JP4157330B2

JP4157330B2 - リソグラフィ条件の最適化方法

Info

Publication number: JP4157330B2
Application number: JP2002187829A
Authority: JP
Inventors: 賢司吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: JP2004031773A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造工程におけるリソグラフィ条件の最適化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィ工程において、ステッパの露光条件、フォーカス条件を変化させることにより、フォトレジストの加工形状は変化する。そして、良好なレジスト寸法・形状を得るための露光マージン（ＥＬ：ＥｘｐｏｓｕｒｅＬａｔｉｔｕｄｅ又はＤＭ：ＤｏｓｅＭａｒｇｉｎ）、フォーカスマージン（ＤＯＦ：ＤｅｐｔｈＯｆＦｏｃｕｓ又はＦＭ：ＦｏｃｕｓＭａｒｇｉｎ）も変動する。このとき、これら露光マージン、フォーカスマージンが小さいと、フォトレジストにおける配線パターンのオープン／ショート、ホールパターンの未開口といった製品上の問題が発生してしまう。そこで、これらの問題を回避するために、露光条件とフォーカス条件をそれぞれ変化させて形成したパターンの寸法を、ＣＤ−ＳＥＭ（ＣｒｉｔｉｃａｌＤｉｍｅｎｓｉｏｎ−ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ式寸法測定機）により測定し、その測定寸法値から算出した最適露光値（ＢＥＸＰ又はＢＥ：ＢｅｓｔＥｘｐｏｓｕｒｅ）・最適フォーカス値（ＢＦ：ＢｅｓｔＦｏｃｕｓ）、及び露光マージン・フォーカスマージンによりリソグラフィ条件を最適化、適用していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような手法では、寸法値のみを重視しており、加工形状の良否については、その都度判断することも可能なものの、一元的な判断を行うことができず、精度に欠くとともに迅速な判定が困難であるという問題があった。また、単に各マージンを大きくするように設定、適用すると、スペック内ではあっても、ねらい目寸法値からシフトしたものとなってしまうという問題も発生していた。
【０００４】
そこで、本発明は、従来のリソグラフィ条件の最適化方法における欠点を取り除き、精度の向上と迅速化を図ったリソグラフィ条件の最適化方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のリソグラフィ条件の最適化方法は、露光値とフォーカス値をパラメータとして半導体基板上に形成されたフォトレジストパターンの加工寸法をそれぞれ測定するとともに、加工形状画像を作成し、前記露光値及び前記フォーカス値に対応させて、前記加工形状画像を二次元的に配置するとともに、測定された前記加工寸法より求めた最適露光値・最適フォーカス値、露光マージン・フォーカスマージン及びねらい目寸法値とその上限値、下限値をプロットして、加工寸法及び加工形状のそれぞれ前記露光値及び前記フォーカス値との関係を一元的に示すＭＡＰを作成し、作成された前記ＭＡＰを用いて、前記最適露光値・前記最適フォーカス値、前記露光マージン・前記フォーカスマージン及び前記ねらい目寸法値とその上限値、下限値と共に加工形状の良否を一元的に判定し、露光条件及びフォーカス条件を設定することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明を解決するための手段】
また、本発明のリソグラフィ条件の最適化方法においては、前記最適露光値及び前記最適フォーカス値をセンターとして、前記ねらい目寸法値の上限値と下限値を超えることなく、所定の露光マージンに対するフォーカスマージン又は所定のフォーカスマージンに対する露光マージンが最大になるように、前記フォーカスマージン又は前記露光マージンを設定することを特徴としている。
【０００７】
そして、本発明のリソグラフィ条件の最適化方法においては、前記良否を一元的に判定する者に対して前記ＭＡＰを配信することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明のリソグラフィ条件の最適化方法においては、前記加工形状をスコア値化し、所定の値に設定されたスコア値のスペックにより加工形状の良否を判定することを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明のリソグラフィ条件の最適化方法においては、測定された前記加工寸法のデータより、前記パラメータを関数とした加工寸法の近似式を求め、前記加工寸法のデータと前記近似式から求められる近似寸法との差が所定の値を超えたものを異常値として除外し、前記異常値が除外された前記加工寸法のデータに基づき、前記最適露光値・前記最適フォーカス値を求めることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１１】
図１は本実施形態におけるシステム構成をブロック図で示したものである。
【００１２】
図に示すように、条件だしシステム系１において、条件設定のパラメータとなる露光・フォーカス条件が入力され、ステッパ２に自動転送される。
【００１３】
ステッパ２において、転送されたそれぞれの条件にて半導体基板上のポジ型フォトレジストがホールパターンに加工される。そして、ＣＤ−ＳＥＭ３において、加工寸法を測定するとともに、加工形状画像を形成し、これら加工寸法データと加工形状画像データは条件だしシステム系１に転送される。
【００１４】
計算処理部▲１▼４においては、加工寸法データを自動処理し、最適露光値・最適フォーカス値と、所定値に設定したＤＭ（ＥＬ値）に対するＦＭ（ＤＯＦ値）を求め、計算処理部▲２▼５においては、例えば２次元的に露光値及びフォーカス値に対応させて、加工形状画像データを自動配置し、計算処理部▲３▼６においては、計算処理部▲１▼４及び計算処理部▲２▼５での結果を併せてＭＡＰを自動作成する。
【００１５】
ＭＡＰ化されたこれらデータは、ＭＡＰ表示部７（例えばＷＥＢ上）において関係者８に自動配信され、判定結果入力部９に入力された関係者８の判定により設定された露光・フォーカス条件はステッパ２に自動転送される。
【００１６】
次に、この実施形態の動作を説明する。図２にフローチャートを示すように、先ず、条件だしシステム系１において露光・フォーカス条件を入力（ステップ１１）すると、ステッパ２に自動転送し（ステップ１２）、ステッパ２において各条件で加工して、ＣＤ−ＳＥＭ３により測定されたフォトレジストの加工寸法データ及び加工形状画像データを生成し、これらのデータを条件だしシステム系１に自動転送する（ステップ１３〜１５）。
【００１７】
次に、計算処理部▲１▼４において、加工寸法データを処理する。先ず、寸法異常値を除去する（ステップ１６）。図３にそのフローチャートを示すように、入力された加工寸法値（Ｄｎ）生データ（ステップ３１）より、設定した範囲を外れたデータを除去（ステップ３２）した後、フォーカス値を関数とした加工寸法の近似式を求める（ステップ３３）。次に、この近似式により求めた近似値（Ｄ'ｎ）と加工寸法値（Ｄｎ）の差異が、所定の値を超えるかどうかを判定し（ステップ３４）、超えたものについてさらに除去（ステップ３５）し、再度近似計算する。これを異常値がなくなるまで繰り返し、全ての異常値を除去する。
【００１８】
異常値の除去された加工寸法データについて、フォーカス値と加工寸法値の関係、露光値と加工寸法値の関係より、最適フォーカス値（ＢＦ）、最適露光値（ＢＥＸＰ）を求める。そして、これら最適フォーカス値（ＢＦ）をセンターとして、ねらい目に対するスペック内に得られるＤＭとＦＭの関係より、所定値に設定されたＤＭ（例えば１０％）に対して最大に得られるＦＭを求める（ステップ１７）。
【００１９】
一方、計算処理部▲２▼５において、今度は加工形状画像データを例えば２次元的に露光値及びフォーカス値に対応させ配置する（ステップ１８）。そして、計算処理部▲３▼６において、計算処理部▲１▼４及び計算処理部▲２▼５において処理されたデータを併せて、例えば図４に示すようなＭＡＰを作成する（ステップ１９）。ＭＡＰ上には、各値を例えば２次元的に露光値・フォーカス値に対応させ配置した前記加工形状画像上にプロットしたデータ４１と、露光値・フォーカス値に対応した加工寸法測定値の生データ４２及び近似データ４３、フォーカス値ＶＳ測定寸法値グラフ（測定値及び近似曲線）４４、露光値ＶＳ測定寸法値グラフ（測定値及び近似曲線）４５、露光マージンＶＳフォーカスマージングラフ４６、及びこれらのデータより求められた数値データ４７が表示されている。
【００２０】
図５にデータ４１の表示例を示す。例えば２次元的露光値・フォーカス値に対応させ配置した前記加工形状画像上に、測定エリアの上下限５１、最適露光値（ＢＥＸＰ）・最適フォーカス値（ＢＦ）５２、露光マージン（ＤＭ）・フォーカスマージン（ＦＭ）５３、及びねらい目寸法値５４とその上限値５５、下限値５６がプロットされている。
【００２１】
図６に露光値・フォーカス値に対応した加工寸法測定値の生データ４２、図７にその近似データ４３の表示例を示す。加工寸法測定値は、近似データにより異常値除去処理をされている。また、図８に異常値除去処理のなされたデータより求められた数値データ４７の表示例を示す。ＤＭを所定値に設定したときの、ＢＥ下限フォーカス値（ＦＬ）、上限フォーカス値（ＦＨ）、ＦＭ、下限露光値（ＢＥＸＰＬ）、上限露光値（ＢＥＸＰＨ）といったデータが表示されている。
【００２２】
このように作成されたＭＡＰをＷＥＢ上に表示し、そのＵＲＬを条件判定に関わる全ての関係者に自動的にメール配信する（ステップ２０、２１）。関係者は配信されたＭＡＰに基づき、各値とともに加工形状の良否判定を行い（ステップ２２）、ＮＧ判定であれば、各データの再調査、分析を行い、再度条件だしを行う。そして、全ての関係者においてＯＫ判定となったとき、設定された露光・フォーカス条件は自動的にステッパに転送される（ステップ２３）。
【００２３】
このように、加工寸法と加工形状画像のデータを処理した後、ＭＡＰ表示して、一元的に判定することにより、迅速でかつ精度の高い判定が容易になる。そして、これらのデータを全て自動的に処理することにより、ヒューマンエラーを防止することができる。また、異常値をあらかじめ除去することにより、高い精度で条件設定を行うことができ、製品不良の発生を抑えることが可能となる。さらに、最適フォーカス値（最適露光値）をセンターとして、ＤＭとＦＭを求めることにより、より高精度にねらい目寸法を得ることが可能となる。
【００２４】
本実施形態において、ポジ型フォトレジストにホールパターンを形成する条件の最適化を行ったが、フォトレジストにパターンを形成する条件であれば適用することができ、ネガ型レジストや、ライン、スペース、アイランド等の加工にも適用される。また、本実施形態においては、所定値に設定されたＤＭ（例えば１０％）に対して最大に得られるＦＭを求めたが、所定値に設定されたＦＭに対して最大に得られるＤＭを求めても良い。また、本実施形態においては、加工形状画像上に2次元的に対応させて配置する場合について説明したが、2次元あるいは4次元近似等の計算方法により、各値を露光値・フォーカス値に対応させ、加工形状画像上に配置してもよい。
【００２５】
さらに、加工形状を人間系で（関係者により）判定したが、これをスコア値化し自動判定を行なうことも、迅速な判定、ヒューマンエラーを抑える上でより効果的である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、精度の向上と迅速化を図ることの可能なリソグラフィ条件の最適化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるシステム構成を示すブロック図。
【図２】本発明におけるフローチャート。
【図３】本発明における異常値除去のフローチャート。
【図４】本発明において用いられるＭＡＰを示す図。
【図５】図４の一部を示す図。
【図６】図４の一部を示す図。
【図７】図４の一部を示す図。
【図８】図４の一部を示す図。
【符号の説明】
１条件だしシステム系
２ステッパ
３ＣＤ−ＳＥＭ
４計算処理部▲１▼
５計算処理部▲２▼
６計算処理部▲３▼
７ＭＡＰ表示部
８関係者
９判定入力部
４１データ
４２加工寸法測定値の生データ
４３近似データ
４４フォーカス値ＶＳ測定寸法値グラフ
４５露光値ＶＳ測定寸法値グラフ
４６露光マージンＶＳフォーカスマージングラフ
４７数値データ
５１測定エリアの上下限
５２最適露光値・最適フォーカス値
５３露光マージン・フォーカスマージン
５４ねらい目寸法値
５５ねらい目上限値
５６ねらい目下限値

Claims

露光値とフォーカス値をパラメータとして半導体基板上に形成されたフォトレジストパターンの加工寸法をそれぞれ測定するとともに、加工形状画像を作成し、
前記露光値及び前記フォーカス値に対応させて、前記加工形状画像を二次元的に配置するとともに、測定された前記加工寸法より求めた最適露光値・最適フォーカス値、露光マージン・フォーカスマージン及びねらい目寸法値とその上限値、下限値をプロットして、加工寸法及び加工形状のそれぞれ前記露光値及び前記フォーカス値との関係を一元的に示すＭＡＰを作成し、
作成された前記ＭＡＰを用いて、前記最適露光値・前記最適フォーカス値、前記露光マージン・前記フォーカスマージン及び前記ねらい目寸法値とその上限値、下限値と共に加工形状の良否を一元的に判定し、露光条件及びフォーカス条件を設定することを特徴とするリソグラフィ条件の最適化方法。
前記最適露光値及び前記最適フォーカス値をセンターとして、前記ねらい目寸法値の上限値と下限値を超えることなく、所定の露光マージンに対するフォーカスマージン又は所定のフォーカスマージンに対する露光マージンが最大になるように、前記フォーカスマージン又は前記露光マージンを設定することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ条件の最適化方法。
前記良否を一元的に判定する者に対して、前記ＭＡＰを配信することを特徴とする請求項１又は２に記載のリソグラフィ条件の最適化方法。
前記加工形状をスコア値化し、所定の値に設定されたスコア値のスペックにより加工形状の良否を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリソグラフィ条件の最適化方法。
測定された前記加工寸法のデータより、前記パラメータを関数とした加工寸法の近似式を求め、前記加工寸法のデータと前記近似式から求められる近似寸法との差が所定の値を超えたものを異常値として除外し、
前記異常値が除外された前記加工寸法のデータに基づき、前記最適露光値・前記最適フォーカス値を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリソグラフィ条件の最適化方法。