JP3630852B2 - Pattern formation state detection apparatus and projection exposure apparatus using the same - Google Patents
Pattern formation state detection apparatus and projection exposure apparatus using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP3630852B2 JP3630852B2 JP13961096A JP13961096A JP3630852B2 JP 3630852 B2 JP3630852 B2 JP 3630852B2 JP 13961096 A JP13961096 A JP 13961096A JP 13961096 A JP13961096 A JP 13961096A JP 3630852 B2 JP3630852 B2 JP 3630852B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- photosensitive
- formation state
- exposure
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン形成状態検出装置及びそれを用いた投影露光装置に関し、例えばICやLSI等の半導体デバイスやCCD等の撮像デバイスや液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造する工程のうち、リソグラフィー工程において使用される投影露光装置の露光状態を測定し、リアルタイム又は迅速に最適な露光条件を決定し、露光する際に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、IC,LSI等の半導体デバイスの高集積化がますます加速度を増しており、これに伴う半導体ウエハの微細加工技術の進展も著しい。この微細加工技術としてマスク(レチクル)の回路パターン像を投影光学系(投影レンズ)により感光基板上に形成し、感光基板をステップ&リピート方式で露光する縮小投影露光装置(ステッパー)が種々と提案されている。
【0003】
このステッパーにおいては、レチクル上の回路パターンを所定の縮小倍率を持った投影光学系を介してウエハ面上の所定の位置に縮小投影して転写を行い、1回の投影転写終了後、ウエハが載ったステージを所定の量、移動して再び転写を行うステップを繰り返してウエハ全面の露光を行っている。
【0004】
一般に投影光学系を有したステッパーを用いて微細な回路パターンの転写を行うにはウエハ面への露光量やウエハのフォーカス位置(投影光学系の光軸方向の位置)等の露光条件を適切に設定することが重要になってくる。
【0005】
この為、従来のステッパーでは量産工程に入る前の試し焼き工程(センドアヘッド)で1ショット毎に露光条件、即ちフォーカス位置と露光量(シャッター時間)の少なくとも一方を変えながら感光基板に焼き付けた後、感光基板を現像して直線上のパターンの線幅を光学顕微鏡や線幅測定装置で計測することで最適な露光条件を決定している。
【0006】
例えば、ウエハ上のショット領域の配列の横方向についてはフォーカス値を一定にして露光量(シャッター時間)を一定量ずつ変えて露光を行い、ショット配列の縦方向には露光量を一定にしてフォーカス値を一定量ずつ変えて露光している。
【0007】
そして現像後に形成された各ショット内のライン(L)&スペース(S)のレジストパターン(L&Sパターン)の線幅を走査型電子顕微鏡(SEM)で測長して検出し、これにより投影レンズの最適焦点位置と最適露光量を算出している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来のステッパーにおいて最適な露光条件(露光量やフォーカス位置)を設定するにはウエハ上に形成したレジストパターンの線幅をSEM等で計測している為、処理時間が多くかかるという問題点があった。
【0009】
本発明は、露光によるレジストの感光状態(潜像)あるいは現像後のL&S等の感光パターンの形成状態を入射光束の変化,例えば反射光の強度の変化や偏光状態の変化を利用して測定し、その測定値から最適な露光条件を決定し、その最適露光条件でウエハを量産露光していくことにより短時間で最適な露光条件を設定することができ、高集積度の投影パターンが容易に得られるパターン形成状態検出装置及びそれを用いた投影露光装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明のパターン形成状態検出装置は、物体に塗布された感光体に光学系を介して周期的パターンを感光させることにより形成された感光パターンの形成状態を検出する装置において、
該感光パターンに光束を照射する照射手段と、
該感光パターンからの光束を受光する受光手段と、
該受光手段により受光される光束の偏光状態の変化を検出し、該検出結果に基づき該感光パターンの形成状態を求める処理手段と、を有していることを特徴としている。
【0011】
請求項2の発明は請求項1の発明において、前記感光パターンの形成状態は該感光パターンのデューティであることを特徴としている。
【0012】
請求項3の発明は請求項1の発明において、前記入射光束の波長は前記露光光の波長と異なっていることを特徴としている。
【0013】
請求項4の発明のパターン形成状態検出装置は、物体に塗布された感光体に光学系を介して周期的パターンを感光させることにより形成された感光パターンの形成状態を検出する装置において、
該感光パターンに光束を照射する照射手段と、
該感光パターンからの光束を受光する受光手段と、
該受光手段により受光される光束の波長毎の反射率の変化を検出し、該検出結果に基づき該感光パターンの形成状態を求める処理手段と、を有していることを特徴としている。
【0014】
請求項5の発明の投影露光装置は、露光光で照明した第1物体面上の周期的パターンを投影光学系により感光体を塗布した第2物体面上に投影露光し、感光パターンを形成する投影露光装置において、前記感光パターンの形成状態を検出する請求項1〜4のいずれか1項記載のパターン形成状態検出装置を有することを特徴としている。
【0015】
請求項6の発明は請求項5の発明において、異なる複数の露光条件で形成した複数の感光パターンの形成状態を、前記パターン形成状態検出装置で検出することを特徴としている。
【0016】
請求項7の発明は請求項5又は6の発明において、前記感光体はレジストであり、前記感光パターンは潜像又は現像処理後に形成されるレジストの凹凸段差であることを特徴としている。
【0017】
請求項8の発明は請求項5〜7のいずれか1項の発明において、前記露光条件は前記第2物体面上への露光量又は/及び該第2物体の前記投影光学系の光軸方向のフォーカス位置であることを特徴としている。
【0018】
請求項9の発明の投影露光方法は、異なる複数の露光条件で形成した複数の感光パターンの形成状態を請求項1〜4のいずれか1項記載のパターン形成状態検出装置を用いて検出し、前記検出結果を用いて第1物体面上のパターンを前記光学系を介して第2物体面上に投影露光することを特徴としている。
【0019】
請求項10の発明は請求項9の発明において、前記異なる複数の露光条件とは、前記第2物体面を露光する露光量と前記光学系の光軸方向の位置の少なくとも一方が異なることを特徴としている。
【0020】
請求項11の発明のデバイスの製造方法は、請求項9又は10記載の投影露光方法を用いてレチクル面上のパターンを前記光学系によりウエハ面上の感光体に投影露光する工程と、該ウエハを現像処理する工程とを有することを特徴としている。
【0038】
【発明の実施の形態】
まず本発明において第1物体(レチクル)面上のパターンを第2物体(ウエハ)に投影露光するときの最適な露光条件の設定方法の特徴について説明する。
【0039】
本発明ではL&Sパターン(周期的パターン)をレジストに転写した場合、
(イ).最適フォーカス位置
(ロ).最適露光量
におけるデューティ(レジスト残存部分とレジストのない部分の幅の和、つまりピッチに対するレジストの残存部分の幅の比率)が2:1になる原理を利用している。
【0040】
そこで本発明ではレチクル(R)に一方向に周期を持つ、例えばL&Sデューティ2:1の露光条件測定用の基準パターン(周期的パターン)を形成したマスクを用いて、その基準パターンの像をウエハ(W)へ露光量とフォーカスの少なくとも一方の条件を変えてウエハ上に順次露光している。
【0041】
そして、この露光によりできたウエハ上のレジスト内の潜像(露光により化学変化等を起こして屈折率が変化した部分で構成した像)若しくは現像後の凹凸パターン等の感光パターンに対し、光束入射手段より入射光束を照射し、該感光パターンからの信号光束を受光手段で受光している。受光手段からの信号を用いて入射光束の変化(入射光束の偏光状態の変化や強度の変化等)を検出し、感光パターンの形成状態を処理手段で求めている。そして処理手段からの信号に基づいて制御手段によりウエハ面への露光条件(露光量やウエハの光軸方向の位置等)を制御している。
【0042】
次に入射光束の変化として入射光束の偏光状態の変化を用いた場合を例にとり説明する。
【0043】
感光パターンに対し、所定の波長と所定の偏光状態を持つ光束を所定の入射角でレジストに入射させている。
【0044】
その光束がレジスト内を透過し、ウエハ基盤上で反射し、更にレジストを再び透過して出射してきた光束及びレジスト表面で直接反射した光束とが合波してできた光束の偏光状態を測定している。
【0045】
一般に凹凸パターンより成る位相型の回折格子は、そのピッチ以上の波長では回折光を生じず、複屈折特性を持つことが知られている。
【0046】
本発明の実施形態では反射光を検出する場合を中心に示すが、レジストパターンのピッチが波長より大きいときは回折光を生じ、この回折光でも同様な測定ができる。
【0047】
次に本発明で用いている偏光解析法について説明する。
【0048】
今、格子厚をd、デューティ比をtとし、周期以上の波長を持つレーザー光が複屈折素子に垂直に入射したと仮定する。このとき、入射光の偏光状態が格子の溝に平行であるか垂直であるかによって複屈折素子の周期構造部分での屈折率n‖,n⊥は、それぞれ次式で与えられることが知られている(光学の原理III :ボルン・ウォルフ著)。今、格子の溝に平行な光に対する屈折率をn‖,垂直な光に対する屈折率をn⊥とすると、
【0049】
【数1】
となる。
【0050】
ここでn1,n2はそれぞれ格子のL(ライン部分)とS(スペース相当部分)の屈折率である。ライン部分Lとスペース部分Sはレジストの潜像の場合、Lがレジスト、Sが露光されたレジストであり、レジストを現像した場合、LがレジストでSが空気等の気体である。
【0051】
偏光解析のモデルはウエハ基盤上の所定の厚みの複屈折媒質の複屈折率を測定することに相当する。偏光解析法とは、このウエハ基盤上にP/S(P偏光/S偏光)の位相差0、振幅比1の直線偏光光を所定の角度θで入射させ、その反射光の位相差(Δ)と振幅比(Ψ)を測定し、予め測定したライン部分Lとスペース部分Sの屈折率n1,n2及びレジスト厚dを用いて屈折率n‖,n⊥を求めることができるものである。この偏光解析法により求まった屈折率n‖,n⊥の値から、上記式を用いてデューティtを求めている。この偏光解析法は公知であるので詳細は省略する。
【0052】
本発明の一実施形態ではこのように偏光解析法を利用してレジスト内の潜像パターン、若しくは現像後の凹凸パターンのデューティを測定している。
【0053】
本発明の一実施形態ではL&Sパターンを異なる露光条件で感光体面上に転写して複数の感光パターンを形成する工程と、前記複数の感光パターンに対し、順次前記光束を照射し、その反射光の偏光状態を検出し、前記偏光状態から感光パターンのデューティを算出する工程と、前記デューティが所望になる露光条件を決定する工程と、その露光条件でその後、複数のウエハに焼き付ける工程を含むことを特徴としている。
【0054】
次に本発明の実施形態を図を用いて説明する。図1は本発明の実施形態1の要部概略図、図2〜図6は図1の一部分を抽出したときの説明図である。
【0055】
本実施形態は感光パターンを介した入射光束の変化として偏光状態の変化を利用した場合である。
【0056】
図1において101は縮小型の投影レンズであり、後述する露光用の光源107からの露光光で照明したレチクル102面上の回路パターン102aをウエハ103上に投影している。104はウエハチャックであり、ウエハ103を吸着している。105は粗微動ステージ(Zステージ)であり、ウエハチャック104をZ方向に粗微動させている。106はXYステージ(ウエハステージ)であり、XY方向にウエハチャック104を移動させている。107は露光用の光源である。108は構造体であり、光源107,レチクル102,投影レンズ101及びウエハステージ106等を支えている。
【0057】
次に本実施形態で用いているウエハ103の投影レンズ101の光軸方向の位置、即ちフォーカス位置を検出する為のフォーカス位置制御装置とレチクル102を露光光で照明する際の露光量制御装置とを有する制御手段について図4を参照して説明する。
【0058】
図4において201は半導体レーザ等の高輝度の光源である。光源201から出たレーザ光は折り曲げミラー208により方向を変えられた後、ウエハ103の表面に入力する。ウエハ103の測定点P1で反射した後、光束は折り曲げミラー209で方向を変えられた後、入射光束の2次元位置を検出する検出素子202に入射する。検出素子202は、例えばCCD等から成り、光束の入射位置を検知している。ウエハ103の表面のZ方向(投影レンズ101の光軸方向)の位置変化が検出素子202上の入射位置の位置ずれとなるようにして検出している。この検出素子202からの信号に基づいてフォーカス制御装置203はウエハ103のZ方向の位置、即ちフォーカス位置をZステージ105で制御している。
【0059】
206はシャッター開閉機構、207はハーフミラー、205は照度センサーであり、ハーフミラー207で反射した光源107からの光束の露光量を検出している。積算露光制御装置204は照度センサー205からの信号に基づいてシャッター開閉機構206を制御して光源107からの光束の通過量を制御している。これによりレチクル102を照射する露光量が予め設定した値となるように調整している。
【0060】
本実施形態では、このような露光量制御装置とフォーカス位置制御装置より成る制御手段を利用してレチクル102面上のパターンをウエハ103面上に投影する際の露光条件を制御している。
【0061】
次に光源107からの露光光で照明したレチクル102面上のパターンをウエハ103面上に投影する場合について説明する。
【0062】
図5はレチクル102面上の基準パターン(以下「パターン」という)102aの説明図である。パターン102aはライン(L)とスペース(S)より成るL&Sのパターン1021,1022を互いに直交させて構成している。
【0063】
本実施形態ではL&Sのパターン1021,1022より成るパターン102aを描画したレチクル102をレチクルステージにセットし、レジストを塗布したウエハ103をウエハチャック104にセットし、レチクル102のパターン102aをステップ&リピート方式でウエハ103上に順次露光していく。このとき前述したフォーカス制御装置203及び積算露光制御装置204を用いて図6に示すように1ショットである領域1031を順次焼き付けパターン1021,1022の潜像10312及び10311を焼き付ける。
【0064】
そしてX方向のショット位置に応じてfocusオフセットを予想最適位置を中心に一定量ずつ変えながらステップ移動し、Y方向のショットに対しては同様に、最適露光量(シャッター時間)を中心に露光量を変えながら露光していく。図6の例では説明の都合上、3×3のマトリックスであるが、このショット数は多い方が条件を出しやすくなる。
【0065】
図7は、このように順次露光したときのウエハ103のレジストの断面の説明図である。露光後のウエハ103のレジストは図7に示すようにレジスト内に潜像を形成する。潜像は露光光によってレジストが化学変化等で性質が変化して構成されたもので、一般にこの斜線で示した部分は露光した部分であり、この部分は屈折率が変化している。
【0066】
図7のマトリックス番地は図6のそれぞれに対応した位置での断面であり、(1),(2),(3)はそれぞれのチップのパターン像10312の断面を表している。
【0067】
次に露光後のウエハ103のレジストは図7に示すように潜像をウエハチャック104から外すことなく、光源部301,受光部302,ドライバー303,そして偏光処理装置304で構成される偏光解析装置300により入射光に対する反射光の振幅比Ψと位相差Δを測定している。
【0068】
図3は、このときの図1の偏光解析装置300の主要部分を抽出した概略図である。図11は図3の光路を展開した説明図である。図3,図11において照射手段としての光源部(光束入射手段)301は光源3011(ウエハ103上のL&Sピッチ以上の波長でHeNeレーザや半導体レーザばかりでなく、分光器の単色光でも良い)と偏光素子3012(グラムトムソン等)を有している。偏光素子3012はウエハ103に対し、P偏光成分(紙面に平行)とS偏光成分(紙面に垂直)が等量になるように紙面と偏光面が45度となるように設置している。従ってこの光束P,Sの位相差Δは0で、振幅比Ψは1である。
【0069】
受光部(受光手段)302は異方性の軸が光束305に直交したλ/4波長板3024、アナライザーであるところの偏光素子3022(グラムトムソン等)、光電変換素子3021とを有している。更にλ/4板3024は光束305方向を回転軸とする回転機構3023内に保持され、ドライバー303からの指令により一定速度で回転している。
【0070】
今、光源部301からの射出光305がウエハ103上のレジスト表面とウエハ表面で反射し、その合波光束がウエハ103上のレジストの複屈折率n1,n2等に応じてP,S偏光の位相差Δと振幅比Ψが変化する。
【0071】
その光束を回転するλ/4板3024とアナライザー3022を通してディテクタ3021で検出し、これにより処理手段304は位相差Δと振幅比Ψに応じた正弦波の電気信号を得て、その振幅と直流成分の大きさの正弦波の位相情報から上記Δ,Ψを求めている。
【0072】
以上のように、偏光解析法を利用して予め測定されているレジストの未露光部分の屈折率n1,被露光部分の屈折率をn2,レジストの厚みd,及び基盤の複素屈折率nsを与えることによりL&Sのレジストパターンを複屈折構造体として屈折率n⊥を求めている。
【0073】
更にデューティt⊥を屈折率n⊥の値から以下の式で求めている。
【0074】
屈折率n‖の値からデューティt‖は
t‖=(n‖**2−n2**2)/(n1**2−n2**2)
となる。この2値を次のように平均化して精度を高めている。
【0075】
t1=(t⊥+t‖)/2
通常は以上でデューティtを求めることができるが、レジストむらや下地の構造等による測定値の変動がある場合もあるので、図2の平面図に示すように前記のx方向からの偏光解析測定に対し、それに直交した、つまりy方向からの第2の偏光解析装置を構成し、第1の偏光解析装置(301,302)が測定した測定点と略同一点を同時に測定することにより以下のようにして精度向上を図っている。
【0076】
この場合もデューティt1を求めたときと同様に
t2=(t⊥+t‖)/2
となり、前述したデューティt1を使って、
t=(t1+t2)/2
と平均することにより、更にデューティtの測定精度を高めている。
【0077】
一方、図8はサンプルのL&Sを偏光解析によって得られたデューティとそのサンプルを現像し、SEMで測定した値を比較することにより最適露光条件を見出す方法の説明図である。これにより偏光解析法で発生する下地の構造等で発生するデューティのオフセットを計り、以降の測定ではこのオフセット値を差し引いた値を補正された正しい測定値としている。このSEMとの比較はプロセス等の条件が変わる最初に一度だけすれば良く、以後はSEMは必要としない。
【0078】
次に図9,図10に示す露光条件の最適化のフローチャートを説明する。図9は1枚のウエハに8×6個のチップ露光をし、その偏光解析結果をΔ−Ψマップ上に表した例である。例えば、ライン410上の測定点は露光量が一定でfocusが変化しているものであり、一方ライン401上の測定点は逆にfocusが一定で露光量が変化している場合を示している。
【0079】
このΔ−Ψのマップ上の四角枠AX内に示されたショットは、前述したようなSEM測定との対応により最適なデューティになっている範囲を示している。従って露光ショットを偏光解析法により測定し、Δ,Ψがこの枠AXに入れば最適デューティを示していることになる。
【0080】
以上をフロー化したのが図10である。まず、ウエハにレジストをコートする。このときレジストの厚みが分かっていなければ、このとき測定する。次に前述したようにステージをステップ移動しながらfocusと露光量(シャッター時間)を変えて試し焼きをする。
【0081】
次にウエハをウエハチャックから取り外すことなく、同様にステージを移動しながら偏光解析法で次々にショットを変えてΔ,Ψを測定する。偏光解析結果が図9で示された所定の範囲AXのΔ,Ψであれば、そのショットを焼き付けた露光条件を量産焼きの最適露光条件とする。
【0082】
この偏光解析方法によるデューティチェックをウエハの量産焼き付け工程内の途中で随時行い、歩留を上げている。
【0083】
本実施形態では以上のようにして最適な露光条件を設定した後にウエハを所定の現像処理工程を介して、これにより高集積度のデバイスを製造している。
【0084】
図12は本発明の実施形態2の説明図である。本実施形態では実施形態1に比べて露光装置上に物理的制約等がある場合に、偏光解析装置を露光装置のウエハステージ上とは別に設けている点が異なっているだけであり、その他の構成は同じである。
【0085】
図13は本発明の実施形態3の説明図である。実施形態1ではウエハ面上のレジストを現像しない潜像のままで偏光解析をしているのに対して、本実施形態ではレジストを現像してから偏光解析をしている点が実施形態1と異なっており、その他の構成は同じである。
【0086】
図14は本実施形態に係るレジスト現像後の感光パターンの断面形状の説明図である。図14から明かのように、本実施形態は実施形態1,2の潜像方式に比べて屈折率n2が略1.0の気体である為、L&Sの屈折率差が大きく取れるので、デューティの測定精度が有利であり、条件が厳しい場合、この方式が向いている。
【0087】
本実施形態では現像処理後の感光パターンを偏光解析して最適な露光条件を求めており、これにより従来のSEMを用いた場合に比べて短時間で最適な露光条件を求めている。
【0088】
図15は本実施形態のフローチャートである。図16は本発明の実施形態4の説明図である。本実施形態では実施形態1に比べてレジストの現像とSEMを同居させている点が異なっており、その他の構成は同じである。尚、本実施形態ではSEMは偏光解析法によるデューティ測定の更生用として現像したレジスト像を確認する必要が生じたときに使用している。
【0089】
図17は本発明の実施形態5の要部概略図である。本実施形態は感光パターンを介した入射光束の変化として、入射光束の波長を変化させた時の反射光束の強度の変化を用いた場合を示している。ここで入射光束の強度の変化としてレジスト膜の屈折率を用いて求めている。
【0090】
図17において図1で示した要素と同一要素には同符番を付している。同図において501はモノクロメーターであり、内蔵している不図示の白色光源を回折格子等で波長分散させスリットで切り出すことにより、ウエハ103上のレジスト膜の表裏面で干渉できる程度に短波長化した光束を放射している。502はレジストパターン(現像/潜像)の表裏面から反射干渉してきた光束の光量を検出する光電検出器である。503はモノクロメーター501の波長をドライブし、光電検出器502からの電気信号からレジストパターンの屈折率を演算し、その結果を中央処理装置109に送信するドライバ/処理装置である。ここで501は白色光源、502は分光反射率を求める分光器でもよい。
【0091】
次に本実施形態の動作原理を図18〜図21を用いて説明する。尚、ウエハ103上に塗布したレジストの膜厚は予め膜厚計で測定して求めている。又レジストパターンの屈折率を求めてからパターンのデューティを算出、更にフォーカス、露光量制御をするところは実施形態1と同一であるところから説明を省略する。
【0092】
まずレジストの屈折率n2 の測定原理について説明する。図18において媒質の屈折率を光の入射側から順にn1 ,n2 ,n3 とし、膜厚をdとする。使用波長(真空中での波長λ0 )の各々の入射角をθ1 ,θ2 ,θ3 とする。このときの振巾反射率γは次のようになる[参考:M.Born and E.Wolf 著,”Principles of Optics” 3rd edition,PERGAMON PRESS,62頁]。
【0093】
【数2】
ここでγ12は媒質1と2の境界でのフレネルの反射係数で、γ23は媒質2と3の境界でのフレネルの反射係数であり、βはβ=(2π/λ0 )・n2 ・d・ cosθ2 である。
【0094】
実際測定可能な量は、反射強度すなわちR=|γ|2 (通常反射率と呼ぶ)であり、次のようになる。
【0095】
【数3】
(2)式より、いま測定しようとする屈折率n2 は次のようになる。
【0096】
【数4】
ここでNは整数である。
【0097】
使用波長λ0 を変化させたときの反射率Rとn2 は図18(B)及び図18(C)のようになる。従って各波長での屈折率n2 の平均値n2AV を屈折率とすることにより、再現性の良い高精度な測定ができる。
【0098】
屈折率を高精度に測定するには、反射率の測定精度を挙げることが肝要である。本実施形態は反射率の測定精度向上を目的としている。
【0099】
測定精度の劣化原因として、以下のことが挙げられる。
【0100】
イ.迷光
ロ.光量検出器の変動
ハ.経時変化
本実施形態は、これらを自動的に補正することにより、測定精度を向上している。
【0101】
図19,図20,図21は測定原理の説明図である。図19は構成を、図20は処理プロセスを、図21は図20の処理プロセスの各プロセスでの信号を示したものである。
【0102】
図19において5001は分光器、5002は分光器での試料面からの各波長の反射率相当の出力信号を記憶するRAM1、5003はこの出力信号を計算処理するCPU1、5004は所定の膜の理想の反射率を計算し、その計算値をデータ処理するCPU2、5005はCPU2の処理後のデータを記憶するRAM2、5006はCPU1とRAM2の処理データからRAM1のデータを補正し更に膜厚計算をするCPU3、そして5007は膜厚計算結果を出力する出力機器から成り立つ。
【0103】
次にその作用について図20,図21を使って以下説明する。
【0104】
まず分光器からの各波長の反射率測定(図20のステップ5013)のデータすなわちRAM1のデータを、CPU1で高速フーリエ変換等によりデータの平滑化(図20のステップ5014)を行う。すなわち図21(A)の×印が測定値であり実線のf(λ)で示したのが平滑化した曲線である。
【0105】
ここでfは波長λの関数である。次のこのf(λ)の極大、極小値及びその中間レベルを求める(図20のステップ5015)。その方法は、まず極大点の点列を結び曲線max(λ)そして極小点の点列を結び曲線min(λ)を求めそして、その中間レベル
【0106】
【数5】
を求める。
【0107】
一方、予め、測定対象の膜の反射率の理論値すなわち各波長の理想反射率をCPU2で計算(図20のステップ5016)し、その曲線F(λ)から、極大値を結んだ曲線MAX(λ)、極小値を結んだ曲線MIN(λ)、そして中間レベルAVE(λ)を算出しておく(図20のステップ5017)。MAX(λ),MIN(λ),AVE(λ)はRAM2に入れる。
【0108】
以上からCPU3によってf(λ)を次のように修正し、f′(λ)とする。
【0109】
【数6】
前記測定精度劣化原因によって生ずる反射率データのゲイン変動を(4)式第1項で修正し(図20のステップ5018)、バイアス変動(図21(C)参照)を第2項で修正する(図20のステップ5019)。
【0110】
更にこの修正されたf′(λ)をRとして前記(3)式により屈折率n2 を算出する(図20のステップ5020)ことにより、反射率の測定を行っている。
【0111】
また同様の試料を繰り返し測定する場合は、図21(D)に示すように毎回max(λ),min(λ)そしてave(λ)を算出するには時間のロスとなるから、初回に測定した試料のデータを使い、修正することも可能である。
【0112】
第N回目の試料測定f′N (λ)を次式で計算する。なお添字1又はNは初回測定又はN回目の測定での値を示す。
【0113】
【数7】
このとき初回の試料は、第N回目の試料と全く同一である必要はない。すなわちfN (λ)にゲインとバイアスを与えることができれば良く、測定精度劣化原因の各項目が変動していない範囲であれば良い。
【0114】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、露光によるレジストの感光状態(潜像)あるいは現像後のL&S等の感光パターンの形成状態を入射光束の変化,例えば反射光の強度の変化や偏光状態の変化を利用して測定し、その測定値から最適な露光条件を決定し、その最適露光条件でウエハを量産露光していくことにより短時間で最適な露光条件を設定することができ、高集積度の投影パターンが容易に得られるパターン形成状態検出装置及びそれを用いた投影露光装置を達成することができる。
【0115】
特に従来のSEMを用いる方法に比べて、周期性を持つパターン、例えばL&Sパターンをレチクルに構成した露光条件測定用のレチクルを用いて、このパターンのレジスト像(現像する場合、若しくは現像しない潜像の場合)のデューティを反射光の情報を用いることにより最適露光条件を、高精度でしかも短時間で得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の要部断面図
【図2】本発明の実施形態1の部分の平面図
【図3】図1の偏光解析装置の一部分の説明図
【図4】露光装置におけるfocus検出と露光量制御の一部分の概略図
【図5】露光条件測定用のレチクルパターンの説明図
【図6】露光条件を振って焼いたウエハ上のレジスト潜像の説明図
【図7】図6のウエハのレジスト潜像の断面図
【図8】偏光解析装置による測定値のSEMによる更生の説明図
【図9】Δ−Ψマップ
【図10】偏光解析法を露光条件設定に適用した場合のフローチャートの説明図
【図11】偏光解析法構成の説明図
【図12】偏光解析装置を別置きした実施形態2の説明図
【図13】レジスト現像工程を入れた実施形態3の説明図
【図14】レジスト現像後の断面形状の説明図
【図15】現像工程を入れたフローチャートの説明図
【図16】SEMと隣接させた実施形態4の説明図
【図17】本発明の実施形態5の要部断面図
【図18】本発明に利用した分光反射率から膜厚を求める基本原理説明図
【図19】本発明の実施形態の構成を示すブロック図
【図20】本発明の実施形態の処理プロセスを示す説明図
【図21】本発明の実施形態の信号状態を示す説明図
【符号の説明】
101 縮小型の投影レンズ
102 レチクル
103 ウエハ
104 ウエハチャック
105 粗微動チルトZステージ
107 光源
108 フレーム
109 中央処理装置
201 フォーカス検知用光源
202 フォーカス検知用光電変換器
2031 フォーカス制御装置
2041 積算露光量検出回路
2042 積算露光量制御回路
301 偏光解析光源部
302 偏光解析受光部
303 回転ステージドライバー
304 偏光解析処理装置
501 光束入射手段
502 受光手段
503 処理手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern formation state detection apparatus and a projection exposure apparatus using the same, for example, a process for manufacturing a semiconductor device such as an IC or LSI, an imaging device such as a CCD, a display device such as a liquid crystal panel, or a device such as a magnetic head. Among these, the exposure state of a projection exposure apparatus used in the lithography process is measured, and the optimum exposure conditions are determined in real time or quickly, which is suitable for exposure.
[0002]
[Prior art]
In recent years, higher integration of semiconductor devices such as ICs and LSIs has been accelerated, and the progress of microfabrication technology for semiconductor wafers accompanying this has been remarkable. As this fine processing technology, various reduction projection exposure apparatuses (steppers) that form circuit pattern images of a mask (reticle) on a photosensitive substrate by a projection optical system (projection lens) and expose the photosensitive substrate by a step-and-repeat method are proposed. Has been.
[0003]
In this stepper, the circuit pattern on the reticle is reduced and projected to a predetermined position on the wafer surface via a projection optical system having a predetermined reduction magnification, and after one projection transfer is completed, the wafer is The entire surface of the wafer is exposed by repeating the step of moving the stage placed by a predetermined amount and transferring again.
[0004]
In general, in order to transfer a fine circuit pattern using a stepper having a projection optical system, the exposure conditions such as the exposure amount on the wafer surface and the focus position of the wafer (position in the optical axis direction of the projection optical system) are appropriately set. Setting is important.
[0005]
For this reason, in the conventional stepper, after printing on the photosensitive substrate while changing at least one of the exposure conditions, that is, the focus position and the exposure amount (shutter time) for each shot in the trial printing process (send head) before entering the mass production process. The optimal exposure conditions are determined by developing the photosensitive substrate and measuring the line width of the pattern on a straight line with an optical microscope or a line width measuring device.
[0006]
For example, in the horizontal direction of the shot area array on the wafer, exposure is performed by changing the exposure amount (shutter time) by a constant amount while keeping the focus value constant, and the exposure amount is constant in the vertical direction of the shot array. Exposure is performed by changing the value by a certain amount.
[0007]
Then, the line width of the resist pattern (L & S pattern) of the line (L) & space (S) in each shot formed after development is measured and detected by a scanning electron microscope (SEM). The optimum focus position and the optimum exposure amount are calculated.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In order to set the optimum exposure conditions (exposure amount and focus position) in a conventional stepper, the line width of the resist pattern formed on the wafer is measured with an SEM or the like, which requires a long processing time. It was.
[0009]
The present invention measures the exposure state (latent image) of a resist by exposure or the formation state of a photosensitive pattern such as L & S after development using changes in incident light flux, for example, changes in intensity of reflected light and changes in polarization state. The optimum exposure conditions are determined from the measured values, and the wafers are mass-produced and exposed under the optimum exposure conditions, so that the optimum exposure conditions can be set in a short time, making it possible to easily project highly integrated projection patterns. It is an object of the present invention to provide a pattern formation state detection apparatus and a projection exposure apparatus using the pattern formation state detection apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The pattern formation state detection apparatus according to the first aspect of the present invention is an apparatus for detecting a formation state of a photosensitive pattern formed by exposing a photosensitive member applied to an object to a periodic pattern via an optical system.
Irradiating means for irradiating the photosensitive pattern with a luminous flux;
A light receiving means for receiving a light beam from the photosensitive pattern;
And processing means for detecting a change in the polarization state of the light beam received by the light receiving means and obtaining the formation state of the photosensitive pattern based on the detection result.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the formation state of the photosensitive pattern is a duty of the photosensitive pattern.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the wavelength of the incident light beam is different from the wavelength of the exposure light.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a pattern formation state detection apparatus for detecting a formation state of a photosensitive pattern formed by exposing a photosensitive member applied to an object to a periodic pattern via an optical system.
Irradiating means for irradiating the photosensitive pattern with a luminous flux;
A light receiving means for receiving a light beam from the photosensitive pattern;
And processing means for detecting a change in reflectance for each wavelength of the light beam received by the light receiving means and determining the formation state of the photosensitive pattern based on the detection result.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, a projection exposure apparatus projects and exposes a periodic pattern on a first object surface illuminated with exposure light onto a second object surface coated with a photosensitive member by a projection optical system, thereby forming a photosensitive pattern. The projection exposure apparatus includes the pattern formation state detection device according to any one of
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the pattern formation state detection device detects the formation states of a plurality of photosensitive patterns formed under a plurality of different exposure conditions.
[0016]
A seventh aspect of the invention is characterized in that, in the fifth or sixth aspect of the invention, the photosensitive member is a resist, and the photosensitive pattern is a latent image or an uneven step of a resist formed after development processing.
[0017]
The invention of claim 8 is the invention of any one of claims 5 to 7, wherein the exposure condition is an exposure amount on the second object plane or / and an optical axis direction of the projection optical system of the second object. It is characterized by the focus position.
[0018]
The projection exposure method of the invention of claim 9 detects the formation state of a plurality of photosensitive patterns formed under a plurality of different exposure conditions using the pattern formation state detection device according to any one of
[0019]
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the invention, the different exposure conditions are different in at least one of an exposure amount for exposing the second object plane and a position in the optical axis direction of the optical system. It is said.
[0020]
A device manufacturing method according to an eleventh aspect of the invention is a method of projecting and exposing a pattern on a reticle surface onto a photoconductor on a wafer surface by the optical system using the projection exposure method according to the ninth or tenth aspect, and the wafer. And a developing process.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the characteristics of the optimum exposure condition setting method when the pattern on the first object (reticle) surface is projected and exposed to the second object (wafer) in the present invention will be described.
[0039]
In the present invention, when the L & S pattern (periodic pattern) is transferred to the resist,
(I). Optimal focus position
(B). Optimal exposure
The principle in which the duty ratio (the sum of the width of the resist remaining portion and the portion without the resist, that is, the ratio of the width of the remaining portion of the resist to the pitch) is 2: 1 is used.
[0040]
Therefore, in the present invention, a mask in which a reticle (R) has a cycle in one direction, for example, a reference pattern (periodic pattern) for measuring exposure conditions with an L & S duty ratio of 2: 1 is formed, and an image of the reference pattern is transferred to the wafer. The wafer is sequentially exposed to (W) while changing at least one of the exposure amount and focus conditions.
[0041]
Then, the light beam is incident on the latent image in the resist on the wafer formed by this exposure (image formed by a portion where the refractive index is changed by causing a chemical change or the like by exposure) or a photosensitive pattern such as an uneven pattern after development. An incident light beam is irradiated from the means, and a signal light beam from the photosensitive pattern is received by the light receiving means. Changes in the incident light beam (changes in the polarization state of the incident light beam, changes in intensity, etc.) are detected using a signal from the light receiving means, and the formation state of the photosensitive pattern is obtained by the processing means. Based on the signal from the processing means, the control means controls the exposure conditions (such as the exposure amount and the position of the wafer in the optical axis direction) on the wafer surface.
[0042]
Next, the case where the change in the polarization state of the incident light beam is used as the change in the incident light beam will be described as an example.
[0043]
A light beam having a predetermined wavelength and a predetermined polarization state is incident on the resist at a predetermined incident angle with respect to the photosensitive pattern.
[0044]
Measure the polarization state of the light beam that is transmitted through the resist, reflected on the wafer substrate, and combined with the light beam that has been transmitted through the resist again and reflected directly on the resist surface. ing.
[0045]
In general, it is known that a phase-type diffraction grating composed of a concavo-convex pattern does not generate diffracted light at a wavelength longer than the pitch and has birefringence characteristics.
[0046]
In the embodiment of the present invention, the case where the reflected light is detected is mainly shown, but when the resist pattern pitch is larger than the wavelength, diffracted light is generated, and the same measurement can be performed with this diffracted light.
[0047]
Next, the ellipsometric method used in the present invention will be described.
[0048]
Assume that the grating thickness is d, the duty ratio is t, and a laser beam having a wavelength longer than the period is perpendicularly incident on the birefringent element. At this time, it is known that the refractive indexes n‖ and n⊥ at the periodic structure portion of the birefringent element are given by the following equations depending on whether the polarization state of the incident light is parallel or perpendicular to the groove of the grating. (Principle of optics III: by Born Wolff). Now, if the refractive index for light parallel to the grooves of the grating is n‖ and the refractive index for perpendicular light is n⊥,
[0049]
[Expression 1]
It becomes.
[0050]
Here, n1 and n2 are the refractive indexes of L (line portion) and S (space equivalent portion) of the lattice, respectively. The line portion L and the space portion S are a resist latent image, L is a resist, and S is an exposed resist. When the resist is developed, L is a resist and S is a gas such as air.
[0051]
The ellipsometry model corresponds to measuring the birefringence of a birefringent medium of a predetermined thickness on the wafer substrate. In the ellipsometry, linearly polarized light having a P / S (P-polarized / S-polarized) phase difference of 0 and an amplitude ratio of 1 is incident on the wafer substrate at a predetermined angle θ, and the phase difference (Δ ) And the amplitude ratio (ψ), and the refractive indexes n‖ and n⊥ can be obtained using the refractive indexes n1 and n2 of the line portion L and space portion S and the resist thickness d measured in advance. From the values of the refractive indexes n 率 and n⊥ obtained by this ellipsometry, the duty t is obtained using the above formula. Since this ellipsometry is known, the details are omitted.
[0052]
In one embodiment of the present invention, the duty of the latent image pattern in the resist or the concavo-convex pattern after development is measured using the ellipsometry as described above.
[0053]
In one embodiment of the present invention, a process of forming a plurality of photosensitive patterns by transferring an L & S pattern onto a photoreceptor surface under different exposure conditions, and sequentially irradiating the plurality of photosensitive patterns with the light flux, Detecting a polarization state, calculating a duty of a photosensitive pattern from the polarization state, determining an exposure condition where the duty is desired, and thereafter baking the wafer on a plurality of wafers under the exposure condition It is a feature.
[0054]
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of
[0055]
In this embodiment, the change in the polarization state is used as the change in the incident light beam through the photosensitive pattern.
[0056]
In FIG. 1,
[0057]
Next, a focus position control device for detecting the position in the optical axis direction of the
[0058]
In FIG. 4,
[0059]
[0060]
In the present embodiment, the exposure condition at the time of projecting the pattern on the
[0061]
Next, a case where a pattern on the surface of the
[0062]
FIG. 5 is an explanatory diagram of a reference pattern (hereinafter referred to as “pattern”) 102 a on the surface of the
[0063]
In the present embodiment, a
[0064]
Then, the focus offset is changed by a certain amount around the predicted optimum position according to the shot position in the X direction, and the exposure amount around the optimum exposure amount (shutter time) is similarly applied to the shot in the Y direction. Change the exposure. In the example of FIG. 6, for convenience of explanation, a 3 × 3 matrix is used. However, the larger the number of shots, the easier the condition is set.
[0065]
FIG. 7 is an explanatory view of a resist cross section of the
[0066]
The matrix addresses in FIG. 7 are cross sections at positions corresponding to those in FIG. 6, and (1), (2), and (3) represent cross sections of the
[0067]
Next, as shown in FIG. 7, the resist on the
[0068]
FIG. 3 is a schematic diagram in which main parts of the
[0069]
The light receiving unit (light receiving means) 302 includes a λ / 4
[0070]
Now, the emitted light 305 from the
[0071]
The light beam is detected by a
[0072]
As described above, the refractive index n1 of the unexposed portion of the resist, the refractive index n2 of the exposed portion, the thickness d of the resist, and the complex refractive index ns of the substrate, which are measured in advance using ellipsometry, are given. Thus, the refractive index n⊥ is obtained using the L & S resist pattern as a birefringent structure.
[0073]
Further, the duty t⊥ is obtained from the value of the refractive index n⊥ by the following formula.
[0074]
From the value of the refractive index n‖, the duty t‖ is
t‖ = (n‖ ** 2-n2 ** 2) / (n1 ** 2-n2 ** 2)
It becomes. The two values are averaged as follows to improve accuracy.
[0075]
t1 = (t⊥ + t‖) / 2
Normally, the duty t can be obtained as described above. However, since there may be a variation in measurement values due to resist unevenness, the structure of the base, etc., the ellipsometric measurement from the x direction as shown in the plan view of FIG. On the other hand, by forming a second ellipsometer orthogonal to it, that is, from the y-direction, and measuring substantially the same point as the measurement point measured by the first ellipsometer (301, 302), the following In this way, accuracy is improved.
[0076]
In this case as well, when the duty t1 is obtained
t2 = (t⊥ + t‖) / 2
And using the aforementioned duty t1,
t = (t1 + t2) / 2
And the measurement accuracy of the duty t is further increased.
[0077]
On the other hand, FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for finding the optimum exposure condition by comparing the L & S of the sample obtained by ellipsometry with the duty obtained by developing the sample and comparing the value measured by the SEM. As a result, the offset of the duty generated by the base structure generated by the ellipsometry is measured, and in the subsequent measurement, the value obtained by subtracting the offset value is used as a corrected correct measured value. The comparison with the SEM may be performed only once at the beginning of the change of process conditions, and thereafter, the SEM is not required.
[0078]
Next, flowcharts for optimizing the exposure conditions shown in FIGS. 9 and 10 will be described. FIG. 9 shows an example in which 8 × 6 chip exposure is performed on one wafer and the result of polarization analysis is shown on the Δ-Ψ map. For example, the measurement point on the
[0079]
The shot shown in the square frame AX on the Δ-Ψ map shows the range where the optimum duty is obtained due to the correspondence with the SEM measurement as described above. Accordingly, when the exposure shot is measured by the ellipsometry, and Δ and Ψ fall within this frame AX, the optimum duty is indicated.
[0080]
FIG. 10 shows the above flow. First, a resist is coated on the wafer. If the thickness of the resist is not known at this time, it is measured at this time. Next, as described above, trial printing is performed by changing the focus and exposure amount (shutter time) while moving the stage stepwise.
[0081]
Next, without removing the wafer from the wafer chuck, Δ and Ψ are measured by changing shots one after another by ellipsometry while moving the stage in the same manner. If the result of the polarization analysis is Δ, Ψ within the predetermined range AX shown in FIG. 9, the exposure condition for printing the shot is set as the optimum exposure condition for mass production printing.
[0082]
The duty check by this ellipsometry is performed at any time during the mass production baking process of the wafer to increase the yield.
[0083]
In this embodiment, after setting the optimum exposure conditions as described above, the wafer is manufactured through a predetermined development processing step, thereby manufacturing a highly integrated device.
[0084]
FIG. 12 is an explanatory diagram of
[0085]
FIG. 13 is an explanatory diagram of
[0086]
FIG. 14 is an explanatory diagram of a cross-sectional shape of a photosensitive pattern after resist development according to the present embodiment. As is clear from FIG. 14, the present embodiment is a gas having a refractive index n2 of approximately 1.0 as compared with the latent image systems of the first and second embodiments. This method is suitable when measurement accuracy is advantageous and conditions are severe.
[0087]
In the present embodiment, the optimal exposure conditions are obtained by performing polarization analysis on the photosensitive pattern after the development processing, thereby obtaining the optimum exposure conditions in a shorter time compared with the case where a conventional SEM is used.
[0088]
FIG. 15 is a flowchart of this embodiment. FIG. 16 is an explanatory diagram of
[0089]
FIG. 17 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 5 of the present invention. In the present embodiment, the change in the intensity of the reflected light beam when the wavelength of the incident light beam is changed is used as the change in the incident light beam through the photosensitive pattern. Here, the change in the intensity of the incident light beam is obtained using the refractive index of the resist film.
[0090]
In FIG. 17, the same elements as those shown in FIG. In the figure,
[0091]
Next, the operation principle of this embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the film thickness of the resist coated on the
[0092]
First, the refractive index n of the resist 2 The measurement principle will be described. In FIG. 18, the refractive index of the medium is expressed as n in order from the light incident side. 1 , N 2 , N 3 And the film thickness is d. Working wavelength (wavelength λ in vacuum 0 ) For each incident angle 1 , Θ 2 , Θ 3 And The amplitude reflectivity γ at this time is as follows [reference: M.M. Born and E.M. Wolf, "Principles of Optics" 3rd edition, PERGAMON PRESS, p. 62].
[0093]
[Expression 2]
Where γ 12 Is the Fresnel reflection coefficient at the boundary between
[0094]
The actual measurable amount is the reflection intensity, ie R = | γ | 2 (Usually called reflectance) and is as follows.
[0095]
[Equation 3]
From equation (2), the refractive index n to be measured now 2 Is as follows.
[0096]
[Expression 4]
Here, N is an integer.
[0097]
Working wavelength λ 0 Reflectivity R and n when 2 Is as shown in FIGS. 18B and 18C. Therefore, the refractive index n at each wavelength 2 Average value of n 2AV By using as a refractive index, highly accurate measurement with good reproducibility can be performed.
[0098]
In order to measure the refractive index with high accuracy, it is important to raise the measurement accuracy of the reflectance. The purpose of this embodiment is to improve reflectance measurement accuracy.
[0099]
The following can be cited as causes of deterioration in measurement accuracy.
[0100]
A. Stray light
B. Variation in light intensity detector
C. change over time
In the present embodiment, the measurement accuracy is improved by correcting these automatically.
[0101]
19, 20, and 21 are explanatory diagrams of the measurement principle. FIG. 19 shows the configuration, FIG. 20 shows the processing process, and FIG. 21 shows the signals in each of the processing processes of FIG.
[0102]
In FIG. 19,
[0103]
Next, the operation will be described below with reference to FIGS.
[0104]
First, the data of the reflectance measurement of each wavelength from the spectroscope (
[0105]
Here, f is a function of the wavelength λ. Next, the maximum and minimum values of f (λ) and the intermediate level are obtained (
[0106]
[Equation 5]
Ask for.
[0107]
On the other hand, the theoretical value of the reflectance of the film to be measured, that is, the ideal reflectance of each wavelength is calculated in advance by the CPU 2 (
[0108]
From the above, the
[0109]
[Formula 6]
The gain fluctuation of the reflectance data caused by the cause of the deterioration of the measurement accuracy is corrected by the first term of the equation (4) (
[0110]
Further, this modified f ′ (λ) is R, and the refractive index n is given by the above equation (3). 2 Is calculated (
[0111]
When the same sample is repeatedly measured, as shown in FIG. 21 (D), since it is a time loss to calculate max (λ), min (λ) and ave (λ) every time, the first measurement is performed. It is also possible to make corrections using the sample data.
[0112]
Nth sample measurement f ′ N (Λ) is calculated by the following equation. The
[0113]
[Expression 7]
At this time, the first sample need not be exactly the same as the Nth sample. That is, f N It suffices if a gain and a bias can be given to (λ) as long as each item causing measurement accuracy deterioration does not vary.
[0114]
【The invention's effect】
According to the present invention, as described above, the photosensitive state (latent image) of the resist by exposure or the photosensitive pattern formation state such as L & S after development changes the incident light flux, for example, the change in the intensity of the reflected light or the change in the polarization state. The optimum exposure condition can be set in a short time by determining the optimum exposure condition from the measured value and mass-producing exposure of the wafer under the optimum exposure condition. A pattern formation state detection apparatus and a projection exposure apparatus using the same can be achieved.
[0115]
In particular, compared with a method using a conventional SEM, a resist pattern (a latent image that is developed or not developed) of a pattern having a periodicity, for example, a reticle for measuring exposure conditions in which an L & S pattern is configured on a reticle. In this case, it is possible to obtain the optimum exposure condition with high accuracy and in a short time by using the reflected light information.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part of
FIG. 2 is a plan view of a portion of the first embodiment of the present invention.
3 is an explanatory view of a part of the ellipsometer of FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram of a part of focus detection and exposure amount control in the exposure apparatus;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a reticle pattern for measuring exposure conditions.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a latent resist image on a wafer baked under different exposure conditions.
7 is a cross-sectional view of a latent resist image on the wafer of FIG. 6;
FIG. 8 is an explanatory diagram of rehabilitation by SEM of measured values by an ellipsometer
FIG. 9 Δ-Ψ map
FIG. 10 is an explanatory diagram of a flowchart when the ellipsometry is applied to the exposure condition setting.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the ellipsometry configuration.
FIG. 12 is an explanatory diagram of
FIG. 13 is an explanatory diagram of
FIG. 14 is an explanatory diagram of a cross-sectional shape after resist development.
FIG. 15 is an explanatory diagram of a flowchart including a developing process.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a fourth embodiment adjacent to an SEM.
FIG. 17 is a cross-sectional view of main parts of Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 18 is an explanatory diagram of the basic principle for obtaining the film thickness from the spectral reflectance used in the present invention.
FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the embodiment of the present invention.
FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating a processing process according to the embodiment of this invention.
FIG. 21 is an explanatory diagram showing signal states according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Reduction type projection lens
102 reticle
103 wafers
104 Wafer chuck
105 Coarse / Fine Tilt Z Stage
107 Light source
108 frames
109 Central processing unit
201 Light source for focus detection
202 Photoelectric converter for focus detection
2031 Focus control device
2041 Integrated exposure amount detection circuit
2042 Integrated exposure amount control circuit
301 Ellipsometric light source
302 Ellipsometric light receiving unit
303 Rotating stage driver
304 ellipsometry processor
501 Light beam incident means
502 Light receiving means
503 processing means
Claims (11)
該感光パターンに光束を照射する照射手段と、
該感光パターンからの光束を受光する受光手段と、
該受光手段により受光される光束の偏光状態の変化を検出し、該検出結果に基づき該感光パターンの形成状態を求める処理手段と、を有していることを特徴とするパターン形成状態検出装置。 In a device for detecting the formation state of a photosensitive pattern formed by exposing a periodic pattern to a photoreceptor applied to an object via an optical system,
Irradiating means for irradiating the photosensitive pattern with a light beam ;
And a light-receiving means for receiving the light beam from the photosensitive pattern,
A pattern formation state detection apparatus comprising: processing means for detecting a change in polarization state of a light beam received by the light receiving means and obtaining a formation state of the photosensitive pattern based on the detection result .
該感光パターンに光束を照射する照射手段と、Irradiating means for irradiating the photosensitive pattern with a luminous flux;
該感光パターンからの光束を受光する受光手段と、A light receiving means for receiving a light beam from the photosensitive pattern;
該受光手段により受光される光束の波長毎の反射率の変化を検出し、該検出結果に基づき該感光パターンの形成状態を求める処理手段と、を有していることを特徴とするパターン形成状態検出装置。A pattern forming state comprising: processing means for detecting a change in reflectance for each wavelength of the light beam received by the light receiving means, and obtaining the formation state of the photosensitive pattern based on the detection result Detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13961096A JP3630852B2 (en) | 1995-05-16 | 1996-05-09 | Pattern formation state detection apparatus and projection exposure apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14130795 | 1995-05-16 | ||
| JP7-141307 | 1995-05-16 | ||
| JP13961096A JP3630852B2 (en) | 1995-05-16 | 1996-05-09 | Pattern formation state detection apparatus and projection exposure apparatus using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0936037A JPH0936037A (en) | 1997-02-07 |
| JP3630852B2 true JP3630852B2 (en) | 2005-03-23 |
Family
ID=26472360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13961096A Expired - Fee Related JP3630852B2 (en) | 1995-05-16 | 1996-05-09 | Pattern formation state detection apparatus and projection exposure apparatus using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3630852B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7369224B2 (en) | 2004-11-09 | 2008-05-06 | Nikon Corporation | Surface inspection apparatus, surface inspection method and exposure system |
| US7643137B2 (en) | 2003-03-26 | 2010-01-05 | Nikon Corporation | Defect inspection apparatus, defect inspection method and method of inspecting hole pattern |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6594012B2 (en) * | 1996-07-05 | 2003-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus |
| KR100338932B1 (en) * | 1999-10-28 | 2002-05-30 | 박종섭 | Expose apparatus for wafer |
| JP2003257834A (en) * | 2002-03-04 | 2003-09-12 | Toshiba Corp | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus |
| US7006224B2 (en) * | 2002-12-30 | 2006-02-28 | Applied Materials, Israel, Ltd. | Method and system for optical inspection of an object |
| JP2005009941A (en) | 2003-06-17 | 2005-01-13 | Canon Inc | Library creation method |
| JP4658589B2 (en) * | 2004-12-28 | 2011-03-23 | Okiセミコンダクタ株式会社 | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP4701030B2 (en) * | 2005-07-22 | 2011-06-15 | キヤノン株式会社 | Exposure apparatus, setting method for setting exposure parameters, exposure method, device manufacturing method, and program |
| KR100645202B1 (en) * | 2005-10-28 | 2006-11-10 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | How to derive the optimum dose condition of exposure equipment |
-
1996
- 1996-05-09 JP JP13961096A patent/JP3630852B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7643137B2 (en) | 2003-03-26 | 2010-01-05 | Nikon Corporation | Defect inspection apparatus, defect inspection method and method of inspecting hole pattern |
| US8446578B2 (en) | 2003-03-26 | 2013-05-21 | Nikon Corporation | Defect inspection apparatus, defect inspection method and method of inspecting hole pattern |
| US7369224B2 (en) | 2004-11-09 | 2008-05-06 | Nikon Corporation | Surface inspection apparatus, surface inspection method and exposure system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0936037A (en) | 1997-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11525786B2 (en) | Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization | |
| JP5584689B2 (en) | Lithographic focus and dose measurement using a two-dimensional target | |
| US10132763B2 (en) | Inspection method and apparatus, lithographic system and device manufacturing method | |
| US8189195B2 (en) | Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method | |
| US8724109B2 (en) | Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization | |
| US6594012B2 (en) | Exposure apparatus | |
| JP5663027B2 (en) | Method for determining schematic structure of object on substrate, inspection apparatus, computer program, and computer-readable medium | |
| KR100233383B1 (en) | Pattern forming condition detector and projection aligner using the same | |
| JPH08288193A (en) | Alignment method | |
| JP2019525227A (en) | Alignment method | |
| JP3630852B2 (en) | Pattern formation state detection apparatus and projection exposure apparatus using the same | |
| JP4647634B2 (en) | How to monitor polarization performance | |
| JP3618907B2 (en) | Pattern formation state detection apparatus and projection exposure apparatus using the same | |
| KR100627783B1 (en) | Method for producing a library | |
| JPH1140476A (en) | Exposure condition selection method and inspection apparatus used in the method | |
| JPH10112425A (en) | Substrate processing monitor and device manufacturing method using the same | |
| TW202509688A (en) | Method and apparatus for measuring a topography of a surface of an object | |
| JPH10284402A (en) | Pattern position information detecting apparatus and projection exposure apparatus using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040520 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040601 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040802 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041102 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041112 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041207 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041215 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081224 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081224 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091224 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091224 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101224 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111224 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121224 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131224 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |