JPH0769154B2 - レジストパタ−ンの形状計測方法 - Google Patents
レジストパタ−ンの形状計測方法Info
- Publication number
- JPH0769154B2 JPH0769154B2 JP62144501A JP14450187A JPH0769154B2 JP H0769154 B2 JPH0769154 B2 JP H0769154B2 JP 62144501 A JP62144501 A JP 62144501A JP 14450187 A JP14450187 A JP 14450187A JP H0769154 B2 JPH0769154 B2 JP H0769154B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist pattern
- light
- shape
- sample
- measuring
- 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 - Lifetime
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レジストパターンの形状計測方法に関し、更
に詳細には、半導体、IC等の製作に用いられるレジスト
パターンの形状の計測方法に関する。
に詳細には、半導体、IC等の製作に用いられるレジスト
パターンの形状の計測方法に関する。
（従来の技術） 半導体素子の製作方法の一つとして、基板上にレジスト
パターンを形成し、このレジストパターンを用いてエッ
チングを行なう方法が知られている。この方法で半導体
素子を製作する場合は、現像、焼き付けの後に溶媒を除
去する必要があり、一般にこの除去は、高温乾燥室での
蒸発によって行っている。このため、レジストも高温に
曝されることとなり、従って、レジストには耐熱性が要
求される。
パターンを形成し、このレジストパターンを用いてエッ
チングを行なう方法が知られている。この方法で半導体
素子を製作する場合は、現像、焼き付けの後に溶媒を除
去する必要があり、一般にこの除去は、高温乾燥室での
蒸発によって行っている。このため、レジストも高温に
曝されることとなり、従って、レジストには耐熱性が要
求される。
このレジストの耐熱性の試験は、加熱前後のレジストパ
ターンの形状変化を計測することによって行われるのが
通常であり、このレジストパターンの形状の計測は、従
来、光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡（SEM）等で
直接観察することにより行われていた。
ターンの形状変化を計測することによって行われるのが
通常であり、このレジストパターンの形状の計測は、従
来、光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡（SEM）等で
直接観察することにより行われていた。
（発明が解決すべき問題点） しかしながら、上記顕微鏡で直接観察する場合には、レ
ジストパターンを肉眼で観察するだけなので、レジスト
パターンの形状の定量化ができないとともに、またレジ
ストパターンの経時的形状変化を連続的に観察すること
ができない。更に、SEMで観察するためには、試料を小
さな切片にする必要のある破壊測定であり、また非常に
手間が掛かるという問題がある。
ジストパターンを肉眼で観察するだけなので、レジスト
パターンの形状の定量化ができないとともに、またレジ
ストパターンの経時的形状変化を連続的に観察すること
ができない。更に、SEMで観察するためには、試料を小
さな切片にする必要のある破壊測定であり、また非常に
手間が掛かるという問題がある。
そこで、本発明は、上記した従来方法の問題点を解決し
たレジストパターンの形状計測方法を提供することを目
的とするものである。
たレジストパターンの形状計測方法を提供することを目
的とするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、基板上に形成したレジストパターンの熱処理
による形状変化を計測する方法であって、表面に予め決
められたレジストパターンを形成した基板を加熱後また
は加熱しながら前記レジストパターン上にコヒーレント
光を照射し、このコヒーレント光を該レジストパターン
によって回折させ、その回折光のうち０次光以外の回折
光強度を測定し、一方、熱処理していない同じレジスト
パターンを同じ方法で０次光以外の回折光強度を測定
し、両者の０次光以外の回折光強度を比較することによ
ってレジストパターンの形状を計測することを特徴とす
るものである。
による形状変化を計測する方法であって、表面に予め決
められたレジストパターンを形成した基板を加熱後また
は加熱しながら前記レジストパターン上にコヒーレント
光を照射し、このコヒーレント光を該レジストパターン
によって回折させ、その回折光のうち０次光以外の回折
光強度を測定し、一方、熱処理していない同じレジスト
パターンを同じ方法で０次光以外の回折光強度を測定
し、両者の０次光以外の回折光強度を比較することによ
ってレジストパターンの形状を計測することを特徴とす
るものである。
即ち、本発明のレジストパターンの形状計測方法は、光
回折光の強度分布が回折面の透過率分布あるいは形状に
依存していることに基づいてなされたものである。ほぼ
鏡面と見做せるシリコンウェハ上に形成したレジストパ
ターンにレーザ光を照射すると、レジストパターンの形
状に応じた光回折を生じる。この回折光をイメージセン
サ等で観測すれば、上記レジストパターンは、回折光の
強度分布としてとらえることができる。
回折光の強度分布が回折面の透過率分布あるいは形状に
依存していることに基づいてなされたものである。ほぼ
鏡面と見做せるシリコンウェハ上に形成したレジストパ
ターンにレーザ光を照射すると、レジストパターンの形
状に応じた光回折を生じる。この回折光をイメージセン
サ等で観測すれば、上記レジストパターンは、回折光の
強度分布としてとらえることができる。
（発明の作用、効果） 本発明のレジストパターンの形状計測方法にあっては、
上記したように、レジストパターン上にコヒーレント光
を照射し、このコヒーレント光を該レジストパターンに
よって回折させ、その回折光の強度分布を計測すること
によって、レジストパターンの形状を計測するようにし
ているので、特別な形の試料を用意する必要がなく、簡
便にレジストパターンの形状を非接触で計測することが
でき、また、レジストパターンの形状を数値化して計測
することができるので、観察者の個人偏差がでず、更に
は、レジストパターンの経時的変化を連続的に観測する
ことができ、従って、レジストの耐熱性について良好な
試験を行うことができるようになる。
上記したように、レジストパターン上にコヒーレント光
を照射し、このコヒーレント光を該レジストパターンに
よって回折させ、その回折光の強度分布を計測すること
によって、レジストパターンの形状を計測するようにし
ているので、特別な形の試料を用意する必要がなく、簡
便にレジストパターンの形状を非接触で計測することが
でき、また、レジストパターンの形状を数値化して計測
することができるので、観察者の個人偏差がでず、更に
は、レジストパターンの経時的変化を連続的に観測する
ことができ、従って、レジストの耐熱性について良好な
試験を行うことができるようになる。
（実施例） 以下、図面を参照しつつ、本発明のレジストパターンの
形状計測方法の好ましい実施例について説明する。
形状計測方法の好ましい実施例について説明する。
第１図は、本発明の実施例によるレジストパターンの形
状計測方法を実施するための装置の一例の概略図であ
る。
状計測方法を実施するための装置の一例の概略図であ
る。
この第１図において、符号１はレーザ光源を示し、この
レーザ光源１が発するレーザ光の光路２上には、ハーフ
ミラー３が配置されている。このハーフミラー３は、レ
ーザ光源１からのレーザ光を、一部透過し、残部を反射
する。透過光の光路４上には、試料５が支持体６に支持
されて配置されている。この試料５は、第２図に示され
ているように、シリコンウエハである基板７、およびこ
の基板７上に塗布されたレジスト層８からなり、レジス
ト層８上には、例えば格子状のレジストパターン９が形
成されている。このようにレジストパターンとして格子
状のものを選択するのは、光軸合わせの簡単さや、再現
性の良さからであるが、他のパターンを選択してもよい
ことは勿論である。また、上記支持体６は、試料５を、
上下、左右、前後、すなわち、Ｚ、Ｘ及びＹ方向に微動
させることができるようになっている。
レーザ光源１が発するレーザ光の光路２上には、ハーフ
ミラー３が配置されている。このハーフミラー３は、レ
ーザ光源１からのレーザ光を、一部透過し、残部を反射
する。透過光の光路４上には、試料５が支持体６に支持
されて配置されている。この試料５は、第２図に示され
ているように、シリコンウエハである基板７、およびこ
の基板７上に塗布されたレジスト層８からなり、レジス
ト層８上には、例えば格子状のレジストパターン９が形
成されている。このようにレジストパターンとして格子
状のものを選択するのは、光軸合わせの簡単さや、再現
性の良さからであるが、他のパターンを選択してもよい
ことは勿論である。また、上記支持体６は、試料５を、
上下、左右、前後、すなわち、Ｚ、Ｘ及びＹ方向に微動
させることができるようになっている。
上記試料５の表面上で回折されて反射されたレーザ光
は、今度は上記ハーフミラー３の裏面で反射される。こ
の反射光の光路10上にはレンズ11が配置されており、こ
のレンズ11の焦点面上には、イメージセンサ12が配置さ
れている。このイメージセンサ12の出力端には、オシロ
スコープ13が接続されており、このオシロスコープ13
は、タイミング信号発生器14の発するタイミング信号の
タイミングで上記イメージセンサ12から画像信号を受
け、それをディスプレーするようになっている。なお、
上記イメージセンサ12もまた、上記試料５と同様に上
下、左右、前後、すなわち、Ｚ、Ｘ及びＹ方向に微動可
能なように支持体15に支持されている。
は、今度は上記ハーフミラー３の裏面で反射される。こ
の反射光の光路10上にはレンズ11が配置されており、こ
のレンズ11の焦点面上には、イメージセンサ12が配置さ
れている。このイメージセンサ12の出力端には、オシロ
スコープ13が接続されており、このオシロスコープ13
は、タイミング信号発生器14の発するタイミング信号の
タイミングで上記イメージセンサ12から画像信号を受
け、それをディスプレーするようになっている。なお、
上記イメージセンサ12もまた、上記試料５と同様に上
下、左右、前後、すなわち、Ｚ、Ｘ及びＹ方向に微動可
能なように支持体15に支持されている。
上記レーザ光のハーフミラー３での反射光の光路16上に
は、フォトデテクタ17が配置されており、このフォトデ
テクタ17により反射光を強度参照光として測光し、その
光の強度に応じた信号を上記オシロスコープ13に出力す
る。このオシロスコープ13は、それ自体がプロセッサ機
能を備えたものが通常使用される。オシロスコープ13
は、イメージセンサ12からの画像信号と、フォトデテク
タ17からの強度参照光信号とを受け、上記画像信号を強
度参照光信号に基づいて標準化処理（レーザ光自体の変
動の補正等を行う）等を行い、この処理後の画像信号を
CRT上に表示する。この処理後の画像信号を、記憶手段
に記憶し、あるいはハードコピー上に記録するようにし
てもよい。なお、プロセッサ機能は、コンピュータに行
わさせてもよいことは勿論である。
は、フォトデテクタ17が配置されており、このフォトデ
テクタ17により反射光を強度参照光として測光し、その
光の強度に応じた信号を上記オシロスコープ13に出力す
る。このオシロスコープ13は、それ自体がプロセッサ機
能を備えたものが通常使用される。オシロスコープ13
は、イメージセンサ12からの画像信号と、フォトデテク
タ17からの強度参照光信号とを受け、上記画像信号を強
度参照光信号に基づいて標準化処理（レーザ光自体の変
動の補正等を行う）等を行い、この処理後の画像信号を
CRT上に表示する。この処理後の画像信号を、記憶手段
に記憶し、あるいはハードコピー上に記録するようにし
てもよい。なお、プロセッサ機能は、コンピュータに行
わさせてもよいことは勿論である。
次に、上記装置を用いての本発明の実施例によるレジス
トパターンの形状計測方法について説明する。
トパターンの形状計測方法について説明する。
まず、上記したような形態の試料を２つ用意しておき、
一方をそのまま、他方を熱処理して、計測に用いる。こ
れらの試料のうち、そのままの方を第１試料5Aとし、熱
処理をした方を第２試料5Bとする。
一方をそのまま、他方を熱処理して、計測に用いる。こ
れらの試料のうち、そのままの方を第１試料5Aとし、熱
処理をした方を第２試料5Bとする。
その後、まず第１試料5Aのレジストパターンの形状計測
を行うにあたって、第１試料5Aを支持体６上に配置し、
位置合わせを行う。次いで、レーザ光源１を作動させ、
ハーフミラー３を介して、レーザ光を上記支持体６上の
第１試料5Aの所定個所に照射する。すると、このレーザ
光は、第１試料5Aの該所定個所のレジスト面上で反射す
るとともに、回折を起こす。この反射回折光は、再びハ
ーフミラー３のところに戻り、今度は該ハーフミラー３
の裏面で反射する。このハーフミラー３での反射光は、
レンズ11で収束されて、イメージセンサ12上に回折像を
形成する。
を行うにあたって、第１試料5Aを支持体６上に配置し、
位置合わせを行う。次いで、レーザ光源１を作動させ、
ハーフミラー３を介して、レーザ光を上記支持体６上の
第１試料5Aの所定個所に照射する。すると、このレーザ
光は、第１試料5Aの該所定個所のレジスト面上で反射す
るとともに、回折を起こす。この反射回折光は、再びハ
ーフミラー３のところに戻り、今度は該ハーフミラー３
の裏面で反射する。このハーフミラー３での反射光は、
レンズ11で収束されて、イメージセンサ12上に回折像を
形成する。
このイメージセンサ12は、上記回折像を光電変換して、
電気信号に変換し、それをオシロスコープ13に出力す
る。一方、ハーフミラー３で最初に反射された反射光
は、フォトデテクタ17に入射する。このフォトデテクタ
17は、該反射光を強度参照光として受光して、それを計
測し、強度参照光信号を上記オシロスコープ13に出力す
る。
電気信号に変換し、それをオシロスコープ13に出力す
る。一方、ハーフミラー３で最初に反射された反射光
は、フォトデテクタ17に入射する。このフォトデテクタ
17は、該反射光を強度参照光として受光して、それを計
測し、強度参照光信号を上記オシロスコープ13に出力す
る。
オシロスコープ13のプロセッサは、上記したようにまず
上記画像信号を強度参照光信号に基づいて標準化処理を
行い、その後、この画像信号を信号処理してレジストパ
ターンのデータを所望の形に数値化する。この信号処理
は、（１） 光強度分布のデータをデジタル化してFFT
等でフーリエ変換を行う、（２） ｍ次の回折光強度を
測定する、（３） ｍ次とｎ次の回折光の強度比を取
る、という３つの方法があり、どれを採用してもよい。
オシロスコープ13は、上記のようにして信号処理をし
て、それをCRT上に表示する。その写真を第３図にしめ
す。
上記画像信号を強度参照光信号に基づいて標準化処理を
行い、その後、この画像信号を信号処理してレジストパ
ターンのデータを所望の形に数値化する。この信号処理
は、（１） 光強度分布のデータをデジタル化してFFT
等でフーリエ変換を行う、（２） ｍ次の回折光強度を
測定する、（３） ｍ次とｎ次の回折光の強度比を取
る、という３つの方法があり、どれを採用してもよい。
オシロスコープ13は、上記のようにして信号処理をし
て、それをCRT上に表示する。その写真を第３図にしめ
す。
次いで、上記ど第１試料5Aと同様にして、第２試料5Bの
レジストパターンの形状計測をおこなった。その結果の
CRT上の画像の写真を、第４図に示した。これら２枚の
写真を比較すれば、熱によるレジストの変化、すなわち
レジストパターンの形状の変化を検知することができ
る。すなわち、第３図と第４図とを見れば明らかなよう
に、熱処理をした第２試料においては、１次の回折光強
度が、熱処理をしていない第１試料に比べて小さくなっ
ていることがわかる。この結果は、本発明方法がレジス
トパターンの微小形状変化の測定方法として有効である
ことを示している。しかも、このレジストパターンの形
状計測方法によれば、該レジストパターンの形状を、該
レジストパターンによる回折像の光強度分布として数値
的にとらえているので、その数値そのものを比較するこ
ともできる。
レジストパターンの形状計測をおこなった。その結果の
CRT上の画像の写真を、第４図に示した。これら２枚の
写真を比較すれば、熱によるレジストの変化、すなわち
レジストパターンの形状の変化を検知することができ
る。すなわち、第３図と第４図とを見れば明らかなよう
に、熱処理をした第２試料においては、１次の回折光強
度が、熱処理をしていない第１試料に比べて小さくなっ
ていることがわかる。この結果は、本発明方法がレジス
トパターンの微小形状変化の測定方法として有効である
ことを示している。しかも、このレジストパターンの形
状計測方法によれば、該レジストパターンの形状を、該
レジストパターンによる回折像の光強度分布として数値
的にとらえているので、その数値そのものを比較するこ
ともできる。
また、試料５を、例えば熱処理室に配置しておけば、レ
ジストパターンの熱による継時的変化も計測することが
できる。
ジストパターンの熱による継時的変化も計測することが
できる。
第１図は、本発明の実施例によるレジストパターンの形
状計測方法を実施するための装置の一例を示す概略図、 第２図は、上記計測の被計測物である試料の斜視図、 第３図は、熱処理を行っていない第１試料のレジストパ
ターンの回折像を示すオシロ波形写真、 第４図は、熱処理を行った第２試料のレジストパターン
の回折像を示すオシロ波形写真である。 １……レーザ光源、 ５……試料 12……イメージセンサ 13……オシロスコープ
状計測方法を実施するための装置の一例を示す概略図、 第２図は、上記計測の被計測物である試料の斜視図、 第３図は、熱処理を行っていない第１試料のレジストパ
ターンの回折像を示すオシロ波形写真、 第４図は、熱処理を行った第２試料のレジストパターン
の回折像を示すオシロ波形写真である。 １……レーザ光源、 ５……試料 12……イメージセンサ 13……オシロスコープ
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に形成したレジストパターンの熱処
理による形状変化を計測する方法であって、表面に予め
決められたレジストパターンを形成した基板を加熱後ま
たは加熱しながら前記レジストパターン上にコヒーレン
ト光を照射し、このコヒーレント光を該レジストパター
ンによって回折させ、その回折光のうち０次光以外の回
折光強度を測定し、一方、熱処理していない同じレジス
トパターンを同じ方法で０次光以外の回折光強度を測定
し、両者の０次光以外の回折光強度を比較することによ
ってレジストパターンの形状を計測することを特徴とす
るレジストパターンの形状計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144501A JPH0769154B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | レジストパタ−ンの形状計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62144501A JPH0769154B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | レジストパタ−ンの形状計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63308507A JPS63308507A (ja) | 1988-12-15 |
| JPH0769154B2 true JPH0769154B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=15363828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62144501A Expired - Lifetime JPH0769154B2 (ja) | 1987-06-10 | 1987-06-10 | レジストパタ−ンの形状計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769154B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6483580B1 (en) | 1998-03-06 | 2002-11-19 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Spectroscopic scatterometer system |
| US7515253B2 (en) | 2005-01-12 | 2009-04-07 | Kla-Tencor Technologies Corporation | System for measuring a sample with a layer containing a periodic diffracting structure |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50161170A (ja) * | 1974-06-11 | 1975-12-26 |
-
1987
- 1987-06-10 JP JP62144501A patent/JPH0769154B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63308507A (ja) | 1988-12-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |