JPH0992606A - Method and system for managing focus in aligner - Google Patents
Method and system for managing focus in alignerInfo
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程等
において使用される露光装置のフォーカス管理方法およ
び露光装置用フォーカス管理装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a focus management method for an exposure apparatus and a focus management apparatus for an exposure apparatus used in a semiconductor manufacturing process or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体製造時のリソグラフィ
工程等において、パターン露光を行うための装置が使用
されており、露光装置と称されている。また、この露光
装置の一種として縮小投影型の露光装置が知られてお
り、一般に、ステッパーと称されている。このステッパ
ーでは、光源からの光が、露光パターンが描画されたレ
ティクルを透過し、光学系で縮小された後、半導体ウエ
ハに投影される。2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus for performing pattern exposure has been used in a lithography process or the like at the time of manufacturing a semiconductor and is called an exposure apparatus. Further, a reduction projection type exposure apparatus is known as a type of this exposure apparatus, and is generally called a stepper. In this stepper, light from a light source is transmitted through a reticle on which an exposure pattern is drawn, reduced by an optical system, and then projected onto a semiconductor wafer.
【０００３】このステッパーにおいて、高解像度のパタ
ーン露光を精度よく行うためには、光学系のフォーカス
値が常に最適値に維持されていることが必要である。In order to accurately perform high resolution pattern exposure in this stepper, it is necessary that the focus value of the optical system is always maintained at the optimum value.
【０００４】従来、ステッパーのフォーカス調整は、１
ロットごとまたは複数ロットごとに装置の稼働を一旦停
止し、テスト用のウエハを用いて、手動で行っていた。Conventionally, the focus adjustment of the stepper is 1
The operation of the apparatus was once stopped for each lot or for each of a plurality of lots, and was manually performed using a test wafer.
【０００５】このフォーカス調整においては、テスト・
ウエハとしてベア・ウエハ（Bare Wafer；表面に何も形
成されていないウエハ）にフォトレジストを形成したも
のを用い、また、レティクルとしては所定間隔（例えば
０．６μｍ）でライン・アンド・スペースの露光パター
ンを描画したものを用いる。そして、光学系のフォーカ
ス値を変えながら、それぞれのフォーカス値において、
テストウエハ上のフォトレジストへのパターン転写を行
う。In this focus adjustment, a test
A bare wafer (a wafer with nothing formed on the surface) on which photoresist is formed is used as a wafer, and line and space exposure is performed at a predetermined interval (for example, 0.6 μm) as a reticle. A pattern is used. Then, while changing the focus value of the optical system, at each focus value,
The pattern is transferred to the photoresist on the test wafer.
【０００６】このとき、光学系のフォーカスが最適値の
近傍である場合は、フォトレジストにライン・アンド・
スペースのパターンを転写することができる。しかし、
このフォーカス値が、最適値から近距離方向または遠距
離方向に所定距離以上ずれた場合には、ラインの転写を
行うことができない。したがって、従来、フォーカスの
最適値を決定する際には、顕微鏡による目視等によっ
て、ライン・アンド・スペースのパターンを転写するこ
とができるフォーカス値の最大値と最小値とを求め、こ
れらの値の平均値を最適値として採用していた。At this time, if the focus of the optical system is near the optimum value, the line and
The pattern of spaces can be transferred. But,
When the focus value deviates from the optimum value in the short distance direction or the long distance direction by a predetermined distance or more, the line cannot be transferred. Therefore, conventionally, when determining the optimum value of focus, the maximum value and the minimum value of the focus value that can transfer the line and space pattern can be obtained by visual observation with a microscope, and these values can be calculated. The average value was adopted as the optimum value.
【０００７】例えば、ステッパーの規格上のフォーカス
値を「０」とし、ライン・アンド・スペースのパターン
を転写することができるフォーカス値の最大値および最
小値をそれぞれ−０．８μｍ，＋０．６μｍとすると、
最適値は−０．１μｍと決定される。For example, the standard focus value of the stepper is "0", and the maximum and minimum focus values capable of transferring the line and space pattern are -0.8 .mu.m and +0.6 .mu.m, respectively. Then,
The optimum value is determined to be -0.1 μm.
【０００８】従来は、このようにしてフォーカスの最適
値を求め、手動でフォーカス値の調整を行うことによ
り、パターン露光の精度を確保していた。Conventionally, the precision of pattern exposure is ensured by thus obtaining the optimum focus value and manually adjusting the focus value.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来
は、フォーカスのずれの測定やフォーカス値の調整を行
うために、１ロットごとまたは複数ロットごとに、装置
の稼働を一旦停止しなければならなかった。また、フォ
ーカス値を変更するたびにベア・ウエハを交換する作業
や、ベア・ウエハに転写されたパターンをチェックする
作業、フォーカスの最適値を決定した後にステッパーの
フォーカスを調整する作業等はすべて手作業であるた
め、長時間を要していた。このため、従来のフォーカス
管理方法には、ステッパーの稼働率を下げてしまうとい
う欠点があった。As described above, conventionally, in order to measure the focus shift and adjust the focus value, the operation of the apparatus must be temporarily stopped for each lot or for each lot. did not become. Also, the work of exchanging the bare wafer each time the focus value is changed, the work of checking the pattern transferred to the bare wafer, and the work of adjusting the stepper focus after determining the optimum focus value are all performed manually. Since it was work, it took a long time. Therefore, the conventional focus management method has a drawback that the operation rate of the stepper is reduced.
【００１０】さらに、従来のフォーカス管理方法では、
フォーカスのずれの測定および調整を一定期間をおいて
行わなければならなかったので、その期間内にフォーカ
スのずれが大きくなっても、そのことを発見することは
できなかった。このため、同一のロット内での品質を一
定にすることができないので、ロットごとにウエハを抽
出して行う品質検査の信頼性が低いという欠点もあっ
た。Further, in the conventional focus management method,
Since the focus shift had to be measured and adjusted after a certain period of time, even if the focus shift became large during that period, it could not be found. For this reason, the quality in the same lot cannot be made constant, and there is a drawback that the reliability of the quality inspection performed by extracting a wafer for each lot is low.
【００１１】加えて、従来のフォーカス管理方法では、
ベア・ウエハのフォトレジストの影響によって、フォー
カスの測定結果に誤差が発生する場合があり、フォーカ
スの調整結果の信頼性が低いという欠点もあった。In addition, in the conventional focus management method,
Due to the influence of the photoresist on the bare wafer, an error may occur in the focus measurement result, and the focus adjustment result is unreliable.
【００１２】本発明は、このような従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであり、露光装置の稼働率を下げるこ
とがなく、同一ロット内での品質を一定することがで
き、且つ、フォーカスの調整結果の信頼性を向上させる
ことができる、露光装置のフォーカス管理方法および露
光装置用フォーカス管理装置を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art. The quality of the same lot can be kept constant without lowering the operation rate of the exposure apparatus, and the focus can be improved. An object of the present invention is to provide a focus management method for an exposure apparatus and a focus management apparatus for an exposure apparatus, which can improve the reliability of the adjustment result of 1.
【００１３】[0013]
（１）第１の発明に係る露光装置のフォーカス管理方法
は、露光パターンが描画されたレティクルに光を透過さ
せ、この透過光を光学系で縮小してから被処理基板に投
影する露光装置における、前記光学系のフォーカス管理
方法において、前記被処理基板の表面に段差を形成する
基板加工過程と、同一断面寸法の透過光が前記段差のそ
れぞれに投影されるような露光パターンを前記レティク
ルに描画するレティクル描画工程と、このレティクル描
画工程で描画された前記レティクルを用いて、前記被処
理基板の表面に形成された前記段差のそれぞれに同一断
面寸法の光を投影する露光過程と、この露光過程によっ
て前記段差のそれぞれに転写されたパターンの寸法を測
定する測定過程と、この測定過程の測定結果および前記
段差の光路差からフォーカスのずれ量を判断し、このず
れ量に基づいて前記光学系のフォーカスを補正するため
の補正データを生成するデータ生成過程と、このデータ
生成過程で得られた前記補正データに基いて前記光学系
のフォーカスを調整する調整過程と、を備えたことを特
徴とする。 （２）第２の発明に係る露光装置用フォーカス管理装置
は、露光パターンが描画されたレティクルに光を透過さ
せ、この透過光を光学系で縮小してから被処理基板に投
影する露光装置において、前記光学系のフォーカスを管
理するための露光装置用フォーカス管理装置であって、
前記レティクルを用いて、前記被処理基板の表面に形成
された段差に同一断面寸法の光を投影する露光手段と、
この露光手段によって前記段差のそれぞれに転写された
パターンの寸法を測定する測定手段と、この測定手段の
測定結果および前記段差の光路差からフォーカスのずれ
量を判断し、このずれ量に基づいて前記光学系のフォー
カスを補正するための補正データを生成するデータ生成
手段と、このデータ生成手段で得られた前記補正データ
に基いて前記光学系のフォーカスを調整する調整手段
と、を備えたことを特徴とする。(1) A focus management method for an exposure apparatus according to a first aspect of the invention is an exposure apparatus that transmits light through a reticle on which an exposure pattern is drawn, reduces the transmitted light by an optical system, and then projects the light onto a substrate to be processed. In the focus management method for the optical system, a substrate processing step of forming a step on the surface of the substrate to be processed and an exposure pattern on the reticle such that transmitted light having the same cross-sectional size is projected on each of the steps Reticle drawing step, an exposure step of projecting light of the same cross-sectional dimension on each of the steps formed on the surface of the substrate to be processed using the reticle drawn in the reticle drawing step, and this exposure step From the measurement process of measuring the dimension of the pattern transferred to each of the steps by the measurement result of this measurement process and the optical path difference of the steps A data generation step of determining a deviation amount of the focus and generating correction data for correcting the focus of the optical system based on the deviation amount, and the optical data based on the correction data obtained in the data generation step. An adjustment process for adjusting the focus of the system is provided. (2) A focus management apparatus for an exposure apparatus according to a second aspect of the invention is an exposure apparatus that transmits light through a reticle on which an exposure pattern is drawn, reduces the transmitted light with an optical system, and then projects the light onto a substrate to be processed. A focus management apparatus for an exposure apparatus for managing the focus of the optical system,
Exposure means for projecting light having the same cross-sectional dimension onto a step formed on the surface of the substrate to be processed using the reticle;
Measuring means for measuring the dimensions of the pattern transferred to each of the steps by the exposing means, the amount of focus deviation is determined from the measurement result of the measuring means and the optical path difference of the step, and the amount of focus deviation is determined based on the amount of deviation. A data generating unit that generates correction data for correcting the focus of the optical system; and an adjusting unit that adjusts the focus of the optical system based on the correction data obtained by the data generating unit. Characterize.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光装置のフ
ォーカス管理方法および露光装置用フォーカス管理装置
の一実施形態について、図面を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a focus management method for an exposure apparatus and a focus management apparatus for an exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１５】図１は、本実施形態に係るフォーカス管理
装置を設けたステッパーの構成を概念的に示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram conceptually showing the structure of a stepper provided with a focus management device according to this embodiment.
【００１６】同図において、Ｘ−Ｙステージ１１には、
シリコンウエハ１２が載置される。また、光源１３から
放射された光は、露光パターンが描画されたレティクル
１４を透過し、光学系１５で縮小された後、シリコンウ
エハ１２に投影される。In the figure, the XY stage 11 includes:
The silicon wafer 12 is placed. The light emitted from the light source 13 is transmitted through the reticle 14 on which the exposure pattern is drawn, reduced by the optical system 15, and then projected onto the silicon wafer 12.
【００１７】パターン測定器（本発明の「測定手段」に
相当する）１６は、後述するようにしてシリコンウエハ
１２の段差に転写されたパターンの長さを測定する。こ
のパターン測定器１６は、例えば、シリコンウエハ１２
上の段差を電子ビームでスキャンする電子銃と、シリコ
ンウエハ１２で反射した電子ビームを検知して波形を読
み取る検知器とによって構成することができる。The pattern measuring device (corresponding to the "measuring means" of the present invention) 16 measures the length of the pattern transferred to the step of the silicon wafer 12 as described later. The pattern measuring device 16 is, for example, a silicon wafer 12
It can be configured by an electron gun that scans the upper step with an electron beam and a detector that detects the electron beam reflected by the silicon wafer 12 and reads the waveform.
【００１８】ＣＰＵ（Cenral Processing Unit；本発明
の「判断手段」に相当する）１７は、パターン測定器１
６の測定結果を入力する。また、このＣＰＵ１７は、上
述したシリコンウエハ１２上の段差に基づく光路差を、
予め記憶している。そして、パターン測定器１６の測定
結果と光路差とから、光学系１５のフォーカスのずれ量
を判断する。さらに、このＣＰＵ１７は、この判断によ
って得られたずれ量を記憶するための内部メモリを備え
ている（図示せず）。そして、この内部メモリに記憶さ
れたずれ量を統計的に処理することによって、その後の
フォーカスずれの発生を予測し、この予測に基づいて補
正データを算出する。統計的に処理する方法としては、
例えば、過去の複数回の検出によって得られたずれ量か
ら、１回の露光工程で発生するずれ量の平均値を算出す
る方法等がある。The CPU (Cenral Processing Unit; corresponding to the "judgment means" of the present invention) 17 is a pattern measuring device 1.
Enter the measurement result of 6. Further, the CPU 17 calculates the optical path difference based on the step on the silicon wafer 12 described above.
It is stored in advance. Then, the focus shift amount of the optical system 15 is determined from the measurement result of the pattern measuring device 16 and the optical path difference. Further, the CPU 17 has an internal memory (not shown) for storing the deviation amount obtained by this judgment. Then, the shift amount stored in the internal memory is statistically processed to predict the subsequent occurrence of the focus shift, and the correction data is calculated based on this prediction. As a method of processing statistically,
For example, there is a method of calculating an average value of deviation amounts generated in one exposure process from deviation amounts obtained by past multiple detections.
【００１９】フォーカス調整器（本発明の「調整手段」
に相当する）１８は、ＣＰＵ１７が生成した補正データ
を、このＣＰＵ１７から入力する。そして、この補正デ
ータに基いて、光学系１５のフォーカス値を調整する。Focus Adjuster (“Adjustment Means” of the Present Invention)
(Corresponding to) 18 inputs the correction data generated by the CPU 17 from the CPU 17. Then, the focus value of the optical system 15 is adjusted based on this correction data.
【００２０】図２（ａ）は、本実施形態に係るステッパ
ーで使用されるレティクル１４の全体構成の一例を概念
的に示す図である。同図において、領域２１は、通常の
リソグラフィ工程のための露光パターン、すなわちシリ
コンウエハ１２に集積回路を形成するための露光パター
ンが描画されている領域である。一方、領域２２には、
シリコンウエハ１２上に形成された段差にパターンを転
写するための露光パターンが描画されている。FIG. 2A is a diagram conceptually showing an example of the overall structure of the reticle 14 used in the stepper according to this embodiment. In the figure, a region 21 is a region in which an exposure pattern for a normal lithography process, that is, an exposure pattern for forming an integrated circuit on the silicon wafer 12 is drawn. On the other hand, in the area 22,
An exposure pattern for transferring the pattern is drawn on the step formed on the silicon wafer 12.
【００２１】図２（ｂ）は、領域２２を拡大して示す概
念図である。同図に示したように、領域２２には、同一
形状（長さをＬ、幅をＷとする）の菱形の露光パターン
２２ａ，２２ｂ，２２ｃが描画されている。これらの露
光パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより、シリコンウ
エハ１２の段差に、それぞれ、菱形のパターンを転写す
ることができる。FIG. 2B is a conceptual view showing the region 22 in an enlarged manner. As shown in the figure, in the region 22, rhombic exposure patterns 22a, 22b, 22c of the same shape (the length is L and the width is W) are drawn. By these exposure patterns 22a, 22b, 22c, diamond-shaped patterns can be transferred to the steps of the silicon wafer 12, respectively.
【００２２】図３（ａ）は、シリコンウエハ１２に形成
された転写パターンの一例を概念的に示す正面図であ
る。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した領域３２
の概念的な拡大側面図である。同図において、レジスト
表面の領域３１には、レティクル１４の領域２１（図２
（ａ）参照）に描画された露光パターンが転写される。
一方、レジスト領域３２には、段差を形成する３個のレ
ジスト面３２ａ，３２ｂ，３２ｃが形成されている。そ
して、これらのレジスト面３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対
して、レティクル１４の領域２２に描画された菱形の露
光パターン２２ａ，２２ｂ，２２ｃ（図２（ｂ）参照）
が転写される。ここで、レジスト面３２ａとレジスト面
３２ｂとの高さの差をΔｈ1 とし、また、レジスト面３
２ｂとレジスト面３２ｃとの高さの差をΔｈ2 とする
と、これらの値Δｈ1 ，Δｈ2 が、露光時の光路差に相
当する。FIG. 3A is a front view conceptually showing an example of the transfer pattern formed on the silicon wafer 12. Further, FIG. 3B shows the area 32 shown in FIG.
FIG. 3 is a conceptual enlarged side view of FIG. In the same figure, the region 21 of the reticle 14 (see FIG.
The exposure pattern drawn in (a) is transferred.
On the other hand, in the resist region 32, three resist surfaces 32a, 32b, 32c that form steps are formed. Then, with respect to these resist surfaces 32a, 32b, 32c, rhombic exposure patterns 22a, 22b, 22c drawn in the region 22 of the reticle 14 (see FIG. 2B).
Is transcribed. Here, the height difference between the resist surface 32a and the resist surface 32b is Δh 1, and the resist surface 3
When the difference in height between 2b and the resist surface 32c is Δh 2 , these values Δh 1 and Δh 2 correspond to the optical path difference at the time of exposure.
【００２３】次に、本実施形態において、ＣＰＵ１７に
光学系１５のフォーカスのずれ量を判断させる方法につ
いて、説明する。Next, a method of causing the CPU 17 to determine the focus shift amount of the optical system 15 in the present embodiment will be described.
【００２４】シリコンウエハ１２にパターン露光を行う
場合、この露光によって転写することができる最小線幅
は、フォーカスのずれ量が大きくなるにしたがって、大
きくなる。したがって、ある平面（ここでは段差につい
ては考えない）に対して、レティクル１４に描画した菱
形のパターン（図２（ｂ）参照）を転写する場合、フォ
ーカスにずれがあると、幅Ｗの狭い部分は転写されなく
なるので、転写された菱形パターンの長さＬが小さくな
る。図４に、シリコンウエハ１２上に転写されたパター
ンのパターン長Ｌとフォーカスのずれ量との関係を示
す。同図からわかるように、パターン長Ｌを、フォーカ
スが最適値のときの長さＬと比較することにより、この
フォーカスのずれ量を知ることができる。When pattern exposure is performed on the silicon wafer 12, the minimum line width that can be transferred by this exposure increases as the focus shift amount increases. Therefore, when the rhombic pattern drawn on the reticle 14 (see FIG. 2B) is transferred to a certain plane (the step is not considered here), if the focus is deviated, the width W is narrow. Is not transferred, the length L of the transferred diamond pattern is reduced. FIG. 4 shows the relationship between the pattern length L of the pattern transferred onto the silicon wafer 12 and the focus shift amount. As can be seen from the figure, by comparing the pattern length L with the length L when the focus is at the optimum value, this focus shift amount can be known.
【００２５】しかし、図４からは、フォーカスのずれ量
の絶対値を知ることはできても、そのずれが正方向（焦
点距離が長くなる方向）のずれであるのか或いは負方向
（焦点距離が短くなる方向）のずれであるのかを知るこ
とはできない。However, although the absolute value of the focus shift amount can be known from FIG. 4, whether the shift is in the positive direction (direction in which the focal length increases) or in the negative direction (focal length is It is not possible to know if it is the deviation in the direction of shortening).
【００２６】これに対して、本実施例では、シリコンウ
エハ１２の３個の菱形パターンを転写することとし、且
つ、転写を行う３個のレジスト面３２ａ，３２ｂ，３２
ｃに段差（すなわち光路差）Δｈ1 ，Δｈ2 を設けるこ
ととしたので、フォーカスのずれ量の絶対値だけでな
く、そのずれの方向も知ることができる。On the other hand, in this embodiment, the three rhombic patterns of the silicon wafer 12 are transferred, and the three resist surfaces 32a, 32b, 32 to be transferred are transferred.
Since the steps (that is, the optical path differences) Δh 1 and Δh 2 are provided in c, not only the absolute value of the focus shift amount but also the shift direction can be known.
【００２７】図５は、シリコンウエハ１２の３個のレジ
スト面３２ａ，３２ｂ，３２ｃに菱形パターンを転写し
た場合の、各パターン長Ｌの一例を示すグラフである。
同図においては、シリコンウエハ１２のレジスト面３２
ａに転写されるパターンの長さをＬ1 、レジスト面３２
ｂに転写されるパターンの長さをＬ2 、レジスト面３２
ｃに転写されるパターンの長さをＬ3 で示している。こ
こで、段差Δｈ1 ，Δｈ2 の絶対値を同一とすると、同
図に例示されたように、レジスト面３２ｂのずれ量（Ｌ
2 で表される）は、Ｌ1 ＞Ｌ3 のときは負の値となる。
また、Ｌ1 ＜Ｌ3 のときは正の値となり、Ｌ2 のずれ量
が零（すなわちフォーカスが最適値）のときはＬ1 ＝Ｌ
3 となる。FIG. 5 is a graph showing an example of each pattern length L when a diamond pattern is transferred to the three resist surfaces 32a, 32b, 32c of the silicon wafer 12.
In the figure, the resist surface 32 of the silicon wafer 12 is shown.
The length of the pattern transferred to a is L 1 , the resist surface 32
The length of the pattern transferred to b is L 2 , the resist surface 32
The length of the pattern transferred to c is indicated by L 3 . Here, assuming that the absolute values of the steps Δh 1 and Δh 2 are the same, as shown in the figure, the shift amount (L
2 ) is a negative value when L 1 > L 3 .
Further, when L 1 <L 3 , it becomes a positive value, and when the displacement amount of L 2 is zero (that is, the focus is the optimum value), L 1 = L
It becomes 3 .
【００２８】したがって、本実施形態によれば、一回の
測定で、ＣＰＵ１７にフォーカスのずれ量の絶対値およ
び正負を判断させることができる。Therefore, according to the present embodiment, the CPU 17 can determine the absolute value and the positive / negative of the focus shift amount with a single measurement.
【００２９】また、３種類のパターン長を測定すること
により、測定精度を高めることも可能となる。Further, by measuring the three types of pattern lengths, it is possible to improve the measurement accuracy.
【００３０】なお、図５ではΔｈ1 ，Δｈ2 の絶対値を
同一としたが、異なる値であっても同様の判断は可能で
ある。Although the absolute values of Δh 1 and Δh 2 are the same in FIG. 5, the same judgment is possible even if they are different values.
【００３１】ここで、各レジスト面３２ａ，３２ｂ，３
２ｃにおける転写パターンの長さＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 は、
上述のように、パターン測定器１６によって測定され
る。このときの測定方法としては、例えば、各レジスト
面３２ａ，３２ｂ，３２ｃについて、電子ビームによる
長さ方向のスキャンを行う方法がある。各レジスト面３
２ａ，３２ｂ，３２ｃを電子ビームでスキャンした場
合、露光によって変質した領域と露光していない領域と
では、反射ビームの波形が異なる。したがって、反射ビ
ームの波形によって被露光領域（すなわち、パターンが
転写された領域）を判別することができ、スキャン時の
ドット数でパターン長Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 を計測すること
ができる。Here, each resist surface 32a, 32b, 3
The lengths L 1 , L 2 and L 3 of the transfer pattern in 2c are
As described above, it is measured by the pattern measuring device 16. As a measuring method at this time, for example, there is a method of scanning each resist surface 32a, 32b, 32c in the lengthwise direction with an electron beam. Each resist surface 3
When 2a, 32b, and 32c are scanned with an electron beam, the waveform of the reflected beam differs between the region that has been altered by exposure and the region that has not been exposed. Therefore, the exposed area (that is, the area where the pattern is transferred) can be discriminated by the waveform of the reflected beam, and the pattern lengths L 1 , L 2 and L 3 can be measured by the number of dots at the time of scanning.
【００３２】次に、このような原理を用いて、図１に示
したステッパーのフォーカス状態を管理する手順につい
て、説明する。Next, a procedure for managing the focus state of the stepper shown in FIG. 1 using such a principle will be described.
【００３３】実際の露光工程を行う前に、まず、シリ
コンウエハ１２の表面にフォトレジストを塗布する。そ
して、例えば通常のエッチング技術等を用いて、このレ
ジストの表面に、レジスト面３２ａ，３２ｂ，３２ｃか
らなる段差を形成する（図３（ｂ）参照；基板加工過
程）。Before performing the actual exposure process, first, a photoresist is applied to the surface of the silicon wafer 12. Then, a step formed of resist surfaces 32a, 32b, 32c is formed on the surface of this resist by using, for example, an ordinary etching technique (see FIG. 3B; substrate processing step).
【００３４】また、レティクル１４に対して通常のリ
ソグラフィ工程で使用する露光パターンの描画を行う際
に、図２（ｂ）に示したようなフォーカス管理用の菱形
の露光パターンも、併せて描画する（図２（ａ）参照；
レティクル描画工程）。Further, when the exposure pattern used in the ordinary lithography process is drawn on the reticle 14, a rhombus exposure pattern for focus management as shown in FIG. 2B is also drawn. (See FIG. 2 (a);
Reticle drawing process).
【００３５】次に、上述のシリコンウエハ１２および
レティクル１４をステッパーにセットして、通常のリソ
グラフィ工程と同様の露光を行う（露光工程）。これに
より、シリコンウエハ１２に形成されたフォトレジスト
に対し、通常のパターン転写を行うことができるととも
に、レジスト面３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれにも
フォーカス管理用のパターンを転写することができる。Next, the silicon wafer 12 and the reticle 14 described above are set on a stepper, and the same exposure as a normal lithography process is performed (exposure process). As a result, the normal pattern can be transferred to the photoresist formed on the silicon wafer 12, and the pattern for focus management can be transferred to each of the resist surfaces 32a, 32b, 32c.
【００３６】続いて、パターン測定器１６が、上述の
ようにして、レジスト面３２ａ，３２ｂ，３２ｃに転写
されたパターンの長さＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 を測定する（測
定過程）。Subsequently, the pattern measuring device 16 measures the lengths L 1 , L 2 and L 3 of the patterns transferred to the resist surfaces 32a, 32b and 32c as described above (measurement process).
【００３７】その後、ＣＰＵ１７が、この測定データ
Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 を入力し、上述のようにして、フォー
カスのずれ量を算出する。そして、このずれ量と、既に
内部メモリに記憶されているずれ量（過去の測定によっ
て算出したずれ量）とを用いて統計的処理を行うことに
より、補正データを生成する。この補正データは、例え
ば、フォーカスの補正を行う時期や、そのときの補正量
等によって構成することができる（データ生成過程）。Thereafter, the CPU 17 inputs the measurement data L 1 , L 2 and L 3 and calculates the focus shift amount as described above. Then, the correction data is generated by performing statistical processing using this deviation amount and the deviation amount already stored in the internal memory (deviation amount calculated by past measurement). This correction data can be configured by, for example, the time when the focus is corrected and the correction amount at that time (data generation process).
【００３８】そして、フォーカス調整器１８が、この
補正データに基づいて、光学系１５のフォーカスを調整
する（調整過程）。Then, the focus adjuster 18 adjusts the focus of the optical system 15 based on the correction data (adjustment process).
【００３９】このように、本実施形態によれば、通常の
リソグラフィ工程と並行してフォーカス調整を行うこと
ができるので、このフォーカス調整のためにステッパー
の稼働を停止させる必要がない。したがって、ステッパ
ーの稼働率を向上させることが可能である。As described above, according to this embodiment, the focus adjustment can be performed in parallel with the normal lithography process, so that it is not necessary to stop the operation of the stepper for this focus adjustment. Therefore, it is possible to improve the operation rate of the stepper.
【００４０】さらに、同一ロット内でフォーカスのずれ
量が徐々に大きくなっていくことを防止することができ
るので、同一のロット内での品質を一定にすることがで
き、したがって、ロットごとにウエハを抽出して行う品
質検査の信頼性を向上させることができる。Further, it is possible to prevent the focus shift amount from gradually increasing in the same lot, so that the quality in the same lot can be made constant, and therefore, the wafers can be made in each lot. It is possible to improve the reliability of the quality inspection performed by extracting
【００４１】加えて、ずれ量の統計的処理によって補正
データを生成するので、フォーカスの調整結果の信頼性
を向上させることもできる。In addition, since the correction data is generated by the statistical processing of the shift amount, the reliability of the focus adjustment result can be improved.
【００４２】なお、本発明は、以上説明した実施形態に
限定されるものではなく、適宜変更して実施できること
はもちろんである。The present invention is not limited to the embodiments described above, and it goes without saying that the present invention can be appropriately modified and implemented.
【００４３】例えば、本実施形態では、ずれ量の統計的
処理を用いて補正データを生成することとしたが、例え
ば統計的処理を用いることなく、検出したずれ量に応じ
て、その都度フォーカスの調整を行うこととしても、従
来よりも有用なフォーカス管理を行うことができる。For example, in the present embodiment, the correction data is generated by using the statistical processing of the shift amount. However, for example, without using the statistical processing, the focus is changed each time according to the detected shift amount. Even if the adjustment is performed, it is possible to perform focus management that is more useful than in the past.
【００４４】また、フォーカス管理のための露光工程
を、通常のリソグラフィ工程とは別個に行うこととした
場合でも、有用なフォーカス管理を行うことができる。Even if the exposure process for focus control is performed separately from the ordinary lithography process, useful focus control can be performed.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、露光装置の稼働率を下げることがなく、同一ロッ
ト内での品質を一定することができ、且つ、フォーカス
の調整結果の信頼性を向上させることができる、露光装
置のフォーカス管理方法および露光装置用フォーカス管
理装置を提供することができる。As described in detail above, according to the present invention, the quality in the same lot can be made constant without lowering the operation rate of the exposure apparatus, and the focus adjustment result can be obtained. A focus management method for an exposure apparatus and a focus management apparatus for an exposure apparatus that can improve reliability can be provided.
【図１】本発明の一実施形態に係るフォーカス管理装置
を設けた露光装置の構成を概念的に示す図である。FIG. 1 is a diagram conceptually showing a configuration of an exposure apparatus provided with a focus management apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は図１に示した露光装置で使用されるレ
ティクルの全体構成の一例を概念的に示す図であり、
（ｂ）は（ａ）に示したレティクルの一部を拡大して示
す概念図である。2A is a diagram conceptually showing an example of the overall configuration of a reticle used in the exposure apparatus shown in FIG.
(B) is a conceptual diagram showing an enlarged part of the reticle shown in (a).
【図３】（ａ）はシリコンウエハに形成された転写パタ
ーンの一例を概念的に示す正面図であり、（ｂ）は
（ａ）に示したシリコンウエハの段差形成領域の概念的
な拡大側面図である。3A is a front view conceptually showing an example of a transfer pattern formed on a silicon wafer, and FIG. 3B is a conceptual enlarged side view of a step forming region of the silicon wafer shown in FIG. It is a figure.
【図４】シリコンウエハ上に転写されたパターンのパタ
ーン長とフォーカスのずれ量との関係を示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a pattern length of a pattern transferred onto a silicon wafer and a focus shift amount.
【図５】シリコンウエハの段差に菱形パターンを転写し
た場合の、各パターン長の一例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing an example of pattern lengths when a rhombic pattern is transferred onto a step of a silicon wafer.
１１ Ｘ−Ｙステージ １２ シリコンウエハ １３ 光源 １４ レティクル １５ 光学系 １６ パターン測定器 １７ ＣＰＵ １８ フォーカス調整器 11 XY Stage 12 Silicon Wafer 13 Light Source 14 Reticle 15 Optical System 16 Pattern Measuring Instrument 17 CPU 18 Focus Adjuster
Claims (6)
を透過させ、この透過光を光学系で縮小してから被処理
基板に投影する露光装置における、前記光学系のフォー
カス管理方法において、 前記被処理基板の表面に段差を形成する基板加工過程
と、 同一断面寸法の透過光が前記段差のそれぞれに投影され
るような露光パターンを前記レティクルに描画するレテ
ィクル描画工程と、 このレティクル描画工程で描画された前記レティクルを
用いて、前記被処理基板の表面に形成された前記段差の
それぞれに同一断面寸法の光を投影する露光過程と、 この露光過程によって前記段差のそれぞれに転写された
パターンの寸法を測定する測定過程と、 この測定過程の測定結果および前記段差の光路差からフ
ォーカスのずれ量を判断し、このずれ量に基づいて前記
光学系のフォーカスを補正するための補正データを生成
するデータ生成過程と、 このデータ生成過程で得られた前記補正データに基いて
前記光学系のフォーカスを調整する調整過程と、 を備えたことを特徴とする露光装置のフォーカス管理方
法。1. A focus management method for an optical system in an exposure apparatus, wherein light is transmitted through a reticle on which an exposure pattern is drawn, and the transmitted light is reduced by an optical system and then projected onto a substrate to be processed. A substrate processing step of forming a step on the surface of a processing substrate, a reticle drawing step of drawing an exposure pattern on the reticle such that transmitted light of the same cross-sectional size is projected on each of the steps, and a drawing by this reticle drawing step An exposure step of projecting light having the same cross-sectional dimension onto each of the steps formed on the surface of the substrate to be processed by using the reticle thus formed, and a dimension of a pattern transferred to each of the steps by this exposure step. The measuring process for measuring, the measuring result of this measuring process, and the amount of focus deviation from the optical path difference of the step are determined. A data generation process for generating correction data for correcting the focus of the optical system based on the adjustment process; and an adjustment process for adjusting the focus of the optical system based on the correction data obtained in the data generation process. A focus management method for an exposure apparatus, comprising:
数のずれ量を統計的に処理することによってその後のず
れ量を予測し、この予測結果に基づいて前記補正データ
を生成する過程であることを特徴とする請求項１記載の
露光装置のフォーカス管理方法。2. The data generating process predicts a subsequent deviation amount by statistically processing a plurality of deviation amounts obtained in the past, and generates the correction data based on the prediction result. The focus management method for an exposure apparatus according to claim 1, wherein:
通常のリソグラフィ工程のための露光とを同時に行う過
程であることを特徴とする、請求項１または２に記載の
露光装置のフォーカス管理方法。3. The focus management method for an exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure process is a process of simultaneously performing projection on the step and exposure for a normal lithography process. .
を透過させ、この透過光を光学系で縮小してから被処理
基板に投影する露光装置において、前記光学系のフォー
カスを管理するための露光装置用フォーカス管理装置で
あって、 前記レティクルを用いて、前記被処理基板の表面に形成
された段差に同一断面寸法の光を投影する露光手段と、 この露光手段によって前記段差のそれぞれに転写された
パターンの寸法を測定する測定手段と、 この測定手段の測定結果および前記段差の光路差からフ
ォーカスのずれ量を判断し、このずれ量に基づいて前記
光学系のフォーカスを補正するための補正データを生成
するデータ生成手段と、 このデータ生成手段で得られた前記補正データに基いて
前記光学系のフォーカスを調整する調整手段と、 を備えたことを特徴とする露光装置用フォーカス管理装
置。4. An exposure apparatus for transmitting light to a reticle on which an exposure pattern is drawn, reducing the transmitted light with an optical system, and then projecting the light onto a substrate to be processed. An apparatus focus management apparatus, comprising: an exposure unit that projects light of the same cross-sectional size onto a step formed on the surface of the substrate to be processed using the reticle; and the exposure unit transfers the light to each of the steps. Measuring means for measuring the dimension of the pattern and correction data for judging the focus shift amount from the measurement result of the measuring means and the optical path difference of the step, and correcting the focus of the optical system based on the shift amount. And data adjusting means for adjusting the focus of the optical system based on the correction data obtained by the data generating means. An exposure device for focus management apparatus characterized by was e.
数のずれ量を統計的に処理することによってその後のず
れ量を予測し、この予測結果に基づいて前記補正データ
を生成する手段であることを特徴とする請求項４記載の
露光装置用フォーカス管理装置。5. The data generating means is means for predicting a subsequent deviation amount by statistically processing a plurality of deviation amounts obtained in the past, and generating the correction data based on the prediction result. The focus management apparatus for an exposure apparatus according to claim 4, wherein the focus management apparatus is an exposure apparatus.
通常のリソグラフィ工程のための露光とを同時に行うこ
とを特徴とする、請求項４または５に記載の露光装置用
フォーカス管理装置。6. The focus management apparatus for an exposure apparatus according to claim 4, wherein the exposure unit simultaneously performs projection on the step and exposure for a normal lithography process.
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