JP7002383B2 - 位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置 - Google Patents

位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7002383B2
JP7002383B2 JP2018054409A JP2018054409A JP7002383B2 JP 7002383 B2 JP7002383 B2 JP 7002383B2 JP 2018054409 A JP2018054409 A JP 2018054409A JP 2018054409 A JP2018054409 A JP 2018054409A JP 7002383 B2 JP7002383 B2 JP 7002383B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
position measurement
marks
mark
measurement
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.)
Active
Application number
JP2018054409A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019168507A (ja
Inventor
未希 遠島
貞俊 村上
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.)
Kioxia Corp
Original Assignee
Kioxia 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 Kioxia Corp filed Critical Kioxia Corp
Priority to JP2018054409A priority Critical patent/JP7002383B2/ja
Priority to US16/127,426 priority patent/US11031306B2/en
Publication of JP2019168507A publication Critical patent/JP2019168507A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7002383B2 publication Critical patent/JP7002383B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
    • G01J9/0246—Measuring optical wavelength
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G01J3/1804—Plane gratings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544—Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54426—Marks applied to semiconductor devices or parts for alignment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

本発明の実施形態は、位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置に関する。
例えば半導体露光装置は、露光用光源とは別に位置計測用光源を搭載している。位置計測用光源でウェーハに形成されたマークまたはパターンを読み取ることで、ウェーハ面内におけるパターンの位置合わせずれ量を計測することができる。
特開２０１１－１０８６９１号公報
本発明の実施形態は、位置計測用光源の特性を評価することができる位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置を提供する。
本発明の実施形態に係る位置計測用光源の品質管理方法によれば、高さの異なる複数のマークであって、前記複数のマークが有する周期構造のピッチが同一である前記複数のマークに位置計測用光源の光を照射して、前記マークの高さと、前記マークで反射した光の強度との関係を計測し、前記計測により取得した計測データを、前記マークの高さと、複数の波長ごとの反射光の強度との関係を表す参照データに照合し、前記位置計測用光源の波長を特定する。
（ａ）は実施形態に係る露光装置の構成を示すブロック図であり、（ｂ）は実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る位置計測用光源の品質管理装置の構成を示すブロック図である。 ウェーハステージおよびウェーハステージ上のウェーハの模式上面図である。 実施形態に係る位置計測用光源の品質管理方法のフローチャートである。 ウェーハステージまたはウェーハに設けられた実施形態に係るマークの模式断面図である。 （ａ）はマークの高さと複数の波長ごとの反射光強度との関係を表す参照データの一例を表すグラフであり、（ｂ）は、マークの高さとマークで反射した位置計測用光源の光の強度との関係を表す計測データの一例を表すグラフである。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。各図において、同じ要素には同じ符号を付して詳細な説明は適宜省略する。なお、図面は模式的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
図１（ａ）は、実施形態に係る半導体製造装置の構成を示すブロック図である。図１（ａ）には、例えば半導体露光装置１を例示する。
図２は、実施形態に係る位置計測用光源の品質管理装置４０の構成を示すブロック図である。
図３は、ウェーハステージ１００、およびウェーハステージ１００上に保持されたウェーハＷの模式上面図である。
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体露光装置１は、露光用光源１１と、位置合わせ装置２０とを有する。また、半導体露光装置１は、図３に示すウェーハステージ１００を有する。
位置合わせ装置２０は、位置計測用光源３０と、その位置計測用光源３０の品質管理装置４０とを有する。
露光用光源１１は、フォトマスクを通してウェーハＷにパターン潜像を転写するための光源である。位置計測用光源３０は、ウェーハＷに形成された位置合わせ用のマークまたは下地パターンを読み取り、フォトマスクなどに対するウェーハＷの位置合わせを行うための光源である。
図２に示すように、位置計測用光源の品質管理装置４０は、制御部５０と、記憶部６０とを有する。制御部５０は、計測部５１と、計測結果処理部５２と、データベース照合部５３と、波長特定部５４とを有する。
次に、図４のフローチャートを参照して、実施形態に係る位置計測用光源の品質管理方法について説明する。
ウェーハＷまたはウェーハステージ１００には、高さの異なる複数のマークが形成される。
図５は、そのマーク８１の模式断面図である。
マーク８１は、交互に周期的に配列された複数の凸部と複数の凹部とを含む凹凸パターンである。また、マーク８１は、高さの異なる複数の凸部８１ａ、８１ｂ、８１ｃを含む。図５に示す例では、凸部８１ｂの高さは凸部８１ａの高さよりも高く、凸部８１ｃの高さは凸部８１ｂの高さよりも高い。
マーク８１の高さは、凸部８１ａ、８１ｂ、８１ｃの高さを表す。また、マークは、凹凸パターンと、その凹凸パターンを被覆する膜とを有する構造でもよい。その場合、マークの高さは、凹凸パターンを被覆する膜の厚さとしても表すことができる。
マーク８１の高さは、位置計測用光源３０の仕様波長の１／１５以上１／１０以下の範囲内で、３以上５以下のステップで変化している。
図４におけるステップＳ１においては、ウェーハＷまたはウェーハステージ１００に形成されたマーク８１の高さと、複数の波長ごとの回折光強度との関係をデータベース化し、参照データとして記憶部６０に記憶する。
図６（ａ）は、その参照データの一例を表すグラフである。
横軸は、マークの高さを表す。縦軸は、マークで回折し反射した回折光の強度を表す。複数の波長、例えば、８３０ｎｍ、８４０ｎｍ、８４５ｎｍ、８５０ｎｍ、８５５ｎｍ、８６０ｎｍ、８７０ｎｍの７通りの波長のそれぞれについて、回折光強度をシミュレーションで求めた。
なお、この参照データは、半導体露光装置１に備わった記憶部６０ではなく、外部の記憶部に記憶してもよい。
ステップＳ２では、マーク８１に、位置計測用光源３０の光を照射して、そのマーク８１で回折し反射した回折光の強度を計測する。この計測は、図２に示す計測部５１が実行する。
そして、ステップＳ３において、計測結果処理部５２は、マーク８１の高さと、上記回折光の強度との関係をグラフ化し、計測データとして取得する。
図６（ｂ）は、その計測データの一例を表すグラフである。
横軸は、マーク８１の高さを表す。縦軸は、マーク８１で回折し反射した位置計測用光源３０の回折光の強度を表す。
次に、ステップＳ４において、データベース照合部５３は、計測データ（図６（ｂ）に示すグラフ）を、参照データ（図６（ａ）に示すグラフ）と照合する。
この照合処理を受けて、ステップＳ５において、波長特定部５４は、位置計測用光源３０の波長（例えば中心波長）を特定し、出力する。例えば、図６（ａ）に示す参照データの中から、図６（ｂ）に示すグラフの形状やピーク波長と一致または近似するデータが抽出され、位置計測用光源３０の波長を特定することができる。
一般に、半導体製造装置に搭載された位置計測用光源は、露光用光源などに比べて高い品質管理が要求されない傾向にあった。例えば半導体製造装置のメンテナンス時に位置計測用光源を評価することは可能であったが、装置搭載後に位置計測用光源の特性を常時モニタすることは困難であった。
これに対して、本発明の実施形態によれば、半導体製造装置のダウンタイムなしで位置計測用光源の特性を常時モニタ可能となる。例えば、位置計測用光源の波長が、仕様で定められた波長からずれていることがわかれば、そのずれをフィードバックして位置計測用光源をキャリブレーションすることも可能となる。
また、ウェーハに形成された位置合わせ用のマークまたはパターンの加工ばらつきによっては、位置計測用光源を用いた位置合わせずれ量の計測に誤りが生じうる。この位置合わせずれ量の計測誤りの程度は、位置計測用光源の波長によって変動しやすい。計測誤りが生じにくい波長と、生じやすい波長とがある。
そこで、実施形態のように位置計測用光源の波長を特定できれば、その波長と計測誤り量との相関関係に基づいて、計測誤りをキャンセルすることも可能である。
以上説明した実施形態では、半導体製造装置として半導体露光装置を例示したが、半導体製造装置は図１（ｂ）に示すように半導体検査装置２であってもよい。
この半導体検査装置２も、前述した半導体露光装置１と同様、位置計測用光源３０と、この位置計測用光源３０の品質管理装置４０とを含む位置合わせ装置２０を有している。そして、図４のフローにしたがって、位置計測用光源３０の波長を特定することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
２０…位置合わせ装置、３０…位置計測用光源、４０…位置計測用光源の品質管理装置、８１…マーク、８１ａ，８１ｂ，８１ｃ…凸部、１００…ウェーハステージ、Ｗ…ウェーハ

Claims (5)

  1. 高さの異なる複数のマークであって、前記複数のマークが有する周期構造のピッチが同一である前記複数のマークに位置計測用光源の光を照射して、前記マークの高さと、前記マークで反射した光の強度との関係を計測し、
    前記計測により取得した計測データを、前記マークの高さと、複数の波長ごとの反射光の強度との関係を表す参照データに照合し、前記位置計測用光源の波長を特定する位置計測用光源の品質管理方法。
  2. 前記マークは、ウェーハまたはウェーハステージに設けられた請求項１記載の位置計測用光源の品質管理方法。
  3. 位置計測用光源と、
    高さの異なる複数のマークであって、前記複数のマークが有する周期構造のピッチが同一である前記複数のマークに前記位置計測用光源の光を照射して、前記マークの高さと、前記マークで反射した光の強度との関係を計測し、前記計測により取得した計測データを、前記マークの高さと、複数の波長ごとの反射光の強度との関係を表す参照データに照合し、前記位置計測用光源の波長を特定する制御部と、
    を備えた半導体製造装置。
  4. 前記参照データを記憶した記憶部をさらに備えた請求項３記載の半導体製造装置。
  5. 前記複数のマークが設けられたウェーハステージをさらに備えた請求項３または４に記載の半導体製造装置。
JP2018054409A 2018-03-22 2018-03-22 位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置 Active JP7002383B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018054409A JP7002383B2 (ja) 2018-03-22 2018-03-22 位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置
US16/127,426 US11031306B2 (en) 2018-03-22 2018-09-11 Quality control method of position measurement light source, semiconductor manufacturing apparatus, and method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018054409A JP7002383B2 (ja) 2018-03-22 2018-03-22 位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019168507A JP2019168507A (ja) 2019-10-03
JP7002383B2 true JP7002383B2 (ja) 2022-02-04

Family

ID=67983764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018054409A Active JP7002383B2 (ja) 2018-03-22 2018-03-22 位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11031306B2 (ja)
JP (1) JP7002383B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021054243A1 (ja) 2019-09-17 2021-03-25 富士フイルム株式会社 記録装置、記録方法、記録プログラム、及び磁気テープ
KR20220065872A (ko) 2019-11-01 2022-05-20 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 계측 방법 및 리소그래피 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004282018A (ja) 2002-09-20 2004-10-07 Asml Netherlands Bv 少なくとも２波長を使用するリソグラフィ装置用アライメント・システム
JP2012094744A (ja) 2010-10-28 2012-05-17 Nuflare Technology Inc ステージ装置およびこれを用いた電子ビーム描画装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07283103A (ja) * 1994-04-06 1995-10-27 Hitachi Ltd 半導体基板、位置検出用マークの形成方法及び半導体装置の製造方法
JPH08227840A (ja) * 1995-02-20 1996-09-03 Jeol Ltd 荷電粒子線描画装置における調整方法および描画方法
JPH09203615A (ja) * 1996-01-29 1997-08-05 Nikon Corp 深さ測定方法及び装置
JP2002122483A (ja) 2001-07-13 2002-04-26 Komatsu Ltd 波長検出装置
JP4154144B2 (ja) 2001-11-13 2008-09-24 キヤノン株式会社 露光装置、発光制御方法、およびデバイス製造方法
JP3736796B2 (ja) 2001-11-14 2006-01-18 ギガフォトン株式会社 波長検出装置及びそれを用いたフッ素分子レーザ装置
US20060164649A1 (en) 2005-01-24 2006-07-27 Eliezer Rosengaus Multi-spectral techniques for defocus detection
JP2011108691A (ja) 2009-11-12 2011-06-02 Toshiba Corp 露光位置計測方法および露光装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004282018A (ja) 2002-09-20 2004-10-07 Asml Netherlands Bv 少なくとも２波長を使用するリソグラフィ装置用アライメント・システム
JP2012094744A (ja) 2010-10-28 2012-05-17 Nuflare Technology Inc ステージ装置およびこれを用いた電子ビーム描画装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11031306B2 (en) 2021-06-08
US20190295902A1 (en) 2019-09-26
JP2019168507A (ja) 2019-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102081271B1 (ko) 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법
TWI720654B (zh) 獲得用於訓練半導體製程模型的訓練資料之方法
US11592753B2 (en) Methods of determining corrections for a patterning process, device manufacturing method, control system for a lithographic apparatus and lithographic apparatus
US10133191B2 (en) Method for determining a process window for a lithographic process, associated apparatuses and a computer program
US6869807B2 (en) Method and its apparatus for manufacturing semiconductor device
US9704810B2 (en) Method and apparatus for determining an overlay error
KR101410846B1 (ko) 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법
US20110051150A1 (en) Unique mark and method to determine critical dimension uniformity and registration of reticles combined with wafer overlay capability
JP7002383B2 (ja) 位置計測用光源の品質管理方法および半導体製造装置
US11372338B2 (en) Method for evaluating control strategies in a semiconductor manufacturing process
TW201935138A (zh) 用於控制製造設備的方法及相關設備
US11226567B2 (en) Methods and apparatus for use in a device manufacturing method
TW202227904A (zh) 度量衡方法及相關的度量衡及微影設備
TWI837432B (zh) 對準方法與相關對準及微影裝置
TWI646404B (zh) 用於調整微影裝置之致動的方法
KR100721729B1 (ko) 패턴의 선폭 측정 방법 및 장치
TWI778304B (zh) 用於監測微影裝置之方法
CN111742265B (zh) 带宽增加的测量方法和装置
EP3654104A1 (en) Method for monitoring lithographic apparatus
US20100015534A1 (en) Method for monitoring photolithography process and monitor mark

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20180905

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200915

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210901

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: 20211126

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7002383

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150