发明名称 曝光条件决定装置及曝光条件决定方法,以及处理装置
摘要 曝光条件决定装置是将以所定图案而基板不同的复数位置以不同的曝光量和聚焦值加以曝光、显影而形成的显影图案之状态,由反射光强度来决定最适的曝光量及聚焦值的组合。具体装置例如具有用来照射形成在半导体晶圆等基板的显影图案的光之光照射部、和照射一定强度之光的所定范围之检测部、和由此反射光强度检索出经由适当之曝光量和聚焦值所曝光的位置来决定条件之演算处理部。
申请公布号 TWI230390 申请公布日期 2005.04.01
申请号 TW090116160 申请日期 2001.07.02
申请人 东京威力科创股份有限公司 发明人 本和生;柏木秀明
分类号 H01L21/00;H01L21/64;G03F7/20 主分类号 H01L21/00
代理机构 代理人 林志刚 先生
主权项 1.一种曝光条件决定装置,乃属于应用于光刻工程 中决定曝光条件之曝光条件决定装置,其特征为具 备有: 以所定图案将基板不同的复数位置以不同的曝光 量与聚焦値加以曝光、显影而形成的显影图案状 态转换为将所定强度之光照射在前述显影图案时 的反射光强度,而由前述反射光强度来决定最适当 的曝光量及聚焦値的组合之手段。 2.一种曝光条件决定装置,乃属于应用形成所定图 案的光罩并以前述所定图案使基板上不同的复数 位置以不同的曝光量与聚焦値曝光,然后应用被显 影的基板完成决定曝光条件之曝光条件决定装置, 其特征为具备有: 对形成在前述基板的显影图案之所定范围照射一 定强度的光之光照射部、和 检测前述所定范围中的所定区域的反射光强度之 检测部、和 由前述反射光强度检索根据最适当的曝光量与聚 焦値所曝光之处来决定最适当的曝光条件之演算 处理部。 3.如申请专利范围第2项所述之曝光条件决定装置, 其中,前述检测部系具有:CCD照相机或线路感应器 、和将被前述CCD照相机或线路感应器所拍摄到的 前述所定区域的图像信号转换为反射光强度之信 号变换手段。 4.如申请专利范第2项所述之曝光条件决定装置,其 中,前述光照射部系具有窄频波长光源、和将来自 前述窄频波长光源的光向前述基板传送之光纤。 5.如申请专利范第2项所述之曝光条件决定装置,其 中,前述光照射部系具有:具有波长区域不同的复 数窄频波长光源之光源、和将来自前述光源的光 向前述基板传送之光纤;且对应形成在前述光罩的 所定图案,由前述复数的窄频波长光源中选择适切 的一窄频波长光源来使用。 6.如申请专利范第2项所述之曝光条件决定装置,其 中,被形成在前述光罩的所定图案会使线宽和间隙 宽度之比率变化,且使前述线宽与前述间隙宽度的 合计宽度为一定的图案。 7.一种曝光条件决定方法,乃属于光刻工程中之曝 光条件决定方法,其特征为具有: 以所定图案将基板不同的复数位置以不同的曝光 量与聚焦値予以曝光之第1工程、和 使前述基板显影而形成之显影图案的状态转换为 将所定温度之光照射在前述显影图案时的反射光 强度之第2工程、和 由前述反射光强度来决定最适当的曝光量及聚焦 値的组合之第3工程。 8.如申请专利范围第7项所述之曝光条件决定方法, 其中,照射到前述显影图案的光之光源可采用窄频 波长光源。 9.一种曝光条件决定方法,乃属于光刻工程中之曝 光条件决定方法,其特征为具有: 应用形成所定图案的光罩,并以前述所定图案将基 板不同的复数位置以不同的曝光量与聚焦値予以 曝光之第1工程、和 使前述基板显影而形成显影图案之第2工程、和 对述显影图案的所定范围照射一定强度的光,并测 定其反射光强度之第3工程、和 利用目视观察前述反射光强度的资讯与包括事先 准备反射光强度的标准资料互相对照,藉此由前述 第1工程中之曝光量与聚焦値的组合中决定最适当 曝光量与最适当聚焦値之第4工程。 10.如申请专利范围第9项所述之曝光条件决定方法 ,其中,前述光的光源可采用窄频波长光源。 11.一种曝光条件决定方法,乃属于光刻工程中之曝 光条件决定方法,其特征为: 具有应用形成所定图案的光罩,并以前述所定图案 将基板之不同的复数位置以不同的曝光量与聚焦 値予以曝光之第1准备工程、和 使前述基板显影而形成基准显影图案之第2准备工 程、和 以SEM观察前述基准显影图案而得到前述基准显影 图案的形状资讯之第3准备工程、和 对前述基准显影图案的所定范围照射一定强度的 光而测定其反射光强度之第4准备工程、和 制作与前述形状资讯和前述第4准备工程所得到的 反射光强度相关连的标准资料之第5准备工程的准 备工程、和 依照与前述第1准备工程及前述第2准备工程同样 的工程而在基板形成所定显影图案之第1工程、和 对前述显影图案的所定范围照射一定强度的光而 测定其反射光强度之第2工程、和 将前述反射光强度与前述标准资料互相对照,藉此 由前述第1工程中的曝光量与聚焦値的组合中决定 最适当曝光量与最适聚焦値之第3工程的主工程所 形成的。 12.如申请专利范围第11项所述之曝光条件决定方 法,其中,前述光的光源可采用窄频波长光源。 13.如申请专利范围第11项所述之曝光条件决定方 法,其中,照射到前述显影图案的光之光源可采用 波长区域不同的复数窄频波长光源,对应述所定图 案从前述复数的窄频波长光源中选择适切的一窄 频波长光源来使用。 14.如申请专利范围第11项所述之曝光条件决定方 法,其中,前述所定图案系具有在线状及/或柱状及/ 或孔状的透过部分与遮光部分的一定宽度方面宽 度比率不同的复数区域;前述第3准备工程中,根据 前述透过部分的曝光部分与根据前述遮光部分的 非曝光部分之解析是对应可利用前述SEM观察而判 断的曝光区域之前述所定图案中的前述透过部分 之宽度比率的上下限値之组合,每一曝光条件为一 组宽度比率来记录; 前述第4准备工程方面,前述曝光部分与前述非曝 光部分的解析为不可判断的曝光区域之反射光强 度的上下限値为每一曝光条件来记录; 前述第5准备工程方面,每一曝光条件具有前述反 射光强度的上下限値间的范围之反射光强度的曝 光区域会与获得前述一组宽度比率之上下限値的 曝光区域一致的方式,组合前述反射光强度的上下 限値与前述一组宽度比率的上下限値组合。 15.如申请专利范围第14项所述之曝光条件决定方 法,其中,前述一组宽度比率可取代前述透过部分 的宽度比率而采用前述遮光部分的宽度比率。 16.如申请专利范围第14项所述之曝光条件决定方 法,其中, 前述第3准备工程是根据SEM观察来决定最适当曝光 条件; 前述第4准备工程是测定利用在前述第3准备工程 所决定的最适当曝光条件而曝光的曝光区域之反 射光强度; 前述第5准备工程是由在前述第4准备工程所得到 的反射光强度的値来决定最适当曝光条件中的一 组宽度比率; 前述第2工程是针对在前述第3准备工程所决定的 最适当曝光条件以及根据与接近前述最适当曝光 条件的数种曝光条件相同曝光条件而曝光的曝光 区域测定反射光强度; 前述第3工程是由在前述第2工程所测定的反射光 强度之値针对各曝光条件求得一组宽度比率,且与 前述最适当曝光条件中之一组宽度比率相同或接 近的一组宽度比率之曝光条件作为暂定曝光条件, 直到取得表示前述最适当曝光条件的一组宽度比 率,针对利用接近前述暂定曝光条件的曝光条件而 曝光的曝光区域的反射光强度之测定与根据所测 定的反射光强度之値的一组宽度比率的决定及暂 定曝光条件之更新予以重复而缩小曝光条件。 17.如申请专利范围第14项所述之曝光条件决定方 法,其中,前述第4准备工程及前述第2工程中,针对 各曝光条件对应各宽度比率的曝光区域来测定反 射光强度; 前述第3工程方面,是将前述第2工程所得到的反射 光强度与在前述第4准备工程所得到的反射光强度 之上下限値做比较,藉此决定前述各曝光条件方面 的一组宽度比率,前述一组宽度比率是以表示最适 当曝光量及最适聚焦値与事先决定的一组宽度比 率一致或接近的曝光条件作为最适当曝光条件而 决定。 18.如申请专利范围第17项之曝光条件决定方法,其 中,前述第2工程方面的反射光强度测定,是针对根 据组合先前决定的最适当曝光条件之接近曝光量 及聚焦値的曝光量及聚焦値的1以上30以下的曝光 条件而形成的各显影图案而进行。 19.如申请专利范围第17项所述之曝光条件决定方 法,其中,就根据前述第3准备工程方面的SEM观察结 果所决定的最适当曝光条件来看,是以可判断利用 前述第4准备工程所得到的曝光部分与非曝光部分 的解析之曝光区域的反射光强度之上下限値作为 警报値而设定; 可判断藉由前述第3工程所决定的最适当曝光条件 中之曝光部分与非曝光部分的解析之曝光区域的 反射光强度之范围,是于前述警报値之范围外发出 警报。 20.一种处理装置,乃属于具有对曝光处理的基板施 行显影处理的显影处理部之处理装置,其特征为具 备有: 以所定图案将基板不同的复数位置以不同的曝光 量与聚焦値予以曝光,再将用前述显影处理部加以 显影而形成的显影图案状态转换为将所定强度之 光照射在前述显影图案时的反射光强度,并由前述 反射光强度决定最适当的曝光量及聚焦値之曝光 条件决定装置。 21.一种处理装置,乃属于具有对曝光处理的基板施 行显影处理的显影处理部之处理装置,其特征为具 有: 应用形成所定图案的光罩并以前述所定图案将基 板上不同的复数位置以不同的曝光量与聚焦値而 曝光,然后应用于前述显影处理部中所显影的基板 进行决定曝光条件之曝光条件决定装置; 前述曝光条件决定装置系具有: 对形成在前述基板的显影图案的所定范围照射所 定强度的光之光照射部、和 检测前述所定范围中的所定区域的反射光强度之 检测部、和 由前述反射光强度检测根据最适当的曝光量与聚 焦値而曝光之处来决定最适当的曝光条件之演算 处理部。 22.如申请专利范围第21项所述之处理装置,其中,前 述检测部系具有:CCD照相机或线路感应器、和将被 前述CCD照相机或线路感应器所拍摄到的前述所定 区域的图像信号转换为反射光强度之信号变换手 段。 23.如申请专利范围第21项所述之处理装置,其中,前 述光照射部系具有:窄频波长光源、和将来自前述 窄频波长光源的光向前述基板传送之光纤。 24.如申请专利范围第21项所述之处理装置,其中,前 述光照射部系具有:具有波长区域不同的复数窄频 波长光源之光源、和将来自前述光源的光向前述 基板传送之光纤;对应前述所定图案由前述复数窄 频波长光源中选择适切的一窄频波长光源来使用 。 25.一种处理装置,其特征为具备有: 在基板形成光阻膜之光阻涂布处理部、和 对形成前述光阻膜的基板进行曝光处理之曝光装 置、和 对应用前述曝光装置而被曝光处理的基板进行显 影处理之显影处理部、和 应用前述曝光装置并以所定图案将基板之不同的 复数位置以不同时的曝光量与聚焦値加以曝光,且 将在前述显影处理部予以显影而形成的显影图案 状态转换为将所定强度之光照射在前述显影图案 时的反射光强度,并由前述反射光强度来决定最适 当的曝光量及聚焦値而将前述最适当曝光量及最 适聚焦値回授到前述曝光装置之曝光条件决定装 置。 26.如申请专利范围第25项所述之处理装置,其中,一 个箱体在其部具备有:前述光阻涂布处理部、和前 述显影处理部、和前述曝光条件决定装置。 27.如申请专利范围第25项所述之处理装置,其中,前 述曝光条件决定装置系具有:对形成在前述基板的 显影图案的所定范围照射所定强度的光之光照射 部、和检测照射前述光的前述所定范围中的所定 区域的反射光强度之检测部、和由在前述检测部 所得到的反射光强度检索根据最适当的曝光量与 聚焦値所曝光之处来决定最适当的曝光条件之演 算处理部、和将前述最适当曝光条件向前述曝光 装置送信之信号送信部。 28.如申请专利范围第27项所述之处理装置,其中,前 述检测部系具有:CCD照相机或线路感应器、和将被 前述CCD照相机或线路感应器所拍摄到的前述所定 区域的图像信号转换为反射光强度之信号变换手 段。 29.如申请专利范围第27项所述之处理装置,其中,前 述光照射部系具有:窄频波长光源、和将来自前述 窄频波长光源的光向前述基板传送之光纤。 30.如申请专利范围第27项所述之处理装置,其中,前 述光照射部系具有:具有波长区域不同的复数窄频 波长光源之光源、和将来看前述光源的光向前述 基板传送之光纤;配合前述所定图案由前述复数的 窄频波长光源中选择适切的一窄频波长光源来使 用。 31.如申请专利范围第27项所述之处理装置,其中,一 个箱体在其部具有前述光阻涂布处理部、和前述 显影处理部、和前述曝光条件决定装置。 32.一种处理装置,其特征为具备有: 于基板形成光阻膜之光阻涂布处理部、和 对被曝光处理的基板施行显影处理之显影处理部 、和 于前述光阻涂布处理部中形成光阻膜的基板之不 同复数位置以不同的曝光量与聚焦値并以所定图 案曝光,然后将在前述显影处理部进行显影处理而 形成的影图案状态转换为将所定强度之光照射在 前述显影图案时的反射光强度,并由前述反射光强 度决定最适当的曝光量及聚焦値之曝光条件决定 装置。 33.如申请专利范围第32项所述之处理装置,其中,前 述曝光条件决定装置系具有:对形成在前述基板的 显影图案的所定范围照射所定强度的光之光照射 部、和检测照射到前述光的前述所定范围中的所 定区域的反射光强度之检测部、和由在前述检测 部所得到的反射光强度检索最适当的曝光量与聚 集値而曝光之处来决定最适当的曝光条件之演算 处理部。 34.一种处理装置,其特征为具备有: 于基板形成光阻膜之光阻涂布处理部、和 对被曝光处理的基板进行显影处理之显影处理部 、和 于前述光阻涂布处理部中使形成光阻膜的基板之 不同的复数位置以不同的曝光量与聚焦値并以所 定图案曝光,然后在前述显影处理部做显影处理而 将形成在基板的显影图案状态成为将所定强度之 光照射在前述显影图案时的反射光强度而予检测 之反射光强度检测装置、和 由利用前述反射光强度检测装置所检测的反射光 强度来决定前述光阻涂布处理部及/或前述显影处 理部中的处理条件,且将前述决定的处理条件向前 述光阻涂布处理部及/或前述显影处理部回授之涂 布/显影控制部。 35.如申请专利范围第34项所述之处理装置,其中,前 述反射光强度检测装置系具有:对形成在前述基板 的显影图案的所定范围照射所定强度的光之光照 射部、和检测照射前述光的前述所定范围中的所 定区域的反射光强度之检测部、和将以前述检测 部所得到的反射光强度向前述涂布/显影控制部送 信之信号送信部。 图式简单说明: 第1图系表示应用有关本发明之曝光条件决定装置 的曝光条件决定工程的一实施形态之流程图。 第2图系表示在列方向改变聚焦値,在行方向改变 曝光量的格子状矩阵及区段之说明图。 第3图系表示应用曝光之光罩上的测试图案之一实 施形态之平面图。 第4图系第4A图及第4B图为表示应用曝光之光罩上 的测试图案之另一实施形态之平面图。 第5图系第5A图为表示测试图案之宽度方向的距离 、和所取得的反射光强度之信号位准的关系之座 标图,第5B图为表示对应第5A图的测试图案之平面 图,第5C图为表示对应第5B图的测试图案的显影图 案之垂直断面图。 第6图系表示曝光量为适当値时,令聚焦値变所获 得的显影图案之说明图。 第7图系表示聚焦値为适当値时,令曝光量变化所 获得的显影图案之说明图。 第8图系表示第6图、第7图所示的区段90b之说明图 。 第9图系表示规格化强度的値和测试图案方面的图 案A~G之透过部分的之宽度比率的关连性之说明图 。 第10图系第10A图至第10C图为矩阵状表示各曝光条 件所求得的下宽度比率和上宽度比率及其差之说 明图。 第11图系表示本发明之曝光条件决定装置构成之 一实施形态之说明图。 第12图系第12A图至第12C图系表示针对曝光条件一 部分求得下宽度比率和上宽度比率及其差之矩阵 的说明图。 第13图系第13A图至第13C图为表示针对曝光条件一 部分求得下宽度比率和上宽度比率及其差之矩阵 的另一说明图。 第14图系表示具备本发明之曝光条件决定装置的 光阻涂布、显影处理系统之一实施形态的平面图 。 第15图系为第14图所示的光阻涂布、显影处理系统 之侧面图。 第16图系表示藉由本发明之曝光条件决定装置的 光阻涂布、显影处理系统之控制构成的说明图。
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