JPH0684743A - 薄膜特性測定方法及びその装置並びに縮小投影式露光装置 - Google Patents
薄膜特性測定方法及びその装置並びに縮小投影式露光装置Info
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- JPH0684743A JPH0684743A JP4234471A JP23447192A JPH0684743A JP H0684743 A JPH0684743 A JP H0684743A JP 4234471 A JP4234471 A JP 4234471A JP 23447192 A JP23447192 A JP 23447192A JP H0684743 A JPH0684743 A JP H0684743A
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- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Control Of Exposure In Printing And Copying (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】製品ウェハ等の不透明な基板上に塗布されたレ
ジストの特性を測定する方法及び装置を提供する。 【構成】披露光物１１の表面に入射角がブリュースター
角θｂでＰ偏光の露光光４を照射露光し、反射光５の露
光による変化を検出系２で検出することにより、被露光
物の露光による光学特性変化を検出する。 【効果】被露光物のプロセス条件変動による特性変化を
製品ウェハを用いて測定することができる。
ジストの特性を測定する方法及び装置を提供する。 【構成】披露光物１１の表面に入射角がブリュースター
角θｂでＰ偏光の露光光４を照射露光し、反射光５の露
光による変化を検出系２で検出することにより、被露光
物の露光による光学特性変化を検出する。 【効果】被露光物のプロセス条件変動による特性変化を
製品ウェハを用いて測定することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の製造に係
り、特にウェハ上に塗布されるレジストの特性を測定す
る方法に関与する。
り、特にウェハ上に塗布されるレジストの特性を測定す
る方法に関与する。
【０００２】
【従来の技術】ウェハ下地層上に塗布したレジストへの
パターン形成は、レチクルを通して照射される光源から
の光によってレジストを感光し、現像を行うことによっ
て行われる。
パターン形成は、レチクルを通して照射される光源から
の光によってレジストを感光し、現像を行うことによっ
て行われる。
【０００３】近年、半導体の高集積化は著しく、パター
ン寸法はますます微細化し、また素子構造も立体化して
製造工程がますます複雑化してきている。このため、リ
ソグラフィでは、パターン解像力を高めることが不可欠
であり、これを実現するために、レンズのＮＡ（開口
数）を増大し、露光光を短波長化していた。
ン寸法はますます微細化し、また素子構造も立体化して
製造工程がますます複雑化してきている。このため、リ
ソグラフィでは、パターン解像力を高めることが不可欠
であり、これを実現するために、レンズのＮＡ（開口
数）を増大し、露光光を短波長化していた。
【０００４】一方、レジストには材質から定まる最適露
光量があり、レジストの特性が塗布後の放置時間、塗布
雰囲気等により変動すると、同じ露光量で露光したとき
に形成されるパターンの寸法が変化する。したがって、
半導体の微細化するパターン寸法を制御するためには、
レジストの材質管理に従来に比べて十分な注意を払う必
要がある。
光量があり、レジストの特性が塗布後の放置時間、塗布
雰囲気等により変動すると、同じ露光量で露光したとき
に形成されるパターンの寸法が変化する。したがって、
半導体の微細化するパターン寸法を制御するためには、
レジストの材質管理に従来に比べて十分な注意を払う必
要がある。
【０００５】このための１つの方法としては例えば次に
示す（数４１）（数２）（数３）（数４）式で定義され
るレジストの特性を示すＡ，Ｂ，Ｃパラメータを露光に
よる透過率変化よりもとめる方法がある。
示す（数４１）（数２）（数３）（数４）式で定義され
るレジストの特性を示すＡ，Ｂ，Ｃパラメータを露光に
よる透過率変化よりもとめる方法がある。
【０００６】
【数１】
【０００７】
【数２】
【０００８】
【数３】
【０００９】
【数４】
【００１０】この方法は、図２に示すように、透明なガ
ラス基板１６上にレジスト１１を塗布し、このレジスト
に露光光源１３より得られた露光光１５を照射し、露光
によるレジストの透過率変化をセンサ１７、センサ１
７’を用いて測定し制御部１８により図３のように求め
られた露光によるレジストの透過率変化曲線からＡ，
Ｂ，Ｃパラメータを算出するものである。
ラス基板１６上にレジスト１１を塗布し、このレジスト
に露光光源１３より得られた露光光１５を照射し、露光
によるレジストの透過率変化をセンサ１７、センサ１
７’を用いて測定し制御部１８により図３のように求め
られた露光によるレジストの透過率変化曲線からＡ，
Ｂ，Ｃパラメータを算出するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法で
は、方式の構成上透明な基板上に塗布されたウェハに対
してのみしか測定することができなかった。つまり、基
板がＳｉ等の不透明な物質になると、この方法では測定
することができないため、製品ウェハ上に塗布されたレ
ジスト特性が測定できないという問題があった。
は、方式の構成上透明な基板上に塗布されたウェハに対
してのみしか測定することができなかった。つまり、基
板がＳｉ等の不透明な物質になると、この方法では測定
することができないため、製品ウェハ上に塗布されたレ
ジスト特性が測定できないという問題があった。
【００１２】本発明の目標は、係る問題を解決し、不透
明な基板上に塗布されたレジストの特性を測定する方法
及び装置を提供することにある。
明な基板上に塗布されたレジストの特性を測定する方法
及び装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目標を実現するため
に、本発明では検出光にＰ偏光の光を用い、その光を入
射角がブリュースター角になるように不透明な基板上に
塗布されたレジスト等に入射し、反射した光の光量変化
を検出することによりレジスト等の薄膜の特性を測定す
る。
に、本発明では検出光にＰ偏光の光を用い、その光を入
射角がブリュースター角になるように不透明な基板上に
塗布されたレジスト等に入射し、反射した光の光量変化
を検出することによりレジスト等の薄膜の特性を測定す
る。
【００１４】
【作用】レジストのような透明な物質に光を照射した場
合、入射角に対する反射率はその光の入射角と偏光の状
態により図４のようになる。即ちＰ偏光の光をブリュー
スター角θｂで照射するとレジスト表面での反射率は０
％になり、１００％の光が透過し、レジスト膜内に角度
φｂで入射する。そして、図５に示すようにレジストの
下にある基板で反射した光は、再びレジスト表面で反射
せずに１００％の光がレジストを透過してくるため、こ
の光５を検出すれば、レジストの透過率を測定すること
ができる。これを上記の条件以外の場合の図６と比較す
ると、本発明の作用効果が明瞭になる。即ち、もし上記
条件を満たさないと、つまりθ≠θbのとき出射光４は
レジスト表面で反射し、検出器に向かう光５’と、界面
で屈折して角度φでレジストを透過する光となる。この
光は基板で反射し、レジスト表面に向かい、再びレジス
トを透過し、検出器に向かう検出光５と、レジスト表面
で反射して再びウェハに戻る光となる。これは繰り返さ
れるので、検出光５、５’、５’’、５’’’、……が
多重干渉し、検出器で測定される光は多重干渉した光と
なるため、レジストの透過率が測定できなくなる。図５
は本発明の方法により検出した場合の光線の軌跡を表し
ており、レジスト内部での多重反射は起こらない。この
ため、レジストの透過率Ｔは、基板の反射率をＡ，入射
光Ｉ0、検出光をＩとすると式４で表される。従って、
予め基板の反射率を測定し、検出光の露光による光量変
化を測定すれば、露光による透過光変化が求められ、レ
ジストの光学特性が求められる。
合、入射角に対する反射率はその光の入射角と偏光の状
態により図４のようになる。即ちＰ偏光の光をブリュー
スター角θｂで照射するとレジスト表面での反射率は０
％になり、１００％の光が透過し、レジスト膜内に角度
φｂで入射する。そして、図５に示すようにレジストの
下にある基板で反射した光は、再びレジスト表面で反射
せずに１００％の光がレジストを透過してくるため、こ
の光５を検出すれば、レジストの透過率を測定すること
ができる。これを上記の条件以外の場合の図６と比較す
ると、本発明の作用効果が明瞭になる。即ち、もし上記
条件を満たさないと、つまりθ≠θbのとき出射光４は
レジスト表面で反射し、検出器に向かう光５’と、界面
で屈折して角度φでレジストを透過する光となる。この
光は基板で反射し、レジスト表面に向かい、再びレジス
トを透過し、検出器に向かう検出光５と、レジスト表面
で反射して再びウェハに戻る光となる。これは繰り返さ
れるので、検出光５、５’、５’’、５’’’、……が
多重干渉し、検出器で測定される光は多重干渉した光と
なるため、レジストの透過率が測定できなくなる。図５
は本発明の方法により検出した場合の光線の軌跡を表し
ており、レジスト内部での多重反射は起こらない。この
ため、レジストの透過率Ｔは、基板の反射率をＡ，入射
光Ｉ0、検出光をＩとすると式４で表される。従って、
予め基板の反射率を測定し、検出光の露光による光量変
化を測定すれば、露光による透過光変化が求められ、レ
ジストの光学特性が求められる。
【００１５】
【実施例】以下本発明を図に示す実施例を用いて説明す
る。
る。
【００１６】図１は本発明の第１の実施例である。照明
系１は薄膜特性測定のためのものであり、露光光源（図
示せず）を出射した光が平行光でかつレジストの特定領
域を照射するように構成されている。この際照明系１に
より照射される照射光４がブリュースター角θbとな
り、偏光方向がＰ偏光(入射光の主光線とレジスト面の
法線を含む面に平行な方向に偏光する直線偏光)となる
ようにする。本実施例ではレジストの屈折率ｎが１．６
３であるため、ブリュースター角θbは５８．５°とな
る。
系１は薄膜特性測定のためのものであり、露光光源（図
示せず）を出射した光が平行光でかつレジストの特定領
域を照射するように構成されている。この際照明系１に
より照射される照射光４がブリュースター角θbとな
り、偏光方向がＰ偏光(入射光の主光線とレジスト面の
法線を含む面に平行な方向に偏光する直線偏光)となる
ようにする。本実施例ではレジストの屈折率ｎが１．６
３であるため、ブリュースター角θbは５８．５°とな
る。
【００１７】レジスト表面に照射された光は上記図５を
用いた説明のごとく、ブリュースター角θbに入射によ
り１００％透過し、表面での反射は０％となる。この結
果、レジスト内を１往復した光のみが検出系２に入射す
る。照射光４は露光波長の光であるため、レジストはこ
の光により感光され、検出系２で検出される測定値は基
板の反射率測定結果をもとにレジストの透過率反射変化
として導出される。
用いた説明のごとく、ブリュースター角θbに入射によ
り１００％透過し、表面での反射は０％となる。この結
果、レジスト内を１往復した光のみが検出系２に入射す
る。照射光４は露光波長の光であるため、レジストはこ
の光により感光され、検出系２で検出される測定値は基
板の反射率測定結果をもとにレジストの透過率反射変化
として導出される。
【００１８】図７は本発明の第２の実施例である。この
方法は、レジストを露光する光とレジスト特性を測定す
る光を分離した方式である。露光光源１９から出射した
露光光１５はレンズ２０によりウェハの特性領域を照射
し、レジスト１１を露光する。そしてこのときのレジス
トの特性変化を照射系１より出射した露光波長の照射光
４で同一領域を照射し検出光５を検出系２で検出するこ
とにより測定する。ここで、照射光４は、露光光１５に
比べ十分照度が小さいため露光にはほとんど寄与せず、
照射光４による露光は無視できる。また、照射光４に露
光波長以外の光を用いても同様の測定ができる。従っ
て、本方式を用いると、パターンを露光するときと同様
の光学系でレジストを露光したときのレジスト特性は測
定できる。
方法は、レジストを露光する光とレジスト特性を測定す
る光を分離した方式である。露光光源１９から出射した
露光光１５はレンズ２０によりウェハの特性領域を照射
し、レジスト１１を露光する。そしてこのときのレジス
トの特性変化を照射系１より出射した露光波長の照射光
４で同一領域を照射し検出光５を検出系２で検出するこ
とにより測定する。ここで、照射光４は、露光光１５に
比べ十分照度が小さいため露光にはほとんど寄与せず、
照射光４による露光は無視できる。また、照射光４に露
光波長以外の光を用いても同様の測定ができる。従っ
て、本方式を用いると、パターンを露光するときと同様
の光学系でレジストを露光したときのレジスト特性は測
定できる。
【００１９】図８は、本発明を用いた縮小投影露光装置
である。露光照明系６を出射した紫外光（ｉ線またはエ
キシマレーザ光）はレチクル７を照明し、レチクル７を
透過した光は縮小レンズ８に入射し、ウェハ３上にレチ
クル像を投影し、ウェハ３上に塗布されたレジストを感
光して、パタ−ンを露光形成する。この時、照射系１に
より露光領域のある特定の領域に向けてブリュースター
角でＰ偏光の光を照射し、透過光検出系２により透過光
変化を検出する。ここで透過光検出系２では、縮小投影
露光装置でパターンを露光中の露光光の下地パターンか
らの散乱光を除去しＰ偏光の透過光のみを検出するため
に、偏光子を挿入（図示せず）してある。この透過光変
化検出結果と予めレジストを塗布する前に測定した時の
下地基板の反射率データ及びレジストの膜厚デ−タ３２
から最適露光量設定系３１でレジストの基準膜厚に対す
る透過率曲線が求められ、これをもとにレジスト特性が
測定され最適露光量が設定される。そしてレジストが露
光に最適状態になるように露光照明系６の露光時間を制
御する。
である。露光照明系６を出射した紫外光（ｉ線またはエ
キシマレーザ光）はレチクル７を照明し、レチクル７を
透過した光は縮小レンズ８に入射し、ウェハ３上にレチ
クル像を投影し、ウェハ３上に塗布されたレジストを感
光して、パタ−ンを露光形成する。この時、照射系１に
より露光領域のある特定の領域に向けてブリュースター
角でＰ偏光の光を照射し、透過光検出系２により透過光
変化を検出する。ここで透過光検出系２では、縮小投影
露光装置でパターンを露光中の露光光の下地パターンか
らの散乱光を除去しＰ偏光の透過光のみを検出するため
に、偏光子を挿入（図示せず）してある。この透過光変
化検出結果と予めレジストを塗布する前に測定した時の
下地基板の反射率データ及びレジストの膜厚デ−タ３２
から最適露光量設定系３１でレジストの基準膜厚に対す
る透過率曲線が求められ、これをもとにレジスト特性が
測定され最適露光量が設定される。そしてレジストが露
光に最適状態になるように露光照明系６の露光時間を制
御する。
【００２０】上記実施例では露光照明系６を用いパター
ンを露光中に最適露光状態を求めたが、パターンを露光
する前に求めることもできる。即ち、縮小投影露光装置
でウェハにレチクルパタ−ンを露光する前の、例えばア
ライメントを行う際、予めウェハの回路に影響しない部
分例えばスクライブラインを用いて、この一部分のみに
露光光を照射し、その時のレジストの透過率変化を照射
系１と透過検出系２を用いて測定する。この測定結果と
予めレジストを塗布する前に測定した時の下地基板の反
射率データ及びレジストの膜厚デ−タ３２から最適露光
量設定系３１でレジストの基準膜厚に対する透過率曲線
が求められ、これをもとにレジスト特性が測定され、最
適露光量が設定される。そして、レチクルパタ−ンをウ
ェハに露光する際に、ここで設定した最適露光量になる
ように露光照明系６の露光時間を制御し、最適露光量で
露光を行う。
ンを露光中に最適露光状態を求めたが、パターンを露光
する前に求めることもできる。即ち、縮小投影露光装置
でウェハにレチクルパタ−ンを露光する前の、例えばア
ライメントを行う際、予めウェハの回路に影響しない部
分例えばスクライブラインを用いて、この一部分のみに
露光光を照射し、その時のレジストの透過率変化を照射
系１と透過検出系２を用いて測定する。この測定結果と
予めレジストを塗布する前に測定した時の下地基板の反
射率データ及びレジストの膜厚デ−タ３２から最適露光
量設定系３１でレジストの基準膜厚に対する透過率曲線
が求められ、これをもとにレジスト特性が測定され、最
適露光量が設定される。そして、レチクルパタ−ンをウ
ェハに露光する際に、ここで設定した最適露光量になる
ように露光照明系６の露光時間を制御し、最適露光量で
露光を行う。
【００２１】このようにして、レジスト特性及び下地条
件が変化しても、絶えず露光されるレジストの状態を測
定することができるため、露光されるレジストの露光状
態を一定にすることができる。
件が変化しても、絶えず露光されるレジストの状態を測
定することができるため、露光されるレジストの露光状
態を一定にすることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、レジスト等の薄膜の特
性を、ガラス基板等の透明な基板上に塗布した状態で測
定することなしに、不透明な基板上に塗布された状態で
測定することができるため、パターンを転写露光する製
品ウェハ上に塗布されたレジスト等の薄膜の特性の測定
を可能にした。
性を、ガラス基板等の透明な基板上に塗布した状態で測
定することなしに、不透明な基板上に塗布された状態で
測定することができるため、パターンを転写露光する製
品ウェハ上に塗布されたレジスト等の薄膜の特性の測定
を可能にした。
【図１】本発明に係る第１の実施例を示す薄膜光学特性
測定の測定原理。
測定の測定原理。
【図２】従来の透過率変化を測定する方式。
【図３】露光によるレジストの透過率変化。
【図４】透過物体への入射角と反射率の関係。
【図５】ブリュースター角で照射したときの光線の軌
跡。
跡。
【図６】ブリュースター角以外の角度で照射したときの
光線の軌跡。
光線の軌跡。
【図７】本発明に係る露光光と照射光を分離した測定方
式の実施例。
式の実施例。
【図８】本発明に係る縮小投影露光装置の実施例。
１…照明系、 ２…検出系、 ３…ウェハ、 ４…照射光、 ５…反射光、 ６…露光照明系、 ７…レチクル、 ８…縮小レンズ、 １１…レジスト、 １２…基板、 １３…露光光源、 １５…露光光、 １６…ガラス基板、 ３１…最適露光量設定系、 ３２…反射率及び膜厚データ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｂ 27/72 Ｚ 8507−2Ｋ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１ 9122−2Ｈ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｌ 7377−4Ｍ (72)発明者 永塚 俊治 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 小森谷 進 東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式 会社日立製作所武蔵工場内
Claims (7)
- 【請求項１】光源から得られた光を被測定物の表面にＰ
偏光にて入射角をほぼブリュースター角にして照射し、
該表面からの反射光の光量変化を測定することにより、
該表面物質のみの光学特性変化を検出することを特徴と
する薄膜特性測定方法。 - 【請求項２】被測定物の厚さ及び被測定物の下部の基板
の反射率に関する情報を用いて光学特性変化結果を補正
することを特徴とする請求項１記載の薄膜特性測定方
法。 - 【請求項３】上記被測定部が多層物体で形成したことを
特徴とする請求項１記載の薄膜特性測定方法。 - 【請求項４】光源から得られた光を被測定物の表面にＰ
偏光にて入射角をほぼブリュースター角にして照射する
手段と、該表面からの反射光の光量変化を測定すること
により、該表面物質のみの光学特性変化を検出する手段
とを備えたことを特徴とする薄膜特性測定装置。 - 【請求項５】被測定物の屈折率及び厚さに関する情報を
入力する入力手段を有し、当該情報を用いて光学特性変
化結果を補正する手段を有することを特徴とする請求項
１記載の薄膜特性測定装置。 - 【請求項６】光源から得られた光を被測定物の表面にＰ
偏光にて入射角をほぼブリュースター角にして照射し、
該表面からの反射光の光量変化を測定することにより、
該表面物質のみの光学特性変化を検出し、該検出された
光学特性変化をもとに露光量を制御して該表面に所望の
パターンを露光することを特徴とする露光方法。 - 【請求項７】縮小投影レンズによりマスク上の所望パタ
ーンを基板表面に縮小投影露光する縮小投影式露光装置
において、光源から得られた光を基板の表面にＰ偏光に
て入射角をほぼブリュースター角にして照射する手段
を、該表面からの反射光の光量変化を測定することのよ
り、該表面物質のみの光学特性変化を検出する手段と、
該検出された光学特性変化をもとに露光量を制御する制
御装置を有し、該制御装置により制御された露光量で該
表面に所望のパターンを露光することを特徴とする縮小
投影式露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4234471A JPH0684743A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 薄膜特性測定方法及びその装置並びに縮小投影式露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4234471A JPH0684743A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 薄膜特性測定方法及びその装置並びに縮小投影式露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684743A true JPH0684743A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16971535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4234471A Pending JPH0684743A (ja) | 1992-09-02 | 1992-09-02 | 薄膜特性測定方法及びその装置並びに縮小投影式露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684743A (ja) |
-
1992
- 1992-09-02 JP JP4234471A patent/JPH0684743A/ja active Pending
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