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JP2012019111A - Measurement method, imprint apparatus, and manufacturing method of product - Google Patents

Measurement method, imprint apparatus, and manufacturing method of product Download PDF

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JP2012019111A
JP2012019111A JP2010156187A JP2010156187A JP2012019111A JP 2012019111 A JP2012019111 A JP 2012019111A JP 2010156187 A JP2010156187 A JP 2010156187A JP 2010156187 A JP2010156187 A JP 2010156187A JP 2012019111 A JP2012019111 A JP 2012019111A
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JP
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thickness
polarization state
measurement
concave
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JP2010156187A
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Japanese (ja)
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Satoru Oishi
哲 大石
Kazuhiro Sato
一洋 佐藤
Koichi Chitoku
孝一 千徳
Takahiro Miyagawa
貴博 宮川
Hideki Ine
秀樹 稲
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Canon Inc
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Abstract

【課題】インプリント装置により形成された凹凸パターンの凹部の厚さの高精度な計測技術の提供。
【解決手段】分光エリプソメトリ法を用いてレジストの凹凸パターン凹部の厚さを決定する方法であって、前記凹凸パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差分の厚さに対する計測精度と前記凹部の厚さに対する計測精度との差が大きい第1偏光状態の反射光の強度を複数の波長について計測する第1工程と、第1工程での計測の結果に基づいて前記凹部の厚さを第1精度で得る第2工程と、凹部の厚さに対する計測精度が優れた第2偏光状態の反射光の強度を前記複数の波長それぞれについて計測する第3工程と、第3工程での計測の結果に基づいて凹部の複数の厚さを第3精度で得る第4工程と、第4工程で得られた複数の厚さの中から前記第2工程で得られた厚さと前記第1精度とから定められた厚さの範囲内にある厚さを選択して前記凹部の厚さを得る第5工程と、を含む。
【選択図】図1
To provide a highly accurate measurement technique for the thickness of a concave portion of a concave-convex pattern formed by an imprint apparatus.
A method for determining the thickness of a concave / convex pattern concave portion of a resist using a spectroscopic ellipsometry method, wherein the measurement accuracy with respect to the difference between the thickness of the convex portion of the concave / convex pattern and the thickness of the concave portion is obtained. The first step of measuring the intensity of the reflected light in the first polarization state for a plurality of wavelengths with a large difference in measurement accuracy with respect to the thickness of the recess, and the thickness of the recess based on the measurement results in the first step In the first step, the third step of measuring the intensity of the reflected light in the second polarization state with excellent measurement accuracy with respect to the thickness of the recess, and the measurement in the third step Based on the result, the fourth step for obtaining the plurality of thicknesses of the recesses with the third accuracy, the thickness obtained in the second step from the plurality of thicknesses obtained in the fourth step, and the first accuracy And select a thickness that is within the range of thicknesses Including a fifth step of obtaining a thickness of said recess.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、計測方法、インプリント装置及び物品の製造方法に関する。   The present invention relates to a measurement method, an imprint apparatus, and an article manufacturing method.

インプリント技術は、真空プロセスなど大がかりな装置を要さずに低コストでの大量生産が可能である。そのため、次世代半導体プロセスにおいて、従来の光リソグラフィに替わって微細パターンを高精度に形成する技術としての適用が期待されている。経済産業省策定の技術戦略ロードマップによると、インプリント技術を半導体プロセスに適用する目標年として、2013年(32nmテクノロジーノード)が掲げられている。インプリント技術の半導体プロセスへの適用は、次世代半導体業界における具体的な産業ニーズの一つとして位置づけられている。   The imprint technology enables mass production at low cost without requiring a large-scale apparatus such as a vacuum process. Therefore, it is expected to be applied as a technique for forming a fine pattern with high precision in place of conventional photolithography in next-generation semiconductor processes. According to the technology strategy roadmap formulated by the Ministry of Economy, Trade and Industry, 2013 (32 nm technology node) is listed as the target year for applying imprint technology to semiconductor processes. Application of imprint technology to semiconductor processes is positioned as one of the specific industrial needs in the next-generation semiconductor industry.

一般に、インプリント技術では、モールドの離型後、レジスト硬化部(微細パターン形成部)以外においても、凹凸パターンの凹部が数10nm程度の厚さの極薄残膜として残るため、半導体プロセスにおいては、この残膜を除去する工程が必要とされる。レジスト硬化部はエッチングマスクとして機能するため、この残膜がばらつくとエッチング後のパターン寸法がばらつくことになり、結果として半導体デバイスの特性がばらつき、不良原因となることが問題視されている。このような問題を解決し、インプリント技術を高信頼性をもって半導体プロセスへ適用するためには、インプリントの際に生じる数10nm程度の残膜厚を高精度に制御する技術の確立が必要である。そのためには、レジストの残膜厚の高精度な計測が不可欠である。特許文献1には、残膜厚やパターン寸法を計測することが記載されているが、残膜厚の具体的な計測方法は開示されていない。半導体製造においては、酸化膜や窒化膜や金属膜を半導体デバイス構造として使用しており、その膜厚を計測する方法も多数存在するが、特にエリプソメトリを用いた計測方法が広く使用されている。   In general, in the imprint technique, after the mold is released, the concave portion of the concave / convex pattern remains as an ultrathin residual film having a thickness of about several tens of nanometers other than the resist cured portion (fine pattern forming portion). A process for removing the residual film is required. Since the resist hardened portion functions as an etching mask, if the remaining film varies, the pattern size after etching varies, and as a result, the characteristics of the semiconductor device vary, causing defects. In order to solve such problems and apply the imprint technology to the semiconductor process with high reliability, it is necessary to establish a technology for accurately controlling the remaining film thickness of about several tens of nanometers generated during imprinting. is there. For that purpose, highly accurate measurement of the residual film thickness of the resist is indispensable. Patent Document 1 describes measuring the remaining film thickness and pattern dimensions, but does not disclose a specific method for measuring the remaining film thickness. In semiconductor manufacturing, oxide films, nitride films, and metal films are used as semiconductor device structures, and there are many methods for measuring the film thickness. In particular, measurement methods using ellipsometry are widely used. .

特開2010−030153号公報JP 2010-030153 A

エリプソメトリ法を用いた凹凸パターンの断面形状計測を、インプリントで形成された残膜厚の計測に適用した場合に、凹凸パターンの高さとレジストの残膜厚とを分離して計測することが困難であるという問題が発生する。具体的に、図4を用いて問題点を説明する。図4Aは、インプリントプロセスで形成された凹凸パターンを示す図である。図4B、図4Cは、そのうちのレジスト部分のみを抜き出した図である。レジスト部分のトータルの高さhは同じであるとき、残膜厚(Residual Layer Thickness:RLT)が図4Bから図4Cに変化したとすると、パターンの高さ(Hight:HT)もそれに応じて変化する。レジスト部分のうちのパターン部分と残膜部分とはともに同一レジスト樹脂である。そのため、それらの光学定数(屈折率n、吸収係数k)は同一であり、図4Bと図4Cのレジストパターンをエリプソメトリ法で計測した出力(分光特性)は大きな差異がないと想定される。従って、当該分光特性の結果から、残膜厚が変化したのか、パターン高さが変化したのかの区別が困難であることになる。   When measuring the cross-sectional shape of the concavo-convex pattern using the ellipsometry method to measure the residual film thickness formed by imprinting, the height of the concavo-convex pattern and the residual film thickness of the resist can be measured separately. The problem of difficulty arises. Specifically, the problem will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a diagram illustrating a concavo-convex pattern formed by the imprint process. 4B and 4C are diagrams in which only the resist portion is extracted. When the total height h of the resist portion is the same, if the residual film thickness (Residual Layer Thickness: RLT) changes from FIG. 4B to FIG. 4C, the pattern height (Hight: HT) also changes accordingly. To do. The pattern portion and the remaining film portion of the resist portion are the same resist resin. Therefore, their optical constants (refractive index n, absorption coefficient k) are the same, and it is assumed that the output (spectral characteristics) obtained by measuring the resist patterns of FIGS. 4B and 4C by the ellipsometry method is not significantly different. Therefore, it is difficult to distinguish whether the remaining film thickness has changed or the pattern height has changed from the result of the spectral characteristics.

パターンの断面形状のうち、残膜厚(RLT)とパターン高さ(HT)とを様々に変化させて、ベクトル回折モデルの光学シミュレータ(例えばRCWA)でシミュレーションした結果を用いてさらに説明する。図5Aは計測条件が0度偏光の場合のRLTとHTを様々に変えた場合の分光特性の結果である。図5Bは強度のノミナル値からの差分と波長との関係を示しており、HTによる変化とRLTによる変化とが混在している。波長領域が0.5μmから高い波長領域の領域Aで示される領域では、同じ分光特性の出力(強度差)を示すRLTとHTとの組み合わせが複数ある。図5Cは、図5Bから横軸をRLTとし、HTをパラメータとした場合の模式図である。図5B、図5Cの例では、RLTとHTとの組み合わせが、(RLT1、HT1)、(RLT2、HT2)、(RLT3、HT3)の場合、領域Aにおいて同一の強度差を示す。したがって、分光特性の出力からRLTを特定することができない。特許文献1には、残膜厚の具体的な計測方法は開示されておらず、また、パターン高さとレジスト残膜厚とが分離できない問題点も指摘されていない。   This will be further described using the results of simulation with an optical simulator (for example, RCWA) of a vector diffraction model in which the remaining film thickness (RLT) and the pattern height (HT) are variously changed in the cross-sectional shape of the pattern. FIG. 5A shows the result of spectral characteristics when RLT and HT are variously changed when the measurement condition is 0 degree polarization. FIG. 5B shows the relationship between the difference from the nominal intensity value and the wavelength, and changes due to HT and changes due to RLT are mixed. In the region indicated by the region A having a wavelength region from 0.5 μm to a high wavelength region, there are a plurality of combinations of RLT and HT that indicate the same spectral characteristic output (intensity difference). FIG. 5C is a schematic diagram of FIG. 5B when the horizontal axis is RLT and HT is a parameter. In the examples of FIGS. 5B and 5C, when the combination of RLT and HT is (RLT1, HT1), (RLT2, HT2), (RLT3, HT3), the same intensity difference is shown in region A. Therefore, the RLT cannot be specified from the spectral characteristic output. Patent Document 1 does not disclose a specific method for measuring the remaining film thickness, and does not point out a problem that the pattern height and the resist remaining film thickness cannot be separated.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、インプリント装置により形成された凹凸パターンの凹部の厚さ(残膜厚)を計測する精度の点で有利な計測技術の提供を例示的目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and exemplifies the provision of a measurement technique that is advantageous in terms of accuracy in measuring the thickness (remaining film thickness) of the concave portion of the concave-convex pattern formed by the imprint apparatus. Objective purpose.

本発明は、インプリント装置により基板に形成されたレジストの凹凸パターンに複数の波長の光を一定の入射角をもって斜入射させ、前記複数の波長それぞれについて前記凹凸パターンからの反射光の強度を計測し、前記複数の波長それぞれについて計測された強度と前記凹凸パターンの形状との関係を示す情報と前記計測の結果とから前記凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測方法であって、前記凹凸パターンからの第1偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに関する計測精度を第1精度とし、前記第1偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹凸パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差分の厚さに関する計測精度を第2精度とし、前記凹凸パターンからの第2偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに関する計測精度を第3精度とし、前記第2偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹凸パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差分の厚さに関する計測精度を第4精度とするとき、前記第1精度は前記第2精度より優れているが前記第3精度より劣り、かつ、前記第1精度と前記第2精度との差は前記第3精度と前記第4精度との差より大きいように、前記第1偏光状態及び前記第2偏光状態が設定され、前記複数の波長それぞれについて前記第1偏光状態の反射光の強度を計測する第1工程と、前記第1工程での計測の結果と前記情報とに基づいて前記凹部の厚さを前記第1精度で得る第2工程と、前記複数の波長それぞれについて前記第2偏光状態の反射光の強度を計測する第3工程と、前記第3工程での計測の結果と前記情報とに基づいて前記凹部の複数の厚さを前記第3精度で得る第4工程と、前記第4工程で得られた複数の厚さの中から前記第2工程で得られた厚さと前記第1精度とから定められた厚さの範囲内にある厚さを選択して前記凹部の厚さを得る第5工程とを含む、ことを特徴とする。   In the present invention, light of a plurality of wavelengths is obliquely incident on a resist concavo-convex pattern formed on a substrate by an imprint apparatus with a constant incident angle, and the intensity of reflected light from the concavo-convex pattern is measured for each of the plurality of wavelengths. And measuring the thickness of the concave portion of the concave / convex pattern from information indicating the relationship between the intensity measured for each of the plurality of wavelengths and the shape of the concave / convex pattern and the measurement result, The convexity of the concavo-convex pattern measured using the reflected light of the first polarization state, with the measurement accuracy relating to the thickness of the concave portion measured using the reflected light of the first polarization state from the pattern as the first accuracy The measurement accuracy related to the difference between the thickness of the concave portion and the thickness of the concave portion is the second accuracy, and the concave portion measured using the reflected light in the second polarization state from the concave-convex pattern The measurement accuracy related to the thickness is the third accuracy, and the measurement accuracy related to the difference between the thickness of the convex portion of the concave / convex pattern and the thickness of the concave portion measured using the reflected light in the second polarization state is the fourth accuracy The first accuracy is superior to the second accuracy but inferior to the third accuracy, and the difference between the first accuracy and the second accuracy is the third accuracy and the fourth accuracy. The first polarization state and the second polarization state are set to be greater than the difference between the first polarization state and the first step of measuring the intensity of the reflected light in the first polarization state for each of the plurality of wavelengths; and the first step A second step of obtaining the thickness of the concave portion with the first accuracy based on the measurement result in the first step and the information; and a third step of measuring the intensity of the reflected light in the second polarization state for each of the plurality of wavelengths. Step, the result of measurement in the third step and the step A fourth step of obtaining a plurality of thicknesses of the recesses with the third accuracy based on the information, a thickness obtained in the second step from a plurality of thicknesses obtained in the fourth step, and the And a fifth step of obtaining a thickness of the recess by selecting a thickness within a range of thicknesses determined from the first accuracy.

本発明によれば、例えば、インプリント装置により形成された凹凸パターンの凹部の厚さ(残膜厚)を計測する精度の点で有利な計測技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measurement technique advantageous in the point of the precision which measures the thickness (remaining film thickness) of the recessed part of the uneven | corrugated pattern formed, for example by the imprint apparatus can be provided.

第1実施形態の計測方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the measuring method of 1st Embodiment. インプリント装置の構成図Configuration diagram of imprint device インプリント装置の制御ブロック図Control block diagram of imprint device インプリント装置により形成される凹凸パターンの断面形状を示す図The figure which shows the cross-sectional shape of the uneven | corrugated pattern formed with an imprint apparatus 0度偏光の反射光による分光特性を示す図The figure which shows the spectral characteristic by the reflected light of 0 degree polarization 計測器の光学系を示した図Diagram showing the optical system of the measuring instrument 凹凸パターンの断面形状の計測方法を示す図The figure which shows the measuring method of the cross-sectional shape of an uneven | corrugated pattern RLT及びHTの精度を示す図Diagram showing the accuracy of RLT and HT 45度偏光の反射光による分光特性を示す図The figure which shows the spectral characteristic by the reflected light of 45 degree polarization 残膜厚の計測方法を示す図Diagram showing how to measure the remaining film thickness 第3実施形態のショットレイアウトを示す図The figure which shows the shot layout of 3rd Embodiment 第3実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows 3rd Embodiment.

〔第1実施形態〕
第1実施形態の計測方法について説明する。図2は、インプリント装置の構成の一例を示す図で、図3は、インプリント装置の制御ブロックの一例を示す図である。図2及び図3において、基板(ウエハ)1は、ウエハチャック2により保持されている。微動ステージ3は、ウエハ1のz軸回りの回転を補正し、ウエハ1のz位置を調整し、ウエハ1の傾きを補正する機能を有し、XYステージ4上に配置されている。微動ステージ3とXYステージ4とを合せて、ウエハステージと総称する。XYステージ4はベース定盤5に載置され、微動ステージ3上のx方向及びy方向には、微動ステージ3の位置を計測するためにレーザ干渉計からの光を反射する不図示の参照ミラーが取り付けられている。
[First Embodiment]
A measurement method according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the imprint apparatus, and FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a control block of the imprint apparatus. 2 and 3, the substrate (wafer) 1 is held by a wafer chuck 2. The fine movement stage 3 has a function of correcting the rotation of the wafer 1 around the z axis, adjusting the z position of the wafer 1, and correcting the tilt of the wafer 1, and is disposed on the XY stage 4. The fine movement stage 3 and the XY stage 4 are collectively referred to as a wafer stage. An XY stage 4 is placed on a base surface plate 5, and a reference mirror (not shown) that reflects light from a laser interferometer to measure the position of the fine movement stage 3 in the x and y directions on the fine movement stage 3. Is attached.

ウエハ1に転写される凹凸のパターンがその表面に形成された型(モールド)10は、図示しない機械的保持機構によって、モールドチャック11に固定される。モールドチャック11は同じく図示しない機械的保持機構によって、モールドチャックステージ12に載置される。モールドチャック11、図示しない機械的保持機構及びモールドチャックステージ12は、型(モールド10)を支持する支持体を構成している。モールドチャックステージ12にはモールド10(モールドチャック11)のz軸回りの回転補正及びモールド10の傾きを補正する機能を有する。また、モールドチャックステージ12は、モールド10のx及びy方向の位置を計測するためにレーザ干渉計からの光を反射する不図示のミラー反射面を有する。モールドチャック11及びモールドチャックステージ12は、UV光源16からコリメータレンズを通して照射されるUV光をモールド10へと通過させる、図示しない開口をそれぞれ有する。ガイドバープレート13は、その一端がモールドチャックステージ12に固定され、天板9を貫通するガイドバー14の他端を固定する。モールド昇降用リニアアクチュエータ15は、エアシリンダまたはリニアモータからなり、ガイドバー14をz方向に駆動し、モールドチャック11に保持されたモールド10をウエハ1に押し付けたり、引き離したりする。天板9に支柱19により懸架されたアライメント棚18には、ガイドバー14が貫通している。   A mold (mold) 10 on which a concave / convex pattern to be transferred to the wafer 1 is formed is fixed to a mold chuck 11 by a mechanical holding mechanism (not shown). The mold chuck 11 is placed on the mold chuck stage 12 by a mechanical holding mechanism (not shown). The mold chuck 11, the mechanical holding mechanism (not shown), and the mold chuck stage 12 constitute a support that supports the mold (mold 10). The mold chuck stage 12 has a function of correcting the rotation of the mold 10 (mold chuck 11) about the z axis and correcting the tilt of the mold 10. The mold chuck stage 12 has a mirror reflection surface (not shown) that reflects light from the laser interferometer in order to measure the position of the mold 10 in the x and y directions. The mold chuck 11 and the mold chuck stage 12 each have an opening (not shown) through which the UV light irradiated from the UV light source 16 through the collimator lens passes to the mold 10. One end of the guide bar plate 13 is fixed to the mold chuck stage 12 and the other end of the guide bar 14 penetrating the top plate 9 is fixed. The mold raising / lowering linear actuator 15 is composed of an air cylinder or a linear motor, and drives the guide bar 14 in the z direction to press the mold 10 held by the mold chuck 11 against or away from the wafer 1. The guide bar 14 penetrates the alignment shelf 18 suspended from the top plate 9 by the support column 19.

ダイバイダイアライメント用のTTM(スルー・ザ・モールド)アライメントスコープ20は、ウエハ1とモールド10とに設けられたアライメントマークを観察するための光学系と撮像系を有する。TTMアライメントスコープ20により、ウエハ1とモールド10のx及びy方向の位置ずれが計測される。また、アライメント棚18には、例えば斜入射像ずれ方式を用いて、ウエハチャック2上のウエハ1の高さ(平坦度)を計測するための不図示の高さ計測器が配置されている。ディスペンサヘッド(レジスト供給機構)30は、ウエハ1の表面に液状の光硬化樹脂(レジスト)を滴下する樹脂滴下ノズルを備えている。CPU(制御部)40は、以上のアクチュエータやセンサ類を統括して、インプリント装置100に所定の動作をさせる。インプリント装置100は、メモリ50を含む。インプリント装置は、通信部500を介して、計測器300、制御装置400と接続される。制御装置400は、インプリント装置100および計測器300とは通信部500を介して接続され、半導体プロセス全体を制御し、計測器300からの残膜厚の情報をインプリント装置100へフィードバック制御する。フィードバック制御の方法については後述の実施形態で説明する。   A TTM (through-the-mold) alignment scope 20 for die-by-die alignment has an optical system and an imaging system for observing alignment marks provided on the wafer 1 and the mold 10. The TTM alignment scope 20 measures the positional deviation between the wafer 1 and the mold 10 in the x and y directions. The alignment shelf 18 is provided with a height measuring instrument (not shown) for measuring the height (flatness) of the wafer 1 on the wafer chuck 2 by using, for example, an oblique incident image shift method. The dispenser head (resist supply mechanism) 30 includes a resin dropping nozzle that drops liquid photo-curing resin (resist) on the surface of the wafer 1. The CPU (control unit) 40 controls the above-described actuators and sensors to cause the imprint apparatus 100 to perform a predetermined operation. The imprint apparatus 100 includes a memory 50. The imprint apparatus is connected to the measuring instrument 300 and the control apparatus 400 via the communication unit 500. The control device 400 is connected to the imprint apparatus 100 and the measuring instrument 300 via the communication unit 500, controls the entire semiconductor process, and feedback-controls information on the remaining film thickness from the measuring instrument 300 to the imprint apparatus 100. . A feedback control method will be described in an embodiment described later.

計測器300は、ウエハ1に形成されたレジストの凹凸パターンの凹部の厚さ(残膜厚:RLT)と、凸部の厚さと凹部の厚さとの差分の厚さ(パターンの高さ:HT)を計測する。計測器300は、エリプソメトリ法を用いた断面形状を計測する装置で、光を用いてCD(Critical Dimension、すなわち凹凸パターンの線幅)を計測する装置として計測機器メーカから市販されている。計測器300によりCDの計測に限らず残膜厚(RLT)や凹凸パターンの高さ(HT)や側壁角度(Side wall angle)等の計測が可能である。本実施形態では、計測器300を用いて、ウエハ1に形成されたレジストの凹凸パターンを検査して、RLT及びHTを計測する。計測器300について図6、図7を用いて説明する。図6に、エリプソメトリ法を用いた凹凸パターンの断面形状を計測する計測器300の光学系の一例を示す。エリプソメトリ法には、複数の波長の光りを含むブロードバンド光を一定の入射角をもって斜入射させたときの反射光の波長を分光して検出する方法と単一波長の光を複数の入射角をもって斜入射させたときの反射光の波長を分光して検出する方法とがある。本実施形態では、前者の方法を使用するが、後者の方法を使用することもできる。このような反射光の波長を分光して検出する方法を分光エリプソメトリ法という。光源41から出射された光4aは、回転可能なポラライザ42を通過することにより、偏光面(S偏光、P偏光)が調整されるとともに位相が揃えられ、凹凸パターン43に入射する。凹凸パターン43で反射された光4bは、その波長に応じて分光光学系44によって空間的に波長分離される。その分離光4cは、アレー状に光電素子が配列した光検出器45により波長ごとのS偏光及びP偏光の強度比や位相差が検出され、それらの情報は計算機46へと送られる。計算機46において光検出器45からの情報と後述するライブラリ情報とが比較されて凹凸パターン43の断面形状が算出され、その算出結果が計測対象物としての凹凸パターン43の断面形状として計算機46より出力される。分光エリプソメトリ法ではレジスト膜厚やレジストパターン形状が異なっても、入射光の入射条件(入射角度・入射光の波長等)によっては同じ強度比・位相差状態となってしまう場合がある。そのため、複数の入射条件(複数の入射角度による照射、又は、複数の波長の入射光での照射)における反射光の変化を検出することにより、計測精度を向上させることも行われる。   The measuring instrument 300 has a thickness (remaining film thickness: RLT) of the concave / convex pattern of the resist formed on the wafer 1 and a difference thickness (pattern height: HT) between the thickness of the convex and the concave. ). The measuring device 300 is a device that measures a cross-sectional shape using an ellipsometry method, and is commercially available from a measuring device manufacturer as a device that measures CD (Critical Dimension, that is, the line width of an uneven pattern) using light. The measuring instrument 300 can measure not only the CD measurement but also the remaining film thickness (RLT), the height of the concavo-convex pattern (HT), the side wall angle (Side wall angle), and the like. In the present embodiment, the measurement device 300 is used to inspect the concavo-convex pattern of the resist formed on the wafer 1 to measure RLT and HT. The measuring instrument 300 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows an example of an optical system of a measuring instrument 300 that measures the cross-sectional shape of the concavo-convex pattern using the ellipsometry method. The ellipsometry method includes a method of spectrally detecting the wavelength of reflected light when obliquely incident broadband light containing multiple wavelengths of light with a constant incident angle, and a single wavelength of light having multiple incident angles. There is a method of spectrally detecting the wavelength of reflected light when obliquely incident. In the present embodiment, the former method is used, but the latter method can also be used. Such a method of spectrally detecting the wavelength of the reflected light is called a spectroscopic ellipsometry method. The light 4 a emitted from the light source 41 passes through a rotatable polarizer 42, so that the polarization plane (S-polarized light, P-polarized light) is adjusted and the phase is adjusted, and the light 4 a is incident on the uneven pattern 43. The light 4b reflected by the concave / convex pattern 43 is spatially wavelength-separated by the spectroscopic optical system 44 according to the wavelength. The separated light 4c is detected by the photodetector 45 in which photoelectric elements are arranged in an array, and the intensity ratio and phase difference of S-polarized light and P-polarized light for each wavelength are detected, and the information is sent to the computer 46. The computer 46 compares the information from the light detector 45 with library information described later to calculate the cross-sectional shape of the concave / convex pattern 43, and the calculation result is output from the computer 46 as the cross-sectional shape of the concave / convex pattern 43 as a measurement object. Is done. In the spectroscopic ellipsometry method, even if the resist film thickness and the resist pattern shape are different, the same intensity ratio / phase difference state may occur depending on the incident conditions of incident light (incident angle, wavelength of incident light, etc.). Therefore, measurement accuracy is also improved by detecting a change in reflected light under a plurality of incident conditions (irradiation with a plurality of incident angles or irradiation with incident light with a plurality of wavelengths).

次に、図7を用いて、計測対象物としての凹凸パターン43の断面形状の計測方法を説明する。まず計測前の準備段階として、想定される凹凸パターン43の断面形状をベクトル回折モデルの光学シミュレータを使用して計算機46上で定義する。ベクトル回折モデルは、例えばRCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis)であり、周期性のある構造中での電場をフーリエ変換で表し、固有値方程式を解くモデルである。計算機46は、次に定義された各断面形状からの反射光の状態をシミュレーション計算により求めてその状態値をライブラリとして保持しておく。すなわち、計算機46は、工程1で、凹凸パターン43を構成する物質の光学定数(屈折率n、吸収係数k、各物質の厚さd)を取得し、工程2で、入射条件(波長λ又は入射角度θ)を変えて光束を凹凸パターン43に入射させる。次に、計算機46は、工程3で凹凸パターン43の様々な断面形状を想定し、工程4で、凹凸パターン43に入射光が入射した場合に反射光から得られる情報(強度比の変化や位相差の変化)を計算により求める。計算機46は、各種定義された異なる断面形状に対してこの一連の計算を行い、得られた計算結果とそれに対応する断面形状とを関連付けてライブラリとして保存しておく。ここでライブラリとは、光学定数と様々な断面形状の凹凸パターンとに基づくシミュレーション計算によって得られた光束状態が、その光束状態に対応する凹凸パターン43の断面形状や光学定数に関連付けられたデータ又はデータベースのことをいう。この保存されるライブラリは、波長又は入射角の変化に対する反射光の強度の変動と凹凸パターン43との形状との関係を示す、シミュレーションによって算出された情報である。   Next, a method for measuring the cross-sectional shape of the concavo-convex pattern 43 as a measurement object will be described with reference to FIG. First, as a preparatory stage before measurement, the assumed cross-sectional shape of the concavo-convex pattern 43 is defined on the computer 46 using an optical simulator of a vector diffraction model. The vector diffraction model is, for example, RCWA (Rigorous Coupled Wave Analysis), which is a model that solves an eigenvalue equation by representing an electric field in a periodic structure by Fourier transform. The calculator 46 obtains the state of the reflected light from each cross-sectional shape defined next by simulation calculation and holds the state value as a library. That is, the calculator 46 acquires the optical constants (refractive index n, absorption coefficient k, thickness d of each substance) of the substances constituting the concave / convex pattern 43 in step 1, and in step 2, the incident condition (wavelength λ or The light beam is incident on the concave / convex pattern 43 by changing the incident angle θ). Next, the computer 46 assumes various cross-sectional shapes of the concavo-convex pattern 43 in step 3, and information (intensity ratio change and level) obtained from reflected light when incident light is incident on the concavo-convex pattern 43 in step 4. Change in phase difference) is calculated. The computer 46 performs this series of calculations on various defined different cross-sectional shapes, and stores the obtained calculation results and the corresponding cross-sectional shapes in association with each other as a library. Here, the library refers to data associated with the cross-sectional shape or optical constant of the concave-convex pattern 43 corresponding to the light flux state obtained by simulation calculation based on optical constants and concave-convex patterns having various cross-sectional shapes, or Refers to the database. This stored library is information calculated by simulation showing the relationship between the variation in the intensity of reflected light with respect to the change in wavelength or incident angle and the shape of the concavo-convex pattern 43.

工程1において用いられる凹凸パターンの光学定数は、入射条件のパラメータとして入射角θ又は入射光の波長λのいずれを用いるかによって必要とされる内容が異なる。単一波長を用いて入射角θを変化させ、入射角θごとに得られる反射光を用いて計測を行う場合は、計測に用いる単一波長に対する光学定数を計算機46に入力する。一方、入射角θを固定して入射光の波長λを変化させ、波長λごとに得られる反射光に対して計測を行う場合は、計測に用いる波長ごとの光学定数を計算機46に入力する必要がある。次に、工程5で、計測器300を用いて、計測対象物としての凹凸パターン43に実際に入射光4aを入射させ、工程6で、得られる反射光4bの情報(強度比の変化、位相差の変化)を光検出器45により検出する。工程7で、計算機46は、保存装置に保存されたライブラリの光束情報とこの検出値より得られた実際の反射光4bの情報とを比較して、ライブラリの中から実際の反射光4bの情報と一致する光束情報を抽出する。工程8で、計算機46は、計算機46上で定義された断面形状のうち、その光束情報に関連付けられた凹凸パターン43の断面形状を、実際の凹凸パターン43の断面形状と決定する。本実施形態において、計測器300は、入射条件として波長を変化させる分光エリプソメトリ法を用いるものとし、波長λごとに得られる反射光の情報を分光特性と呼ぶことにする。   The optical constants of the concavo-convex pattern used in step 1 differ depending on whether the incident angle θ or the incident light wavelength λ is used as the incident condition parameter. When the incident angle θ is changed using a single wavelength and measurement is performed using reflected light obtained for each incident angle θ, an optical constant for the single wavelength used for measurement is input to the computer 46. On the other hand, when the incident angle θ is fixed and the wavelength λ of the incident light is changed and the reflected light obtained for each wavelength λ is measured, the optical constant for each wavelength used for the measurement needs to be input to the computer 46. There is. Next, in step 5, using the measuring instrument 300, the incident light 4a is actually incident on the concave / convex pattern 43 as a measurement object, and in step 6, information on the reflected light 4b obtained (change in intensity ratio, level). Change in phase difference) is detected by the photodetector 45. In step 7, the computer 46 compares the information on the actual reflected light 4b from the library by comparing the light flux information of the library stored in the storage device with the information on the actual reflected light 4b obtained from the detected value. Is extracted. In step 8, the computer 46 determines the cross-sectional shape of the concave / convex pattern 43 associated with the light flux information among the cross-sectional shapes defined on the computer 46 as the actual cross-sectional shape of the concave / convex pattern 43. In the present embodiment, the measuring instrument 300 uses a spectroscopic ellipsometry method that changes the wavelength as an incident condition, and information of reflected light obtained for each wavelength λ is referred to as spectral characteristics.

次に、レジストの残膜厚の計測方法を、図1を用いて説明する。ステップS100で、計測器300の計算機46は、計測対象物である凹凸パターン43に対する入射光の偏光状態を変えながら、残膜厚RLTの計測精度とパターン高さHTの計測精度を求める。ここで、計測精度に関して説明する。現在の光リソグラフィで使用されている計測器300で計測可能なCDの最小分解能はΔCD=0.2nmである。まず、式1で示されるような評価基準、つまりCD値が0.2nmの差を持つ2つの分光特性I1、I2の各波長間の差分の絶対値を波長領域で積分した値S(=Σ|I2(λ)−I1(λ)|)を定義する。次に、CDではなくRLTを変えた場合に、上記Sと同じ値をとるようなRLTの差(ΔRLT)を、複数の偏光状態で計算する。一方、HTのみを変えた場合に、上記Sと同じ値をとるようなHTの差(ΔHT)を複数の偏光状態で計算する。これらΔRLT、ΔHTのことを、本願明細書では、当該偏光状態における計測精度と定義することにする。計測精度を計算した結果の一例を図8に示す。   Next, a method for measuring the remaining film thickness of the resist will be described with reference to FIG. In step S100, the calculator 46 of the measuring instrument 300 obtains the measurement accuracy of the remaining film thickness RLT and the measurement accuracy of the pattern height HT while changing the polarization state of the incident light with respect to the uneven pattern 43 that is the measurement object. Here, the measurement accuracy will be described. The minimum CD resolution that can be measured by the measuring instrument 300 used in current optical lithography is ΔCD = 0.2 nm. First, an evaluation criterion as expressed by Formula 1, that is, a value S (= Σ) obtained by integrating the absolute value of the difference between the wavelengths of the two spectral characteristics I1 and I2 having a CD value difference of 0.2 nm in the wavelength region. | I2 (λ) −I1 (λ) |) is defined. Next, when the RLT is changed instead of the CD, an RLT difference (ΔRLT) that takes the same value as S is calculated in a plurality of polarization states. On the other hand, when only HT is changed, a difference in HT (ΔHT) that takes the same value as S is calculated in a plurality of polarization states. In the present specification, ΔRLT and ΔHT are defined as measurement accuracy in the polarization state. An example of the result of calculating the measurement accuracy is shown in FIG.

図6を用いて、計測器300による計測について説明する。ポラライザ(偏光子)42は、光源41からの光を直線偏光に変換して、変換した直線偏光を凹凸パターン43に入射させる。また、分光光学系44の手前には不図示の検光子があり、凹凸パターン43で反射された楕円偏光のうち、所定の偏光方向の偏光成分のみを透過させる。上記所定の偏光方向は、例えば0度、45度、90度、135度である。光検出器45は、検光子により透過された所定の偏光方向の偏光成分を受光する。図8において、例えば0度偏光とは、反射光の偏光方向が0度であることを意味している。   The measurement by the measuring instrument 300 will be described with reference to FIG. The polarizer (polarizer) 42 converts the light from the light source 41 into linearly polarized light, and causes the converted linearly polarized light to enter the concavo-convex pattern 43. In addition, an analyzer (not shown) is present in front of the spectroscopic optical system 44, and transmits only a polarized light component having a predetermined polarization direction out of elliptically polarized light reflected by the uneven pattern 43. The predetermined polarization directions are, for example, 0 degree, 45 degrees, 90 degrees, and 135 degrees. The photodetector 45 receives the polarization component of a predetermined polarization direction transmitted by the analyzer. In FIG. 8, for example, 0 degree polarization means that the polarization direction of reflected light is 0 degree.

本出願の発明者は、HTの計測精度とRLTの計測精度とが計測条件により差異が認められることを突き止めた。例えば図8に示される4つの偏光状態を比べてみると、以下のことがわかる。
(1)いずれの偏光状態においてもΔRLTがΔHTより小さい、すなわち、RLT(残膜厚)の計測精度の方がHT(パターン高さ)の計測精度よりも優れている。
(2)45度の偏光状態で、ΔHTとΔRLTとの差、すなわち、RLT(残膜厚)の計測精度とHT(パターン高さ)の計測精度との差が最も大きい。
(3)0度の偏光状態で、ΔRLTが最も小さい、すなわち、RLT(残膜厚)の計測精度が最も優れている。
The inventor of the present application has found that there is a difference between the measurement accuracy of HT and the measurement accuracy of RLT depending on the measurement conditions. For example, when the four polarization states shown in FIG. 8 are compared, the following can be understood.
(1) In any polarization state, ΔRLT is smaller than ΔHT, that is, the measurement accuracy of RLT (remaining film thickness) is superior to the measurement accuracy of HT (pattern height).
(2) In the polarization state of 45 degrees, the difference between ΔHT and ΔRLT, that is, the difference between the measurement accuracy of RLT (remaining film thickness) and the measurement accuracy of HT (pattern height) is the largest.
(3) In the polarization state of 0 degree, ΔRLT is the smallest, that is, the measurement accuracy of RLT (remaining film thickness) is the best.

このHTの計測精度とRLTの計測精度の差異に基づいてRLTを計測するための第1偏光状態及び第2偏光状態を設定するステップがS110である。S110で、計算機46は、RLT(残膜厚)の計測精度とHT(パターン高さ)の計測精度とが以下のような条件を満たす第1偏光状態と第2偏光状態とを設定する。第1偏光状態は、RLTの計測精度(第1精度)がHTの計測精度(第2精度)より優れ、かつ、RLTの計測精度(第1精度)とHTの計測精度(第2精度)との差が大きい、すなわち、ΔRLT<<ΔHTを満たす偏光状態である。このような偏光状態では、RLTの計測精度に比してHTの計測精度が大きく劣るので、HTの値が異なっていてもRLTの値が同じであれば、同様の分光特性を示す。したがって、第1偏光状態での計測結果からRLTを求めることができる。第2偏光状態は、RLTの計測精度(第3精度)が第1偏光状態におけるRLTの計測精度(第1精度)より優れているが、RLTの計測精度(第3精度)とHTの計測精度(第4精度)との差が第1偏光状態よりも小さい偏光状態である。第2偏光状態ではRLTとHTの計測精度間の差が小さいため、RLTの寄与とHTの寄与とを必ずしも分離できない。したがって、第2偏光状態の計測結果からは必ずしもRLTの値を一意的に定めることが出来ない。しかし、第2偏光状態の計測結果からRLTの値の中で、第1偏光状態での計測結果から求めたRLTの精度範囲内に属するものを選定することで、より正確なRLTの値を求めることが出来る。本実施形態においては、ΔHTとΔRLTとの差が最も大きい45度の偏光状態が、第1偏光状態に相当し、ΔRLTが最も小さい0度の偏光状態が、第2偏光状態に相当する。以上、ステップS110における2つの偏光状態の求め方について説明した。   The step of setting the first polarization state and the second polarization state for measuring RLT based on the difference between the measurement accuracy of HT and the measurement accuracy of RLT is S110. In S110, the computer 46 sets the first polarization state and the second polarization state in which the measurement accuracy of RLT (residual film thickness) and the measurement accuracy of HT (pattern height) satisfy the following conditions. In the first polarization state, RLT measurement accuracy (first accuracy) is superior to HT measurement accuracy (second accuracy), and RLT measurement accuracy (first accuracy) and HT measurement accuracy (second accuracy) Is a polarization state satisfying ΔRLT << ΔHT. In such a polarization state, since the measurement accuracy of HT is greatly inferior to the measurement accuracy of RLT, the same spectral characteristics are exhibited as long as the RLT value is the same even if the HT value is different. Therefore, RLT can be obtained from the measurement result in the first polarization state. In the second polarization state, the RLT measurement accuracy (third accuracy) is superior to the RLT measurement accuracy (first accuracy) in the first polarization state, but the RLT measurement accuracy (third accuracy) and the HT measurement accuracy. This is a polarization state in which the difference from (fourth accuracy) is smaller than the first polarization state. Since the difference between RLT and HT measurement accuracy is small in the second polarization state, the contribution of RLT and the contribution of HT cannot always be separated. Therefore, the RLT value cannot necessarily be uniquely determined from the measurement result of the second polarization state. However, the RLT value obtained from the measurement result in the second polarization state is selected from the RLT values obtained from the measurement result in the first polarization state, thereby obtaining a more accurate RLT value. I can do it. In the present embodiment, the 45-degree polarization state with the largest difference between ΔHT and ΔRLT corresponds to the first polarization state, and the 0-degree polarization state with the smallest ΔRLT corresponds to the second polarization state. The method for obtaining the two polarization states in step S110 has been described above.

S120で、第1偏光状態の反射光を用いて反射光の複数の波長それぞれについて反射光の強度を計測器300により計測する(第1工程)。S130で、計算機46は、S120の計測結果とライブラリの情報とに基づいてRLTを第1精度で絞り込む(第2工程)。本実施形態では、第1偏光状態は45度偏光の場合であり、以下、45度偏光の状態でRLTよりもHTがはるかに鈍感であるために、RLTを限定することが可能であることについて説明する。図9に、第1偏光状態である45度偏光の場合についてベクトル回折モデルの光学シミュレータ(例えばRCWA)でシミュレーションした分光特性の結果を示す。図8において、45度偏光の場合、RLTの計測精度(ΔRLT45)0.35とHTの計測精度(ΔHT45)1.9との差が最大である。この計測精度の差が最大のΔRLT45、ΔHT45を用いて、図9Aから図9Eの順に、RLTの値を、ノミナル値からの差分で−2ΔRLT45、−ΔRLT45、0、+ΔRLT45、+2ΔRLT45と変化させたときの分光特性の強度差の計算結果を示す。図9A〜図9Eのそれぞれに示されている5つのグラフは、同じRLTの値のときに、HTの値をノミナル値からの差分で−2ΔHT45、−ΔHT45、0、+ΔHT45、+2ΔHT45と変化させたときの計算結果を示している。図9を参照すると、波長領域が0.4μmから高い波長領域に関して、HTの変化がRLTの変化に対して鈍感であることがわかり、例えば、分光特性の結果が、領域Bである場合には、HTの値に関わらずRLTの値をあるRLTの近傍に絞り込むことができる。このように、45度偏光の計測結果を用いるとHTの影響を受けずに、RLTを限定できる可能性があることがわかった。以上、第1偏光状態の反射光を用いてRLTの値を絞り込むことについて説明した。   In S120, the intensity of the reflected light is measured by the measuring instrument 300 for each of the plurality of wavelengths of the reflected light using the reflected light in the first polarization state (first step). In S130, the computer 46 narrows down the RLT with the first accuracy based on the measurement result of S120 and the library information (second step). In the present embodiment, the first polarization state is a case of 45 degree polarization, and since HT is much less sensitive than the RLT in the 45 degree polarization state, it is possible to limit the RLT. explain. FIG. 9 shows the result of spectral characteristics simulated by a vector diffraction model optical simulator (for example, RCWA) in the case of 45 degree polarized light which is the first polarization state. In FIG. 8, in the case of 45 degree polarization, the difference between the RLT measurement accuracy (ΔRLT45) 0.35 and the HT measurement accuracy (ΔHT45) 1.9 is the largest. Using ΔRLT45 and ΔHT45 having the largest difference in measurement accuracy, the RLT value is changed to −2ΔRLT45, −ΔRLT45, 0, + ΔRLT45, and + 2ΔRLT45 in the order from FIG. 9A to FIG. 9E in terms of the difference from the nominal value. The calculation result of the intensity difference of the spectral characteristics is shown. The five graphs shown in each of FIGS. 9A to 9E show that when the RLT value is the same, the HT value is changed from the nominal value to −2ΔHT45, −ΔHT45, 0, + ΔHT45, and + 2ΔHT45. The calculation result is shown. Referring to FIG. 9, it can be seen that the change in HT is insensitive to the change in RLT in the wavelength range from 0.4 μm to a high wavelength range. Regardless of the value of HT, the value of RLT can be narrowed down to the vicinity of a certain RLT. Thus, it was found that using the measurement result of 45-degree polarized light may limit RLT without being affected by HT. As described above, the RLT value is narrowed down using the reflected light in the first polarization state.

S140で、第2偏光状態の反射光を用いて反射光の複数の波長それぞれについての強度を計測器300により計測する(第3工程)。S150で、計算機46は、S140の計測結果とライブラリの情報とに基づいてRLTを第3精度で算出する。図8を参照すると、第2偏光状態である0度偏光の場合のRLTの計測精度(ΔRLT0)は0.14nmであり、これは、第1偏光状態である45度偏光の場合の計測精度(ΔRLT45)0.35nmに比べて優れている。図10Aは、図9の第1偏光状態である45度偏光の分光特性結果に対して、横軸をRLTとし、HTをパラメータとしてまとめた模式図である。さらに図10Bは、第2偏光状態である0度偏光で計測した分光特性結果に対して、横軸をRLTとし、HTをパラメータとしてまとめた模式図である。RLTを高精度に計測する目的においては、RLTのより計測精度の優れた偏光状態の計測結果を利用することが望ましい。本実施形態では、図10Aに示すように、第1偏光状態(45度偏光)の計測結果から、RLTの値の範囲をcの領域に絞り込んだ。しかし、45度偏光のRLTの計測精度が0.35nmであるために、それ以上の精度でRLTを計測できない。   In S140, the intensity of each of the plurality of wavelengths of the reflected light is measured by the measuring instrument 300 using the reflected light in the second polarization state (third step). In S150, the computer 46 calculates the RLT with the third accuracy based on the measurement result in S140 and the library information. Referring to FIG. 8, the RLT measurement accuracy (ΔRLT0) in the case of 0-degree polarization in the second polarization state is 0.14 nm, which is the measurement accuracy in the case of 45-degree polarization in the first polarization state ( ΔRLT45) Excellent compared to 0.35 nm. FIG. 10A is a schematic diagram in which the horizontal axis is RLT and HT is a parameter with respect to the spectral characteristic result of 45 degree polarized light which is the first polarization state of FIG. Further, FIG. 10B is a schematic diagram in which the horizontal axis is RLT and HT is a parameter with respect to the spectral characteristic result measured with 0-degree polarized light that is the second polarization state. For the purpose of measuring RLT with high accuracy, it is desirable to use the measurement result of the polarization state with better measurement accuracy than RLT. In the present embodiment, as shown in FIG. 10A, the RLT value range is narrowed down to the region c from the measurement result of the first polarization state (45-degree polarization). However, since the measurement accuracy of 45-degree polarized RLT is 0.35 nm, RLT cannot be measured with higher accuracy.

デバイス製造においてRLT(残膜厚)の計測精度は0.2nm以下に抑えることを要求されており、第1偏光状態である45度偏光の計測結果のみからでは、要求精度を満たさない。従って、本実施形態では、ステップ140で第2偏光状態(0度偏光)の反射光を用いて計測を行い、図10Bに示す強度差がAであるRLTの3つの値の候補(図10B中の3つの白丸)からcの領域内にあるRLTを選択して、RLTを決定する(第5工程)。つまり、より計測精度の優れた第2偏光状態(0度偏光)の計測結果を使用することで、RLTを高精度に計測することができる。   In device manufacturing, the measurement accuracy of RLT (residual film thickness) is required to be suppressed to 0.2 nm or less, and the required accuracy is not satisfied only from the measurement result of 45-degree polarized light that is the first polarization state. Therefore, in the present embodiment, measurement is performed using the reflected light in the second polarization state (0 degree polarization) in Step 140, and three RLT value candidates (in FIG. 10B) whose intensity difference shown in FIG. The RLT in the region c is selected from the three white circles of (5), and the RLT is determined (fifth step). That is, the RLT can be measured with high accuracy by using the measurement result of the second polarization state (0 degree polarization) with better measurement accuracy.

〔第2実施形態〕
第1実施形態は、レジストのRLTの計測を、計測器300の内部で実施することに関して記載した。しかし、レジストのRLTの計測は計測器300の内部の計算機46によって実施することに限定されない。例えば、図2における計測器300の外部にある制御装置400が、通信部500を介して計測器300から必要なデータのやり取りを行い、所定のプログラムを実行することによって、RLTの計測を実施してもよい。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the RLT measurement of the resist is described as being performed inside the measuring instrument 300. However, the RLT measurement of the resist is not limited to being performed by the computer 46 inside the measuring instrument 300. For example, the control device 400 outside the measuring instrument 300 in FIG. 2 performs RLT measurement by exchanging necessary data from the measuring instrument 300 via the communication unit 500 and executing a predetermined program. May be.

〔第3実施形態〕
第3実施形態は、レジストのRLTに関して、ロットごとにウエハ内のショット領域間におけるばらつきを算出することを特徴とする。具体的には、計測器300でパターン形状を図11に示すような16のショット領域で計測し、計算機46により当該16ショット領域のRLTを決定し、その16ショット領域におけるRLTのばらつきを3σ等で評価する。RLTのばらつきによって、当該ロットのRLTが安定しているかを判断することができる。さらに、第3実施形態は、RLTのばらつきに基づいて、インプリント装置100へ制御を行うことを特徴とする。
[Third Embodiment]
The third embodiment is characterized in that the variation between shot areas in a wafer is calculated for each lot regarding the RLT of a resist. Specifically, the measuring instrument 300 measures the pattern shape in 16 shot areas as shown in FIG. 11, the computer 46 determines the RLT of the 16 shot area, and the variation of RLT in the 16 shot area is 3σ or the like. Evaluate with. It is possible to determine whether the RLT of the lot is stable based on variations in RLT. Further, the third embodiment is characterized in that the imprint apparatus 100 is controlled based on the variation of RLT.

図12はロットごとにRLTの計測を実施した場合のフローを示す図である。S200で先頭ロットのウエハをインプリント装置100に導入して、S210でインプリント装置100を用いてロット内のすべてのウエハ(たとえば25枚)のインプリント処理を行う。インプリント処理には、各ウエハのアライメント、レジスト塗布、押印、硬化、離型が含まれる。インプリント処理に含まれるこれらの処理要素は、対応するアクチュエータによりなされる。例えば、レジスト塗布のためのアクチュエータは、ディスペンサヘッド30である。S230で、計測器300の内部の計算機46は、当該ロットのうち特定のウエハ数枚に対して複数のショット領域におけるRLTを計測する。S240で、計算機46は、RLTのショット領域間のばらつきを算出して評価し(第6工程)、S250でばらつきが所定の閾値を超えた場合には、S260でインプリント装置100のアクチュエータに対するレシピ条件(動作条件)を変更する。第3実施形態では、変更するレシピとして、レジスト(紫外線硬化樹脂)の供給量を変える。RLTが大きいショット領域に関して、CPU40(制御部)がレジストの供給量を小さくするように変更する。また、逆にRLTが小さいショット領域に関して、CPU40は、レジストの供給量を大きくするように変更して、RLTのショット領域間のばらつきが減少するように調整する。制御装置400は、S270で全ロットが終了しているかを判断して、終了していなければS280で次のロットを導入して、S260で変更されたレシピに従ってインプリント処理を行う。   FIG. 12 is a diagram showing a flow when RLT measurement is performed for each lot. In S200, the wafer of the first lot is introduced into the imprint apparatus 100, and in S210, all wafers (for example, 25 sheets) in the lot are imprinted using the imprint apparatus 100. The imprint process includes alignment, resist coating, imprinting, curing, and releasing of each wafer. These processing elements included in the imprint process are performed by corresponding actuators. For example, the actuator for resist application is the dispenser head 30. In S230, the computer 46 inside the measuring instrument 300 measures RLT in a plurality of shot areas for a specific number of wafers in the lot. In S240, the computer 46 calculates and evaluates the variation between RLT shot areas (sixth step). If the variation exceeds a predetermined threshold value in S250, the recipe for the actuator of the imprint apparatus 100 is determined in S260. Change the condition (operating condition). In the third embodiment, the supply amount of resist (ultraviolet curable resin) is changed as a recipe to be changed. For a shot region having a large RLT, the CPU 40 (control unit) changes so as to reduce the resist supply amount. Conversely, for shot areas with a small RLT, the CPU 40 changes so as to increase the resist supply amount and adjusts so that variations between RLT shot areas are reduced. The control device 400 determines whether all lots have been completed in S270, and if not completed, introduces the next lot in S280 and performs imprint processing according to the recipe changed in S260.

なお、制御装置400の機能は、インプリント装置100(例えば、CPU40)が有していてもよく、また、インプリント装置100・制御装置400・通信部500を含んでインプリント装置としてもよい。また、複数のショット領域の間でのRLTのばらつきを求めて当該ばらつきが低減するようにインプリント処理の条件(アクチュエータの動作条件)を設定する例を上述した。しかしながら、それに限らず、ショット領域内の複数箇所(複数領域)の間でのRLTのばらつきを求め、当該ばらつきが低減するようにインプリント処理の条件を設定するようにしてもよい。   Note that the function of the control device 400 may be included in the imprint apparatus 100 (for example, the CPU 40), or may include the imprint apparatus 100, the control apparatus 400, and the communication unit 500 as an imprint apparatus. Further, the example in which the RLT variation among a plurality of shot regions is obtained and the imprint processing conditions (actuator operating conditions) are set so as to reduce the variation has been described above. However, the present invention is not limited to this, and RLT variation between a plurality of locations (plural regions) in a shot region may be obtained, and imprint processing conditions may be set so as to reduce the variation.

〔第4実施形態〕
第3実施形態は、S260において、RLTのショット領域間のばらつきに基づいて、インプリント装置100におけるレジストの供給量が変更された。第4実施形態では、RLTのショット領域間のばらつきに基づいて、CPU40(制御部)は、ウエハ1とモールド10とのギャップを制御する。例えば、CPU40(制御部)は、モールド10の押し付け力、又は、押し付け量を制御するようにしてもよい。具体的には、S260において、CPU40(制御部)は、RLTが大きいショット領域に関して、モールド昇降用アクチュエータ15の押し付け量を大きくするように制御指令を出す。また、逆にRLTが小さい場合には、CPU40(制御部)は、モールド昇降用アクチュエータ15の押し付け量を小さくするように制御指令を出して、RLTのばらつきが減少するように調整する。なお、RLTの調整には、モールド昇降用アクチュエータ15を制御するのではなく、微動ステージ3のアクチュエータのZの駆動量を制御するようにしてもよいし、両方を制御するようにしてもよい。
[Fourth Embodiment]
In the third embodiment, in S260, the resist supply amount in the imprint apparatus 100 is changed based on variations between RLT shot areas. In the fourth embodiment, the CPU 40 (control unit) controls the gap between the wafer 1 and the mold 10 based on variations between RLT shot areas. For example, the CPU 40 (control unit) may control the pressing force or pressing amount of the mold 10. Specifically, in S260, the CPU 40 (control unit) issues a control command to increase the pressing amount of the mold lifting / lowering actuator 15 with respect to the shot region having a large RLT. On the other hand, when the RLT is small, the CPU 40 (control unit) issues a control command to reduce the pressing amount of the mold lifting / lowering actuator 15 and adjusts so that variations in RLT are reduced. For the adjustment of RLT, the drive amount of Z of the actuator of fine movement stage 3 may be controlled or both may be controlled instead of controlling actuator 15 for raising / lowering mold.

〔第5実施形態〕
これまでは、レジストパターン形状において、RLTとHTにおける変化分を同等と考えて、HTに関しては限定せず、RLTのみを第1の偏光状態で限定することを記載してきた。ところが、HTに関しては、インプリント処理の性格上、テンプレート(モールド)の高さ(深さ)である程度決定される値ともいえ、それほど変動する値ではないともいえる。従って、HTの変動分をテンプレートの高さで決まる値の近傍であるとして、HTに関してもある程度限定することができる。即ち、例えば図5Cにおいて、パターン高さの候補が3つからそれ以下に限定することができるので、RLTの範囲も限定できることになるので、より限定された範囲内でRLTを高精度に計測することができる。
[Fifth Embodiment]
So far, it has been described that the change in RLT and HT is equivalent in the resist pattern shape, and that HT is not limited and only RLT is limited in the first polarization state. However, HT can be said to be a value determined to some extent by the height (depth) of the template (mold) due to the nature of the imprint process, and it can be said that the value does not vary so much. Therefore, HT can be limited to some extent assuming that the variation of HT is in the vicinity of a value determined by the height of the template. That is, for example, in FIG. 5C, since the number of pattern height candidates can be limited to three or less, the RLT range can also be limited. Therefore, the RLT is measured with high accuracy within a more limited range. be able to.

[物品の製造方法]
物品としてのデバイス(半導体集積回路素子、液晶表示素子等)の製造方法は、前述したインプリント装置を用いて基板(基板、ガラスプレート、フィルム状基板等)にパターンを転写(形成)するステップを含む。さらに、パターンを転写された前記基板をエッチングするステップを含みうる。なお、パターンドメディア(記録媒体)や光学素子などの他の物品を製造する場合には、エッチングステップの代わりに、パターンを転写された前記基板を加工する他の加工ステップを含みうる。
[Product Manufacturing Method]
A method of manufacturing a device (semiconductor integrated circuit element, liquid crystal display element, etc.) as an article includes a step of transferring (forming) a pattern onto a substrate (substrate, glass plate, film substrate, etc.) using the above-described imprint apparatus. Including. Further, the method may include a step of etching the substrate to which the pattern has been transferred. When manufacturing other articles such as patterned media (recording media) and optical elements, other processing steps for processing the substrate to which the pattern has been transferred may be included instead of the etching step.

Claims (7)

インプリント装置により基板に形成されたレジストの凹凸パターンに複数の波長の光を一定の入射角をもって斜入射させ、前記複数の波長それぞれについて前記凹凸パターンからの反射光の強度を計測し、前記複数の波長それぞれについて計測された強度と前記凹凸パターンの形状との関係を示す情報と前記計測の結果とから前記凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測方法であって、
前記凹凸パターンからの第1偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに関する計測精度を第1精度とし、前記第1偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹凸パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差分の厚さに関する計測精度を第2精度とし、前記凹凸パターンからの第2偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに関する計測精度を第3精度とし、前記第2偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹凸パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差分の厚さに関する計測精度を第4精度とするとき、前記第1精度は前記第2精度より優れているが前記第3精度より劣り、かつ、前記第1精度と前記第2精度との差は前記第3精度と前記第4精度との差より大きいように、前記第1偏光状態及び前記第2偏光状態が設定され、
前記複数の波長それぞれについて前記第1偏光状態の反射光の強度を計測する第1工程と、
前記第1工程での計測の結果と前記情報とに基づいて前記凹部の厚さを前記第1精度で得る第2工程と、
前記複数の波長それぞれについて前記第2偏光状態の反射光の強度を計測する第3工程と、
前記第3工程での計測の結果と前記情報とに基づいて前記凹部の複数の厚さを前記第3精度で得る第4工程と、
前記第4工程で得られた複数の厚さの中から前記第2工程で得られた厚さと前記第1精度とから定められた厚さの範囲内にある厚さを選択して前記凹部の厚さを得る第5工程と、
を含む、ことを特徴とする計測方法。
A plurality of wavelengths of light are obliquely incident on the resist concavo-convex pattern formed on the substrate by the imprint apparatus with a constant incident angle, and the intensity of the reflected light from the concavo-convex pattern is measured for each of the plurality of wavelengths. A measurement method for measuring the thickness of the concave portion of the concave-convex pattern from information indicating the relationship between the intensity measured for each of the wavelengths and the shape of the concave-convex pattern and the measurement result,
The measurement accuracy related to the thickness of the concave portion measured using the reflected light in the first polarization state from the concave / convex pattern is defined as the first accuracy, and the concave / convex pattern measured using the reflected light in the first polarization state. The measurement accuracy regarding the thickness of the difference between the thickness of the convex portion and the thickness of the concave portion is the second accuracy, and the measurement accuracy regarding the thickness of the concave portion measured using the reflected light in the second polarization state from the concave / convex pattern Is the third accuracy, and the measurement accuracy related to the difference between the thickness of the convex portion and the thickness of the concave portion measured using the reflected light in the second polarization state is the fourth accuracy, The first accuracy is superior to the second accuracy but inferior to the third accuracy, and the difference between the first accuracy and the second accuracy is greater than the difference between the third accuracy and the fourth accuracy. Thus, the first polarization state and the second polarization state State is set,
A first step of measuring the intensity of reflected light in the first polarization state for each of the plurality of wavelengths;
A second step of obtaining the thickness of the concave portion with the first accuracy based on the measurement result in the first step and the information;
A third step of measuring the intensity of reflected light in the second polarization state for each of the plurality of wavelengths;
A fourth step of obtaining a plurality of thicknesses of the concave portion with the third accuracy based on the measurement result in the third step and the information;
A thickness within a range defined by the thickness obtained in the second step and the first accuracy is selected from the plurality of thicknesses obtained in the fourth step, and the concave portion is selected. A fifth step of obtaining a thickness;
A measuring method characterized by comprising.
複数の偏光状態のそれぞれについてシミュレーションによって前記情報を算出する、ことを特徴とする請求項1に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 1, wherein the information is calculated by simulation for each of a plurality of polarization states. インプリント装置により基板に形成されたレジストの凹凸パターンに単一波長の光を複数の入射角をもって斜入射させ、前記複数の入射角それぞれについて前記凹凸パターンからの反射光の強度を計測し、前記複数の入射角それぞれについて計測された前記反射光の強度と前記凹凸パターンの形状との関係を示す情報と前記計測の結果とから前記凹凸パターンの凹部の厚さを計測する計測方法であって、
前記凹凸パターンからの第1偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに関する計測精度を第1精度とし、前記第1偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹凸パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差分の厚さに関する計測精度を第2精度とし、前記凹凸パターンからの第2偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹部の厚さに関する計測精度を第3精度とし、前記第2偏光状態の反射光を用いて計測された前記凹凸パターンの凸部の厚さと前記凹部の厚さとの差分の厚さに関する計測精度を第4精度とするとき、前記第1精度は前記第2精度より優れているが前記第3精度より劣り、かつ、前記第1精度と前記第2精度との差は前記第3精度と前記第4精度との差より大きいように、前記第1偏光状態及び前記第2偏光状態が設定され、
前記複数の入射角それぞれについて前記第1偏光状態の反射光の強度を計測する第1工程と、
前記第1工程での計測の結果と前記情報とに基づいて前記凹部の厚さを前記第1精度で得る第2工程と、
前記複数の入射角それぞれについて前記第2偏光状態の反射光の強度を計測する第3工程と、
前記第3工程での計測の結果と前記情報とに基づいて前記凹部の複数の厚さを前記第3精度で得る第4工程と、
前記第4工程で得られた複数の厚さの中から前記第2工程で得られた厚さと前記第1精度とから定められた厚さの範囲内にある厚さを選択して前記凹部の厚さを得る第5工程と、
を含む、ことを特徴とする計測方法。
A single wavelength of light is obliquely incident on the resist concavo-convex pattern formed on the substrate by the imprint apparatus with a plurality of incident angles, and the intensity of reflected light from the concavo-convex pattern is measured for each of the plurality of incident angles, A measurement method for measuring the thickness of the concave portion of the concave / convex pattern from information indicating the relationship between the intensity of the reflected light measured for each of a plurality of incident angles and the shape of the concave / convex pattern and the measurement result,
The measurement accuracy related to the thickness of the concave portion measured using the reflected light in the first polarization state from the concave / convex pattern is defined as the first accuracy, and the concave / convex pattern measured using the reflected light in the first polarization state. The measurement accuracy regarding the thickness of the difference between the thickness of the convex portion and the thickness of the concave portion is the second accuracy, and the measurement accuracy regarding the thickness of the concave portion measured using the reflected light in the second polarization state from the concave / convex pattern Is the third accuracy, and the measurement accuracy related to the difference between the thickness of the convex portion and the thickness of the concave portion measured using the reflected light in the second polarization state is the fourth accuracy, The first accuracy is superior to the second accuracy but inferior to the third accuracy, and the difference between the first accuracy and the second accuracy is greater than the difference between the third accuracy and the fourth accuracy. Thus, the first polarization state and the second polarization state State is set,
A first step of measuring the intensity of reflected light in the first polarization state for each of the plurality of incident angles;
A second step of obtaining the thickness of the concave portion with the first accuracy based on the measurement result in the first step and the information;
A third step of measuring the intensity of the reflected light in the second polarization state for each of the plurality of incident angles;
A fourth step of obtaining a plurality of thicknesses of the concave portion with the third accuracy based on the measurement result in the third step and the information;
A thickness within a range defined by the thickness obtained in the second step and the first accuracy is selected from the plurality of thicknesses obtained in the fourth step, and the concave portion is selected. A fifth step of obtaining a thickness;
A measuring method characterized by comprising.
複数の偏光状態のそれぞれについてシミュレーションによって前記情報を算出する、ことを特徴とする請求項3に記載の計測方法。   The measurement method according to claim 3, wherein the information is calculated by simulation for each of a plurality of polarization states. 前記第1工程ないし前記第5工程は、前記基板の複数の領域のそれぞれについて行われ、
前記複数の領域についてそれぞれ得られた複数の前記凹部の厚さのばらつきを求める第6工程をさらに含む、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の計測方法。
The first to fifth steps are performed for each of the plurality of regions of the substrate,
5. The measurement method according to claim 1, further comprising a sixth step of obtaining a variation in thickness of the plurality of concave portions obtained for each of the plurality of regions.
レジストの凹凸パターンを基板に形成するインプリント処理を行うインプリント装置であって、
前記インプリント処理に関する動作を行うアクチュエータと、
請求項5に記載の計測方法によって求められた前記ばらつきに基づいて、該ばらつきが減少するように、前記アクチュエータの動作条件を制御する制御部と、
を備える、ことを特徴とするインプリント装置。
An imprint apparatus for performing an imprint process for forming a concavo-convex pattern of a resist on a substrate,
An actuator for performing an operation related to the imprint process;
Based on the variation obtained by the measurement method according to claim 5, a control unit that controls an operating condition of the actuator so that the variation is reduced;
An imprint apparatus comprising:
請求項6に記載のインプリント装置を用いてレジストの凹凸パタ−ンを基板に形成する工程と、
前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、
を含む、ことを特徴とする物品の製造方法。
Forming a resist uneven pattern on a substrate using the imprint apparatus according to claim 6;
Processing the substrate on which the pattern is formed in the step;
A method for producing an article comprising:
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