JPH10154647A - パターン形成異常検出方法 - Google Patents
パターン形成異常検出方法Info
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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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- resist
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 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得る。 【解決手段】 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１０上に形成されたレジストパターン１１
のテーパ角θを算出し、テーパ角θ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。
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得る。 【解決手段】 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１０上に形成されたレジストパターン１１
のテーパ角θを算出し、テーパ角θ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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
積回路パターンのフォーカス管理方法の説明図である。
【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。
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。
【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。
板の段差上のフォーカス管理パターンの配置図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ス位置の関係を示すグラフである。
【図１２】従来のレジストパターンの断面形状図であ
る。
る。
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
Claims (10)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 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。 - 【請求項３】 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、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。 - 【請求項４】 ０次光と、１次，２次および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請求項３記載のパタ
ーン形成異常検出方法。 - 【請求項５】 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
を特徴とする請求項１記載のパターン形成異常検出方
法。 - 【請求項６】 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請求項１記載
のパターン形成異常検出方法。 - 【請求項７】 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
特徴とする請求項１記載のパターン形成異常検出方法。 - 【請求項８】 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。 - 【請求項９】 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請求項８記載のパターン形
成異常検出方法。 - 【請求項１０】 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請求項９記載のパターン形成
異常検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8311628A JPH10154647A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | パターン形成異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8311628A JPH10154647A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | パターン形成異常検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154647A true JPH10154647A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=18019559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8311628A Pending JPH10154647A (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | パターン形成異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10154647A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002050562A (ja) * | 2000-08-03 | 2002-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体製造装置、半導体装置の製造方法、及び半導体装置 |
| KR20030047690A (ko) * | 2001-12-03 | 2003-06-18 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
| JP2003282395A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フォトリソグラフィーの露光方法 |
| WO2005001912A1 (ja) * | 2003-05-29 | 2005-01-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | パターン露光におけるフォーカスずれ量の測定方法およびパターン露光方法 |
| JP2008028389A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Asml Netherlands Bv | インスペクション方法およびインスペクション装置、リソグラフィ装置、リソグラフィ処理セルならびにデバイス製造方法 |
| JP2008026656A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Fujitsu Ltd | フォトマスク、焦点計測装置及び方法 |
| JP2008053413A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 焦点ずれ測定方法及び焦点位置合せ方法 |
| US7414713B2 (en) | 2003-09-29 | 2008-08-19 | Fujitsu Limited | Method of measuring focal point, instrument used therefor, and method of fabricating semiconductor device |
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| US9182682B2 (en) | 2008-12-30 | 2015-11-10 | Asml Netherlands B.V. | Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method |
| CN114760453A (zh) * | 2022-04-30 | 2022-07-15 | 深圳市当智科技有限公司 | 投影画面清晰度的调整方法和投影装置 |
-
1996
- 1996-11-22 JP JP8311628A patent/JPH10154647A/ja active Pending
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