JP4112759B2 - Pattern measurement method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィー工程における転写パターンの測定方法に係わり、特に露光装置の光学系の収差等を調べるためのパターン測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、マスクに形成されたパターンをウェハ上に縮小転写する露光装置において、LSIのデバイスパターンが微細化するに伴い、特定のパターンが非対称に転写される現象が生じている。この現象は、主にレンズ収差によるものと考えらており、従ってレンズ収差を測定する技術が必要となっている。
【0003】
従来より、基準パターンと複数本のパターンの組からなる被測定用パターンとの相対位置ずれ量を測定することによって、露光装置の光学系の測定を行う方法が知られている。この際、光学系の瞳面における収差関数を精度良く求めるためには、被測定用パターンが無限に続く回折格子である必要があるが、これは実質的に不可能である。このため、実質的に無限と見なすことができるように、1度目の露光で基準パターンと同一繰り返しの複数本からなる被測定用パターンをウェハ上に転写し、その後に被測定用パターンの繰り返し部の最初と最後のパターンを2度目の露光で消失させ、内側の繰り返し部のみが最終的に残るようにしている。
【0004】
このようにすることで、基準パターンと実質的に無限回繰り返される被測定用パターンとの間の相対位置を測定することができる。繰り返し部の最初と最後のパターンを消失させる範囲は、両端の1本ずつでも良いし複数本でも良い。被測定用パターンのサイズは、露光装置の解像限界付近であり、近年のデバイスの微細化に伴い4分の1ミクロン以下の場合があった。
【0005】
ところで、この種のパターンの相対位置測定には、光学式位置ずれ検査装置が用いられており、その検査装置の解像力はせいぜい1μm程度である。このため、被測定用パターンの位置を求めるときは、パターン1本ずつの位置を求めるのではなく、パターンの組がどこにあるかを求めていた。上記のように実質的に無限回繰り返す繰り返しパターンを作るために2度目の露光をして両端のパターンを消失させる必要があったのは、測定装置が被測定用パターン1本ずつの位置を測定できるだけの解像力を有しないためである。
【0006】
また、測定装置に高い解像力がないため、基準パターンと被測定用パターンからなるモニタパターンを比較的大きくする必要があった。実際に使われるモニタパターンの占有領域は10〜30μm四方程度であり、十分に小さいものとは言えなかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の技術では、露光装置における光学系の収差関数を精度良く求めようとすると、1度の露光では被測定用パターンを形成できず2度の露光が必要であり、その分手間がかかった。また、被測定用パターンの占有面積が大きいため、デバイスの製造工程の中に光学系の測定に用いるパターンを工程検査用パターンとして導入することは困難であった。
【0008】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、1度の露光で被測定用パターンを形成し、且つ測定用パターンの占有面積を小さくしても精度良い測定を行うことができ、露光装置における光学系の収差関数等の測定に適したパターン測定方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(構成)
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【0010】
即ち本発明は、基準パターンと被測定用パターンとの相対位置を測定するパターン測定方法であって、所定周期の繰り返しパターンからなる被測定用パターンと、この被測定用パターンよりも線幅の大きい基準パターンとを有するマスクを用い、投影露光装置を使用して上記各パターンを試料上に転写する工程と、前記転写により前記試料上に形成された各々のパターンに対し、該パターンを転写する際の露光波長よりも短い波長の測定光源又は荷電ビーム源を有する測定機器を用い、前記試料上の基準パターンの中心位置と被測定用パターンの中心位置を測定し、且つ被測定用パターンに対しては繰り返しの最初と最後の部分を除くパターンの中心位置を測定する工程と、前記測定された各中心位置のずれ量を求める工程と、を含むことを特徴とする。
【0011】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものがあげられる。
【0012】
(1) マスクの基準パターンは、被測定用パターンを挟んで線対称に、又は被測定用パターンに挟まれて線対称に配置されること。
【0013】
(2) マスクの被測定用パターンは、試料上に形成すべき実際の回路パターンと同等のパターンを模して形成されること。
【0014】
(3) 基準パターンと被測定用パターンの相対位置測定には、荷電ビーム源を有する測定装置(SEMなど)を用いること。
【0015】
(4) 基準パターンと被測定用パターンを複数組用意し、各組が互いに回転していて、回転角は360度を整数で除した値であること。
【0016】
(作用)
本発明によれば、基準パターンと被測定用パターンの相対位置ずれ量を測定することで、投影光学系のパターンに対する収差等による影響を調べることができる。そしてこの場合、露光波長よりも短い波長の測定光源又は荷電ビーム源を有する測定機器を用いて基準パターン及び被測定用パターンの位置を測定するために、微細ピッチの被測定用パターンの1本1本を解像することができる。このため、被測定用パターンの繰り返しの最初及び最後の部分、即ち寸法精度の低い端部のパターンを物理的に除去しなくとも、これらのパターンを光学的に除去した状態で測定を行うことができる。
【0017】
従って、1度の露光で形成された被測定用パターンであっても、その位置を精度良く測定することができ、露光装置における光学系の収差関数等の測定等に効果的に適用することが可能となる。また、測定機器の解像力が高いことから、被測定用パターンの占有面積を小さくすることができ、これによりデバイスの製造工程で工程検査用パターンとして導入することも可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【0019】
(第1の実施形態)
まず、図1に示すように、基準パターン11と被測定用パターン12を形成したマスクを用意する。ここで、各々のパターン11,12は、例えば透明基板上に形成された遮光膜パターンとする。被測定用パターン12は繰り返しパターンであり、基準パターン11と被測定用パターン12は両者共に線対称な配置にする。このため、基準パターン11の両側に被測定用パターン12を配置しても良いし、基準パターン11で被測定用パターン12を挟むようにしても良い。
【0020】
基準パターン11は、中心点10に対しX方向に線対称に配置されたラインパターン11a,11bと、中心点10に対しY方向に線対称に配置されたラインパターン11c,11dとからなる。各々のラインパターンは、比較的寸法の大きい(ウェハ上換算で1.5μm程度)ものである。
【0021】
被測定用パターン12は、中心点10に対しX方向に線対称に配置された多数本(図では簡単のために6本にしている)のラインパターンと、中心点10に対しY方向に線対称に配置された多数本(図では簡単のために6本にしている)のラインパターンとからなる。各々のラインパターンは、ウェハ上換算で0.2〜0.3μm程度である。
【0022】
なお、被測定用パターン12は、上記の同一周期のラインパターンをそれぞれ結合することにより、結果として中心点10を中心に複数の矩形環状パターン(図では簡単のために6本にしている)12a〜12fを周期的に配置したものとなっている。そして、基準パターン11が概略四方から被測定用パターン12を囲んだような構成となっている。
【0023】
上記のような構成のマスクを露光装置にセットし、マスクの各パターンをウェハ上のレジストに転写する。さらに、現像処理してレジストパターンを得る。ウェハ上のレジストがポジ型の場合、マスクに遮光膜で形成した各パターン11,12の縮小像がレジストパターンとして残ることになる。そして、得られたレジストパターンに対して測定を行う。
【0024】
基準パターンと被測定用パターンの相対位置測定には、測定光源として露光波長よりも短い波長の光源を用いる。或いは、電子ビームを使用した走査型電子顕微鏡(SEM)等の高解像力の測定装置を用いる。つまり、被測定用パターンの1本1本を十分に解像可能な測定装置を用いる。
【0025】
また、このパターン測定では、ウェハ上の基準パターンの中心位置と被測定用パターンの中心位置をそれぞれ測定し、これらの相対位置を求める。このときに、被測定用パターンの繰り返しパターンのうち、繰り返しの最初と最後は繰り返しの周期性が失われているため、その部分は被測定用パターン位置の測定の際は考慮しないで被測定用パターンの位置を求める。
【0026】
具体的には、図2に示すようにウェハ上に形成されたレジストパターンに対し、二つの基準パターンA1,A2のそれぞれの中心位置の中間点Acを求めて基準パターンの中心位置とする。被測定用パターンの位置は、複数本の被測定用パターンの平均的な中心位置から被測定用パターンの位置Cを求め、その中点を被測定用パターンの中心位置として出す。基準パターンの中心位置と被測定用パターンの中心位置の相対位置ずれ量は、投影光学系を通して転写した後はゼロではなくなる。そのずれ量を測定することで、投影光学系のパターンに対する収差等による影響を測定することができる。
【0027】
基準パターンの位置計測をする際、基準パターンの測定エッジが4箇所以上ある場合は、線対称な関係にある2箇所の位置B1,B2から基準パターンの位置をBcのようにして求めても良い。また、被測定用パターンは、線対称な関係にある2箇所のパターンエッジの測定点位置D1,D2から被測定用パターン位置Dを求めて、その中点を被測定用パターンの中心位置として求めても良い。
【0028】
なお、マスクに形成するパターンの配置は、図1に限るものではなく図3に示すように、被測定用パターン32が概略四方から基準パターン31を囲んだような構成であってもよい。このような場合でも、ウェハ上に形成された基準パターンと被測定用パターンの位置を上記のようにして求めることが可能である。図1、図3の場合には、同一マークで水平方向だけでなく、垂直方向の測定を行うことも可能である。概略四方を囲む際、その形は必ずしも正方形である必要はなく、正多角形であったり円であっても良い。
【0029】
また、高次の収差まで測定するために、図1や図3に示すような基準パターンと被測定用パターンの組を複数組用意し、各組が互いに回転しているように配置しても良い。この場合の回転角は、360度を整数で除した値である。
【0030】
このように本実施形態によれば、ウェハ上に被測定用パターンを形成する際、2度の露光を行う必要はなく1度の露光で済むため、被測定用パターンの形成が極めて容易に迅速にできるようになる。そして、被測定用パターンの繰り返しパターンの最初と最後を測定に含めないので、被測定用パターンを無限に続く繰り返しパターンとして扱うことができ、精度良い測定が可能である。また、基準パターンと被測定用パターンの組を回転させた物を組み合わせて配置することにより、投影光学系の収差測定の際、高次の収差まで測定することが可能である。
【0031】
(第2の実施形態)
被測定用パターンの変形例として、図4のようにすることができる。これは、基準パターン41と被測定用パターン42の関係は、基準パターン41が概略二方から被測定用パターン42を囲んだような構成である。
【0032】
基準パターン41の位置はA又はBの位置から求め、被測定用パターン42はFの位置から求める。求め方の詳細は第1の実施形態の場合とほぼ同じなので省略する。この場合も、先の第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0033】
なお、基準パターン41が概略二方から被測定用パターン42を囲んだような構成に限らず、被測定用パターン42が基準パターン41を概略二方から囲んだような構成であっても良い。これらのパターン41,42には、水平方向だけでなく、垂直方向のパターンがあっても良い。基準パターン41と被測定用パターン42は、パターンサイズや密度を変えて複数組同時に露光しても良い。
【0034】
また、高次の収差を測定するために、図4に示すような基準パターンと被測定用パターンの組を複数組用意し、各組を互いに回転しているように配置しても良い。この場合の回転角は、360度を整数で除した値である。基準パターン41と被測定用パターン42の相対位置測定には、測定光源として露光波長よりも短い波長の光源を用いる、或いは荷電ビーム源を使用したSEM等の高解像力の測定装置を用いる。
【0035】
(第3の実施形態)
基準パターンと被測定用パターンが半導体デバイス作成用の原板内に配置される場合は、被測定用パターンとして半導体デバイスパターンを用いることができる。その例を図5に示す。この図は、被測定用パターンとして実際に形成すべき回路パターンと同等のパターンが形成されたマスクを用いた露光によって、ウェハ上に形成されたレジストパターンを示している。
【0036】
基準パターンの位置の求め方は、第1の実施形態の通りである。即ち、二つの基準パターンA1,A2のそれぞれの中心位置の中間点Acを求めて基準パターンの中心位置とする。又は、基準パターンの位置計測をする際に基準パターンの測定エッジが4箇所以上ある場合は、線対称な関係にある2箇所の位置B1,B2から基準パターンの位置をBcのようにして求めても良い。
【0037】
被測定用パターンの位置測定では、複数本の被測定用パターンの平均的な中心位置から被測定用パターンの位置Hを求め、その中点を被測定用パターンの中心位置として出す。また、線対称な関係にある2箇所のパターンエッジの測定点位置G1,G2から被測定用パターンの長さGを求め、その中点を被測定用パターンの中心位置として求めても良い。
【0038】
基準パターンと被測定用パターンは、1組が例えば5μm四方の枠内に収まる程度と極めて小さいものである。基準パターンと被測定用パターンの相対位置測定には、先の第1の実施形態と同様に、測定光源として露光波長よりも短い波長の光源を用いるか、或いは荷電ビーム光源を使用したSEM等の高解像力の測定装置を用いればよい。
【0039】
本実施形態によれば、先の第1の実施形態と同様の効果が得られるのは勿論のこと、回路パターンを被測定用パターン内に用いることで、その回路特有の収差の影響を測定することができる。また、基準パターンと被測定用パターンからなるモニタパターンが5μm四方程度と極めて小さくなり、測定専用のマスクではなく実際の露光用マスクにモニタパターンを形成することもできるため、モニタパターンをデバイスの製造工程で工程検査用パターンとして導入することが可能となる。
【0040】
また、図1〜第3の実施形態で用いたパターン位置の求め方はこの方法に限定されるわけではなく、発明の趣旨内であれば他の求め方をすることができる。基準パターンは、図1〜図5に示すように必ずしも長く形成する必要はなく、エッジ位置を測定すべき方向と直交する方向に該測定に要する長さ以上あればよい。また、マスクに形成する基準パターン及び被測定用パターンは必ずしも遮光膜である必要はなく、半透明膜で形成することも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、試料上に形成された基準パターン及び被測定用パターンに対し、露光波長よりも短い波長の測定光源又は荷電ビーム源を有する測定機器を用い、基準パターンの中心位置と被測定用パターンの中心位置を測定し、且つ被測定用パターンに対しては両端を除くパターンの中心位置を測定するようにしているので、被検査パターンの繰り返しの最初及び最後を除去する必要なしに、基準パターンと被測定用パターンとの相対位置を精度良く測定することができる。
【0042】
従って、光学系の収差関数を精度良く求めようとする場合でも、被測定用パターンの形成に要する露光回数を1度で済ませることができ、検査プロセスの容易化及び高速化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に用いたマスク上のパターン配置を示す図。
【図2】ウェハ上に形成されたレジストパターンを示す図。
【図3】マスク上のパターン配置の別の例を示す図。
【図4】第2の実施形態におけるマスク上のパターン配置例を示す図。
【図5】第3の実施形態におけるウェハ上のパターン形成例を示す図。
【符号の説明】
10…中心点
11,31,41…基準パターン
12,32,42…被検査パターン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a transfer pattern measurement method in a lithography process, and more particularly to a pattern measurement method for examining aberrations of an optical system of an exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in an exposure apparatus that reduces and transfers a pattern formed on a mask onto a wafer, a phenomenon occurs in which a specific pattern is transferred asymmetrically as the LSI device pattern becomes finer. This phenomenon is considered to be mainly due to lens aberration, and therefore a technique for measuring lens aberration is required.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, a method for measuring an optical system of an exposure apparatus by measuring a relative positional deviation amount between a reference pattern and a pattern to be measured consisting of a set of a plurality of patterns is known. At this time, in order to accurately obtain the aberration function on the pupil plane of the optical system, it is necessary to use a diffraction grating in which the pattern to be measured continues indefinitely, but this is substantially impossible. For this reason, the pattern to be measured consisting of a plurality of repetitions of the same pattern as the reference pattern is transferred onto the wafer in the first exposure so that it can be regarded as virtually infinite, and then the repeated portion of the pattern to be measured The first and last patterns are erased by the second exposure so that only the inner repeat part remains finally.
[0004]
In this way, the relative position between the reference pattern and the pattern to be measured that is repeated substantially infinitely can be measured. The range in which the first and last patterns of the repeated portion are erased may be one at each end or plural. The size of the pattern to be measured is in the vicinity of the resolution limit of the exposure apparatus, and there have been cases where it is less than ¼ micron with the recent miniaturization of devices.
[0005]
By the way, an optical misalignment inspection apparatus is used for measuring the relative position of this type of pattern, and the resolution of the inspection apparatus is about 1 μm at most. For this reason, when obtaining the position of the pattern to be measured, the position of the pattern set is obtained instead of obtaining the position of each pattern. In order to make a repeated pattern that repeats substantially infinitely as described above, the second exposure must be performed to erase the patterns at both ends. The measuring device measures the position of each pattern to be measured. This is because it does not have as much resolving power as possible.
[0006]
Further, since the measuring apparatus does not have a high resolving power, it is necessary to make the monitor pattern composed of the reference pattern and the pattern to be measured relatively large. The occupied area of the monitor pattern actually used is about 10 to 30 μm square, and cannot be said to be sufficiently small.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional technique, if the aberration function of the optical system in the exposure apparatus is to be obtained with high accuracy, the pattern to be measured cannot be formed by one exposure, and two exposures are necessary. It took. Further, since the area occupied by the pattern to be measured is large, it is difficult to introduce a pattern used for measurement of an optical system as a process inspection pattern in the device manufacturing process.
[0008]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the object of the present invention is to form a pattern to be measured with a single exposure and to achieve high accuracy even if the area occupied by the pattern for measurement is reduced. An object of the present invention is to provide a pattern measurement method that can perform measurement and is suitable for measuring an aberration function of an optical system in an exposure apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
(Constitution)
In order to solve the above problems, the present invention adopts the following configuration.
[0010]
That is, the present invention is a pattern measuring method for measuring the relative position between a reference pattern and a pattern to be measured, and the pattern to be measured is composed of a repetitive pattern of a predetermined period, and the line width is larger than this pattern for measurement A step of transferring each of the patterns onto the sample using a projection exposure apparatus using a mask having a reference pattern, and transferring the pattern to each of the patterns formed on the sample by the transfer Measuring the center position of the reference pattern on the sample and the center position of the pattern to be measured using a measuring instrument having a measurement light source or a charged beam source having a wavelength shorter than the exposure wavelength of that is to include a step of measuring the center position of the pattern except the first and last part of the repetition, and a step of obtaining a shift amount of each center position that is the measuring And butterflies.
[0011]
Here, preferred embodiments of the present invention include the following.
[0012]
(1) The mask reference pattern should be arranged symmetrically with respect to the pattern to be measured, or symmetrical with respect to the pattern to be measured.
[0013]
(2) The pattern to be measured on the mask should be formed to imitate a pattern equivalent to the actual circuit pattern to be formed on the sample.
[0014]
(3) To measure the relative position between the reference pattern and the pattern to be measured, use a measuring device (such as SEM) having a charged beam source.
[0015]
(4) A plurality of sets of reference patterns and patterns to be measured are prepared, each set is rotated with respect to each other, and the rotation angle is a value obtained by dividing 360 degrees by an integer.
[0016]
(Function)
According to the present invention, by measuring the relative positional deviation amount between the reference pattern and the pattern to be measured, it is possible to investigate the influence of the aberration or the like on the pattern of the projection optical system. In this case, in order to measure the position of the reference pattern and the pattern to be measured using a measuring device having a measurement light source or a charged beam source having a wavelength shorter than the exposure wavelength, one of the patterns to be measured having a fine pitch 1 The book can be resolved. Therefore, it is possible to perform measurement in a state in which these patterns are optically removed without physically removing the first and last portions of the pattern to be measured, that is, the pattern of the end portion with low dimensional accuracy. it can.
[0017]
Therefore, the position of the pattern to be measured formed by one exposure can be measured with high accuracy, and can be effectively applied to the measurement of the aberration function of the optical system in the exposure apparatus. It becomes possible. In addition, since the measuring instrument has a high resolving power, the area occupied by the pattern to be measured can be reduced, and this can be introduced as a process inspection pattern in the device manufacturing process.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
[0019]
(First embodiment)
First, as shown in FIG. 1, a mask on which a reference pattern 11 and a measurement pattern 12 are formed is prepared. Here, each of the patterns 11 and 12 is, for example, a light shielding film pattern formed on a transparent substrate. The pattern 12 to be measured is a repeated pattern, and the reference pattern 11 and the pattern 12 to be measured are both arranged in line symmetry. Therefore, the measurement pattern 12 may be arranged on both sides of the reference pattern 11, or the measurement pattern 12 may be sandwiched between the reference patterns 11.
[0020]
The reference pattern 11 includes line patterns 11a and 11b arranged in line symmetry in the X direction with respect to the center point 10, and line patterns 11c and 11d arranged in line symmetry in the Y direction with respect to the center point 10. Each line pattern has a relatively large size (about 1.5 μm in terms of wafer).
[0021]
The pattern 12 to be measured has a large number of line patterns (six for simplicity in the figure) arranged in line with the center point 10 in the X direction, and a line in the Y direction with respect to the center point 10. It consists of a large number of symmetrically arranged line patterns (six lines are shown in the figure for simplicity). Each line pattern is about 0.2 to 0.3 μm in terms of the wafer.
[0022]
Note that the pattern 12 to be measured is obtained by combining the line patterns having the same period as described above, and as a result, a plurality of rectangular annular patterns (six for simplicity in the figure) 12a around the center point 10 are formed. ~ 12f are periodically arranged. The reference pattern 11 surrounds the pattern 12 to be measured from approximately four directions.
[0023]
The mask configured as described above is set in the exposure apparatus, and each pattern of the mask is transferred to the resist on the wafer. Further, development processing is performed to obtain a resist pattern. When the resist on the wafer is a positive type, a reduced image of each of the patterns 11 and 12 formed with a light shielding film on the mask remains as a resist pattern. And it measures with respect to the obtained resist pattern.
[0024]
For measuring the relative position between the reference pattern and the pattern to be measured, a light source having a wavelength shorter than the exposure wavelength is used as a measurement light source. Alternatively, a high-resolution measuring device such as a scanning electron microscope (SEM) using an electron beam is used. That is, a measuring apparatus that can sufficiently resolve each pattern to be measured is used.
[0025]
In this pattern measurement, the center position of the reference pattern on the wafer and the center position of the pattern to be measured are measured, and the relative positions thereof are obtained. At this time, among the repetitive patterns of the pattern to be measured, since the periodicity of the repetition is lost at the beginning and end of the repetition, that portion is not considered when measuring the position of the pattern to be measured. Find the position of the pattern.
[0026]
Specifically, as shown in FIG. 2, with respect to the resist pattern formed on the wafer, an intermediate point Ac between the center positions of the two reference patterns A1 and A2 is obtained and set as the center position of the reference pattern. As the position of the pattern to be measured, the position C of the pattern to be measured is obtained from the average center position of the plurality of patterns to be measured, and the midpoint is obtained as the center position of the pattern to be measured. The relative displacement between the center position of the reference pattern and the center position of the pattern to be measured is not zero after being transferred through the projection optical system. By measuring the amount of deviation, it is possible to measure the influence of aberration or the like on the pattern of the projection optical system.
[0027]
When measuring the position of the reference pattern, if there are four or more measurement edges of the reference pattern, the position of the reference pattern may be obtained as Bc from the two positions B1 and B2 having a line symmetry. . Further, the pattern to be measured is obtained as a pattern position D to be measured from the measurement point positions D1 and D2 of the two pattern edges having a line-symmetric relationship, and the middle point is obtained as the center position of the pattern to be measured. May be.
[0028]
The arrangement of the pattern formed on the mask is not limited to that shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 3, the pattern to be measured 32 may surround the reference pattern 31 from approximately four directions. Even in such a case, the positions of the reference pattern and the pattern to be measured formed on the wafer can be obtained as described above. In the case of FIGS. 1 and 3, it is possible to measure not only in the horizontal direction but also in the vertical direction with the same mark. When enclosing approximately four sides, the shape does not necessarily need to be a square, and may be a regular polygon or a circle.
[0029]
Also, in order to measure even higher-order aberrations, a plurality of sets of reference patterns and patterns to be measured as shown in FIGS. 1 and 3 may be prepared and arranged so that each set is rotated with respect to each other. good. The rotation angle in this case is a value obtained by dividing 360 degrees by an integer.
[0030]
As described above, according to this embodiment, when the pattern to be measured is formed on the wafer, it is not necessary to perform the exposure twice, and only one exposure is required, so that the pattern to be measured can be formed very easily and quickly. To be able to. Since the first and last repeated patterns of the pattern to be measured are not included in the measurement, the pattern to be measured can be treated as an infinite repeating pattern, and accurate measurement is possible. Further, by arranging a combination of the reference pattern and the pattern to be measured that are rotated, it is possible to measure even higher-order aberrations when measuring the aberration of the projection optical system.
[0031]
(Second Embodiment)
As a modified example of the pattern to be measured, it can be as shown in FIG. This is such that the relationship between the reference pattern 41 and the pattern for measurement 42 is such that the reference pattern 41 surrounds the pattern for measurement 42 from approximately two directions.
[0032]
The position of the reference pattern 41 is obtained from the position A or B, and the pattern 42 for measurement is obtained from the position F. The details of how to find it are almost the same as in the first embodiment, and will be omitted. Also in this case, the same effect as the first embodiment can be obtained.
[0033]
The reference pattern 41 is not limited to a configuration in which the measurement pattern 42 is surrounded from approximately two sides, and the measurement pattern 42 may be configured to surround the reference pattern 41 from approximately two sides. These patterns 41 and 42 may include not only a horizontal direction but also a vertical pattern. A plurality of sets of the reference pattern 41 and the pattern 42 to be measured may be exposed simultaneously by changing the pattern size and density.
[0034]
Further, in order to measure higher-order aberrations, a plurality of sets of reference patterns and patterns to be measured as shown in FIG. 4 may be prepared and arranged such that each set is rotated with respect to each other. The rotation angle in this case is a value obtained by dividing 360 degrees by an integer. For the relative position measurement between the reference pattern 41 and the pattern to be measured 42, a light source having a wavelength shorter than the exposure wavelength is used as a measurement light source, or a high-resolution measuring device such as an SEM using a charged beam source is used.
[0035]
(Third embodiment)
When the reference pattern and the pattern to be measured are arranged in the original plate for creating a semiconductor device, the semiconductor device pattern can be used as the pattern to be measured. An example is shown in FIG. This figure shows a resist pattern formed on a wafer by exposure using a mask on which a pattern equivalent to a circuit pattern to be actually formed is formed as a pattern to be measured.
[0036]
The method for obtaining the position of the reference pattern is as in the first embodiment. That is, an intermediate point Ac between the center positions of the two reference patterns A1 and A2 is obtained and set as the center position of the reference pattern. Or, when there are four or more measurement edges of the reference pattern when measuring the position of the reference pattern, the position of the reference pattern is obtained as Bc from the two positions B1 and B2 having a line-symmetric relationship. Also good.
[0037]
In measuring the position of the pattern to be measured, the position H of the pattern to be measured is obtained from the average center position of a plurality of patterns to be measured, and the midpoint is obtained as the center position of the pattern to be measured. Alternatively, the length G of the pattern to be measured may be obtained from the measurement point positions G1 and G2 of the two pattern edges that are in a line-symmetric relationship, and the midpoint may be obtained as the center position of the pattern to be measured.
[0038]
The reference pattern and the pattern to be measured are extremely small such that one set fits in a 5 μm square frame, for example. In the relative position measurement between the reference pattern and the pattern to be measured, as in the first embodiment, a light source having a wavelength shorter than the exposure wavelength is used as the measurement light source, or an SEM using a charged beam light source is used. A high-resolution measuring device may be used.
[0039]
According to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the influence of aberration specific to the circuit is measured by using the circuit pattern in the pattern to be measured. be able to. In addition, the monitor pattern consisting of the reference pattern and the pattern to be measured is extremely small, about 5 μm square, and the monitor pattern can be formed on the actual exposure mask instead of the measurement-specific mask. It can be introduced as a process inspection pattern in the process.
[0040]
The method for obtaining the pattern position used in the first to third embodiments is not limited to this method, and other methods can be used within the spirit of the invention. The reference pattern does not necessarily need to be formed long as shown in FIGS. 1 to 5, and may be longer than the length required for the measurement in the direction orthogonal to the direction in which the edge position is to be measured. Further, the reference pattern and the pattern to be measured formed on the mask do not necessarily need to be a light-shielding film, and can be formed from a translucent film. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the reference pattern and the pattern to be measured formed on the sample are measured using a measurement device having a measurement light source or a charged beam source having a wavelength shorter than the exposure wavelength. The center position of the pattern to be measured and the center position of the pattern to be measured are measured, and the center position of the pattern excluding both ends is measured for the pattern to be measured. The relative position between the reference pattern and the pattern to be measured can be accurately measured without having to be removed.
[0042]
Therefore, even when the aberration function of the optical system is to be obtained with high accuracy, the number of exposures required for forming the pattern to be measured can be reduced to one, and the inspection process can be facilitated and speeded up.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a pattern arrangement on a mask used in the first embodiment.
FIG. 2 is a view showing a resist pattern formed on a wafer.
FIG. 3 is a diagram showing another example of pattern arrangement on a mask.
FIG. 4 is a diagram showing an example of pattern arrangement on a mask in the second embodiment.
FIG. 5 is a view showing an example of pattern formation on a wafer in a third embodiment.
[Explanation of symbols]
10: Center points 11, 31, 41 ... Reference patterns 12, 32, 42 ... Patterns to be inspected

Claims (3)

基準パターンと被測定用パターンとの相対位置を測定するパターン測定方法であって、
所定周期の繰り返しパターンからなる被測定用パターンと、この被測定用パターンよりも線幅の大きい基準パターンとを有するマスクを用い、投影露光装置を使用して上記各パターンを試料上に転写する工程と、
前記転写により前記試料上に形成された各々のパターンに対し、該パターンを転写する際の露光波長よりも短い波長の測定光源又は荷電ビーム源を有する測定機器を用い、前記試料上の基準パターンの中心位置と被測定用パターンの中心位置を測定し、且つ被測定用パターンに対しては繰り返しの最初と最後の部分を除くパターンの中心位置を測定する工程と、
前記測定された各中心位置のずれ量を求める工程と、
を含むことを特徴とするパターン測定方法。
A pattern measuring method for measuring a relative position between a reference pattern and a pattern to be measured,
A step of transferring each of the above patterns onto a sample using a projection exposure apparatus using a mask having a pattern to be measured consisting of a repetitive pattern of a predetermined period and a reference pattern having a line width larger than the pattern to be measured When,
For each pattern formed on the sample by the transfer, using a measuring instrument having a measurement light source or a charged beam source having a wavelength shorter than the exposure wavelength when the pattern is transferred, the reference pattern on the sample is Measuring the center position and the center position of the pattern to be measured, and measuring the center position of the pattern excluding the first and last parts of the repetition for the pattern to be measured;
Obtaining a displacement amount of each measured center position;
A pattern measuring method comprising:
前記マスクの基準パターンは、被測定用パターンを挟んで線対称に、又は被測定用パターンに挟まれて線対称に配置され、且つ各々のパターンの中心位置は一致していることを特徴とする請求項1記載のパターン測定方法。The reference pattern of the mask is arranged in line symmetry with respect to the pattern to be measured, or arranged symmetrically with respect to the pattern to be measured , and the center positions of the patterns coincide with each other. The pattern measuring method according to claim 1. 前記マスクの被測定用パターンは、前記試料上に形成すべき実際の回路パターンと同等のパターンを模して形成されることを特徴とする請求項1又は2記載のパターン測定方法。 3. The pattern measuring method according to claim 1, wherein the pattern to be measured of the mask is formed by imitating a pattern equivalent to an actual circuit pattern to be formed on the sample.
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