JP5176902B2 - Electronic device manufacturing method and setting apparatus - Google Patents
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本発明は、被加工対象をリソグラフィー及びエッチングにより加工して、半導体装置に代表される電子デバイスを製造する方法及び加工時のエッチング条件を設定する設定装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electronic device typified by a semiconductor device by processing an object to be processed by lithography and etching, and a setting device for setting etching conditions at the time of processing.
半導体装置の微細化及び高集積化に伴い、機能素子における寸法精度への要求が高くなってきている。特にMOSトランジスタのゲート電極の形成時における加工精度は、トランジスタ特性のバラツキに直接影響を与えるためにより高い加工精度が要求されている。
LSI製造時のパターン形成には、一般的にレジストパターンをリソグラフィーで形成し、レジストパターンをマスクとして被加工対象をエッチングにより加工する。より高い加工寸法精度を得るためには、リソグラフィーにより形成されたレジストパターンの寸法を測定し、この実測寸法と予め規定された所望寸法(狙い寸法)との差分値を求め、この差分値をできるだけ縮めるようにエッチング条件を調整する。このエッチング条件の調整により、エッチング後の寸法変動を小さくすることができる。例えば、特許文献1には、レジストパターンの寸法を測定したうえでエッチングプロセスのレシピを調整し、エッチング後における寸法の安定化を図る技術が開示されている。
With the miniaturization and high integration of semiconductor devices, there is an increasing demand for dimensional accuracy in functional elements. In particular, the processing accuracy at the time of forming the gate electrode of the MOS transistor is required to be higher because it directly affects the variation in transistor characteristics.
In pattern formation at the time of LSI manufacture, a resist pattern is generally formed by lithography, and the object to be processed is processed by etching using the resist pattern as a mask. In order to obtain higher processing dimensional accuracy, the dimension of a resist pattern formed by lithography is measured, and a difference value between the actually measured dimension and a predetermined desired dimension (target dimension) is obtained. Etching conditions are adjusted so as to shorten. By adjusting the etching conditions, the dimensional variation after etching can be reduced. For example,
エッチング時の条件変更による素子寸法の調整方法を用いるためには、レジストマスクの寸法とエッチング後における被加工対象の寸法との差がエッチング条件により一定である事が望ましいが、実際には様々な要因でこの差に変動が生じる。エッチング時のエッチング装置の状態変化による変動は、急激な変化については、エッチング装置の状態管理により予測が可能であり、緩慢な変化については、寸法変化の変動管理により補正が可能となる。 In order to use the element dimension adjustment method by changing the conditions during etching, it is desirable that the difference between the dimension of the resist mask and the dimension of the object to be processed after etching is constant depending on the etching conditions. Factors cause this difference to vary. The fluctuation due to the state change of the etching apparatus during etching can be predicted by the state management of the etching apparatus for a sudden change, and the slow change can be corrected by the change management of the dimensional change.
より高い寸法精度を達成するために問題となるのは、レジストパターンの形状変化に起因する寸法変動である。同一条件下でエッチング処理を施しても、レジスト形状が変動した場合にはレジスト寸法とエッチング後の素子寸法との間に相関関係が見られなくなることがある。この場合、レジストパターンの寸法の測定結果からエッチング後の被加工対象の寸法を見積もることが不能となり、特許文献1のようにエッチング条件を調整することが実質的にできない状態となる。このように、レジストパターンの寸法のみに基づいてエッチング条件を調整した場合には、寸法変動が増大してしまい、本来の目的である加工精度の向上が実現できない。
A problem in achieving higher dimensional accuracy is dimensional variation due to a change in the shape of the resist pattern. Even if the etching process is performed under the same conditions, if the resist shape varies, there may be no correlation between the resist dimensions and the element dimensions after etching. In this case, it becomes impossible to estimate the dimension of the object to be processed after etching from the measurement result of the dimension of the resist pattern, and the etching conditions cannot be substantially adjusted as in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電子デバイスの更なる微細化及び高集積化が進んでも、リソグラフィー及びエッチングにより被加工対象の極めて高い寸法精度を達成し、信頼性の高い電子デバイスを実現できる電子デバイスの製造方法及び設定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and achieves extremely high dimensional accuracy of an object to be processed by lithography and etching even when electronic devices are further miniaturized and highly integrated, and has high reliability. An object of the present invention is to provide an electronic device manufacturing method and a setting apparatus that can realize a high electronic device.
電子デバイスの製造方法の一態様は、被加工対象上に形成されたレジスト膜を露光してレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして、所定のエッチング条件で前記被加工対象をエッチングする工程とを含み、形成された前記レジストパターンの幅寸法、膜厚、及びテーパ角度を測定する工程と、測定された前記レジストパターンの前記幅寸法、前記膜厚、及び前記テーパ角度から、前記レジストパターンの実質幅寸法を予測する工程と、前記エッチングする工程を実行した場合に、エッチングされた前記被加工対象の幅寸法を狙い幅寸法とするための前記レジストパターンの所望幅寸法を算出する工程と、前記レジストパターンの前記所望幅寸法と前記実質幅寸法との第1の差分値を算出する工程と、前記エッチングする工程が実施された場合の前記被加工対象の幅寸法が、前記狙い幅寸法となるように前記差分値に基づいて前記エッチング条件を調整する工程とを有する。 One aspect of a method for manufacturing an electronic device includes a step of exposing a resist film formed on a workpiece to form a resist pattern, and etching the workpiece under predetermined etching conditions using the resist pattern as a mask. And measuring the width dimension , film thickness, and taper angle of the formed resist pattern , and measuring the width dimension , film thickness, and taper angle of the resist pattern, When the process of predicting the substantial width dimension of the resist pattern and the step of etching are executed, a desired width dimension of the resist pattern for calculating the etched width dimension of the object to be processed is calculated. A step of calculating a first difference value between the desired width dimension and the substantial width dimension of the resist pattern; Width of the processed object when ring to process is implemented, and a step of adjusting the etching condition based on the difference value such that the aimed width.
設定装置の一態様は、被加工対象上に形成されたレジストパターンをマスクとして、エッチングガスを含む混合ガスを用いて前記被加工対象をエッチングする際のエッチング条件の設定装置であって、測定された前記レジストパターンの幅寸法、膜厚、及びテーパ角度をパラメータとして、前記被加工対象を狙い幅寸法にするための前記パラメータで調整された前記レジストパターンの実質幅寸法を予測する寸法予測部と、前記レジストパターンの所望幅寸法と前記実質幅寸法との差分値を算出する差分値算出部と、前記差分値に基づいて、エッチング後の前記被加工対象の幅寸法が狙い幅寸法となるように前記エッチング条件を調整する条件調整部とを含み、前記レジストパターンの所望幅寸法は、エッチングされた前記被加工対象の幅寸法が狙い幅寸法となる場合の前記レジストパターンの幅寸法である。 One aspect of the setting apparatus is an apparatus for setting etching conditions when etching the object to be processed using a mixed gas containing an etching gas using a resist pattern formed on the object to be processed as a mask. A dimension predicting unit for predicting a substantial width dimension of the resist pattern adjusted by the parameters for setting the target dimension to be processed using the width dimension , film thickness, and taper angle of the resist pattern as parameters; A difference value calculation unit for calculating a difference value between a desired width dimension of the resist pattern and the substantial width dimension, and based on the difference value, the width dimension of the object to be processed after etching becomes a target width dimension. And a condition adjusting unit for adjusting the etching conditions, and a desired width dimension of the resist pattern is a width dimension of the etched object to be processed. There is a width of the resist pattern when the aim width.
上記の各態様によれば、電子デバイスの更なる微細化及び高集積化が進んでも、リソグラフィー及びエッチングにより被加工対象の極めて高い寸法精度を達成し、信頼性の高い電子デバイスが実現される。 According to each aspect described above, even when the electronic device is further miniaturized and highly integrated, extremely high dimensional accuracy of the workpiece is achieved by lithography and etching, and a highly reliable electronic device is realized.
―本実施形態の基本骨子―
以下、本実施形態の基本骨子について説明する。ここでは、所望幅寸法(狙い幅寸法)が40nmであるゲート電極を形成する場合を例示する。
―Basic outline of this embodiment―
Hereinafter, the basic outline of the present embodiment will be described. Here, a case where a gate electrode having a desired width dimension (target width dimension) of 40 nm is illustrated.
素子分離及びゲート絶縁膜の形成を終了したシリコン半導体基板に、被加工対象であるゲート材料として多結晶シリコン膜を成膜し、多結晶シリコン膜上にリソグラフィーによりレジストパターンを形成する。
続いて、レジストパターンをマスクとして用いて多結晶シリコン膜をドライエッチングする。ここで、標準的なエッチング条件では、レジストパターンの寸法に対してエッチング後のゲート電極の幅寸法は15nm程度狭く形成される。本例では、ゲート電極の狙い寸法は40nmであるため、レジストマスクの狙い寸法は、ゲート電極の狙い幅寸法の40nmに15nmを加えた55nm程度となる。この狙い寸法でレジストパターンを形成するが、リソグラフィー時の様々なゆらぎにより、形成されたレジストパターンには寸法変動が生じる。
A polycrystalline silicon film is formed as a gate material to be processed on the silicon semiconductor substrate in which the element isolation and the formation of the gate insulating film have been completed, and a resist pattern is formed on the polycrystalline silicon film by lithography.
Subsequently, the polycrystalline silicon film is dry etched using the resist pattern as a mask. Here, under standard etching conditions, the width dimension of the gate electrode after etching is formed to be narrower by about 15 nm than the dimension of the resist pattern. In this example, since the target dimension of the gate electrode is 40 nm, the target dimension of the resist mask is about 55 nm obtained by adding 15 nm to the target width dimension of 40 nm of the gate electrode. Although a resist pattern is formed with this target dimension, dimensional variations occur in the formed resist pattern due to various fluctuations during lithography.
実際に上記の狙い寸法でレジストパターンを形成したところ、幅寸法が52nm〜54nm程度の範囲内で変動するレジストパターンが得られた。このレジストパターンを用いて多結晶シリコン膜をドライエッチングし、形成されたゲート電極の幅寸法とレジストマスクの寸法との関係を調べた結果を図1に示す。ゲート電極の幅寸法とレジストマスクの寸法との関係は、理想的には、ゲート電極のエッチングによる幅寸法の変化分−15nmを切片とした傾き1の直線状となると考えられる。ところが図1の例ではそのような相関が全く見られない結果となった。 When a resist pattern was actually formed with the above target dimensions, a resist pattern whose width dimension varied within a range of about 52 nm to 54 nm was obtained. FIG. 1 shows the result of examining the relationship between the width dimension of the formed gate electrode and the dimension of the resist mask by dry etching the polycrystalline silicon film using this resist pattern. It is considered that the relationship between the width dimension of the gate electrode and the dimension of the resist mask is ideally a straight line having a slope of 1 with the change of the width dimension caused by etching of the gate electrode being −15 nm. However, in the example of FIG. 1, no such correlation was found.
本実施形態では、エッチング条件を調整する際のパラメータとして、レジストパターンの寸法に加えて、レジストパターンの形状を考慮する。レジストパターンの形状としては、レジストパターンの膜厚(高さ)及びテーパ角度が好適である。テーパ角度の代わりに、レジストパターンの上端幅と下端幅との差分値を用いても良い。レジストパターンの縦断面が台形である(或いはほぼ台形と見なせる形状)ならば、レジストパターンの上端幅と下端幅との差分値は、レジストパターンの膜厚を一定とすれば実質的にはレジストパターンのテーパ角度と等価となる。 In the present embodiment, the shape of the resist pattern is considered in addition to the dimension of the resist pattern as a parameter for adjusting the etching conditions. As the shape of the resist pattern, the film thickness (height) and taper angle of the resist pattern are suitable. Instead of the taper angle, a difference value between the upper end width and the lower end width of the resist pattern may be used. If the vertical cross section of the resist pattern is a trapezoid (or a shape that can be regarded as a substantially trapezoid), the difference value between the upper end width and the lower end width of the resist pattern is substantially the same if the film thickness of the resist pattern is constant. Is equivalent to the taper angle.
図1のレジストパターンについて、テーパ角度とゲート電極の幅寸法との関係を調べた結果を図2に示す。この結果を見ると、ゲート電極の幅寸法が、レジストパターンのテーパ角度をθとしたときの1/tanθに近い関係で変化していることが判る。
エッチング後におけるゲート電極の幅寸法を予測するために、本実施形態では以下のモデル式を採用する。
レジストパターンの実質寸法
=レジストパターンの寸法+a×レジストパターンの膜厚/tanθ・・・(1)
(1)式において、aは係数、θはレジストパターンのテーパ角度である。係数aは、レジストパターンのサイズ及びエッチング条件等により変わる値であり、同一のリソグラフィー及びエッチングプロセスの場合にのみ定数として扱うことができる。レジストパターンの寸法、膜厚、及びテーパ角度は全て実測された値を用いる。
FIG. 2 shows the result of examining the relationship between the taper angle and the width dimension of the gate electrode for the resist pattern of FIG. From this result, it can be seen that the width dimension of the gate electrode changes in a relationship close to 1 / tan θ when the taper angle of the resist pattern is θ.
In order to predict the width dimension of the gate electrode after etching, the following model formula is adopted in this embodiment.
Resist pattern substantial dimension = resist pattern dimension + a × resist pattern film thickness / tan θ (1)
In equation (1), a is a coefficient and θ is the taper angle of the resist pattern. The coefficient a is a value that varies depending on the resist pattern size, etching conditions, and the like, and can be treated as a constant only in the case of the same lithography and etching process. Measured values are used for the resist pattern dimensions, film thickness, and taper angle.
図1のレジストパターンについて、(1)式の係数aを例えば0.437とした場合の、レジストパターンの実質寸法とエッチング後のゲート電極の幅寸法との関係を調べた結果を図3に示す。図3では、レジストパターンの実質寸法とエッチング後のゲート電極の幅寸法との関係は、切片を−15nmとした傾き1の直線と強い相関を示すことが確認される。即ち、エッチング時の寸法変化量は、レジストパターンの寸法、膜厚及びテーパ角度により正確に予測することができる。本実施形態では、レジストマスクの寸法の測定時に、レジストマスクの寸法に加えてレジストマスクの膜厚及びテーパ角度を測定して、レジストマスクの寸法、膜厚及びテーパ角度の3つをエッチング条件を調整するためのパラメータとする。これらのパラメータを用いて、エッチング条件の最適化を行うことにより、所望の寸法に正確に被加工対象を加工することができる。 FIG. 3 shows the results of examining the relationship between the substantial dimension of the resist pattern and the width dimension of the gate electrode after etching when the coefficient a in the equation (1) is set to 0.437, for example, for the resist pattern of FIG. . In FIG. 3, it is confirmed that the relationship between the substantial dimension of the resist pattern and the width dimension of the gate electrode after etching shows a strong correlation with a straight line having a slope of 1 with an intercept of −15 nm. That is, the amount of dimensional change during etching can be accurately predicted based on the size, film thickness, and taper angle of the resist pattern. In this embodiment, when measuring the resist mask dimensions, in addition to the resist mask dimensions, the resist mask film thickness and taper angle are measured, and the resist mask dimensions, film thickness and taper angle are determined as etching conditions. It is a parameter for adjustment. By using these parameters and optimizing the etching conditions, it is possible to accurately process the object to be processed into a desired dimension.
―具体的な実施形態―
以下、上記の基本骨子を踏まえ、具体的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、機能素子としてMOSトランジスタを形成する場合を例示する。本件は、他の機能素子(半導体メモリ素子又は各種のキャパシタ等)を備えた半導体装置にも適用できる。また、半導体装置以外のFPD(Flat Panel Display)、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)、磁気ヘッド等の電子デバイスにも適用可能である。
―Specific Embodiment―
Hereinafter, specific embodiments will be described in detail with reference to the drawings based on the above basic outline. In this embodiment, the case where a MOS transistor is formed as a functional element is illustrated. This case can also be applied to a semiconductor device provided with other functional elements (semiconductor memory element or various capacitors). Further, the present invention can also be applied to electronic devices such as FPD (Flat Panel Display), MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), and magnetic heads other than semiconductor devices.
図4は、本実施形態による半導体装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
先ず、図4(a)に示すように、シリコン半導体基板10に素子分離構造11を形成する。
詳細には、シリコン半導体基板10の表層に例えばSTI(Shallow Trench Isolation)法により素子分離構造11を形成し、半導体基板10上で素子活性領域を画定する。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment in the order of steps.
First, as shown in FIG. 4A, an
Specifically, the
続いて、図4(b)に示すように、半導体基板10上にゲート絶縁膜12を介してゲート電極13を形成する。
詳細には、半導体基板10の素子活性領域に熱酸化法等により薄いゲート絶縁膜12を形成した後、ゲート絶縁膜12上にCVD法等により例えば多結晶シリコン膜を堆積する。そして、多結晶シリコン膜及びゲート絶縁膜12をリソグラフィー及びドライエッチングにより電極形状に加工する。以上により、ゲート絶縁膜13上に多結晶シリコン膜からなるゲート電極13を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, a
Specifically, after a thin
続いて、図4(c)に示すように、エクステンション領域14を形成する。
詳細には、ゲート電極13をマスクとして素子活性領域内に不純物を所定のドーズ量及び加速エネルギーでイオン注入し、一対のエクステンション領域14を形成する。イオン注入する不純物としては、PMOSトランジスタを作製する場合にはホウ素(B+)等のP型不純物を、NMOSトランジスタを作製する場合にはリン(P+)又は砒素(As+)等のN型不純物を用いる。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, the
Specifically, using the
続いて、図4(d)に示すように、サイドウォール絶縁膜15及びソース/ドレイン領域16を順次形成する。
詳細には、先ず、全面に例えばシリコン酸化膜をCVD法等により堆積し、このシリコン酸化膜をいわゆるエッチバックすることにより、ゲート電極13の側面のみにシリコン酸化膜を残してサイドウォール絶縁膜15を形成する。
次に、ゲート電極13及びサイドウォール絶縁膜15をマスクとして、素子活性領域内に不純物をエクステンション領域14よりも深くなる条件でイオン注入し、一対のソース/ドレイン領域16を形成する。イオン注入する不純物としては、PMOSトランジスタを作製する場合にはホウ素(B+)等のP型不純物を、NMOSトランジスタを作製する場合にはリン(P+)又は砒素(As+)等のN型不純物を用いる。
以上により、ゲート電極13、エクステンション領域14、及びソース/ドレイン領域16を有するMOSトランジスタが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 4D,
More specifically, first, for example, a silicon oxide film is deposited on the entire surface by a CVD method or the like, and this silicon oxide film is so-called etched back, thereby leaving the silicon oxide film only on the side surface of the
Next, using the
Thus, a MOS transistor having the
続いて、図4(e)に示すように、層間絶縁膜17と、層間絶縁膜17内でソース/ドレイン領域18と電気的に接続されるコンタクトプラグ18とを順次形成する。
詳細には、先ず、MOSトランジスタを覆うように、CVD法等により例えばシリコン酸化膜を堆積し、層間絶縁膜17を形成する。
次に、ソース/ドレイン領域16の表面の一部を露出させるように、層間絶縁膜17をリソグラフィー及びそれに続くドライエッチングにより加工し、層間絶縁膜17にコンタクト孔18aを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4E, an
Specifically, first, for example, a silicon oxide film is deposited by CVD or the like so as to cover the MOS transistor, and an
Next, the
次に、コンタクト孔18aの内壁面を覆うように、層間絶縁膜17上にスパッタ法等によりTi、TiN、或いはTiとTiNの積層膜等を堆積し、下地膜18bを形成する。
次に、コンタクト孔18a内を下地膜18bを介して埋め込むように、層間絶縁膜17上に導電材料、例えばタングステン(W)をCVD法等により堆積する。そして、層間絶縁膜17の表面が露出するまで、W及び下地膜18bを化学機械研磨(Chemical-Mechanical Polishing:CMP)法により研磨し、コンタクト孔18a内を下地膜18bを介してWで充填するコンタクトプラグ18を形成する。
Next, Ti, TiN, a laminated film of Ti and TiN, or the like is deposited on the
Next, a conductive material, for example, tungsten (W) is deposited on the
続いて、図4(f)に示すように、コンタクトプラグ18と電気的に接続される配線19を形成する。
詳細には、先ず、コンタクトプラグ23上を含む層間絶縁膜17上に、スパッタ法等により例えばTi、TiN、或いはTiとTiNの積層膜等の下地材料を堆積する。
次に、下地材料上に、スパッタ法等により例えばアルミニウム(Al)又はAl合金等の配線材料を形成する。
そして、コンタクトプラグ18と電気的に接続されるように、リソグラフィー及びドライエッチングにより配線材料及び下地材料を電極形状に加工し、下地膜19aを介してコンタクトプラグ18と電気的に接続される配線19を形成する。
しかる後、更なる層間絶縁膜及び上層の配線等を形成し、半導体装置を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4F, a
Specifically, first, a base material such as Ti, TiN, or a laminated film of Ti and TiN is deposited on the
Next, a wiring material such as aluminum (Al) or an Al alloy is formed on the base material by sputtering or the like.
Then, the wiring material and the base material are processed into an electrode shape by lithography and dry etching so as to be electrically connected to the
Thereafter, a further interlayer insulating film, an upper layer wiring and the like are formed to form a semiconductor device.
本実施形態では、図4(b)でゲート電極13を形成する際に、上記の基本骨子で説明した手法を適用する。
図5は、本実施形態によるリソグラフィー及びドライエッチングの工程を示すフロー図である。図6は、本実施形態によるエッチング条件の設定装置の概略構成を示すブロック図である。図7は、レジストパターンの膜厚及びテーパ角度を測定する手法を説明するための概略平面図である。図8は、図4(b)の工程をより詳細に示す概略断面図である。
In the present embodiment, when the
FIG. 5 is a flowchart showing the steps of lithography and dry etching according to the present embodiment. FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the etching condition setting apparatus according to the present embodiment. FIG. 7 is a schematic plan view for explaining a method for measuring a film thickness and a taper angle of a resist pattern. FIG. 8 is a schematic sectional view showing the process of FIG. 4B in more detail.
本実施形態によるエッチング条件の設定装置は、図6に示すように、寸法予測部41、差分値算出部42、調整値算出部43、記憶部44、条件調整部45、流量比算出部46、流量比算出部47、寸法変化量算出部48、標準条件換算部49、及び補正値算出部50を有して構成される。
As shown in FIG. 6, the etching condition setting apparatus according to the present embodiment includes a
寸法予測部41は、レジストパターンの寸法及び形状(形状はレジストパターンの膜厚及びテーパ角度)に基づいて、被加工対象の所望する寸法に対応したレジストパターンの実質寸法を予測する。レジストパターンの実質寸法は、例えば上記の(1)式に基づいて算出される。
差分値算出部42は、レジストパターンの所望寸法(狙い寸法)とレジストパターンの実質寸法との差分値を算出する。
調整値算出部43は、差分値算出部42により算出された差分値に、エッチングされた他の被加工対象の実測寸法に基づく寸法変化量の補正値を加えた調整値を算出する。
調整値
=(レジストパターンの狙い寸法とレジストパターンの実質寸法との差分値)+(エッチングされた他の被加工対象の実測寸法に基づく寸法変化量の補正値)
The
The difference
The adjustment
Adjustment value = (difference value between the target dimension of the resist pattern and the actual dimension of the resist pattern) + (correction value of the dimensional change based on the actual measured dimension of the other etched object)
記憶部44は、寸法予測部41により算出されたレジストパターンの実質寸法、及び補正値算出部50により算出された補正値が記憶されている。
条件調整部45は、調整値算出部43により算出された調整値に基づいて被加工対象のエッチング条件を調整する。
The
The
流量比算出部46は、寸法予測部41で算出されたレジストパターンの実質寸法に基づいて、エッチングガスである混合ガスのうち、所定のガスの流量比を算出する。
流量算出部47は、流量比算出部46により算出された所定のガスの流量比に基づいて、エッチングガスを構成する各ガスの流量を算出する。
Based on the substantial dimension of the resist pattern calculated by the
The flow rate calculation unit 47 calculates the flow rate of each gas constituting the etching gas based on the flow rate ratio of the predetermined gas calculated by the flow rate ratio calculation unit 46.
寸法変化量算出部48は、エッチングされた被加工対象の実測寸法と、寸法予測部41で算出されたレジストパターンの実質寸法との差分値を寸法変化量として算出する。
標準条件換算部49は、寸法変化量算出部48で算出された寸法変化量と、調整値算出部43により算出された調整値との差分値を標準条件による寸法変化量(標準変化量)として算出する。
補正値算出部50は、既に算出された半導体基板の数ロット分における標準変化量の平均値を算出し、被加工対象の狙い幅寸法に対するレジストパターンの寸法の変化量とこの平均値との差分値を補正値として算出する。
補正値
=(ゲート電極の狙い幅寸法に対するレジストパターンの寸法の変化量)−(標準変化量の平均値)
算出された補正値は記憶部44に記憶され、調整値算出部43による調整値の算出に供される。
The dimension change amount calculation unit 48 calculates a difference value between the actually measured dimension of the etched object to be processed and the actual dimension of the resist pattern calculated by the
The standard condition conversion unit 49 uses a difference value between the dimensional change amount calculated by the dimensional change amount calculation unit 48 and the adjustment value calculated by the adjustment
The correction
Correction value = (Change amount of resist pattern dimension relative to target width dimension of gate electrode) − (Average value of standard change amount)
The calculated correction value is stored in the
ゲート電極13を形成する際には、先ず図8(a)に示すように、多結晶シリコン膜21及びレジスト膜22を形成する。
詳細には、CVD法等によりゲート絶縁膜12上に被加工対象となる多結晶シリコン膜を堆積する。そして、多結晶シリコン膜21上に所定のレジストを塗布し、レジスト膜22を形成する。
When forming the
Specifically, a polycrystalline silicon film to be processed is deposited on the
続いて、図8(b)に示すように、レジストパターン23を形成する(図5のステップS1)。
詳細には、リソグラフィーによりレジスト膜22を露光してパターニングし、電極形状のレジストパターン23を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, a resist
More specifically, the resist
続いて、レジストパターン23の幅寸法、膜厚、及びテーパ角度を測定する(図5のステップS2)。ここで、幅寸法及びテーパ角度の測定は、図10(a)に示すように、縦断面が台形状であるレジストパターン23において、中央部分の幅MCDを幅寸法、台形の底角をテーパ角度として測定する。
Subsequently, the width dimension, film thickness, and taper angle of the resist
レジストパターン23の幅寸法、膜厚、及びテーパ角度の測定方法としては、例えば分光エリプソメトリ法を用いたOCD測定を採用する。
周期的に配置されたレジストパターンに垂直な方向から入射される光の反射後のスペクトルを解析することにより、レジストパターンの幅寸法、膜厚、及びテーパ角度を一度に計測することが可能である。しかしながらそのためには、モデルから予め形成されたスペクトルデータのライブラリとのフィッティングによる計測を行う必要がある。この際、計測対象が複数ある場合にはそれぞれのパラメータの変動によるスペクトル変化が特有であることを要するが、計測対象がレジストパターンである場合には、膜厚とテーパ角度等で似かよったスペクトル変化を起こすことがある。この場合、実際にはレジストパターンの膜厚が変動しているにも係わらず、テーパ角度の変動として計測されることがあり、測定の精度を低下させる要因となる。
この問題を解決するため、本実施形態では、レジストパターンの近傍に、ある程度の面積を持った膜厚測定用パターンを配置し、先ずは膜厚測定用パターンの膜厚の計測を行ったうえで、レジストパターンの寸法測定用パターンのスペクトル計測を行う。
As a method for measuring the width dimension, film thickness, and taper angle of the resist
By analyzing the spectrum after reflection of light incident from a direction perpendicular to the periodically arranged resist patterns, it is possible to measure the width dimension, film thickness, and taper angle of the resist pattern at once. . However, for that purpose, it is necessary to perform measurement by fitting with a library of spectral data formed in advance from a model. At this time, when there are multiple measurement targets, it is necessary that the spectrum change due to the variation of each parameter is unique. However, when the measurement target is a resist pattern, the spectrum changes depending on the film thickness and taper angle, etc. May occur. In this case, although the thickness of the resist pattern actually fluctuates, the taper angle may be measured in some cases, which causes a reduction in measurement accuracy.
In order to solve this problem, in this embodiment, a film thickness measurement pattern having a certain area is arranged in the vicinity of the resist pattern, and first, after measuring the film thickness of the film thickness measurement pattern. Then, the spectrum of the resist pattern dimension measurement pattern is measured.
詳細には、先ず図7(a)に示すように、半導体基板10のスクライブ領域に形成された、ゲート材料として堆積された多結晶シリコン膜21の一部である膜厚測定用パターン31を用いる。入射光が膜厚測定用パターン31で反射した反射光のスペクトルを計測し、膜厚測定用パターン31(即ち、多結晶シリコン膜21)の膜厚を測定する。
Specifically, first, as shown in FIG. 7A, a film thickness measurement pattern 31 formed in the scribe region of the
次に、図7(b)に示すように、膜厚測定用パターン31上に形成された、レジスト膜22の一部である膜厚測定用パターン32を用いる。入射光が膜厚測定用パターン31,32で反射した反射光のスペクトルを計測し、膜厚測定用パターン31+膜厚測定用パターン32(即ち、多結晶シリコン膜21+レジスト膜22)の膜厚を測定する。ここで、膜厚測定用パターン31の膜厚の測定値を定数として与える。これにより、膜厚測定用パターン32の膜厚の測定精度を向上させることができる。測定された膜厚測定用パターン32の膜厚を、レジストパターン23の膜厚とみなす。
Next, as shown in FIG. 7B, a film thickness measurement pattern 32 that is a part of the resist
そして、図7(c)に示すように、レジスト膜22の一部であり、膜厚測定用パターン32と共に形成されたレジストパターン23の寸法測定用パターン、ここではOCD(Optical Critical Dimension)測定用パターン33を用いる。入射光がOCD測定用パターン33で反射した反射光のスペクトルを計測し、OCD測定用パターン33の幅寸法及びテーパ角度を測定する。測定されたOCD測定用パターン33の幅寸法及びテーパ角度を、レジストパターン23の幅寸法及びテーパ角度とみなす。ここで、膜厚測定用パターン31,32の膜厚の測定値を定数として与え、OCD測定用パターン33の幅寸法及びテーパ角度についてのみフィッティングにより計算する。これにより、OCD測定用パターン33の幅寸法及びテーパ角度の測定精度を向上させることができる。
Then, as shown in FIG. 7C, a dimension measurement pattern of the resist
続いて、レジストパターン23の実質寸法を予測する(図5のステップS3)。
詳細には、寸法予測部41は、測定されたレジストパターン23(膜厚測定用パターン32及びOPC補正OCD測定用パターン33)の幅寸法、膜厚、及びテーパ角度に基づいて、ゲート電極13の所望する幅寸法に対応したレジストパターン23の実質寸法を算出する。レジストパターン23の実質寸法は、例えば上記の(1)式に基づいて算出される。
Subsequently, the substantial dimension of the resist
Specifically, the
続いて、差分値算出部42は、レジストパターン23の所望幅寸法(狙い幅寸法)とレジストパターンの実質寸法との差分値を算出する(図5のステップS4)。
続いて、調整値算出部43は、差分値算出部42により算出された差分値に、既に形成された他のゲート電極13の実測寸法に基づく寸法変化量の補正値を加えた調整値(差分値+補正値)を算出する(図5のステップS5)。補正値は記憶部44に格納されている。
被加工対象の寸法は、エッチング装置等のコンディションの変化等に依存して変化することがある。この変化量は、後述するように、エッチング処理をする度にエッチング後の被加工対象の寸法を測定し、この実測寸法を用いて得られた補正値により調整することができる。
Subsequently, the difference
Subsequently, the adjustment
The dimension of the object to be processed may change depending on the change in the condition of the etching apparatus or the like. As will be described later, this amount of change can be adjusted by a correction value obtained by measuring the dimension of the object to be processed after etching each time the etching process is performed, and using the actually measured dimension.
続いて、流量比算出部46は、寸法予測部41で算出されたレジストパターン23の実質寸法に基づいて、エッチングガスである混合ガスのうちの所定のガス、ここではSO2の流量比を算出する(図5のステップS6)。
続いて、流量算出部47は、流量比算出部46により算出されたSO2流量比に基づいて、エッチングガスを構成する各ガスの流量を算出する(図5のステップS7)。
Subsequently, the flow rate calculation unit 46 calculates a flow rate ratio of a predetermined gas, that is, SO 2 in the mixed gas, which is an etching gas, based on the substantial dimension of the resist
Subsequently, the flow rate calculation unit 47 calculates the flow rate of each gas constituting the etching gas based on the SO 2 flow rate ratio calculated by the flow rate ratio calculation unit 46 (step S7 in FIG. 5).
以下、ステップS6,7について詳述する。
ゲート電極の形成時において、レジストパターンよりも幅狭にゲート電極を形成する場合には、エッチング時にレジストパターンの幅寸法を減少させる処理を行う。レジストパターンの幅寸法の減少量を調整することにより、レジストパターンの幅寸法とエッチング後におけるゲート電極の幅寸法との差異を調整することが可能となる。
当該差異を調整する具体的な手法としては、エッチング処理時のレジストパターンの幅寸法を減少させる処理の処理時間を調整する方法、及びこの処理に使用するエッチングガス条件を変更する方法等がある。本実施形態では、エッチングガス条件を変更する方法を例示する。
Hereinafter, steps S6 and S7 will be described in detail.
When the gate electrode is formed with a width narrower than that of the resist pattern, the width of the resist pattern is reduced during etching. By adjusting the reduction amount of the width dimension of the resist pattern, it is possible to adjust the difference between the width dimension of the resist pattern and the width dimension of the gate electrode after etching.
As a specific method for adjusting the difference, there are a method of adjusting the processing time of the processing for reducing the width dimension of the resist pattern during the etching processing, a method of changing the etching gas conditions used for this processing, and the like. In the present embodiment, a method for changing the etching gas condition is exemplified.
本実施形態では、例えばICPプラズマ源を備えたエッチング装置を用いる。半導体基板10はエッチングチャンバ内に搬送されて静電チャックに固定され、静電チャックの温度(チャック温度)が調整されて半導体基板の温度が制御される。チャック温度制御によって被加工対象の寸法変化量を調整することが可能であり、状況に応じてチャック温度を調整することができる。本実施形態では、チャック温度を20℃とする場合を例示する。
In this embodiment, for example, an etching apparatus provided with an ICP plasma source is used. The
本実施形態では、レジストパターン23下に不図示の反射防止膜(BARC)を形成するものとし、多結晶シリコン膜21と共に行うBARCのエッチング時に、レジストパターンの幅寸法の縮小処理を行う。この縮小処理時のエッチングガスとしては、例えば、He,O2,SO2を含む混合ガスを用いる。Heの流量を60sccm、O2、及びSO2の合計のガス流量を30sccmとし、各ガスの流量比を調整することによりレジストパターンの幅寸法の縮小量を調整することができる。
In this embodiment, an antireflection film (BARC) (not shown) is formed under the resist
エッチングガスの圧力はコンダクタンスバルブにより自動的に調整され、例えば5mTorrに保持する。ICPパワーが330W、バイアスパワーが100Vに調整されたRFパワーをエッチングチャンバに導入する。BARCのエッチング状態は、プラズマの発光状態を解析することにより判断される。BARCのエッチングの終点を例えばEPD(End Point Detector)により検出し、エッチングの終点を検出した時点から例えば30%程度のオーバーエッチングを行う。以上により、SO2流量比(SO2流量/(SO2流量+O2流量))を制御することによりレジストパターンの幅寸法の縮小量を調整することができる。
レジストパターン23の狙い幅寸法を55nmとした場合における、SO2流量比(%表示ではSO2流量比×100となる。)の値とゲート電極13の幅寸法との関係を調べた結果を図9に示す。SO2流量比を変えることにより、ゲート電極13の幅寸法のほぼ線形的な制御が可能であることが判る。
The pressure of the etching gas is automatically adjusted by a conductance valve and is maintained at 5 mTorr, for example. RF power with ICP power adjusted to 330 W and bias power adjusted to 100 V is introduced into the etching chamber. The etching state of BARC is determined by analyzing the light emission state of plasma. The end point of the BARC etching is detected by, for example, an EPD (End Point Detector), and overetching of, for example, about 30% is performed from the time when the etching end point is detected. Thus, it is possible to adjust the amount of reduction of the width of the resist pattern by controlling SO 2 flow rate ratio (SO 2 flow rate / (SO 2 flow rate + O 2 flow rate)).
FIG. 6 shows the results of examining the relationship between the value of the SO 2 flow rate ratio (SO 2 flow rate ratio × 100 in%) and the width size of the
SO2流量を6sccm、O2流量を24sccm、SO2流量比を20%としたときのエッチング条件をエッチング標準条件とする。このエッチング標準条件によりBARCをエッチングすることは、ゲート電極の狙い幅寸法である40nmを目指してエッチングを行うことを意味する。 Etching conditions when the SO 2 flow rate is 6 sccm, the O 2 flow rate is 24 sccm, and the SO 2 flow rate ratio is 20% are the etching standard conditions. Etching BARC under this etching standard condition means that the etching is performed with a target width of 40 nm as the target width of the gate electrode.
流量比算出部46は、エッチング標準条件に基づいてBARCのエッチング時のSO2流量比を算出する。例えば、調整値算出部43により算出された調整値(差分値+補正値)が2nmであるとする。この場合、エッチング条件としては、ゲート電極の幅寸法がエッチング標準条件による場合よりも2nmだけ幅広に形成されるエッチング条件を選ぶ必要がある。図9から、SO2流量比を1%増加させることにより、ゲート電極の幅寸法を約1.07nm幅広に形成されることが判る。従って、流量比算出部46は、この場合のSO2流量比を以下のように算出する。
SO2流量比
=エッチング標準条件のSO2流量比(20%)+調整値(2nm)/1.07
≒21.87%
The flow rate ratio calculation unit 46 calculates the SO 2 flow rate ratio during the BARC etching based on the etching standard conditions. For example, it is assumed that the adjustment value (difference value + correction value) calculated by the adjustment
SO 2 flow rate ratio = SO 2 flow rate ratio of etching standard conditions (20%) + adjusted value (2 nm) /1.07
≒ 21.87%
続いて、流量算出部47は、算出されたSO2流量比に基づいて、以下のようにSO2流量及びO2流量を算出する。
SO2流量
=SO2流量比×エッチング標準条件の合計流量(SO2流量+O2流量:30sccm)/100
≒6.6sccm
O2流量
=エッチング標準条件の合計流量(30sccm)−SO2流量(6.6sccm)
≒23.4sccm
以上のようにエッチング条件を決定することにより、ゲート電極13の幅寸法を狙い幅寸法に可及的に近づけることができる。
Subsequently, the flow rate calculation unit 47, based on the SO 2 flow rate ratio calculated, calculates the SO 2 flow rate and O 2 flow rate as follows.
SO 2 flow rate = SO 2 flow rate ratio × total flow rate under standard etching conditions (SO 2 flow rate + O 2 flow rate: 30 sccm) / 100
≒ 6.6sccm
O 2 flow rate = total flow rate under standard etching conditions (30 sccm) −SO 2 flow rate (6.6 sccm)
≒ 23.4sccm
By determining the etching conditions as described above, the width dimension of the
上記のように、ステップS6,7を実行した後、上記のエッチング条件により、図8(c)に示すように、レジストパターン23をマスクとしてBARC及び多結晶シリコン膜21をドライエッチングする(図5のステップS8)。そして、レジストパターン23を灰化処理等により除去することにより、図4(b)のゲート電極13が形成される。
As described above, after performing Steps S6 and S7, the BARC and the
本実施形態では、ゲート電極13を形成した後に、続いてゲート電極13を形成する際に用いる補正値を算出する。
先ず、形成されたゲート電極13の幅寸法を測定する(図5のステップS9)。ゲート電極13の幅寸法の具体例を図10(b)に幅寸法gwとして示す。
続いて、寸法変化量算出部48は、測定されたゲート電極13の幅寸法(実測寸法)と、寸法予測部41で算出されたレジストパターン23の実質寸法との差分値を寸法変化量として算出する(図5のステップS10)。
In the present embodiment, after the
First, the width dimension of the formed
Subsequently, the dimensional change calculation unit 48 calculates a difference value between the measured width dimension (actual measurement dimension) of the
続いて、標準条件換算部49は、寸法変化量算出部48で算出された寸法変化量と、調整値算出部43により算出された調整値との差分値を標準変化量として算出する(図5のステップS11)。
続いて、補正値算出部50は、ステップS11で算出された標準変化量を含む、既に算出された半導体基板の直近の数ロット分における標準変化量の平均値を算出し、ゲート電極13の狙い幅寸法に対するレジストパターン23の幅寸法の変化量(ここでは15nm)と、上記の平均値との差分値を補正値として算出する(図5のステップS12)。算出された補正値は記憶部44に記憶され、次回以降のステップS5における調整値算出部43による調整値の算出に供される。
Subsequently, the standard condition conversion unit 49 calculates a difference value between the dimensional change amount calculated by the dimensional change amount calculation unit 48 and the adjustment value calculated by the adjustment
Subsequently, the correction
このように、標準変化量の短期的な平均値を利用して、エッチング条件の調整量を補正することにより、更にバラツキの少なく狙い幅寸法に極めて近いゲート電極13の幅寸法を得ることができる。
In this way, by correcting the adjustment amount of the etching condition using the short-term average value of the standard change amount, the width dimension of the
以上説明したように、本実施形態によれば、半導体装置の更なる微細化及び高集積化が進んでも、リソグラフィー及びエッチングにより被加工対象の極めて高い寸法精度を達成し、信頼性の高い半導体装置が実現する。 As described above, according to the present embodiment, even if the semiconductor device is further miniaturized and highly integrated, the dimensional accuracy of the object to be processed is achieved by lithography and etching, and the semiconductor device has high reliability. Is realized.
―その他の実施形態―
上述した本実施形態によるエッチング条件の設定装置の各構成要素(図6の寸法予測部41、差分値算出部42、調整値算出部43、条件調整部45、流量比算出部46、流量比算出部47、寸法変化量算出部48、標準条件換算部49、及び補正値算出部50等)の機能は、コンピュータのRAMやROM等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。同様に、STEM装置の収差補正方法の各ステップ(図5のステップS3〜S7,S10〜S12等)は、コンピュータのRAMやROM等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実施形態に含まれる。
-Other embodiments-
Each component of the etching condition setting apparatus according to the present embodiment described above (
具体的に、前記プログラムは、例えばCD−ROMのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記録媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。 Specifically, the program is recorded on a recording medium such as a CD-ROM or provided to a computer via various transmission media. As a recording medium for recording the program, besides a CD-ROM, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, or the like can be used. On the other hand, as the program transmission medium, a communication medium in a computer network system for propagating and supplying program information as a carrier wave can be used. Here, the computer network is a WAN such as a LAN or the Internet, a wireless communication network, or the like, and the communication medium is a wired line such as an optical fiber or a wireless line.
また、本実施形態に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本実施形態に含まれる。 Further, the program included in the present embodiment is not limited to the one in which the functions of the above-described embodiments are realized by the computer executing the supplied program. For example, when the function of the above-described embodiment is realized in cooperation with an OS (operating system) running on a computer or other application software, the program is included in this embodiment. Further, when all or part of the processing of the supplied program is performed by the function expansion board or function expansion unit of the computer and the functions of the above-described embodiment are realized, such a program is included in this embodiment. .
例えば、図11は、パーソナルユーザ端末装置の内部構成を示す模式図である。この図11において、1200はCPU1201を備えたパーソナルコンピュータ(PC)である。PC1200は、ROM1202またはハードディスク(HD)1211に記憶された、又はフレキシブルディスクドライブ(FD)1212より供給されるデバイス制御ソフトウェアを実行する。このPC1200は、システムバス1204に接続される各デバイスを総括的に制御する。
For example, FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an internal configuration of a personal user terminal device. In FIG. 11,
PC1200のCPU1201、ROM1202またはハードディスク(HD)1211に記憶されたプログラムにより、本実施形態の図5におけるステップS3〜S7,S10〜S12の手順等が実現される。
By the program stored in the
1203はRAMであり、CPU1201の主メモリ、ワークエリア等として機能する。1205はキーボードコントローラ(KBC)であり、キーボード(KB)1209や不図示のデバイス等からの指示入力を制御する。
1206はCRTコントローラ(CRTC)であり、CRTディスプレイ(CRT)1210の表示を制御する。1207はディスクコントローラ(DKC)である。DKC1207は、ブートプログラム、複数のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイルそしてネットワーク管理プログラム等を記憶するハードディスク(HD)1211、及びフレキシブルディスク(FD)1212とのアクセスを制御する。ここで、ブートプログラムとは、起動プログラム:パソコンのハードやソフトの実行(動作)を開始するプログラムである。
1208はネットワーク・インターフェースカード(NIC)で、LAN1220を介して、ネットワークプリンタ、他のネットワーク機器、或いは他のPCと双方向のデータのやり取りを行う。
なお、パーソナルユーザ端末装置を用いる代わりに、エッチング条件の設定装置に特化された所定の計算機等を用いても良い。
Instead of using a personal user terminal device, a predetermined computer specialized for an etching condition setting device may be used.
以下、本件の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present case will be collectively described as additional notes.
(付記1)被加工対象上に形成されたレジスト膜を露光してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、所定のエッチング条件で前記被加工対象をエッチングする工程と
を含み、
形成された前記レジストパターンの寸法及び形状を測定し、測定された前記レジストパターンの寸法及び形状に基づいて前記エッチング条件を調整することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
(Appendix 1) A step of exposing a resist film formed on an object to be processed to form a resist pattern;
Etching the workpiece under predetermined etching conditions using the resist pattern as a mask, and
A method of manufacturing an electronic device, comprising: measuring a size and a shape of the formed resist pattern, and adjusting the etching condition based on the measured size and shape of the resist pattern.
(付記2)測定された前記レジストパターンの寸法及び形状に基づいて、前記被加工対象の所望する寸法に対応した前記レジストパターンの実質寸法を予測する工程と、
前記レジストパターンの所望寸法と前記実質寸法との差分値を算出する工程と、
前記差分値に基づいて前記エッチング条件を調整する工程と
を含むことを特徴とする付記1に記載の電子デバイスの製造方法。
(Appendix 2) A step of predicting a substantial dimension of the resist pattern corresponding to a desired dimension of the workpiece based on the measured dimension and shape of the resist pattern;
Calculating a difference value between a desired dimension of the resist pattern and the substantial dimension;
The method of manufacturing an electronic device according to
(付記3)前記エッチング条件を調整する工程において、前記エッチングに用いるエッチングガスの流量と前記レジストパターンの寸法変化との関係に基づいて、前記レジストパターンの寸法が前記所望寸法となるように、前記差分値に対応した前記エッチングガスの流量を決定することを特徴とする付記2に記載の電子デバイスの製造方法。
(Supplementary Note 3) In the step of adjusting the etching conditions, based on the relationship between the flow rate of the etching gas used for the etching and the dimensional change of the resist pattern, the dimension of the resist pattern is set to the desired dimension. The method of manufacturing an electronic device according to
(付記4)前記差分値に、エッチングされた他の前記被加工対象の実測寸法に基づく寸法変化量の補正値を加えた調整値を算出し、
前記調整値に基づいて前記エッチング条件を調整することを特徴とする付記2又は3に記載の電子デバイスの製造方法。
(Additional remark 4) Calculate the adjustment value which added the correction value of the amount of dimensional change based on the actual measurement size of the other above-mentioned processed object etched to the difference value,
4. The method of manufacturing an electronic device according to
(付記5)前記レジストパターンの形状は、前記レジストパターンのテーパ角度を含むことを特徴とする付記1〜4のいずれか1項に記載の電子デバイスの製造方法。 (Additional remark 5) The shape of the said resist pattern contains the taper angle of the said resist pattern, The manufacturing method of the electronic device of any one of Additional remark 1-4 characterized by the above-mentioned.
(付記6)前記レジストパターンの形状は、前記レジストパターンの膜厚を含むことを特徴とする付記5に記載の電子デバイスの製造方法。
(Supplementary note 6) The method of manufacturing an electronic device according to
(付記7)被加工対象上に形成されたレジストパターンをマスクとして前記被加工対象をエッチングする際のエッチング条件の設定装置であって、
測定された前記レジストパターンの寸法及び形状に基づいて、前記被加工対象の所望する寸法に対応した前記レジストパターンの実質寸法を予測する寸法予測部と、
前記レジストパターンの所望寸法と前記実質寸法との差分値を算出する差分値算出部と、
前記差分値に基づいて前記エッチング条件を調整する条件調整部と
を含むことを特徴とする設定装置。
(Appendix 7) A device for setting etching conditions when etching the workpiece using a resist pattern formed on the workpiece as a mask,
A dimension predicting unit that predicts a substantial dimension of the resist pattern corresponding to a desired dimension of the workpiece based on the measured dimension and shape of the resist pattern;
A difference value calculation unit for calculating a difference value between a desired dimension of the resist pattern and the substantial dimension;
And a condition adjusting unit that adjusts the etching condition based on the difference value.
(付記8)前記条件調整部は、前記エッチングに用いるエッチングガスの流量と前記レジストパターンの寸法変化との関係に基づいて、前記レジストパターンの寸法が前記所望寸法となるように、前記差分値に対応した前記エッチングガスの流量を決定することを特徴とする付記7に記載の設定装置。
(Supplementary Note 8) The condition adjustment unit sets the difference value so that the dimension of the resist pattern becomes the desired dimension based on the relationship between the flow rate of the etching gas used for the etching and the dimensional change of the resist pattern. The setting apparatus according to
(付記9)前記差分値に、エッチングされた他の前記被加工対象の実測寸法に基づく寸法変化量の補正値を加えた調整値を算出する調整値算出部を更に含み、
前記条件調整部は、前記調整値に基づいて前記エッチング条件を調整することを特徴とする付記7又は8に記載の設定装置。
(Additional remark 9) The adjustment value calculation part which further calculates the adjustment value which added the correction value of the dimensional change based on the actual measurement size of the other above-mentioned processed object etched to the difference value,
The setting apparatus according to
(付記10)前記レジストパターンの形状は、前記レジストパターンのテーパ角度を含むことを特徴とする付記7〜9のいずれか1項に記載の設定装置。
(Supplementary note 10) The setting device according to any one of
(付記11)前記レジストパターンの形状は、前記レジストパターンの膜厚を含むことを特徴とする付記10に記載の設定装置。
(Additional remark 11) The setting apparatus of
10 シリコン半導体基板
11 素子分離構造
12ゲート絶縁膜
13 ゲート電極
14 エクステンション領域
15 サイドウォール絶縁膜
16 ソース/ドレイン領域
17 層間絶縁膜
18 コンタクトプラグ
18a コンタクト孔
18b,19a 下地膜
19 配線
21 多結晶シリコン膜
22 レジスト膜
23 レジストパターン
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記レジストパターンをマスクとして、所定のエッチング条件で前記被加工対象をエッチングする工程と
を含み、
形成された前記レジストパターンの幅寸法、膜厚、及びテーパ角度を測定する工程と、
測定された前記レジストパターンの前記幅寸法、前記膜厚、及び前記テーパ角度から、前記レジストパターンの実質幅寸法を予測する工程と、
前記エッチングする工程を実行した場合に、エッチングされた前記被加工対象の幅寸法を狙い幅寸法とするための前記レジストパターンの所望幅寸法を算出する工程と、
前記レジストパターンの前記所望幅寸法と前記実質幅寸法との第1の差分値を算出する工程と、
前記エッチングする工程が実施された場合の前記被加工対象の幅寸法が、前記狙い幅寸法となるように前記差分値に基づいて前記エッチング条件を調整する工程と
を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 Exposing the resist film formed on the workpiece to form a resist pattern;
Etching the workpiece under predetermined etching conditions using the resist pattern as a mask, and
Measuring the width dimension, film thickness, and taper angle of the formed resist pattern;
Predicting the substantial width dimension of the resist pattern from the measured width dimension of the resist pattern, the film thickness, and the taper angle;
A step of calculating a desired width dimension of the resist pattern for aiming at a width dimension of the etched object to be processed when performing the etching step;
Calculating a first difference value between the desired width dimension and the substantial width dimension of the resist pattern;
And adjusting the etching conditions based on the difference value so that the width dimension of the object to be processed when the etching step is performed becomes the target width dimension. Manufacturing method.
測定された前記レジストパターンの幅寸法、膜厚、及びテーパ角度をパラメータとして、前記被加工対象を狙い幅寸法にするための前記パラメータで調整された前記レジストパターンの実質幅寸法を予測する寸法予測部と、
前記レジストパターンの所望幅寸法と前記実質幅寸法との差分値を算出する差分値算出部と、
前記差分値に基づいて、エッチング後の前記被加工対象の幅寸法が狙い幅寸法となるように前記エッチング条件を調整する条件調整部と
を含み、
前記レジストパターンの所望幅寸法は、エッチングされた前記被加工対象の幅寸法が狙い幅寸法となる場合の前記レジストパターンの幅寸法であることを特徴とする設定装置。 An apparatus for setting etching conditions when etching a workpiece using a mixed gas containing an etching gas using a resist pattern formed on the workpiece as a mask,
Dimension prediction for predicting the actual width dimension of the resist pattern adjusted with the parameters for setting the target processing target width dimension with the measured width dimension , film thickness, and taper angle of the resist pattern as parameters. And
A difference value calculation unit for calculating a difference value between the desired width dimension of the resist pattern and the substantial width dimension;
A condition adjusting unit that adjusts the etching conditions based on the difference value so that the width dimension of the object to be processed after etching becomes a target width dimension;
The desired width dimension of the resist pattern is a width dimension of the resist pattern when the etched width dimension of the object to be processed is a target width dimension.
複数の前記被加工対象についてそれぞれ算出された複数の寸法変化量の平均値と、前記被加工対象の狙い幅寸法とから補正値を算出する補正値算出部と、
前記エッチング条件を調整するための調整値を、前記差分値及び前記補正値から算出する調整値算出部と、
前記調整値から、前記エッチングガスの流量比の変化させる値を算出する流量比算出部と
を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の設定装置。 A dimensional change amount calculation unit for calculating a dimensional change amount from a difference between the actually measured width dimension of the etched object to be processed and the substantial width dimension of the resist pattern;
A correction value calculation unit that calculates a correction value from an average value of a plurality of dimensional change amounts calculated for each of the plurality of workpieces, and a target width dimension of the workpiece;
An adjustment value calculating unit for calculating an adjustment value for adjusting the etching condition from the difference value and the correction value;
The setting device according to claim 2, further comprising: a flow rate ratio calculation unit that calculates a value for changing the flow rate ratio of the etching gas from the adjustment value.
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