露光処理ユニット60により構成される。
(Exposure system control system)
The system for controlling the exposure apparatus 50 according to the present invention is constituted by an exposure apparatus control unit 51 and an exposure processing unit 60, as shown in FIG.

露光装置50は、図2に示す縮小投影露光装置である。露光装置制御ユニット51は、光源からの入射光のコリメートやオンオフ等を制御する照明光学系モジュール52と、レチクルの露光パターンの縮小投影等を制御する投影光学系モジュール53と、露光パターンのアライメントを制御するアライメント系モジュール54と、ステージの駆動を制御するステージ駆動系モジュール55より構成される。   The exposure apparatus 50 is a reduced projection exposure apparatus shown in FIG. The exposure apparatus control unit 51 aligns the exposure pattern with an illumination optical system module 52 that controls collimation and on / off of incident light from the light source, a projection optical system module 53 that controls reduction projection of the exposure pattern of the reticle, and the like. It comprises an alignment system module 54 that controls and a stage drive system module 55 that controls the drive of the stage.

露光処理ユニット60は、ドライエッチング装置制御モジュール81よりドライエッチング装置80のエッチング条件等を取得するプロセス条件入力モジュール61と、合せずれ検査制御モジュール71より合せずれ検査装置70による測定データを取得するデータ入力モジュール62と、データ入力モジュール62より入力された測定データより実効露光量を算出する露光量算出モジュール63と、算出された実効露光量より露光補正係数を算出する補正係数算出モジュール64と、算出された補正係数をもとに露光量を設定するデータ出力モジュール65と、露光管理情報を保管する記憶装置66から構成される。露光処理ユニット60は、ローカルエリアネットワーク(LAN)90に接続され、ホストコンピュータ91によって管理される。   The exposure processing unit 60 is a process condition input module 61 that acquires the etching conditions of the dry etching apparatus 80 from the dry etching apparatus control module 81 and data that acquires measurement data from the misalignment inspection control module 71 from the misalignment inspection control module 71. An input module 62; an exposure amount calculation module 63 that calculates an effective exposure amount from the measurement data input from the data input module 62; a correction coefficient calculation module 64 that calculates an exposure correction coefficient from the calculated effective exposure amount; The data output module 65 sets the exposure amount based on the corrected correction coefficient, and the storage device 66 stores the exposure management information. The exposure processing unit 60 is connected to a local area network (LAN) 90 and is managed by a host computer 91.

本発明に係わる半導体回路パターンの露光方法は、所望のL/Sパターンとともに、例えば、図8に示すような解像限界以下のピッチを用いることを特徴とする露光モニタパターン16を搭載したレチクル4dを用い、予め測定しておいたモニタレジストパターン13のずれ幅と露光量との関係より露光補正係数を求め、この露光補正係数を用いて半導体基板の各ショットの露光量を設定することを特徴とする。   The semiconductor circuit pattern exposure method according to the present invention uses a reticle 4d equipped with an exposure monitor pattern 16 characterized by using a desired L / S pattern and a pitch below the resolution limit as shown in FIG. 8, for example. The exposure correction coefficient is obtained from the relationship between the deviation width of the monitor resist pattern 13 and the exposure amount measured in advance, and the exposure amount of each shot of the semiconductor substrate is set using the exposure correction coefficient. And

まず、露光モニタレジストパターンの位置ずれ幅と実効露光量の関係を求めるため、図8に示す露光モニタパターン16を含むレチクル4dにより設定露光量を変化させてレジスト膜を塗布した半導体基板1を露光する。そして、図9(c)に示すようなモニタレジストパターン13のずれ幅を、合せずれ検査装置70により測定する。測定した後退幅は、予め設定した任意の基準後退幅との差を取り、ずれ幅としている。従って、ずれ幅の値は、必ずしもモニタレジスト13のエッジが後退した幅そのものとは一致せず相対的なずれ幅である。その結果、図27に示すような露光量設定値−ずれ幅の関係を得る。図27の関係から最小二乗法を用いて、ずれ幅より実効露光量を求める式を導く。   First, in order to obtain the relationship between the positional deviation width of the exposure monitor resist pattern and the effective exposure amount, the semiconductor substrate 1 coated with a resist film is exposed by changing the set exposure amount by the reticle 4d including the exposure monitor pattern 16 shown in FIG. To do. Then, the misalignment width of the monitor resist pattern 13 as shown in FIG. The measured receding width is taken as a deviation width by taking a difference from an arbitrary reference receding width set in advance. Therefore, the value of the shift width is not necessarily coincident with the width of the monitor resist 13 that is retreated, and is a relative shift width. As a result, the relationship of the exposure amount setting value-deviation width as shown in FIG. 27 is obtained. From the relationship shown in FIG. 27, the least square method is used to derive an expression for obtaining the effective exposure amount from the shift width.


ED=−34.4RL+31.8 ・・・ (4)

ここで、EDは実効露光量、RLはモニタレジストパターン13のずれ幅である。

ED = −34.4RL + 31.8 (4)

Here, ED is an effective exposure amount, and RL is a shift width of the monitor resist pattern 13.

次に、レチクル4dを用いてレジスト膜を塗布した半導体基板1を、図14に示す各ショット位置S(x,y)に対して均一な露光量DBで露光する。現像後、モニタレジストパターン13のずれ幅RL(x,y)を測定し、(4)式を用いて実効露光量ED(x,y)に変換する。図28は、SEMにより測定した、均一露光による所望のL/Sパターン18に対応するL/Sレジストパターン23のシフト幅の分布を示す。一方、図29は、露光モニタパターン16に対応するモニタレジストパターン13のずれ幅より変換した実効露光量分布である。L/Sレジストパターン23のシフト幅の分布では、3σ(σ:標準偏差)で9nm以上のばらつきを示す。図28にはシフト幅分布の傾向は明らかにはみられない。それに対して、図29の実効露光量分布には対称的な円分布に近い傾向が明らかに見られる。図29の実効露光量データに対して、以下に示す2次の多項式、

F(x,y)=ax+by+cxy+dx+ey+f ・・・(5)

を用いて実効露光量分布の傾向を近似する。ここで、(x、y)は図14あるいは図28、29に示す半導体基板1の位置を示す座標であり、a、b、c、d、e、fは測定した実効露光量と位置座標(x,y)によって決まる補正係数である。補正係数は最小二乗法によりフィッティングして求めている。第3の実施の形態においては、図29からこれらの補正係数は、a:2.67×10−11、b:2.89×10−11、c:3.41×10−12、d:6.53×10−8、e:−3.3×10−7、f:19.57となる。ここでは、実効露光量分布を2次の多項式で近似したが、n次の多項式(nは2以上)であれば同様に補正可能である。
Next, the semiconductor substrate 1 coated with a resist film using the reticle 4d is exposed to each shot position S (x, y) shown in FIG. 14 with a uniform exposure amount DB. After the development, the shift width RL (x, y) of the monitor resist pattern 13 is measured and converted into an effective exposure amount ED (x, y) using the equation (4). FIG. 28 shows the shift width distribution of the L / S resist pattern 23 corresponding to the desired L / S pattern 18 by uniform exposure, measured by SEM. On the other hand, FIG. 29 shows an effective exposure amount distribution converted from the shift width of the monitor resist pattern 13 corresponding to the exposure monitor pattern 16. The shift width distribution of the L / S resist pattern 23 shows a variation of 9 nm or more at 3σ (σ: standard deviation). In FIG. 28, the tendency of the shift width distribution is not clearly seen. On the other hand, the effective exposure distribution shown in FIG. 29 clearly shows a tendency close to a symmetrical circular distribution. For the effective exposure amount data of FIG. 29, the following second-order polynomial,

F (x, y) = ax 2 + by 2 + cxy + dx + ey + f (5)

To approximate the trend of the effective exposure distribution. Here, (x, y) are coordinates indicating the position of the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 14 or 28, 29, and a, b, c, d, e, and f are measured effective exposure amounts and position coordinates ( It is a correction coefficient determined by x, y). The correction coefficient is obtained by fitting by the least square method. In the third embodiment, from FIG. 29, these correction coefficients are a: 2.67 × 10 −11 , b: 2.89 × 10 −11 , c: 3.41 × 10 −12 , d: 6.53 × 10 −8 , e: -3.3 × 10 −7 , f: 19.57. Here, the effective exposure distribution is approximated by a second-order polynomial, but can be similarly corrected if it is an n-order polynomial (n is 2 or more).

次に、得られた近似式を用いて、補正露光量を次のように設定する。   Next, the corrected exposure dose is set as follows using the obtained approximate expression.


SH(x,y)=2DB−F(x,y) ・・・ (6)

ここで、SHは各ショット位置S(x,y)での補正露光量で、DBは均一露光量である。(6)式は均一露光量DBに対して、計算される実行露光量の過不足分(DB−F(x,y))を加えることにより補正を行うものである。

SH (x, y) = 2DB-F (x, y) (6)

Here, SH is a corrected exposure amount at each shot position S (x, y), and DB is a uniform exposure amount. Equation (6) is corrected by adding the excess / deficiency (DB-F (x, y)) of the calculated effective exposure amount to the uniform exposure amount DB.

(6)式の補正露光量でフォトリソグラフィを行った結果を図30及び図31に示す。図30はSEMで測定したL/Sレジストパターン18のシフト幅分布図である。半導体基板1内でのシフト幅は、3σで6nm以下まで低減している。図31は、モニタレジストパターン13のずれ幅の結果を(4)式により実効露光量分布に変換した図である。図29と比較すれば明らかなように、実効露光量は平坦な分布を示し、(5)式に示す簡単な2次の多項式による補正が十分効果あることがわかる。   The results of performing photolithography with the corrected exposure dose of equation (6) are shown in FIGS. FIG. 30 is a shift width distribution diagram of the L / S resist pattern 18 measured by SEM. The shift width in the semiconductor substrate 1 is reduced to 6 nm or less at 3σ. FIG. 31 is a diagram in which the result of the shift width of the monitor resist pattern 13 is converted into an effective exposure amount distribution by the equation (4). As is clear from comparison with FIG. 29, the effective exposure dose shows a flat distribution, and it can be seen that the correction by the simple second-order polynomial shown in the equation (5) is sufficiently effective.

また、図11に示すプロセスによりドライエッチングして形成したモニタ下地膜パターン12のずれ幅を、予め設定した任意の基準点よりのずれ幅BLとして再計算することにより、レジストパターンの場合と同様な露光量設定値−ずれ幅の関係を得る。モニタ下地膜パターン12のずれ幅より実効露光量を求める式は、同様に、

ED=−34.4BL+31.8 ・・・ (7)

となる。(7)式を用いて、上述した方法で補正露光量を求めることが可能である。
Further, by recalculating the deviation width of the monitor base film pattern 12 formed by dry etching by the process shown in FIG. 11 as the deviation width BL from an arbitrary reference point set in advance, it is the same as in the case of the resist pattern. The relationship of exposure amount setting value-shift width is obtained. Similarly, the formula for obtaining the effective exposure amount from the shift width of the monitor base film pattern 12 is as follows:

ED = −34.4BL + 31.8 (7)

It becomes. Using the formula (7), it is possible to obtain the corrected exposure amount by the method described above.

本発明の第3の実施の形態に係わる露光方法によれば、簡便に高精度で半導体デバイスの寸法制御が可能になる。   With the exposure method according to the third embodiment of the present invention, it is possible to easily and accurately control the dimensions of a semiconductor device.

次に、図32を用いて、本発明による露光方法を半導体デバイス製造プロセスに適用した例を示す。   Next, an example in which the exposure method according to the present invention is applied to a semiconductor device manufacturing process will be described with reference to FIG.

(イ)まず、ステップS201で、露光量設定データ出力モジュール65は、各ショット均一の露光条件に設定する。   (A) First, in step S201, the exposure amount setting data output module 65 sets exposure conditions uniform for each shot.

(ロ)ステップS202で、露光装置50に、レジスト膜3を回転塗布したダミーウェハ(半導体基板)をセットする。   (B) In step S202, a dummy wafer (semiconductor substrate) on which the resist film 3 is spin-coated is set in the exposure apparatus 50.

(ハ)ステップS203で、所定のレチクル4dを用いて露光現像を行い、レジストパターンを形成する。ここでは、均一露光条件であるので、露光装置制御ユニット51は同一露光条件で各ショット露光を行う。   (C) In step S203, exposure and development are performed using a predetermined reticle 4d to form a resist pattern. Here, since the exposure conditions are uniform, the exposure apparatus control unit 51 performs each shot exposure under the same exposure conditions.

(ニ)ステップS204で、モニタレジストパターン13の位置ずれ幅分布RL(x,y)を合せずれ検査装置70で測定し、結果を合せずれ検査制御モジュール71より露光処理ユニット60のデータ入力モジュール62に渡す。   (D) In step S204, the misalignment width distribution RL (x, y) of the monitor resist pattern 13 is measured by the misalignment inspection apparatus 70, and the result is received from the misalignment inspection control module 71 by the data input module 62 of the exposure processing unit 60. To pass.

(ホ)ステップS205で、露光量算出モジュール63は、位置ずれ幅より実効露光量の算出を行い、半導体基板1内の実効露光量分布を求める。算出結果は、位置ずれ幅のデータとともに記憶装置66に登録される。   (E) In step S <b> 205, the exposure amount calculation module 63 calculates an effective exposure amount from the position shift width, and obtains an effective exposure amount distribution in the semiconductor substrate 1. The calculation result is registered in the storage device 66 together with the positional deviation width data.

(ヘ)ステップS206で、補正係数算出モジュール64は、実効露光量分布より、(5)式を用いて二次関数近似式F(x,y)を求める。   (F) In step S206, the correction coefficient calculation module 64 obtains a quadratic function approximation formula F (x, y) using the formula (5) from the effective exposure amount distribution.

(ト)ステップS207で、補正係数算出モジュール64は、求めたF(x,y)より、(6)式を用いて各ショット位置での補正露光量SH(x,y)を算出し、F(x,y)と共に記憶装置66に登録する。   (G) In step S207, the correction coefficient calculation module 64 calculates the corrected exposure amount SH (x, y) at each shot position from the obtained F (x, y) using the equation (6). It is registered in the storage device 66 together with (x, y).

(チ)ステップS208で、半導体デバイスの製造ロットプロセスを開始する。   (H) In step S208, a semiconductor device manufacturing lot process is started.

(リ)ステップS209で、データ出力モジュール65は、補正露光量SH(x,y)を露光装置制御ユニット51に出力する。   (I) In step S209, the data output module 65 outputs the corrected exposure dose SH (x, y) to the exposure apparatus control unit 51.

(ヌ)ステップS210で、所定の半導体製造プロセスを経たロット半導体基板(半導体基板1)を露光装置50にセットする。   (N) In step S210, a lot semiconductor substrate (semiconductor substrate 1) that has undergone a predetermined semiconductor manufacturing process is set in the exposure apparatus 50.

(ル)ステップS211で、所定のレチクル4cを用いて設定されたショットSH(x,y)に従い露光し、現像を行い、レジストパターンを形成する。   (L) In step S211, exposure is performed in accordance with the shot SH (x, y) set using a predetermined reticle 4c, development is performed, and a resist pattern is formed.

(ヲ)ステップS212で、モニタレジストパターン13のずれ幅の分布RL(x,y)を合せずれ検査装置70で測定し、結果を合せずれ検査制御モジュール71より露光処理ユニット60の記憶装置66に保管する。   (E) In step S212, the deviation distribution RL (x, y) of the monitor resist pattern 13 is measured by the misalignment inspection device 70, and the result is transferred from the misalignment inspection control module 71 to the storage device 66 of the exposure processing unit 60. store.

(ワ)ステップS213で、半導体基板1をドライエッチング装置80にセットし,所定のRIE条件でレジストパターンをマスクとして下地膜2をエッチングする。   (W) In step S213, the semiconductor substrate 1 is set in the dry etching apparatus 80, and the base film 2 is etched using the resist pattern as a mask under predetermined RIE conditions.

(カ)ステップS214で、レジストパターンをウェットエッチングし、除去する。   (F) In step S214, the resist pattern is removed by wet etching.

(ヨ)ステップS215で、半導体基板1を合せずれ検査装置70にセットし、モニタ下地膜パターン12のずれ幅の分布BL(x,y)を測定する。結果を合せずれ検査制御モジュール71より露光処理ユニット60の記憶装置66に保管する。   (E) In step S215, the semiconductor substrate 1 is set in the misalignment inspection apparatus 70, and the deviation width distribution BL (x, y) of the monitor base film pattern 12 is measured. The result is stored in the storage device 66 of the exposure processing unit 60 by the misalignment inspection control module 71.

(タ)ステップS216で、露光量算出モジュール63は記憶装置66よりモニタ下地膜パターン12のずれ幅の分布BL(x,y)を読み込み、3σを求め、予め設定した3σ基準値と比べ、許容範囲以内か調べる。許容範囲以内であればステップS210に戻りロット半導体基板の処理を繰り返す。   (T) In step S216, the exposure amount calculation module 63 reads the distribution BL (x, y) of the deviation width of the monitor base film pattern 12 from the storage device 66, obtains 3σ, and compares it with the preset 3σ reference value. Check if it is within range. If it is within the allowable range, the process returns to step S210 to repeat the processing of the lot semiconductor substrate.

(レ)分布BL(x,y)の3σが設定3σ基準値より大きく、許容範囲を越えている場合、ステップS217で、露光量算出モジュール63は、BL(x,y)を用いて(7)式により実効露光量の算出を行い、半導体基板1内の実効露光量分布ED(x,y)を求める。算出結果は、記憶装置66に登録される。   (3) If 3σ of the distribution BL (x, y) is larger than the set 3σ reference value and exceeds the allowable range, the exposure amount calculation module 63 uses BL (x, y) in step S217 (7 ) To calculate the effective exposure amount, and obtain the effective exposure amount distribution ED (x, y) in the semiconductor substrate 1. The calculation result is registered in the storage device 66.

(ソ)ステップS218で、補正係数算出モジュール64は、実効露光量分布より二次関数近似式F(x,y)を求め、記憶装置66に更新登録する。   (S) In step S218, the correction coefficient calculation module 64 obtains a quadratic function approximate expression F (x, y) from the effective exposure amount distribution, and updates and registers it in the storage device 66.

(ツ)ステップS207で、補正係数算出モジュール64は、現在の補正露光量SH(x、y)を読み出し、DB(x,y)にリネームする。求めたF(x,y)とDB(x,y)を用いて(6)式より新に補正露光量SH(x,y)を算出し、記憶装置66に更新登録し、ステップS209に戻りロットプロセスを再開する。   (Iv) In step S207, the correction coefficient calculation module 64 reads the current corrected exposure dose SH (x, y) and renames it to DB (x, y). Using the obtained F (x, y) and DB (x, y), a new corrected exposure dose SH (x, y) is calculated from the equation (6), updated and registered in the storage device 66, and the process returns to step S209. Restart the lot process.

本発明に係わる露光装置制御システムによれば、微細加工の精度及び均一性を向上させる露光方法を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することができる。   The exposure apparatus control system according to the present invention can provide a semiconductor device manufacturing method using an exposure method that improves the precision and uniformity of microfabrication.

なお、フォトリソグラフィ工程後の検査結果を元に補正露光量を算出するだけでなく、ドライエッチング処理後の露光量モニタパターンの検査結果を元に補正露光量を算出するのでさらに精度よく制御可能となる。   In addition to calculating the corrected exposure amount based on the inspection result after the photolithography process, the corrected exposure amount is calculated based on the inspection result of the exposure amount monitor pattern after the dry etching process. Become.

(変形例)
本発明に係わる露光装置制御システムでは、露光処理ユニット60は、例えば、個別のコンピュータ等の露光処理装置で実現されているとしている。露光装置制御システムの変形例では、露光処理ユニットの機能が、露光装置に付属する露光装置制御ユニットに含まれている。その他は同様であるので、重複した記載を省略する。
(Modification)
In the exposure apparatus control system according to the present invention, the exposure processing unit 60 is realized by an exposure processing apparatus such as an individual computer, for example. In a modification of the exposure apparatus control system, the function of the exposure processing unit is included in the exposure apparatus control unit attached to the exposure apparatus. Since others are the same, the duplicate description is omitted.

図33に示すように、露光装置制御システムの変形例の露光装置50は、図2に示す縮小投影露光装置である。露光装置制御ユニット51aは、光源からの入射光のコリメートやオンオフ等を制御する照明光学系モジュール52と、レチクルの露光パターンの縮小投影等を制御する投影光学系モジュール53と、露光パターンのアライメントを制御するアライメント系モジュール54と、ステージの駆動を制御するステージ駆動系モジュール55と、ドライエッチング装置制御モジュール81よりドライエッチング装置80のエッチング条件等を取得するプロセス条件入力モジュール61と、合せずれ検査制御モジュール71より合せずれ検査装置70による測定データを取得するデータ入力モジュール62と、入力モジュール62から入力された測定データより実効露光量を算出する露光量算出モジュール63と、算出された実効露光量より露光補正係数を算出する補正係数算出モジュール64と、算出された補正係数をもとに露光量を設定するデータ出力モジュール65と、露光管理情報を保管する記憶装置66とから構成される。露光装置制御ユニット51aは、ローカルエリアネットワーク(LAN)90に接続され、ホストコンピュータ91によって管理される。   As shown in FIG. 33, an exposure apparatus 50 as a modification of the exposure apparatus control system is the reduced projection exposure apparatus shown in FIG. The exposure apparatus control unit 51a aligns the exposure pattern with an illumination optical system module 52 that controls collimation and on / off of incident light from the light source, a projection optical system module 53 that controls reduction projection of the exposure pattern of the reticle, and the like. Alignment system module 54 for controlling, stage drive system module 55 for controlling the drive of the stage, process condition input module 61 for obtaining the etching conditions of the dry etching apparatus 80 from the dry etching apparatus control module 81, and misalignment inspection control From a data input module 62 that acquires measurement data from the misalignment inspection device 70 from the module 71, an exposure amount calculation module 63 that calculates an effective exposure amount from the measurement data input from the input module 62, and a calculated effective exposure amount Exposure compensation A correction coefficient calculation module 64 for calculating the number, the data output module 65 for setting an exposure amount calculated correction coefficient on the basis of, and exposure management information from the storing memory 66.. The exposure apparatus control unit 51 a is connected to a local area network (LAN) 90 and is managed by the host computer 91.

本発明の露光装置制御システムの変形例によれば、微細加工の精度及び均一性を向上させる露光方法を用いた半導体デバイスの製造方法を提供することができる。   According to the modification of the exposure apparatus control system of the present invention, it is possible to provide a semiconductor device manufacturing method using an exposure method that improves the precision and uniformity of microfabrication.

(実施例)
本発明の実施例に係わる半導体デバイスの製造方法は、露光モニタパターンを用いて、フォトリソグラフィ工程とドライエッチング工程それぞれで形成されるパターンのずれ幅差を求めることにより、簡便で高精度な線幅モニタ及び加工制御を行うことに特徴があり、他は第1及び第2の実施の形態と同様であり重複した記載は省略する。
(Example)
A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention uses an exposure monitor pattern to obtain a difference in width between patterns formed in a photolithography process and a dry etching process. It is characterized by performing monitoring and processing control, and the others are the same as those in the first and second embodiments, and redundant description is omitted.

上述したように、本発明においては、半導体デバイスのパターン形成工程を補正露光量により制御している。補正露光量にはドライエッチングのばらつき成分の補正も含まれている。しかし、ドライエッチングが最適条件より大幅にずれて大きな分布を持つようになると、露光量だけの補正では、制御が困難になり、パターン幅のばらつきも大きくなる。明らかにドライエッチング条件がずれてしまい、大きな分布が生じるような場合は、ドライエッチング条件の再調整を行うほうが効率よく工程の管理ができる。本発明の実施例の半導体デバイスの製造方法は、露光量の補正と同様な手法によりドライエッチングによるパターン幅の影響を抽出してモニタし、かつ、エッチングの最適条件を求める方法である。   As described above, in the present invention, the pattern forming process of the semiconductor device is controlled by the corrected exposure amount. The corrected exposure amount includes correction of variation components in dry etching. However, when the dry etching has a large distribution that is significantly deviated from the optimum condition, the control with the correction of only the exposure amount becomes difficult, and the variation in the pattern width also increases. When the dry etching conditions are clearly shifted and a large distribution is generated, the process can be managed more efficiently by readjusting the dry etching conditions. The semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present invention is a method of extracting and monitoring the influence of the pattern width by dry etching and obtaining the optimum etching conditions by the same method as the exposure amount correction.

(イ)図34のステップS301で、データ出力モジュール65は、予め保管されている補正露光量SH(x,y)を記憶装置66より読み出し、露光装置制御ユニット51に出力する。   (A) In step S301 of FIG. 34, the data output module 65 reads out the corrected exposure amount SH (x, y) stored in advance from the storage device 66 and outputs it to the exposure device control unit 51.

(ロ)ステップS302で、所定のプロセスを経たエッチングテストウェハ(半導体基板1)を露光装置50にセットする。   (B) In step S302, an etching test wafer (semiconductor substrate 1) that has undergone a predetermined process is set in the exposure apparatus 50.

(ハ)ステップS303で、所定のレチクル4cを用いて、設定されたショットSH(x,y)に従い露光し、現像を行い、レジストパターンを形成する。   (C) In step S303, using a predetermined reticle 4c, exposure is performed according to the set shot SH (x, y), development is performed, and a resist pattern is formed.

(ニ)ステップS304で、モニタレジストパターン13のずれ幅の分布RL(x,y)を合せずれ検査装置70で測定し、結果を合せずれ検査制御モジュール71より露光処理ユニット60の記憶装置66に保管する。   (D) In step S304, the misalignment width distribution RL (x, y) of the monitor resist pattern 13 is measured by the misalignment inspection apparatus 70, and the result is transferred from the misalignment inspection control module 71 to the storage device 66 of the exposure processing unit 60. store.

(ホ)ステップS305で、半導体基板1をドライエッチング装置80にセットし,所定のRIE条件でレジストパターンをマスクとして下地膜2をエッチングする。   (E) In step S305, the semiconductor substrate 1 is set in the dry etching apparatus 80, and the base film 2 is etched using the resist pattern as a mask under predetermined RIE conditions.

(ヘ)ステップS306で、レジストパターンをウェットエッチングし、除去する。   (F) In step S306, the resist pattern is removed by wet etching.

(ト)ステップS307で、半導体基板1を合せずれ検査装置70にセットし、モニタ下地膜パターン12のずれ幅の分布BL(x,y)を測定する。結果を合せずれ検査制御モジュール71より露光処理ユニット60の記憶装置66に保管する。   (G) In step S307, the semiconductor substrate 1 is set in the misalignment inspection apparatus 70, and the distribution BL (x, y) of the misalignment width of the monitor base film pattern 12 is measured. The result is stored in the storage device 66 of the exposure processing unit 60 by the misalignment inspection control module 71.

(チ)ステップS308で、露光量算出モジュール63は記憶装置66よりモニタレジストパターン13のずれ幅の分布RL(x,y)とモニタ下地膜パターン12のずれ幅の分布BL(x,y)を読み込み、BL(x,y)とRL(x,y)との差を求めて、ずれ幅差分布を得る。   (H) In step S308, the exposure amount calculation module 63 obtains the shift width distribution RL (x, y) of the monitor resist pattern 13 and the shift width distribution BL (x, y) of the monitor base film pattern 12 from the storage device 66. The difference between BL (x, y) and RL (x, y) is obtained by reading, and a deviation width difference distribution is obtained.

(リ)ステップS309で、ずれ幅差分布のばらつきが許容範囲か調べる。例えば、ずれ幅差分布の3σを計算し、所定の基準値と比べる。   (I) In step S309, it is checked whether the variation in the deviation width difference distribution is within an allowable range. For example, 3σ of the deviation width difference distribution is calculated and compared with a predetermined reference value.

(ヌ)ずれ幅差分布が許容範囲を超えていれば、ステップS310で、エッチング条件を再調整し、ステップS302に戻り、エッチングテストを繰り返す。   (N) If the deviation width difference distribution exceeds the allowable range, the etching conditions are readjusted in step S310, the process returns to step S302, and the etching test is repeated.

(ル)許容範囲以内であればステップS311に進みロット半導体基板の処理を開始する。   (L) If it is within the allowable range, the process proceeds to step S311 to start the processing of the lot semiconductor substrate.

この実施例では、露光モニタパターンから投影転写されたモニタレジストパターン13をマスクとして、RIEにより形成されたモニタ下地膜パターン12を形成する。フォトリソグラフィ後のモニタレジストパターン13のずれ幅と、RIE後のモニタ下地膜パターン12のずれ幅より、ずれ幅差分布が求められる。ずれ幅差分布は、従って、RIEによるエッチングの面内分布を抽出したものとなる。なお、ずれ幅を実効露光量に変換して同様の処理を行ってもよいのは勿論である。   In this embodiment, the monitor base film pattern 12 formed by RIE is formed using the monitor resist pattern 13 projected and transferred from the exposure monitor pattern as a mask. A deviation width difference distribution is obtained from the deviation width of the monitor resist pattern 13 after photolithography and the deviation width of the monitor base film pattern 12 after RIE. Accordingly, the deviation width difference distribution is obtained by extracting the in-plane distribution of etching by RIE. Of course, the same processing may be performed by converting the shift width into the effective exposure amount.

図35及び図36は、ステップS304及びS307で得られるモニタレジストパターン13及びモニタ下地膜パターン12のパターンずれ幅からそれぞれ算出された実効露光量分布である。図37は、各々の実効露光量分布を差し引いて求めた実効露光量差分布である。このように、本発明の実施例によれば、ドライエッチングによる寸法ばらつきの傾向を実効的な露光量分布として観測することができる。   FIGS. 35 and 36 are effective exposure distributions calculated from the pattern shift widths of the monitor resist pattern 13 and the monitor base film pattern 12 obtained in steps S304 and S307, respectively. FIG. 37 is an effective exposure difference distribution obtained by subtracting each effective exposure distribution. As described above, according to the embodiment of the present invention, the tendency of dimensional variation due to dry etching can be observed as an effective exposure amount distribution.

また、本発明の第2の実施の形態の露光モニタパターンを用いても、同様にドライエッチングによる影響を測定することが可能となることも、これまでの説明より明らかである。   It is also clear from the above description that the influence of dry etching can be measured in the same manner even when the exposure monitor pattern of the second embodiment of the present invention is used.

本発明の実施例によれば、微細加工の精度及び均一性を向上させるモニタ方法を用いたエッチング方法を提供することができる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide an etching method using a monitoring method that improves the precision and uniformity of microfabrication.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第1及び第2の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first and second embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、KrFエキシマレーザ縮小投影露光装置を用いているが、光源としても、i線やg等の紫外線、他のエキシマレーザ、あるいは、電子ビームやX線等を用いてもよいことは勿論である。また、コンタクト方式、プロキシミティ方式あるいはミラープロジェクション方式などの露光装置を用いてもよい。   In the embodiment of the present invention, a KrF excimer laser reduced projection exposure apparatus is used for convenience of explanation. However, as a light source, ultraviolet rays such as i-line and g, other excimer lasers, electron beams, and X-rays are used. Of course, etc. may be used. An exposure apparatus such as a contact system, a proximity system, or a mirror projection system may be used.

また、異方性ドライエッチング方法として用いているRIEのプラズマ源は、平行平板型がよく知られているが、使用する電磁波の周波数帯、電磁波の導入方法、電磁波と磁界の印加法によって種々の形態のプラズマ源、例えば、電子サイクロトロン共鳴(ECR)に代表される有磁場マイクロ波型、マグネトロン型、ヘリコン波型、表面波型等がドライエッチング用として使用できるのは勿論であり、さらに、RIE以外にも、反応性イオンビームエッチング(RIBE)やイオンビームエッチング(IBE)等の異方性ドライエッチング方法が適用できることは勿論である。   The RIE plasma source used as an anisotropic dry etching method is well known as a parallel plate type, but there are various types depending on the frequency band of electromagnetic waves used, the method of introducing electromagnetic waves, and the method of applying electromagnetic waves and magnetic fields. Of course, a plasma source of a form, for example, a magnetic field microwave type represented by electron cyclotron resonance (ECR), a magnetron type, a helicon wave type, a surface wave type, etc. can be used for dry etching, and further, RIE In addition, it is needless to say that anisotropic dry etching methods such as reactive ion beam etching (RIBE) and ion beam etching (IBE) can be applied.

本発明の実施の形態において、露光光の透過率の分布を持たせるために、回折格子の開口率を所望の割合で変化させた露光パターンを用いたが、回折格子に限らず、他の方法により露光光の透過率の分布を持たせることができれば、いかなる方法でもよいことは勿論である。例えば、金属であっても薄膜とすれば光透過性が生じるので、遮光膜として使用している金属を、厚さの分布を持たせて堆積すれば光の透過率を可変にできる。あるいは、遮光材料を粒子状にして粒子密度を変化させることにより透過率を可変にできる。   In the embodiment of the present invention, an exposure pattern in which the aperture ratio of the diffraction grating is changed at a desired ratio is used in order to provide the distribution of the transmittance of the exposure light. Of course, any method may be used as long as the distribution of the transmittance of the exposure light can be provided. For example, even if it is a metal, if it is made into a thin film, light transmittance will arise, Therefore If the metal used as a light shielding film is deposited with thickness distribution, the light transmittance can be made variable. Alternatively, the transmittance can be varied by changing the particle density by making the light-shielding material particulate.

また、下地膜として、シリコン酸化膜(SiO)を用いて説明したが、他の絶縁膜、例えば、シリコン窒化膜(SiN)、シリコン酸化窒化膜(SiON)、燐あるいは燐とボロンを拡散したシリコン酸化膜(PSGあるいはBPSG)、シリコーン系樹脂によるスピン・オン・グラス膜(SOG)、ポリイミド樹脂膜、フッ素添加シリコン酸化膜、オルガノポリシロキサン系化合物、無機ポリシロキサン系化合物等が使用できることも明らかである。さらに、絶縁膜に限らず、導電成膜、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)等の金属膜、チタン(Ti)、タングステン(W)に代表される高融点金属膜及びそれらのシリサイド膜、あるいはポリシリコン膜等も異方性ドライエッチングで加工される下地膜として用いてもよいことは勿論である。 Further, although the silicon oxide film (SiO 2 ) is used as the base film, other insulating films such as a silicon nitride film (SiN), a silicon oxynitride film (SiON), phosphorus, or phosphorus and boron are diffused. It is clear that silicon oxide film (PSG or BPSG), spin-on-glass film (SOG) with silicone resin, polyimide resin film, fluorine-added silicon oxide film, organopolysiloxane compound, inorganic polysiloxane compound, etc. can be used. It is. Furthermore, not only the insulating film but also conductive film formation, for example, metal films such as aluminum (Al) and copper (Cu), refractory metal films represented by titanium (Ti), tungsten (W), and silicide films thereof. Of course, a polysilicon film or the like may be used as a base film processed by anisotropic dry etching.

このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments that are not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法に用いる半導体基板の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the semiconductor substrate used for the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法に用いる露光装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exposure apparatus used for the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法の説明のためのレジストの露光量に対する残膜特性を示す図である。It is a figure which shows the residual film characteristic with respect to the exposure amount of the resist for description of the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法の説明のための、(a)レチクルの断面図、(b)露光光の透過特性を示す図、及び(c)形成されるレジストパターンの断面図の一例である。1A is a cross-sectional view of a reticle, FIG. 2B is a view showing transmission characteristics of exposure light, and FIG. 1C is a cross-section of a resist pattern to be described for explaining the monitoring method according to the first embodiment of the present invention. It is an example of a figure. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法の説明のために用いるレチクルの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the reticle used for description of the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法の説明のための露光方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the exposure method for description of the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法の説明のためのレチクルの開口率に対する露光光の透過特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the permeation | transmission characteristic of exposure light with respect to the aperture ratio of the reticle for description of the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法に用いるレチクルの一例を示す、(a)平面図、及び(b)断面図である。1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view showing an example of a reticle used in the monitoring method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法を説明する、(a)レチクルの断面図、(b)露光光の透過特性を示す図、及び(c)形成されるモニタレジストパターンの断面図の一例である。1A is a cross-sectional view of a reticle, FIG. 3B is a cross-sectional view of a monitor resist pattern to be formed, and FIG. It is an example. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法によるずれ幅の傾斜側壁角度に対する関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with the inclination side wall angle of the shift | offset | difference width by the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法を説明するための工程断面図の一例である。It is an example of process sectional drawing for demonstrating the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法に用いるレチクルの断面図の一例である。It is an example of sectional drawing of the reticle used for the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法を説明する工程で得られる(a)モニタレジストパターン、及び(b)モニタ下地膜パターンの断面図の一例である。It is an example of sectional drawing of (a) monitor resist pattern and (b) monitor base film pattern obtained at the process explaining the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図2の露光装置による半導体基板の露光ショット位置を示す図である。It is a figure which shows the exposure shot position of the semiconductor substrate by the exposure apparatus of FIG. 本発明の第1の実施の形態に係るモニタ方法による、(a)ライン/スペース下地膜パターンのシフト幅、及び(b)モニタ下地膜パターンのずれ幅の分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of distribution of (a) shift width of a line / space base film pattern, and (b) shift width of a monitor base film pattern by the monitoring method which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例に係わるモニタ方法の説明のための、レチクルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a reticle for description of the monitoring method concerning the modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の変形例に係わるモニタ方法により得られる(a)モニタレジストパターン、及び(b)モニタ下地膜パターンの平面図の一例である。It is an example of the top view of (a) monitor resist pattern obtained by the monitoring method concerning the modification of the 1st Embodiment of this invention, and (b) monitor base film pattern. 本発明の第1の実施の形態の変形例に係わるモニタ方法により得られる(a)モニタレジストパターン、及び(b)モニタ下地パターンの断面図の一例である。It is an example of sectional drawing of (a) monitor resist pattern obtained by the monitoring method concerning the modification of the 1st Embodiment of this invention, and (b) monitor base pattern. 本発明の第2の実施の形態に係るモニタ方法の説明のために用いる位置ずれモニタパターンの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the position shift monitor pattern used for description of the monitoring method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るモニタ方法を説明するための工程断面図の一例である。It is an example of process sectional drawing for demonstrating the monitoring method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るモニタ方法に用いるレチクルの断面図の一例である。It is an example of sectional drawing of the reticle used for the monitoring method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るモニタ方法を説明する工程で得られる(a)モニタレジストパターン、及び(b)モニタ下地膜パターンの断面図の一例である。It is an example of sectional drawing of (a) monitor resist pattern obtained by the process explaining the monitoring method concerning the 2nd Embodiment of this invention, and (b) monitor base film pattern. 本発明の第2の実施の形態に係わるモニタ方法により得られる(a)位置ずれモニタレジストパターン、及び(b)位置ずれモニタ下地膜パターンの平面図の一例である。It is an example of the top view of the (a) position shift monitor resist pattern obtained by the monitoring method concerning the 2nd Embodiment of this invention, and the (b) position shift monitor base film pattern. 本発明の第2の実施の形態に係るモニタ方法の説明のために用いる位置ずれモニタパターンの他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the position shift monitor pattern used for description of the monitoring method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るモニタ方法の説明のために用いる位置ずれモニタパターンのさらに他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the further another example of the position shift monitor pattern used for description of the monitoring method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る露光方法に用いる露光システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exposure system used for the exposure method which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明に係る露光方法の説明に用いるレジストパターンのずれ幅と露光量設定値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the shift | offset | difference width of the resist pattern used for description of the exposure method which concerns on this invention, and exposure amount setting value. 本発明に係る露光方法の説明に用いるライン/スペースレジストパターンのシフト幅の分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of distribution of the shift width of the line / space resist pattern used for description of the exposure method which concerns on this invention. 本発明に係る露光方法の説明に用いる実効露光量の分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of distribution of the effective exposure amount used for description of the exposure method which concerns on this invention. 本発明に係る露光方法により得られるライン/スペースレジストパターンのシフト幅の分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of distribution of the shift width of the line / space resist pattern obtained with the exposure method which concerns on this invention. 本発明に係る露光方法により得られる実効露光量の分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of distribution of the effective exposure amount obtained by the exposure method which concerns on this invention. 本発明に係る露光方法の説明のための工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process for description of the exposure method which concerns on this invention. 本発明の変形例に係る露光方法に用いる露光システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the exposure system used for the exposure method which concerns on the modification of this invention. 本発明の実施例に係るドライエッチング制御方法の説明のための工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process for description of the dry etching control method which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るドライエッチング制御方法により得られるレジストパターンに対する実効露光量の分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of distribution of the effective exposure amount with respect to the resist pattern obtained by the dry etching control method which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るドライエッチング制御方法により得られる下地シリコン酸化膜パターンに対する実効露光量の分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of distribution of the effective exposure amount with respect to the base silicon oxide film pattern obtained by the dry etching control method which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るドライエッチング制御方法により得られる実効露光量差の分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of distribution of the effective exposure amount difference obtained by the dry etching control method which concerns on the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
2 下地膜
3 レジスト膜
4、4a〜4e レチクル
5 透明基板
6、6a〜6m 遮光膜
7 露光光
8 0次回折光
9 1次回折光
10 瞳絞り
11 レジストパターン
12、12a、12b、32a〜32c モニタ下地膜パターン
13、13a、13b、33a〜33c モニタレジストパターン
14a、14b 基準位置レジストパターン
15 露光テストパターン
16、16a〜16h、17 露光モニタパターン
18 ライン/スペースパターン
19 基準位置パターン
20 傾斜側壁
21 急角度側壁
22 ライン/スペース下地膜パターン
23 ライン/スペースレジストパターン
24a、24b 基準位置下地膜パターン
26 位置ずれモニタパターン
27 位置ずれモニタレジストパターン
28 位置ずれモニタ下地膜パターン
40 照明光学系
41 光源
42 シャッタ
44 照明レンズ系
46 投影光学系
48 ステージ
50 露光装置
51 露光装置制御ユニット
52 照明光学系モジュール
53 投影光学系モジュール
54 アライメント系モジュール
55 ステージ駆動系モジュール
60 露光処理ユニット
61 プロセス条件入力モジュール
62 データ入力モジュール
63 露光量算出モジュール
64 補正係数算出モジュール
65 データ出力モジュール
66 記憶装置
70 合せずれ検査装置
71 合せずれ検査制御モジュール
80 ドライエッチング装置
81 ドライエッチング装置制御モジュール
90 LAN
91 ホストコンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Base film 3 Resist film 4, 4a-4e Reticle 5 Transparent substrate 6, 6a-6m Light-shielding film 7 Exposure light 8 0th-order diffracted light 9 1st-order diffracted light 10 Pupil diaphragm 11 Resist pattern 12, 12a, 12b, 32a- 32c Monitor base film pattern 13, 13a, 13b, 33a to 33c Monitor resist pattern 14a, 14b Reference position resist pattern 15 Exposure test pattern 16, 16a to 16h, 17 Exposure monitor pattern 18 Line / space pattern 19 Reference position pattern 20 Inclined sidewall 21 Steep angle side wall 22 Line / space underlayer film pattern 23 Line / space resist pattern 24a, 24b Reference position underlayer film pattern 26 Misalignment monitor pattern 27 Misalignment monitor resist pattern 28 Misalignment monitor underlayer pattern 40 Illumination optical system 41 Light source 42 Shutter 44 Illumination lens system 46 Projection optical system 48 Stage 50 Exposure apparatus 51 Exposure apparatus control unit 52 Illumination optical system module 53 Projection optical system module 54 Alignment system module 55 Stage drive system module 60 Exposure processing unit 61 Process condition input module 62 Data input module 63 Exposure amount calculation module 64 Correction coefficient calculation module 65 Data output module 66 Storage device 70 Misalignment inspection device 71 Misalignment inspection control module 80 Dry etching device 81 Dry etching device control module 90 LAN
91 Host computer

Claims (7)

複数に区分された半導体基板の露光領域に、前記露光領域毎の露光量を前記半導体基板の位置座標の関数で近似して設定する工程と、
前記半導体基板上に、下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に、光透過特性が一方向に単調に変化する回折格子からなる露光モニタパターンを転写してモニタレジストパターンを形成する工程と、
前記一方向の前記モニタレジストパターンの幅を前記露光領域毎に測定する工程と、
前記モニタレジストパターンをマスクとして前記下地膜を設定されたエッチング条件で選択的にエッチングしてモニタ下地膜パターンを形成する工程と、
前記一方向の前記モニタ下地膜パターンの幅と前記モニタレジストパターンの幅との差のずれ幅分布を前記露光領域毎に測定する工程と、
前記ずれ幅分布のばらつきを、基準値と比較し、前記ばらつきが前記基準値より小さい場合は、前記露光領域の前記露光量の設定を保持したまま次の処理を行い、もし、前記ばらつきが前記基準値を越えている場合は、前記ずれ幅分布を再度、前記半導体基板の位置座標の関数で近似して前記露光領域毎の新たな露光量を算出し設定する工程
とを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
A step of approximating and setting an exposure amount for each exposure region as a function of position coordinates of the semiconductor substrate in an exposure region of the semiconductor substrate divided into a plurality of sections;
Forming a base film on the semiconductor substrate;
Forming a monitor resist pattern by transferring an exposure monitor pattern formed of a diffraction grating whose light transmission characteristics monotonously change in one direction on the base film;
Measuring the width of the monitor resist pattern in the one direction for each exposure region;
Selectively etching the base film under a set etching condition using the monitor resist pattern as a mask to form a monitor base film pattern;
Measuring the deviation width distribution of the difference between the width of the monitor base film pattern in one direction and the width of the monitor resist pattern for each exposure region;
The variation of the deviation width distribution is compared with a reference value, and if the variation is smaller than the reference value, the following processing is performed while maintaining the exposure amount setting of the exposure region. A step of calculating and setting a new exposure amount for each exposure region by approximating the deviation width distribution again with a function of the position coordinates of the semiconductor substrate when the reference value is exceeded. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記関数が前記半導体基板の位置座標の2次以上の多項式であることを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイスの製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the function is a second or higher order polynomial of the position coordinates of the semiconductor substrate. 前記回折格子のピッチは、前記転写を行う露光装置の光源波長と、レンズ開口数と、コヒーレンスファクタとにより定まる幅より小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体デバイスの製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a pitch of the diffraction grating is smaller than a width determined by a light source wavelength, a lens numerical aperture, and a coherence factor of the exposure apparatus that performs the transfer. 前記回折格子のピッチPは、前記光源波長をλ、前記レンズ開口数をNA、前記コヒーレンスファクタをσとしたとき、
P<λ/(NA×(1+σ))
の条件を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体デバイスの製造方法。
When the pitch P of the diffraction grating is λ as the light source wavelength, NA as the lens numerical aperture, and σ as the coherence factor,
P <λ / (NA × (1 + σ))
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
複数に区分された半導体基板の露光領域毎に、露光量を設定する工程と、
前記半導体基板上に、下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上にレジスト膜を塗付する工程と、
前記下地膜上に、光透過特性が一方向に単調に変化する回折格子からなる露光モニタパターンを転写してモニタレジストパターンを形成する工程と、
前記一方向の前記モニタレジストパターンのずれ幅を前記露光領域毎に測定する工程と、
前記モニタレジストパターンをマスクとして前記下地膜を設定されたエッチング条件で選択的にエッチングしてモニタ下地膜パターンを形成する工程と、
前記一方向の前記モニタ下地膜パターンのずれ幅を前記露光領域ごとに測定する工程と、
前記モニタ下地膜パターンのずれ幅と前記モニタレジストパターンのずれ幅との差を取り、ずれ幅差分布を取得し、ずれ幅のばらつきを基準値と比較し、前記ばらつきが前記基準値より小さい場合は、前記エッチング条件の設定を保持したまま次の処理を行い、もし、前記ばらつきが前記基準値を越えている場合は、前記エッチング条件の設定を変更し新たなエッチング条件を設定する工程
とを含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
A step of setting an exposure amount for each exposure area of the semiconductor substrate divided into a plurality of areas;
Forming a base film on the semiconductor substrate;
Applying a resist film on the base film;
Forming a monitor resist pattern by transferring an exposure monitor pattern composed of a diffraction grating whose light transmission characteristics monotonously change in one direction on the base film;
Measuring a deviation width of the monitor resist pattern in the one direction for each exposure region;
Selectively etching the base film under a set etching condition using the monitor resist pattern as a mask to form a monitor base film pattern;
Measuring a deviation width of the monitor base film pattern in the one direction for each exposure region;
When the difference between the shift width of the monitor base film pattern and the shift width of the monitor resist pattern is taken, a shift width difference distribution is obtained, the variation of the shift width is compared with a reference value, and the variation is smaller than the reference value Performing the following process while maintaining the setting of the etching condition, and if the variation exceeds the reference value, changing the setting of the etching condition and setting a new etching condition. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記回折格子のピッチは、前記転写を行う露光装置の光源波長と、レンズ開口数と、コヒーレンスファクタとにより定まる幅より小さいことを特徴とする請求項5に記載の半導体デバイスの製造方法。   6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the pitch of the diffraction grating is smaller than a width determined by a light source wavelength, a lens numerical aperture, and a coherence factor of the exposure apparatus that performs the transfer. 前記回折格子のピッチPは、前記光源波長をλ、前記レンズ開口数をNA、前記コヒーレンスファクタをσとしたとき、
P<λ/(NA×(1+σ))
の条件を満たすことを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体デバイスの製造方法。
When the pitch P of the diffraction grating is λ as the light source wavelength, NA as the lens numerical aperture, and σ as the coherence factor,
P <λ / (NA × (1 + σ))
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the following condition is satisfied.
JP2005262994A 2005-09-09 2005-09-09 Manufacturing method of semiconductor device Expired - Fee Related JP4112579B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005262994A JP4112579B2 (en) 2005-09-09 2005-09-09 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005262994A JP4112579B2 (en) 2005-09-09 2005-09-09 Manufacturing method of semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002087015A Division JP3727895B2 (en) 2002-03-26 2002-03-26 How to monitor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006041549A JP2006041549A (en) 2006-02-09
JP4112579B2 true JP4112579B2 (en) 2008-07-02

Family

ID=35906117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005262994A Expired - Fee Related JP4112579B2 (en) 2005-09-09 2005-09-09 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4112579B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009267159A (en) * 2008-04-25 2009-11-12 Sumco Techxiv株式会社 Device and method for manufacturing semiconductor wafer
EP2450944A4 (en) 2009-07-01 2017-12-27 Nikon Corporation Exposure condition setting method and surface inspection apparatus
JP5550978B2 (en) * 2010-04-28 2014-07-16 ラピスセミコンダクタ株式会社 Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method
JP2012064666A (en) * 2010-09-14 2012-03-29 Nikon Corp Pattern formation method and device manufacturing method
JP5880819B2 (en) * 2011-10-14 2016-03-09 株式会社デンソー Manufacturing method of semiconductor device
CN117234038A (en) * 2022-06-08 2023-12-15 长鑫存储技术有限公司 Exposure method, apparatus, computer device, storage medium, and computer program product
CN115863164B (en) * 2023-03-02 2023-08-04 浙江大学杭州国际科创中心 Etching processing method and device and semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006041549A (en) 2006-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3727895B2 (en) How to monitor
JP4748936B2 (en) Focus masking structure, focus pattern and measurement
KR100197191B1 (en) Method of forming resist pattern
JP4112579B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US20060206851A1 (en) Determning lithographic parameters to optimise a process window
KR100513171B1 (en) Method and apparatus for quantifying proximity effect by measuring device performance
KR20060109310A (en) Systems and methods for detecting focus variation in photolithograph process using test features printed from photomask test pattern images
US6764794B2 (en) Photomask for focus monitoring
KR100988987B1 (en) A pair of photo masks for measuring flare, flare measuring apparatus and flare measuring method
US7440104B2 (en) Exposure system, test mask for monitoring polarization, and method for monitoring polarization
US7368209B2 (en) Method for evaluating sensitivity of photoresist, method for preparation of photoresist and manufacturing method of semiconductor device
JP2004163670A (en) Method for correcting exposure mask and method for controlling exposure
US20090004576A1 (en) Photomask and method for forming a resist pattern
US7094504B2 (en) Mask, manufacturing method for mask, and manufacturing method for semiconductor device
KR20030036124A (en) Methods of determining alignment in the forming of phase shift regions in the fabrication of a phase shift mask
US6252670B1 (en) Method for accurately calibrating a constant-angle reflection-interference spectrometer (CARIS) for measuring photoresist thickness
JP3634198B2 (en) Optical aberration measurement method for misregistration inspection apparatus
JPH08114909A (en) Phase shift mask and measuring method of phase difference
JP3082747B2 (en) Exposure equipment evaluation method
Pawloski et al. Comparative study of mask architectures for EUV lithography
JPH07283121A (en) Aligner
JPH07142363A (en) Method and apparatus for manufacture of semiconductor integrated circuit device
JP4255677B2 (en) Exposure method and semiconductor device manufacturing method using the same
US20060051683A1 (en) Method of manufacturing mask for exposure, mask for exposure, and package body of mask for exposure
JP4962419B2 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070307

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080401

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080409

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110418

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees