JP4726935B2 - 焦点計測方法及び装置 - Google Patents
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露光装置のフォーカス変動の測定結果を次ロットや次工程に反映させ、効率良くフォーカス補正を行うには、製品となるウェーハを用いたインラインフォーカスモニター技術が好適である。しかしながら、フォーカス変動量はレジストパターンの形状値(幅寸法、高さ及びテーパ角度など)から測定されるところ、この形状値の変化はフォーカス量及び露光量の双方に依存する。
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、本発明のフォーカス変動計測方法及び装置、並びに当該方法及び装置を用いたフォーカス変動補正方法、そして半導体装置の製造方法について述べる。
図1は本実施形態のフォーカス変動の計測対象となるレジストパターンが形成されたシリコンウェーハを示す概略平面図、図2は本実施形態のフォーカス変動計測装置の概略構成を示すブロック図、図3は本実施形態のフォーカス変動計測方法をステップ順に示すフロー図である。
(実験例1)
この実験例1では、パターン密度の異なる2種類のテストレジストパターンを実際に用い、フォーカス変動が正確に得られる技術的過程について説明する。
この実験例2では、実際に2種類のデータベースを用いてフォーカス変動量を見積もる一例について説明する。
第1のデータベースには、ピボタル特性を示すパターン、ここでは幅寸法が110nmであり寸法比が1:1のL&Sパターン(第1のテストレジストパターン)を用いた場合の、幅寸法値と露光量との関係が規律されている。露光量の変化に伴って幅寸法変動が生じていることが判る。このとき、テーパ角度の変化はほとんど無い。
第2のデータベースには、孤立パターン、ここではピッチが1000nmピッチで幅寸法が110nmのパターン(第2のテストレジストパターン)を用いた場合の、露光量及びテーパ角度とフォーカス変動量との関係が規律されている。
図6は変形例1のフォーカス変動計測装置の概略構成を示すブロック図である。
フォーカス変動計測装置は、第1のテストレジストパターン1の形状値を測定する形状値測定手段11と、測定された形状値から適正露光量を算出する適正露光量算出手段12と、第2のテストレジストパターン2の形状値を測定する形状値測定手段13と、光学式測定器であり、光学定数及び膜厚を計測する計測手段21と、測定された形状値及び適正露光量から当該シリコンウェーハ10のフォーカス変動量を算出するフォーカス変動量算出手段14とを備えて構成されている。
変形例2では、変形例1と同様の装置構成により光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果をフォーカス変動量算出手段14によるフォーカス変動量の算出に用いるが、光学定数及び膜厚の計測方法が変形例1と異なる。
本実施形態では、上述したようにフォーカス変動量を知見した後、この情報を用いてフォーカス変動を補正する。
この補正方法では、先ず第1のロットについて標準的なフォーカス条件により露光し、パターン転写を行う(ステップS11)。続いて、この第1のロットについて上記のフォーカス変動量の算出、例えば図3のステップS1〜S6によりフォーカス変動量を算出する(ステップS12)。続いて、算出されたフォーカス変動量に基づき適正フォーカス量を算出し(ステップS13)、この適正フォーカス量を続く第2のロットにフィードバックする(ステップS14)。
ここで、本実施形態のフォーカス変動補正方法を適用した具体的な実験例について説明する。
図10は、複数のシリコンウェーハからなるロットごとに露光条件を設定して精度良くパターンを形成するための方法を示す表である。ここでは先ず、ロットAを標準フォーカス条件で露光処理した。そして図3のステップS1〜S6により、各テストレジストパターンの幅寸法及び形状の計測を行ってフォーカス変動量を算出したところ、0.04μmのフォーカス変動が検出された。
このように次回のロットに以前のフォーカス変動結果を反映することにより、極めて精度の高いフォーカスコントロールを行うことが可能となることが判る。
本実施形態では、リソグラフィー工程において、上述したようにフォーカス変動量を知見し、これを用いて所期のパターン形成を高精度に実行する。
先ず、前工程(フォトマスク作製工程、ウェーハ作製工程など)であるステップS21より受け入れたロットを露光処理等して、各テストレジストパターンと共に各種レジストパターンを形成する(ステップS22)。
その結果、フォーカス変動量が規格内であると判定された場合には次工程(ダイシングを含む組み立て工程等)へ進み(ステップS23)、規格外であると判定された場合にはレジストを剥離して再度露光処理を実行する(ステップS24)。この再処理時には、規格外となったフォーカス変動量をフィードバックして露光処理することにより、精度の高いパターン形成を行うことができる。その結果に問題がなければ次工程へ進むことができる。このような手順を踏むことにより、製品の歩留まりに大きな向上が見込まれる。
上述した実施形態によるフォーカス変動計測装置を構成する各手段(形状値測定手段及び計測手段を除く。)、並びにフォーカス変動計測方法やフォーカス変動補正方法、半導体装置の製造方法の各ステップ(図3のステップS1〜S6、図9のステップS11〜S14、図11のステップS21〜24等)は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
前記被転写体上に、パターン密度の異なる少なくとも2種のテストレジストパターンを転写形成しておき、
前記各テストレジストパターンを用いて当該被転写体のフォーカス変動量を算出することを特徴とする焦点計測方法。
前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定し、前記第1の形状値から適正露光量を算出した後、前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定し、前記第2の形状値及び前記適正露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出することを特徴とする付記1に記載の焦点計測方法。
前記各被加工膜及び前記レジスト膜のうち少なくとも1つについて、その光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする付記1〜6のいずれか1項に記載の焦点計測方法。
前記被転写体上に転写形成されたパターン密度の異なる少なくとも2種の第1及び第2のテストレジストパターンを用い、
高パターン密度の前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定する寸法測定手段と、
測定された前記第1の形状値から露光変動量を算出する露光変動量算出手段と、
前記第1のテストレジストパターンに比べて低パターン密度の前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定する形状測定手段と、
測定された前記第2の形状値及び前記露光変動量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出するフォーカス変動量算出手段と
を含むことを特徴とする焦点計測装置。
光学定数及び膜厚を計測する計測手段を更に含み、
前記計測手段により、前記各被加工膜及び前記レジスト膜のうち少なくとも1つについて、その前記光学定数及び前記膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする付記10〜14のいずれか1項に記載の焦点計測装置。
前記被加工膜上にレジスト膜を形成する第2の工程と、
前記レジスト膜にパターン転写して、レジストパターンと共にパターン密度の異なる少なくとも2種のテストレジストパターンを形成する第3の工程と、
前記各テストレジストパターンを用いて当該被転写体のフォーカス変動量を算出する第4の工程と、
算出された前記フォーカス変動量が規格内であるか否かを判定する第5の工程とを
含み、
前記フォーカス変動量が規格内であると判定された場合には次工程へ進み、規格外であると判定された場合には、前記レジストパターン及び前記テストレジストパターンを除去し、前記第2の工程〜前記第5の工程を再度実行することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第4の工程において、前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定し、前記第1の形状値から適正露光量を算出した後、前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定し、前記第2の形状値及び前記適正露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出することを特徴とする付記17に記載の半導体装置の製造方法。
2 第2のテストレジストパターン
3 レジストパターンの形成領域
4 スクライブ領域
10 シリコンウェーハ
11,13 形状値測定手段
12 適正露光量算出手段
14 フォーカス変動量算出手段
21 計測手段
31,33 シリコン酸化膜
32 多結晶シリコン膜
34 反射防止膜
35 レジスト膜
Claims (3)
- パターン転写された被転写体の焦点計測方法であって、
前記被転写体上に、第1のテストレジストパターンと、前記第1のテストレジストパターンに比べて低パターン密度の第2のテストレジストパターンとを転写形成し、
前記第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定し、
前記第1の形状値から露光量を算出し、
前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定し、
前記第2の形状値及び前記露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出し、
前記第2の形状値は、前記第2のテストレジストパターンのテーパ角度を含み、
前記被転写体上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、前記レジスト膜を露光してレジストパターンと共に前記第1及び第2のテストレジストパターンを転写形成するに際して、
前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の光学定数及び膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする焦点計測方法。 - 前記第2の形状値は、更に前記第2のテストレジストパターンの線幅及び高さのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の焦点計測方法。
- パターン転写された被転写体の焦点計測装置であって、
前記被転写体上に転写形成された第1のテストレジストパターンの第1の形状値を測定する寸法測定手段と、
測定された前記第1の形状値から露光量を算出する露光量算出手段と、
前記被転写体上に転写形成された、前記第1のテストレジストパターンに比べて低パターン密度の前記第2のテストレジストパターンの第2の形状値を測定する形状測定手段と、
測定された前記第2の形状値及び前記露光量から当該被転写体のフォーカス変動量を算出するフォーカス変動量算出手段と
を含み、
前記第2の形状値は、前記第2のテストレジストパターンのテーパ角度を含み、
前記被転写体上に少なくとも1層の被加工膜及びレジスト膜を積層形成した後、前記レジスト膜を露光してレジストパターンと共に前記第1及び第2のテストレジストパターンを転写形成するに際して、
光学定数及び膜厚を計測する計測手段を更に含み、
前記計測手段により、前記各被加工膜及び前記レジスト膜の全てが積層形成された状態で、積層された膜全体の前記光学定数及び前記膜厚を計測しておき、当該計測結果を前記フォーカス変動量の算出に用いることを特徴とする焦点計測装置。
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