JPH10154647A - Pattern forming anomalies detecting method - Google Patents
Pattern forming anomalies detecting methodInfo
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- JPH10154647A JPH10154647A JP8311628A JP31162896A JPH10154647A JP H10154647 A JPH10154647 A JP H10154647A JP 8311628 A JP8311628 A JP 8311628A JP 31162896 A JP31162896 A JP 31162896A JP H10154647 A JPH10154647 A JP H10154647A
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- resist pattern
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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]
【産業上の利用分野】この発明は、光リソグラフィを用
いた半導体集積回路のパターン形成工程におけるパター
ン形成異常検出方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting an abnormal pattern formation in a pattern forming step of a semiconductor integrated circuit using optical lithography.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体装置等のパターン形成は、
半導体基板に塗布したレジストを縮小投影露光方法によ
り露光し、現像した後、電子線測長器により寸法管理パ
ターンを測長する。そして、測長寸法が規格内であれ
ば、パターン形成工程は完了し、次工程に引き渡され
る。2. Description of the Related Art Conventionally, pattern formation of a semiconductor device or the like is performed by:
After exposing and developing the resist applied to the semiconductor substrate by the reduced projection exposure method, the dimension control pattern is measured by an electron beam length measuring device. If the length measurement is within the standard, the pattern forming step is completed and transferred to the next step.
【０００３】縮小投影露光方法は、所定の透明部と不透
明部とからなるマスクパターン（レチクル）を縮小投影
レンズを通して半導体基板上に塗布されたレジストに転
写する方法であるが、回折現象により理論上、ｋ×λ／
２ＮＡの解像限界、λ／２（ＮＡ）2 の焦点深度を有す
る。ここで、ＮＡは投影レンズの開口数、λは使用光源
の波長、ｋはプロセス係数である。The reduction projection exposure method is a method of transferring a mask pattern (reticle) composed of a predetermined transparent portion and an opaque portion to a resist applied on a semiconductor substrate through a reduction projection lens. , K × λ /
It has a resolution limit of 2NA and a depth of focus of λ / 2 (NA) 2 . Here, NA is the numerical aperture of the projection lens, λ is the wavelength of the light source used, and k is the process coefficient.
【０００４】そして、半導体装置等のパターン形成にお
ける露光工程では、前記した縮小投影露光装置の日々の
最適焦点位置で露光するのであるが、露光装置のフォー
カス位置キャリブレーション機能のトラブル等により、
最適焦点位置からずれた状態で露光する事態が発生する
場合がある。このフォーカス位置ずれが焦点深度を超え
た場合、パターン形成異常となる。通常フォーカス位置
ずれによるパターン形成異常は、露光後の寸法測定で検
出し、異常があればレジストを剥離し、再生し露光工程
を再度やり直す必要がある。[0004] In an exposure step in pattern formation of a semiconductor device or the like, exposure is performed at the daily optimum focus position of the reduced projection exposure apparatus described above.
Exposure may occur in a state shifted from the optimum focus position. If the focus position shift exceeds the depth of focus, pattern formation is abnormal. Normally, pattern formation abnormality due to focus position deviation is detected by dimensional measurement after exposure, and if there is an abnormality, it is necessary to peel off the resist, reproduce, and repeat the exposure process.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
露光における寸法管理では、図１１に示すように、プラ
スデフォーカス側で露光装置のフォーカス位置ずれに対
する寸法変化がなく、フォーカス位置ずれによるパター
ン形成異常を検出できないという問題があった。また、
同時に露光装置の最適焦点位置からの位置ずれも検出で
きないという課題があった。なお、図１２は、露光，現
像後のレジストパターンの断面形状を示している。However, in conventional dimensional control in exposure, as shown in FIG. 11, there is no dimensional change with respect to the focus position shift of the exposure apparatus on the plus defocus side, and abnormal pattern formation due to the focus position shift. There was a problem that could not be detected. Also,
At the same time, there has been a problem that a displacement from the optimum focus position of the exposure apparatus cannot be detected. FIG. 12 shows the cross-sectional shape of the resist pattern after exposure and development.
【０００６】この発明の目的は、プラスデフォーカス側
での露光装置のフォーカス位置ずれによるパターン形成
異常を検出できるパターン形成異常検出方法を提供する
ことである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pattern formation abnormality detecting method capable of detecting a pattern formation abnormality due to a shift of a focus position of an exposure apparatus on a plus defocus side.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１記載のパターン
形成異常検出方法は、レジストパターンエッジの傾斜角
とフォーカス位置の関係を求めておき、縮小投影露光装
置により半導体基板上に形成されたレジストパターンの
テーパ角を算出し、テーパ角に基づきレジストパターン
エッジの傾斜角とフォーカス位置の関係より縮小投影露
光装置のフォーカス位置ずれを測定するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for detecting an abnormality in pattern formation, wherein a relationship between an inclination angle of a resist pattern edge and a focus position is determined, and a resist formed on a semiconductor substrate by a reduction projection exposure apparatus. The taper angle of the pattern is calculated, and the focus position deviation of the reduction projection exposure apparatus is measured based on the relationship between the inclination angle of the resist pattern edge and the focus position based on the taper angle.
【０００８】請求項２記載のパターン形成異常検出方法
は、請求項１において、半導体基板上に形成されたレジ
ストパターン上に電子線を走査し、得られた信号波形よ
りレジストパターンのテーパ角を算出することを特徴と
するものである。請求項１または請求項２記載のパター
ン形成異常検出方法によると、縮小投影露光装置により
半導体基板上に形成されたレジストパターンのテーパ角
を算出することにより、縮小投影露光装置のフォーカス
位置ずれを測定できる。よって、半導体集積回路パター
ンの露光工程における露光装置のプラスデフォーカス側
のフォーカス位置ずれ量を定量的に計測することができ
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a pattern formation abnormality detecting method according to the first aspect, wherein an electron beam is scanned over a resist pattern formed on a semiconductor substrate, and a taper angle of the resist pattern is calculated from an obtained signal waveform. It is characterized by doing. According to the pattern formation abnormality detection method of the present invention, the focus position shift of the reduced projection exposure apparatus is measured by calculating the taper angle of the resist pattern formed on the semiconductor substrate by the reduced projection exposure apparatus. it can. Therefore, it is possible to quantitatively measure the amount of focus position shift on the plus defocus side of the exposure apparatus in the semiconductor integrated circuit pattern exposure process.
【０００９】請求項３記載のパターン形成異常検出方法
は、請求項１において、半導体基板上に形成されたレジ
ストパターン上にコヒーレント光を照射し、レジストパ
ターンからの回折光を検出することによりレジストパタ
ーンのテーパ角を算出することを特徴とするものであ
る。請求項４記載のパターン形成異常検出方法は、請求
項３において、０次光と、１次，２次ないしｎ次光の回
折光強度比を求めることにより、レジストパターンのテ
ーパ角を算出することを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in the method for detecting a pattern formation abnormality, the resist pattern formed on the semiconductor substrate is irradiated with coherent light and diffracted light from the resist pattern is detected. Is calculated. According to a fourth aspect of the present invention, in the pattern formation abnormality detecting method, the taper angle of the resist pattern is calculated by obtaining a diffracted light intensity ratio of the 0th order light, the 1st order, the 2nd order or the nth order light. It is characterized by the following.
【００１０】請求項３または請求項４記載のパターン形
成異常検出方法によると、レジストパターンからの回折
光を検出してレジストパターンのテーパ角を算出するこ
とにより、縮小投影露光装置のフォーカス位置ずれを測
定できる。よって、半導体集積回路パターンの露光工程
における露光装置のプラスデフォーカス側のフォーカス
位置ずれ量を定量的に計測することができる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a pattern formation abnormality, wherein a diffracted light from a resist pattern is detected to calculate a taper angle of the resist pattern, thereby reducing a focus position shift of the reduced projection exposure apparatus. Can be measured. Therefore, it is possible to quantitatively measure the amount of focus position shift on the plus defocus side of the exposure apparatus in the semiconductor integrated circuit pattern exposure process.
【００１１】請求項５記載のパターン形成異常検出方法
は、請求項１において、半導体基板上に形成されたレジ
ストパターンがラインに対するスペースの比が２以上で
あることを特徴とするものである。請求項５記載のパタ
ーン形成異常検出方法によると、請求項１の作用に加
え、レジストパターンのテーパ角の検出がし易くなる。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a pattern formation abnormality, wherein the resist pattern formed on the semiconductor substrate has a space to line ratio of 2 or more. According to the pattern formation abnormality detecting method of the fifth aspect, in addition to the effect of the first aspect, it is easy to detect the taper angle of the resist pattern.
【００１２】請求項６記載のパターン形成異常検出方法
は、請求項１において、半導体基板上に形成された段差
上にレジストパターンを形成することを特徴とするもの
である。請求項６記載のパターン形成異常検出方法によ
ると、請求項１の作用に加え、半導体基板上の段差上に
レジストパターンを形成したので、マイナスデフォーカ
ス側でのレジスト断面形状の変化がほとんどないレジス
トを用いる場合でも、プラスデフォーカス側に設定で
き、レジストパターンのテーパ角を算出することができ
る。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a pattern formation abnormality, wherein a resist pattern is formed on a step formed on a semiconductor substrate. According to the pattern formation abnormality detecting method of the sixth aspect, in addition to the function of the first aspect, since the resist pattern is formed on the step on the semiconductor substrate, the resist cross-sectional shape on the minus defocus side hardly changes. Can be set on the plus defocus side, and the taper angle of the resist pattern can be calculated.
【００１３】請求項７記載のパターン形成異常検出方法
は、請求項１において、ハーフトーン位相シフトマスク
上に形成されたクロム領域にレジストパターンを形成す
ることを特徴とするものである。請求項７記載のパター
ン形成異常検出方法によると、請求項１の作用に加え、
ハーフトーン位相シフトマスク上に形成されたクロム領
域にレジストパターンを形成することで、フォーカス位
置をプラスデフォーカス側に設定でき、レジストパター
ンのテーパ角を算出することができる。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a pattern formation abnormality, wherein a resist pattern is formed in a chromium region formed on a halftone phase shift mask. According to the pattern formation abnormality detecting method of the seventh aspect, in addition to the effect of the first aspect,
By forming the resist pattern in the chrome region formed on the halftone phase shift mask, the focus position can be set to the plus defocus side, and the taper angle of the resist pattern can be calculated.
【００１４】請求項８記載のパターン形成異常検出方法
は、矩型のレジストパターンの短辺寸法と長辺寸法の比
率とフォーカス位置の関係を求めておき、縮小投影露光
装置により半導体基板上に矩型のレジストパターンを形
成し、矩型パターンの短辺寸法と長辺寸法の比率に基づ
き矩型のレジストパターンの短辺寸法と長辺寸法の比率
とフォーカス位置の関係より縮小投影露光装置のフォー
カス位置ずれを測定するものである。In the method of detecting a pattern formation abnormality according to the present invention, the relationship between the ratio of the short side dimension to the long side dimension of the rectangular resist pattern and the focus position is determined in advance, and the rectangular projection pattern is exposed on the semiconductor substrate by the reduction projection exposure apparatus. Forming a resist pattern of the mold, based on the ratio of the short side dimension to the long side dimension of the rectangular pattern and the relationship between the ratio of the short side dimension and the long side dimension of the rectangular resist pattern and the focus position. It measures the displacement.
【００１５】請求項８記載のパターン形成異常検出方法
によると、矩型パターンの短辺寸法と長辺寸法の比率よ
りフォーカス位置ずれを測定できる。よって、半導体集
積回路パターンの露光工程における露光装置のプラスデ
フォーカス側のフォーカス位置ずれ量を定量的に計測す
ることができる。請求項９記載のパターン形成異常検出
方法は、請求項８において、矩型パターンの周辺に補助
パターンを配置していることを特徴とするものである。According to the pattern forming abnormality detecting method of the present invention, the focus position deviation can be measured from the ratio of the short side dimension to the long side dimension of the rectangular pattern. Therefore, it is possible to quantitatively measure the amount of focus position shift on the plus defocus side of the exposure apparatus in the semiconductor integrated circuit pattern exposure process. According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a pattern formation abnormality detecting method according to the eighth aspect, wherein an auxiliary pattern is arranged around the rectangular pattern.
【００１６】請求項９記載のパターン形成異常検出方法
によると、請求項８の作用に加え、矩型パターンの周辺
に補助パターンを配置することで、補助パターンによる
光学的な干渉効果により、短辺方向と長辺方向の解像性
能差を強調することが可能となり、フォーカス位置ずれ
による寸法変化比率を高めることができる。請求項１０
記載のパターン形成異常検出方法は、請求項９におい
て、補助パターンがゾーンプレートパターンであること
を特徴とするものである。According to the pattern forming abnormality detecting method of the ninth aspect, in addition to the function of the eighth aspect, by arranging the auxiliary pattern around the rectangular pattern, the short side due to the optical interference effect by the auxiliary pattern. It is possible to emphasize the difference in resolution performance between the direction and the long side direction, and it is possible to increase the dimensional change ratio due to a focus position shift. Claim 10
According to a ninth aspect of the present invention, the auxiliary pattern is a zone plate pattern.
【００１７】請求項１０記載のパターン形成異常検出方
法によると、請求項９の作用に加え、ゾーンプレートパ
ターンを用いることにより、光学的干渉効果をより一層
高めることが可能となり、フォーカス位置ずれに対する
寸法変換差を向上することができる。According to the pattern forming abnormality detecting method of the present invention, in addition to the effect of the ninth aspect, by using the zone plate pattern, the optical interference effect can be further enhanced, and the size for the focus position shift can be improved. The conversion difference can be improved.
【００１８】[0018]
第１の実施の形態 この発明の第１の実施の形態を図１ないし図５に基づい
て説明する。図１は半導体集積回路パターンのフォーカ
ス管理方法の説明図、図２はレジストパターンエッジの
傾斜角とフォーカス位置の関係を示すグラフである。First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory diagram of a focus management method for a semiconductor integrated circuit pattern, and FIG. 2 is a graph showing a relationship between a tilt angle of a resist pattern edge and a focus position.
【００１９】図１に示すように、半導体基板１０上にフ
ォトレジスト１１を塗布し、縮小投影露光装置により半
導体回路パターンとなるマスクパターン（レチクル）を
レジスト１１上に露光転写する。このマスクパターン内
には、予め半導体回路パターンとは別に、寸法測定用に
ラインとスペースの間隔が１：２以上の孤立に近いパタ
ーンが設けられている。そして、露光後、現像されたレ
ジストパターンを電子線測長器で測長する。図１（ｂ）
に示すように、レジストパターンエッジの傾斜に応じ
て、２次電子検出器で検出される信号波形の立ち上が
り，立ち下がり形状が変化するために、立ち上がり，立
ち下がり波形と基板上走差部での基準波形との交わり角
を求めることによりレジストパターンのテーパ角θを算
出することができる。As shown in FIG. 1, a photoresist 11 is applied on a semiconductor substrate 10, and a mask pattern (reticle) serving as a semiconductor circuit pattern is exposed and transferred onto the resist 11 by a reduction projection exposure apparatus. In this mask pattern, apart from the semiconductor circuit pattern, a near-isolated pattern having a line-to-space spacing of 1: 2 or more is provided for dimension measurement in advance. After the exposure, the developed resist pattern is measured by an electron beam length measuring device. FIG. 1 (b)
As shown in the figure, the rising and falling waveforms of the signal waveform detected by the secondary electron detector change according to the inclination of the resist pattern edge. The taper angle θ of the resist pattern can be calculated by obtaining the intersection angle with the reference waveform.
【００２０】図１２の従来例に示したように、レジスト
断面形状はプラス側のフォーカス位置でテーパ形状とな
る。このレジスト断面形状とフォーカス位置との関係よ
り図２を作製し、図１で得られたレジストテーパ角に基
づき、縮小投影露光装置のフォーカス位置ずれを測定す
る。また、マイナスデフォーカス側でのレジスト断面形
状の変化がほとんどないレジストを用いる場合は、図３
に示すように、半導体基板１０の段差１２上にフォーカ
ス管理用パターン１３を形成する。このようにすると、
本体回路パターン１４のベストフォーカス位置よりもプ
ラスのフォーカス側に設定できるため、テーパ角を管理
することにより、本体回路パターン１４のフォーカス管
理ができる。As shown in the conventional example of FIG. 12, the cross-sectional shape of the resist is tapered at the plus focus position. FIG. 2 is prepared from the relationship between the resist cross-sectional shape and the focus position, and the focus position deviation of the reduction projection exposure apparatus is measured based on the resist taper angle obtained in FIG. In the case of using a resist having almost no change in the resist cross-sectional shape on the minus defocus side, FIG.
As shown in FIG. 5, a focus management pattern 13 is formed on a step 12 of a semiconductor substrate 10. This way,
Since the focus can be set on the plus focus side from the best focus position of the main circuit pattern 14, the focus of the main circuit pattern 14 can be managed by controlling the taper angle.
【００２１】また、図４に示すように、ハーフトーン位
相シフトマスク１５を用いる時は、ハーフトーン領域１
６となる本体回路パターン周辺に、露光光を完全に遮光
するクロム領域（Ｃｒ領域）１７を設け、そのクロム領
域１７内にフォーカス管理パターン１８を形成すると、
図３に示したようにフォーカス管理パターン１３を段差
１２上に設定した時に、フォーカス管理パターン１３の
フォーカス位置を本体回路パターン１４のフォーカス位
置に対してプラスのフォーカス側にシフトさせた時と同
様に、本体回路パターンとフォーカス管理パターンのフ
ォーカス位置ずれを発生させることができる。すなわ
ち、ハーフトーン領域１６とクロム領域１７とでは、ハ
ーフトーン位相シフトマスク１５を通過した露光光に位
相差が生じるため、クロム領域１７内に形成したフォー
カス管理パターン１８は、ハーフトーン領域１６に対し
てフォーカス位置ずれが生じる。As shown in FIG. 4, when the halftone phase shift mask 15 is used, the halftone region 1
When a chrome area (Cr area) 17 for completely blocking exposure light is provided around the body circuit pattern 6 and a focus management pattern 18 is formed in the chrome area 17,
As shown in FIG. 3, when the focus management pattern 13 is set on the step 12, the focus position of the focus management pattern 13 is shifted to the plus focus side with respect to the focus position of the main circuit pattern 14. In addition, a focus position shift between the main circuit pattern and the focus management pattern can be generated. That is, since a phase difference occurs in the exposure light passing through the halftone phase shift mask 15 between the halftone region 16 and the chrome region 17, the focus management pattern 18 formed in the chrome region 17 is Focus position shift occurs.
【００２２】なお、第１の実施の形態では、レジストパ
ターンのテーパ角が検出し易いラインとスペースの比が
１：２以上の孤立に近いパターンを用いたが、それ以外
のレジストパターンでも同様に実施できる。また、半導
体基板上のレジストパターンのテーパ角を求めるために
電子線測長器を用いたが、図５に示すように、レジスト
パターン１１上にコヒーレント光を照射し、レジストパ
ターンから回折した多次の光強度を検出し、下記に示す
ように逆フーリエ変換によりレジストパターン形状を求
めることによりレジストパターンのテーパ角を算出する
ことができる。なお、図５中、２０，２１，２２は光検
出器、Ｌ0 は０次光、Ｌ1 は＋１次光、Ｌ2 は−１次
光、Ｌ3 は＋２次光、Ｌ 4 は−２次光である。In the first embodiment, the resist pattern
The ratio of line to space where the taper angle of the turn is easy to detect
1: 2 or more isolated patterns were used, but other than that
The same can be applied to the resist pattern of (1). Also semi-conductive
The taper angle of the resist pattern on the substrate
An electron beam measuring device was used, but as shown in FIG.
The pattern 11 is irradiated with coherent light,
Detects the multi-order light intensity diffracted from the turn and shown below
Resist pattern shape by inverse Fourier transform
To calculate the taper angle of the resist pattern
be able to. In FIG. 5, 20, 21 and 22 are optical detectors.
Dispenser, L0Is the zero-order light, L1Is the + 1st order light, LTwoIs -1 order
Light, LThreeIs + 2nd order light, L FourIs a secondary light.
【００２３】ε＝a/b,δ＝２πd/λ, η＝(b-a-2c)/bす
ると、 Ｉ1/Ｉ0 ＝（sin2πε-2sin πε×sin πη×cos2δ＋sin2πη）／｛π2 （ ε2 ＋２εη×cos2δ＋η2 ）｝・・・ Ｉ0 ＝（sin2πε＋2sinπε×sin πη×cos2δ＋sin2２πη）／４｛sin2π ε-2sin πε×sin πη×cos2δ＋sin2２πη｝・・・ Ｉn /I0 ＝（sin2n πε-2×(-1)n sin(n πε）×sin(n πη) ×cos2δ＋si n2n πη）／｛n2π2(ε2 ＋２εηcos2δ＋η2 ）｝・・・ なお、Ｉ0 は０次回析光強度、Ｉ1 は１次回析光強度、
Ｉn はｎ次回析光強度である。If ε = a / b, δ = 2πd / λ, η = (ba−2c) / b, then I 1 / I 0 = (sin 2 πε− 2 sin πε × sin πη × cos 2 δ + sin 2 πη) / {Π 2 (ε 2 + 2εη × cos 2 δ + η 2 )} I 0 = (sin 2 πε + 2 sin πε × sin πη × cos 2 δ + sin 2 2πη) / 4 ／ sin 2 π ε-2sin πε × sin πη × cos 2 δ + sin 2 2πη} ··· I n / I 0 = (sin 2 n πε-2 × (-1) n sin (n πε) × sin (n πη) × cos 2 δ + si n 2 n πη) / {n 2 π 2 (ε 2 + 2εη cos 2 δ + η 2 )｝ ... where I 0 is the intensity of the first-order diffraction, I 1 is the intensity of the first-order diffraction,
I n is the n-order diffracted light intensity.
【００２４】上式を連立させることによりε，
δ，ηが求められ、その結果レジストのテーパ角を求め
ることができる。 第２の実施の形態 この発明の第２の実施の形態を図６ないし図１０を用い
て説明する。図６は、フォーカス位置ずれ検出用として
用いる矩形パターン２５であり、Ｌ h は短辺、Ｌv は長
辺を示している。By making the above equations simultaneous, ε,
δ and η are determined, and as a result, the taper angle of the resist is determined.
Can be Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Will be explained. FIG. 6 is for detecting a focus position shift.
A rectangular pattern 25 to be used; hIs the short side, LvIs long
The sides are shown.
【００２５】第７図は、短辺Ｌh と長辺Ｌv の比率がほ
ぼ１：２の矩型パターンの露光光強度のシミュレーショ
ン結果を示しており、（ａ）はベストフォーカス時、
（ｂ）は０．６μｍデフォーカス時である。また、図中
の数値は相対光強度を示している。デフォーカスによ
り、短辺Ｌh と長辺Ｌv の比率が変化することがわか
る。図８に、フォーカスを変化させた時の短辺Ｌh と長
辺Ｌv の比率を図７の光強度シミュレーションにより求
めたものを示す。図８より、フォーカス位置ずれに対し
て短辺Ｌh と長辺Ｌv の寸法比率が変化するために、矩
型パターン２５の短辺Ｌh と長辺Ｌv の寸法の比率を測
定することにより、フォーカス位置ずれを測定すること
ができる。[0025] FIG. 7 is the ratio of the short side L h and the long side L v is approximately 1: shows a simulation result of the exposure light intensity of the second rectangular shaped pattern, (a) shows the time of best focus,
(B) is at the time of defocusing of 0.6 μm. Numerical values in the figure indicate relative light intensities. By defocusing, the ratio of the short side L h and the long side L v it can be seen that change. Figure 8 shows a ratio of a short side L h and the long side L v when changing the focus as determined by the light intensity simulation of FIG. From FIG. 8, in order to dimension the ratio of the short side L h and the long side L v changes with respect to the focus position shift, measuring the ratio of the dimension of the short side L h and the long side L v of rectangular-shaped pattern 25 Thus, the focus position shift can be measured.
【００２６】なお、第２の実施の形態では、フォーカス
位置ずれ検出用として矩型パターン２５を用いたが、図
９に示すように、フォーカス位置ずれによる寸法変化比
率を高めるために、矩型パターン２５の周辺に補助パタ
ーン２６を設けてもよい。すなわち、補助パターン２６
による光学的な干渉効果により、短辺方向と長辺方向の
解像性能差を強調することが可能となり、その結果、フ
ォーカス位置ずれによる寸法変化比率を高めることがで
きる。In the second embodiment, the rectangular pattern 25 is used for detecting the focus position deviation. However, as shown in FIG. 9, in order to increase the dimensional change ratio due to the focus position deviation, the rectangular pattern 25 is used. Auxiliary pattern 26 may be provided around 25. That is, the auxiliary pattern 26
Can enhance the difference in resolution performance between the short side direction and the long side direction, and as a result, the dimensional change ratio due to the focus position shift can be increased.
【００２７】また、図１０に示すように、補助パターン
として、下記の数式に示す各輪の半径Ｓi を有するゾ
ーンプレートパターン２７を設置することもできる。 Ｓi ＝√(nλf)・・・ ただし、ｆはゾーンプレートの焦点距離である。このよ
うに、ゾーンプレートパターン２７を用いることによ
り、光学的干渉効果をより一層高めることが可能とな
り、フォーカス位置ずれに対する寸法変換差を向上する
ことができる。As shown in FIG. 10, a zone plate pattern 27 having a radius S i of each wheel shown in the following equation can be provided as an auxiliary pattern. S i = √ (nλf) where f is the focal length of the zone plate. As described above, by using the zone plate pattern 27, the optical interference effect can be further enhanced, and the dimensional conversion difference with respect to the focus position shift can be improved.
【００２８】[0028]
【発明の効果】請求項１または請求項２記載のパターン
形成異常検出方法によると、縮小投影露光装置により半
導体基板上に形成されたレジストパターンのテーパ角を
算出することにより、縮小投影露光装置のフォーカス位
置ずれを測定できる。よって、半導体集積回路パターン
の露光工程における露光装置のプラスデフォーカス側の
フォーカス位置ずれ量を定量的に計測することができ
る。その結果、得られたフォーカス位置ずれ量に基づい
て露光装置のフォーカスオフセット値を補正することに
より、従来計測できていなかったプラスデフォーカスに
よるパターン形成異常を防止することができる。According to the pattern formation abnormality detecting method of the present invention, the taper angle of the resist pattern formed on the semiconductor substrate is calculated by the reduction projection exposure apparatus, so that the reduction projection exposure apparatus can be used. Focus position deviation can be measured. Therefore, it is possible to quantitatively measure the amount of focus position shift on the plus defocus side of the exposure apparatus in the semiconductor integrated circuit pattern exposure process. As a result, by correcting the focus offset value of the exposure device based on the obtained focus position shift amount, it is possible to prevent pattern formation abnormality due to plus defocus, which could not be measured conventionally.
【００２９】請求項３または請求項４記載のパターン形
成異常検出方法によると、レジストパターンからの回折
光を検出してレジストパターンのテーパ角を算出するこ
とにより、縮小投影露光装置のフォーカス位置ずれを測
定できる。よって、半導体集積回路パターンの露光工程
における露光装置のプラスデフォーカス側のフォーカス
位置ずれ量を定量的に計測することができる。その結
果、得られたフォーカス位置ずれ量に基づいて露光装置
のフォーカスオフセット値を補正することにより、従来
計測できていなかったプラスデフォーカスによるパター
ン形成異常を防止することができる。According to the third or fourth aspect of the present invention, the focus position deviation of the reduced projection exposure apparatus is calculated by detecting the diffracted light from the resist pattern and calculating the taper angle of the resist pattern. Can be measured. Therefore, it is possible to quantitatively measure the amount of focus position shift on the plus defocus side of the exposure apparatus in the semiconductor integrated circuit pattern exposure process. As a result, by correcting the focus offset value of the exposure device based on the obtained focus position shift amount, it is possible to prevent pattern formation abnormality due to plus defocus, which could not be measured conventionally.
【００３０】請求項５記載のパターン形成異常検出方法
によると、請求項１の効果に加え、レジストパターンの
テーパ角の検出がし易くなる。請求項６記載のパターン
形成異常検出方法によると、請求項１の効果に加え、半
導体基板上の段差上にレジストパターンを形成したの
で、マイナスデフォーカス側でのレジスト断面形状の変
化がほとんどないレジストを用いる場合でも、プラスデ
フォーカス側に設定でき、レジストパターンのテーパ角
を算出することができる。よって、フォーカス位置ずれ
量を定量的に計測することができ、パターン形成異常を
防止することができる。According to the pattern forming abnormality detecting method of the fifth aspect, in addition to the effect of the first aspect, the taper angle of the resist pattern can be easily detected. According to the pattern formation abnormality detecting method of the sixth aspect, in addition to the effect of the first aspect, since the resist pattern is formed on the step on the semiconductor substrate, the resist cross-sectional shape on the minus defocus side hardly changes. Can be set on the plus defocus side, and the taper angle of the resist pattern can be calculated. Therefore, the focus position shift amount can be quantitatively measured, and abnormal pattern formation can be prevented.
【００３１】請求項７記載のパターン形成異常検出方法
によると、請求項１の効果に加え、ハーフトーン位相シ
フトマスク上に形成されたクロム領域にレジストパター
ンを形成することで、フォーカス位置をプラスデフォー
カス側に設定でき、レジストパターンのテーパ角を算出
することができる。請求項８記載のパターン形成異常検
出方法によると、矩型パターンの短辺寸法と長辺寸法の
比率よりフォーカス位置ずれを測定できる。よって、半
導体集積回路パターンの露光工程における露光装置のプ
ラスデフォーカス側のフォーカス位置ずれ量を定量的に
計測することができる。その結果、得られたフォーカス
位置ずれ量に基づいて露光装置のフォーカスオフセット
値を補正することにより、従来計測できていなかったプ
ラスデフォーカスによるパターン形成異常を防止するこ
とができる。According to the pattern forming abnormality detecting method according to the seventh aspect, in addition to the effect of the first aspect, by forming a resist pattern in a chromium region formed on a halftone phase shift mask, the focus position can be positively shifted. It can be set on the focus side, and the taper angle of the resist pattern can be calculated. According to the pattern formation abnormality detection method of the present invention, it is possible to measure the focus position deviation from the ratio of the short side dimension to the long side dimension of the rectangular pattern. Therefore, it is possible to quantitatively measure the amount of focus position shift on the plus defocus side of the exposure apparatus in the semiconductor integrated circuit pattern exposure process. As a result, by correcting the focus offset value of the exposure device based on the obtained focus position shift amount, it is possible to prevent pattern formation abnormality due to plus defocus, which could not be measured conventionally.
【００３２】請求項９記載のパターン形成異常検出方法
によると、請求項８の効果に加え、矩型パターンの周辺
に補助パターンを配置することで、補助パターンによる
光学的な干渉効果により、短辺方向と長辺方向の解像性
能差を強調することが可能となり、フォーカス位置ずれ
による寸法変化比率を高めることができる。請求項１０
記載のパターン形成異常検出方法によると、請求項９の
効果に加え、ゾーンプレートパターンを用いることによ
り、光学的干渉効果をより一層高めることが可能とな
り、フォーカス位置ずれに対する寸法変換差を向上する
ことができる。According to the pattern forming abnormality detecting method of the ninth aspect, in addition to the effect of the eighth aspect, by arranging the auxiliary pattern around the rectangular pattern, the short side due to the optical interference effect by the auxiliary pattern. It is possible to emphasize the difference in resolution performance between the direction and the long side direction, and it is possible to increase the dimensional change ratio due to a focus position shift. Claim 10
According to the pattern formation abnormality detection method described above, in addition to the effect of the ninth aspect, by using the zone plate pattern, the optical interference effect can be further enhanced, and the dimensional conversion difference with respect to the focus position shift can be improved. Can be.
【図１】この発明の第１の実施の形態における半導体集
積回路パターンのフォーカス管理方法の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a focus management method for a semiconductor integrated circuit pattern according to a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の第１の実施の形態におけるレジスト
パターンエッジの傾斜角とフォーカス位置の関係を示す
グラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between a tilt angle of a resist pattern edge and a focus position according to the first embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第１の実施の形態における半導体基
板の段差上のフォーカス管理パターンの配置図である。FIG. 3 is a layout diagram of a focus management pattern on a step of a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第１の実施の形態におけるハーフト
ーン位相シフトマスク上のフォーカス管理パターンの配
置図である。FIG. 4 is a layout diagram of a focus management pattern on a halftone phase shift mask according to the first embodiment of the present invention.
【図５】この発明の第１の実施の形態における回折光強
度を検出することによりレジストのテーパ角を検出する
原理図である。FIG. 5 is a principle diagram of detecting a resist taper angle by detecting a diffracted light intensity according to the first embodiment of the present invention.
【図６】この発明の第２の実施の形態における半導体集
積回路パターンのフォーカス管理パターンの平面図であ
る。FIG. 6 is a plan view of a focus management pattern of a semiconductor integrated circuit pattern according to a second embodiment of the present invention.
【図７】この発明の第２の実施の形態における短辺と長
辺の比率がほぼ１：２の矩型パターンの露光光強度のシ
ミュレーション結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of exposure light intensity of a rectangular pattern having a ratio of a short side to a long side of approximately 1: 2 according to the second embodiment of the present invention.
【図８】この発明の第２の実施の形態における短辺と長
辺の比率とデフォーカス量との関係を示すグラフであ
る。FIG. 8 is a graph showing a relationship between a ratio between a short side and a long side and a defocus amount according to the second embodiment of the present invention.
【図９】この発明の第２の実施の形態における半導体集
積回路パターンのフォーカス管理パターンの変形例の平
面図である。FIG. 9 is a plan view of a modified example of the focus management pattern of the semiconductor integrated circuit pattern according to the second embodiment of the present invention.
【図１０】この発明の第２の実施の形態における半導体
集積回路パターンのフォーカス管理パターンの変形例の
平面図である。FIG. 10 is a plan view of a modified example of the focus management pattern of the semiconductor integrated circuit pattern according to the second embodiment of the present invention.
【図１１】従来の寸法管理方法における寸法とフォーカ
ス位置の関係を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a relationship between a dimension and a focus position in a conventional dimension management method.
【図１２】従来のレジストパターンの断面形状図であ
る。FIG. 12 is a sectional view of a conventional resist pattern.
１０ 半導体基板 １１ レジスト １２ 段差 １３ フォーカス管理パターン １４ 本体回路パターン １５ ハーフトーン位相シフトマスク １６ ハーフトーン領域 １７ クロム領域 １８ フォーカス管理パターン ２０，２１，２２ 光検出器 ２５ 矩形パターン ２６ 補助パターン ２７ ゾーンプレートパターン Reference Signs List 10 semiconductor substrate 11 resist 12 step 13 focus management pattern 14 body circuit pattern 15 halftone phase shift mask 16 halftone area 17 chrome area 18 focus management pattern 20, 21, 22 photodetector 25 rectangular pattern 26 auxiliary pattern 27 zone plate pattern
Claims (10)
ーカス位置の関係を求めておく工程と、縮小投影露光装
置により半導体基板上に形成されたレジストパターンの
テーパ角を算出する工程と、前記テーパ角に基づき前記
レジストパターンエッジの傾斜角とフォーカス位置の関
係より前記縮小投影露光装置のフォーカス位置ずれを測
定する工程とを含むパターン形成異常検出方法。A step of calculating a relationship between an inclination angle of a resist pattern edge and a focus position; a step of calculating a taper angle of a resist pattern formed on a semiconductor substrate by a reduction projection exposure apparatus; Measuring the focus position deviation of the reduction projection exposure apparatus from the relationship between the inclination angle of the resist pattern edge and the focus position on the basis of the pattern formation abnormality detection method.
ーン上に電子線を走査し、得られた信号波形より前記レ
ジストパターンのテーパ角を算出することを特徴とする
請求項１記載のパターン形成異常検出方法。2. The pattern forming abnormality according to claim 1, wherein an electron beam is scanned on a resist pattern formed on the semiconductor substrate, and a taper angle of the resist pattern is calculated from an obtained signal waveform. Detection method.
ーン上にコヒーレント光を照射し、前記レジストパター
ンからの回折光を検出することにより前記レジストパタ
ーンのテーパ角を算出することを特徴とする請求項１記
載のパターン形成異常検出方法。3. The taper angle of the resist pattern is calculated by irradiating coherent light onto a resist pattern formed on a semiconductor substrate and detecting diffracted light from the resist pattern. 2. The method for detecting a pattern formation abnormality according to 1.
折光強度比を求めることにより、レジストパターンのテ
ーパ角を算出することを特徴とする請求項３記載のパタ
ーン形成異常検出方法。4. The pattern formation abnormality according to claim 3, wherein a taper angle of the resist pattern is calculated by calculating a diffracted light intensity ratio of the 0th-order light, the first-order light, the second-order light, and the nth-order light. Detection method.
ーンがラインに対するスペースの比が２以上であること
を特徴とする請求項１記載のパターン形成異常検出方
法。5. The pattern formation abnormality detecting method according to claim 1, wherein the resist pattern formed on the semiconductor substrate has a ratio of a space to a line of 2 or more.
ストパターンを形成することを特徴とする請求項１記載
のパターン形成異常検出方法。6. The method according to claim 1, wherein a resist pattern is formed on a step formed on the semiconductor substrate.
されたクロム領域にレジストパターンを形成することを
特徴とする請求項１記載のパターン形成異常検出方法。7. The method according to claim 1, wherein a resist pattern is formed in a chrome region formed on the halftone phase shift mask.
辺寸法の比率とフォーカス位置の関係を求めておく工程
と、縮小投影露光装置により半導体基板上に矩型のレジ
ストパターンを形成する工程と、前記矩型パターンの短
辺寸法と長辺寸法の比率に基づき前記矩型のレジストパ
ターンの短辺寸法と長辺寸法の比率とフォーカス位置の
関係より前記縮小投影露光装置のフォーカス位置ずれを
測定する工程とを含むパターン形成異常検出方法。8. A step of obtaining a relationship between a ratio of a short side dimension to a long side dimension of a rectangular resist pattern and a focus position, and a step of forming a rectangular resist pattern on a semiconductor substrate by a reduction projection exposure apparatus. And, based on the ratio of the short side dimension to the long side dimension of the rectangular pattern, the focus position shift of the reduced projection exposure apparatus based on the relationship between the ratio of the short side dimension to the long side dimension of the rectangular resist pattern and the focus position. Measuring a pattern formation abnormality including a step of measuring.
置していることを特徴とする請求項８記載のパターン形
成異常検出方法。9. The pattern formation abnormality detecting method according to claim 8, wherein an auxiliary pattern is arranged around the rectangular pattern.
ンであることを特徴とする請求項９記載のパターン形成
異常検出方法。10. The pattern formation abnormality detecting method according to claim 9, wherein the auxiliary pattern is a zone plate pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8311628A JPH10154647A (en) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | Pattern forming anomalies detecting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8311628A JPH10154647A (en) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | Pattern forming anomalies detecting method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154647A true JPH10154647A (en) | 1998-06-09 |
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ID=18019559
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8311628A Pending JPH10154647A (en) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | Pattern forming anomalies detecting method |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JPH10154647A (en) |
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