JPH0820224B2 - Method of measuring photoresist dissolution rate - Google Patents

Method of measuring photoresist dissolution rate

Info

Publication number
JPH0820224B2
JPH0820224B2 JP2154220A JP15422090A JPH0820224B2 JP H0820224 B2 JPH0820224 B2 JP H0820224B2 JP 2154220 A JP2154220 A JP 2154220A JP 15422090 A JP15422090 A JP 15422090A JP H0820224 B2 JPH0820224 B2 JP H0820224B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film thickness
dissolution rate
intensity
time
data table
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2154220A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0450604A (en
Inventor
淳 関口
洋一 南
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.)
Litho Tech Japan Corp
Original Assignee
Litho Tech Japan 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 Litho Tech Japan Corp filed Critical Litho Tech Japan Corp
Priority to JP2154220A priority Critical patent/JPH0820224B2/en
Publication of JPH0450604A publication Critical patent/JPH0450604A/en
Publication of JPH0820224B2 publication Critical patent/JPH0820224B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は半導体集積回路装置を製造するプロセスに含
まれる、写真製版工程におけるフォトレジストの溶解速
度の測定方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for measuring a dissolution rate of a photoresist in a photolithography process, which is included in a process for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.

(従来技術) フォトレジストは、従来より広く半導体製造工程にお
いて用いられてきたが、近年、さらなる集積度の向上の
要望に対応するため、現像の解像度の向上、すなわち得
られる回路の線幅をより狭くすることが求められてき
た。しかし、16メガビットDRAMチップを製造するに際し
ては、現像時に用いられるマスクパターンの線幅は約0.
5μ程度にも狭くなる。一方、現像に用いられる光線の
波長は約0.436μm又は0.365μmであり、両者はほぼ同
様なレベルになっている。このように、非常に狭い幅の
現像パターンを得ようとすれば、以下に記す新たな問題
点が発生する。
(Prior Art) Photoresists have been widely used in semiconductor manufacturing processes, but in recent years, in order to meet the demand for further improvement in the degree of integration, the resolution of development is improved, that is, the line width of the obtained circuit is further improved. There has been a demand for narrowing. However, when manufacturing a 16-megabit DRAM chip, the line width of the mask pattern used during development is about 0.
It becomes as narrow as 5μ. On the other hand, the wavelength of the light beam used for development is about 0.436 μm or 0.365 μm, and both are at almost the same level. In this way, if an attempt is made to obtain a development pattern having a very narrow width, the following new problems will occur.

つまり、マスクパターンのスリットにより、露光に使
用される光が回折してしまうのである。この様子を第1
図に模式的に示した。従って、スリット周辺の総露光量
の分布を図示すれば、第2図のようになる。もしも、露
光後のフォトレジストの、現像液に対する溶解速度が第
5図に点線で示されたように、露光量に比例するとすれ
ば、現像により得られるフォトレジストの断面は第3図
に示すような形状となる。一方、露光後のフォトレジス
トの現像液に対する溶解速度が、第5図に実線で示され
たように、露光量がある程度に達するとともに急激に上
昇するとすれば、得られる現像パターンの断面は第4図
のようになる。当然のことながら、第4図に示された断
面の方が好ましく、逆に言えば、第5図中実線で示され
たような露光量と溶解速度との関係を有するフォトレジ
ストが開発されることが要望されるのである。
That is, the light used for exposure is diffracted by the slit of the mask pattern. This is the first
It is shown schematically in the figure. Therefore, the distribution of the total exposure amount around the slit is shown in FIG. If the dissolution rate of the photoresist after exposure in a developing solution is proportional to the exposure dose as shown by the dotted line in FIG. 5, the cross section of the photoresist obtained by development is as shown in FIG. It becomes a shape. On the other hand, if the dissolution rate of the photoresist after exposure in the developing solution rises sharply as the exposure amount reaches a certain level, as shown by the solid line in FIG. It becomes like the figure. Naturally, the cross section shown in FIG. 4 is preferable, and conversely, a photoresist having the relationship between the exposure amount and the dissolution rate as shown by the solid line in FIG. 5 is developed. Is required.

このためには、フォトレジストがどのような溶解特性
を有するかを、露光量やその他の諸条件との関係から決
定しなければならず、溶解速度の正確な測定方法の開発
が望まれるのである。
For this purpose, it is necessary to determine what kind of dissolution properties the photoresist has from the relationship with the exposure amount and other conditions, and it is desired to develop an accurate measuring method of the dissolution rate. .

特開平第2−63061号において本発明者らが開示して
いるように、従来から、レジストの現像工程において、
レジスト上面から光を照射し、検出したその反射光の強
度変化をモニターして、反射光強度の最後の極小点Cま
での時間(CPT)を検出し、この時間の多項式として総
現像時間を決定する方法が知られている。この際に得ら
れる反射光強度変化の各ピークは、レジストの膜厚がλ
/4n相当分の減少をするごとに現れ、従ってこの反射光
強度変化を測定し、各ピーク間周期を求めることにより
レジストの溶解速度を決定することができる。
As disclosed by the present inventors in JP-A-2-63061, conventionally, in the resist developing step,
Light is irradiated from the top surface of the resist, the change in the intensity of the reflected light that is detected is monitored, and the time (CPT) to the final minimum point C of the reflected light intensity is detected, and the total development time is determined as a polynomial of this time. It is known how to do it. At each peak of the reflected light intensity change obtained at this time, the resist film thickness is λ
The resist dissolution rate can be determined by measuring the change in reflected light intensity and determining the peak-to-peak period.

しかし、その場合でも、現像開始後、任意の時間にお
けるフォトレジストの溶解速度を知ることができなかっ
た。さらに、任意の膜厚における溶解速度についても知
ることはできなかった。
However, even in that case, it was not possible to know the dissolution rate of the photoresist at an arbitrary time after the start of development. Furthermore, it was not possible to know the dissolution rate at any film thickness.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記の問題点を解決し、任意の時間および
任意の膜厚におけるフォトレジストの溶解速度を測定す
る方法を提供することを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to solve the above problems and provide a method for measuring the dissolution rate of a photoresist at an arbitrary time and an arbitrary film thickness.

(課題を解決するための手段) 本発明は、レジスト現像工程において、レジスト上面
から光を照射し、反射光強度の変化をモニターすること
により時間にともなう溶解速度の変化を測定する、フォ
トレジストの溶解速度の測定方法であって、 モニターした反射光の2極点間の強度変化曲線を規格
化し、該2極点間を複数区間に分割し、それぞれに対応
する時間を求め、反射強度−時間のデータテーブルを作
成し、 膜厚変化にともなう反射光強度の変化のモデル計算曲
線において、上記の2極点に対応する2極点間を上記と
同数の複数区間に分割し、対応する膜厚を求め、反射強
度−膜厚のデータテーブルを作成し、 上記の2種のデータテーブルから反射強度を削除して
時間−膜厚のデータテーブルを作成し、 このデータテーブルから時間当たりの膜厚の減少速度
を計算することにより、フォトレジストの溶解速度を測
定する方法に関する。
(Means for Solving the Problems) In the resist developing step, the present invention irradiates light from the upper surface of the resist and measures the change in the dissolution rate with time by monitoring the change in reflected light intensity. This is a method for measuring the dissolution rate, in which the intensity change curve between the two poles of the reflected light that was monitored is standardized, the two poles are divided into multiple sections, and the time corresponding to each is obtained, and the reflection intensity-time data is obtained. Create a table and divide the two-pole points corresponding to the above-mentioned two-pole points into the same number of sections in the model calculation curve of the change in the reflected light intensity with the change in the film thickness, find the corresponding film thickness, and reflect The intensity-film thickness data table is created, the reflection intensity is deleted from the above two types of data tables, and the time-film thickness data table is created. By calculating the rate of decrease of the film thickness of or relates to a method for measuring the dissolution rate of the photoresist.

本発明にかかる、フォトレジストの溶解速度の測定方
法についてベアSiウェハー上の単層フォトレジスト膜の
場合を例に説明する。
A method of measuring the dissolution rate of a photoresist according to the present invention will be described by taking a case of a single layer photoresist film on a bare Si wafer as an example.

(1)ベアSiウェハー上の単層フォトレジスト膜の溶解
速度の測定(多重反射を考慮した単層膜の干渉光解析) モニタ波長λに於けるレジスト膜中に発生する定在
波強度の計算 ベアSiウェハー上に単層のフォトジスト膜がある場合
の模式図を第6図に示す。
(1) Measurement of dissolution rate of single layer photoresist film on bare Si wafer (interference light analysis of single layer film considering multiple reflection) Calculation of standing wave intensity generated in resist film at monitor wavelength λ FIG. 6 shows a schematic diagram in the case where a single-layered photo resist film is present on a bare Si wafer.

基板(屈折率n0)上に屈折率n1、膜厚d1の透明膜が存
在し、これに屈折率n2の透明媒質中から垂直に平行光束
が入射する時、その反射率強度R2・0は、 で示される。
When a transparent film with a refractive index n 1 and a film thickness d 1 is present on a substrate (refractive index n 0 ), and when a parallel light flux is vertically incident from a transparent medium with a refractive index n 2 , the reflectance intensity R 2.0 is Indicated by.

ρA,ρBは、媒質−薄膜(第A面)、薄膜−基板(第B
面)に於けるフレネル係数で示される。
ρ A and ρ B are medium-thin film (A-th surface), thin film-substrate (B-th surface).
It is indicated by the Fresnel coefficient in (plane).

とすると、 ここで、n0の分光屈折率(波長の関数であるシリコンの
屈折率)は、n*=n−ikのn(実数部分)をn=n0とし
て次の近似式により求めることができる。モニタ波長
は、通常0.6〜0.8μmを、用いるので消衰係数k≒0と
して扱う。
Then Here, the spectral index of refraction of n 0 (the index of refraction of silicon as a function of wavelength) can be obtained by the following approximation formula, where n (real number part) of n * = n−ik is n = n 0 . Since the monitor wavelength is normally 0.6 to 0.8 μm, it is treated as an extinction coefficient k≈0.

n0=A+BL+CL2+Dλ2+Eλ4 …(1,8) A=3.41696 B=0.138497 C=0.013924 D=−2.09×10-5 E=1.48×10-7 L=(λ2−0.028)-1(但しλの単位は、μm) 式(1,8)によりn0を、求め式(1,3),式(1,4),
式(1,5),式(1,6)及び式(1,7)によりレジスト膜
中に発生しているモニター波長λにおける反射率強度
(定在波)を、求める事ができる。
n 0 = A + BL + CL 2 + Dλ 2 + Eλ 4 (1,8) A = 3.41696 B = 0.138497 C = 0.013924 D = −2.09 × 10 −5 E = 1.48 × 10 −7 L = (λ 2 −0.028) −1 ( However, the unit of λ is μm) n 0 is calculated by the formula (1,8), and the formulas (1,3), (1,4),
The reflectance intensity (standing wave) at the monitor wavelength λ generated in the resist film can be obtained from the equations (1,5), (1,6) and (1,7).

定在波のピーク位置の算出 Rはγ1の関数と考えて良い。得られた干渉波形は周
期的なサインウエーブである。式(1,1)をγ1の関数と
して微分すると、 R=0の時γ1=0,πである。
Calculation of peak position of standing wave R can be considered as a function of γ 1 . The obtained interference waveform is a periodic sine wave. Differentiating equation (1,1) as a function of γ 1 , When R = 0, γ 1 = 0, π.

反射強度Rが最大になるのは、γ1=0の時なので、
従ってγ1=2Nπ(N=0,1,2,3…)である。式(1,2)
より 反射強度Rが最小になるのは、γ1=πの時なので、
従ってγ1=(2N+1)π(N=1,2,3…)である。式
(1,2)より 実測干渉波形からの溶解速度の決定 i)第7図に干渉波形を実測するための装置の一例を示
す 1はスピン装置のチャックであり、回転軸2によって
回転させられる。13はスピン装置のモータを回転させる
モータ駆動回路である。チャック1には吸引機構が備え
られ、下地3は吸引して装着するようになっている。下
地3の上方には現像液供給機構4とリンス液供給機構5
とが備えられている。現像液供給機構4からは下地3の
半径方向に幅1cm程度、長さ10cm程度の帯状に現像液が
吹きつけられ、下地3がスピン装置によって回転させら
れることにより下地3上に均一に現像液が液盛りされ
る。リンス液供給機構5も同様にリンス液を下地3上に
吹きつけることができる。
The maximum reflection intensity R is when γ 1 = 0, so
Therefore, γ 1 = 2Nπ (N = 0,1,2,3 ...). Expression (1,2)
Than The reflection intensity R is minimized when γ 1 = π, so
Therefore, γ 1 = (2N + 1) π (N = 1,2,3 ...). From formula (1,2) Determination of Dissolution Rate from Measured Interference Waveform i) FIG. 7 shows an example of an apparatus for actually measuring the interference waveform. Reference numeral 1 is a chuck of a spin device, which is rotated by a rotating shaft 2. Reference numeral 13 is a motor drive circuit for rotating the motor of the spin device. The chuck 1 is provided with a suction mechanism, and the base 3 is sucked and mounted. Above the base 3, a developer supply mechanism 4 and a rinse solution supply mechanism 5 are provided.
And are provided. From the developer supply mechanism 4, the developer is sprayed in a band shape having a width of about 1 cm and a length of about 10 cm in the radial direction of the base 3, and the base 3 is rotated by a spin device so that the developer is evenly distributed on the base 3. Is puddle. Similarly, the rinse liquid supply mechanism 5 can spray the rinse liquid onto the substrate 3.

6は下地3上のレジストの膜厚を測定する光学系の長
波長を有する光源であり、例えばダングステンランプや
水銀灯などが用いられる。7は光源6からの光のうちレ
ジストを感光させない波長の光を通すためのフィルタで
あり、例えば460nm以下の短波長の光を遮蔽するフィル
タが使用される。8はフィルタ7を通った光を下地3上
に導く光ファイバ束であり、下地3上での光の直径が例
えば10mm程度になるように照射する。
Reference numeral 6 is a light source having a long wavelength of an optical system for measuring the film thickness of the resist on the underlayer 3, and, for example, a Dangsten lamp or a mercury lamp is used. Reference numeral 7 is a filter for passing light of a wavelength which does not expose the resist among light from the light source 6, and for example, a filter which shields light of a short wavelength of 460 nm or less is used. Reference numeral 8 denotes an optical fiber bundle that guides the light passing through the filter 7 onto the base 3, and irradiates it so that the diameter of the light on the base 3 is, for example, about 10 mm.

光ファイバ束8はまた、下地3からの反射光を導く役
目もしている。光ファイバ8で導かれた反射光はフィル
タ11を経てフォトトランジスタ10で受光される。フィル
タ11は特定の波長範囲の光のみを透過させる狭帯域バン
ドパスフィルタであり、下地3の種類などによって最も
S/N比の大きくなるような波長を選択できるものを使用
する。フォトトランジスタ10の検出信号はA/Dコンバー
タ15を経てデジタル信号に変換され、コンピュータ12に
取り込まれて茨形の解析が行われ、その波形解析の結果
からリンス液供給機構5やモータ駆動回路13を制御す
る。コンピュータ12としては市販のパーソナルコンピュ
ータを使用することができる。
The optical fiber bundle 8 also serves to guide the reflected light from the substrate 3. The reflected light guided by the optical fiber 8 passes through the filter 11 and is received by the phototransistor 10. The filter 11 is a narrow-band bandpass filter that transmits only light in a specific wavelength range, and is the most suitable depending on the type of the base 3.
Use one that can select a wavelength that increases the S / N ratio. The detection signal of the phototransistor 10 is converted into a digital signal through the A / D converter 15 and is taken into the computer 12 to perform a thorn-shaped analysis, and the rinse liquid supply mechanism 5 and the motor drive circuit 13 are analyzed based on the waveform analysis result. To control. A commercially available personal computer can be used as the computer 12.

測定により得られる反射光強度と時間との関係は代表
的には第8図のようなグラフに表わされる。又、第8図
中のA〜Eの点に対応する現像状態を第9図に示す。
The relationship between the reflected light intensity obtained by the measurement and the time is typically shown in a graph as shown in FIG. Further, FIG. 9 shows a developing state corresponding to points A to E in FIG.

C点、すなわち最後の極小点をコントロールポイント
(CP)、D点、すなわち下地が露出した点をブレークス
ルーポイント(BT)と呼ぶ。
The point C, that is, the last minimum point is called a control point (CP), and the point D, that is, the point where the base is exposed is called a breakthrough point (BT).

また、得られた実測データは重み付き平均処理をされ
る。
The obtained actual measurement data is weighted and averaged.

(ii)第10図にフローチャートを示すノーフリンジアル
ゴリズムを用いてブレイクスルー点を検出する。
(Ii) The breakthrough point is detected using the no-fringe algorithm whose flow chart is shown in FIG.

(iii)ブレイクスルーまでのデータ数を、 Tri:レジスト初期膜厚(Å) となるように間引きする。(Iii) The number of data up to the breakthrough, Tri: Decimate to the initial resist film thickness (Å).

(iv)上記データのピーク&バレー変曲点を、検出す
る。
(Iv) Detect peak & valley inflection points in the above data.

(v)ピーク間のデータ数を、次式により調整する。(V) The number of data between peaks is adjusted by the following formula.

Np1:ピークとレバー間のデータ数 λ:モニター波長 n1:レジスト屈折率 CL:Compress Level(波形の間引き率) (vi)ブレイクスルーよりピーク点のナンバーをつけて
行く。ピークナンバーにおけるレジスト膜厚d1nを、式
(1,12),(1,13)により求める。
N p1 : Number of data between peak and lever λ: Monitor wavelength n 1 : Resist refractive index CL: Compress Level (waveform thinning rate) (vi) Number peak points from breakthrough. The resist film thickness d 1n at the peak number is calculated by the equations (1,12) and (1,13).

第11図に示すように最初のピークP1は極小点をとり、
次のピークP2は極大点を取る。以降これを繰り返すの
で、ピーク点に於けるレジスト膜厚d1n(nはピーク点
ナンバー)は、 ピーク点ナンバーnのピークPnにおけるレジスト膜厚
d1nは以下の式で用わされる。
As shown in FIG. 11, the first peak P 1 has a minimum point,
The next peak P 2 has a maximum point. Since this is repeated thereafter, the resist film thickness d 1n at the peak point (n is the peak point number) is Resist film thickness at the peak P n peak points number n
d 1n is used in the following formula.

により求める事ができる。 You can ask for it.

今、実データのあるピーク点をそれぞれ、P,Q,とする
(第12図、但しVp>VQとした時)この時のP点における
電圧をVP,Q点における電圧をVQとし、その時の時刻をそ
れぞれ、tp,tQとする。
Now, let the peak points with actual data be P and Q, respectively (Fig. 12, when V p > V Q ). At this time, the voltage at P point is V P and the voltage at Q point is V Q And the times at that time are t p and t Q , respectively.

このデータをcosγ1の関数と考え、強度R(VQ=RQ
1,VP=RP=−1)として規格化する。次いでRP〜RQ(−
1〜1)間をΔRで分割し、これをR1,R2,R3,…Rn
する(第13図)。
Considering this data as a function of cosγ 1 , the intensity R (V Q = R Q =
1, V P = R P = −1). Then R P ~ R Q (−
1 to 1) are divided by ΔR, and these are defined as R 1 , R 2 , R 3 , ... R n (Fig. 13).

第13図よりR1,R2,R3…Rnに於ける時刻t1,t2,t3
tnを算出する。これを(R,t)データテーブルとする。
From Fig. 13, the times t 1 , t 2 , t 3 at R 1 , R 2 , R 3 ... R n ...
Calculate t n . This is the (R, t) data table.

一方、P点におけるレジスト膜厚は、式(1,20)、Q
点に於けるレジスト膜厚は、式(1,22)により求められ
る。P点に於けるレジスト膜厚をd1p,Q点に於けるレジ
スト膜厚をd1Qとすると、式(1,2)より が得られる。
On the other hand, the resist film thickness at the point P is calculated by the formula (1,20), Q
The resist film thickness at the point is obtained by the equation (1,22). Assuming that the resist film thickness at the P point is d 1p and the resist film thickness at the Q point is d 1Q , from equation (1,2) Is obtained.

そこで、式(1,7)において においてRP〜RQ間に式1,7を当てはめ、膜厚d1P〜d1Q
於ける強度Rのγの関数を作成する(第14図)。
So in equation (1,7) Equations 1 and 7 are applied between R P and R Q to create a function of γ 1 of the intensity R in the film thickness d 1P to d 1Q (Fig. 14).

このモデルは次式で示される。 This model is shown by the following equation.

次いで、第14図のRP〜RQ(−1〜1)間をΔRで分割
しそれぞれRP→PQに向けてR1,R2,R3,…Rnとする。こ
の時のΔRは第13図に於けるRの分割ΔRと同じ分解能
とする。
Then, R P to R Q (−1 to 1) in FIG. 14 is divided by ΔR, and R 1 , R 2 , R 3 , ... R n are respectively directed toward R P → P Q. At this time, ΔR has the same resolution as the division ΔR of R in FIG.

第14図よりR1,R2,R3,…Rnに於けるレジスト膜厚d
11,d12、d13…d1nを算出できる。これを(R,d)データ
テーブルとする。
From Fig. 14, the resist film thickness d at R 1 , R 2 , R 3 , ... R n
It is possible to calculate 11 , d 12 , d 13, ... D 1n . This is the (R, d) data table.

(R,d)データテーブル及び(R,d)データテーブルよ
り強度Rを消去して、レジスト膜厚dとその時刻tの関
係(d,t)データテーブルを得る。
The intensity R is erased from the (R, d) data table and the (R, d) data table, and the relationship (d, t) data table between the resist film thickness d and the time t is obtained.

現像速度はレジスト膜厚とその時刻との関数として扱
い式(1,27)により得ることができる。
The developing speed can be obtained as a function of the resist film thickness and its time by using the equation (1,27).

VDEVn:レジスト溶解速度 次に、ベアSi上の多層膜におけるフォトレジスト膜の
溶解速度の測定方法について述べる。
V DEVn : Resist Dissolution Rate Next, a method for measuring the dissolution rate of a photoresist film in a multilayer film on bare Si will be described.

3層膜(フォトレジスト膜を含む)の場合について以
下に述べるが、2層膜の場合はもちろんより多くの層を
含む場合でも適当な修正を行うことにより、本発明にか
かる測定方法を適用することは可能である。
The case of a three-layer film (including a photoresist film) will be described below. However, the measurement method according to the present invention can be applied to the two-layer film by appropriately modifying it even when it includes more layers. It is possible.

又、式(1,8)に示す基板の屈折率の補間式を他の基
板、たとえばGaAs,GaP,SiO2,Cr,Al等それぞれの基板の
波長対屈折率の補間式で代替えすればベアSiに限らずGa
As,GaP,SiO2,Cr,Al等の基板上の多層膜上のフォトレジ
スト溶解速度の測定にも適用できる。
Also, if the interpolation formula of the refractive index of the substrate shown in the formula (1, 8) is replaced with the interpolation formula of the wavelength vs. the refractive index of the other substrate such as GaAs, GaP, SiO 2 , Cr, Al, the bare formula is used. Not limited to Si, Ga
It can also be applied to the measurement of photoresist dissolution rate on a multilayer film of As, GaP, SiO 2 , Cr, Al, etc. on a substrate.

(2)ベアSi上の3層膜(フォトレジスト膜を含む)に
おけるフォトレジスト膜の溶解速度の測定 ベアSiウェハー上に3層膜がある場合の模式図を第15
図に示す。
(2) Measurement of dissolution rate of photoresist film in three-layer film (including photoresist film) on bare Si.
Shown in the figure.

レジスト膜中に発生しているモニター波長λにおけ
る定在波の位置の計算 基板(屈折率n0)上に、屈折率n1,膜厚d1及び屈折率
n2,膜厚d2の下地膜が存在しその上に屈折率n3,膜厚d3
のフォトレジストが存在している。これに屈折率n4の透
明媒質中から垂直に平行光束が入射する時、その反射強
度R4・0を考える。
Calculation of the position of the standing wave at the monitor wavelength λ generated in the resist film. The refractive index n 1 , the film thickness d 1, and the refractive index on the substrate (refractive index n 0 ).
There is a base film of n 2 and film thickness d 2 on which the refractive index n 3 and film thickness d 3
Photoresist is present. Consider the reflection intensity R 4 .0 when a parallel light beam is vertically incident on this from a transparent medium having a refractive index n 4 .

モニター波長λにおけるSiウエハーの屈折率n0は式
(1,8)により算出する。初めに基板(Si),下地膜1
での反射率強度R2・0を求める。
The refractive index n 0 of the Si wafer at the monitor wavelength λ is calculated by the equation (1,8). First, substrate (Si), underlayer 1
Determining the reflectance intensity R 2 · 0 at.

ρA=RA …(1,5) ρB=RB …(1,6) 次に基板(Si),下地膜1,下地膜2,での反射率強度R
3・0を求める。
ρ A = R A … (1,5) ρ B = R B … (1,6) Next, the reflectance intensity R on the substrate (Si), undercoat film 1, undercoat film 2
Ask for 3.0 .

ρA2=RA2 …(2,4) 最後に、基板(Si),下地膜1,下地膜2,レジスト膜で
の反射強度R4・0は、 これを、計算する事により求める事ができる。
ρ A2 = R A2 … (2,4) Finally, the reflection intensity R 4.0 at the substrate (Si), the base film 1, the base film 2, and the resist film is This can be obtained by calculating.

定在波のピーク位置の算出 (i)レジスト膜厚d3初期膜厚Triとし、これをΔdに
分割する。
Calculation of peak position of standing wave (i) Resist film thickness d 3 Initial film thickness Tri is divided into Δd.

Tri:初期膜厚(Å) これを、Tri⇒0へ向けてΔdごとにd3Δ1,d
3Δ2,…d3Δn,0とする。式(3,2)に、この値を
代入しγ3Δ1,γ3Δ2,…γ3Δnを得る。これを
式(3,1)に代入してd3Δ1,d3Δ2,…d3Δn
於ける反射率強度R4Δ1,R4Δ2,…R4Δnを得る
事ができる。従って膜厚d3Δ1,d3Δ2,…d3Δn
に於ける反射率強度R4Δ1,R4Δ2,…R4Δn
(d,R)データテーブルとして得ることが出来る。
Tri: Initial film thickness (Å) Toward Tri ⇒ 0 , d 3 Δ 1 , d for each Δd
Let 3Δ2 , ... D 3Δn , 0. This value is substituted into the equation (3,2) to obtain γ 3Δ1 , γ 3Δ2 , ... γ 3Δn . By substituting this into the equation (3,1), the reflectance intensities R 4Δ1 , R 4Δ2 , ... R 4Δn at d 3Δ1 , d 3Δ2 , ... D 3Δn can be obtained. Therefore, the film thickness d 3Δ1 , d 3Δ2 , ... D 3Δn
The reflectance intensities R 4Δ1 , R 4Δ2 , ... R 4Δn in the above can be obtained as a (d, R) data table.

(ii)(d,R)データテーブルに於けるRri,R4Δ1,R
4Δ2,…R4Δnデータをサーチし強度Rの周期的変
化の極大値、極小値を与える膜厚d3maxn,d3minnを検出
する。レジスト膜厚0⇒Triに向けてd3maxn,d
3minnに、それぞれナンバーを付け、以下の(d3max,d
3min)データテーブルを作成する。
(Ii) Rri, R 4Δ1 , R in the (d, R) data table
4Δ2 , ... R 4Δn data is searched to detect the film thicknesses d 3maxn and d 3minn that give the maximum value and the minimum value of the periodic change of the intensity R. Resist film thickness 0 ⇒ toward Tri d 3maxn , d
Number each 3 minn , and use the following (d 3max , d
3min ) Create a data table.

(iii)ピーク位置の再計算 各極値を与えるレジスト膜厚d3maxn,d3minnを中心に
さらにピーク位置の再計算を行う。
(Iii) Recalculation of peak position Recalculate the peak position around the resist film thicknesses d 3maxn and d 3minn that give each extreme value.

反射率強度が極大値となるレジスト膜厚の再計算d
3maxn±Δdの間をさらにΔd/10で分割し強度Rの最大
値を持つレジスト膜厚を新たにd3maxnとする。
Recalculation of resist film thickness at which reflectance intensity reaches a maximum value d
The 3maxn ± Δd is further divided by Δd / 10, and the resist film thickness having the maximum value of the intensity R is newly set as d 3maxn .

反射率強度が極小値となるレジスト膜厚の再計算d
3maxn±Δdの間をさらにΔd/10で分割し強度Rの最小
値を持つレジスト膜厚を新たにd3minnとする。
Recalculation of the resist film thickness at which the reflectance intensity has a minimum value d
The interval between 3maxn ± Δd is further divided by Δd / 10, and the resist film thickness having the minimum value of the intensity R is newly set as d 3minn .

再計算後のd3maxn,d3minnとピーク位置の関係を以下
のデータテーブルに示す。
The following data table shows the relationship between d 3maxn and d 3minn after recalculation and the peak position.

(d3max,d3min)データテーブル;d3max1>d3min1
(第16図)。
(D 3max, d 3min) data table; d 3max1> d at 3Min1 (Figure 16).

(d3max,d3min)データテーブル;d3max1>d3min1
(第17図)。
(D 3max , d 3min ) data table; when d 3max1 > d 3min1 (Fig. 17).

実測干渉波形からの溶解速度の決定 (i)ブレイクスルーよりピーク点ナンバーを付けると
ころまではベアSiウエハー上の単層フォトレジスト膜の
溶解速度の計算方法実測波形からの溶解速度計算方法
(i)〜(vi)と同じである。
Determination of dissolution rate from measured interference waveform (i) Calculation method of dissolution rate of single layer photoresist film on bare Si wafer from breakthrough to where peak point number is assigned Calculation method of dissolution rate from measured waveform (i) Is the same as ~ (vi).

(ii)ピークナンバーとその時のレジスト膜厚の関係
は、以下のデータテーブルを用いて求める事ができる。
(Ii) The relationship between the peak number and the resist film thickness at that time can be obtained using the following data table.

ピークナンバー1(P1)が極小のとき(第18図) ピークナンバー1(P1)が極大のとき(第19図) 今、実データのあるピーク点を、それぞれP,Qとす
る。(VQ>Vpとした時)この時のP点における電圧を
Vp、Q点における電圧をVQとし、その時の時刻をそれぞ
れtp,tQとする(第20図)。
When the peak number 1 (P 1 ) is extremely small (Fig. 18) When peak number 1 (P 1 ) is maximum (Fig. 19) Now, let the peak points with actual data be P and Q, respectively. (When V Q > V p ) At this time, the voltage at point P is
The voltages at points V p and Q are V Q, and the times at that time are t p and t Q , respectively (Fig. 20).

この波形のデータをcosγ3の関数と考え、強度R(Vp
=Rp=−1,VQ=RQ=1)として規格化する。
Considering this waveform data as a function of cosγ 3 , the intensity R (V p
= R p = −1, V Q = R Q = 1).

次いで、Rp〜RQ(−1〜1)間をΔRで分割し、Rp
RQに向けてR1,R2,R3,…Rnとする。第21図よりR1
R2,R3,…Rnに於ける時刻t1,t2,t3…tnを算出する。
これを(R,t)データテーブルとする。
Then, divide between R p and R Q (−1 to 1) by ΔR, and R p
Let R 1 , R 2 , R 3 , ... R n towards R Q. From Figure 21, R 1 ,
R 2, R 3, ... it calculates the R n in the time t 1, t 2, t 3 ... t n.
This is the (R, t) data table.

(R,t)データテーブル 一方、P点及びQ点に於けるレジスト膜厚は、先のピ
ークナンバーとレジスト膜厚とのデータテーブルにより
求められる。P点に於けるレジスト膜厚をd3p,Q点にお
けるレジスト膜厚をd3Qとすると、式(3,2)より が得られる。そこで式(3,1)において と置いて、Rp〜RQ間に式(3,1)をあてはめ膜厚d3p〜d
3Q間に於ける強度Rのγ3の関数を作成する。このモデ
ルは次式で示される。
(R, t) data table On the other hand, the resist film thicknesses at the points P and Q are obtained from the data table of the above-mentioned peak number and resist film thickness. Assuming that the resist film thickness at the P point is d 3p and the resist film thickness at the Q point is d 3Q , from the formula (3, 2), Is obtained. So in equation (3,1) Then, applying equation (3,1) between R p and R Q , the film thickness d 3p to d
Create a function of γ 3 of intensity R during 3Q . This model is shown by the following equation.

次いで第22図のRp〜RQ(−1〜1)間をΔRで分割し、
それぞれRp→RQに向けてR1,R2,R3,…Rnとする。この
時ΔRは第21図に於ける分割ΔRと同じ分解能とする。
Next, divide between R p and R Q (-1 to 1) in FIG. 22 by ΔR,
R 1 , R 2 , R 3 , ... R n are set for R p → R Q , respectively. At this time, ΔR has the same resolution as the divided ΔR in FIG.

第22図よりR1,R2,R3…Rnに於けるレジスト膜d31
d32,d33,…d3nを算出する。これを、(R,d)データテ
ーブルとする。
From FIG. 22, the resist film d 31 , R 3 for R 1 , R 2 , R 3 ... R n ,
Calculate d 32 , d 33 , ... D 3n . This is the (R, d) data table.

(R,t)データテーブル(R,d)データテーブルより強度
Rを消去してレジスト膜厚dとその時刻tの関係(d,
t)データテーブルを得る。
(R, t) data table (R, d) Data table (R, d) The intensity R is erased and the relationship between the resist film thickness d and the time t (d,
t) Get the data table.

現像速度はレジスト膜厚とその時刻との関数として扱い
式(3,12)により得ることができる。
The developing speed can be obtained as a function of the resist film thickness and its time by using the equation (3,12).

VDEVn:レジスト溶解速度 以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。 V DEVn : Resist Dissolution Rate Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

実施例 Si基板上にSiO2膜を0.1800μm有する下地にレジスト
を塗布し、実施例に供した。
Example A resist was applied to a base having a SiO 2 film of 0.1800 μm on a Si substrate and used as an example.

レジストはOFPR−800(東京応化工業社製)を用い、
これを1.0970μmの厚さに塗布し、100℃/60秒ベークし
た。露光条件はNA;0.38,g線ステッパ(70mJ/cm2)であ
った。現像液はNMD−3(東京応化工業社製)を用いて2
2℃で、ディッピングにより行った。なお、膜厚の測定
はナノスペックAFTを用いて行った。
OFPR-800 (made by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is used as a resist,
This was applied to a thickness of 1.0970 μm and baked at 100 ° C./60 seconds. The exposure conditions were NA; 0.38, g-line stepper (70 mJ / cm 2 ). The developer is NMD-3 (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)
It was done by dipping at 2 ° C. The film thickness was measured using Nanospec AFT.

実測された干渉波の波形を第23図に示す。また、実測
された干渉波の強度を規格化したものを第1表に示す。
Figure 23 shows the measured waveforms of the interference waves. Table 1 shows the normalized intensity of the interference wave actually measured.

干渉モデル波形のグラフを第24図に示す。また、計算
された各ピークにおけるレジスト膜厚の値を第2表に、
ピーク2とピーク1との間における膜厚と規格化強のデ
ータを第3表に示す。
A graph of the interference model waveform is shown in FIG. Table 2 shows the calculated resist film thickness at each peak.
Table 3 shows the data of the film thickness and the normalized strength between the peak 2 and the peak 1.

上記の各値から得られたレジストの残膜厚と現像時間
との関係を第25図に示す。
FIG. 25 shows the relationship between the residual film thickness of the resist and the development time obtained from the above values.

従来方法により決定されたレジストの残膜厚と現像時
間との関係を同時に示すが、本発明にかかる方法によれ
ばより優れた結果の得られることがわかる。
The relationship between the residual film thickness of the resist and the development time determined by the conventional method is shown at the same time, but it is understood that the method according to the present invention can provide more excellent results.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は微小幅スリットを有するマスクにより、露光時
に光が回折するようすの模式図、第2図は露光時に回折
が起こった場合のスリット周辺の総露光量の分布を示す
図、第3図は溶解速度が露光量に比例するフォトレジス
トを現像したときの断面図、第4図は好ましい露光量と
溶解速度の関係を有するフォトレジストを使用し、現像
した場合の断面図、第5図は露光量と溶解速度との好ま
しい関係を示す図、第6図はベアウェハー上に単層のフ
ォトレジスト膜がある場合の模式図、第7図は本発明に
おいて干渉波形を実測するための装置の一例、第8図は
反射光強度の時間変化の一例を示す図、第9図は第8図
中に示された各点における現像状態を示す図、第10図は
ノーフリンジアルゴリズムのフローチャート、第11図は
反射光強度の時間変化を示す図、第12図および第20図は
反射光強度の時間変化を示す図の一部分を示す図、第13
図および第21図は(R,t)データテーブルを得るための
図、第14図および第22図は(R,d)データテーブルを得
るための図、第15図はベアウェハー上に3層膜(フォト
レジスト膜を含む)がある場合の模式図、第16図および
第18図はピークナンバー1が極小点である場合の図、第
17図および第19図はピークナンバー1が極大点である場
合の図、第23図は実施例における実測された反射光強度
の時間変化を示す図、第24図は実施例における計算され
たピークナンバーと膜厚の関係を示す図、第25図は実施
例における結果を示す図である。 符号の説明 1……スピン装置のチャック、2……回転軸 3……下地、4……現像液供給機構 5……リンス液供給機構、6……光源 7,11……フィルタ、8……光ファイバ束 10……フォトトランジスタ、12……コンピュータ 13……モータ駆動回路 15……A/Dコンバータ
FIG. 1 is a schematic diagram of how light is diffracted at the time of exposure by a mask having a minute width slit, and FIG. 2 is a diagram showing distribution of total exposure amount around the slit when diffraction occurs at the time of exposure, FIG. Is a sectional view when developing a photoresist whose dissolution rate is proportional to the exposure dose, FIG. 4 is a sectional view when developing using a photoresist having a preferable exposure dose and dissolution rate relationship, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing a preferable relationship between exposure dose and dissolution rate, FIG. 6 is a schematic diagram when a single-layer photoresist film is present on a bare wafer, and FIG. 7 is an example of an apparatus for actually measuring an interference waveform in the present invention. , FIG. 8 is a diagram showing an example of the change over time of the reflected light intensity, FIG. 9 is a diagram showing the development state at each point shown in FIG. 8, FIG. 10 is a flowchart of the no-fringe algorithm, and FIG. The figure shows the time variation of the reflected light intensity. FIG. 12 and FIG. 20 are diagrams showing a part of the diagram showing the time change of the reflected light intensity, FIG.
Figures and 21 are figures for obtaining the (R, t) data table, Figures 14 and 22 are figures for obtaining the (R, d) data table, and Figure 15 is a three-layer film on a bare wafer. Schematic diagram when there is (including photoresist film), FIGS. 16 and 18 are diagrams when peak number 1 is the minimum point,
FIG. 17 and FIG. 19 are diagrams when peak number 1 is the maximum point, FIG. 23 is a diagram showing a temporal change of actually measured reflected light intensity in the example, and FIG. 24 is a calculated peak in the example. FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the number and the film thickness, and FIG. 25 is a diagram showing the results in the examples. Explanation of reference numerals 1 ... Chuck of spin device, 2 ... Rotating shaft 3 ... Underground, 4 ... Developer supply mechanism 5 ... Rinse solution supply mechanism, 6 ... Light source 7, 11 ... Filter, 8 ... Optical fiber bundle 10 …… Photo transistor, 12 …… Computer 13 …… Motor drive circuit 15 …… A / D converter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レジスト現像工程において、レジスト上面
から光を照射し、反射光強度の変化をモニターすること
により時間にともなう溶解速度の変化を測定する、フォ
トレジストの溶解速度の測定方法であって、 モニターした反射光の2極点間の強度変化曲線を規格化
し、該2極点間を複数区間に分割し、それぞれに対応す
る時間を求め、反射強度−時間のデータテーブルを作成
し、 膜厚変化にともなう反射光強度の変化のモデル計算曲線
において、上記の2極点に対応する2極点間を上記と同
数の複数区間に分割し、対応する膜厚を求め、反射強度
−膜厚のデータテーブルを作成し、 上記の2種のデータテーブルから反射強度を削除して時
間−膜厚のデータテーブルを作成し、 このデータテーブルから時間当たりの膜厚の減少速度を
計算することにより、フォトレジストの溶解速度を測定
する方法。
1. A method for measuring a dissolution rate of a photoresist, which comprises irradiating light from the upper surface of the resist in a resist developing step and monitoring a change in reflected light intensity to measure a change in dissolution rate with time. , Normalize the intensity change curve between the two poles of the reflected light that was monitored, divide the two poles into multiple sections, find the time corresponding to each, create a data table of reflection intensity-time, and change the film thickness. In the model calculation curve of the change of the reflected light intensity with the above, the two pole points corresponding to the above two pole points are divided into the same number of sections as described above, the corresponding film thickness is obtained, and the reflection intensity-film thickness data table is obtained. Created, delete the reflection intensity from the above two data tables to create a time-film thickness data table, and calculate the rate of decrease of film thickness per hour from this data table. By measuring the dissolution rate of the photoresist.
JP2154220A 1990-06-13 1990-06-13 Method of measuring photoresist dissolution rate Expired - Lifetime JPH0820224B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2154220A JPH0820224B2 (en) 1990-06-13 1990-06-13 Method of measuring photoresist dissolution rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2154220A JPH0820224B2 (en) 1990-06-13 1990-06-13 Method of measuring photoresist dissolution rate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0450604A JPH0450604A (en) 1992-02-19
JPH0820224B2 true JPH0820224B2 (en) 1996-03-04

Family

ID=15579474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2154220A Expired - Lifetime JPH0820224B2 (en) 1990-06-13 1990-06-13 Method of measuring photoresist dissolution rate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0820224B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5365340A (en) * 1992-12-10 1994-11-15 Hughes Aircraft Company Apparatus and method for measuring the thickness of thin films

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4978640A (en) * 1972-12-06 1974-07-29
JPS5011452A (en) * 1973-06-01 1975-02-05
US4367044A (en) * 1980-12-31 1983-01-04 International Business Machines Corp. Situ rate and depth monitor for silicon etching
JPS6046404A (en) * 1983-08-25 1985-03-13 Chino Works Ltd Measuring device of film thickness

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0450604A (en) 1992-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6327035B1 (en) Method and apparatus for optically examining miniature patterns
US4680084A (en) Interferometric methods and apparatus for device fabrication
Konnerth et al. In-situ measurement of dielectric thickness during etching or developing processes
JPH0252205A (en) Film thickness measuring method
US4308586A (en) Method for the precise determination of photoresist exposure time
JPH08255751A (en) Method and arrangement to characterize microsize pattern
US5916717A (en) Process utilizing relationship between reflectivity and resist thickness for inhibition of side effect caused by halftone phase shift masks
JPH09237812A (en) Workpiece dimension measuring method, semiconductor device manufacturing method and quality control method
JPH0820224B2 (en) Method of measuring photoresist dissolution rate
US7259850B2 (en) Approach to improve ellipsometer modeling accuracy for solving material optical constants N & K
US4474864A (en) Method for dose calculation of photolithography projection printers through bleaching of photo-active compound in a photoresist
JPH0423816B2 (en)
JP2802177B2 (en) Method for measuring dissolution rate of photoresist surface
JP3013393B2 (en) Photoresist coating means
JP2001284424A (en) Modeling method of pattern, film thickness measuring method, process state judging method, thickness measuring equipment, process state judging equipment, grinding equipment and manufacturing method of semiconductor device
JPH10135112A (en) Measurement of resist photosensitive parameter and semiconductor lithography based thereon
JPS597953A (en) Method and device for photoresist process control
JPH0265225A (en) Coating process of photoresist
KR950015551A (en) Manufacturing method and apparatus for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JPH06112293A (en) Method of forecasting finished shape of photoresist and device therefor
JP2850660B2 (en) Film thickness measurement method
Robertson et al. Photoresist dissolution rates: a comparison of puddle, spray, and immersion processes
JPH0590371A (en) Method and apparatus for film thickness measurement
JP3339243B2 (en) X-ray reflectance analysis method and apparatus
Hagi et al. Critical dimension control using development end point detection for wafers with multilayer structures

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S803 Written request for registration of cancellation of provisional registration

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316803

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080304

Year of fee payment: 12

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080304

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304

Year of fee payment: 15

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110304

Year of fee payment: 15