JPH09257457A - パターン形状計測方法およびパターン位置計測方法 - Google Patents
パターン形状計測方法およびパターン位置計測方法Info
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- JPH09257457A JPH09257457A JP6080296A JP6080296A JPH09257457A JP H09257457 A JPH09257457 A JP H09257457A JP 6080296 A JP6080296 A JP 6080296A JP 6080296 A JP6080296 A JP 6080296A JP H09257457 A JPH09257457 A JP H09257457A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 段差上に塗布された有機膜の塗布状態を計測
でき、また重ね合わせ精度測定パターンが低段差や高段
差の場合でも高精度に重ね合わせ精度を測定でき、また
電子線によりパターン寸法測定が精度良く行え、さらに
電子線を位置合わせマーク上に走査して精度よく位置合
わせすることができる。 【解決手段】 半導体基板３０上に所定のパターンを有
するマスクを重ね合わせて露光し積層パターン３７を形
成し、積層パターン３７上を原子間力顕微鏡により往復
走査し、原子間力顕微鏡の走査により得られた往復時の
段差形状に基づいて積層パターン間の重ね合わせずれ量
を測定し、往復時の段差形状に基づいて得られた重ね合
わせずれ量を平均化することにより重ね合わせ精度を算
出するものである。
でき、また重ね合わせ精度測定パターンが低段差や高段
差の場合でも高精度に重ね合わせ精度を測定でき、また
電子線によりパターン寸法測定が精度良く行え、さらに
電子線を位置合わせマーク上に走査して精度よく位置合
わせすることができる。 【解決手段】 半導体基板３０上に所定のパターンを有
するマスクを重ね合わせて露光し積層パターン３７を形
成し、積層パターン３７上を原子間力顕微鏡により往復
走査し、原子間力顕微鏡の走査により得られた往復時の
段差形状に基づいて積層パターン間の重ね合わせずれ量
を測定し、往復時の段差形状に基づいて得られた重ね合
わせずれ量を平均化することにより重ね合わせ精度を算
出するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体リソグラ
フィ工程におけるレジスト塗布状態の評価、および微細
パターンを持つ半導体装置等の製造工程における重ね合
わせ精度やパターン寸法を測定する際のパターン形状計
測方法およびパターン位置計測方法に関するものであ
る。
フィ工程におけるレジスト塗布状態の評価、および微細
パターンを持つ半導体装置等の製造工程における重ね合
わせ精度やパターン寸法を測定する際のパターン形状計
測方法およびパターン位置計測方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は最近ますます高密度化さ
れ、各々の素子の微細パターンの寸法は１ミクロン以下
に及んでおり、半導体装置等の製造方法として縮小投影
露光装置による光リソグラフィ技術が用いられている。
光リソグラフィ技術は、主にレジスト塗布，露光，現
像，ベーキングの工程により構成されているが、微細パ
ターン形成のために露光波長が短波長化されると、基板
反射率が高くなるため、レジストの下に有機の反射防止
膜を薄く塗布する必要がある。この際、微細なパターン
を制御性よく形成するには、半導体基板上に、レジスト
や反射防止膜を均一に塗布する必要がある。
れ、各々の素子の微細パターンの寸法は１ミクロン以下
に及んでおり、半導体装置等の製造方法として縮小投影
露光装置による光リソグラフィ技術が用いられている。
光リソグラフィ技術は、主にレジスト塗布，露光，現
像，ベーキングの工程により構成されているが、微細パ
ターン形成のために露光波長が短波長化されると、基板
反射率が高くなるため、レジストの下に有機の反射防止
膜を薄く塗布する必要がある。この際、微細なパターン
を制御性よく形成するには、半導体基板上に、レジスト
や反射防止膜を均一に塗布する必要がある。
【０００３】図１０に、スピンコータによるレジスト
（または反射防止膜）の塗布方法を示す。すなわち、回
転する半導体基板（ウエハ）６０上に、ノズル６２から
レジスト（または反射防止膜）６１を滴下する。半導体
基板６０上に滴下されたレジスト（または反射防止膜）
６１は、半導体基板６０上に均一に広がり塗布される。
一方、半導体素子の微細化とともに、高精度のパターン
寸法測定および重ね合わせ精度が要求されている。現在
では、高精度の寸法測定精度を得るために電子線を測定
パターン上に走査し、得られた２次電子または反射電子
を検出することによりパターン寸法を測定する方法が主
流となっている。
（または反射防止膜）の塗布方法を示す。すなわち、回
転する半導体基板（ウエハ）６０上に、ノズル６２から
レジスト（または反射防止膜）６１を滴下する。半導体
基板６０上に滴下されたレジスト（または反射防止膜）
６１は、半導体基板６０上に均一に広がり塗布される。
一方、半導体素子の微細化とともに、高精度のパターン
寸法測定および重ね合わせ精度が要求されている。現在
では、高精度の寸法測定精度を得るために電子線を測定
パターン上に走査し、得られた２次電子または反射電子
を検出することによりパターン寸法を測定する方法が主
流となっている。
【０００４】また、ＬＳＩ製造時のフォトマスクとＬＳ
Ｉウエハの位置合わせは、ウエハに設けた位置合わせマ
ークを用いて、ウエハを装着したステージの回転と２軸
並行移動により、フォトマスク上のマークとウエハ上の
マークを重ね合わせることによって行っている。そして
位置合わせ後露光を行い、露光により形成された重ね合
わせ精度測定パターンを光学顕微鏡により観察し、画像
処理により重ね合わされたパターン間の位置ずれを測定
していた。
Ｉウエハの位置合わせは、ウエハに設けた位置合わせマ
ークを用いて、ウエハを装着したステージの回転と２軸
並行移動により、フォトマスク上のマークとウエハ上の
マークを重ね合わせることによって行っている。そして
位置合わせ後露光を行い、露光により形成された重ね合
わせ精度測定パターンを光学顕微鏡により観察し、画像
処理により重ね合わされたパターン間の位置ずれを測定
していた。
【０００５】今後さらに半導体装置が高密度化される
と、光に代わって電子線を用いた描画方法が使用される
ようになる。電子線描画における位置合わせは、電子線
を半導体基板上の位置合わせ用マーク段差上に走査し、
２次電子検出器により得られた２次電子信号あるいは反
射電子信号を用いて、位置合わせ用マーク位置の検出を
行う。
と、光に代わって電子線を用いた描画方法が使用される
ようになる。電子線描画における位置合わせは、電子線
を半導体基板上の位置合わせ用マーク段差上に走査し、
２次電子検出器により得られた２次電子信号あるいは反
射電子信号を用いて、位置合わせ用マーク位置の検出を
行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示すように、半導体基板６０上に配線などの段差部６
３があると、スピンコータの回転速度、レジスト（また
は反射防止膜）６１の粘性等により、レジスト（または
反射防止膜）６１は段差部６３で盛り上がり、半導体基
板６０上に不均一に塗布される。その結果、重ね合わせ
精度やパターン寸法精度が低下するという問題があっ
た。なお、矢印Ａは、レジスト（または反射防止膜）６
１の塗布方向（塗布液が流れる方向）を示している。
に示すように、半導体基板６０上に配線などの段差部６
３があると、スピンコータの回転速度、レジスト（また
は反射防止膜）６１の粘性等により、レジスト（または
反射防止膜）６１は段差部６３で盛り上がり、半導体基
板６０上に不均一に塗布される。その結果、重ね合わせ
精度やパターン寸法精度が低下するという問題があっ
た。なお、矢印Ａは、レジスト（または反射防止膜）６
１の塗布方向（塗布液が流れる方向）を示している。
【０００７】そこで、微細パターンを寸法制御性よく形
成するためには、段差部６３上でレジスト（または反射
防止膜）６１の不均一な塗布むらが起こらないように、
レジスト（または反射防止膜）６１の塗布方法を最適化
する必要が生じる。しかし、従来薄く塗布されたレジス
ト（または反射防止膜）６１の塗布状態を高精度に評価
する方法がなかった。
成するためには、段差部６３上でレジスト（または反射
防止膜）６１の不均一な塗布むらが起こらないように、
レジスト（または反射防止膜）６１の塗布方法を最適化
する必要が生じる。しかし、従来薄く塗布されたレジス
ト（または反射防止膜）６１の塗布状態を高精度に評価
する方法がなかった。
【０００８】また、従来の光学顕微鏡を用いた方法で
は、重ね合わせ精度測定パターンの段差が１００オング
ストローム以下になると光学像のコントラストが小さく
なったり、逆に重ね合わせ精度測定パターンの段差が大
きくなると光軸ずれが大きくなり、重ね合わせ精度の測
定誤差が大きくなるという問題があった。また、電子線
を用いてレジストパターンの寸法を計測しようとする
と、電子線が照射されたレジストが帯電し、２次電子が
曲げられて検出信号が低下し、寸法測定が困難になると
いう問題があった。すなわち、図１２に示すように、半
導体基板７０上に測定したいパターン７１を形成し、電
子線７２を走査して検出器７３にて２次電子または反射
電子を検出する。しかし、電子線７２の走査によって測
定パターン７１が負に帯電すると、測定パターン７１周
辺のSiO2膜７４上に正の電荷が誘導され、測定パターン
７１との間に電位差が発生する。このため、段差により
発生した２次電子または反射電子は、進行方向が曲げら
れて局所的に検出信号出力が小さくなり、パターン寸法
が計測できなくなる。
は、重ね合わせ精度測定パターンの段差が１００オング
ストローム以下になると光学像のコントラストが小さく
なったり、逆に重ね合わせ精度測定パターンの段差が大
きくなると光軸ずれが大きくなり、重ね合わせ精度の測
定誤差が大きくなるという問題があった。また、電子線
を用いてレジストパターンの寸法を計測しようとする
と、電子線が照射されたレジストが帯電し、２次電子が
曲げられて検出信号が低下し、寸法測定が困難になると
いう問題があった。すなわち、図１２に示すように、半
導体基板７０上に測定したいパターン７１を形成し、電
子線７２を走査して検出器７３にて２次電子または反射
電子を検出する。しかし、電子線７２の走査によって測
定パターン７１が負に帯電すると、測定パターン７１周
辺のSiO2膜７４上に正の電荷が誘導され、測定パターン
７１との間に電位差が発生する。このため、段差により
発生した２次電子または反射電子は、進行方向が曲げら
れて局所的に検出信号出力が小さくなり、パターン寸法
が計測できなくなる。
【０００９】さらに、電子線を位置合わせマーク上に走
査して得られた反射電子または２次電子を検出して位置
合わせをする場合、電子線の走査方向に対して位置検出
波形が非対称になり、位置検出精度が劣化するという問
題があった。したがって、この発明は、段差上に塗布さ
れた有機膜の塗布状態を計測でき、また重ね合わせ精度
測定パターンが低段差や高段差の場合でも高精度に重ね
合わせ精度を測定でき、また電子線によりパターン寸法
測定が精度良く行え、さらに電子線を位置合わせマーク
上に走査して精度よく位置合わせすることができるパタ
ーン形状計測方法およびパターン位置計測方法を提供す
ることを目的とする。
査して得られた反射電子または２次電子を検出して位置
合わせをする場合、電子線の走査方向に対して位置検出
波形が非対称になり、位置検出精度が劣化するという問
題があった。したがって、この発明は、段差上に塗布さ
れた有機膜の塗布状態を計測でき、また重ね合わせ精度
測定パターンが低段差や高段差の場合でも高精度に重ね
合わせ精度を測定でき、また電子線によりパターン寸法
測定が精度良く行え、さらに電子線を位置合わせマーク
上に走査して精度よく位置合わせすることができるパタ
ーン形状計測方法およびパターン位置計測方法を提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のパターン
形状計測方法は、表面に段差部を形成した半導体基板の
表面形状を原子間力顕微鏡により計測し、半導体基板の
表面に有機膜を塗布した後有機膜厚を測定し、光学顕微
鏡により半導体基板上のパターン検出を行い、有機膜の
段差上の表面形状を原子間力顕微鏡により計測し、有機
膜の表面形状と半導体基板の表面形状の差および有機膜
厚より有機膜の塗布状態を求めるものである。
形状計測方法は、表面に段差部を形成した半導体基板の
表面形状を原子間力顕微鏡により計測し、半導体基板の
表面に有機膜を塗布した後有機膜厚を測定し、光学顕微
鏡により半導体基板上のパターン検出を行い、有機膜の
段差上の表面形状を原子間力顕微鏡により計測し、有機
膜の表面形状と半導体基板の表面形状の差および有機膜
厚より有機膜の塗布状態を求めるものである。
【００１１】請求項１記載のパターン形状計測方法によ
ると、原子間力顕微鏡によって半導体基板ならびに有機
膜の表面形状を計測するので、半導体基板上に薄く塗布
された有機膜の塗布状態を高精度に評価できる。請求項
２記載のパターン形状計測方法は、表面に段差部を形成
した半導体基板の表面形状を原子間力顕微鏡により計測
し、半導体基板の表面に有機膜を塗布した後有機膜厚を
測定し、有機膜の表面を原子間力顕微鏡にて走査し段差
位置を計測し、有機膜の段差上の表面形状を原子間力顕
微鏡により計測し、有機膜の表面形状と半導体基板の表
面形状の差および有機膜厚より有機膜の塗布状態を求め
るものである。
ると、原子間力顕微鏡によって半導体基板ならびに有機
膜の表面形状を計測するので、半導体基板上に薄く塗布
された有機膜の塗布状態を高精度に評価できる。請求項
２記載のパターン形状計測方法は、表面に段差部を形成
した半導体基板の表面形状を原子間力顕微鏡により計測
し、半導体基板の表面に有機膜を塗布した後有機膜厚を
測定し、有機膜の表面を原子間力顕微鏡にて走査し段差
位置を計測し、有機膜の段差上の表面形状を原子間力顕
微鏡により計測し、有機膜の表面形状と半導体基板の表
面形状の差および有機膜厚より有機膜の塗布状態を求め
るものである。
【００１２】請求項２記載のパターン形状計測方法によ
ると、原子間力顕微鏡によって半導体基板ならびに有機
膜の表面形状を計測するので、半導体基板上に薄く塗布
された有機膜の塗布状態を高精度に評価できる。しか
も、原子間力顕微鏡が、有機膜の段差位置の計測と、有
機膜の段差上の表面形状の計測を兼用するので、計測作
業が容易に行える。
ると、原子間力顕微鏡によって半導体基板ならびに有機
膜の表面形状を計測するので、半導体基板上に薄く塗布
された有機膜の塗布状態を高精度に評価できる。しか
も、原子間力顕微鏡が、有機膜の段差位置の計測と、有
機膜の段差上の表面形状の計測を兼用するので、計測作
業が容易に行える。
【００１３】請求項３記載のパターン形状計測方法は、
表面に基準パターンを形成した半導体基板上に露光によ
り膜厚が変化する有機膜を塗布した後半導体基板上に所
定のパターンを有するマスクを重ね合わせ、マスクを介
して有機膜を露光し、露光により膜厚が変化して顕在化
した有機膜パターンと基準パターンとの重ね合わせずれ
量を測定し、レジストを現像し、現像された有機膜パタ
ーンと基準パターンとの重ね合わせずれ量を測定し、測
定された各々の重ね合わせずれ量の差を計算することに
より半導体基板上に塗布された有機膜の塗布状態を算出
するものである。
表面に基準パターンを形成した半導体基板上に露光によ
り膜厚が変化する有機膜を塗布した後半導体基板上に所
定のパターンを有するマスクを重ね合わせ、マスクを介
して有機膜を露光し、露光により膜厚が変化して顕在化
した有機膜パターンと基準パターンとの重ね合わせずれ
量を測定し、レジストを現像し、現像された有機膜パタ
ーンと基準パターンとの重ね合わせずれ量を測定し、測
定された各々の重ね合わせずれ量の差を計算することに
より半導体基板上に塗布された有機膜の塗布状態を算出
するものである。
【００１４】請求項３記載のパターン形状計測方法によ
ると、露光により膜厚が変化する有機膜を用い、露光状
態と現像状態での重ね合わせずれ量の差より、半導体基
板上に薄く塗布された有機膜の塗布状態を高精度に評価
できる。請求項４記載のパターン位置計測方法は、半導
体基板上に所定のパターンを有するマスクを重ね合わせ
て露光し積層パターンを形成し、積層パターン上を原子
間力顕微鏡により走査し、原子間力顕微鏡の走査により
得られた段差形状に基づいて積層されたパターン間の重
ね合わせずれ量を測定するものである。
ると、露光により膜厚が変化する有機膜を用い、露光状
態と現像状態での重ね合わせずれ量の差より、半導体基
板上に薄く塗布された有機膜の塗布状態を高精度に評価
できる。請求項４記載のパターン位置計測方法は、半導
体基板上に所定のパターンを有するマスクを重ね合わせ
て露光し積層パターンを形成し、積層パターン上を原子
間力顕微鏡により走査し、原子間力顕微鏡の走査により
得られた段差形状に基づいて積層されたパターン間の重
ね合わせずれ量を測定するものである。
【００１５】請求項４記載のパターン位置計測方法によ
ると、原子間力顕微鏡を用いることで、重ね合わせ精度
測定パターンが低段差や高段差の場合であっても、高精
度に重ね合わせ精度を計測することができる。請求項５
記載のパターン位置計測方法は、半導体基板上に所定の
パターンを有するマスクを重ね合わせて露光し積層パタ
ーンを形成し、積層パターン上を原子間力顕微鏡により
往復走査し、原子間力顕微鏡の走査により得られた往復
時の段差形状に基づいて積層パターン間の重ね合わせず
れ量を測定し、往復時の段差形状に基づいて得られた重
ね合わせずれ量を平均化することにより重ね合わせ精度
を算出するものである。
ると、原子間力顕微鏡を用いることで、重ね合わせ精度
測定パターンが低段差や高段差の場合であっても、高精
度に重ね合わせ精度を計測することができる。請求項５
記載のパターン位置計測方法は、半導体基板上に所定の
パターンを有するマスクを重ね合わせて露光し積層パタ
ーンを形成し、積層パターン上を原子間力顕微鏡により
往復走査し、原子間力顕微鏡の走査により得られた往復
時の段差形状に基づいて積層パターン間の重ね合わせず
れ量を測定し、往復時の段差形状に基づいて得られた重
ね合わせずれ量を平均化することにより重ね合わせ精度
を算出するものである。
【００１６】請求項５記載のパターン位置計測方法によ
ると、原子間力顕微鏡を用いることで、重ね合わせ精度
測定パターンが低段差や高段差の場合であっても、高精
度に重ね合わせ精度を計測することができる。また、往
復走査による重ね合わせずれ量を平均化することによ
り、非対称な信号がキャンセルされ、高精度に重ね合わ
せ精度を測定することができる。
ると、原子間力顕微鏡を用いることで、重ね合わせ精度
測定パターンが低段差や高段差の場合であっても、高精
度に重ね合わせ精度を計測することができる。また、往
復走査による重ね合わせずれ量を平均化することによ
り、非対称な信号がキャンセルされ、高精度に重ね合わ
せ精度を測定することができる。
【００１７】請求項６記載のパターン位置計測方法は、
半導体基板上に所定のパターンを有するマスクを重ね合
わせて露光し積層パターンを形成し、積層パターン上に
電子線を往復走査し、往路および復路での電子線走査に
より発生した２次電子または反射電子を検出し積層され
たパターン位置を各々測定し、往路および復路で測定さ
れたパターン位置に基づいて重ね合わせずれ量を測定
し、往路および復路で測定されたパターン位置に基づい
て得られた重ね合わせずれ量を平均化することにより重
ね合わせ精度を算出するものである。
半導体基板上に所定のパターンを有するマスクを重ね合
わせて露光し積層パターンを形成し、積層パターン上に
電子線を往復走査し、往路および復路での電子線走査に
より発生した２次電子または反射電子を検出し積層され
たパターン位置を各々測定し、往路および復路で測定さ
れたパターン位置に基づいて重ね合わせずれ量を測定
し、往路および復路で測定されたパターン位置に基づい
て得られた重ね合わせずれ量を平均化することにより重
ね合わせ精度を算出するものである。
【００１８】請求項６記載のパターン位置計測方法によ
ると、電子線を用いることで、重ね合わせ精度測定パタ
ーンが低段差や高段差の場合であっても、高精度に重ね
合わせ精度を計測することができる。また、往復走査に
よる重ね合わせずれ量を平均化することにより、非対称
な信号がキャンセルされ、高精度に重ね合わせ精度を測
定することができる。
ると、電子線を用いることで、重ね合わせ精度測定パタ
ーンが低段差や高段差の場合であっても、高精度に重ね
合わせ精度を計測することができる。また、往復走査に
よる重ね合わせずれ量を平均化することにより、非対称
な信号がキャンセルされ、高精度に重ね合わせ精度を測
定することができる。
【００１９】請求項７記載のパターン位置計測方法は、
半導体基板上に設けられた位置合わせ用の段差上に電子
線を往復走査し、電子線走査により発生した２次電子ま
たは反射電子を検出し段差パターン位置を測定し、往復
時に検出された段差パターン位置を平均化することによ
りパターン位置を計測するものである。請求項７記載の
パターン位置計測方法によると、電子線を位置合わせ用
の段差に往復走査し、検出された段差パターン位置を平
均化することで、精度良く位置合わせを行うことができ
る。
半導体基板上に設けられた位置合わせ用の段差上に電子
線を往復走査し、電子線走査により発生した２次電子ま
たは反射電子を検出し段差パターン位置を測定し、往復
時に検出された段差パターン位置を平均化することによ
りパターン位置を計測するものである。請求項７記載の
パターン位置計測方法によると、電子線を位置合わせ用
の段差に往復走査し、検出された段差パターン位置を平
均化することで、精度良く位置合わせを行うことができ
る。
【００２０】請求項８記載のパターン形状計測方法は、
半導体基板上に形成された段差パターン上に電子線を往
復走査し、電子線走査により発生した２次電子または反
射電子を検出することにより段差パターン寸法を計測
し、往路および復路で計測された段差パターン寸法を平
均化することによりパターン寸法を算出するものであ
る。
半導体基板上に形成された段差パターン上に電子線を往
復走査し、電子線走査により発生した２次電子または反
射電子を検出することにより段差パターン寸法を計測
し、往路および復路で計測された段差パターン寸法を平
均化することによりパターン寸法を算出するものであ
る。
【００２１】請求項８記載のパターン形状計測方法によ
ると、電子線を段差パターン上に往復走査し、検出され
た段差パターン寸法を平均化することで、高精度にパタ
ーン寸法を測定できる。請求項９記載のパターン形状計
測方法は、半導体基板上に形成された寸法測定パターン
およびその周辺部に電子線を照射することにより寸法測
定パターンおよびその周辺部を帯電させ、寸法測定パタ
ーン上に電子線を走査し得られた２次電子または反射電
子を検出することによりパターン寸法を計測するもので
ある。
ると、電子線を段差パターン上に往復走査し、検出され
た段差パターン寸法を平均化することで、高精度にパタ
ーン寸法を測定できる。請求項９記載のパターン形状計
測方法は、半導体基板上に形成された寸法測定パターン
およびその周辺部に電子線を照射することにより寸法測
定パターンおよびその周辺部を帯電させ、寸法測定パタ
ーン上に電子線を走査し得られた２次電子または反射電
子を検出することによりパターン寸法を計測するもので
ある。
【００２２】請求項９記載のパターン形状計測方法によ
ると、測定したいパターン周辺が帯電し、略同電位にな
っているため、段差により発生した電子は略均一に拡が
り、パターン寸法測定が精度良く行える。請求項１０記
載のパターン形状計測方法は、半導体基板上に形成され
た寸法測定パターン上に電子線をパルス的に照射しなが
らブランキング走査し、パルス的に発生する２次電子を
検出することにより得られたパターン検出波形よりパタ
ーン寸法を計測するものである。
ると、測定したいパターン周辺が帯電し、略同電位にな
っているため、段差により発生した電子は略均一に拡が
り、パターン寸法測定が精度良く行える。請求項１０記
載のパターン形状計測方法は、半導体基板上に形成され
た寸法測定パターン上に電子線をパルス的に照射しなが
らブランキング走査し、パルス的に発生する２次電子を
検出することにより得られたパターン検出波形よりパタ
ーン寸法を計測するものである。
【００２３】請求項１０記載のパターン形状計測方法に
よると、２次電子はパルス状信号になるため、Ｓ／Ｎ比
向上信号処理が容易に実施でき、パターン寸法測定が再
現性良く行える。
よると、２次電子はパルス状信号になるため、Ｓ／Ｎ比
向上信号処理が容易に実施でき、パターン寸法測定が再
現性良く行える。
【００２４】
第１の実施の形態 この発明の第１の実施の形態を図１および図２に基づい
て説明する。この実施の形態は、半導体基板上に塗布さ
れた有機膜（レジストまたは反射防止膜）の塗布状態を
計測するパターン形状計測方法に関するものである。
て説明する。この実施の形態は、半導体基板上に塗布さ
れた有機膜（レジストまたは反射防止膜）の塗布状態を
計測するパターン形状計測方法に関するものである。
【００２５】図１は、半導体基板１０上にスピンコータ
により塗布された有機膜１２の塗布むらを計測する手順
を示している。また、図２に有機膜１２の塗布の均一性
を最適化するための工程を示す。工程は、試料作製，有
機膜塗布、有機膜塗布むら計測、有機膜塗布条件の最適
化より構成されている。まず、試料となる半導体基板１
０を作製する（ステップＳ1 ）。つぎに、半導体基板１
０上を原子間力顕微鏡により走査し、２次元の表面形状
（図１（ａ））を記憶装置に記録する（ステップ
Ｓ2 ）。つぎに、半導体基板１０の表面に有機膜１２
（図１（ｂ））を塗布し（ステップＳ3 ）、光学式の膜
厚測定機により有機塗布膜厚を測定する（ステップ
Ｓ4 ）。そして、光学顕微鏡により半導体基板１０上の
パターン検出を行い、測定したい段差部１１上の有機膜
１２を位置合わせ後、段差部１１上を顕微鏡の先端に取
付けられた原子力測定プローブにて走査し、有機膜１２
が塗布された段差部１１上の表面形状を記憶装置に記録
する（ステップＳ5 ）。このとき、原子間力顕微鏡を非
接触、またはタッピングで走査を行うことにより、塗布
された有機膜１２を無傷に測定することができる。
により塗布された有機膜１２の塗布むらを計測する手順
を示している。また、図２に有機膜１２の塗布の均一性
を最適化するための工程を示す。工程は、試料作製，有
機膜塗布、有機膜塗布むら計測、有機膜塗布条件の最適
化より構成されている。まず、試料となる半導体基板１
０を作製する（ステップＳ1 ）。つぎに、半導体基板１
０上を原子間力顕微鏡により走査し、２次元の表面形状
（図１（ａ））を記憶装置に記録する（ステップ
Ｓ2 ）。つぎに、半導体基板１０の表面に有機膜１２
（図１（ｂ））を塗布し（ステップＳ3 ）、光学式の膜
厚測定機により有機塗布膜厚を測定する（ステップ
Ｓ4 ）。そして、光学顕微鏡により半導体基板１０上の
パターン検出を行い、測定したい段差部１１上の有機膜
１２を位置合わせ後、段差部１１上を顕微鏡の先端に取
付けられた原子力測定プローブにて走査し、有機膜１２
が塗布された段差部１１上の表面形状を記憶装置に記録
する（ステップＳ5 ）。このとき、原子間力顕微鏡を非
接触、またはタッピングで走査を行うことにより、塗布
された有機膜１２を無傷に測定することができる。
【００２６】そして、これら記録された有機膜１２の表
面形状と半導体基板１０の表面形状との差、および有機
塗布膜厚により、有機膜１２の塗布状態を求める（図１
（ｃ））。つぎに、有機膜塗布の均一性を評価する（ス
テップＳ6 ）。有機膜塗布の均一性とは、段差部１１上
での有機膜１２の左右対称性（例えば、図１（ｃ）中の
ｎ−ｎを中心線とした左右対称性）である。そして、有
機膜塗布が不均一（左右非対称）になされている場合
は、塗布回転数，滴下量，粘度などの有機膜塗布条件を
変化させて有機膜の塗布方法の最適化を行う（ステップ
Ｓ7 ）。有機膜塗布が均一（左右対称）になされている
場合は次工程に進む（ステップＳ8 ）。
面形状と半導体基板１０の表面形状との差、および有機
塗布膜厚により、有機膜１２の塗布状態を求める（図１
（ｃ））。つぎに、有機膜塗布の均一性を評価する（ス
テップＳ6 ）。有機膜塗布の均一性とは、段差部１１上
での有機膜１２の左右対称性（例えば、図１（ｃ）中の
ｎ−ｎを中心線とした左右対称性）である。そして、有
機膜塗布が不均一（左右非対称）になされている場合
は、塗布回転数，滴下量，粘度などの有機膜塗布条件を
変化させて有機膜の塗布方法の最適化を行う（ステップ
Ｓ7 ）。有機膜塗布が均一（左右対称）になされている
場合は次工程に進む（ステップＳ8 ）。
【００２７】このように構成されたパターン形状計測方
法によると、半導体基板１０上に薄く塗布された有機膜
１２の塗布状態を高精度に評価できる。なお、第１の実
施の形態では、光学顕微鏡により半導体基板１０上のパ
ターン検出を行っておいて、原子間力顕微鏡にて有機膜
１２が塗布された段差部１１上の表面形状を計測するも
のであったが、原子間力顕微鏡が半導体基板１０上の段
差部１１の計測と、有機膜１２が塗布された段差部１１
上の表面形状の計測を兼用するものであってもよい。こ
のように、原子間力顕微鏡が段差部１１の計測を兼用す
ることで、計測作業が容易に行える。
法によると、半導体基板１０上に薄く塗布された有機膜
１２の塗布状態を高精度に評価できる。なお、第１の実
施の形態では、光学顕微鏡により半導体基板１０上のパ
ターン検出を行っておいて、原子間力顕微鏡にて有機膜
１２が塗布された段差部１１上の表面形状を計測するも
のであったが、原子間力顕微鏡が半導体基板１０上の段
差部１１の計測と、有機膜１２が塗布された段差部１１
上の表面形状の計測を兼用するものであってもよい。こ
のように、原子間力顕微鏡が段差部１１の計測を兼用す
ることで、計測作業が容易に行える。
【００２８】第２の実施の形態 この発明の第２の実施の形態を図３に基づいて説明す
る。この実施の形態は、半導体基板上に塗布された有機
膜（レジストまたは反射防止膜）の塗布状態を計測する
パターン形状計測方法に関するものである。図３におい
て、２０は半導体基板、２１は半導体基板２０上に形成
した重ね合わせ基準段差、２２は半導体基板２０上に塗
布した有機膜である。縮小投影露光装置には半導体基板
２０をロードし、予め形成された位置合わせマークを用
いて所定のマスクパターン２３を半導体基板２０に対し
て位置合わせを行い、電磁波を照射して露光する。この
とき、有機膜２２として化学増幅型レジストを用いた場
合、化学式１に示すように露光により生じた酸により保
護基が脱離し２酸化炭素として放出され膜厚変化が生じ
る。
る。この実施の形態は、半導体基板上に塗布された有機
膜（レジストまたは反射防止膜）の塗布状態を計測する
パターン形状計測方法に関するものである。図３におい
て、２０は半導体基板、２１は半導体基板２０上に形成
した重ね合わせ基準段差、２２は半導体基板２０上に塗
布した有機膜である。縮小投影露光装置には半導体基板
２０をロードし、予め形成された位置合わせマークを用
いて所定のマスクパターン２３を半導体基板２０に対し
て位置合わせを行い、電磁波を照射して露光する。この
とき、有機膜２２として化学増幅型レジストを用いた場
合、化学式１に示すように露光により生じた酸により保
護基が脱離し２酸化炭素として放出され膜厚変化が生じ
る。
【００２９】
【化１】
【００３０】そして、図３（ｂ）に示すように、この膜
厚の変化により顕在化したレジストパターン２４を用い
て、予め半導体基板２０上に形成されていた基準パター
ンとの重ね合わせずれ量Ｌを次式により求める。 重ね合わせずれ量Ｌ＝（Ｍ−Ｎ）／２ ……… その後、図３（ｃ）に示すように、露光されたレジスト
を現像し、現像されたレジストパターン２４と半導体基
板２０上に形成された基準パターン２１との重ね合わせ
ずれ量Ｌ′を次式により求める。
厚の変化により顕在化したレジストパターン２４を用い
て、予め半導体基板２０上に形成されていた基準パター
ンとの重ね合わせずれ量Ｌを次式により求める。 重ね合わせずれ量Ｌ＝（Ｍ−Ｎ）／２ ……… その後、図３（ｃ）に示すように、露光されたレジスト
を現像し、現像されたレジストパターン２４と半導体基
板２０上に形成された基準パターン２１との重ね合わせ
ずれ量Ｌ′を次式により求める。
【００３１】 重ね合わせずれ量Ｌ′＝（Ｍ′−Ｎ′）／２ ……… そして、測定された各々の重ねあわせずれ量Ｌ，Ｌ′の
差を計算する。半導体基板２０の表面に有機膜２２の塗
布むらがないと両者の重ね合わせずれ量Ｌ，Ｌ′は同じ
であるが、塗布むらがあると重ね合わせずれ量Ｌ，Ｌ′
に差が生ずる。この結果、重ね合わせずれ量Ｌ，Ｌ′の
大きさで、半導体基板２０の表面に塗布された有機膜２
２の塗布むらを求めることができる。
差を計算する。半導体基板２０の表面に有機膜２２の塗
布むらがないと両者の重ね合わせずれ量Ｌ，Ｌ′は同じ
であるが、塗布むらがあると重ね合わせずれ量Ｌ，Ｌ′
に差が生ずる。この結果、重ね合わせずれ量Ｌ，Ｌ′の
大きさで、半導体基板２０の表面に塗布された有機膜２
２の塗布むらを求めることができる。
【００３２】このように構成されたパターン形状計測方
法によると、半導体基板２０上に薄く塗布された有機膜
２２の塗布状態を高精度に評価できる。 第３の実施の形態 この発明の第３の実施の形態を図４ないし図６に基づい
て説明する。この実施の形態は、原子間力顕微鏡を用い
た場合の半導体基板上の２層のパターン間の重ね合わせ
精度を高精度に測定するパターン位置計測方法に関する
ものである。
法によると、半導体基板２０上に薄く塗布された有機膜
２２の塗布状態を高精度に評価できる。 第３の実施の形態 この発明の第３の実施の形態を図４ないし図６に基づい
て説明する。この実施の形態は、原子間力顕微鏡を用い
た場合の半導体基板上の２層のパターン間の重ね合わせ
精度を高精度に測定するパターン位置計測方法に関する
ものである。
【００３３】重ね合わせ精度測定パターンとしてbox-bo
x マークを用いた場合を代表的に示している。図４に、
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の構成を示す。図４におい
て、３０は半導体基板、３１はカンチレバー、３２はピ
エゾ素子、３３は変位検出器、３４はＸ−Ｙ走査回路、
３５はＺ軸サーボ回路、３６はマイクロコンピュータで
ある。カンチレバー３１は、原子間力の検出に用いる微
小なバネであって、試料探針間に働く原子間力（引力ま
たは斥力）を検出し、これが一定になるように試料表面
を走査した時のＺ軸の変位量を測定することにより表面
形状を求めれることができる。
x マークを用いた場合を代表的に示している。図４に、
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の構成を示す。図４におい
て、３０は半導体基板、３１はカンチレバー、３２はピ
エゾ素子、３３は変位検出器、３４はＸ−Ｙ走査回路、
３５はＺ軸サーボ回路、３６はマイクロコンピュータで
ある。カンチレバー３１は、原子間力の検出に用いる微
小なバネであって、試料探針間に働く原子間力（引力ま
たは斥力）を検出し、これが一定になるように試料表面
を走査した時のＺ軸の変位量を測定することにより表面
形状を求めれることができる。
【００３４】図５に示すように、半導体基板３０上に所
定のパターンを有するマスクを重ね合わせて露光し、積
層パターン３７を形成する。なお、３８は基準段差であ
る。そして、原子間力顕微鏡を用いて高精度な重ね合わ
せ精度測定を行うために、原子間力顕微鏡を重ね合わせ
精度測定パターン３７に対して往復走査する。往路で得
られた表面形状パターン（図６（ａ））、および復路で
得られた表面形状パターン（図６（ｂ））から、前記式
により重ね合わせずれ量を求め、各々の重ね合わせず
れ量を平均化することにより重ね合わせ精度を算出す
る。図６（ｃ）に、合成信号波形を示す。
定のパターンを有するマスクを重ね合わせて露光し、積
層パターン３７を形成する。なお、３８は基準段差であ
る。そして、原子間力顕微鏡を用いて高精度な重ね合わ
せ精度測定を行うために、原子間力顕微鏡を重ね合わせ
精度測定パターン３７に対して往復走査する。往路で得
られた表面形状パターン（図６（ａ））、および復路で
得られた表面形状パターン（図６（ｂ））から、前記式
により重ね合わせずれ量を求め、各々の重ね合わせず
れ量を平均化することにより重ね合わせ精度を算出す
る。図６（ｃ）に、合成信号波形を示す。
【００３５】この実施の形態によれば、平均化すること
により非対称な信号がキャンセルされることにより高精
度に重ね合わせ精度を測定することができる。また、重
ね合わせ精度測定パターンが低段差や高段差の場合であ
っても、原子間力顕微鏡を用いることにより高精度に重
ね合わせ精度を計測することができる。
により非対称な信号がキャンセルされることにより高精
度に重ね合わせ精度を測定することができる。また、重
ね合わせ精度測定パターンが低段差や高段差の場合であ
っても、原子間力顕微鏡を用いることにより高精度に重
ね合わせ精度を計測することができる。
【００３６】特に、原子間力顕微鏡では微小な段差も検
出できるため、最終半導体素子が完成後、積層されて形
成されたパターン間上を走査し、各々のパターン位置を
計測して重ね合わせ精度を測定することが可能となる。
なお、原子間力顕微鏡を、重ね合わせ精度測定パターン
に対して一方向のみに走査したものであってもよい。
出できるため、最終半導体素子が完成後、積層されて形
成されたパターン間上を走査し、各々のパターン位置を
計測して重ね合わせ精度を測定することが可能となる。
なお、原子間力顕微鏡を、重ね合わせ精度測定パターン
に対して一方向のみに走査したものであってもよい。
【００３７】第４の実施の形態 この発明の第４の実施の形態を図７および図８に基づい
て説明する。この実施の形態は、電子線を用いた場合の
半導体基板上の２層のパターン間の重ね合わせ精度を高
精度に測定するパターン位置計測方法に関するものであ
る。図７において、４０は半導体基板であり、その表面
には重ね合わせ測定パターン４１が積層して形成されて
おり、さらに重ね合わせ基準段差４２が形成されてい
る。そして、測定パターン４１上に、電子線４３を測定
パターン４１に対して往復走査する。往路および復路で
の電子線走査により発生した２次電子または反射電子を
検出し、積層されたパターン位置を各々測定する。往路
での２次電子信号波形を図８（ａ）に、復路での２次電
子信号波形を図８（ｂ）に示す。図８（ｃ）に、合成信
号波形を示す。
て説明する。この実施の形態は、電子線を用いた場合の
半導体基板上の２層のパターン間の重ね合わせ精度を高
精度に測定するパターン位置計測方法に関するものであ
る。図７において、４０は半導体基板であり、その表面
には重ね合わせ測定パターン４１が積層して形成されて
おり、さらに重ね合わせ基準段差４２が形成されてい
る。そして、測定パターン４１上に、電子線４３を測定
パターン４１に対して往復走査する。往路および復路で
の電子線走査により発生した２次電子または反射電子を
検出し、積層されたパターン位置を各々測定する。往路
での２次電子信号波形を図８（ａ）に、復路での２次電
子信号波形を図８（ｂ）に示す。図８（ｃ）に、合成信
号波形を示す。
【００３８】電子線を段差に対して垂直方向に走査する
と、段差により発生２次電子の放出方向が遮られるため
に、２次電子検出器に到達する２次電子量に差が生じる
ため検出信号は非対称になる。そこで、往路で得られた
表面形状パターン（図８（ａ））、および復路で得られ
た表面形状パターン（図８（ｂ））から、前記式によ
り重ね合わせずれ量を求め、各々の重ね合わせずれ量を
平均化することにより重ね合わせ精度を算出する。
と、段差により発生２次電子の放出方向が遮られるため
に、２次電子検出器に到達する２次電子量に差が生じる
ため検出信号は非対称になる。そこで、往路で得られた
表面形状パターン（図８（ａ））、および復路で得られ
た表面形状パターン（図８（ｂ））から、前記式によ
り重ね合わせずれ量を求め、各々の重ね合わせずれ量を
平均化することにより重ね合わせ精度を算出する。
【００３９】また、電子線を用いた時の段差パターンの
位置検出についても、重ね合わせ精度測定と同様、電子
線を段差に対して垂直方向に走査すると、段差によって
往路と復路で到達２次電子量に差が生じ、検出信号は非
対称になる。そこで位置合わせマークである段差に対し
て電子線を往復走査し、往復時に検出された段差パター
ン位置を平均化することにより段差パターン位置を計測
し、計測したパターン位置結果に基づいて精度良く位置
合わせを行う。
位置検出についても、重ね合わせ精度測定と同様、電子
線を段差に対して垂直方向に走査すると、段差によって
往路と復路で到達２次電子量に差が生じ、検出信号は非
対称になる。そこで位置合わせマークである段差に対し
て電子線を往復走査し、往復時に検出された段差パター
ン位置を平均化することにより段差パターン位置を計測
し、計測したパターン位置結果に基づいて精度良く位置
合わせを行う。
【００４０】また、同様の理由で、本発明を用いた半導
体基板の寸法測定への応用例について述べる。半導体基
板上に形成された段差上を電子線を段差パターンに対し
て往復走査し、得られた２次電子または反射電子を検出
することにより、往路および復路で計測されたパターン
寸法を平均化することにより、パターン寸法を算出す
る。前記と同様の理由で、位置検出信号波形が非対称に
ならないで、高精度にパターン寸法を測定することがで
きる。
体基板の寸法測定への応用例について述べる。半導体基
板上に形成された段差上を電子線を段差パターンに対し
て往復走査し、得られた２次電子または反射電子を検出
することにより、往路および復路で計測されたパターン
寸法を平均化することにより、パターン寸法を算出す
る。前記と同様の理由で、位置検出信号波形が非対称に
ならないで、高精度にパターン寸法を測定することがで
きる。
【００４１】第５の実施の形態 この発明の第５の実施の形態を図９に基づいて説明す
る。この実施の形態は、電子線を用いてパターン寸法を
測定するパターン形状計測方法に関するものである。図
９において、５０は半導体基板、５１は寸法測定パター
ン、５２は電子線、５３は検出器である。低倍率観察で
電子線５２の走査範囲を広くして、半導体基板５０の表
面に形成された測長したいレジストパターン５１および
その周辺部に電子線５２を照射する。この結果、測長し
たいレジストパターン５１およびその周辺のSiO2膜５４
が負に帯電する。あるいはパターン周辺部を帯電させる
ために専用の別電子線発生源（図示せず）を設けて、電
子線をパターン周辺部に照射してもよい。
る。この実施の形態は、電子線を用いてパターン寸法を
測定するパターン形状計測方法に関するものである。図
９において、５０は半導体基板、５１は寸法測定パター
ン、５２は電子線、５３は検出器である。低倍率観察で
電子線５２の走査範囲を広くして、半導体基板５０の表
面に形成された測長したいレジストパターン５１および
その周辺部に電子線５２を照射する。この結果、測長し
たいレジストパターン５１およびその周辺のSiO2膜５４
が負に帯電する。あるいはパターン周辺部を帯電させる
ために専用の別電子線発生源（図示せず）を設けて、電
子線をパターン周辺部に照射してもよい。
【００４２】この結果、測定したいパターン周辺が帯電
し、略同電位になっているため、段差により発生した電
子は略均一に拡がっていく。そして、レジスト上を走査
して発生した２次電子または反射電子を検出器５３にて
検出し、パターン検出波形によりレジストパターン寸法
を精度良く計測する。
し、略同電位になっているため、段差により発生した電
子は略均一に拡がっていく。そして、レジスト上を走査
して発生した２次電子または反射電子を検出器５３にて
検出し、パターン検出波形によりレジストパターン寸法
を精度良く計測する。
【００４３】なお、この実施の形態では、測定パターン
周辺部を帯電化させた高精度の寸法測定についての例を
示したが、逆に測定パターンを帯電化させないために電
子線をパルス的に照射しながらレジストパターン上をブ
ランキング走査し、パルス的に発生する２次電子を検出
することにより得られたパターン検出波形よりレジスト
パターン寸法を測定することも可能である。この場合、
２次電子はパルス状信号になるため、Ｓ／Ｎ比向上信号
処理が容易に実施でき、その結果再現性の良い寸法測定
が行えるという効果もある。
周辺部を帯電化させた高精度の寸法測定についての例を
示したが、逆に測定パターンを帯電化させないために電
子線をパルス的に照射しながらレジストパターン上をブ
ランキング走査し、パルス的に発生する２次電子を検出
することにより得られたパターン検出波形よりレジスト
パターン寸法を測定することも可能である。この場合、
２次電子はパルス状信号になるため、Ｓ／Ｎ比向上信号
処理が容易に実施でき、その結果再現性の良い寸法測定
が行えるという効果もある。
【００４４】
【発明の効果】請求項１記載のパターン形状計測方法に
よると、原子間力顕微鏡によって半導体基板ならびに有
機膜の表面形状を計測するので、半導体基板上に薄く塗
布された有機膜の塗布状態を高精度に評価でき、有機膜
を段差上に均一に塗布することができる。
よると、原子間力顕微鏡によって半導体基板ならびに有
機膜の表面形状を計測するので、半導体基板上に薄く塗
布された有機膜の塗布状態を高精度に評価でき、有機膜
を段差上に均一に塗布することができる。
【００４５】請求項２記載のパターン形状計測方法によ
ると、原子間力顕微鏡によって半導体基板ならびに有機
膜の表面形状を計測するので、半導体基板上に薄く塗布
された有機膜の塗布状態を高精度に評価でき、有機膜を
段差上に均一に塗布することができる。しかも、原子間
力顕微鏡が、有機膜の段差位置の計測と、有機膜の段差
上の表面形状の計測を兼用するので、計測作業が容易に
行える。
ると、原子間力顕微鏡によって半導体基板ならびに有機
膜の表面形状を計測するので、半導体基板上に薄く塗布
された有機膜の塗布状態を高精度に評価でき、有機膜を
段差上に均一に塗布することができる。しかも、原子間
力顕微鏡が、有機膜の段差位置の計測と、有機膜の段差
上の表面形状の計測を兼用するので、計測作業が容易に
行える。
【００４６】請求項３記載のパターン形状計測方法によ
ると、露光により膜厚が変化する有機膜を用い、露光状
態と現像状態での重ね合わせずれ量の差より、半導体基
板上に薄く塗布された有機膜の塗布状態を高精度に評価
でき、有機膜を段差上に均一に塗布することができる。
請求項４記載のパターン位置計測方法によると、原子間
力顕微鏡を用いることで、重ね合わせ精度測定パターン
が低段差や高段差の場合であっても、高精度に重ね合わ
せ精度を計測することができる。
ると、露光により膜厚が変化する有機膜を用い、露光状
態と現像状態での重ね合わせずれ量の差より、半導体基
板上に薄く塗布された有機膜の塗布状態を高精度に評価
でき、有機膜を段差上に均一に塗布することができる。
請求項４記載のパターン位置計測方法によると、原子間
力顕微鏡を用いることで、重ね合わせ精度測定パターン
が低段差や高段差の場合であっても、高精度に重ね合わ
せ精度を計測することができる。
【００４７】請求項５記載のパターン位置計測方法によ
ると、原子間力顕微鏡を用いることで、重ね合わせ精度
測定パターンが低段差や高段差の場合であっても、高精
度に重ね合わせ精度を計測することができる。また、往
復走査による重ね合わせずれ量を平均化することによ
り、非対称な信号がキャンセルされ、高精度に重ね合わ
せ精度を測定することができる。
ると、原子間力顕微鏡を用いることで、重ね合わせ精度
測定パターンが低段差や高段差の場合であっても、高精
度に重ね合わせ精度を計測することができる。また、往
復走査による重ね合わせずれ量を平均化することによ
り、非対称な信号がキャンセルされ、高精度に重ね合わ
せ精度を測定することができる。
【００４８】請求項６記載のパターン位置計測方法によ
ると、電子線を用いることで、重ね合わせ精度測定パタ
ーンが低段差や高段差の場合であっても、高精度に重ね
合わせ精度を計測することができる。また、往復走査に
よる重ね合わせずれ量を平均化することにより、非対称
な信号がキャンセルされ、高精度に重ね合わせ精度を測
定することができる。
ると、電子線を用いることで、重ね合わせ精度測定パタ
ーンが低段差や高段差の場合であっても、高精度に重ね
合わせ精度を計測することができる。また、往復走査に
よる重ね合わせずれ量を平均化することにより、非対称
な信号がキャンセルされ、高精度に重ね合わせ精度を測
定することができる。
【００４９】請求項７記載のパターン位置計測方法によ
ると、電子線を位置合わせ用の段差に往復走査し、検出
された段差パターン位置を平均化することで、精度良く
位置合わせを行うことができる。請求項８記載のパター
ン形状計測方法によると、電子線を段差パターン上に往
復走査し、検出された段差パターン寸法を平均化するこ
とで、高精度にパターン寸法を測定できる。
ると、電子線を位置合わせ用の段差に往復走査し、検出
された段差パターン位置を平均化することで、精度良く
位置合わせを行うことができる。請求項８記載のパター
ン形状計測方法によると、電子線を段差パターン上に往
復走査し、検出された段差パターン寸法を平均化するこ
とで、高精度にパターン寸法を測定できる。
【００５０】請求項９記載のパターン形状計測方法によ
ると、測定したいパターン周辺が帯電し、略同電位にな
っているため、段差により発生した電子は略均一に拡が
り、パターン寸法測定が精度良く行える。請求項１０記
載のパターン形状計測方法によると、２次電子はパルス
状信号になるため、Ｓ／Ｎ比向上信号処理が容易に実施
でき、パターン寸法測定が再現性良く行える。
ると、測定したいパターン周辺が帯電し、略同電位にな
っているため、段差により発生した電子は略均一に拡が
り、パターン寸法測定が精度良く行える。請求項１０記
載のパターン形状計測方法によると、２次電子はパルス
状信号になるため、Ｓ／Ｎ比向上信号処理が容易に実施
でき、パターン寸法測定が再現性良く行える。
【図１】この発明の第１の実施の形態における原子間力
顕微鏡を用いた有機膜の塗布状態測定方法の原理図であ
る。
顕微鏡を用いた有機膜の塗布状態測定方法の原理図であ
る。
【図２】この発明の第１の実施の形態における有機膜の
塗布の均一性を最適化するための工程図である。
塗布の均一性を最適化するための工程図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態における原子間力
顕微鏡を用いた有機膜の塗布状態測定方法の工程図であ
る。
顕微鏡を用いた有機膜の塗布状態測定方法の工程図であ
る。
【図４】この発明の第３の実施の形態における原子間力
顕微鏡の構成図である。
顕微鏡の構成図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態における原子間力
顕微鏡を用いた重ね合わせ精度測定の原理図である。
顕微鏡を用いた重ね合わせ精度測定の原理図である。
【図６】この発明の第３の実施の形態における半導体基
板の表面形状波形図である。
板の表面形状波形図である。
【図７】この発明の第４の実施の形態における電子線を
用いた重ね合わせ精度測定の原理図である。
用いた重ね合わせ精度測定の原理図である。
【図８】この発明の第４の実施の形態における２次電子
検出信号波形図である。
検出信号波形図である。
【図９】この発明の第５の実施の形態における電子線に
よる寸法測定を示す原理図である。
よる寸法測定を示す原理図である。
【図１０】スピンコータによる有機膜の塗布方法につい
て説明した概略図である。
て説明した概略図である。
【図１１】従来例の半導体基板上に塗布された有機膜の
塗布状態の断面図である。
塗布状態の断面図である。
【図１２】従来例の電子線による寸法測定を示す原理図
である。
である。
１０，２０，３０，４０，５０ 半導体基板 １２，２２ 有機膜 ２１，３８，４２ 基準段差 ２３ マスク ２４ レジストパターン ３１ カンチレバー ３７ 積層パターン ４１，５１ 測定パターン ４３，５２ 電子線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｇ０３Ｆ 7/26 ５０１ // Ｇ０３Ｆ 7/26 ５０１ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６４Ｚ
Claims (10)
- 【請求項１】 表面に段差部を形成した半導体基板の表
面形状を原子間力顕微鏡により計測する工程と、前記半
導体基板の表面に有機膜を塗布した後有機膜厚を測定す
る工程と、光学顕微鏡により前記半導体基板上のパター
ン検出を行う工程と、前記有機膜の段差上の表面形状を
原子間力顕微鏡により計測する工程と、前記有機膜の表
面形状と前記半導体基板の表面形状の差および前記有機
膜厚より前記有機膜の塗布状態を求める工程とを含むパ
ターン形状計測方法。 - 【請求項２】 表面に段差部を形成した半導体基板の表
面形状を原子間力顕微鏡により計測する工程と、前記半
導体基板の表面に有機膜を塗布した後有機膜厚を測定す
る工程と、前記有機膜の表面を原子間力顕微鏡にて走査
し段差位置を計測する工程と、前記有機膜の段差上の表
面形状を原子間力顕微鏡により計測する工程と、前記有
機膜の表面形状と前記半導体基板の表面形状の差および
前記有機膜厚より前記有機膜の塗布状態を求める工程と
を含むパターン形状計測方法。 - 【請求項３】 表面に基準パターンを形成した半導体基
板上に露光により膜厚が変化する有機膜を塗布した後前
記半導体基板上に所定のパターンを有するマスクを重ね
合わせる工程と、前記マスクを介して前記有機膜を露光
する工程と、露光により膜厚が変化して顕在化した有機
膜パターンと前記基準パターンとの重ね合わせずれ量を
測定する工程と、前記レジストを現像する工程と、現像
された有機膜パターンと前記基準パターンとの重ね合わ
せずれ量を測定する工程と、前記測定された各々の重ね
合わせずれ量の差を計算することにより前記半導体基板
上に塗布された有機膜の塗布状態を算出する工程とを含
むパターン形状計測方法。 - 【請求項４】 半導体基板上に所定のパターンを有する
マスクを重ね合わせて露光し積層パターンを形成する工
程と、前記積層パターン上を原子間力顕微鏡により走査
する工程と、前記原子間力顕微鏡の走査により得られた
段差形状に基づいて前記積層されたパターン間の重ね合
わせずれ量を測定する工程とを含むパターン位置計測方
法。 - 【請求項５】 半導体基板上に所定のパターンを有する
マスクを重ね合わせて露光し積層パターンを形成する工
程と、前記積層パターン上を原子間力顕微鏡により往復
走査する工程と、前記原子間力顕微鏡の走査により得ら
れた往復時の段差形状に基づいて前記積層パターン間の
重ね合わせずれ量を測定する工程と、前記往復時の段差
形状に基づいて得られた重ね合わせずれ量を平均化する
ことにより重ね合わせ精度を算出する工程とを含むパタ
ーン位置計測方法。 - 【請求項６】 半導体基板上に所定のパターンを有する
マスクを重ね合わせて露光し積層パターンを形成する工
程と、前記積層パターン上に電子線を往復走査する工程
と、往路および復路での電子線走査により発生した２次
電子または反射電子を検出し積層されたパターン位置を
各々測定する工程と、前記往路および復路で測定された
パターン位置に基づいて重ね合わせずれ量を測定する工
程と、前記往路および復路で測定されたパターン位置に
基づいて得られた重ね合わせずれ量を平均化することに
より重ね合わせ精度を算出する工程とを含むパターン位
置測定方法。 - 【請求項７】 半導体基板上に設けられた位置合わせ用
の段差上に電子線を往復走査する工程と、前記電子線走
査により発生した２次電子または反射電子を検出し前記
段差パターン位置を測定する工程と、前記往復時に検出
された段差パターン位置を平均化することによりパター
ン位置を計測する工程とを含むパターン位置計測方法。 - 【請求項８】 半導体基板上に形成された段差パターン
上に電子線を往復走査する工程と、前記電子線走査によ
り発生した２次電子または反射電子を検出することによ
り前記段差パターン寸法を計測する工程と、往路および
復路で計測された段差パターン寸法を平均化することに
よりパターン寸法を算出する工程とを含むパターン形状
計測方法。 - 【請求項９】 半導体基板上に形成された寸法測定パタ
ーンおよびその周辺部に電子線を照射することにより前
記寸法測定パターンおよびその周辺部を帯電させる工程
と、前記寸法測定パターン上に電子線を走査し得られた
２次電子または反射電子を検出することによりパターン
寸法を計測する工程とを含むパターン形状計測方法。 - 【請求項１０】 半導体基板上に形成された寸法測定パ
ターン上に電子線をパルス的に照射しながらブランキン
グ走査する工程と、パルス的に発生する２次電子を検出
することにより得られたパターン検出波形よりパターン
寸法を計測する工程とを含むパターン形状計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6080296A JPH09257457A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | パターン形状計測方法およびパターン位置計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6080296A JPH09257457A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | パターン形状計測方法およびパターン位置計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257457A true JPH09257457A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13152836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6080296A Pending JPH09257457A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | パターン形状計測方法およびパターン位置計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09257457A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999050893A1 (fr) * | 1998-03-30 | 1999-10-07 | Nikon Corporation | Procede d'exposition et systeme d'exposition |
| JP2002015992A (ja) * | 2000-04-25 | 2002-01-18 | Nikon Corp | リソグラフィ・プロセス及びリソグラフィ・システムの評価方法、基板処理装置の調整方法、リソグラフィ・システム、露光方法及び装置、並びに感光材料の状態の測定方法 |
| JP2012132748A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Canon Inc | 形状測定方法及び形状測定装置 |
| JPWO2020189729A1 (ja) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 |
-
1996
- 1996-03-18 JP JP6080296A patent/JPH09257457A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999050893A1 (fr) * | 1998-03-30 | 1999-10-07 | Nikon Corporation | Procede d'exposition et systeme d'exposition |
| JP2002015992A (ja) * | 2000-04-25 | 2002-01-18 | Nikon Corp | リソグラフィ・プロセス及びリソグラフィ・システムの評価方法、基板処理装置の調整方法、リソグラフィ・システム、露光方法及び装置、並びに感光材料の状態の測定方法 |
| JP2012132748A (ja) * | 2010-12-21 | 2012-07-12 | Canon Inc | 形状測定方法及び形状測定装置 |
| JPWO2020189729A1 (ja) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | ||
| TWI810444B (zh) * | 2019-03-18 | 2023-08-01 | 日商尼康股份有限公司 | 曝光系統、曝光裝置及曝光方法 |
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